一种同轴式S/X双频共用馈源网络制造技术

本发明专利技术公开了一种同轴式S/X双频共用馈源网络，包括由S频段喇叭和X频段喇叭组成的同轴喇叭馈源，S频段喇叭外接S频段馈电网络，X频段喇叭外接X频段馈电网络；X频段喇叭嵌套在S频段喇叭内且与S频段喇叭同轴；S频段喇叭的底部设置有呈十字形分布且用于实现S频段信号分波的四个传输臂，并且四个传输臂的内腔均与S频段喇叭的内腔连通。本发明专利技术实现了S频段单脉冲跟踪及收发圆极化信号、X频段单脉冲跟踪及接收圆极化信号的功能，具有工作频带宽、驻波小、功率容量大、损耗小、旁瓣低、方向图等化好、低轴比等优良性能，适用于7.3m以上双反射面多频多跟踪卫星通信和测控天线。

A coaxial S/X dual frequency shared feed network

The invention discloses a coaxial S/X dual band feed network, including coaxial horn feed is composed of S band and X band horn horn, horn external S band S band X band horn feed network, external X band feed network; X band and S band coaxial horn and nested in the S band in the horn horn S band; horn is arranged at the bottom of a four transmission cross arm and distribution for S band signal wave, and cavity four transmission arm are connected with S band horn cavity. The invention realizes S band monopulse tracking and receiving polarized signals, X band monopulse tracking and receiving circularly polarized signals, with the excellent performance of wide frequency band, low standing wave, high power capacity, low loss, low sidelobe, pattern of good, low axial ratio, suitable for 7.3m more than double reflector multi frequency multi satellite communication antenna tracking and control.

