高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器制造技术

高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器，包括切角匹配魔Ｔ、公共波导、公共波导变换器、耦合双臂、接收波导变换器、低通滤波器、发射波导变换器及吸收负载。本发明专利技术通过采用耦合双臂对称结构大大减弱了公共波导内高阶模的激励，采用切角匹配魔Ｔ对正交模耦合器进行双臂馈电，有效保证了正交模耦合器耦合端口信号平分，使其获得优良的等幅特性和较好的端口隔离，进一步减小了不连续性，从而尽可能少地激励高阶模，显著地提高了极化隔离度，成功解决了卫星通信天线在分离频带获得高极化隔离度的问题，本发明专利技术实现方式简单，加工成本低，可广泛地应用于各种频段，具有较高的性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器，属于卫星通信领域。
技术介绍
卫星通信中对通信天线的极化隔离度要求很高，随着卫星通信事业的快速发展， 一副通信天线收发工作在分离频带被越来越多地应用，卫星通信天线正交模耦合器在窄 带(通常带宽小于10% )获得高极化隔离度技术相对容易，而在分离频带(频率跨度大于1.4 : i)获得高极化隔离度十分困难，因为正交模耦合器工作在分离频带时，高阶模的截止频率低于上频带，高阶模能够传播，特别是分支区高阶模的激励，这种高阶模使得正交模 耦合器极化隔离度降低。因此正交模耦合器要在高分离频带实现高极化隔离度，需采用双 臂耦合的方式，利用其对称性避免高阶模产生，而采用双臂耦合方式，必须采取严格措施保 证其对称性。因此其双臂合成的馈电设计十分关键。 国内外公开文献中有关双臂耦合正交模耦合器的代表性资料主要有1990年 A. M. Boifot发表的Simple and broadband orthomode transducer论文禾口 2005年 R. Gehring发表的KU-BAND HIGH POWER FEEDCHAIN论文中分别报道了工作在Ku频段 双臂耦合正交模耦合器，其双臂馈电采用T形分支，该方式馈电需在公共波导两个侧壁耦 合窗口处各采用两个细柱来调谐，两侧细柱的对称性对极化隔离度影响很大，因此高极化 隔离度对两侧细柱的对称性提出了非常高的要求，这大大增加了工艺复杂度和加工难度， 尤其在调谐柱很细时，实现将会非常困难，这影响其在更高频段的应用。除T形分支外，双 臂耦合正交模耦合器双臂馈电另一种形式为魔T，人民邮电出版社1982年出版的李嗣范 主编的《微波元件原理与设计》 一书和1993年出版的Jaroslaw Uher撰写的Waveguide Compe體ts forAnte丽Feed Systems :Theory and CAD —文都对现有的魔T进行了总结，代表性的有三种1)没有匹配元件的普通魔T ;2)采用金属杆和金属膜片匹配魔T ;3)采用顶部带圆杆的金属圆锥体匹配魔T。第一种魔T最原始，由于未采用匹配元件，其输出 端口等幅特性不高，后两种魔T在第一种魔T基础上增加了匹配元件，其输出端口等幅特性 有所改善，但匹配元件数量有限，其输出端口等幅特性无法进一步提高，限制了其在高极化 隔离度双臂耦合正交模耦合器中的应用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题克服现有技术的不足，提供了一种高极化隔离度双臂耦 合正交模耦合器，通过采用切角匹配魔T馈电，获得优良的等幅特性和较高的端口隔离，成 功解决了卫星通信天线在分离频带获得高极化隔离度的问题。 