CN111384597A - 一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器，包括辐射方波导、双圆极化阶梯隔片波导、左旋圆极化馈电波导和右旋圆极化馈电波导，辐射方波导设置于双圆极化阶梯隔片波导的一端，二者通过波导壁连接，左旋圆极化馈电波导和右旋圆极化馈电波导并列设置于双圆极化阶梯隔片波导的另一端，辐射方波导和双圆极化阶梯隔片波导中的每个波导壁上成型有凸出于波导壁的波导脊，波导脊的宽度大于双圆极化阶梯隔片波导中的阶梯隔片的宽度。本发明完全消除了电压驻波比、端口隔离、轴比的急剧恶化现象，大大拓宽了阶梯隔片波导双圆极化器的工作频带，使其能在整个波导工作频段工作。
Description
技术领域
本发明涉及波导技术领域，具体涉及一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器。
背景技术
阶梯隔片波导双圆极化器结构紧凑、性能稳定、容易加工，在通信、制导、电子侦察等领域有着广泛应用。传统的阶梯隔片波导双圆极化器，主要由辐射方波导、双圆极化阶梯隔片波导、左旋圆极化馈电波导、右旋圆极化馈电波导组成，在进行宽频带应用时，在频率低端存在谐振现象，在谐振点处其电气性能急剧下降，导致传统的阶梯隔片波导双圆极化器工作带宽不能覆盖整个波导工作频段。在某些宽带应用场景，比如电子侦察领域往往需要波导双圆极化器能工作带宽能够覆盖整个波导工作频段，以减少天线数量，降低成本，这就需要一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器，消除传统的阶梯隔片波导双圆极化器的谐振现象，使其能工作于整个波导工作频段。
发明内容
针对现有技术中的以上不足，本发明目的是解决消除传统的阶梯隔片波导双圆极化器的谐振现象，解决其工作带宽不能覆盖整个波导工作频段的问题，为此提供了一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器，包括辐射方波导、双圆极化阶梯隔片波导、左旋圆极化馈电波导和右旋圆极化馈电波导，所述辐射方波导设置于所述双圆极化阶梯隔片波导的一端，二者通过波导壁连接，所述左旋圆极化馈电波导和右旋圆极化馈电波导并列设置于所述双圆极化阶梯隔片波导的另一端，所述的辐射方波导和所述双圆极化阶梯隔片波导中的每个波导壁上成型有凸出于所述波导壁的波导脊，所述波导脊的宽度大于所述双圆极化阶梯隔片波导中的阶梯隔片的宽度。
所述波导脊的一端与所述辐射方波导的接口端平齐，其另一端延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导中。
延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导中的所述波导脊，在其端部设置一具有倾斜过渡面的波导过渡脊，所述波导过渡脊逐渐延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导的中下部位置。
所述辐射方波导和所述双圆极化阶梯隔片波导的四个所述波导壁上分别设置一所述波导脊，且所述波导脊呈两两相对设置。
各所述波导壁上的所述波导脊和波导过渡脊呈等尺寸大小设置。
所述波导脊和波导过渡脊位于每个波导壁的中部。
整个所述波导过渡脊位于所述双圆极化阶梯隔片波导的中部位置。
所述波导脊的两侧及所述波导过渡脊的两侧分别设有用于过渡至所述波导壁平面上的过渡面。
所述过渡面为倾斜过渡面或台阶过渡面。
本发明技术方案，具有如下优点：
A.本发明在辐射方波导和双圆极化阶梯隔片波导中设置了凸出于波导壁的四根波导脊，从图3至图8中可以看出，光标位置为谐振频率，传统阶梯隔片波导双圆极化器中，如图3、图5和图7所示，在光标位置的谐振频率附近出现电压驻波比、端口隔离、轴比均出现急剧恶化，本发明完全消除了波导在发射和接收两种状态下在阶梯隔片波导双圆极化器中所产生的频带内谐振，如图4、图6和图8所示，大大拓宽了阶梯隔片波导双圆极化器的工作频带，使其能在整个波导工作频段工作，，改善了其工作性能。
