一种简易极化跟踪器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种简易极化跟踪器，包括正交模耦合器、极化选择器、步进电机，正交模耦合器由上到下依次包括上波导结构块、中波导结构块、下波导结构块。上波导结构块、中波导结构块、下波导结构块连接形成互相平行的第一通道与第二通道。中波导结构块上且靠近第一矩形波导内腔的末端的底面中心设有一个通孔，通孔内设有圆柱形介质块，圆柱形介质块的中心设有第一探针，第一探针为圆柱形金属探针，在靠近第二矩形波导内腔的输入端设有极化扭转结构。本实用新型专利技术的简易极化跟踪器具有结构简单、加工和组装方便、成本低的特点。

A simple polarization tracker

【技术实现步骤摘要】
一种简易极化跟踪器
本技术涉及卫星通信
，尤其涉及一种简易极化跟踪器。
技术介绍
动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称，动中通作用的具体对象包括车辆、轮船、飞机等移动载体。动中通能够实现移动载体运动过程中对卫星平台的实时跟踪，无间断地传输包括图像、声音等多媒体信息。目前，绝大多数Ku、C频段卫星均采用线极化模式，在移动载体相对于同步卫星运动的过程中，一方面要求天线最大增益方向始终对准卫星，另一方面则要求动中通天线的线极化方向能够动态调整，保证与卫星天线的极化方向匹配。高轮廓的圆口径反射面天线，改变天线极化角的主要方式是直接旋转线极化馈源。低轮廓的平板阵列天线，是无法使用与反射面天线相同的极化调整方法，动中通平板阵列天线只能依靠极化跟踪器来改变天线极化方向。目前，低轮廓的平板阵列天线应用更为广泛，而极化跟踪器是其中的关键器件。极化跟踪器分为有源和无源两大类，有源极化跟踪器的原理简单，跟踪时间短，但由于其功率容量低，一般只能用在天线的接收端。无源极化跟踪器既可用于接收端，也可用于发射端，且因其具有低损耗、大功率容量、可测试性等特点，已逐渐取代有源线极化跟踪器成为主流。现有的无源极化跟踪器其驻波通常小于1.25，输出两臂要求平行及相位一致，两臂隔离度在-36dB以下。无源极化跟踪器虽然能够满足绝大多数动中通系统的使用要求，但依然存在结构复杂，部分关键零件不易加工的缺点。例如，中国专利技术专利CN105098360A，公开了一种新型极化跟踪器，包括正交模耦合器、信号输入或输出总口、旋转转子、介质螺套和电机。该新型极化跟踪器存在以下几点问题及缺点：1.正交模耦合器的上、下两个直臂波导之间的连通需要依靠多个波导匹配块及贯穿波导腔两侧壁的耦合针的共同作用，结构复杂且不利于两臂隔离度；2.其U形探针需要经过三次折弯后形成，且弯折后的探针需满足很高的加工精度，增加了模具的成本和制造难度，影响探针的合格率。例如，中国专利技术专利CN106450759A，公开了一种紧凑型线极化跟踪器，包括等相位正交模耦合器、步进电机驱动总成、旋转正交模耦合器、L形波导旋转关节。该极化跟踪器存在以下几点问题及缺点：1.极化跟踪器具有多个齿轮和轴承结构，零部件多且结构复杂，装配过程繁琐，成本较高；2.极化跟踪器的输出双臂不同向；3.步进电机驱动L形波导旋转关节以带动旋转正交模耦合器旋转，以实现了对线极化信号的无缝跟踪，工作时相对运动的部件较多，使得极化跟踪器长时间工作后各个部件之间容易造成磨损的情况，影响电磁信号的传导及跟踪效果。鉴于此，有必要对现有技术中的极化跟踪器予以改进，以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种简易极化跟踪器，本技术的简易极化跟踪器在电性能方面，其驻波比、相位一致性、隔离度等性能良好；结构方面，极化跟踪器结构简单、易于加工且两个矩形波导内腔的电磁信号平行同向输出。同时，通过等比缩放，本技术的简易极化跟踪器主要应用于Ku频段卫星通信动中通天线，也可应用于其他频段的卫星通信动中通天线。实现本技术目的的技术方案如下：一种简易极化跟踪器，包括正交模耦合器，正交模耦合器由上到下依次包括上波导结构块、中波导结构块、下波导结构块。上波导结构块、中波导结构块、下波导结构块三者经螺栓连接形成一个整体，使得正交模耦合器的结构简单。上波导结构块与中波导结构块连接后形成一端开口的第一通道，第一通道内设有第一矩形波导内腔。中波导结构块与下波导结构块连接后形成两端开口的第二通道，第二通道内设有第二矩形波导内腔及第一方形波导内腔，第二矩形波导内腔与第一方形波导内腔连通，且第一方形波导内腔位于第二矩形波导内腔的末端。