CN112993544B - 一种x频段多极化多通道微波组件 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种X频段多极化多通道微波组件，所述多极化多通道微波组件包括：公共波导、X1通道、X2通道和X3通道，所述X1通道和所述X3通道极化形式相同，所述X2通道分别与所述X1通道和所述X3通道极化形式正交；不同频率电磁波经所述X1通道、X2通道和X3通道输入后，经所述公共波导输出或辐射，实现多个频率同时工作；所述X1通道为+Y方向，所述X2通道为+X方向。本发明通过利用极化隔离和选频组件组合形式实现了多通道、多极化微波组件，减少了选频器件的选用，实现了紧凑化设计。

Description

一种X频段多极化多通道微波组件
技术领域
本发明涉及深空探测器传输X波段无线电波的微波组件领域，尤其涉及一种X频段多极化多通道微波组件。
背景技术
目前，公知的一般多通道组件通过频率选择器件进行多通道多频率共用，多个频率选择器件的选用带来多通道组件尺寸大、布局复杂。
公知的选用极化进行多通道组件一般仅两个通道共用，很难实现多个通道共用。
在深空探测中，由于航天器结构尺寸限制，要求在较小的尺寸内实现三个以上通道共用，同时三个通道间隔离度高于50dB，上述公知的多通道组件无法满足指标要求。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本申请提出了一种X频段多极化多通道微波组件。所述多极化多通道微波组件包括：公共波导、X1通道、X2通道和X3通道，所述X1通道和所述X3通道极化形式相同，所述X2通道分别与所述X1通道和所述X3通道极化形式正交；
不同频率电磁波经所述X1通道、X2通道和X3通道输入后，经所述公共波导输出或辐射，实现多个频率同时工作；
所述X1通道为+Y方向，所述X2通道为+X方向。
在一个可能的实现方式中，所述公共波导由方波导1、匹配波导2、波导3、匹配波导4沿+Z方向依次连接组成。
在一个可能的实现方式中，所述匹配波导2为输出口面，其口径与所述方波导1口径相同，所述匹配波导2的输入口面与所述波导3口面相同的梯形结构，在+Y侧波导壁上设置有耦合窗；
所述匹配波导4为输出口面，其口径与所述方波导2口径相同，输入口面与所述X3通道输出口面相同的梯形结构，在+X侧波导壁上有耦合窗。
在一个可能的实现方式中，所述X1通道由所述耦合波导5和低通滤波组件6组成，在耦合窗处与公共波导连接；所述X2通道由所述耦合波导7和BJ84标准波导组成，在耦合窗处与公共波导连接；所述X3通道由选频波导和BJ120标准波导组成。
在一个可能的实现方式中，所述选频波导由梯形波导8和波导9组成，所述梯形波导8为输入口面与输出口面尺寸不一致，+X和+Y向起点相同、-X和-Y向起点不同的梯形结构；所述波导9为宽边与所述波导8输出口面一致的矩形波导。
在一个可能的实现方式中，匹配波导2为梯形结构，+Y向波导壁与所述方波导1的+Y向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与所述方波导1的-Y波导壁夹角为15°；正Y向波导壁中间耦合窗连接耦合波导5；波导3为矩形波导；匹配波导4为梯形结构，输出口面矩形结构，+X向波导壁与波导3的+X波导壁为同一平面内，-X向波导壁与方波导3的-X波导壁夹角为21.5°；+X向波导壁中间耦合窗连接耦合波导7；所述选频波导由波导8和波导9组成，所述波导8为梯形结构，+Y向、X向波导壁与波导4的+Y向、X向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与所述波导4的-Y向夹角为14.75°。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：本发明通过频率选择器件和极化组合方式实现多极化多通道组件的紧凑化设计，以较小的尺寸取得了各个通道间隔离度大于50dB有益成果。经测试，本发明微波组件各个通道间隔离度大于50dB，整体尺寸小于75x85x150mm，实现了多通道多极化微波组件的高隔离紧凑化设计，在各种多通道天线发射/接收系统中具有明显优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种多极化多通道微波组件-X至+X向视角结构图；
图2是本发明一种多极化多通道微波组件向-Y至+Y向视角结构图；
图3是X1波导口驻波比仿真图；
图4是X2波导口驻波比仿真图；
图5是X3波导口驻波比仿真图；
图6是X1、X2波导口S21仿真图；
图7是X1、X3波导口S21仿真图；
图8是X2、X3波导口S21仿真图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下结合附图对本发明做进一步详细阐述。
图1、图2是本发明多极化多通道微波组件设计方案的X和Y向视角结构图。本发明的微波组件包括：公共波导、X1通道、X2通道和X3通道；其中，公共波导包含方波导1、匹配波导2、波导3、匹配波导4，X1通道包含耦合波导5和低通滤波组件6，X2通道包含耦合波导7和标准波导，X3通道包含选频波导和标准波导，选频波导保护梯形波导8和矩形波导9。不同频率的电磁波经X1和X3通道输入后以相同极化方式经方波导1输出或辐射；经X2通道传输的电磁波以与X1/X3通道电磁波正交的极化形式经方波导1输出或辐射。在本实施例中，任何通过频率选择器件和极化组合方式形成多通道紧凑化设计的思想皆属于本发明的保护范围之内。