本专利技术的技术解决方案高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器，包括切角匹配魔 T、公共波导、公共波导变换器、耦合双臂、接收波导变换器、低通滤波器、发射波导变换器及 吸收负载，其中切角匹配魔T通过耦合双臂与公共波导相连接，公共波导为方口波导，作为 收发信号共用通道，公共波导变换器为两节波导变换器，用于将公共波导公共端口的方口3变换成圆口 ，耦合双臂为E面波导拐弯，连接公共波导的发射通道与切角匹配魔T的输出端 口 ，用于传输发射信号，接收波导变换器为渐变波导变换器，用于将公共波导接收通道端口 的方口变换成标准矩形波导端口，低通滤波器连接发射波导变换器和切角匹配魔T的输入 端口 ，用于抑制高频信号，发射波导变换器为两节波导变换器，用于将低通滤波器的非标准 波导端口变换至标准矩形波导端口，吸收负载与切角匹配魔T的隔离端口相匹配，用于吸 收切角匹配魔T隔离端口的能量，所述的切角匹配魔T由HT接头、ET接头、金属圆杆和金 属圆锥组成，金属圆杆和金属圆锥作为匹配元件，HT接头两边采用相同形状的切角形式。 所述HT接头的两边切角大小保证HT接头与金属圆锥的底盘不干涉。 所述公共波导包括公共通道、两个发射通道和隔离膜片，隔离膜片平分公共通道 的横截面，公共波导上下两侧开有对称的耦合窗口作为发射通道端口 ，两个发射通道安装 在两个耦合窗口上，隔离膜片在耦合窗口之后或与耦合窗口部分重迭，公共通道的两端分 别为接收通道端口和公共端口 。所述耦合窗口为矩形或椭圆形，所述隔离膜片为矩形或矩 形前端为三角形。 本专利技术与现有技术相比的优点在于为弥补了上述技术的不足，本专利技术采用耦合 双臂对称结构，耦合双臂结构对称分布使得产生的高阶模数量最少，大大减弱了公共波导 内高阶模的激励，采用切角的匹配魔T对正交模耦合器进行双臂馈电，有效保证了正交模耦合器耦合端口信号平分，使其获得优良的等幅特性和较好的端口隔离，进一步减小了不 连续性，从而尽可能少地激励高阶模，显著地提高了极化隔离度，成功解决了卫星通信天线 在分离频带获得高极化隔离度的问题，其实现方式简单，加工成本低，可广泛地应用于各种 频段，具有较高的性价比。本专利技术的实用性强，对于提高反射面天线的极化隔离度具有十分 明显的效果，很容易应用到反射面天线当中去，尤其在通信卫星系统中有广泛的应用前景， 目前该技术已应用于通信卫星系统中，市场竞争力显著。附图说明 图1为本专利技术的组成结构示意图； 图2为本专利技术公共波导的组成结构示意图； 图3为本专利技术切角匹配魔T的组成结构示意图； 图4为本专利技术低通滤波器的组成结构示意图； 图5为本专利技术吸收负载的组成结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述 正交模耦合器在电气上为四端口器件，公共端口与馈电喇叭连接，提供2个电气 端口 ，分别分配给2个独立的正交模，其余2个端口为收发端口 ，只传输各自的基模。正交 模耦合器可鉴别公共端口上2个正交主模的独立信号并将它们供给单一信号端口的基模， 使所有端口匹配且在2个信号之间有高的极化鉴别能力。公共波导分支区的高阶模的激励 对隔离和匹配有不利影响，最终会影响天线的辐射方向图，选择合适的公共端口尺寸，并利 用对称分支结构可以控制高阶模的产生，从而实现高极化隔离度。根据正交模耦合器要求 的发射、接收工作频带、极化隔离度、电压驻波比、发射功率等技术参数指标，进行高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器的设计。具体如下先确定公共波导尺寸参数，根据技术指标要求，发射频段低端对应波长为入_，接收频段高端对应波长为入^，公共波导2采用方波导，公共波导口径尺寸as应满足A max/2 < as < A min。 