CN105529518A - 一种正交耦合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正交模耦合器，该正交模耦合器包括：第一输入接口、第二输入接口、输出接口、E面波导滤波器、渐变褶皱波导滤波器、阻抗匹配调节膜片；第一输入接口，通过E面波导滤波器以及阻抗匹配调节膜片与输出接口连接，第一输入接口为输入Ka频段信号的接口；第二输入接口，通过渐变褶皱波导滤波器与输出接口连接，第二输入接口为输入K频段信号的接口；输出接口为正交耦合器圆波导输出的接口。通过本发明实施例所提供的一种正交模耦合器，对于特定尺寸的波导，设计了阻抗匹配调节膜片，实现了输入输出阻抗匹配；并且对于单个圆波导正交模耦合器设计了正交方式输出的矩形波导口，实现了信号的极化分离。

Description

一种正交耦合器
技术领域
本申请涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种正交耦合器。
背景技术
Ka波段信号收发机(ODU)是一款地面卫星通信设备，其功能是实现Ka频段的卫星与地面站之间的通信。
Ka波段信号收发机(ODU)中，噪声系数、发射EIRP、收发隔离度是比较关键的指标，ka频段正交模耦合器位于射频前端与天线间，其发射频率正好在接收1.5倍频率处，高性能、低成本的正交模耦合器意义就格外重要。
发明内容
本发明实施例提供了一种正交模耦合器，用以实现高性能低成本的正交模耦合器。
其具体的技术方案如下：
一种正交模耦合器，所述正交模耦合器包括：第一输入接口、第二输入接口、输出接口、E面波导滤波器、渐变褶皱波导滤波器、阻抗匹配调节膜片，其中，
所述第一输入接口，通过所述E面波导滤波器以及所述阻抗匹配调节膜片与所述输出接口连接，所述第一输入接口为输入Ka频段信号的接口；
所述第二输入接口，通过所述渐变褶皱波导滤波器与所述输出接口连接，所述第二输入接口为输入K频段信号的接口；
所述输出接口为正交耦合器圆波导输出的接口。
可选的，所述第一输入接口为5.6mm×2.0mm的非标矩形波导。
3、如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述第二输入接口为9mm×4.5mm非标矩形波导。
可选的，所述输出接口为φ11.24mm非标圆波导。
可选的，所述阻抗匹配调节膜片为可以调节尺寸的膜片，用于调节所述正交模耦合器的插入损耗以及驻波性能。
可选的，所述E面波导滤波器包括多个E面膜片，所述E面膜片为可调尺寸的膜片，所述E面膜片相互连接，用于调节Ka频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。
可选的，所述渐变褶皱波导滤波器包括多个谐振腔，所述谐振腔可调节尺寸位置，用于调节K频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。
通过本发明实施例所提供的一种正交模耦合器，对于特定尺寸的波导，设计了阻抗匹配调节膜片，实现了输入输出阻抗匹配；并且对于单个圆波导正交模耦合器设计了正交方式输出的矩形波导口，实现了信号的极化分离；对于单个E面膜片波导滤波器采用减小波导长边尺寸的方法，利用波导低频截止特性，提高K频段带外抑制，有效降低了E面膜片波导滤波器的阶数，减少了通带插入损耗。
附图说明
图1为本发明实施例中一种正交模耦合器的结构示意图；
图2为本发明实施例中第二输入接口与输出接口间的S参数仿真结果图；
图3为本发明实施例中第一输入接口与输出接口间的S参数仿真结果图；
图4为本发明实施例中第一输入接口与第二输入接口间的S参数仿真结果图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种正交模耦合器，该正交模耦合器包括：第一输入接口、第二输入接口、输出接口、E面波导滤波器、渐变褶皱波导滤波器、阻抗匹配调节膜片；第一输入接口，通过E面波导滤波器以及阻抗匹配调节膜片与输出接口连接，第一输入接口为输入Ka频段信号的接口；第二输入接口，通过渐变褶皱波导滤波器与输出接口连接，第二输入接口为输入K频段信号的接口；输出接口为正交耦合器圆波导输出的接口。
通过本发明实施例所提供的一种正交模耦合器，对于特定尺寸的波导，设计了阻抗匹配调节膜片，实现了输入输出阻抗匹配；并且对于单个圆波导正交模耦合器设计了正交方式输出的矩形波导口，实现了信号的极化分离；对于单个E面膜片波导滤波器采用减小波导长边尺寸的方法，利用波导低频截止特性，提高K频段带外抑制，有效降低了E面膜片波导滤波器的阶数，减少了通带插入损耗。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。
如图1所示为本发明实施例中一种正交模耦合器的结构示意图，该正交模耦合器包括：
第一输入接口101、第二输入接口102、输出接口103、E面波导滤波器104、渐变褶皱波导滤波器105、阻抗匹配调节膜片106；
第一输入接口101，通过E面波导滤波器104以及阻抗匹配调节膜片106与输出接口103连接，第一输入接口101为输入Ka频段信号的接口；
