CN111600119B - 一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，包括Ku/Ka超宽频双复合馈源、Ku/Ka超宽双频连接波导、紧固件、Ku/Ka超宽频段正交模、Ka超宽频段发阻滤波器、Ka超宽频段收阻滤波器、Ku超宽频圆转方连接波导和Ku超宽频双端口滤波器。本发明根据实际需要发明一种可以分时工作在Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统作为环焦天线收发信号设备，减少占用空间；简化Ku/Ka超宽双频馈电网络，减小网络中波导使用的数量，有助环焦天线整体天性能提升，使用方便，造价低廉。

Description

一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统。
背景技术
卫星通信作为当今一种主流的通信方式，有很多独特的优势。卫星通信技术的快速发展对其地面站天线提出了新的要求，例如宽频带或多频段、低交叉极化、多波束、宽扫描角度范围、双极化或多极化等等。此外，卫星移动通信业的发展也要求地面站天线还必须具有动中通功能，并满足体积小、生量轻、造价低等要求。传统的环焦天线越来越难以满足这些要求，一般相控阵扫描系统虽然可以满足上述绝大部分要求，但其制造成本太高，结构复杂，难以被广泛使用；而作为环焦其前端馈电网络系统，天线在小型化、宽带化(包含多频带)以及一体化方面发展也越来越受到关注和挑战。Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统是Ku/Ka双频段环焦天线的重要组成部分，Ku/Ka双频段环焦天线更是卫星车载站、地面站的重要组成部分，主要用于卫星车载站、地面站与其他固定站或机动站之间话音、数据及图像等业务的双向实时动中传输。传统Ku/Ka双频馈电网络系统可分时工作于Ku频段(12.25-12.75GHz/14.00-14.50GHz)与Ka频段(19.6-21.2GHz/29.4-31GHz)；而Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统可分时工作于Ku频段(10.70-12.75GHz/13.00-14.50GHz)与Ka频段(17-21.2GHz/27.5-31GHz)。
现有技术的缺陷和不足：Ku/Ka超双频馈电网络系统，主要是由分开的Ku馈电网络系统与Ka馈电网络系统组成，在实际使用中需要来回切换两套馈电网络系统。Ku/Ka双频段天线多用在环焦天线上，Ku馈电网络系统与Ka馈电网络系统中的馈源因工作频段不同，两不同频段馈源很难做到相位中心在一条水平线上，相应带来整体天线电性能取舍问题，以往经验大多天线设计师采用取两不同频段馈源相位中心的中间点，做为最终的相位中心点，这样做使整体天线的电性能指标都会变差些。环焦天线预留给馈电网络空间十分有限、馈电网络占用空间过大会对信号遮挡、带来增益、第一旁瓣电平、远旁瓣包络极速变差等实际问题，出于实际问题急切需要在很多应用场合中将Ku频段、Ka频段天线需放置在一起工作，因此设计可以工作在Ku频段、Ka频段并均有良好特性的复合天线及馈电网络十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，解决上述问题实现信号在Ku频段、Ka频段传输，整体结构紧凑、空间小、易加工、造价低、性能优良。
本发明提供了如下的技术方案：
一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，包括Ku/Ka超宽频双复合馈源、Ku/Ka超宽双频连接波导、紧固件、Ku/Ka超宽频段正交模、Ka超宽频段发阻滤波器、Ka超宽频段收阻滤波器、Ku超宽频圆转方连接波导和Ku超宽频双端口滤波器；
所述Ku/Ka超宽频双复合馈源引入产生高次模TM11及其他高次模，通过合适地配置高次模与主模的相对相位，使E面和H面方向图波瓣宽度基本一致，约束在Ku/Ka超宽双频段等化量，实现等化波束；所述Ku/Ka超宽频双复合馈源通过Ku/Ka超宽双频连接波导连接紧固件一端；
