CN109494486A - 介质填充圆波导圆极化器实现方法 - Google Patents

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刘熠志
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Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
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    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 

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Abstract

本发明公开的一种介质填充圆波导圆极化器的实现方法，旨在提供一种宽带小型化的圆极化器。本发明通过下述技术方案予以实现：在圆极化器的圆波导内填充高介电常数的圆波导填充介质，然后在圆波导填充介质的圆周体上加工一对关于圆波导轴线对称，沿母线方向延展，两端呈斜劈结构的空气槽对；空气槽对的径向方向与波导内电场极化方向呈45°夹角，对两个正交极化分量分别产生两个相移常数，控制空气槽对2的宽度和长度使平行电场分量和垂直电场分量传输相位差90°；使得平行电场分量形成的平行线极化分量的传输相位比垂直电场分量形成的垂直线极化分量超前，当平行线极化分量超前相位等于90°时转换成圆极化波。

Description

介质填充圆波导圆极化器实现方法
技术领域
本发明是关于一种介质填充圆波导圆极化器的实现方法。
背景技术
在卫星通信、电子对抗等天线系统中，常常使用圆极化波，实现电磁波极化状态转换的微波器件是圆极化器，圆极化器是系统中的关键微波部件，对系统性能有重要影响。圆极化器是圆极化天线波导馈源系统的重要组成部分,它的性能好坏直接影响到天线的轴比性能,而轴比又是限制天线带宽的瓶颈之一。圆极化器的宽频带技术是提高通信容量的重要途径。
圆极化器就是产生圆极化波的一种微波器件，应用比较多的波导圆极化器,一般是采用圆波导或方波导加载移相元的方法来实现。此种圆极化器又有多类结构,其中,移相元为金属膜片的圆极化器结构较为复杂,性能受加工精度影响较大；移相元为金属螺钉的圆极化器调试过程繁琐,不便于批量生产。另一类移相元是介质插片,该类圆极化器是利用介质插片,使通过其中的等幅同相的两正交线极化波产生相位差来实现圆极化的。垂直或平行于介质插片的两正交线极化波在通过圆极化器时,会以不同的传播常数传播,通过相同的距离后,会产生一定的相位差。第三类加载移相元跟第一类有些相似，不同的是它是在圆波导壁上挖一些凹槽，通过这些凹槽来得到平行和垂直于凹槽的两正交极化波的相位差，这种圆极化器的研究并不是很多。
随着系统设备小型化发展需求越来越多，对微波部件的小型化要求也越来越多，波导器件小型化的一种有效方法是填充高介电常数的介质材料。介质填充圆波导圆极化器是一种小型化的波导圆极化器，在一些小型化设备或空间紧凑的设备中有应用需求。目前，有关介质填充圆波导圆极化器的实现方法公开得很少。由于介质填充波导为实心结构，不方便在波导内设置极化转换的传统移相元结构如螺钉组、金属膜片、金属隔板等，结构加工难于实现，加工质量也无法保证。因此，传统波导圆极化器的实现方法不适合介质填充圆波导圆极化器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、易于加工、加工精度高，容易实现高性能，能够在宽频带内实现线极化到圆极化转换的介质填充圆波导圆极化器的实现方法。
为了实现上述目的，本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现：一种介质填充圆波导圆极化器实现方法，具有如下技术特征：在圆极化器的圆波导内填充高介电常数的圆波导填充介质1，然后在圆波导填充介质1的圆周体上加工一对关于圆波导轴线对称，沿母线方向延展，两端呈斜劈结构的空气槽对2；空气槽对2的径向方向与波导内电场极化方向呈45°夹角，对两个正交极化分量分别产生两个相移常数，控制空气槽对2的宽度和长度使平行电场分量和垂直电场分量传输相位差90°；使得平行电场分量形成的平行线极化分量的传输相位比垂直电场分量形成的垂直线极化分量超前，当平行线极化分量超前相位等于90°时转换成圆极化波。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明在介质填充材料上开空气槽实现圆极化转换，不需要在圆波导金属壁和圆波导内增加任何金属结构件，非常易于加工实现。在圆波导内填充高介电常数介质材料，可以大大缩小圆波导的口径尺寸，实现小型化，圆波导尺寸可以缩小一半甚至更多。圆波导和介质填充材料独立加工，再装配在一起。在介质填充材料上加工一对径向对称的空气槽，空气槽对的径向方向与波导内电场极化方向夹角45°。空气槽的两端设计成斜劈结构减小电磁波反射，可以实现理想匹配。优化空气槽的宽度和长度使两个电场分量传输相位差90°，从而实施圆极化。波导内传输的电磁波可以分解成垂直于空气槽和平行于空气槽的两个分量，平行分量受空气槽的影响较大，相当于等效介电常数变小，垂直极化分量几乎不受空气槽的影响，因此平行分量的传输相位比垂直分量超前，当超前相位等于90°时，形成圆极化波。
本发明通过在波导介质填充材料上开一对径向对称的空气槽实现圆极化。这种圆极化器不需要在波导内再增加其他元件，结构简单、便于加工、加工精度高、一致性好。空气槽的原理相当于改变等效介电常数，具有宽带特性。
本发明特别适合作为一种小型化宽带的波导圆极化器。
附图说明
图1是本发明介质填充圆波导圆极化器的构造示意图。
图中：1圆波导填充介质，2空气槽对。
具体实施方式
参阅图1。根据本发明，在圆极化器的圆波导内填充高介电常数的圆波导填充介质1，圆波导和介质填充材料独立加工，再装配在一起，然后在圆波导填充介质1的圆周体上加工一对关于圆波导轴线对称，沿母线方向延展，两端呈斜劈结构的空气槽对2；空气槽对2的径向方向与波导内电场极化方向呈45°夹角，对两个正交极化分量分别产生两个相移常数，控制空气槽对2的宽度和长度使平行电场分量和垂直电场分量传输相位差90°；使得平行电场分量形成的平行线极化分量的传输相位比垂直电场分量形成的垂直线极化分量超前，当平行线极化分量超前相位等于90°时转换成圆极化波。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例是一个典型装配示例的说明，只是用于帮助理解本发明的方法及装配关系设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，比如与螺栓对顶同轴装配的限位销不限于是这种器件，可以用不同相关器件代替的。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种介质填充圆波导圆极化器实现方法，具有如下技术特征：在圆极化器的圆波导内填充高介电常数的圆波导填充介质1，然后在圆波导填充介质1的圆周体上加工一对关于圆波导轴线对称，沿母线方向延展，两端呈斜劈结构的空气槽对2；空气槽对2的径向方向与波导内电场极化方向呈45°夹角，对两个正交极化分量分别产生两个相移常数，控制空气槽对2的宽度和长度使平行电场分量和垂直电场分量传输相位差90°；使得平行电场分量形成的平行线极化分量的传输相位比垂直电场分量形成的垂直线极化分量超前，当平行线极化分量超前相位等于90°时转换成圆极化波。
2.如权利要求1所述的介质填充圆波导圆极化器实现线极化到圆极化的方法，其特征在于：圆波导和介质填充材料独立加工，再装配在一起。
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