一种紧凑型线极化跟踪器制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型线极化跟踪器，涉及卫星通信天线技术领域。本发明专利技术包括等相位正交模耦合器、旋转正交模耦合器、L形波导旋转关节和步进电机驱动总成；L形波导旋转关节包括一端带有齿轮的动波导和带座波导，带座波导的安装法兰一角加工有微型轴承腔体；步进电机驱动总成包括两只小齿轮和传动杆，两只小齿轮通过传动杆分别安装在微型轴承腔体的两侧，两只小齿轮中的一只与驱动齿轮啮合，另一只与L形波导旋转关节的动波导的齿轮啮合。本发明专利技术通过步进电机驱动总成带动旋转正交模耦合器绕自身轴线作360°旋转，在某个角度保证旋转正交模耦合器直通端口的电场方向与等相位正交模耦合器公共端口中的电场方向匹配，从而实现线极化跟踪能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星通信天线
中的一种紧凑型线极化跟踪器，具体涉及一种结构紧凑、用于实现移动载体卫星通信天线无源线极化跟踪的波导极化跟踪器。
技术介绍
随着卫星通信技术的发展，车载、机载或船载等移动载体卫星通信天线的应用日益广泛。卫星通信天线随移动载体时刻运动，由于卫星天线线极化角的固定不变，为了保证卫星通信天线线极化收发信号的过程中，天线极化角始终与卫星天线的极化角匹配，避免因为极化适配造成的能量损失，要求卫星通信天线线极化角度能够随时旋转，补偿由于载体移动带来的极化角度相对变化。实际工程中，对于反射面天线，一般通过旋转线极化馈源网络来实现线极化跟踪，但是对于目前广泛应用的平板阵列天线，上述方法显然无从实施，对于圆形或近似圆形的平板阵列天线，可通过旋转整个平板阵列实现线极化跟踪，但是整个天线结构将非常复杂；对于具有一定长宽比的平板阵列天线，旋转整个平板阵列造成的空间上的变化显然无法被接受，所以设计可用于载体卫星通信天线，特别是平板阵列天线的线极化跟踪装置成为了制约相关天线极化发展的关键。当前，线极化跟踪主要有有源和无源两种实现方式。有源线极化跟踪，原理简单，跟踪时间短，但是仅能实现对于接收频段线极化信号的跟踪，且系统驻波、隔离度等关键指标无法通过仪器直接测试，无源线极化跟踪，特别是波导线极化跟踪装置因为其对接收、发射频段的普适性以及低损耗、大功率、可测试性等特点，逐渐取代有源线极化跟踪成为主流。中国专利申请号为201510549806.0，名称为《一种新型极化跟踪器》，公布了一种新型极化跟踪器，“解决了当前极化跟踪器两输出臂不平行输出的问题”。然而，这一专利技术所述极化跟踪器存在以下几个问题：一、工作带宽窄，仅在14GHz～14.5GHz频带内具体实现了极化跟踪能力，扩展到目前宽带Ku频段卫星通信频段(接收：10.95GHz～12.75GHz，发射：13.75GHz～14.5GHz)以后，驻波、相位一致性等性能指标恶化明显。制约性能的原因在于：首先，这一专利技术实现极化跟踪的关键技术是通过旋转内置于波导系统中同轴线形式的U形“旋转转子”实现线极化的跟踪，而同轴线到波导系统的过渡匹配带宽较窄，且功率容量不大。其次，这一专利技术通过改变波导宽边尺寸以改变波导波长的方法实现了正交模耦合器公共端口和两个独立正交端口之间的相位一致性问题，然而随着工作带宽的展宽，这一手段受到波导相位色散效应的影响，带宽越宽，色散越大，相位差越大。最致命的问题是，在实际工程应用中发现，即便上述专利技术的正交模耦合器的两个输出端口的相位差得很好，如果于其连接的平板阵列天线两个端口的相位差较大时，同样会在极化跟踪器腔体内激励反极化信号，虽然能量很弱，但是如果反极化信号不能被吸收，带来的影响是，在极化跟踪的过程中，不同的频点极化跟踪器旋转的角度是不同的，而对于某个卫星转发器天线，整个工作频带内，所有频点的极化角是固定不变的，这将极大增加极化跟踪器伺服系统的设计难度并影响通信效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术的不足，提供一种紧凑型线极化跟踪器，在宽带Ku频段卫星通信频段的工作带宽内，结构紧凑，体积小，端口驻波、隔离度、相位一致性、功率容量等电气性能良好，特别是利用同轴探针耦合反极化信号，并通过同轴负载吸收，避免了平板阵列天线系统相位一致性问题对通信造成的影响。