一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源制造技术

本发明专利技术提供了一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，包括：依次连接的馈源喇叭、双圆极化器、分路波导、双工器；所述馈源喇叭为带宽轴向槽波纹喇叭；所述双圆极化器为宽带波导隔板双圆极化器。本发明专利技术采用轴向槽波纹喇叭与波导隔板双圆极化器的组合设计方式，实现了k和ka两个频段的宽带双圆极化功能，然后再利用两个双工器实现k和ka频段信号的频率分离，并使得收发通道之间具备130dB以上的隔离度，形成四通道轴向旋转对称的圆极化初级辐射方向图。辐射方向图。辐射方向图。

【技术实现步骤摘要】
一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源


[0001]本专利技术涉及天线
，特别地，涉及一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源。

技术介绍

[0002]馈源是反射面天线的核心部件，馈源性能的优劣直接影响反射面天线的辐射性能。星载反射面天线一般安装在卫星外表面，随着卫星载荷和通信数据量的不断增加，星载天线的种类和数量也在不断增加。由于卫星平台空间布局能力和运载包络尺寸及发射能力的限制，每颗卫星上布局的天线数量也相应受到限制。为了更高效地利用有限的卫星布局空间，将不同用途的天线进行复用，即把多个频段、多个通道的天线复用，在未额外占用卫星布局空间的情况下，能够有效地提升系统通信容量，实现系统最优设计。
[0003]某型号卫星通信系统配置了4个射频通信信道，其中两个为下行发射通道，工作于k频段，对应天线极化分别为左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)。另外两个为上行接收通道，工作于ka频段，对应天线极化分别为左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)。该卫星通信系统对天线的增益要求为发射通道增益大于43dBi，接收通道增益大于46dBi。此外，由于发射通道输出功率较大，为了避免发射通道输出的大功率信号进入接收通道损坏接收机，要求发射通道与接收通道具有大于95dB的通道隔离度。该通信卫星工作于地球静止轨道，设计寿命10年，对产品的可靠性要求较高。
[0004]综合上述要求，反射面天线方案可以满足卫星通信系统对天线增益、隔离度、寿命和可靠性等相关指标的需求。同时，为了减少天线的数量和重量，从系统优化设计的角度考虑，将k和ka频段四个射频通道的天线进行一体化复用设计。双频段四通道天线设计的技术核心就是设计一套k和ka频段四通道一体化圆极化馈源。为了减小馈源对反射面的遮挡，要求馈源体积小巧。同时为了减小馈线部分的损耗，要求馈源结构简单紧凑。
[0005]现有的馈源系统的结构较复杂，重量、尺寸、损耗均较大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，通过采用宽带馈源喇叭、宽带双圆极化器和双工器的组合设计方案，具备高隔离度、低损耗、结构简单紧凑、体积小巧、易于加工装配等优良功能特点。
[0007]本专利技术提供的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，包括：馈源喇叭、双圆极化器、分路波导、双工器。
[0008]所述馈源喇叭为轴向槽波纹喇叭，用于形成轴向旋转对称的初级辐射方向图，由波纹辐射段、变径过渡匹配段、圆波导段和圆
‑
方渐变波导转换段组成。喇叭的波纹辐射段包含若干个周期性分布的波纹槽，其作用是形成轴向旋转对称并具有优良交叉极化特性的辐射方向图。变径过渡匹配段是一段直径渐变的光壁圆波导，用于实现圆波导段与波纹辐射段之间的匹配。圆或方渐变波导转换段用于实现模式转换功能，中间内腔剖面曲线为圆
或方渐变过渡曲线。
[0009]进一步的，馈源喇叭波纹辐射段的波纹槽数量为4个，但并不局限于4个，可以根据馈源方向图照射锥削要求自由选择。
[0010]进一步的，馈源喇叭的波纹槽宽为2.2～3.5mm，槽深为3.5～4.8mm。
[0011]进一步的，圆渐变波导转换段或方渐变波导转换段长度为15mm。
[0012]所述双圆极化器采用宽带波导隔板双圆极化器，用于实现线极化波到双圆极化波的转换功能。
[0013]所述分路波导包含两路独立的WR34标准矩形波导，用于连接双圆极化器和两个双工器，传输两路独立的k和ka频段宽带线极化信号。
[0014]进一步的，上述每路波导还包含两个E面90
°
转弯波导，在转弯波导长边处进行切角处理，以改善驻波性能，切角长度5.5～7mm；
[0015]所述双工器包含两个完全相同的双工器1和双工器2，用于实现k频段发射信号和ka频段接收信号的频率分离功能，每个双工器由公共腔体、k频段发射滤波器和ka频段接收滤波器组成；
