CN110247668B - 一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络，属于馈源网络技术领域。其包括馈源喇叭、分波器以及Ka接收频段正交膜耦合器，馈源喇叭与分波器的输入端连接，分波器的四个Ka接收频段输出端分别通过一组顺次连接的H面弯波导、扭波导和E面弯波导与Ka接收频段正交膜耦合器的四个输入端连接；Ka接收频段正交膜耦合器的输出端连接有隔板极化器；分波器的Ka发、EHF频段共用输出端顺次连接有宽带极化器、宽带正交器和频率双工器。本发明能够实现一部天线同时高效收发三个频段卫星信号，大大提高了天线的利用效率，并且具有安装使用方便的特点，是对现有技术的一种重要改进。
Description
技术领域
本发明涉及馈源网络技术领域，特别是指一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络。
背景技术
随着社会对卫星通信需求量的快速增长以及导航测控技术的迅速发展，越来越多的卫星工作于双频或者多频段，这样可以扩大通信容量。目前应用较多的是C/Ku 、X/Ka和Ku/Ka等双频段卫星，卫星通信向多频段发展和向高频段发展是未来趋势。卫星地面站天线多频共用的核心是馈源网络的多频共用技术，目前，国内低频段的双频共用馈源网络技术较为成熟，而毫米波波段的双频共用馈源网络技术则相对较少，所以相关研究被国内外关注。
《Antennas and Propagation Society International Symposium》杂志1999年第2期刊登了Beadle，M.; 等发表的一篇名为“A K/Ka/EHFfeed chain for dual-usetelecom”的文章，其中公开了一种Ka/EHF双频复用馈源网络，该网络分频结构是以阶梯波导形式的分波结构为核心，分波后再对Ka波段和EHF波段分别处理。但是，该文献中没有公开其细节结构，且该分波器（OMJ）结构复杂，Ka波段和EHF波段的带宽较窄，尚有改进的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络，该馈源网络能够实现三个频段分离，分频结构易于加工，并且分频效果较好。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络，其包括馈源喇叭、分波器以及Ka接收频段正交膜耦合器，所述馈源喇叭为单槽深波纹喇叭，所述分波器具有一个输入端、四个十字分布的Ka接收频段输出端以及一个Ka发、EHF 频段共用输出端，所述Ka接收频段正交膜耦合器具有四个十字分布的输入端和一个输出端；所述馈源喇叭与所述分波器的输入端连接，所述分波器的四个Ka接收频段输出端分别通过一组顺次连接的H面弯波导、扭波导和E面弯波导与所述Ka接收频段正交膜耦合器的四个输入端一一对应连接；所述Ka接收频段正交膜耦合器的输出端连接有隔板极化器；所述分波器的Ka发、EHF 频段共用输出端顺次连接有宽带极化器、宽带正交器和频率双工器。
具体的，所述分波器的输入端与Ka发、EHF 频段共用输出端之间设有渐变圆波导，所述渐变圆波导的中部位置开有四个十字分布的耦合孔，所述耦合孔与所述Ka接收频段输出端一一对应，每个耦合孔与对应Ka接收频段输出端之间均设有一个皱褶波纹滤波器。
从上面所述可以看出，本发明的有益效果在于：
1、本发明的Ka/EHF宽带收发共用馈源喇叭为采用单槽深技术的波纹喇叭，能够满足Ka接收、Ka发射、EHF三个频段的照射电平和照射相位要求。
2、本发明的分波器通过内部的渐变圆波导以及耦合孔与输出端之间的皱褶波纹滤波器实现Ka接收与Ka发、EHF频段共用频段的分离，此外，宽带正交器和频率双工器组合又实现了Ka发和EHF发两个频段信号的无干扰分离，最终实现三个频段的信号分离。这种分频结构易于加工，并且分频效果较好。
3、本发明可以同时输出6个端口，分别是Ka频段接收2个端口、Ka频段发射2个端口、EHF频段发射2个端口。其中，Ka接收频段可以左旋圆极化和右旋圆极化同时输出，Ka频段左旋圆极化和右旋圆极化同时输出，EHF频段可以左旋圆极化和右旋圆极化同时输出。这种结构使得本发明能够通过一部天线同时接收Ka频段信号、发射Ka频段、EHF频段信号，实现了3个频段信号同时收发，大大提高了天线的利用效率。
