一种正交模耦合器及设计方法技术

本发明专利技术公开一种正交模耦合器及设计方法，正交模耦合器包括：矩形波导（1）、主波导（2）、侧臂匹配转换器（3），所述主波导（2）一端为圆形波导（21），所述圆形波导（21）通过矩圆过渡段（22）与所述主波导（2）另一端的矩形波导（1）连接，所述矩圆过渡段（22）与所述侧臂匹配转换器（3）连接，所述侧臂匹配转换器（3）与所述矩圆过渡段（22）的连接面设置有耦合槽。本发明专利技术的正交器在结构上具有紧凑，简单，稳定和便于批量生产及成本低，调试简单。具有极化隔离度高，宽频带，驻波比和插入损耗小优良的电性能指标。在工程上具有广泛应用。上具有广泛应用。上具有广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种正交模耦合器及设计方法


[0001]本专利技术涉及天线相关
，特别是一种正交模耦合器及设计方法。

技术介绍

[0002]正交模耦合器也称OMT或叫双模耦合器，是双极化天线中重要馈源部件。近年来在卫星通讯中应用广泛。工程中应用正交模耦合器，用一部天线实现收发，使用同一频率极化相互正交，相互隔离的两路信号，通过与滤波器连接，解决收发复用问题。
[0003]近年来，通讯产业与天线技术发展，天线对器件要求越来越高，为了适应天线小型化，性能高，批量化生产要求，传统设计正交器存在体积大，性能不稳定，调试周期长，极化隔离小，驻波大等缺点，已不适应高性能天线要求。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对现有技术的正交器不适应高性能天线要求的技术问题，提供一种正交模耦合器及设计方法。
[0005]本专利技术提供一种正交模耦合器，包括：矩形波导、主波导、侧臂匹配转换器，所述主波导一端为圆形波导，所述圆形波导通过矩圆过渡段与所述主波导另一端的矩形波导连接，所述矩圆过渡段与所述侧臂匹配转换器连接，所述侧臂匹配转换器与所述矩圆过渡段的连接面设置有耦合槽。
[0006]进一步地，所述矩圆过渡段沿所述矩形波导向所述圆形波导方向依次设置多阶阶梯，每一阶阶梯的长度大于下一阶阶梯的长度，每一阶阶梯的高度小于下一阶阶梯的高度。
[0007]更进一步地，所述矩圆过渡段沿所述矩形波导向所述圆形波导方向依次包括第一阶阶梯、第二阶阶梯、第三阶阶梯，所述第一阶阶梯的长度为6.1毫米，高度为10.46毫米，所述第二阶阶梯的长度为6毫米，高度为14.6毫米，第三阶阶梯的长度为5.7毫米，高度为17.6毫米。
[0008]进一步地，所述耦合槽的长度为13.5毫米，所述耦合槽的宽度为2.8毫米。
[0009]进一步地，所述矩圆过渡段与所述耦合槽对应位置开设有沿所述主波导延伸方向的极化槽。
[0010]更进一步地，所述极化槽的极化偏心距离为9.4毫米、极化长度为11.95毫米、极化槽高度为4.22毫米、极化槽宽度为2.62毫米。
[0011]进一步地，所述侧臂匹配转换器沿所述主波导向远离所述主波导的接收口方向依次设置多节阻抗段，每一节阻抗段的长度小于下一节阻抗段的长度，每一节阻抗段的高度小于下一节阻抗段的高度，每一节阻抗段的宽度小于下一节阻抗段的宽度。
[0012]更进一步地，所述侧臂匹配转换器沿所述主波导向远离所述主波导的接收口方向依次设置第一节阻抗段、第二节阻抗段、第三节阻抗段，所述第一节阻抗段的长度为14.6毫米、宽度为2.62毫米、高度为4.7毫米，所述第二节阻抗段的长度为18.5毫米、宽度为3.4毫米、高度为6.8毫米，所述第三节阻抗段的长度为18.88毫米、宽度为6.46毫米、高度为8.7毫
米。
[0013]本专利技术提供一种如前所述的正交模耦合器的设计方法，包括：根据工作频带，确定所述圆形波导的理论直径；根据工作频带确定所述耦合槽的理论尺寸；根据工作频带确定矩圆过渡段的理论尺寸；确定所述侧臂匹配转换器的理论尺寸；基于所述圆形波导的直径、所述耦合槽的理论尺寸、所述矩圆过渡段的理论尺寸、以及所述侧臂匹配转换器的理论尺寸，建立三维仿真模型，通过优化得到最佳结构尺寸。
[0014]进一步地：所述根据工作频带确定所述耦合槽的理论尺寸，具体包括：计算工作频带中心频率的对应波导波长λ
g0
，计算耦合槽的理论长度d=(0.3～0.4) λ
g0
，耦合槽的理论宽度w=(0.1～0.2) λ
g0
；所述矩圆过渡段沿所述矩形波导向所述圆形波导方向依次设置多阶阶梯，所述根据工作频带确定矩圆过渡段的理论尺寸，具体包括：确定每一阶阶梯的理论长度为L=λ
L
λ
H
/ 2( λ
L
+λ
H
)，其中：λ
L
为工作频带的起始频率波导波长，λ
H
为工作频带的终止频率波导波长。
