一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源制造技术

技术编号:13072572 阅读:62 留言:0更新日期:2016-03-25 14:45
一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源,包括四臂反射式TE21耦合器、第一E形枝节、第二E形枝节、H形枝节、圆极化器、第一矩形波导、第二矩形波导,由于反射式TE21模耦合器特殊的工作原理,使纵向尺寸缩小,省略了吸收负载的使用,从而实现体积小、重量轻、可靠性高的性能;利用四个矩形波导耦合TE21模的两个简并模式,从而简化复杂性,实现馈源的小型化;通过以上改进,满足星载和动中通天馈系统等对于馈源尺寸、重量、可靠性有严格要求的自跟踪系统的需求,本实用新型专利技术解决星载和动中通天馈系统等对于馈源尺寸、重量、可靠性均有严格要求的自跟踪系统的难题,实现在满足馈源小型化的同时保证差模的耦合度及和模的抑制度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天线馈源
,特别涉及一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源
技术介绍
随着卫星通信、无线通信技术的迅速发展和应用,星载或动中通自跟踪馈源需要在满足电性能指标的前提下体积更小、重量更轻、可靠性更高。作为测控、通信、雷达天伺馈系统的核心部件自跟踪馈源网络常选择差模方式利用波导的特定高次模,通过耦合器将高次模耦合出来,再通过差网络合成差模方向图,从而简化馈源组成。目前国外用得比较多的多模跟踪主要是TMOl模与TE21模。鉴于TE21模跟踪精度高,耦合器结构紧凑,因而在卫星通信与星载雷达中得到越来越多的应用。传统的TE21耦合器作为定向耦合器,由主副波导组成,主波导为圆波导,副波导为矩形波导,为四端口网络,在主波导中的端口为输入口、直通口 ;副波导中的端口为耦合口、隔尚口。从反射面天线入射的TEll信号,通过TE21耦合器的主通道,小损耗地以和信号形式输出。当天线电轴与来波方向重合时,没有误差信号输出;而当天线电轴偏离来波方向时,差波束将接收到信号,喇叭中将激励起TE21高次模。经过主通道的TE21高次模,经耦合孔耦合到差通道,模式转化为矩形波导中的TElO模。TElO模通过后面的合成网络合成一路信号。合成网络可分为线极化网络与圆极化网络。线极化网络对应于4个耦合臂的耦合器,该耦合器只耦合了 TE21两个模式中的一个,没有将简并模式耦合出来。圆极化网络对应于8个耦合臂的耦合器,此类耦合器将TE21与其简并模都耦合出来,通过合成器和90°电桥形成圆极化。这种网络既能跟踪线极化来波,又能跟踪圆极化来波,且对于圆极化来波,不存在极化损失,是比较好的方案,但是合成网络相当复杂,特别是在频率较尚的情况。为了减少损耗,一般用波导作合成网络,其尺寸比较大,结构也很难布局。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源,解决了在满足馈源小型化的同时保证差模的耦合度及和模的抑制度。本专利技术的技术解决方案是:一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源,包括四臂反射式TE21耦合器(1)、第一 E形枝节(2)、第二 E形枝节(3)、H形枝节(4)、圆极化器(5)、圆方过渡波导(19)、两个第一矩形波导¢)、两个第二矩形波导(7);第一 E形枝节(2)与第二 E形枝节(3)结构完全相同;两个第一矩形波导(6)结构完全相同;两个第二矩形波导(7)结构完全相同;四臂反射式TE21耦合器(I)包括四个矩形波导,分别是第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)和中心圆波导(12)、圆方过渡波导(19);第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)结构完全相同;第三矩形波导⑶和第五矩形波导(10)与原点对称分布在中心圆波导(12)的输入端,第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11)与原点对称分布在中心圆波导(12)的输入端,第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10)组成的第一组矩形波导所在的直线、与第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11)组成的第二组矩形波导所在的直线,夹角为45° ;圆方过渡波导(19)的圆口一侧连接在中心圆波导(12)的直通端,圆方过渡波导(19)的方口一侧连接圆极化器(5);;第四矩形波导(9)、第六矩形波导(11)上设置有分别连接两个第一矩形波导(6)的接口 ;第三矩形波导(8)、第五矩形波导(10)上设置有分别连接两个第二矩形波导(7)的接口 ;第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)上的窄边设置有多个耦合孔,使能量从四臂反射式TE21耦合器(I)耦合至第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11);第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11),通过第四矩形波导(9)、第六矩形波导(11)上设置的分别连接两个第一矩形波导¢)的接口,分别与两个第一矩形波导¢)的一端连接,两个第一矩形波导¢)的另一端分别连接第一 E形枝节(2)的第一等分端口(13)和第二等分端口(15);第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10),通过第三矩形波导(8)、第五矩形波导(10)上设置的分别连接两个第二矩形波导(7)的接口,分别与两个第二矩形波导(7)的一端连接,两个第二矩形波导(7)的另一端连接第二 E形枝节(3)的第一等分端口(13)和第二等分端口(15),第一 E形枝节(2)的合路端口(14)连接H形枝节(4)的第一等分端口,第二E形枝节(3)的合路端口(14)连接H形枝节(4)的第二等分端口(16),H形枝节(4)的合路端口(18)作为差信号的输出端。