CN105633516A - 波导极化方向转换装置 - Google Patents

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马振京
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer

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Abstract

波导极化方向转换装置，包括转向器，转向器上设置有螺纹孔，转向器通过螺纹孔与输入端中的孔位一连接；转向器通过另外相间排列的螺纹孔与输出端中的孔位二连接；本发明通过设计转向器上内腔的形状、尺寸和位置，实现了在较短距离内改变极化方向的目的；本发明具有加工简单，缩短长度不改变其电性能的优点。

Description

波导极化方向转换装置
技术领域
本发明涉及波导传输技术领域，特别涉及波导极化方向转换装置。
背景技术
在现有技术的波导传输线中，需要改变电磁波的极化方向时，目前多采用如图1所示的扭波导。扭波导是由直波导按一定的扭转曲线扭转而成，其内腔的每一个横截面都呈矩形，由此可将扭波导看做由许多段直波导构成。矩形波导中所传输电磁波的基模是TE10模，其极化方向垂直于波导宽边。在直波导扭转的过程中，其波导宽边的方向也随之改变，因此每一段直波导都将极化方向扭转一个微小的角度，最终形成所需要的角度，如图3,所示。扭波导存在着加工困难和长度较长的缺点；要在较短的距离内扭转波导，不仅加工困难且其电性能指标也会恶化。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种波导极化方向转换装置，解决了扭波导的加工困难和长度较长的缺点，具有加工简单，缩短长度，不改变其电性能的优点。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
波导极化方向转换装置，包括转向器2，转向器2上设置有螺纹孔7及内腔4，转向器2通过螺纹孔7与输入端1中的孔位一8连接；转向器2通过另外相间排列的螺纹孔7与输出端3中的孔位二9连接。
所述转向器2可以用铜或铝加工而成，再进行镀银或导电氧化处理，也可以由非金属材料加工而成，再对其内腔4进行电镀处理。
所述的转向器2的厚度为1/4波导波长，其内腔4的横截面的面积在Ku频段为125平方毫米至145平方毫米。
所述内腔4的形状为圆形或者是多边形的叠加。
所述输入端1的腔体一5和输出端3腔体二6的夹角可以是任意角度的。
所述的镀层的厚度大于所使用频率电磁波的趋肤深度。
本发明的频带稍窄于扭波导，但其长度仅是扭波导的1/10，用普通的机械加工设备就可加工，比对直波导进行扭转加工要方便很多。
附图说明
图1是现有技术方案中的扭波导的结构示意图。
图2是现有扭波导的内部腔体结构示意图。
图3是扭波导改变极化方向的示意图。
图4是本发明的结构立体图。
图5是本发明结构的爆炸图。
图6是本发明中转向器腔体的横截面图。
图7是本发明矩形波导中的电场分布图。
图8是本发明转向器中的电场分布图。
图9是本发明转向器与两侧波导连接面的视图。
图10是本发明改变极化方向的示意图。
图11是本发明正交极化的爆炸图。
图12是本发明中转向器圆形内腔的横截图。
图13是本发明转换器在波导全频带内的回波损耗。
图14是本发明正交极化转换器回波损耗优于30dB时的相对带宽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图4、图5，波导极化方向转换装置，包括转向器2，转向器2上设置有螺纹孔7及内腔4，转向器2通过螺纹孔7与输入端1中的孔位一8连接；转向器2通过另外相间排列的螺纹孔7与输出端3中的孔位二9连接。
所述转向器2可以用铜或铝加工而成，再进行镀银或导电氧化处理，也可以由非金属材料加工而成，再对其内腔4进行电镀处理。
参照图6、图12，所述内腔4的形状为圆形或者是多边形的叠加。
所述的转向器2的厚度为1/4波导波长，其内腔4的横截面的面积在Ku频段为125平方毫米至145平方毫米。
所述输入端1的腔体一5和输出端3腔体二6的夹角可以是任意角度的。
所述的镀层的厚度大于所使用频率电磁波的趋肤深度。
本发明的工作原理是：
本发明通过设计转向器2上内腔4的形状、尺寸和位置，实现了在较短距离内改变极化方向的目的。
如图6所示，本发明的转换器2的腔体4横截面由两个正方形部分叠加构成，其电场分布如图8所示，中间的电场最强，两边逐渐变弱；极化方向，垂直于较长的那条对角线。这和矩形波导中TE10模的电场分布比较接近，如图7所示，保证了主模的传输。
如图10所示，将转向器2的极化方向置于其左右两侧波导极化方向的对角线上，极化方向逐渐发生扭转。
从图9可以看出，连接面的公共部分电场最强，这使得绝大部分的电磁波能够通过。
选择转向器2的厚度为1/4波导波长，使其左右两个连接面处所引起反射波的相位相差180°，相互抵消从而改善了回波损耗，再优化两个正方形的边长和间距以达到最优的回波损耗。
图5是将极化方向改变了60°的Ku频段BJ140转换器，它的回波损耗如图13所示，全频带内的回波损耗优于30dB，完全可以代替扭波导。
图11是将极化方向改变了90°的BJ120转换器，它的回波损耗如图13所示，其回波损耗优于30dB的相对带宽可以达到30％。

Claims (6)

1.波导极化方向转换装置，包括转向器(2)，转向器(2)上设置有螺纹孔(7)及内腔(4)，转向器(2)通过螺纹孔(7)与输入端(1)中的孔位一(8)连接；转向器(2)通过另外相间排列的螺纹孔(7)与输出端(3)中的孔位二(9)连接。
2.根据权利要求1所述的波导极化方向转换装置，其特征在于，所述的转向器(2)可以用铜或铝加工而成，再进行镀银或导电氧化处理，也可以由非金属材料加工而成，再对其内腔(4)进行电镀处理。
3.根据权利要求1或2所述的波导极化方向转换装置，其特征在于，所述的转向器(2)的厚度为1/4波导波长，内腔(4)的横截面的面积在Ku频段为125平方毫米至145平方毫米。
4.根据权利要求1或2所述的波导极化方向转换装置，其特征在于，所述内腔(4)的形状为圆形或者是多边形的叠加。
5.根据权利要求2所述的波导极化方向转换装置，其特征在于，所述输入端(1)的腔体一(5)和输出端(3)的腔体二(6)的夹角可以是任意角度的。
6.根据权利要求2所述的波导极化方向转换装置，其特征在于，所述的镀层的厚度大于所使用频率电磁波的趋肤深度。
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