【技术实现步骤摘要】
一种同轴式S/X双频共用馈源网络
本专利技术涉及卫星通信与测控领域中的一种同轴式S/X双频共用馈源网络，适用于要求双频共用且双频单脉冲跟踪的大口径双反射面天线。
技术介绍
进入新世纪以来，全球一体化、信息高速公路等新概念的提出，对于卫星通信与测控的需求日益增加，并提出了更高的要求。同时，新思想、新技术和新工艺也让卫星通信与测控技术取得了日新月异的变化。作为卫星通信与测控系统最基本组成部分的天线系统，也从最初的单一频段、单一极化向着多频段，多极化，宽频带的方向飞速发展，在国民日常生活、经济、国防、科学研究等各个领域起到越来越重要的作用。在天线与卫星通信过程中，为了保证通信的实时性，通常要求地球站天线具有自动跟踪卫星的能力。目前天线自跟踪方式主要有以下几种：步进跟踪、程序引导跟踪、圆锥扫描跟踪、单脉冲跟踪。单脉冲跟踪因为精度高、速度快的特点被广泛应用于移动通信天线、中低轨卫星测控天线中。多频段共用，多频单脉冲跟踪馈源网络的设计是多频段天线设计课题中的难点和热点，目前双频段双单脉冲跟踪馈源网络的解决方案主要有以下三种：1、五喇叭组合馈源网络方案：优点是设计简单、和差信号形成原理清晰、加工制造容易；缺点是馈源照射效率低、频段间差波束一致性较差；2、波束波导天线方案：优点是照射效率高、波束一致性好、每个频段单独设计馈源网络，性能优秀；缺点是天线结构复杂、设计与加工困难；3、波纹喇叭槽底耦合差信号方案：优点是照射效率高、波束一致信号、结构紧凑；缺点是设计与加工困难、带宽较窄。中国专利技术专利(申请号：201010532673.3)公开了一种S/X双频共用圆极化馈源，中国专利技术专利(申请号：201110182661.7)公开了一种S/X双频共用馈源，这两种馈源均为同轴形式，能够用于S/X双频卫星通信与测控天线，但是都不能形成差波束，不具备单脉冲跟踪能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高增益的S/X双频共用馈源网络，具备在S、X两个频段同时拥有对圆极化信号的接收和发射能力，并能够实现S、X两个频段同时单脉冲自跟踪功能；该馈源网络还具有辐射方向图旋转对称性好、旁瓣电平低、反射损耗小、增益高、功率容量大、波束一致性好、圆极化轴比小等优秀的电气性能。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种同轴式S/X双频共用馈源网络，包括由S频段喇叭和X频段喇叭组成的同轴喇叭馈源，S频段喇叭外接S频段馈电网络，X频段喇叭外接X频段馈电网络；X频段喇叭嵌套在S频段喇叭内且与S频段喇叭同轴；S频段喇叭的底部设置有呈十字形分布且用于实现S频段信号分波的四个传输臂，并且四个传输臂的内腔均与S频段喇叭的内腔连通。其中，所述S频段喇叭和X频段喇叭均为光壁圆锥喇叭；S频段喇叭的辐射口面外设有用于等化辐射方向图的扼扭槽，S频段喇叭的内腔底部且围绕X频段喇叭的外侧壁设有在实现S频段信号分波时用于阻抗匹配的锥台；X频段喇叭采用两阶张角形式，其输出端口与X频段馈电网络的输入端口相连接。其中，所述X频段馈电网络包括X频段TE模跟踪网络、X频段圆圆过渡波导、X频段隔板圆极化器和X频段频率双工器；所述X频段TE21模跟踪网络的输入端口与X频段喇叭的输出端口固定联接，X频段TE21模跟踪网络的输出端口经X频段圆圆过渡波导与X频段隔板圆极化器的输入端口相联接，X频段隔板圆极化器的两个输出端口各与一个X频段频率双工器的输入端口相联接。其中，所述S频段馈电网络由S频段和信号馈电网络和S频段差信号馈电网络组成；并且S频段和信号馈电网络和S频段差信号馈电网络的传输线均为GB/T11450.2-1989规定的BJ22矩形波导管，法兰为BJ22标准矩形法兰。其中，所述S频段和信号馈电网络包括对称设置的第一和第二U形E面弯波导、对称设置的第三和第四U形E面弯波导、第一至第三S频段波导魔T、第一和第二S频段弯波导、S频段电容移相器、S频段电感移相器、第三和第四S频段弯波导、第五S频段弯波导1和第一和第二S频段频率双工器；其中，第一和第二U形E面弯波导的输入端口以及第三和第四U形E面弯波导的输入端口分别一一对应与四个传输臂的输出端口相联接，第一和第二U形E面弯波导的输出端口分别与第一S频段波导魔T的两个臂相联接，第三和第四U形E面弯波导的输出端口分别与第二S频段波导魔T的两个臂相联接，第一S频段波导魔T的E臂经第一S频段弯波导与S频段电容移相器的输入端口相联接，第二S频段波导魔T的E臂经第二S频段弯波导与S频段电感移相器的输入端口相联接，S频段电容移相器的输出端口和S频段电感移相器的输出端口分别经第三和第四S频段弯波导与第三S频段波导魔T的两臂一一对应相联接；第三S频段波导魔T的H臂与第一S频段频率双工器的输入端口相联接，第三S频段波导魔的E臂经第五S频段弯波导与第二S频段频率双工器的输入端口相联接；第一S频段频率双工器用于实现S频段左旋圆极化的接收与发射功能，第二S频段频率双工器用于实现S频段右旋圆极化的接收与发射功能。其中，所述第一或第二U形E面弯波导与第三或第四U形E面弯波导的波导长度差值等于第二S频段弯波导与第一S频段弯波导的波导长度差值；所述第一S频段波导魔T的H臂与第二S频段波导魔T的H臂方向相反；所述S频段电容移相器与S频段电感移相器的波导长度相等且频带内传输相位相差90°。其中，所述S频段差信号馈电网络包括第六S频段弯波导、第七S频段弯波导、第四S频段波导魔T和S频段波导负载；其中，第四S频段波导魔T的一臂经第六S频段弯波导与第一S频段波导魔T的H臂相联接，第四S频段波导魔T的另一臂经第七S频段弯波导与第二S频段波导魔T的H臂相联接，第四S频段波导魔T的E臂与S频段波导负载相联接，第四S频段波导魔T的H臂用于输出S频段差信号，实现S频段左、右旋圆极化信号自跟踪功能。其中，所述第七S频段弯波导与第六S频段弯波导的波导长度差值等于第一或第二U形E面弯波导与第三或第四U形E面弯波导的波导长度差值。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术采用圆锥形同轴喇叭作为馈源，实现了辐射方向图的旋转对称性，解决了五喇叭组合方案的辐射漏失大，照射效率低等问题，提高了天线的增益，降低了旁瓣电平，保证了两个频段的波束一致性。2、本专利技术采用同轴喇叭中的TE11模用于通信，TEM模用于跟踪，利用较为简单的原理和结构实现了和差信号的分离，提高了差增益，优化了跟踪效果。3、本专利技术采用波导作为馈电网络的传输线，极大降低了系统的插入损耗，提高了功率容量，适用于大功率天线应用场合；尤其是对于S频段，由于采用波导直接传输的分离合成方式，避免了传统设计中的孔耦合分离合成方式，对于展宽工作带宽意义重大。4、本专利技术原理简单、结构清晰、设计简便、加工成本低，为双频共用双频单脉冲跟踪馈源网络的设计提供了一种新的解决方案。总之，本专利技术解决了S、X双频共用且双频单脉冲跟踪的技术难题，实现了S频段单脉冲跟踪、S频段收发圆极化信号、X频段单脉冲跟踪以及X频段接收圆极化信号的功能。本专利技术的馈源网络具有工作频带宽、驻波小、功率容量大、损耗小、旁瓣低、方向图等化好、低轴比等优良性能，同时还具有结构紧凑、便于加工等特点，适用于用作7.3m以上双反射面多频多跟踪卫星通信和测控天线的馈源网络。附图说明图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴式S/X双频共用馈源网络，包括由S频段喇叭(11)和X频段喇叭(12)组成的同轴喇叭馈源(1)，S频段喇叭(11)外接S频段馈电网络(3)，X频段喇叭(12)外接X频段馈电网络(2)；其特征在于：X频段喇叭(12)嵌套在S频段喇叭(11)内且与S频段喇叭(11)同轴；S频段喇叭(11)的底部设置有呈十字形分布且用于实现S频段信号分波的四个传输臂(13)，并且四个传输臂(13)的内腔均与S频段喇叭(11)的内腔连通；所述X频段馈电网络(2)包括X频段TE