总之，本发明馈源网络使用分波器和宽带正交器两种分频结构共同实现三个频段的分离，Ka接收频段通过隔板圆极化器可以实现左旋圆极化和右旋圆极化输出，Ka、EHF频段的宽带圆极化和宽带正交器可以实现左旋圆极化和右旋圆极化输出，具有结构简单、功能多样的特点，相对于现有技术来说是一个巨大进步。
附图说明
图1为本发明实施例中一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络的结构示意图；
图2为图1中分波器的结构示意图；
图3为图1中隔板极化器前段管路的内壁结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络，其包括馈源喇叭1和分波器2，分波器2具有一个输入端、四个Ka接收频段输出端以及一个Ka发、EHF 频段共用输出端，分波器2的输入端与馈源喇叭1连接，分波器2的每一个Ka接收频段输出端均连接有一H面弯波导3， H面弯波导3与扭波导4连接，扭波导4与E面弯波导5连接，所有E面弯波导5均与一具有四个输入端和一个输出端的Ka接收频段正交膜耦合器6相连，Ka接收频段正交膜耦合器6的输出端与隔板极化器7连接；分波器2的Ka发、EHF 频段共用输出端连接有宽带极化器8，宽带极化器8的末端连接有宽带正交器9，宽带极化器9的末端连接有频率双工器10。
上述馈源网络中，馈源喇叭为单槽深波纹喇叭，其由过渡段、模变换段、变角段、辐射段四部分组成，它决定了三个频段的电气辐射特性。
具体的，如图2所示，所述分波器为光壁圆波导分波器，其具有一个公共输入端、四个Ka接收频段输出端，以及一个Ka发、EHF发共用输出端，其输入端和共用输出端之间为渐变圆波导，渐变圆波导的中间位置开有耦合孔，耦合孔和Ka接收频段输出端之间设有皱褶波纹滤波器，皱褶波纹滤波器与渐变圆波导配合形成分波器，从而实现Ka、EHF两个频段信号的无耗分离。
如图3所示，隔板极化器前段管路内壁的为阶梯结构，该结构为本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述。
本实例采用单喇叭实现多频段幅度相位照射，可以保证天线的低损耗、高效率，以及波束一致性。具体来说，馈源喇叭1接收到的信号进入分波器2，Ka接收频段信号首先被耦合出来，采用弯波导对分波器输出的四路Ka接收频段信号进行极化合成并输入到合成正交膜耦合器6中，然后通过隔板极化器7实现对Ka接收频段的圆极化。
该馈源网络具有6个输出端口，分别是Ka接收频段2个端口，Ka发射频段2个端口，EHF频段2个端口。其中Ka接收频段左旋圆极化和右旋圆极化同时输出，Ka发射频段左旋圆极化和右旋圆极化同时输出，EHF频段左旋圆极化和右旋圆极化同时输出。可见，本发明能够实现一部天线同时高效收发三个频段卫星信号，大大提高了天线的利用效率。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤顺序可以调整，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。凡在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种Ka/EHF宽带收发共用馈源网络，其特征在于，包括馈源喇叭、分波器以及Ka接收频段正交膜耦合器，所述馈源喇叭为单槽深波纹喇叭，其由过渡段、模变换段、变角段、辐射段四部分组成，所述分波器具有一个输入端、四个十字分布的Ka接收频段输出端以及一个Ka发、EHF 频段共用输出端，所述Ka接收频段正交膜耦合器具有四个十字分布的输入端和一个输出端；所述馈源喇叭与所述分波器的输入端连接，所述分波器的四个Ka接收频段输出端分别通过一组顺次连接的H面弯波导、扭波导和E面弯波导与所述Ka接收频段正交膜耦合器的四个输入端一一对应连接；所述Ka接收频段正交膜耦合器的输出端连接有隔板极化器；所述分波器的Ka发、EHF 频段共用输出端顺次连接有宽带极化器、宽带正交器和频率双工器；
所述分波器为光壁圆波导分波器，所述分波器的输入端与Ka发、EHF 频段共用输出端之间设有渐变圆波导，所述渐变圆波导的中部位置开有四个十字分布的耦合孔，所述耦合孔与所述Ka接收频段输出端一一对应，每个耦合孔与对应Ka接收频段输出端之间均设有一个皱褶波纹滤波器，皱褶波纹滤波器与渐变圆波导配合形成分波器。
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