如图1、2、3所示，包括切角匹配魔T1、公共波导2、公共波导变换器3、耦合双臂 4a、4b、接收波导变换器5、低通滤波器6、发射波导变换器7及吸收负载8，其中切角匹配魔 Tl通过耦合双臂4a、4b与公共波导2相连接，用于对耦合双臂4a、4b进行馈电，公共波导2 为方口波导，作为收发信号共用通道，公共波导变换器3为两节波导变换器，用于将公共波 导2公共端口 21的方口变换成圆口，耦合双臂4a、4b为E面波导拐弯，连接公共波导2的 发射通道26与切角匹配魔T1的输出端口 18a、18b，用于传输发射信号，接收波导变换器5 为渐变波导变换器，用于将公共波导2接收通道端口 23的方口变换成标准矩形波导端口， 低通滤波器6连接发射波导变换器7和切角匹配魔Tl的输入端口 17，用于抑制高频信号， 发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器，其特征在于：包括切角匹配魔Ｔ（１）、公共波导（２）、公共波导变换器（３）、耦合双臂（４ａ、４ｂ）、接收波导变换器（５）、低通滤波器（６）、发射波导变换器（７）及吸收负载（８），其中切角匹配魔Ｔ（１）通过耦合双臂（４ａ、４ｂ）与公共波导（２）相连接，公共波导（２）为方口波导，作为收发信号共用通道，公共波导变换器（３）为两节波导变换器，用于将公共波导（２）公共端口（２１）的方口变换成圆口，耦合双臂（４ａ、４ｂ）为对称弯波导，连接公共波导（２）的发射通道（２６）与切角匹配魔Ｔ（１）的输出端口（１８ａ、１８ｂ），用于传输发射信号，接收波导变换器（５）为渐变波导变换器，用于将公共波导（２）接收通道端口（２３）的方口变换成标准矩形波导端口，低通滤波器（６）连接发射波导变换器（７）和切角匹配魔Ｔ（１）的输入端口（１７），用于抑制高频信号，发射波导变换器（７）为两节波导变换器，用于将低通滤波器（６）的非标准波导端口变换至标准矩形波导端口，吸收负载（８）与切角匹配魔Ｔ（１）的隔离端口（１３）相匹配，用于吸收切角匹配魔Ｔ（１）隔离端口（１３）的能量，所述的切角匹配魔Ｔ（１）由ＨＴ接头（１１）、ＥＴ接头（１４）、金属圆杆（１５）和金属圆锥（１６）组成，金属圆杆（１５）和金属圆锥（１６）作为匹配元件，ＨＴ接头（１１）两边采用相同形状的切角（１２）形式。...

【技术特征摘要】
高极化隔离度双臂耦合正交模耦合器，其特征在于包括切角匹配魔T(1)、公共波导(2)、公共波导变换器(3)、耦合双臂(4a、4b)、接收波导变换器(5)、低通滤波器(6)、发射波导变换器(7)及吸收负载(8)，其中切角匹配魔T(1)通过耦合双臂(4a、4b)与公共波导(2)相连接，公共波导(2)为方口波导，作为收发信号共用通道，公共波导变换器(3)为两节波导变换器，用于将公共波导(2)公共端口(21)的方口变换成圆口，耦合双臂(4a、4b)为对称弯波导，连接公共波导(2)的发射通道(26)与切角匹配魔T(1)的输出端口(18a、18b)，用于传输发射信号，接收波导变换器(5)为渐变波导变换器，用于将公共波导(2)接收通道端口(23)的方口变换成标准矩形波导端口，低通滤波器(6)连接发射波导变换器(7)和切角匹配魔T(1)的输入端口(17)，用于抑制高频信号，发射波导变换器(7)为两节波导变换器，用于将低通滤波器(6)的非标准波导端口变换至标准矩形波导端口，吸收负载(8)与切角匹配魔T(1)的隔离端口(13)相匹配，用于吸收切角匹配魔T(1)隔离端口(13)的能量，所述的切角匹配魔T(1)由HT接头(11)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔兆云，杨慧杰，史莉莉，冯小星，王五兔，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：87[]