所述紧固件内设有所述Ku/Ka超宽频段正交模，所述Ku/Ka超宽频段正交模上设有Ka超宽频段正交模和Ku超宽频段正交模，所述Ku/Ka超宽频段正交模通过在所述紧固件内移动分别使Ka超宽频段正交模和Ku超宽频段正交模对接所述Ku/Ka超宽双频连接波导，所述Ka超宽频段正交模和所述Ku超宽频段正交模均采用波导台阶结构；所述紧固件相对两侧还分别设有所述Ka超宽频段发阻滤波器和Ka超宽频段收阻滤波器，所述Ka超宽频段正交模的H面横向台阶耦合所述Ka超宽频段发阻滤波器，所述Ka超宽频段正交模的E面纵向台阶耦合所述Ka超宽频段收阻滤波器；
所述Ka超宽频段收阻滤波器和所述Ka超宽频段发阻滤波器均包括消失模波导段，所述Ka超宽频段收阻滤波器的消失模波导段两侧窄壁上分别对称设有5个Ka超宽频段收阻滤波器金属壁构成5个谐振器；所述Ka超宽频段发阻滤波器的消失模波导段窄壁上设有相互对称的8个Ka超宽频段收阻滤波器金属壁构成8个谐振器；
所述紧固件另一端通过所述Ku超宽频圆转方连接波导连接所述Ku超宽频双端口滤波器，所述Ku超宽频双端口滤波器通过所述Ku超宽频圆转方连接波导耦合所述Ku超宽频段正交模；所述Ku超宽频双端口的收端口采用TE11模，所述收端口内两侧对称设有8个收端口金属壁构成8个谐振器；所述Ku超宽频双端口的发端口采用TM11模，所述发端口的窄壁上设有相互对称的9个发端口金属壁构成9个谐振器。
优选的，所述Ku/Ka超宽频双复合馈源的多模喇叭结构采用台阶结构，主要用了TE11和TM11两种模式。
优选的，所述Ku/Ka超宽频段正交模上设有Ku/Ka切换旋钮，所述紧固件上分别设有旋钮长孔、对接口、Ka超宽频段收阻滤波器对接口和Ka超宽频段发阻滤波器对接口，所述紧固件侧面封闭有侧板，所述Ku/Ka切换旋钮穿出所述旋钮长孔并可在旋钮长孔内移动，所述对接口与所述Ku/Ka超宽双频连接波导连通，所述Ka超宽频段收阻滤波器对接口连接所述Ka超宽频段收阻滤波器，所述Ka超宽频段发阻滤波器对接口连接Ka超宽频段发阻滤波器。
优选的，所述Ka超宽频段收阻滤波器的输入输出口均采用标准WR42口，5个所述Ka超宽频段收阻滤波器金属壁水平间距为5.525mm、3.45m、4.28mm、3.45mm、5.525mm。
优选的，所述Ka超宽频段发阻滤波器的输入输出口均采用标准WR42口，8个所述Ka超宽频段收阻滤波器金属壁水平间距为3.8mm、1.6m、1.45mm、1.55mm、1.7mm、1.55mm、1.6m、3.8mm。
优选的，所述Ku/Ka超宽频段正交模超宽频工作带宽内，插入插损小于0.3dB，通带隔离度大于65dB。
优选的，所述Ku超宽频圆转方连接波导包括相互过渡连接的圆口波导段和方口波导段，所述圆口波导段通过所述紧固件连接Ku超宽频段正交模，所述方口波导段耦合连接所述Ku超宽频双端口滤波器。
优选的，所述Ku超宽频双端口滤波器的收端口和发端口均采用标准WR75口，9个所述发端口金属壁水平间距为5.090mm、2.290m、1.927mm、1.712mm、1.807mm、2.049mm、1.568mm、3.619mm，8个所述收端口金属壁水平间距为4.699mm、8.534m、10.075mm、10.344mm、10.350mm、10.350mm、10.103mm、8.550mm。
本发明的有益效果是：本发明不仅设计和加工费用较低，而且可确保整体天线电性能，适用于各种环焦天线上，可大幅度降低Ku/Ka频段网络复杂度，减化设计难度；且Ku/Ka超宽双频复合馈源新设计可以将原Ku馈源、Ka馈源缩减为一个复合馈源，在尺寸比单个Ku馈源还小，这样大大降低遮挡带来的电性能恶化情况，对旁瓣性能也能大幅度提高；分时更合理的结构设计避免机加成本过高，降低机加成本，其经济和社会效益十分显著。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的组装结构图
图2是本发明的结构爆炸示意图；
图3是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源切面图；
图3-1是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源驻波图；
图3-2是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点10.7GHz方向图；
图3-3是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点12.75GHz方向图；
图3-4是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点13GHz方向图；
