CN108183300B - 一种双频段双极化的正交模耦合器 - Google Patents

一种双频段双极化的正交模耦合器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双频段双极化的正交模耦合器，包括S波段双极化输出波导；S波段双极化输入波导，用于将S波段双极化波馈入至所述S波段双极化输出波导；S波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述S波段双极化输出波导的S波段双极化波进行匹配；Ku波段双极化输出波导，用于馈入Ku波段双极化波并进行输出，所述Ku波段双极化波的输出方向与所述S波段双极化波的输出方向一致；Ku波段双极化输入波导，用于将Ku波段双极化波输入至所述Ku波段双极化输出波导；Ku波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述Ku波段双极化输出波导的Ku波段双极化波进行匹配。本发明解决了现有正交模耦合器结构尺寸大、插入损耗大的问题。

Description

一种双频段双极化的正交模耦合器
技术领域
本发明涉及电子及通信信息领域，特别是涉及一种双频段双极化的正交模耦合器。
背景技术
正交模耦合器是天线的重要部件，是用来对两个正交线极化波进行分离或合成的器件，在雷达系统中，正交模耦合器的应用可以使雷达获得更多的目标信息。正交模耦合器一般为三个物理端口：公共端口、水平极化端口、垂直极化端口。
目前双频段双极化的正交模耦合器主要形式是：由膜片、阻抗匹配结构和波导输入口、波导输出口组成宽带正交模耦合器，再有滤波器分成需要的两个频段。这种形式的正交模耦合器结构尺寸较大，另外滤波器引入的插入损耗也较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双频段双极化的正交模耦合器，本发明提出的双频段双极化的正交模耦合器解决了现有正交模耦合器结构尺寸大、插入损耗大的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种双频段双极化的正交模耦合器，包括
S波段双极化输出波导，其侧壁具有开口，用于馈入所述S波段双极化波并进行输出；
S波段双极化输入波导，通过所述开口与所述S波段双极化输出波导进行连通，用于将S波段双极化波馈入至所述S波段双极化输出波导；
S波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述S波段双极化输出波导的S波段双极化波进行匹配；
Ku波段双极化输出波导，其为中空的圆管，所述Ku波段双极化输出波导穿设于所述S波段双极化输出波导且一端伸出于所述S波段双极化输出波导，用于馈入Ku波段双极化波并进行输出，所述Ku波段双极化波的输出方向与所述S波段双极化波的输出方向一致；
Ku波段双极化输入波导，与所述Ku波段双极化输出波导伸出于所述S波段双极化输出波导的端部连通，用于将Ku波段双极化波输入至所述Ku波段双极化输出波导；
Ku波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述Ku波段双极化输出波导(8)的Ku波段双极化波进行匹配。
优选地，所述S波段双极化输入波导包括
S波段水平极化输入波导，用于将S波段水平极化波馈入至所述S波段双极化输出波导；
S波段垂直极化输入波导，用于将S波段垂直极化波馈入至所述S波段双极化输出波导且所述S波段垂直极化波的输入方向与所述S波段水平极化波的输入方向垂直。
优选地，所述开口包括
第一开口，所述S波段水平极化输入波导通过所述第一开口与所述S波段双极化输出波导连通；
第二开口，其开口方向与所述第一开口的开口方向相互垂直且所述S波段垂直极化输入波导通过所述第二开口与所述S波段双极化输出波导连通。
优选地，所述S波段匹配驻波模块包括
S波段膜片，设置于所述S波段双极化输出波导内壁上且表面正对于所述第一开口的开口方向，用于对所述S波段水平极化输入波导进行匹配；
S波段阻抗匹配结构，设置于所述S波段双极化输出波导内壁上且端面正对于第二开口的开口方向，用于对所述S波段垂直极化输入波导进行匹配。
优选地，所述S波段阻抗匹配结构端部为锥形且锥形正对于所述第二开口的开口方向。
优选地，所述S波段垂直极化输入波导为Y形波导器件且端面较大的一端与所述第二开口连通。
优选地，所述S波段阻抗匹配结构嵌套于所述Ku波段双极化输出波导上。
优选地，所述Ku波段双极化输入波导包括
