CN109860962A - 一种圆波导180°极化追踪器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种圆波导180°极化追踪器，包括分路器、倒相器及合路器。分路器用于将圆波导或方波导中的两个模式进行分离；倒相器用于将分离开的两个模式进行倒相，产生180°相位差；合路器用于将倒相后的两个模式合并为圆波导或方波导中的双模式，从而实现极化追踪器。根据线极化波通过180°极化追踪器后极化方向发生改变的原理，通过电机带动旋转关节旋转180°极化追踪器，可以追踪任意极化方向的卫星信号。该极化追踪器结构紧凑，稳定可靠，相位差准确，性能指标优良，功率容量大，特别适合卫星通信天馈系统，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信领域，特别是涉及一种圆波导180°极化追踪器。
背景技术
极化追踪器是卫星通信“动中通”系统中广泛应用的重要器件。移动台运动过程中，当移动台天线的方位与卫星信号线极化波的水平极化或垂直极化方向不一致时，可通过极化追踪器进行极化追踪，从而正确地接收卫星信号。
常用的极化追踪器有钩状探针、180°移相器等型式。钩状探针型式的极化追踪器是在圆波导中设置钩状探针，通过电机带动旋转关节旋转探针，指向正确的极化方向。180°移相器型式的极化追踪器是利用线极化波通过180°移相器后极化方向发生改变的原理，通过电机带动旋转关节旋转180°移相器，追踪任意极化方向的卫星信号。
与钩状探针型式相比较，180°移相器型式的极化追踪器具有稳定可靠，功率容量大的优点，其缺点是产生180°相移，需要较大的长度，对于频率较低的卫星通信频率更为明显，因此不适合馈源系统扁平化的场合。另外，通过移相型式设计的极化追踪器，实际相移会偏离180°，如果偏差较多，则会影响系统指标。
针对以上问题，本发明提出了一种圆波导180°极化追踪器。该极化追踪器结构紧凑，稳定可靠，相位差准确，性能指标优良，功率容量大，特别适合卫星通信天馈系统，具有广阔的应用前景。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种圆波导180°极化追踪器，从上至下依次包括圆形波导输入端口、分路器、倒相器、合路器和圆形波导输出端口，其特征在于：所述分路器包括4个矩形波导输出端口，所述矩形波导输出端口形成十字连接在圆形波导输入端口下方，其连接部与圆形波导输入端口同心设置金属匹配装置；
所述倒相器上端连接分路器的下端，包括4个倒相器，每个倒相器从上至下依次包括矩形波导E面弯、矩形波导90°极化器、矩形波导、矩形波导90°极化器和矩形波导E面弯，并且，对面上的两个倒相器相同。但一个对面上两个倒相器中，底部的矩形波导90°极化器与另一个对面上两个倒相器底部的矩形波导90°极化器位置关系不同，呈180°放置。
所述合路器与圆形波导输出端口分别和所述分路器和圆形波导输入端口尺寸结构相同，依次设置在倒相器下方。
所述圆形波导输入端口采用TE11c模和TE11s模两种工作模式。
优选地，所述金属匹配装置用于匹配圆波导输入端口和矩形波导输出端口回波。
优选地，所述矩形波导输出端口分别输出圆形波导输入端口所分离开的两种模式，其中相对应面上的两个输出端口输出为同一种模，且其输出的两个模等幅反相。
优选地，所述倒相器采用矩形波导90°极化器改变电场方向，所对应面上的两个倒相器采用同一种方式，经过倒相器后两个模式的相位差为180°。
优选地，所述所述圆形波导输入端口和圆形波导输出端口还可以是方波导形式。
优选地，连接关系：所述分路器与倒相器通过法兰等形式相连接，倒相器与分路器、合路器通过法兰形式相连接，合路器与倒相器通过法兰等形式相连接。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：通过分路器将圆波导TE11c模和TE11s模分离之后，在矩形波导中进行倒相，可以使两个模式产生准确的180°相位差，所设计的极化追踪器性能指标优良；倒相方式产生180°相位差，可以压缩器件长度，使器件结构更紧凑；此外跟钩状探针型式相比较还具有稳定可靠，功率容量大的优点。
附图说明
图1是本发明实施例圆波导180°极化追踪器设计方案示意图。
图2是本发明实施例圆波导180°极化追踪器工作原理示意图。
图3是本发明实施例圆波导180°极化追踪器整体结构图。
图4是本发明实施例圆波导180°极化追踪器分路器结构图。
图5是本发明实施例圆波导180°极化追踪器矩形波导90°极化器结构图。
图6是本发明实施例圆波导180°极化追踪器倒相器结构图。
图7是本发明实施例圆波导180°极化追踪器合路器结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种圆波导180°极化追踪器。所述的圆波导180°极化追踪器包括分路器、倒相器及合路器。分路器用于将圆波导或方波导中的两个模式进行分离；倒相器用于将分离开的两个模式进行倒相，产生180°相位差；合路器用于将倒相后的两个模式合并为圆波导或方波导中的双模式，从而实现极化追踪器。所述的圆波导180°极化追踪器相位差准确，性能指标优良，结构扁平紧凑，稳定可靠。
