CN113346253A - 一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，圆极化器由一个圆波导、一个介质基片和两个固定槽组成。圆波导为直筒结构，且沿z方向放置；两个固定槽沿圆波导的纵向开设，相对圆波导的中轴线对称分布，且呈矩形；介质基片选用Rogers5880，其相对介电常数为2.2，正损耗角的正切值为0.0009，呈燕尾形，放置于两个固定槽之中，并且介质基片根部与固定槽内壁结合处为倒角结构。本发明的工作频率点为5.8GHz，其仿真‑10dB匹配阻抗带宽达1.1GHz；其3dB轴比带宽为500MHz，且在中心频点仅1.2dB。本发明的圆极化器结构简单、易于加工和调试、结构紧凑等优势，适用于便携式携带天线系统以及卫星通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，具体而言，涉及一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器。
背景技术
在卫星通信、射电天文等领域，圆极化天线得到广泛应用。一般馈电系统多为线极化波，圆极化器即为将线极化波转换为圆极化波的器件。圆极化器的结构形式直接决定馈源喇叭的体积、重量和电性能。波导圆极化器的种类很多，比如有十字形波导圆极化器、波导宽壁的交叉槽圆极化器，这两类圆极化器结构复杂、体积较大，在地面便携式天线中使用不太合适，而应用较多的时采用圆波导和方波导加载移相元的方法来实现，这类圆极化器的体积和重量比较小，更重要的是轴比和反射系数也比较小。
发明内容
本发明提供一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，具有电性能良好、结构简单紧凑、易于加工和调试等优势。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，包括：圆波导，所述圆波导为直筒结构，且沿z方向放置；固定槽，固定槽沿所属圆波导的纵向开设，且呈矩形，并且所述固定槽相对所述圆波导的中轴线对称分布；介质基片，所述介质基片呈燕尾形，所述介质基片放置于所述两个固定槽之中，并且所述介质基片根部与所述两个固定槽内壁结合处为倒角结构且倒角半径为Δl为1mm。
优选的，所述的介质基片的结构为燕尾形，所述的介质基片采用Rogers5880，且相对介电常数为2.2，正损耗角的正切值为0.0009；所述介质基片的厚度DC_t为9.164mm，长度DC_l为58.408mm。
优选的，所述固定槽的数量为2，两个尺寸相同,矩形长度L1与宽度W1和所述介质基片的长度DC_l与厚度DC_t相等；所述固定槽相对所述圆波导的中轴线对称分布；所述固定槽对加工误差不敏感。
优选的，所述圆波导的长度L为120mm，内直径d为47.55mm。
本发明有益效果为：1)采用一块燕尾形介质基片以及两个固定槽，在较宽频带内实现两个正交线极化波90°相位差；2)当入射线极化波与x成45°时，出射波为左旋圆极化波；当入射线极化波与x成135°时，出射波为右旋圆极化波；3)所述圆极化器工作频率点为5.8GHz，其仿真-10dB阻抗匹配带宽达1.1GHz，且在仿真阻抗匹配带宽内≤-10dB；其3dB轴比带宽为500MHz，且在中心频点仅1.2；4)具有电性能优良、结构简单且紧凑、便于加工和调试、工作频带宽及损耗低等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例过现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，海口容易根据这些附图获得其它相关的附图。
图1是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的立体结构示意图。
图2是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的横向切割示意图。
图3是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的纵向切割示意图。
图4是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的仿真反射系数幅度。
图5是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的仿真传输系数幅度。
图6是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器传输左旋圆极化波时的仿真传输相位。
图7是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器传输右旋圆极化波时的仿真传输相位。
图8是实施例中所述基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器的轴比随频率的变化图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例