图3-5是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点14.5GHz方向图；
图3-6是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点17GHz方向图；
图3-7是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点21.2GHz方向图；
图3-8是本发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点27.5GHz方向图；
图3-9是发明的Ku/Ka超宽双频复合馈源频点31GHz方向图；
图4是本发明的紧固件结构示意图；
图5是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模结构图；
图5-1是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模(Ku)驻波图；
图5-2是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模(Ku)双端口隔离度图；
图6是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模(Ka)示意图；
图6-1是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模(Ka)驻波图；
图6-2是本发明的Ku/Ka超宽频段正交模(Ka)双端口隔离度图；
图7是本发明的Ka超宽频段收阻滤波器结构图；
图7-1是本发明的Ka超宽频段收阻滤波器驻波图；
图7-2是本发明的Ka超宽频段收阻滤波器带外抑制图；
图8是本发明的Ka超宽频段发阻滤波器结构图；
图8-1是本发明的Ka超宽频段发阻滤波器驻波图；
图8-2是本发明的Ka超宽频段发阻滤波器带外抑制图；
图9是本发明的Ku超宽频圆转方连接波导结构图；
图10是本发明的Ku超宽双端口滤波器结构图；
图10-1是本发明的Ku超宽双端口滤波器结构驻波图；
图10-2是本发明的Ku超宽双端口滤波器结构隔离度图；
图中标记为：1.Ku/Ka超宽频双复合馈源；2.Ku/Ka超宽双频连接波导；3.紧固件；31.侧板；32.Ku/Ka切换旋钮；33.旋钮长孔；34.对接口；35.Ka超宽频段收阻滤波器对接口；36.Ka超宽频段发阻滤波器对接口；4.Ku/Ka超宽频段正交模；41.Ku超宽频段正交模；42.Ka超宽频段正交模；43.E面纵向台阶；44.H面横向台阶；5.Ka超宽频段发阻滤波器；51.Ka超宽频段发阻滤波器金属壁；6.Ka超宽频段收阻滤波器；61.Ka超宽频段收阻滤波器金属壁；7.Ku超宽频圆转方连接波导；71.圆口波导段；72.方口波导段；8.Ku超宽频双端口滤波器；81.发端口；811.发端口金属壁；82.收端口；821.收端口金属壁。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，包括Ku/Ka超宽频双复合馈源1、Ku/Ka超宽双频连接波导2、紧固件3、Ku/Ka超宽频段正交模4、Ka超宽频段发阻滤波器5、Ka超宽频段收阻滤波器6、Ku超宽频圆转方连接波导7和Ku超宽频双端口滤波器8；Ku/Ka超宽频双复合馈源1通过Ku/Ka超宽双频连接波导2连接紧固件3一端；紧固件3内设有Ku/Ka超宽频段正交模4，如图5所示，Ku/Ka超宽频段正交模4上设有Ka超宽频段正交模42和Ku超宽频段正交模41，Ku/Ka超宽频段正交模4通过在紧固件3内移动分别使Ka超宽频段正交模42和Ku超宽频段正交模41对接Ku/Ka超宽双频连接波导2；如图4所示，紧固件3另一端通过Ku超宽频圆转方连接波导7连接Ku超宽频双端口滤波器8，Ku超宽频双端口滤波器8通过Ku超宽频圆转方连接波导7耦合Ku超宽频段正交模41；Ku/Ka超宽频段正交模上4设有Ku/Ka切换旋钮32，紧固件3上分别设有旋钮长孔33、对接口34、Ka超宽频段收阻滤波器对接口35和Ka超宽频段发阻滤波器对接口36，紧固件3侧面封闭有侧板31，Ku/Ka切换旋钮32穿出旋钮长孔33并可在旋钮长孔33内移动，对接口34与Ku/Ka超宽双频连接波导2连通，Ka超宽频段收阻滤波器对接口35连接Ka超宽频段收阻滤波器6，Ka超宽频段发阻滤波器对接口36连接Ka超宽频段发阻滤波器5。如图9所示，Ku超宽频圆转方连接波导7包括相互过渡连接的圆口波导段71和方口波导段72，圆口波导段71通过紧固件3连接Ku超宽频段正交模41，方口波导段72耦合连接Ku超宽频双端口滤波器8。
