波导正交模式变换器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种波导正交模式变换器，包括双脊波导极化分离器、第一弯曲波导、第二弯曲波导以及波导功率合成器。双脊波导极化分离器用于将同一波导内同步传输的两个相互正交的线极化波在各自的极化方向上进行分离，分离后的一路信号由第一弯曲波导传输至波导功率合成器，经合成后输出，另一路信号由第二弯曲波导传输。双脊波导极化分离器包括波导双脊，波导双脊的横截面积在信号传输方向上逐渐变大。本实用新型专利技术提供的波导正交模式变换器，通过设置渐变的波导双脊，使其结构高度兼容3

【技术实现步骤摘要】
波导正交模式变换器


[0001]本技术属于电磁场与微波
，更具体地说，是涉及一种波导正交模式变换器。

技术介绍

[0002]波导正交模式变换器通常用于卫星通信、射电天文学等现代通信系统中，能同时合成或分离两个相互正交的线极化波，实现射频信号收发复用且互不干扰，提高星地通信系统的信道复用能力和通信链路的收发带宽。波导正交模式变换器是双极化天线馈电系统的重要组成部分，需要具备传输损耗低、反射系数小、极化隔离度高和结构紧凑等特征。
[0003]波导正交模式变换器根据使能结构的特点主要分为三大类：侧臂型(Sidearm)、十字结型(Turnstile)和结型，其中，侧臂型的结构最简单，但难以实现宽带的射频性能，而十字结型(Turnstile)和结型能够实现宽带的射频性能。十字结型(Turnstile)和结型波导正交模式变换器的核心功能结构包括极化分离器和波导功率合成器，两者通过多段弯曲波导实现腔体结构的连通。相比之下，结型波导正交模式变换器的结构较为复杂，在传统技术中，实现其宽带高隔离的射频性能往往需要使用调谐针、金属膜片/隔板或脊波导作为极化分离的使能结构。这些结构在采用计算机数控(CNC)铣制造时，存在以下问题：(1)CNC工艺下要求金属壳体拆分为多块加工，再进行拼接装配，制造难度大、工期长；(2)使能结构中的不连续性结构或由加工误差带来的装配间隙会造成器件的射频性能恶化；(3)CNC工艺下往往金属壳体的冗余结构材料多，装配紧固件多，器件重量大，不利于射频前端系统的轻型化。
[0004]波导正交模式变换器一种可选的替代加工方案是增材制造技术，即3
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D打印。虽然传统的波导正交模式变换器可以采用3
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D打印工艺制造成型，但是波导正交模式变换器的传统结构和3
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D打印工艺之间存在显著的矛盾，两者兼容性差，具体表现在以下几个方面：(1)具有内腔的波导正交模式变换器难以一体化3
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D打印成型；(2)内腔中的悬挂结构在3
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D打印过程中需要支撑，但内腔中的支撑结构在工艺结束后难以去除；(3)内腔中的脊和膜片等微细结构容易形变；(4)由3
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D打印材料和工艺本身造成的形变对波导正交模式变换器的射频性能影响较大；(5)波导正交模式变换器的阶梯波导渐变等不连续性结构在3
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D打印成型后表面质量差，容易出现破损和打印材料残留等问题。例如，传统的采用阶梯脊波导使能的结型波导正交模式变换器，阶梯脊的厚度小，有尖锐的棱角等突变结构，在3
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D打印的后处理中容易形变或破损，且不利于非金属3
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D打印结构表面的金属化，3
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D打印阶梯脊结构容易造成器件隔离度和回波损耗恶化；此外，阶梯脊为波导中的悬挂结构，在3
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D打印成型过程中难以避免使用支撑材料。