同时，本专利技术所涉及紧凑型线极化跟踪器可通过等比缩放，应用于其他频段。本专利技术的目的是这样实现的：一种紧凑型线极化跟踪器，包括等相位正交模耦合器1、步进电机驱动总成4、旋转正交模耦合器2和L形波导旋转关节3；所述的等相位正交模耦合器1的公共端口与旋转正交模耦合器2的公共端口相连接；L形波导旋转关节3包括一端带有齿轮的动波导31和带座波导36，动波导31带有齿轮的一端与旋转正交模耦合器2的直通端口相连接，动波导31的另一端与带座波导36的关节轴承腔体37相连接；带座波导36加工有用于安装步进电机驱动总成4的安装法兰38，安装法兰38上加工有微型轴承腔体39；步进电机驱动总成4包括步进电机41、驱动齿轮42、电机支座43、两只小齿轮44和传动杆45，步进电机安装于电机支座43上，驱动齿轮42安装于步进电机41的驱动轴上，两只小齿轮44通过传动杆45分别安装在L形波导旋转关节3的微型轴承腔体39的两侧；两只小齿轮44中的一只与驱动齿轮42啮合，另一只与L形波导旋转关节3的动波导31的齿轮啮合；电机支座43与L形波导旋转关节3的安装法兰38相连接。其中，所述的等相位正交模耦合器1包括第一结构块11、第二结构块12、公共端口和第一至第二输出端口；第一结构块11和第二结构块12外形尺寸相同，两个输出端口关于等相位正交模耦合器1的对称轴左右对称；第一结构块11中加工有：圆柱形耦合腔体111、圆柱形阶梯匹配块112、镜像对称分布的两组分支腔体113和两组矩形阶梯匹配块114，其中，圆柱形阶梯匹配块112位于第一结构块11的中心位置，有N级阶梯，最底层阶梯直径最大，且其底面与圆柱形耦合腔体111的底面共面；圆柱形耦合腔体111和圆柱形阶梯匹配块112同心且圆柱形耦合腔体111的直径大于圆柱形阶梯匹配块112的最大直径；两个分支腔体113均为矩形直角弯结构，其内端口与圆柱形耦合腔体111连接，两个内端口呈90°夹角，其外端口的长度为等相位正交模耦合器1输出端口长度的一半；每个分支腔体113的直接拐弯处均设置有一个两级矩形阶梯匹配块114；其中，N为大于等于3的自然数；第二结构块12中加工有：直通圆波导121、两个关于第二结构块12对称轴左右对称分布的分支腔体122和轴承腔体123；直通圆波导121位于第二结构块12的中心位置，两个分支腔体122位于第二结构块12的一面，轴承腔体123位于第二结构块12的另一面；两个分支腔体122均为矩形结构，两者呈90°夹角，两个内端口均短路，两个外端口的长度为等相位正交模耦合器1输出端口长度的一半；轴承腔体123和直通圆波导121同心；第一结构块11和第二结构块12组合成等相位正交模耦合器1后，直通圆波导121和圆柱形耦合腔体111同心，两个分支腔体122和两个分支腔体113对应的内表面重合。其中，所述的旋转正交模耦合器2包括圆波导21、耦合同轴探针22和SMA同轴负载23，耦合同轴探针22的一端垂直于圆波导21的中心轴线且插入圆波导21，另一端连接SMA同轴负载23。其中，紧凑型线极化跟踪器的工作频带为：13.75GHz～14.5GHz。其中，本紧凑型线极化跟踪器通过等比缩放的方式适用于预设带宽的频段。其中，L形波导旋转关节3的输入端口和等相位正交模耦合器1的任意一个输出端口位于紧凑型线极化跟踪器的同一侧，两者的电场方向正交。本专利技术与
技术介绍