Ku波段垂直极化输入波导，用于将Ku波段垂直极化波馈入至所述Ku波段双极化输出波导；
Ku波段水平极化输入波导，用于将Ku波段水平极化波馈入至所述Ku波段双极化输出波导且所述Ku波段水平极化波的输入方向与所述Ku波段垂直极化波的输入方向垂直。
优选地，所述Ku波段匹配驻波模块为设置于所述Ku波段垂直极化输入波导上的金属台阶。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，本发明是在S波段正交模耦合器的基础上，在它的中心嵌套了Ku波段正交模耦合器，Ku波段正交模耦合器镶嵌在S波段波导中容易激励起TEM模，而TEM模除了会造成驻波增大外，还会使正交模产生的极化不纯，正交极化分量增大。所以Ku波导尺寸在保证Ku波段能够单模传输的情况下，尽量选择较小直径的圆波导。在不激励起TEM模的情况下，S波段的垂直和水平极化波的电场方向与Ku波段波导轴向垂直，根据电磁场的边界条件，电场垂直于Ku波导壁，因此受到中心Ku波段波导的影响很小，Ku波段的水平和垂直极化波完全在Ku波导内部传输，不受S波段微波影响。这种设计结构紧凑简单、频段间隔离度搞、插入损耗小。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明中的结构示意图；
图2示出本发明中的内部结构示意图；
图3示出图1的透视图。
图中：1、S波段双极化输出波导；2、S波段垂直极化输入波导；3、S波段水平极化输入波导；4、第一开口；5、第二开口；6、S波段阻抗匹配结构；7、S波段膜片；8、Ku波段双极化输出波导；9、Ku波段水平极化输入波导；10、Ku波段垂直极化输入波导；11、金属台阶。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种双频段双极化的正交模耦合器，包括S波段双极化输出波导1，S波段双极化输出波导1的侧壁上开设有开口，开口处连通有S波段双极化输入波导，S波段双极化输入波导能够通过开口将S波段双极化波馈入至S波段双极化输出波导1内进行输出。
如图2以及图3所示，S波段双极化输入波导包括用于输出S波段水平极化波的S波段垂直极化输入波导2以及用于输出S波段垂直极化波的S波段水平极化输入波导3。开口包括有第一开口4以及第二开口5，第一开口4与第二开口5的开口位置相互垂直，S波段水平极化输入波导3通过与第一开口4连通来向S波段双极化输出波导1内馈入S波段水平极化波，S波段垂直极化输入波导2通过与第二开口5连通来向S波段双极化输出波导1内馈入S波段垂直极化波。
S波段双极化输出波导1设置有用于对馈入至其内的S波段双极化波进行驻波匹配的S波段匹配驻波模块，S波段匹配驻波模块包括有用于对所述S波段垂直极化输入波导2进行匹配的S波段阻抗匹配结构6以及用于对所述S波段水平极化输入波导3进行匹配的S波段膜片7。S波段阻抗匹配结构6焊接于S波段双极化输出波导1内壁上且端面正对于第二开口5的开口方向，S波段膜片7焊接于所述S波段双极化输出波导1内壁上且表面正对于所述第一开口4的开口方向，也就是说，在S波段双极化波通过S波段双极化输入波导馈入到S波段双极化输出波导1后会通过S波段匹配驻波模块进行匹配，匹配完毕以后，S波段双极化波通过S波段双极化输出波导1进行输出。
优选地，S波段阻抗匹配结构6端部为锥形且锥形正对于所述第二开口5的开口方向，也就是说，S波段垂直极化输入波导2将S波段垂直极化波馈入到S波段双极化输出波导1后会通过S波段阻抗匹配结构6将其更好的进行分割，使S波段垂直极化波分为两部分更加方便的进行匹配过程。
优选地，S波段垂直极化输入波导2为Y形波导器件且端面较大的一端与所述第二开口5连通，也就是说，S波段垂直极化波在馈入至S波段双极化输出波导1时会由较大的端面进行输出，从而能够增大S波段垂直极化波的馈入面，使其更容易进行分割。
为了能够在输出S波段双极化波的同时输出Ku波段双极化波，所以在S波段双极化输出波导1内设置有用于馈入所述Ku波段双极化波并进行输出的Ku波段双极化输出波导8，Ku波段双极化输出波导8为中空的圆管，穿设于所述S波段双极化输出波导1且一端伸出于S波段双极化输出波导1，Ku波段双极化输出波段伸出于S波段双极化输出波导1的端部上设置有用于馈入所述Ku波段双极化波并进行输出的Ku波段双极化输入波导，且Ku波段双极化波的输出方向与S波段双极化波的输出方向一致；
