过模圆波导在提高功率容量的同时, 不可避免地会造成微波源中同时存在多种模式。为了监测X波段长脉冲高功率微波源TM01模的输出功率和频谱, 采用CST软件仿真设计了X波段高功率宽带选模定向耦合器, 在耦合TM01模的同时可实现对TM02和TE11模的抑制。波导腔体及耦合孔的尺寸以小孔耦合理论和相位叠加原理为基础并结合切比雪夫分布函数计算确定。仿真结果表明: 该高功率宽带选模定向耦合器在9.0~9.8 GHz的带宽范围内, 耦合度为(-59.08±1) dB, 定向性大于30 dB, 对TE11模的抑制度大于15 dB, 对TM02模的抑制度大于30 dB, 功率容量大于2.5 GW。

高功率、长脉冲是高功率微波技术发展的趋势，提高微波器件的功率容量成为一项重要的任务，使用过模器件可以有效提高微波源的功率容量，然而却会带来微波源中同时存在多种模式的问题。为了识别一个X波段长脉冲过模高功率微波源的输出主模TM01模式，设计了一种在线选模定向耦合器，进行了理论分析和模拟优化设计。当频率范围为9.2~9.6 GHz时，模拟结果显示该选模耦合器对TM01模的耦合度为-54 dB，在400 MHz带宽内定向性大于35 dB，对TM02模的抑制度大于15 dB，功率容量可达到3 GW以上。