CN111384476A - 金属膜片开槽加载圆波导圆极化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，包括金属膜片与圆波导；所述圆波导外侧开有金属膜片插槽；所述金属膜片为阶梯式金属膜片，所述金属膜片插入金属膜片插槽。本发明可使圆极化器在较宽的频带内的相位差保持在90°附近；采用在圆波导上开槽加载金属膜片，能够极大的抑制高次模，避免高次谐振；通过调节金属膜片插入圆波导的深度实现相位调节，可调性较好，结构简单，降低对加工精度的要求，易于加工批量生产。
Description
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，尤其涉及金属膜片开槽加载圆波导圆极化器。
背景技术
随着航空航天技术和电子技术的快速发展，卫星通信事业也迅猛发展，卫星通信已经成为跨洋、跨洲、跨国家的主要方式之一，在军用和民用两方面都获得了广泛应用。目前，同步卫星轨道上有约200多颗通信卫星在运行，这些卫星大多使用C(6/4GHz)和Ku(14/12GHz)频段，但是对卫星通信信道容量需求不断增大，上述两个频段的卫星通信系统日益拥挤，已经不能满足现在的卫星宽带通信需求。因而工作在更高频段的Ka(30/20GHz)卫星通信系统开始发挥作用，其具有可用频带宽、干扰少、设备体积小等优点，然而Ka频段信号的缺点是雨衰大，对器件的工艺要求高。
在通信系统中，圆极化天线具有抗云雨干扰，消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变影响等优点，因此，在Ka卫星通信系统中使用圆极化天线可大大减小这个频段的雨衰。圆极化器是圆极化天线馈线系统的重要组成部分，其性能决定着圆极化天线性能的好坏，传统的圆极化器的形式有在波导壁上对称开槽，或在波导内腔中插入介质膜片或者金属膜片等；圆极化器是把输入的线极化波通过极化旋转变为幅度相等，相互垂直正交相位相差90°的两个极化分量，这两个分量的相位差决定了圆极化天线的轴比，越接近90°，天线的轴比越好；传统的圆极化器在Ka及K频段双频工作时，相位差基本在90°±4°左右，介质膜片加载的圆极化器往往通过螺钉来固定介质膜片，容易产生高次模；传统加装介质膜片的圆极化器由于介质膜片尺寸固定，不同频率的电磁波通过介质后会色散，介质膜片在不同频率下对相位的影响也不同，导致整体相位不平，在使用频段上相位的波动较大；传统金属膜片的圆极化器多为隔片形式，结构复杂，加工精度要求高，可调性差，并且容易在高端频率出现高次模，产生谐振。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，包括金属膜片与圆波导；所述圆波导外侧开有金属膜片插槽；所述金属膜片为阶梯式金属膜片，所述金属膜片插入所述金属膜片插槽。
本发明的有益效果在于：本发明可使圆极化器在较宽的频带内的相位差保持在90°附近；采用在圆波导上开槽加载金属膜片，能够极大的抑制高次模，避免高次谐振；通过调节金属膜片插入圆波导的深度实现相位调节，可调性较好，结构简单，降低对加工精度的要求，易于加工批量生产。
附图说明
图1是圆极化器的结构示意图；
图2是金属膜片的结构示意图。
图中：1-金属膜片；2-圆波导；3-金属膜片插槽；4-法兰盘；5-阶梯；6-开槽结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，包括金属膜片1与圆波导2；所述圆波导2外侧开有金属膜片插槽3；所述金属膜片1为阶梯式金属膜片1，所述金属膜片1插入所述金属膜片插槽3。
具体的，所述金属膜片插槽3在圆波导2外侧对称分布。
具体的，所述金属膜片插槽3为两组分别设置在所述圆波导2两个极化方向的对称分布插槽。
具体的，所述圆波导2两端设置有法兰盘4。
具体的，所述金属膜片1包括至少两个阶梯5，所述阶梯5上设置有开槽结构6。
本发明采用四个两两对称的阶梯式金属膜片1，分别安装在圆波导2上对应的两个极化方向的插槽；圆波导2两端通过设置法兰盘4实现圆波导2的固定。采用阶梯式变换的金属膜片1能够获得较好的阻抗匹配，可使圆极化器在较宽的频带内的相位差保持在90°附近；采用在圆波导2上开槽加载金属膜片1，可极大的抑制高次模，避免高次谐振。
本发明圆极化器可实现双频工作，在K频段及Ka频段双频下实现圆极化，在K频段轴比小于0.5dB的工作宽带可达16％，在Ka频段可达10％。
如附图2所示金属膜片1，金属膜片1为阶梯式，包括四个阶梯，阶梯5上设置有开槽结构6，即在金属膜片1开槽；高次模多为横向电流引起，开槽结构6可阻断横向电流，开槽结构6处能抑制高次模。
金属膜片1插入圆波导2内部会产生电容效应，会让通过金属膜片1方向的极化分量产生相位延迟，插入越深电容效应越大，产生的相位延迟越大。两个极化分量方向均插入金属膜片，便于调试。
延时使得两个极化分量产生相位差，圆极化器的作用就是把线极化转换成为圆极化，两个极化分量的相位差越接近90°，圆极化器的性能越好，信号进入圆极化器的时候两个极化分量的相位是相等的，通过圆极化器后两个极化分量变为90°。
本发明可使圆极化器在较宽的频带内的相位差保持在90°附近；采用在圆波导2上开槽加载金属膜片1，能够极大的抑制高次模，避免高次谐振；通过调节金属膜片1插入圆波导2的深度实现相位调节，可调性较好，结构简单，降低对加工精度的要求，易于加工批量生产。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，其特征在于，包括金属膜片(1)与圆波导(2)；所述圆波导(2)外侧开有金属膜片插槽(3)；所述金属膜片(1)为阶梯式金属膜片(1)，所述金属膜片(1)插入所述金属膜片插槽(3)。
2.根据权利要求1所述金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，其特征在于，所述金属膜片(1)插槽在圆波导(2)外侧对称分布。
3.根据权利要求1所述金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，其特征在于，所述金属膜片插槽(3)为两组分别设置在所述圆波导(2)两个极化方向的对称分布插槽。
4.根据权利要求1所述金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，其特征在于，所述圆波导(2)两端设置有法兰盘(4)。
5.根据权利要求1所述金属膜片开槽加载圆波导圆极化器，其特征在于，所述金属膜片(1)包括至少两个阶梯(5)，所述阶梯(5)上设置有开槽结构(6)。
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