优选地，为了能够使Ku波段双极化输出波导8稳固的固定在S波段双极化输出波导1内，所以将S波段阻抗匹配结构6嵌套于Ku波段双极化输出波导8上，由于S波段阻抗匹配结构6焊接于S波段双极化输出波导1内壁上，所以能够对Ku波段双极化输出波导8起到固定的作用。
Ku波段双极化输入波导包括用于将Ku波段垂直极化波馈入至Ku波段双极化输出波导8的Ku波段垂直极化输入波导10以及用于将Ku波段水平极化波馈入至Ku波段双极化输出波导8的Ku波段水平极化输入波导9，并且Ku波段水平极化波的输入方向与Ku波段垂直极化波的输入方向垂直，也就是说，Ku波段垂直极化波以及Ku波段水平极化波能够分别通过Ku波段垂直极化输入波导10以及Ku波段水平极化输入波导9输入至Ku波段双极化输出波导8进行输出。
Ku波段双极化输出波导8上还设置有用于对馈入至其内的Ku波段双极化波进行驻波匹配的Ku波段匹配驻波模块，Ku波段匹配驻波模块为设置在Ku波段垂直极化输入波导10上的金属台阶11，也就是说，在Ku波段极化波通过Ku波段双极化输入波导馈入到Ku波段双极化输出波导8后会通过Ku波段匹配驻波模块进行匹配，匹配完毕以后，Ku波段双极化波通过Ku波段双极化输出波导8进行输出。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种双频段双极化的正交模耦合器，其特征在于，包括
S波段双极化输出波导(1)，其侧壁具有开口，用于馈入S波段双极化波并进行输出；
S波段双极化输入波导，通过所述开口与所述S波段双极化输出波导(1)进行连通，用于将S波段双极化波馈入至所述S波段双极化输出波导(1)；
S波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述S波段双极化输出波导(1)的S波段双极化波进行匹配；
Ku波段双极化输出波导(8)，其为中空的圆管，所述Ku波段双极化输出波导(8)穿设于所述S波段双极化输出波导(1)且一端伸出于所述S波段双极化输出波导(1)，用于馈入Ku波段双极化波并进行输出，所述Ku波段双极化波的输出方向与所述S波段双极化波的输出方向一致；
Ku波段双极化输入波导，与所述Ku波段双极化输出波导(8)伸出于所述S波段双极化输出波导(1)的端部连通，用于将Ku波段双极化波输入至所述Ku波段双极化输出波导(8)；
Ku波段匹配驻波模块，用于将馈入至所述Ku波段双极化输出波导(8)的Ku波段双极化波进行匹配；
所述S波段双极化输入波导包括
S波段水平极化输入波导(3)，用于将S波段水平极化波馈入至所述S波段双极化输出波导(1)；
S波段垂直极化输入波导(2)，用于将S波段垂直极化波馈入至所述S波段双极化输出波导(1)且所述S波段垂直极化波的输入方向与所述S波段水平极化波的输入方向垂直；
所述开口包括
第一开口(4)，所述S波段水平极化输入波导(3)通过所述第一开口(4)与所述S波段双极化输出波导(1)连通；
第二开口(5)，其开口方向与所述第一开口(4)的开口方向相互垂直且所述S波段垂直极化输入波导(2)通过所述第二开口(5)与所述S波段双极化输出波导(1)连通；
所述S波段匹配驻波模块包括
S波段膜片(7)，设置于所述S波段双极化输出波导(1)内壁上且表面正对于所述第一开口(4)的开口方向，用于对所述S波段水平极化输入波导(3)进行匹配；
S波段阻抗匹配结构(6)，设置于所述S波段双极化输出波导(1)内壁上且端面正对于第二开口(5)的开口方向，用于对所述S波段垂直极化输入波导(2)进行匹配；
所述S波段阻抗匹配结构(6)端部为锥形且锥形正对于所述第二开口(5)的开口方向；
所述S波段垂直极化输入波导(2)为Y形波导器件且端面较大的一端与所述第二开口(5)连通。
2.根据权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述S波段阻抗匹配结构(6)嵌套于所述Ku波段双极化输出波导(8)上。
3.根据权利要求1所述的正交模耦合器，其特征在于，所述Ku波段双极化输入波导包括
Ku波段垂直极化输入波导(10)，用于将Ku波段垂直极化波馈入至所述Ku波段双极化输出波导(8)；
Ku波段水平极化输入波导(9)，用于将Ku波段水平极化波馈入至所述Ku波段双极化输出波导(8)且所述Ku波段水平极化波的输入方向与所述Ku波段垂直极化波的输入方向垂直。
4.根据权利要求3所述的正交模耦合器，其特征在于，所述Ku波段匹配驻波模块为设置于所述Ku波段垂直极化输入波导(10)上的金属台阶(11)。
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