【技术特征摘要】
1.一种同轴式S/X双频共用馈源网络，包括由S频段喇叭(11)和X频段喇叭(12)组成的同轴喇叭馈源(1)，S频段喇叭(11)外接S频段馈电网络(3)，X频段喇叭(12)外接X频段馈电网络(2)；其特征在于：X频段喇叭(12)嵌套在S频段喇叭(11)内且与S频段喇叭(11)同轴；S频段喇叭(11)的底部设置有呈十字形分布且用于实现S频段信号分波的四个传输臂(13)，并且四个传输臂(13)的内腔均与S频段喇叭(11)的内腔连通；所述X频段馈电网络(2)包括X频段TE21模跟踪网络(21)、X频段圆圆过渡波导(22)、X频段隔板圆极化器(23)和X频段频率双工器(24)；所述X频段TE21模跟踪网络(21)的输入端口与X频段喇叭(12)的输出端口(15)固定联接，X频段TE21模跟踪网络(21)的输出端口经X频段圆圆过渡波导(22)与X频段隔板圆极化器(23)的输入端口相联接，X频段隔板圆极化器(23)的两个输出端口各与一个X频段频率双工器(24)的输入端口相联接；所述S频段馈电网络(3)由S频段和信号馈电网络(31)和S频段差信号馈电网络(32)组成。2.根据权利要求1所述的一种同轴式S/X双频共用馈源网络，其特征在于：所述S频段喇叭(11)和X频段喇叭(12)均为光壁圆锥喇叭；S频段喇叭(11)的辐射口面外设有用于等化辐射方向图的扼扭槽(14)，S频段喇叭(11)的内腔底部且围绕X频段喇叭(12)的外侧壁设有在实现S频段信号分波时用于阻抗匹配的锥台(16)；X频段喇叭(12)采用两阶张角形式，其输出端口(15)与X频段馈电网络(2)的输入端口相连接。3.根据权利要求2所述的一种同轴式S/X双频共用馈源网络，其特征在于：S频段和信号馈电网络(31)和S频段差信号馈电网络(32)的传输线均为GB/T11450.2-1989规定的BJ22矩形波导管，法兰为BJ22标准矩形法兰。4.根据权利要求3所述的一种同轴式S/X双频共用馈源网络，其特征在于：所述S频段和信号馈电网络(31)包括对称设置的第一和第二U形E面弯波导(31-1)、对称设置的第三和第四U形E面弯波导(31-2)、第一至第三S频段波导魔T(31-3、31-4、31-10)、第一和第二S频段弯波导(31-5、31-6)、S频段电容移相器(31-7)、S频段电感移相器(31-8)、第三和第四S频段弯波导(31-9)、第五S频段弯波导(31-11)和第一和第二S频段频率双工器(31-12)；其中，第一和第二U形E面弯波导(31-1)的输入端口以及第三和第四U形E面弯波导(31-2)的输入端口分别一一对应与四个传输臂(13)的输出端口相联接，第一和第二U形E面弯波导(31-1)的输出端口分别与第一S频段波导魔T(31-3)的两个臂(31-3-1、31-3-2)相联接，第三和第四U形E面弯波导(31-2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹英，刘德庆，张立军，李振生，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13