具体的，如图3所示，Ku/Ka超宽双频复合馈源切面图，Ku/Ka超宽双频复合馈源1中引入产生高次模TM11及其他高次模，通过合适地配置高次模与主模的相对相位，充分利用TM11只对提高E面方向图性能，对H面方向图性能没有明显变错的这一特性，可以在设计中使E面和H面方向图波瓣宽度基本一致，约束在Ku/Ka超宽双频段等化量，实现等化波束的目的。多模喇叭的结构主要有台阶结构，变张角等，主要应用了TE11和TM11两种模式，在波束等化量、低副瓣、低交叉极化等方面具有较好的性能。这种新型台阶结构有效拓宽Ku频段与Ka频段，有效提高交叉极化及波导内各种模的转换问题。
电性能：如图3-1所示，Ku/Ka超宽双频复合馈源驻波图，及图3-2到图3-9分别是Ku/Ka超宽双频复合馈源频点10.7GHz、12.75GHz、13GHz、14.5GHz、17GHz、21.2GHz、27.5GHz和31GHz方向图；Ku/Ka超宽双频复合馈源1对比传统Ku、Ka两套馈源具有显著减小天线包络尺寸，减小传统两套馈源来回切换时间和解决馈源尺寸过大遮挡带来整付天线增益下降及远旁瓣包络变差现象；Ku/Ka超宽双频复合馈源1优势在于相位中心比较稳定，相位中心的波动＜0.1个最大波长，体积比单Ku馈源都小，方向图相对恒定，E面和H面方向图等化性好，宽频带范围内可以保持在65％的口径效率，非常有利于提高抛物面天线的增益。Ku/Ka超宽双频复合馈源结构紧凑、性能优良，通过新设计方法在实现相位中心基本重合的分时还能保证天线电轴指向一致性，解决了两套馈源的结构形式，该设计可广泛应用于卫星通信中。
具体的，如图5和图6所示，Ku超宽频段正交模41和Ka超宽频段正交模42均采用式匹配法设计新型波导台阶结构，取消传统在波导中加入隔离片做法，利用新型波导台阶结构，由新型波导台阶结构实现两个通道横向H面与E面波导T型结组成，H面横向台阶直接耦合发射端口波导滤波器，E面纵向台阶直接耦合接收端口波导滤波器，Ku超宽频段正交模41创新点有效保障产品性能一致性，实现超宽频工作带宽内，插入插损＜0.3dB,通带隔离度＞65dB；Ka超宽频段正交模42创新点有效保障产品性能一致性，实现超宽频工作带宽内，插入插损＜0.5dB,通带隔离度＞47dB，如Ka超宽频段正交模的H面横向台阶44耦合Ka超宽频段发阻滤波器5，Ka超宽频段正交模的E面纵向台阶43耦合Ka超宽频段收阻滤波器6。模式匹配法设计新型波导台阶结构，这种新型模式匹配法有效拓宽带宽、提高通带隔离度。
电性能：如图5-1和图5-2所示，Ku超宽频段正交模在毫米波和通信系统中应用广泛，正交模损耗及隔离的性能直接影响到整个系统性能，Ku超宽频段正交模相比传统微带结构、波导结构具有可机加性，完成只需要控制机加工精度，无需中间插入金属片，性能一致性好；插入损耗小，阻带抑制高，体积小，可在通信工程上应用更加广泛；
如图6-1和图6-2所示，Ka超宽频段正交模在毫米波和通信系统中应用广泛，正交模损耗及隔离的性能直接影响到整个系统性能，Ka超宽频段正交模相比传统微带结构、波导结构具有可机加性，完成只需要控制机加工精度，无需中间插入金属片，性能一致性好；插入损耗小，阻带抑制高，体积小，可在工程上应用更加广泛。
具体的，如图7所示，Ka超宽频段收阻滤波器6采用消失模滤波器原理，通过合理设计，在波导窄壁引入一定尺寸的Ka超宽频段收阻滤波器金属壁61构成谐振器，这种谐振器有一定类似四分之一的短路谐振器特性，从而这种组合构成的带通滤波器具有比传统的消失滤波器拥有更好的阻带特性。Ka超宽频段收阻滤波器6基于该类谐振器5阶带通滤波器，整个滤波器是由消失模波导段、WR42波导口构成；设计滤波器工作在17-21.2GHz频段，抑制27.5-31GHz频段，为使Ka超宽频段收阻滤波器更好运用在现代通信系统中，输入输出口均采用标准WR42口，即方便工程运用也方便测试，宽和高分别为10.668mm和4.318mm。5个调谐金属壁沿消失模波导两侧窄壁伸出构成5个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，通过优化得到依次水平间距为5.525mm、3.45m、4.28mm、3.45mm、5.525mm。整个Ka超宽频段收阻滤波器带内具有较低的S11，工作频带内基本在-20dB以下，而带外抑制性能也非常好，从27.5-31GHz范围，通带隔离度＞65dB。