第一通道的前端端口与第二通道的前端端口的截面尺寸相同，第一通道与第二通道平行，且第二矩形波导内腔位于第一矩形波导内腔的正下方。第一通道与第二通道平行，能够使得经第一通道进入第一矩形波导内腔及第二通道进入第二矩形波导内腔的电磁波信号保持平行。为了便于第一通道与第二通道的连通，将第一矩形波导内腔内的电磁波信号耦合输送至第一方形波导内腔内，在中波导结构块上且靠近第一矩形波导内腔末端的底面中心设有一个通孔，通孔内设有圆柱形介质块，圆柱形介质块与第一通道及第二通道垂直，且圆柱形介质块的中心设有第一探针，第一探针为圆柱形金属探针。进入第一矩形波导内腔的电磁波信号经圆柱形介质块及圆柱形金属探针耦合输送至第一方形波导内腔的输入端。在靠近第二矩形波导内腔的输入端设有极化扭转结构，极化扭转结构包括位于中波导结构块下端面的第一极化扭转结构、位于下波导结构块上端面的第二极化扭转结构。第一极化扭转结构包括并列设置的第一极化扭转凹槽及第一极化扭转凸起，第二极化扭转结构包括并列设置的第二极化扭转凹槽及第二极化扭转凸起，第一极化扭转结构与第二极化扭转结构沿中波导结构块与下波导结构块的连接面的中心线180°旋转对称。极化扭转结构用于将输入第二矩形波导内腔的电磁波信号极化旋转90°后输入第一方形波导内腔的输入端。其中，为了将输入第一方形波导内腔的第一矩形波导内腔及第二矩形波导内腔的电磁波信号混合后输出，简易极化跟踪器还包括极化选择器，极化选择器包括方圆过渡、T型基座。方圆过渡内设有1个输入通道，输入通道与第一方形波导内腔的输出端连接，T型基座内设有一个输出通道，输入通道及第一方形波导内腔与输出通道垂直。极化选择器内还设有介质转子，介质转子一端设有第二探针。第二探针的另一端位于输入通道的圆形波导内腔，且介质转子及第二探针的中心线与圆形波导内腔的中心线重合。介质转子的另一端与步进电机连接，步进电机带动介质转子转动，使第二探针进行360°旋转。介质转子及第二探针旋转，当所耦合能量最大时，便对应了与卫星天线匹配的状态，在此基础上，通过配套的伺服反馈系统便可完成接收端的极化跟踪功能。进一步的，第一矩形波导内腔包括第一矩形波导凹槽及第二矩形波导凹槽，第一矩形波导凹槽设在上波导结构块下端面上，第二矩形波导凹槽设在中波导结构块上端面上。第二矩形波导内腔包括第三矩形波导凹槽、第一极化扭转结构、第四矩形波导凹槽、第二极化扭转结构，第三矩形波导凹槽与第四矩形波导凹槽沿中波导结构块与下波导结构块的连接面镜像对称。方形波导内腔包括第五矩形波导凹槽、第六矩形波导凹槽，第五矩形波导凹槽及第六矩形波导凹槽的高度为宽度的一半。第五矩形波导凹槽设在中波导结构块下端面上，第六矩形波导凹槽设在下波导结构块上端面上，且第五矩形波导凹槽与第六矩形波导凹槽沿中波导结构块与下波导结构块的连接面镜像对称。进一步的，第一矩形波导内腔及第二矩形波导内腔内还设有矩形匹配台阶，第一矩形波导内腔内的矩形匹配台阶在不影响传输匹配的情况下，用以抬高波导的高度以避开中波导结构块内的第一极化扭转凹槽，避免加工时打穿上下通道。在第二矩形波导内腔设置矩形匹配台阶，便于从第二矩形波导内腔逐渐过渡到第一方形波导内腔所需的尺寸。第一矩形波导内腔内的矩形匹配台阶包括位于上波导结构块下端面的第一矩形匹配台阶、位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简易极化跟踪器，包括正交模耦合器（1），其特征在于：所述正交模耦合器（1）由上到下依次包括上波导结构块（11）、中波导结构块（12）、下波导结构块（13）；所述上波导结构块（11）与所述中波导结构块（12）连接后形成一端开口的第一通道，第一通道内设有第一矩形波导内腔；所述中波导结构块（12）与所述下波导结构块（13）连接后形成两端开口的第二通道，第二通道内设有第二矩形波导内腔及第一方形波导内腔，第二矩形波导内腔与第一方形波导内腔连通，且第一方形波导内腔位于第二矩形波导内腔的末端；所述第一通道的前端端口与所述第二通道的前端端口的截面尺寸相同，所述第一通道与所述第二通道平行，且所述第二矩形波导内腔位于所述第一矩形波导内腔的正下方；/n在所述中波导结构块（12）上且靠近所述第一矩形波导内腔末端的底面中心设有一个通孔，所述通孔内设有圆柱形介质块（1205），所述圆柱形介质块（1205）与所述第一通道及所述第二通道垂直，且所述圆柱形介质块（1205）的中心设有第一探针，第一探针为圆柱形金属探针（1204）；进入所述第一矩形波导内腔的电磁波信号经所述圆柱形介质块（1205）及所述圆柱形金属探针（1204）耦合输送至所述第一方形波导内腔的输入端；/n在靠近所述第二矩形波导内腔的输入端设有极化扭转结构，所述极化