一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器。该正交模耦合器是由Turnstile结构、E面弯转结构、直金属波导、Y型功率合成结构和7结切比雪夫阻抗匹配结构组成，工作频率为30GHz

【技术实现步骤摘要】
一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器


[0001]本专利技术涉及一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，工作频率为30GHz
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50GHz。

技术介绍

[0002]射电天文是现代天文学的一个重要研究领域。射电天文接收机将射电望远镜天线接收到的天体射电信号经调制、放大、变频、检波、滤波、定标等处理后转变为易于记录的形式的设备。为了研究毫米波射电天文学中的偏振学，将入射信号分离为两种线偏振信号是很重要的。正交模耦合器用于偏振鉴别，可以在波导中实现，并直接集成在接收器中跟随输入馈电喇叭。此外，由于用于毫米波射电天文学的探测器只对一种偏振敏感(例如基于矩形波导技术的探测器)，OMT允许同时探测两种偏振。由于其在接收链中的位置，OMT必须具有低插入损耗。此外，射电天文接收器使用低温探测器(例如，InP HEMT低噪声放大器或超导
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绝缘体
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超导体(SIS)混频器)，因此OMT必须与真空兼容，并能在4开尔文以下的温度下可靠运行。
[0003]正交模耦合器有几种设计方法，有两种方法在毫米波射电天文望远镜中得到广泛应用，因为它们具有完整的波导带宽和适合低温操作，其中一个是结构。两个线性极化被接收使用一个输入的方形波导和分隔的金属隔板。由于金属隔板沿电场e平面排列一个极化，信号通过一个矩形波导输出(称为主臂)。在另一种极化中，隔片将信号分裂成两个对称的分支；每一个分裂信号(称为侧臂)然后被重新组合以给出另一个矩形波导输出。由于主臂受各侧臂开放端口的影响，因此采用与主臂e平面对齐的细导线来防止主臂信号泄漏。为了替代隔板和短销，可以采用双脊设计，由于脊线的大小和易碎性可能难以加工。
[0004]另一个方法是使用Turnstile结构，因为它具有非常宽的带宽和低交叉极化。使用Turnstile结构的另一个优点是,输入波导是圆波导,可以与馈源直接连接而不像结构需要方波导到圆波导的过渡。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于，提供一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，该正交模耦合器是由Turnstile结构、第一E面弯转结构、第二E面弯转结构、第三E面弯转结构、第四E面弯转结构、第五E面弯转结构、第六E面弯转结构、第七E面弯转结构、第八E面弯转结构、第九E面弯转结构、第十E面弯转结构)、第一直金属波导)、第二直金属波导、第三直金属波导、第四直金属波导、第五直金属波导、第六直金属波导、第七直金属波导、第八直金属波导、第九直金属波导、第十直金属波导、第一Y型功率合成结构、第二Y型功率合成结构、第一7结切比雪夫阻抗匹配结构和第二Y型功率合成结构组成，工作频率为30GHz
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50GHz，该正交模耦合器，有效地抑制高次模，降低高次模对波导主模性能的影响。通过采用Turnstile结构，可以实现宽频带范围内的低插入损耗、低驻波特性以及高正
交隔离度特性，且结构紧凑，易于加工，方便和馈源集成。解决了射电天文接收机系统中，对从馈源接收的射电信号进行正交极化分离的问题，以及金属波导正交模耦合器的宽带工作问题，可以满足7mm射电天文接收机接收频段内的正交信号分离要求。
[0006]本专利技术所述的一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，该耦合器是由Turnstile结构(1)、第一E面弯转结构(2)、第二E面弯转结构(3)、第三E面弯转结构(4)、第四E面弯转结构(5)、第五E面弯转结构(6)、第六E面弯转结构(7)、第七E面弯转结构(8)、第八E面弯转结构(9)、第九E面弯转结构(22)、第十E面弯转结构(23)、第一直金属波导(10)、第二直金属波导(11)、第三直金属波导(12)、第四直金属波导(13)、第五直金属波导(14)、第六直金属波导(15)、第七直金属波导(16)、第八直金属波导(17)、第九直金属波导(24)、第十直金属波导(25)、第一Y型功率合成结构(18)、第二Y型功率合成结构(19)、第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)和第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)组成，Turnstile(1)分别与第一E面弯转结构(2)、第三E面弯转结构(4)、第五E面弯转结构(6)、第七E面弯转结构(8)连接；第一E面弯转结构(2)与第一直金属波导(10)连接，第三E面弯转结构(4)与第四直金属波导(13)连接，第五E面弯转结构(6)与第二直金属波导(11)连接，第七E面弯转结构(8)与第三直金属波导(12)连接；第一直金属波