请参照图1-图3，本实例提供了一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，包括圆波导1，其为直筒结构，且沿z方向分布；在圆波导1的内壁设置有两个固定槽2 和介质基片3，两个固定槽2和介质基片3相对圆波导1中轴线对称分布；固定槽2沿z方向开设，且固定槽内壁为矩形；介质基片3沿z方向放置于固定槽中；介质基片3根部与固定槽2的内壁结合处为倒角结构，倒角结构的设计使其具有高功率容量特征。
上述设置中，线极化波可分解为两个等幅同相的线极化波；圆极化波分解为两个幅度相等、相位差为90°的线极化波。当线极化波与圆波导1内的介质基片3所在平面成45°角由输入端口输入后，可分解为两个等幅同相的线极化波，由于插入了燕尾形介质基片，导致两个线极化波的传输相位常数不同，其中垂直于介质基片的线极化波相位超前，垂直于膜片的线极化波相位滞后。经过L后，两个线极化波幅度相等，相位差为90°，在输出端口形成左旋圆极化；当线极化波与圆波导1内的介质基片3所在平面成135°角由输入端口输入后，可分解为两个等幅同相的线极化波，两个线极化波的传输相位常数不同，其中垂直于介质基片的线极化波相位超前，垂直于膜片的线极化波相位滞后。经过一段传输距离后，两个线极化波幅度相等，相位差为90°，在输出端口形成右旋圆极化。
如图4给出了工作频段内圆极化器的反射系数，可以看出反射系数小于-10dB的频段覆盖了5.30GHz～6.30GHz。
如图5给出了工作频段内圆极化器中两个正交线极化波的传输系数，可以看出在工作频率点5.8GHz时，两个方向的线极化波的传输系数相等。
如图6给出工作频段内传输左旋圆极化波时两个正交线极化波的传输相位，可以看出x 向线极化波的传输相位滞后y向线极化波的传输相位90°。
如图7给出工作频段内传输左旋圆极化波时两个正交线极化波的传输相位，可以看出x 向线极化波的传输相位超前y向线极化波的传输相位90°。
如图8给出了工作频带内的圆极化轴比，可看出轴比小于3dB的频段覆盖了5.55GHz～
6.05GHz，且在工作频率点5.8GHz时，轴比为1.2dB。
采用燕尾形介质基片3和两个固定槽2，在工作频带内实现两个正交极化波90°相位差。具有电性能优良、结构简单且紧凑、方便调试、可靠性高、适合批量生产的特点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于，
所述圆波导为直筒结构，且沿z方向放置；在圆波导内壁开有两个固定槽，所述两个固定槽沿所属圆波导的纵向开设，且呈矩形，在两个固定槽之间放置有介质基片，所述介质基片与所述两个固定槽内壁间距Δl为1mm，且呈燕尾形；所述两个固定槽内壁与所述介质基片的根部结合处为倒角结构，且倒角半径r为1mm。
2.根据权利要求1所述的基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于：所述的介质基片采用Rogers5880，且相对介电常数为2.2，正损耗角的正切值为0.0009；所述介质基片的厚度DC_t为9.164mm，长度DC_l为58.408mm。
3.根据权利要求1所述的基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于：所述固定槽的数量为2，两个尺寸相同,矩形长度L1与宽度W1和所述介质基片的长度DC_l与厚度DC_t相等；所述固定槽相对所述圆波导的中轴线对称分布；所述固定槽对加工误差不敏感。
4.根据权利要求1所述的基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于：所述圆波导的长度L为120mm，内直径d为47.55mm。
5.根据权利要求1所述的基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于：当入射线极化波与x成45°时，出射波为左旋圆极化波；当入射线极化波与x成135°时，出射波为右旋圆极化波。
6.根据权利要求1所述的基于正交固定槽和燕尾形介质片混合式法的圆极化器，其特征在于：所述圆极化器工作频率点为5.8GHz，其仿真-10dB阻抗匹配带宽达1.1GHz；其3dB轴比带宽为500MHz，且在中心频点仅1.2dB。
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| CN109494486A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-19 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 介质填充圆波导圆极化器实现方法 |
| CN111934102A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-13 | 西安昱科通信技术有限公司 | 一种宽带一体化结构的新型圆极化器 |
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|---|
| 李方 等: "一种Ka频段双频圆极化器小型化设计", 《电子科技》 * |
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