图1为本发明实施例的设计方案示意图。包括分路器11，倒相器12及合路器13。分路器11用于将圆波导或方波导中的两个模式进行分离，模式分离后，两个模式单独工作；倒相器12用于将分离开的两个模式分别进行倒相，产生180°相位差；合路器13用于将移相后的两个模式合并为圆波导或方波导中的双模式。
图2为本发明实施例的工作原理示意图。包括步骤201输入任意方向线极化波，步骤202线极化波分离成两个独立工作的模式，步骤203将步骤202所述的两个独立工作的模式进行倒相产生180°移相，步骤204合并为线极化波输出信号。线极化波输入信号的极化方向和线极化波输出信号的极化方向关于模式1对称分布。
图3为本发明实施例的整体结构示意图。包括分路器11，倒相器121～124，合路器13。
图4为本发明实施例的分路器结构示意图。111为圆波导输入端口，112为金属匹配装置，113～116为矩形波导输出端口。111所述的圆波导输入端口的两个工作模式为TE11c模和TE11s模；102金属匹配装置用于匹配圆波导输入端口回波；113～116矩形波导输出端口分别输出分离开的两个模式，其中111所述的TE11c模式分离为113和115两个矩形波导中的TE10模，两个TE10模式等幅反相，112所述的TE11s模式分离为114和116两个矩形波导中的TE10模，两个TE10模式等幅反相。
图5为本发明实施例的矩形波导90°极化器结构图。30为矩形波导90°极化器，31和32为矩形波导。31和32呈90度放置，其场结构通过30矩形波导90°极化器进行匹配。假设31矩形波导电场方向不变，若将30矩形波导90°极化器旋转180°放置，则矩形波导32中的电场方向旋转180°。
图6为本发明实施例的倒相器结构示意图。包括4个倒相器121～124，从上至下依次包括矩形波导E面弯1211,1221,1231,1241、矩形波导90°极化器1212,1222,1232,1242、矩形波导1213,1223,1233,1243、矩形波导90°极化器1214,1224,1234,1244和矩形波导E面弯1215,1225,1235,1245，并且，对面上的两个倒相器相同，即121与123相同，122与124相同。但倒相器121和123底部的矩形波导90°极化器与倒相器122和124底部的矩形波导90°极化器位置关系不同，呈180°放置。即1212,1222,1232,1242相同，1214与1234相同,1224与1244相同,但1214(1234)与1224(1244)呈180°放置。这种结构可以使倒相器121和123与倒相器122和124之间产生准确的180°相位差。
图7为本发明实施例的合路器结构示意图。包括133～136矩形波导输入端口，132金属匹配装置，131圆波导输出端口。
11～13所述的圆波导180°极化追踪器仅为本发明的一种实施例。111的圆波导输入端口以及131所述的圆波导输出端口还可以为方波导形式。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种圆波导180°极化追踪器，从上至下依次包括圆形波导输入端口、分路器、倒相器、合路器和圆形波导输出端口。其特征在于：所述分路器包括4个矩形波导输出端口，所述矩形波导输出端口形成十字连接在圆形波导输入端口下方，其连接部与圆形波导输入端口同心设置金属匹配装置；
所述倒相器上端连接分路器的下端，包括4个倒相器，每个倒相器从上至下依次包括矩形波导E面弯、矩形波导90°极化器、矩形波导、矩形波导90°极化器和矩形波导E面弯。所述90°极化器对面上的两个倒相器相同。一个对面上两个倒相器中，底部的矩形波导90°极化器与另一个对面上两个倒相器底部的矩形波导90°极化器位置关系不同，呈180°放置。
所述合路器与圆形波导输出端口分别和所述分路器和圆形波导输入端口尺寸结构相同，依次设置在倒相器下方。
2.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述圆形波导输入端口采用TE11c模和TE11s模两种工作模式。
3.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述金属匹配装置为2个圆形台阶。
4.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述矩形波导输出端口分别输出圆形波导输入端口所分离开的两种模式，其中相对应面上的两个输出端口输出为同一种模，且其输出的两个模等幅反相。
5.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述倒相器采用矩形波导90°极化器，共包括4个倒相器，任何一个倒相器与其对面上的倒相器采用同一种方式。4个倒相器顶部的矩形波导90°极化器位置关系相同，但一个对面上两个倒相器中，底部的矩形波导90°极化器与另一个对面上两个倒相器底部的矩形波导90°极化器位置关系不同，呈180°放置。
6.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述圆形波导输入端口和圆形波导输出端口是圆波导，还可以是方波导形式。
7.根据权利要求1所述的圆波导180°极化追踪器，其特征在于：所述分路器与倒相器通过法兰等形式相连接，倒相器与分路器、合路器通过法兰形式相连接，合路器与倒相器通过法兰等形式相连接。
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