技术实现思路

[0005]本技术实施例的目的在于提供一种波导正交模式变换器，在获得宽带、高隔离和低损耗射频性能的同时，解决现有技术中阶梯双脊波导正交模转换器在采用3
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D打印
工艺制造时内腔需要支撑及阶梯脊容易形变等技术问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种波导正交模式变换器，包括双脊波导极化分离器、两个第一弯曲波导、一个第二弯曲波导以及波导功率合成器，两个所述第一弯曲波导对称设置，两个所述第一弯曲波导和一个所述第二弯曲波导均连接于所述双脊波导极化分离器，且两个所述第一弯曲波导远离所述双脊波导极化分离器的一端均与所述波导功率合成器连接，所述双脊波导极化分离器用于将同一波导内同步传输的两个相互正交的线极化波在各自的极化方向上进行分离，分离后的一路信号由两个所述第一弯曲波导传输至所述波导功率合成器，经功率合成后输出，另一路信号由所述第二弯曲波导传输并输出，所述双脊波导极化分离器包括波导双脊，所述波导双脊的横截面积在信号传输方向上逐渐变大。
[0007]可选地，所述双脊波导极化分离器关于其中轴面对称设置，所述波导功率合成器关于其中轴面对称设置。
[0008]可选地，所述波导双脊包括两个对称设置的梯形台结构，所述梯形台结构包括至少两个沿所述信号传输方向依次层叠的梯形台单元。
[0009]可选地，所述波导功率合成器包括两个连接波导和一个结合波导，两个所述连接波导的一端分别与两个所述第一弯曲波导连接，两个所述连接波导的另一端均与所述结合波导连接。
[0010]可选地，所述连接波导的中轴线与所述结合波导的中轴线的夹角在90度至150度之间，两个所述连接波导的中轴线的夹角在60度至180度之间。
[0011]可选地，所述双脊波导极化分离器和所述第二弯曲波导通过第一过渡波导连接。
[0012]可选地，所述波导正交模式变换器还包括第一波导法兰盘和第二波导法兰盘，所述第一波导法兰盘与所述双脊波导极化分离器连接，所述第一波导法兰盘上开设有第一矩形波导端口，所述第一矩形波导端口和所述双脊波导极化分离器通过第二过渡波导连接；所述第二波导法兰盘上开设有第二矩形波导端口和第三矩形波导端口，所述第二矩形波导端口与所述波导功率合成器连接，所述第三矩形波导端口与所述第二弯曲波导连接，所述第二矩形波导端口的长边与所述第三矩形波导端口的长边相互垂直。
[0013]可选地，所述第一矩形波导端口的长边与所述第二矩形波导端口的长边平行，或者，所述第一矩形波导端口的长边与所述第三矩形波导端口的长边平行。
[0014]可选地，所述波导正交模式变换器为具有内腔的金属壳体，所述内腔平滑设置。
[0015]可选地，所述金属壳体上开设有工艺孔或工艺槽。
[0016]本技术提供的波导正交模式变换器的有益效果在于：与现有技术相比，本技术波导正交模式变换器通过设置横截面形状和面积渐变的波导双脊结构，替代传统的阶梯突变波导双脊结构实现宽带极化分离功能，渐变的波导双脊结构高度兼容3
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D打印工艺；波导正交模式变换器融合3
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D打印的工艺原理设计为沿竖直打印方向定向塑形，使其在增材制造成型的过程中尽可能少地使用支撑结构，且使其关键结构的对称性不被破坏，显著减小了3
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D打印结构的形变以及腔壁破损、坍塌的风险；波导正交模式变换器的金属壳体的内轮廓设计为由平滑且连续的平面和曲面围合而成，有助于提升3
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D打印壳体的内表面的金属化质量。上述改进提升了该类型波导正交模式变换器采用3
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D打印工艺一体化制造成型的质量。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导正交模式变换器，其特征在于：包括双脊波导极化分离器、两个第一弯曲波导、一个第二弯曲波导以及波导功率合成器，两个所述第一弯曲波导对称设置，两个所述第一弯曲波导和一个所述第二弯曲波导均连接于所述双脊波导极化分离器，且两个所述第一弯曲波导远离所述双脊波导极化分离器的一端均与所述波导功率合成器连接，所述双脊波导极化分离器用于将同一波导内同步传输的两个相互正交的线极化波在各自的极化方向上进行分离，分离后的一路信号由两个所述第一弯曲波导传输至所述波导功率合成器，经功率合成后输出，另一路信号由所述第二弯曲波导传输并输出，所述双脊波导极化分离器包括波导双脊，所述波导双脊的横截面积在信号传输方向上逐渐变大。2.如权利要求1所述的波导正交模式变换器，其特征在于：所述双脊波导极化分离器关于其中轴面对称设置，所述波导功率合成器关于其中轴面对称设置。3.如权利要求2所述的波导正交模式变换器，其特征在于：所述波导双脊包括两个对称设置的梯形台结构，所述梯形台结构包括至少两个沿所述信号传输方向依次层叠的梯形台单元。4.如权利要求1所述的波导正交模式变换器，其特征在于：所述波导功率合成器包括两个连接波导和一个结合波导，两个所述连接波导的一端分别与两个所述第一弯曲波导连接，两个所述连接波导的另一端均与所述结合波导连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志宏，李津，袁涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：