电性能：如图7-1和图7-2所示，Ka超宽频段收阻滤波器6在毫米波和通信系统中应用广泛，Ka超宽频段收阻滤波器带内性能及带外抑制的性能直接影响到整个系统性能，Ka超宽频段收阻滤波器波导对称结构相比传统滤波器具有更强机加性，完成只需要控制机加工精度，普通数控机床都能加工大幅度降低成本，且性能一致性好；插入损耗非常小，阻带抑制高，体积小，可在通信工程上广泛应用。
具体的，如图8所示，Ka超宽频段发阻滤波器5采用消失模滤波器原理，通过合理设计，在波导窄壁引入一定尺寸的Ka超宽频段发阻滤波器金属壁51构成谐振器，这种谐振器有一定类似四分之一的短路谐振器特性，从而这种组合构成的带通滤波器具有比传统的消失滤波器拥有更好的阻带特性。Ka超宽频段发阻滤波器5基于该类谐振器8阶带通滤波器，整个滤波器是由消失模波导段、WR42波导口构成。设计滤波器工作在27.5-31GHz频段，抑制17-21.2GHz频段，为使Ka超宽频段发阻滤波器更好运用在现代通信系统中，输入输出口均采用标准WR28口，即方便工程运用也方便测试，宽和高分别为7.12mm和3.556mm。8个调谐金属壁沿消失模波导两侧窄壁伸出构成8个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，通过优化得到依次水平间距为3.8mm、1.6m、1.45mm、1.55mm、1.7mm、1.55mm、1.6m、3.8mm。整个Ka超宽频段发阻滤波器带内具有较低的S11,工作频带内基本在-20dB以下，而带外抑制性能也非常好，从17-21.2Hz范围，整个S21基本在-45dB以下。
电性能：如图8-1和图8-2所示，Ka超宽频段发阻滤波器在毫米波和通信系统中应用广泛，Ka超宽频段发阻滤波器带内性能及带外抑制的性能直接影响到整个系统性能，，Ka超宽频段发阻滤波器波导对称结构相比传统滤波器具有更强机加性，完成只需要控制机加工精度，普通数控机床都能加工大幅度降低成本，且性能一致性好；插入损耗非常小，阻带抑制高，体积小，可在通信工程上广泛应用。
具体的，如图10所示，Ku超宽频双端口滤波器8采用在波导双窄壁引入一定尺寸的金属壁构成新型的谐振器，收端口82采用TE11模、发端口81采用TM11模原理设计出Ku超宽频双端口滤波器8；Ku超宽频双端口滤波器收端口82基于该类谐振器8阶带通滤波器，发端口81基于该类谐振器9阶带通滤波器，整个滤波器是由消失模波导段、WR75波导口构成。设计滤波器一端口工作在10.7-12.75GHz频段，抑制13-14.5GHz频段；另一端口工作在13-14.5GHz频段，抑制10.7-12.75GHz频段；为使Ku超宽频段收阻滤波器8更好运用在现代通信系统中，输入输出口均采用标准WR75口，即方便工程运用也方便测试，宽和高分别为19.05mm和9.525mm。发端口9个调谐金属壁811沿消失模波导两侧窄壁伸出构成9个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，通过优化得到依次水平间距为5.090mm、2.290m、1.927mm、1.712mm、1.807mm、2.049mm、1.568mm、3.619mm；收端口8个调谐金属壁821沿消失模波导两侧窄壁伸出构成8个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，通过优化得到依次水平间距为4.699mm、8.534m、10.075mm、10.344mm、10.350mm、10.350mm、10.103mm、8.550mm。见图10Ku超宽双端口滤波器结构示意图，整个Ka超宽频段收阻滤波器带内具有较低的S11，而带外抑制性能也非常好，从27.5-31GHz范围，通带隔离度＞65dB。