B.本发明将延伸到双圆极化阶梯隔片波导中的四根波导壁的末端设置了与其一体化的四根波导过渡脊结构，整个波导过渡脊设置在双圆极化阶梯隔片波导的中部，其与波导脊相结合大大提高了阶梯隔片波导双圆极化器的整体工作性能，尤其是消除了波导工作时所产生的谐振现象，解决其工作带宽不能覆盖整个波导工作频段的问题，同时，从附图中可以看出，本发明所具有的电压驻波比、轴比、隔离等性能远优于传统的阶梯隔片波导双圆极化器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的宽带阶梯隔片波导双圆极化器组成结构透视图；
图2是图1所示的剖视立体示意图；
图3是传统阶梯隔片波导双圆极化器电压驻波比结果图示；
图4是本发明阶梯隔片波导双圆极化器电压驻波比结果图示；
图5是传统阶梯隔片波导双圆极化器端口隔离结果图示；
图6是本发明阶梯隔片波导双圆极化器端口隔离结果图示；
图7是传统阶梯隔片波导双圆极化器轴比结果图示；
图8是本发明阶梯隔片波导双圆极化器轴比结果图示。
附图标记说明：
1-辐射方波导
2-双圆极化阶梯隔片波导
21-阶梯隔片
3-左旋圆极化馈电波导；4-右旋圆极化馈电波导；5-波导脊
6-波导过渡脊；7-波导壁；8-过渡面。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
如图1和图2所示，本发明提供了一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器，包括辐射方波导1、双圆极化阶梯隔片波导2、左旋圆极化馈电波导3和右旋圆极化馈电波导4，辐射方波导设置于双圆极化阶梯隔片波导的一端，二者通过波导壁7连接，左旋圆极化馈电波导3和右旋圆极化馈电波导4并列设置于双圆极化阶梯隔片波导2的另一端，辐射方波导1和双圆极化阶梯隔片波导2中的每个波导壁7上成型有凸出于波导壁7的波导脊5，波导脊5的宽度大于双圆极化阶梯隔片波导2中的阶梯隔片21的宽度；优选地，将波导脊5的一端与辐射方波导1的接口端平齐，其另一端延伸至双圆极化阶梯隔片波导2中。本发明通过在各个波导壁上建立消除传统的阶梯隔片波导双圆极化器谐振现象的波导脊，经进行试验验证，本发明解决了现有双圆极化器的工作带宽不能覆盖整个波导工作频段的问题，大大提高了阶梯隔片波导双圆极化器轴比、电压驻波比、端口隔离等性能指标。
进一步优选地，本发明还在位于双圆极化阶梯隔片波导2中的波导脊5的端部通过具有一倾斜过渡面的波导过渡脊6逐渐延伸至双圆极化阶梯隔片波导2的中下部区域，即波导脊5的上表面通过波导过渡脊6直接呈倾斜延伸到波导壁上。如图1所示，本发明优选地分别在辐射方波导1和双圆极化阶梯隔片波导2的四个波导壁7上分别设置一波导脊5，且优选地将波导脊5设置为两两相对分布；更优选地，各个波导壁上的波导脊5和波导过渡脊6呈等尺寸大小设置，且波导脊5和波导过渡脊6位于每个波导壁7的中部。
为了使整个波导双圆极化器具有更好的性能，在波导脊5的两侧及波导过渡脊6的两侧分别设有用于过渡至波导壁7平面上的过渡面8。这里的过渡面8优选为倾斜过渡面或台阶过渡面，便于实现机加工，改善整个波导工作性能。
由于双圆极化阶梯隔片波导2是一个单端口器件，有三个波导接口，分别是方形波导接口、左旋波导接口和右旋波导接口；其中方形波导接口与辐射方波导1通过波导壁连接；左旋波导接口与左旋圆极化馈电波导3通过波导壁连接；右旋波导接口与右旋圆极化馈电波导4通过波导壁连接。四根波导脊5分别位于辐射方波导1的四个波导壁和双圆极化阶梯隔片波导2的四个波导壁上侧，通过波导壁连接。优选地将四根波导脊过渡6分别位于双圆极化阶梯隔片波导2的四个波导壁中部，通过波导壁连接。
具体工作时的宽带阶梯隔片波导双圆极化器具有发射和接收两种工作状态。
处于发射状态时，电磁波从左旋圆极化馈电波导3或右旋圆极化馈电波导4馈入电磁波，在左旋圆极化馈电波导3或右旋圆极化馈电波导4中以TE10主模形式传输至双圆极化阶梯隔片波导2，在双圆极化阶梯隔片波导2中将左旋圆极化馈电波导3馈入的线极化电磁波转换成左旋圆极化电磁波，而将右旋圆极化馈电波导4馈入的电磁波转换成右旋圆极化电磁波，最后馈入辐射方波导1，从而实现发射线极化电磁波到左旋或右旋圆极化电磁波的转换和隔离。