导(10)与第二E面弯转结构(3)连接，第二直金属波导(11)与第六E面弯转结构(7)连接，第三直金属波导(12)与第八E面弯转结构(9)连接，第四直金属波导(13)与第四E面弯转结构(5)连接；第二E面弯转结构(3)与第七直金属波导(16)连接，第六E面弯转结构(7)与第二直金属波导(14)连接，第四E面弯转结构(5)与第八直金属波导(17)连接，第八E面弯转结构(9)与第六直金属波导(15)连接；第五直金属波导(14)、第六直金属波导(15)分别与第一Y型功率合成结构(18)连接，第七直金属波导(16)、第八直金属波导(17)分别于第二Y型功率合成结构(19)连接；第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)与第九E面弯转结构(22)连接，第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)与第十E面弯转结构(23)连接；第一Y型功率合成结构(18)与第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)连接，第二Y型功率合成结构(19)与第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)连接；第九E面弯转结构(22)与第九直金属波导(24)连接，第十E面弯转结构(23)与第十直金属波导(25)连接，分离的正交信号分别由第九直金属波导(24)和第十直金属波导(25)输出；所述Turnstile结构(1)由圆金属波导(26)和两个矩形第一金属波导(27)和第二金属波导(28)组合而成，为了阻抗匹配，在Turnstile结构底部掏空圆锥体(29)。
[0007]第一E面弯转结构(2)、第二E面弯转结构(3)、第三E面弯转结构(4)、第四E面弯转结构(5)、第五E面弯转结构(6)、第六E面弯转结构(7)、第七E面弯转结构(8)、第八E面弯转结构(9)、第九E面弯转结构(22)、第十E面弯转结构(23)为90度。
[0008]所述Y型功率合成结构由第三矩形金属波导(31)和第四矩形金属波导(32)组合而成，并在第四矩形金属波导(32)的中间掏空三角形柱体(33),并在掏空的三角形柱体(33)的三个边加入第一倒角(34)、第二倒角(35)和第三倒角(36)。
[0009]所述7结切比雪夫阻抗匹配结构由7个不同长度和高度的第十一直金属波导(38)、第十二直金属波导(39)、第十三直金属波导(40)、第十四直金属波导(41)、第十五直金属波导(42)、第十六直金属波导(43)、第十七直金属波导(44)和标准矩形波导(45)组成，第十一直金属波导(38)、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，其特征在于：该耦合器是由Turnstile结构(1)、第一E面弯转结构(2)、第二E面弯转结构(3)、第三E面弯转结构(4)、第四E面弯转结构(5)、第五E面弯转结构(6)、第六E面弯转结构(7)、第七E面弯转结构(8)、第八E面弯转结构(9)、第九E面弯转结构(22)、第十E面弯转结构(23)、第一直金属波导(10)、第二直金属波导(11)、第三直金属波导(12)、第四直金属波导(13)、第五直金属波导(14)、第六直金属波导(15)、第七直金属波导(16)、第八直金属波导(17)、第九直金属波导(24)、第十直金属波导(25)、第一Y型功率合成结构(18)、第二Y型功率合成结构(19)、第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)和第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)组成，Turnstile(1)分别与第一E面弯转结构(2)、第三E面弯转结构(4)、第五E面弯转结构(6)、第七E面弯转结构(8)连接；第一E面弯转结构(2)与第一直金属波导(10)连接，第三E面弯转结构(4)与第四直金属波导(13)连接，第五E面弯转结构(6)与第二直金属波导(11)连接，第七E面弯转结构(8)与第三直金属波导(12)连接；第一直金属波导(10)与第二E面弯转结构(3)连接，第二直金属波导(11)与第六E面弯转结构(7)连接，第三直金属波导(12)与第八E面弯转结构(9)连接，第四直金属波导(13)与第四E面弯转结构(5)连接；第二E面弯转结构(3)与第七直金属波导(16)连接，第六E面弯转结构(7)与第二直金属波导(14)连接，第四E面弯转结构(5)与第八直金属波导(17)连接，第八E面弯转结构(9)与第六直金属波导(15)连接；第五直金属波导(14)、第六直金属波导(15)分别与第一Y型功率合成结构(18)连接，第七直金属波导(16)、第八直金属波导(17)分别于第二Y型功率合成结构(19)连接；第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)与第九E面弯转结构(22)连接，第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)与第十E面弯转结构(23)连接；第一Y型功率合成结构(18)与第一7结切比雪夫阻抗匹配结构(20)连接，第二Y型功率合成结构(19)与第二7结切比雪夫阻抗匹配结构(21)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁云炜，王凯，曹亮，段雪峰，马军，陈卯蒸，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：