电性能：如图10-1和10-2所示，Ku超宽频双端口滤波器在毫米波和通信系统中应用广泛，Ku超宽频双端口滤波器带内性能及带外抑制的性能直接影响到整个系统性能，Ku超宽频双端口滤波器波导对称结构相比传统滤波器具有更强机加性，完成只需要控制机加工精度，普通数控机床都能加工大幅度降低成本，且性能一致性好；插入损耗非常小，阻带抑制高，体积小，可在通信工程上广泛应用。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中Ku/Ka超宽双频复合馈源避免了复杂的两套独立馈电网格、无需进行复杂的两套馈电网络来回切换使用，Ku/Ka超宽双频复合馈源将独立的Ku馈源与Ka馈源通过有限积分法分析计算电性能，设计简便；Ku/Ka超宽双频复合馈源可分时工作于Ku频段(10.70-12.75GHz/13.00-14.50GHz)与Ka频段(17-21.2GHz/27.5-31GHz)，具有更宽的频内带宽；Ku/Ka超宽双频复合馈源小型化，对天线增益下降及远旁瓣包络性能明显改善；Ku/Ka超宽双频复合馈源优势在于相位中心比较稳定，相位中心的波动＜0.1个最大波长，通过新设计方法在实现相位中心基本重合的分时还能保证天线电轴指向一致性有效保证方向图相对恒定，E面和H面方向图等化性好，更有效保障宽频带范围内整体天线高幅射效率，非常有利于提高抛物面天线的增益。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中的Ku超宽频段正交模、Ka频段正交模均采用模式匹配法设计新型波导台阶结构，取消传统在波导中加入隔离片做法，利用新型波导台阶结构，由新型波导台阶结构实现两个通道横向H面与E面波导T型结组成，H面横向台阶直接耦合发射端口波导滤波器，E面纵向台阶直接耦合接收端口波导滤波器，Ku超宽频段正交模创新点有效保障产品性能一致性，实现超宽频工作带宽内，插入插损＜0.3dB(Ku)及插入插损＜0.5dB(Ka),通带隔离度＞40dB；设计简便、电性能可靠。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中Ku超宽频双端口滤波器及Ka超宽频段发阻滤波器采用消失模滤波器原理，通过合理设计，在波导窄壁引入一定尺寸的金属壁构成谐振器，这种谐振器有一定类似四分之一的短路谐振器特性，从而这种组合构成的带通滤波器具有比传统的消失滤波器拥有更好的阻带特性，且设计简便、电性能可靠。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中Ka超宽频段正交模采用模式匹配法设计新型波导台阶结构，取消传统在波导中加入隔离片做法，利用新型波导台阶结构，由新型波导台阶结构实现两个通道横向H面与E面波导T型结组成，H面横向台阶直接耦合发射端口波导滤波器，E面纵向台阶直接耦合接收端口波导滤波器，Ku超宽频段正交模创新点有效保障产品性能一致性，实现超宽频工作带宽内，插入插损＜0.5dB,通带隔离度＞47dB；并基于加工工艺考虑设计为对称结构，且设计简便、电性能可靠。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中Ka超宽频段收阻滤波器采用在波导窄壁引入一定尺寸的金属壁构成新型的谐振器设计出Ka超宽频段收阻滤波器，Ka超宽频段收阻滤波器基于该类谐振器5阶带通滤波器，5个调谐金属壁沿消失模波导两侧窄壁伸出构成5个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，且设计简便、电性能可靠。
该发明Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中Ka超宽频段发阻滤波器采用在波导窄壁引入一定尺寸的金属壁构成新型的谐振器设计出Ka超宽频段发阻滤波器，Ka超宽频段发阻滤波器基于该类谐振器8阶带通滤波器，8个调谐金属壁沿消失模波导两侧窄壁伸出构成8个谐振器，整体上具有四分之一波长短路传输线谐振器的效果，并基于加工工艺考虑设计为对称结构，且设计简便、电性能可靠。
本发明不仅将Ku频段从12.25-12.75GHz/14-14.5扩宽到10.7-12.75GHz/13-14.5GHz、Ka频段从19.6-21.2GHz/29.4-31.0GHz扩宽到17-21.2/27.5-31GHz，还将整体天线增益、旁瓣性能大幅度提高；并从机械加工入手，大大减少加工难度，使整套Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统中波导件便于加工，且机加成本大幅度降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，包括Ku/Ka超宽频双复合馈源、Ku/Ka超宽双频连接波导、紧固件、Ku/Ka超宽频段正交模、Ka超宽频段发阻滤波器、Ka超宽频段收阻滤波器、Ku超宽频圆转方连接波导和Ku超宽频双端口滤波器；
