一种新型蝶形振子正交模极化耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，包括：波导、固定设置在所述波导底部的底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构。本发明专利技术设计了一种结构紧凑、长度只有低频波长四分之一的新型蝶形振子宽带正交模极化耦合器。相比于射电天文常用的普通振子型正交模极化耦合器，这种新型蝶形振子正交模极化耦合器的工作带宽从1.7:1拓宽至2:1。本发明专利技术首次将蝶形振子引入到波导进行馈电，有效抑制了圆波导中TM01、TE21和TE01模式的激励，单模带宽从1.3:1增加到2.08:1。

【技术实现步骤摘要】
一种新型蝶形振子正交模极化耦合器
本专利技术涉及正交模极化耦合器领域，尤其是涉及一种新型蝶形振子正交模极化耦合器。
技术介绍
目前，尽管四脊波导正交模极化耦合器在2.2:1的带宽范围内具有良好的综合性能，但这种正交模极化耦合器的长度通常需要2.4-4个低频波长，不适用于1GHz以下的应用场合。针对低频制冷接收机小型化的需求，本申请设计了一种结构紧凑、长度只有低频波长四分之一的新型蝶形振子宽带正交模极化耦合器。相比于射电天文常用的普通振子型正交模极化耦合器，这种新型蝶形振子正交模极化耦合器的工作带宽从1.7:1拓宽至2:1。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，包括：波导、固定设置在所述波导底部的底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构；所述蝶形振子馈电结构包括4个金属阵子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片；其中，所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上；2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构，2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属阵子臂固定连接；2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体，同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置；同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接，该馈电连接片的另一端与连接接地圆柱的金属振子臂固定电连接；一个馈电连接片连接呈对角线设置的中空圆柱型同轴外导体内的同轴内探针和接地圆柱上的金属振子臂。作为一种进一步的技术方案，所述中空圆柱型同轴外导体的顶部设置有绝缘套管，所述绝缘套管的上部外径大于下部外径，其下部外径与中空圆柱型同轴外导体的内径相适配。作为一种进一步的技术方案，所述波导为圆形波导，相应地，所述底板的圆形底板；所述圆形波导与所述圆形底板之间通过螺钉连接。作为一种进一步的技术方案，所述圆形波导的半径为0.317λ0；其中，λ0对应所需带宽的低频波长。作为一种进一步的技术方案，所述同轴内探针与所述馈电连接片连接的一端设置有外螺纹，相应地，馈电连接片的相应位置设置有带有内螺纹的凹槽，同轴内探针与馈电连接片通过所述外螺纹以及带有内螺纹的凹槽螺纹连接。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术设计了一种结构紧凑、长度只有低频波长四分之一的新型蝶形振子宽带正交模极化耦合器。相比于射电天文常用的普通振子型正交模极化耦合器，这种新型蝶形振子正交模极化耦合器的工作带宽从1.7:1拓宽至2:1。本专利技术首次将蝶形振子引入到波导进行馈电，有效抑制了圆波导中TM01、TE21和TE01模式的激励，单模带宽从1.3:1增加到2.08:1。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的波导和底板的连接结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的新型蝶形振子正交模极化耦合器去掉波导的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的同轴内探针与馈电连接片连接状态的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的绝缘套管的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的金属阵子臂与接地圆柱的连接结构示意图；图6为本实施例提供的圆形波导的前六个模式TE11模式、TM01模式、TE21模式、TM11模式、TE01模式和TE31模式的电场分布图；图7为本实施例提供的半径为170mm的圆形波导的前六个模式TE11模式、TM01模式、TE21模式、TM11模式、TE01模式和TE31模式的传输函数曲线图；图8为本实施例提供的蝶形振子正交模极化耦合器同轴馈电输入端口主模TEM模式到圆形波导端口的前五个模式TE11模式、TM01模式、TE21模式、TM11模式、TE01模式的传输耦合系数的频率响应曲线图；图9为本实施例提供的蝶形振子正交模极化耦合器对应水平和垂直极化两个同轴端口的反射因子和极化耦合度曲线图；图10为本实施例提供的560MHz-1120MHz正交模极化耦合器水平和垂直两个极化同轴端口到圆波导端口两个相互垂直的TE11主模的传输耦合系数曲线图；图11为本实施例提供的蝶形振子正交模极化耦合器波导端口开放于自由空间时两个垂直极化端口实测S参数曲线图；图12为本实施例提供的蝶形振子正交模极化耦合器波导端口开放于自由空间时S参数的仿真和实测结果曲线图；图13为本实施例提供的蝶形振子正交模极化耦合器仿真和常温下实测的两个极化方向的TEM模到圆波导主模TE11模的传输耦合系数曲线图；图标：1-波导；2-底板；3-金属阵子臂；4-中空圆柱型同轴外导体；5-接地圆柱；6-同轴内探针；7-馈电连接片；8-三角形底座；9-绝缘套管。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。结合图1-5所示，本实施例提供一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，包括：波导1、固定设置在所述波导底部的底板2以及设置在所述底板2上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构；所述蝶形振子馈电结构包括4个金属阵子臂3、2个中空圆柱型同轴外导体4、2个接地圆柱5、2个同轴内探针6以及2个馈电连接片7；其中，所述中空圆柱型同轴外导体4和所述接地圆柱5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，其特征在于，包括：波导、固定设置在所述波导底部的底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构；所述蝶形振子馈电结构包括4个金属阵子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片；其中，所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上；2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构，2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属阵子臂固定连接；2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体，同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置；同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接，该馈电连接片的另一端与连接接地圆柱的金属振子臂固定电连接；一个馈电连接片连接呈对角线设置的中空圆柱型同轴外导体内的同轴内探针和接地圆柱上的金属振子臂。

【技术特征摘要】
1.一种新型蝶形振子正交模极化耦合器，其特征在于，包括：波导、固定设置在所述波导底部的底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构；所述蝶形振子馈电结构包括4个金属阵子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片；其中，所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上；2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构，2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属阵子臂固定连接；2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体，同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置；同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接，该馈电连接片的另一端与连...

【专利技术属性】
技术研发人员：范瑾，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11