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摘要
为了对高功率微波(HPM)在线测量系统中的核心器件耦合器进行准确标定，采用锥形渐变加圆柱的内导体结构，设计了一种S波段同轴TEM模式转圆波导TM01模式的模式转换器。从模式耦合和阻抗匹配的基本思路出发，对模式转换过程、工作带宽的扩展以及非TM01模式的抑制等方面进行了理论分析。使用CST仿真软件对模式转换器的结构参数进行了优化，对模式转换器的反射性能、传输性能、工作带宽、输出模式和脉冲响应进行了实验测量。仿真和实验结果均表明：所设计的模式转换器中几乎不含有TE11和TM01模式以上的高次模式，TM01模式纯度较高；在工作频点2.1 GHz处的反射系数小于-30 dB,传输系数大于-0.2 dB,实测模式转换效率可以达到96%以上，工作带宽为74 MHz,而且脉冲响应时间很短。该模式转换器目前已成功应用于S波段在线耦合器的标定之中。该研究为HPM在线测量过程中模式转换器的设计提供了新思路。
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