CN117317601B - 一种S/X/Ka三频段馈源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种S/X/Ka三频段馈源，三频段均具备上下行及跟踪功能。所述S/X/Ka三频段馈源适用于环焦天线，相较常规五喇叭馈源增加了X、Ka频段上行功能，且馈源的X频段和Ka频段的工作带宽均向低频扩展。本发明能够实现S/X/Ka三频段的同时收发及跟踪，并具有低旁瓣和高增益特性。
Description
技术领域
本发明提供一种S/X/Ka三频段馈源，三频段均具备上下行及跟踪功能。所述S/X/Ka三频段馈源适用于环焦天线，相较常规五喇叭馈源增加了X、Ka频段上行功能，且馈源的X频段和Ka频段的工作带宽均向低频扩展。本发明能够实现S/X/Ka三频段的同时收发及跟踪，并具有低旁瓣和高增益特性。
背景技术
随着遥感技术的发展，对地面接收系统的要求日益增高，馈源作为地面接收系统的核心设备，对系统的运行至关重要。集成更多频段、提升天线效率以适应遥感卫星的应用需求是目前天馈系统的主要技术难点。
以往常规S/X/Ka三频馈源采用五喇叭型式，中心为X/Ka双频波纹喇叭，外围为四个S频段光壁切角喇叭。若增加X/Ka频段的上行功能，采用常规五喇叭馈源便会有破坏方向图等化、降低天线效率、影响Ka辐射性能等问题。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提供一种S/X/Ka三频段馈源。
所述S/X/Ka三频段馈源适用于环焦天线型式，以提高双反射面天线的效率，降低双反射面天线的旁瓣。
所述S/X/Ka三频段馈源包括S/X/Ka频段同轴喇叭和S/X/Ka频段馈线网络。三层同轴喇叭从内到外，分别实现Ka、X及S频段的上下行及自跟踪功能。
所述S频段馈线网络由S频段合成网络、收发双工器和八元差网络组成。X频段馈线网络由同轴跟踪器、分波器、X频段魔T、电桥等器件组成。Ka频段馈线网络由Ka频段跟踪器、Ka频段极化器、Ka频段正交器等组成。
所述S/X/Ka频段馈源采用多层同轴介质加载技术，进一步提升喇叭的等化特性，克服了内层喇叭对于外层喇叭辐射特性的影响，从而保证了天线在各频段的辐射效率。
利用上述根据本发明提供的S/X/Ka三频段馈源，能够实现S/X/Ka三频段同时收发，S频段接收工作频率为2.2GHz～2.3GHz，S频段发射工作频率为2.025GHz～2.12GHz，X频段接收工作频率为7.75GHz～9.0GHz，X频段发射工作频率为7.19GHz～7.25GHz，Ka频段接收工作频率为25GHz～27.5GHz，Ka频段发射工作频率为22.35GHz～23.15GHz，并提高天线效率，使地面接收系统具备更宽频段、多频段共用能力，提高遥感卫星数据接收系统的利用率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的S/X/Ka三频段馈源的结构示意图；
图2为根据本发明实施的S频段八元喇叭和S八元差网络示意图；
图3为根据本发明实施例的S/X/Ka三频段馈源的逻辑结构框图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
如图1和图3所示，本发明提供的S/X/Ka三频段馈源，三个频段的通道相互独立且隔离，S/X/Ka三频段馈源由S/X/Ka三频馈电喇叭和S/X/Ka三频段馈线网络组成。
本发明的S/X/Ka三频馈电喇叭采用S/X/Ka同轴组合馈源结构，中间部分为Ka频段喇叭1，Ka频段喇叭1具有频带宽，方向图等化好的优点，圆波导口中放入介质后等效口径会变大，这样就可以在一定程度上缩小圆波导口径，从而保证第二层X频段喇叭2的方向图特性。第三层为S频段喇叭3，采用光壁四脊馈电形式，在S频段喇叭3外侧采用S频段八元喇叭4和S八元差网络5输出S频段的跟踪信号。
所述S/X/Ka三频段馈源适配于环焦天线型式，可适当中和内外层喇叭的照射角矛盾，提高辐射性能。
图1示出了根据本发明实施例的S/X/Ka三频馈电喇叭，图2示出了根据本发明实施的S频段八元喇叭和S八元差网络示意图，图3示出了根据本发明实施的S/X/Ka三频段馈线网络逻辑结构。
S/X/Ka三频段馈源网络的主要功能是实现各频段上行信号发射和下行信号接收与跟踪。
S频段喇叭3位于最外层，S频段馈线网络由S频段合成网络、收发双工器和S八元差网络组成。S频段的信号经过光壁四脊结构的S频段喇叭3的接收后，由S频段合成网络形成圆极化并实现左右旋的分离，再通过收发双工器实现收发频段的分离。信号经过S频段八元喇叭和S八元差网络形成S频段左右旋跟踪信号。S频段合成网络主要由两个魔T和一个电桥组成。S八元差网络主要由八个180°电桥和一个90°电桥组成。