在本实施例中，各部件的尺寸根据不同要求采用以下范围：方波导1口径为22.86mm，长度为34.3mm；匹配波导2为梯形结构，输出口面口径为22.86mm，输入口面为矩形结构，X边长度为22.86mm，Y边长度为18.3mm，+Y向波导壁与方波导1的+Y向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与方波导1的-Y波导壁夹角为15°；+Y向波导壁中间耦合窗连接耦合波导5，耦合波导5大小为4mm×1.04mm×19.5mm（X×Y×Z，下同）；波导3为22.86mm×18.3mm×42.5mm矩形波导；匹配波导4为梯形结构，输出口面矩形结构，X边长度为22.86mm，Y边长度为18.3mm，输入口面为矩形结构，X边长度为12.2mm，Y边长度为18.3mm，+X向波导壁与波导3的+X波导壁为同一平面内，-X向波导壁与方波导3的-X波导壁夹角为21.5°；+X向波导壁中间耦合窗连接耦合波导7，耦合波导7大小为1mm×12.1mm×19.3mm；选频波导由波导8和波导9组成，波导8为梯形结构，+Y向、X向波导壁与波导4的+Y向、X向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与波导4的-Y向夹角为14.75°；波导9为10.9mm×20.8mm×9.5mm的矩形波导。
本微波组件的电接口包括：X1、X2通道为SMA/TNC型标准高频插座或者采用BJ84矩形波导接口，X3通道为SMA/TNC型标准高频插座或者采用BJ120矩形波导接口；机械安装接口根据需要确定。
图3~图5是典型的X1、X2、X3端口驻波比图，图6~图8是X1、X2、X3端口间S21图，表明本发明达到的效果。通过不同的结构尺寸，可达到不同的电性能要求，实现提高紧凑型多通道功能。
本发明实施例的测试结果：X1、X2、X3端口驻波比小于1.3，通道间隔离度大于50dB，整体尺寸小于75 mm×85 mm×150mm、重量0.1kg。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，所述多极化多通道微波组件包括：公共波导、X1通道、X2通道和X3通道，所述X1通道和所述X3通道极化形式相同，所述X2通道分别与所述X1通道和所述X3通道极化形式正交；
不同频率电磁波经所述X1通道、X2通道和X3通道输入后，经所述公共波导输出或辐射，实现多个频率同时工作；
所述X1通道为+Y方向，所述X2通道为+X方向；
其中，公共波导包含方波导1、匹配波导2、波导3、匹配波导4，X1通道包含耦合波导5和低通滤波组件6，X2通道包含耦合波导7和标准波导，X3通道包含选频波导和标准波导。
2.根据权利要求1所述的一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，所述公共波导由方波导1、匹配波导2、波导3、匹配波导4沿+Z方向依次连接组成。
3.根据权利要求2所述的一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，所述匹配波导2的输出口面，其口径与所述方波导1口径相同，所述匹配波导2的输入口面为与所述波导3口面相同的梯形结构，在+Y侧波导壁上设置有耦合窗；
所述匹配波导4的输出口面，其口径与所述方波导2口径相同，输入口面与所述X3通道输出口面相同的梯形结构，在+X侧波导壁上有耦合窗。
4.根据权利要求3所述的一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，所述X1通道由耦合波导5和低通滤波组件6组成，在耦合窗处与公共波导连接；所述X2通道由所述耦合波导7和BJ84标准波导组成，在耦合窗处与公共波导连接；所述X3通道由选频波导和BJ120标准波导组成。
5.根据权利要求4所述的一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，所述选频波导由梯形波导8和波导9组成，所述梯形波导8为输入口面与输出口面尺寸不一致，+X和+Y向起点相同、-X和-Y向起点不同的梯形结构；所述波导9为宽边与所述波导8输出口面一致的矩形波导。
6.根据权利要求5所述的一种X频段多极化多通道微波组件，其特征在于，匹配波导2为梯形结构，+Y向波导壁与所述方波导1的+Y向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与所述方波导1的-Y波导壁夹角为15°；-Y向波导壁中间耦合窗连接耦合波导5；波导3为矩形波导；匹配波导4为梯形结构，输出口面矩形结构，+X向波导壁与波导3的+X波导壁为同一平面内，-X向波导壁与方波导3的-X波导壁夹角为21.5°；+X向波导壁中间耦合窗连接耦合波导7；所述选频波导由波导8和波导9组成，所述波导8为梯形结构，+Y向、X向波导壁与波导4的+Y向、X向波导壁为同一平面内，-Y向波导壁与所述波导4的-Y向夹角为14.75°。
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