所述Ku/Ka超宽频双复合馈源引入产生高次模TM11及其他高次模，通过高次模与主模的相对相位，使E面和H面方向图波瓣宽度一致，约束在Ku/Ka超宽双频段等化量，实现等化波束；所述Ku/Ka超宽频双复合馈源通过Ku/Ka超宽双频连接波导连接紧固件一端；
所述紧固件内设有所述Ku/Ka超宽频段正交模，所述Ku/Ka超宽频段正交模上设有Ka超宽频段正交模和Ku超宽频段正交模，所述Ku/Ka超宽频段正交模通过在所述紧固件内移动分别使Ka超宽频段正交模和Ku超宽频段正交模对接所述Ku/Ka超宽双频连接波导，所述Ka超宽频段正交模和所述Ku超宽频段正交模均采用波导台阶结构；所述紧固件相对两侧还分别设有所述Ka超宽频段发阻滤波器和Ka超宽频段收阻滤波器，所述Ka超宽频段正交模的H面横向台阶耦合所述Ka超宽频段发阻滤波器，所述Ka超宽频段正交模的E面纵向台阶耦合所述Ka超宽频段收阻滤波器；
所述Ka超宽频段收阻滤波器和所述Ka超宽频段发阻滤波器均包括消失模波导段，所述Ka超宽频段收阻滤波器的消失模波导段两侧窄壁上分别对称设有5个Ka超宽频段收阻滤波器金属壁构成5个谐振器；所述Ka超宽频段发阻滤波器的消失模波导段窄壁上设有相互对称的8个Ka超宽频段发阻滤波器金属壁构成8个谐振器；
所述紧固件另一端通过所述Ku超宽频圆转方连接波导连接所述Ku超宽频双端口滤波器，所述Ku超宽频双端口滤波器通过所述Ku超宽频圆转方连接波导耦合所述Ku超宽频段正交模；所述Ku超宽频双端口的收端口采用TE11模，所述收端口内两侧对称设有8个收端口金属壁构成8个谐振器；所述Ku超宽频双端口的发端口采用TM11模，所述发端口的窄壁上设有相互对称的9个发端口金属壁构成9个谐振器。
2.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ku/Ka超宽频双复合馈源的多模喇叭结构采用台阶结构，用了TE11和TM11两种模式。
3.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ku/Ka超宽频段正交模上设有Ku/Ka切换旋钮，所述紧固件上分别设有旋钮长孔、对接口、Ka超宽频段收阻滤波器对接口和Ka超宽频段发阻滤波器对接口，所述紧固件侧面封闭有侧板，所述Ku/Ka切换旋钮穿出所述旋钮长孔并可在旋钮长孔内移动，所述对接口与所述Ku/Ka超宽双频连接波导连通，所述Ka超宽频段收阻滤波器对接口连接所述Ka超宽频段收阻滤波器，所述Ka超宽频段发阻滤波器对接口连接Ka超宽频段发阻滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ka超宽频段收阻滤波器的输入输出口均采用标准WR42口，5个所述Ka超宽频段收阻滤波器金属壁水平间距为5.525mm、3.45m、4.28mm、3.45mm、5.525mm。
5.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ka超宽频段发阻滤波器的输入输出口均采用标准WR42口，8个所述Ka超宽频段发阻滤波器金属壁水平间距为3.8mm、1.6m、1.45mm、1.55mm、1.7mm、1.55mm、1.6m、3.8mm。
6.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ku/Ka超宽频段正交模超宽频工作带宽内，插入插损小于0.3dB，通带隔离度大于65dB。
7.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ku超宽频圆转方连接波导包括相互过渡连接的圆口波导段和方口波导段，所述圆口波导段通过所述紧固件连接Ku超宽频段正交模，所述方口波导段耦合连接所述Ku超宽频双端口滤波器。
8.根据权利要求1所述的一种Ku/Ka超宽双频复合馈电网络系统，其特征在于，所述Ku超宽频双端口滤波器的收端口和发端口均采用标准WR75口，9个所述发端口金属壁水平间距为5.090mm、2.290m、1.927mm、1.712mm、1.807mm、2.049mm、1.568mm、3.619mm，8个所述收端口金属壁水平间距为4.699mm、8.534m、10.075mm、10.344mm、10.350mm、10.350mm、10.103mm、8.550mm。
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