[0016]进一步的，上述双工器的k频段发射滤波器为脊波导渐消模滤波器，ka频段接收滤波器为矩形波导H面膜片滤波器。双工器公共腔体端口为WR34标准矩形波导口，用于传输k和ka频段宽带信号；双工器1的k频段发射滤波器端口为WR34标准矩形波导口，对应馈源通道1，为左旋圆极化(LHCP)发射通道端口；双工器1的ka频段接收滤波器端口为WR28标准矩形波导口，对应馈源通道2，为左旋圆极化(LHCP)接收通道端口；双工器2的k频段发射滤波器端口为WR34标准矩形波导口，对应馈源通道3，为右旋圆极化(RHCP)发射通道端口；双工器2的ka频段接收滤波器端口为WR28标准矩形波导口，对应馈源通道4，为右旋圆极化(RHCP)接收通道端口。
[0017]与现有的多通道圆极化馈源的实现形式相比，本专利技术的技术优势体现在：采用宽带馈源喇叭、宽带双圆极化器和双工器的组合设计方案，具有高隔离度、低损耗、结构简单紧凑、体积小巧、易于加工装配等特点，克服了现有的多频段圆极化馈源采用分立设计带来的结构复杂、体积庞大、损耗大等的缺点。
附图说明
[0018]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其他目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0019]图1为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的原理框图；
[0021]图3为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的馈源喇叭结构示意图；
[0022]图4a为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的分路波导的俯视结构示意图；
[0023]图4b为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的
分路波导的侧视结构示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源的双工器结构示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例提供的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源在发射频段的通道隔离度结果；
[0026]图7为本专利技术实施例提供的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源在接收频段的通道隔离度结果；
[0027]图8为本专利技术实施例提供的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源通道1对应的左旋圆极化波的归一化主极化方向图和交叉极化方向图；
[0028]图9为本专利技术实施例提供的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源通道2对应的左旋圆极化波的归一化主极化方向图和交叉极化方向图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于：包括依次相连的馈源喇叭、双圆极化器、分路波导和双工器；所述双工器包括两个完全相同的第一双工器和第二双工器，第一双工器用于实现k频段发射信号，第二双工器用于实现ka频段接收信号的频率分离功能，第一双工器由公共腔体、k频段发射滤波器和ka频段接收滤波器组成；第二双工器由公共腔体、k频段发射滤波器和ka频段接收滤波器组成。2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于，所述馈源喇叭为轴向槽波纹喇叭，用于形成轴向旋转对称的初级辐射方向图，所述馈源喇叭由波纹辐射段、变径过渡匹配段、圆波导段和圆渐变波导转换段或方渐变波导转换段组成。3.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于，所述馈源喇叭为轴向槽波纹喇叭，用于形成轴向旋转对称的初级辐射方向图。4.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于，馈源喇叭1为轴向槽波纹喇叭，用于形成轴向旋转对称的初级辐射方向图。5.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于，所述变径过渡匹配段是一段直径渐变的光壁圆波导，用于实现圆波导段与波纹辐射段之间的匹配。6.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信天线的k和ka频段四通道圆极化馈源，其特征在于，所述圆渐变波导转换段用于实现模式转换功能，中间内腔剖面曲线为圆渐变过渡曲线；所述方渐变波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇环，张丽娜，刘伟栋，苏醒，宋志勇，谈国祥，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：