处于接收状态时，辐射方波导1中的左旋或右旋圆极化电磁波馈入双圆极化阶梯隔片波导2，在双圆极化阶梯隔片波导1中将左旋圆极化电磁波转换成线极化电磁波最终馈入左旋圆极化馈电波导3中，将右旋圆极化电磁波转换成线极化电磁波最终馈入右旋圆极化馈电波导4中，从而同时实现接收左旋、右旋圆极化电磁波到线极化的隔离接收。
本发明在辐射方波导和双圆极化阶梯隔片波导中设置了凸出于波导壁的四根波导脊，通过与传统的双圆极化阶梯隔片波导进行性能比较，从图3至图8中可以看出比对结果。光标位置为谐振频率，在传统阶梯隔片波导双圆极化器中，如图3、图5和图7所示，在光标位置的谐振频率附近，传统双圆极化器的电压驻波比、端口隔离、轴比均出现了急剧恶化；通过在波导壁上设置波导脊和波导过渡脊，使本发明完全消除了波导在发射和接收两种状态下在阶梯隔片波导双圆极化器中所产生的频带内谐振，如图4、图6和图8所示，大大拓宽了阶梯隔片波导双圆极化器的工作频带，使其能在整个波导工作频段工作，提高了整个波导的效能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此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中。
Claims (9)
1.一种宽带阶梯隔片波导双圆极化器，包括辐射方波导(1)、双圆极化阶梯隔片波导(2)、左旋圆极化馈电波导(3)和右旋圆极化馈电波导(4)，所述辐射方波导(1)设置于所述双圆极化阶梯隔片波导(2)的一端，二者通过波导壁(7)连接，所述左旋圆极化馈电波导(3)和右旋圆极化馈电波导(4)并列设置于所述双圆极化阶梯隔片波导(2)的另一端，其特征在于，所述的辐射方波导(1)和所述双圆极化阶梯隔片波导(2)中的每个波导壁(7)上成型一凸出于所述波导壁(7)的波导脊(5)，所述波导脊(5)的宽度大于所述双圆极化阶梯隔片波导(2)中的阶梯隔片(21)的宽度。
2.根据权利要求1所述的宽带阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，所述波导脊(5)的一端与所述辐射方波导(1)的接口端平齐，其另一端延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导(2)中。
3.根据权利要求2所述的宽带阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导(2)中的所述波导脊(5)，在其端部设置一具有倾斜过渡面的波导过渡脊(6)，所述波导过渡脊(6)逐渐延伸至所述双圆极化阶梯隔片波导(2)的中下部位置。
4.根据权利要求1-3任一所述的宽带阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，所述辐射方波导(1)和所述双圆极化阶梯隔片波导(2)的四个所述波导壁(7)上分别设置一所述波导脊(5)，且所述波导脊(5)呈两两相对设置。
5.根据权利要求4所述的宽带阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，各所述波导壁上的所述波导脊(5)和波导过渡脊(6)呈等尺寸大小设置。
6.根据权利要求5所述的宽带阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，所述波导脊(5)和波导过渡脊(6)位于每个波导壁(7)的中部。
7.根据权利要求6所述的宽度阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，整个所述波导过渡脊(6)位于所述双圆极化阶梯隔片波导(2)的中部位置。
8.根据权利要求7所述的宽度阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，所述波导脊(5)的两侧及所述波导过渡脊(6)的两侧分别设有用于过渡至所述波导壁(7)平面上的过渡面(8)。
9.根据权利要8所述的宽度阶梯隔片波导双圆极化器，其特征在于，所述过渡面(8)为倾斜过渡面或台阶过渡面。
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