相比的有益之处在于：(1)等相位正交模耦合器1、旋转正交模耦合器2、L形波导旋转关节3和步进电机驱动总成4位于同一条轴线上，等相位正交模耦合器1两个输出端口B和输出端口C位置对称，使得整个紧凑型线极化跟踪器结构紧凑、连接方便，便于加工和应用；(2)旋转正交模耦合器可360°不间断旋转，实现了对线极化信号的无缝跟踪，且利用同轴负载吸收反旋极化信号，保证跟踪效果更优；(3)利用同轴探针耦合反极化信号，并通过同轴负载吸收，避本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型线极化跟踪器，包括等相位正交模耦合器(1)和步进电机驱动总成(4)，其特征在于，还包括旋转正交模耦合器(2)和L形波导旋转关节(3)；所述的等相位正交模耦合器(1)的公共端口与旋转正交模耦合器(2)的公共端口相连接；L形波导旋转关节(3)包括一端带有齿轮的动波导(31)和带座波导(36)，动波导(31)带有齿轮的一端与旋转正交模耦合器(2)的直通端口相连接，动波导(31)的另一端与带座波导(36)的关节轴承腔体(37)相连接；带座波导(36)加工有用于安装步进电机驱动总成(4)的安装法兰(38)，安装法兰(38)上加工有微型轴承腔体(39)；步进电机驱动总成(4)包括步进电机(41)、驱动齿轮(42)、电机支座(43)、两只小齿轮(44)和传动杆(45)，步进电机安装于电机支座(43)上，驱动齿轮(42)安装于步进电机(41)的驱动轴上，两只小齿轮(44)通过传动杆(45)分别安装在L形波导旋转关节(3)的微型轴承腔体(39)的两侧；两只小齿轮(44)中的一只与驱动齿轮(42)啮合，另一只与L形波导旋转关节(3)的动波导(31)的齿轮啮合；电机支座(43)与L形波导旋转关节(3)的安装法兰(38)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型线极化跟踪器，包括等相位正交模耦合器(1)和步进电机驱动总成(4)，其特征在于，还包括旋转正交模耦合器(2)和L形波导旋转关节(3)；所述的等相位正交模耦合器(1)的公共端口与旋转正交模耦合器(2)的公共端口相连接；L形波导旋转关节(3)包括一端带有齿轮的动波导(31)和带座波导(36)，动波导(31)带有齿轮的一端与旋转正交模耦合器(2)的直通端口相连接，动波导(31)的另一端与带座波导(36)的关节轴承腔体(37)相连接；带座波导(36)加工有用于安装步进电机驱动总成(4)的安装法兰(38)，安装法兰(38)上加工有微型轴承腔体(39)；步进电机驱动总成(4)包括步进电机(41)、驱动齿轮(42)、电机支座(43)、两只小齿轮(44)和传动杆(45)，步进电机安装于电机支座(43)上，驱动齿轮(42)安装于步进电机(41)的驱动轴上，两只小齿轮(44)通过传动杆(45)分别安装在L形波导旋转关节(3)的微型轴承腔体(39)的两侧；两只小齿轮(44)中的一只与驱动齿轮(42)啮合，另一只与L形波导旋转关节(3)的动波导(31)的齿轮啮合；电机支座(43)与L形波导旋转关节(3)的安装法兰(38)相连接。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型线极化跟踪器，其特征在于：所述的等相位正交模耦合器(1)包括第一结构块(11)、第二结构块(12)、公共端口和第一至第二输出端口；第一结构块(11)和第二结构块(12)外形尺寸相同，两个输出端口关于等相位正交模耦合器(1)的对称轴左右对称；第一结构块(11)中加工有：圆柱形耦合腔体(111)、圆柱形阶梯匹配块(112)、镜像对称分布的两组分支腔体(113)和两组矩形阶梯匹配块(114)，其中，圆柱形阶梯匹配块(112)位于第一结构块(11)的中心位置，有N级阶梯，最底层阶梯直径最大，且其底面与圆柱形耦合腔体(111)的底面共面；圆柱形耦合腔体(111)和圆柱形阶梯匹配块(112)同心且圆柱形耦合腔体(111)的直径大于圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹英，阮云国，邹火儿，王楠，曹博洋，孙立杰，张博，王涛，曹国光，杨超，
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