[0015]本专利技术的正交器在结构上具有紧凑，简单，稳定和便于批量生产及成本低，调试简单。具有极化隔离度高，宽频带，驻波比和插入损耗小优良的电性能指标。在工程上具有广泛应用。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种正交模耦合器的结构示意图；图2为本专利技术一实施例正交模耦合器的电气结构示意图；图3为本专利技术一实施例矩圆过渡段在耦合处形成的不连续截面；图4a为本专利技术一实施例矩圆过渡段的截面示意图；图4b为本专利技术一实施例矩圆过渡段的剖面示意图；图4c为本专利技术一实施例矩圆过渡段的初始阶段参数剖面示意图；图4d为本专利技术一实施例矩圆过渡段的初始阶段参数截面示意图；图5为本专利技术一实施例三阶矩圆过渡段示意图；图6为仿真得到的直通路传输损耗曲线；图7为本专利技术一实施例极化槽截面示意图；图8为本专利技术一实施例极化槽剖面示意图；图9a为本专利技术一实施例侧臂匹配转换器截面示意图；图9b为本专利技术一实施例侧臂匹配转换器剖面示意图；图10为本专利技术一种如前所述的正交模耦合器的设计方法的工作流程图；图11为发射端口的回波损耗仿真示意图；图12为接收端口的回波损耗仿真示意图；图13为天线口在垂直极化（模式1） 回波损耗仿真示意图；图14为天线口在垂直极化（模式2） 回波损耗仿真示意图；
图15为发射端口
‑
接收端口的插损仿真示意图；图16为工程化三维实体模型；图17为三维实体模型发射端口的回波损耗示意图；图18为三维实体模型接收端口的回波损耗示意图；图19为三维实体模型天线口在垂直极化（模式1） 回波损耗示意图；图20为三维实体模型天线口在垂直极化（模式2） 回波损耗示意图；图21为三维实体模型天线端口
‑
接收端口的插损示意图；图22为三维实体模型天线端口
‑
发射端口的插损示意图；图23为三维实体模型接收端口
‑
发射端口的插损示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0018]实施例一如图1所示为本专利技术一种正交模耦合器，包括：矩形波导1、主波导2、侧臂匹配转换器3，所述主波导2一端为圆形波导21，所述圆形波导21通过矩圆过渡段22与所述主波导2另一端的矩形波导1连接，所述矩圆过渡段22与所述侧臂匹配转换器3连接，所述侧臂匹配转换器3与所述矩圆过渡段22的连接面设置有耦合槽。
[0019]具体来说，如图1所示，主波导2一端为圆形波导21，圆形波导21作为天线口，主波导2另一端与矩形波导1连接，矩形波导1作为发射口。圆形波导21通过矩圆过渡段22与主波导2另一端的矩形波导1连接，矩圆过渡段22与侧臂匹配转换器3连接，侧臂匹配转换器3远离主波导2的端部为接收口3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正交模耦合器，其特征在于，包括：矩形波导（1）、主波导（2）、侧臂匹配转换器（3），所述主波导（2）一端为圆形波导（21），所述圆形波导（21）通过矩圆过渡段（22）与所述主波导（2）另一端的矩形波导（1）连接，所述矩圆过渡段（22）与所述侧臂匹配转换器（3）连接，所述侧臂匹配转换器（3）与所述矩圆过渡段（22）的连接面设置有耦合槽；所述矩圆过渡段（22）沿所述矩形波导（1）向所述圆形波导（21）方向依次设置多阶阶梯，每一阶阶梯的长度大于下一阶阶梯的长度，每一阶阶梯的高度小于下一阶阶梯的高度。2.根据权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述矩圆过渡段（22）沿所述矩形波导（1）向所述圆形波导（21）方向依次包括第一阶阶梯（221）、第二阶阶梯（222）、第三阶阶梯（223），所述第一阶阶梯（221）的长度为6.1毫米，高度为10.46毫米，所述第二阶阶梯（222）的长度为6毫米，高度为14.6毫米，第三阶阶梯（223）的长度为5.7毫米，高度为17.6毫米。3.根据权利要求1所述正交模耦合器，其特征在于，所述耦合槽的长度为13.5毫米，所述耦合槽的宽度为2.8毫米。4.根据权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述矩圆过渡段（22）与所述耦合槽对应位置开设有沿所述主波导（2）延伸方向的极化槽（23）。5.根据权利要求4所述的正交模耦合器，其特征在于，所述极化槽（23）的极化偏心距离为9.4毫米、极化长度为11.95毫米、极化槽高度为4.22毫米、极化槽宽度为2.62毫米。6.根据权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述侧臂匹配转换器（3）沿所述主波导（2）向远离所述主波导（2）的接收口（30）方向依次设置多节阻抗段，每一节阻抗段的长度小于下一节阻抗段的长度，每一节阻抗段的高度小于下一节阻抗段的高度，每一节阻抗段的宽度小于下一节阻抗段的宽度。7.根据权利要求6所述的正交模耦合器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘星洋，许明，
申请(专利权)人：广州中雷电科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：