所述两个第一矩形波导(6)与两个第二矩形波导(7)平行。所述第一矩形波导(6)比第二矩形波导(7)长度长半波导波长,使信号经过第一矩形波导(6)滞后第二矩形波导(7)相差90°相位,从第一 E形枝节(2)、和第二 E形枝节(3)的合路端口(14)输出的两路信号分别进入H形枝节(4)的第一等分端口(17)与第二等分端口(16),形成右旋圆极化波。所述第二矩形波导(7)比第一矩形波导(6)长度长半波导波长,使信号经过第二矩形波导(7)滞后第一矩形波导(6)相差90°相位,从第一 E形枝节(2)、和第二 E形枝节(3)的输出的两路信号进入H形枝节(4)的第一等分端口 17与第二等分端口 16,形成左旋圆极化波。如图5a和5b所示,圆极化器(5)包括五个矩形台阶,分别为第一级矩形级台阶、第二级矩形台阶、第三级矩形台阶、第四级矩形台阶、第五级矩形台阶,这五个矩形台阶的一端对齐,另一端形成五级台阶,第一级矩形级台阶的长度为2.87波长,宽度为0.162波长;第二级矩形台阶的长度为0.162波长,宽度为0.108波长;第三级矩形台阶的长度为0.27波长,宽度为0.108波长;第四级矩形台阶的长度为0.306波长,宽度为0.117波长;第五级矩形台阶的长度为0.324波长,宽度为0.105波长。由于中心圆波导(12)在满足一定中心圆波导内径条件下能够传输高次模式中的TE21模式,该TE21模式的两个极化简并模式对应的两个极化简并模式电场的最大值夹角为45°,将第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10)对称原点且夹角呈180°分布在中心圆波导(12)的输入端TE21模式的一个极化简并模式电场最大值处,第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11)对称原点且夹角呈180°分布在中心圆波导(12)的输入端TE21模式的另一个极化简并模式电场最大值处。所述中心圆波导(12)能够传输高次模式中的TE21模式需满足的圆波导内径为0.486倍设定的最高频率对应的波长到0.61倍设定的最低频率对应的波长。所述第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)上的窄边设置有多个耦合孔,中心圆波导上也设有多个与第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)上的窄边设置有多个耦合孔相对应的耦合孔,耦合孔的大小和个数依据耦合强度满足贝塞尔Bessel分布。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(I)本专利技术由于采用反射式圆极化TE21耦合器本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源,其特征在于:包括四臂反射式TE21耦合器(1)、第一E形枝节(2)、第二E形枝节(3)、H形枝节(4)、圆极化器(5)、圆方过渡波导(19)、两个第一矩形波导(6)、两个第二矩形波导(7);第一E形枝节(2)与第二E形枝节(3)结构完全相同;两个第一矩形波导(6)结构完全相同;两个第二矩形波导(7)结构完全相同;四臂反射式TE21耦合器(1)包括四个矩形波导,分别是第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)和中心圆波导(12)、圆方过渡波导(19);第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)结构完全相同;第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10)与原点对称分布在中心圆波导(12)的输入端,第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11)与原点对称分布在中心圆波导(12)的输入端,第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10)组成的第一组矩形波导所在的直线、与第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11)组成的第二组矩形波导所在的直线,夹角为45°;圆方过渡波导(19)的圆口一侧连接在中心圆波导(12)的直通端,圆方过渡波导(19)的方口一侧连接圆极化器(5);第四矩形波导(9)、第六矩形波导(11)上设置有分别连接两个第一矩形波导(6)的接口;第三矩形波导(8)、第五矩形波导(10)上设置有分别连接两个第二矩形波导(7)的接口;第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11)上的窄边设置有多个耦合孔,使能量从四臂反射式TE21耦合器(1)耦合至第三矩形波导(8)、第四矩形波导(9)、第五矩形波导(10)、第六矩形波导(11);第四矩形波导(9)和第六矩形波导(11),通过第四矩形波导(9)、第六 矩形波导(11)上设置的分别连接两个第一矩形波导(6)的接口,分别与两个第一矩形波导(6)的一端连接,两个第一矩形波导(6)的另一端分别连接第一E形枝节(2)的第一等分端口(13)和第二等分端口(15);第三矩形波导(8)和第五矩形波导(10),通过第三矩形波导(8)、第五矩形波导(10)上设置的分别连接两个第二矩形波导(7)的接口,分别与两个第二矩形波导(7)的一端连接,两个第二矩形波导(7)的另一端连接第二E形枝节(3)的第一等分端口(13)和第二等分端口(15),第一E形枝节(2)的合路端口(14)连接H形枝节(4)的第一等分端口(17),第二E形枝节(3)的合路端口(14)连接H形枝节(4)的第二等分端口(16),H形枝节(4)的合路端口(18)作为差信号的输出端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:黄昕寅赵波刘越东梁丽萍刘昊
申请(专利权)人:北京遥测技术研究所航天长征火箭技术有限公司
类型:新型
国别省市:北京;11

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