扭转结构包括位所述中波导结构块（12）下端面的第一极化扭转结构、位于所述下波导结构块（13）上端面的第二极化扭转结构，所述第一极化扭转结构包括并列设置的第一极化扭转凹槽（1207）及第一极化扭转凸起（1208）；所述第二极化扭转结构包括并列设置的第二极化扭转凹槽（132）及第二极化扭转凸起（133）；所述第一极化扭转结构与所述第二极化扭转结构沿所述中波导结构块（12）与下波导结构块（13）的连接面的中心线180°旋转对称；所述极化扭转结构用于将输入所述第二矩形波导内腔的电磁波极化旋转90°后输入所述第一方形波导内腔的输入端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种简易极化跟踪器，包括正交模耦合器（1），其特征在于：所述正交模耦合器（1）由上到下依次包括上波导结构块（11）、中波导结构块（12）、下波导结构块（13）；所述上波导结构块（11）与所述中波导结构块（12）连接后形成一端开口的第一通道，第一通道内设有第一矩形波导内腔；所述中波导结构块（12）与所述下波导结构块（13）连接后形成两端开口的第二通道，第二通道内设有第二矩形波导内腔及第一方形波导内腔，第二矩形波导内腔与第一方形波导内腔连通，且第一方形波导内腔位于第二矩形波导内腔的末端；所述第一通道的前端端口与所述第二通道的前端端口的截面尺寸相同，所述第一通道与所述第二通道平行，且所述第二矩形波导内腔位于所述第一矩形波导内腔的正下方；
在所述中波导结构块（12）上且靠近所述第一矩形波导内腔末端的底面中心设有一个通孔，所述通孔内设有圆柱形介质块（1205），所述圆柱形介质块（1205）与所述第一通道及所述第二通道垂直，且所述圆柱形介质块（1205）的中心设有第一探针，第一探针为圆柱形金属探针（1204）；进入所述第一矩形波导内腔的电磁波信号经所述圆柱形介质块（1205）及所述圆柱形金属探针（1204）耦合输送至所述第一方形波导内腔的输入端；
在靠近所述第二矩形波导内腔的输入端设有极化扭转结构，所述极化扭转结构包括位所述中波导结构块（12）下端面的第一极化扭转结构、位于所述下波导结构块（13）上端面的第二极化扭转结构，所述第一极化扭转结构包括并列设置的第一极化扭转凹槽（1207）及第一极化扭转凸起（1208）；所述第二极化扭转结构包括并列设置的第二极化扭转凹槽（132）及第二极化扭转凸起（133）；所述第一极化扭转结构与所述第二极化扭转结构沿所述中波导结构块（12）与下波导结构块（13）的连接面的中心线180°旋转对称；所述极化扭转结构用于将输入所述第二矩形波导内腔的电磁波极化旋转90°后输入所述第一方形波导内腔的输入端。


2.根据权利要求1所述的一种简易极化跟踪器，其特征在于：还包括极化选择器（2），所述极化选择器（2）包括方圆过渡（21）、T型基座（25），所述方圆过渡（21）内设有1个输入通道，所述输入通道与所述第一方形波导内腔的输出端连接，所述T型基座（25）内设有一个输出通道，所述输入通道及所述第一方形波导内腔与所述输出通道垂直；
所述极化选择器（2）内还设有介质转子（23），所述介质转子（23）一端设有第二探针（22）；
所述第二探针（22）的另一端位于所述输入通道的圆形波导内腔，且所述介质转子（23）及所述第二探针（22）的中心线与所述圆形波导内腔的中心线重合；所述介质转子（23）的另一端与步进电机（3）连接，所述步进电机（3）带动所述介质转子（23）转动，使所述第二探针（22）进行360°旋转。


3.根据权利要求2所述的一种简易极化跟踪器，其特征在于：所述第一矩形波导内腔包括第一矩形波导凹槽（112）及第二矩形波导凹槽（1202），所述第一矩形波导凹槽（112）设在所述上波导结构块（11）下端面上，所述第二矩形波导凹槽（1202）设在所述中波导结构块（12）上端面上；
所述第二矩形波导内腔包括第三矩形波导凹槽（1206）、所述第一极化扭转结构、第四矩形波导凹槽（131）、所述第二极化扭转结构，所述第三矩形波导凹槽（1206）与第四矩形波导凹槽（131）沿所述中波导结构块（12）与所述下波导结构块（13）的连接面镜像对称；
所述方形波导内腔包括第五矩形波导凹槽（1211）、第六矩形波导凹槽（137），所述第五矩形波导凹槽（1211）及所述第六矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿孟，
申请(专利权)人：航天恒星空间技术应用有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61