X频段喇叭2位于S频段喇叭3和Ka频段喇叭1之间，X频段馈线网络包括X频段同轴跟踪器、跟踪合成网络、X频段分波器、X频段魔T和电桥组成。X频段信号由X频段喇叭2接收后，进入X频段同轴跟踪器，X频段同轴跟踪器可以耦合出X频段TE21模，而且对X频段主模有抑制度，这样通过跟踪合成网络就可以将TE21模合成出跟踪LHCP和RHCP信号，X频段主模将不受影响的通过X频段同轴跟踪器，进入X频段分波器，分波器的主要作用是将X频段信号分解为四个支路，四个支路的信号经过魔T和电桥就可以形成圆极化并实现左右旋的分离，再通过双工器实现左右旋收发频段的分离。
Ka频段喇叭1位于最内层，Ka频段馈源网络由Ka频段跟踪器、跟踪合成网络、极化器及正交器等组成，Ka频段信号由Ka频段喇叭1接收后，进入Ka频段跟踪器，Ka频段跟踪器可以耦合出Ka频段TE21模，而且对Ka频段主模有抑制度，这样通过跟踪合成网络就可以将TE21模合成出跟踪LHCP和RHCP信号，Ka频段主模将不受影响的通过Ka频段跟踪器，进入Ka频段极化器和正交器，最后输出就可以得到Ka频段LHCP和RHCP和信号，再通过双工器实现左右旋收发频段的分离。
在S频段喇叭3外侧，S频段差通道由S频段八元喇叭4和S八元差网络5组成，S频段八元喇叭4采用共面波导型式，以类似法兰的型式将差通道馈电单元置于和通道外围口面略向后的位置，分离了和差通道，有效解决了和差矛盾，缩短了馈源纵向尺寸。
X频段同轴跟踪器采用同轴多孔跟踪器，差模耦合度高，和模损失小，较原五喇叭方案能节省和损失，且差效率高。
S/X/Ka频段在同轴馈电形式的基础上引入了多层同轴介质加载技术，通过这项技术进一步提升了喇叭的等化特性，克服了内层喇叭对于外层喇叭辐射特性的影响，从而保证了天线在各频段的辐射效率。
S/X/Ka频段在同轴馈源避免了X与Ka共用喇叭时，由于分频和两个频段的跟踪所带来的高次模难以控制的问题，提升了X和Ka的等化程度。
通过上述可知，本发明能够提供一种宽频带、多频段、高增益天馈系统，满足遥感卫星地面接收的天馈系统设计要求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种S/X/Ka三频段馈源，其特征在于，S/X/Ka三频段馈源由S/X/Ka三频馈电喇叭和S/X/Ka三频段馈线网络组成；
S/X/Ka三频馈电喇叭采用S/X/Ka同轴组合馈源结构；
S/X/Ka三频段馈源网络实现三频段上行信号发射和下行信号接收与跟踪；
S/X/Ka三频段馈源网络的结构为S频段馈线网络、X频段馈线网络和Ka频段馈源网络；其中，
S频段馈线网络由S频段合成网络、收发双工器和S八元差网络组成；S频段的信号经过光壁四脊结构的S频段喇叭的接收后，由S频段合成网络形成圆极化并实现左右旋的分离，再通过收发双工器实现收发频段的分离；信号经过S频段八元喇叭和S八元差网络形成S频段左右旋跟踪信号；S频段合成网络主要由两个魔T和一个电桥组成；S八元差网络主要由180º电桥和90º电桥组成；
X频段馈线网络包括X频段同轴跟踪器、跟踪合成网络、X频段分波器、X频段魔T和电桥组成；X频段信号由X频段喇叭接收后，进入X频段同轴跟踪器，X频段同轴跟踪器耦合出X频段TE21模，而且对X频段主模有抑制度，这样通过跟踪合成网络将TE21模合成出跟踪LHCP和RHCP信号，X频段主模将不受影响的通过X频段同轴跟踪器，进入X频段分波器，分波器用于将X频段信号分解为四个支路，四个支路的信号经过魔T和电桥就可以形成圆极化并实现左右旋的分离， 再通过双工器实现左右旋收发频段的分离；
Ka频段馈源网络由Ka频段跟踪器、跟踪合成网络、极化器及正交器组成，Ka频段信号由Ka频段喇叭接收后，进入Ka频段跟踪器，Ka频段跟踪器可以耦合出Ka频段TE21模，而且对Ka频段主模有抑制度，这样通过跟踪合成网络将TE21模合成出跟踪LHCP和RHCP信号，Ka频段主模将不受影响的通过Ka频段跟踪器，进入Ka频段极化器和正交器，最后输出就可以得到Ka频段LHCP和RHCP和信号， 再通过双工器实现左右旋收发频段的分离；
在S频段喇叭外侧，S频段差通道由S频段八元喇叭（4）和S八元差网络（5）组成， S频段八元喇叭（4）采用共面波导型式。
2.根据权利要求1所述的S/X/Ka三频段馈源，其特征在于，S/X/Ka三频馈电喇叭的结构为，中间部分为Ka频段喇叭，第二层为X频段喇叭，第三层为S频段喇叭，采用光壁四脊馈电形式，在S频段喇叭外侧采用S频段八元喇叭和S八元差网络输出S频段的跟踪信号。
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