第二输入接口102，通过渐变褶皱波导滤波器105与输出接口103连接，第二输入接口102为输入K频段信号的接口；
输出接口103为正交耦合器圆波导输出的接口。
具体来讲，第一输入接口101为5.6mm×2.0mm的非标矩形波导输入口，是正交模耦合器Ka频段信号输入口；第二输入接口102是正交模耦合器K频段信号输入口；输出接口103是正交模耦合器圆波导输出口，第一输入接口101、第二输入接口102在正交模耦合器中波导位置正交输出，实现正交模耦合器极化分离功能。
第二输入接口102为9mm×4.5mm非标矩形波导输出接口。第二输入接口为Ka频段垂直极化信号输入口。
通过上述的渐变褶皱波导滤波器105、阻抗匹配调节膜片106，使得Ka评断垂直极化信号与K频段水平极化信号具有良好的隔离度。
进一步，在本发明实施例中，所述阻抗匹配调节膜片106为可以调节尺寸的膜片，用于调节所述正交模耦合器的插入损耗以及驻波性能。
进一步，在本发明实施例中，所述E面波导滤波器104包括多个E面膜片，所述E面膜片为可调尺寸的膜片，所述E面膜片相互连接，用于调节Ka频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。E面波导滤波器在K频段具有良好的带外抑制，5.6mm×2mm非标矩形波导在K频段截止，可有效改善K频段输出口间信号隔离度。
进一步，在本发明实施例中，所述渐变褶皱波导滤波器105包括多个谐振腔，所述谐振腔可调节尺寸位置，用于调节K频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。渐变褶皱波导滤波器105可抑制高次谐波，在通带1.5倍频率处有良好的带外抑制，可有效改善Ka频段输出口间信号隔离度。
这里通过具体的仿真结果示意图来进一步的本方案做说明。
如图2所示为本发明实施例中第二输入接口102与输出接口103间的S参数仿真结果图，从图中可以看到通带是18～21.5GHz，插入损耗小于0.15dB，在Ka频段抑制大于60dB。
如图3所示本发明实施例中第一输入接口101与输出接口103间的S参数仿真结果图，从图中可以看到通带是28.5～30.5GHz，插入损耗小于0.1dB，在K频段抑制大于80dB。
如图4所示本发明实施例中第一输入接口101与第二输入接口102间的S参数仿真结果图，从图中可以看到带内隔离度大于100dB
本发明实施例所提供的一种正交模耦合器至少具有如下有益效果：
(1)对于特定尺寸的波导，设计了匹配膜片，实现了输入输出阻抗匹配。
(2)对于单个圆波导正交模耦合器设计了正交方式输出的矩形波导口，实现了信号的极化分离；
(3)对于单个E面膜片波导滤波器采用减小波导长边尺寸的方法，利用波导低频截止特性，提高K频段带外抑制，有效降低了E面膜片波导滤波器的阶数，减少了通带插入损耗；
(4)对于单个渐变褶皱波导滤波器，采用改变各腔高度和深度，较少高次模的生成，达到1.5倍频处谐波抑制；
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种正交模耦合器，其特征在于，所述正交模耦合器包括：第一输入接口、第二输入接口、输出接口、E面波导滤波器、渐变褶皱波导滤波器、阻抗匹配调节膜片，其中，
所述第一输入接口，通过所述E面波导滤波器以及所述阻抗匹配调节膜片与所述输出接口连接，所述第一输入接口为输入Ka频段信号的接口；
所述第二输入接口，通过所述渐变褶皱波导滤波器与所述输出接口连接，所述第二输入接口为输入K频段信号的接口；
所述输出接口为正交耦合器圆波导输出的接口。
2.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述第一输入接口为5.6mm×2.0mm的非标矩形波导。
3.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述第二输入接口为9mm×4.5mm非标矩形波导。
4.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述输出接口为φ11.24mm非标圆波导。
5.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述阻抗匹配调节膜片为可以调节尺寸的膜片，用于调节所述正交模耦合器的插入损耗以及驻波性能。
6.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述E面波导滤波器包括多个E面膜片，所述E面膜片为可调尺寸的膜片，所述E面膜片相互连接，用于调节Ka频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。
7.如权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述渐变褶皱波导滤波器包括多个谐振腔，所述谐振腔可调节尺寸位置，用于调节K频段通带的中心频率、插入损耗、驻波性能。
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