CN202121033U

CN202121033U - 微波频段正交模转换器

Info

Publication number: CN202121033U
Application number: CN2011202023692U
Authority: CN
Inventors: 叶军伟; 吴知航; 王岩; 罗辉; 刘素芹; 谢巍
Original assignee: Comba Telecom Systems China Ltd
Current assignee: Comba Network Systems Co Ltd
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-06-15

Abstract

本实用新型公开一种微波频段正交模转换器，包括公共波导、主终端波导及次终端波导，公共波导与主终端波导直通设置以形成用于传输第一极化信号的直臂分支，公共波导与次终端波导以轴线垂直设置以形成用于传输第二极化信号的折臂分支，该转换器为一体成型件；所述公共波导与主终端波导之间设有用于完成信号匹配的台阶波导组，该台阶波导组包含至少一级台阶波导；所述折臂分支设有耦合窗口，用于在所述台阶波导组的至少一级台阶波导与次终端波导之间实现信号耦合。本实用新型能确保信号的高隔离度传输，而产品结构简单紧凑，易于整体加工，在保证性能的同时，又节省加工和装配时间，有利于批量生产。

Description

微波频段正交模转换器

【技术领域】

本实用新型涉及一种微波无源器件，尤其涉及一种微波频段正交模转换器。

【背景技术】

微波通信是目前国际上常用的无线通信手段之一，被广泛地应用于数据传输、广播电视传送、卫星通信、移动通信等领域。正交模转换器是无线传输产品的室外三端口网络器件，连接室外双极化天线和两个室外单元(ODU)，即两个收发一体信道通过正交模转换器共用一个天线。正交模转换器具有极化分离的功能。

正交模转换器连接天线和ODU单元，它的存在必然会带来损耗增大，驻波比变高，从而降低天线系统整机的性能，所以正交模转换器的设计就是要使正交模转换器在指定工作条件下满足系统要求。

为了确保有较好性能，在设计时需要保证正交模转换器在结构上完全对称。对于这样的正交模转换器，虽然性能较好，但结构复杂，成本较高而不利于批量生产。

例如由CN101872901A号专利公告公开的一种单元微波天线馈电装置及其制造方法可知，其由于介质环的存在导致不能一体化成型，并且由多个部件组成一个整体这样的结构非常复杂，装配成本高，调试时间长，加工精度要求过高。

【实用新型内容】

因此，本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种微波频段正交模转换器，用简单、紧凑的结构实现两种极化信号在高隔离度下分别匹配传输，整体加工，成本较低，利于批量生产。

为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案：

一种微波频段正交模转换器，包括公共波导、主终端波导及次终端波导，公共波导与主终端波导直通设置以形成用于传输第一极化信号的直臂分支，公共波导与次终端波导以彼此的轴线垂直设置以形成用于传输第二极化信号的折臂分支，该转换器为一体成型件；所述公共波导与主终端波导之间设有用于完成信号匹配的台阶波导组，该台阶波导组包含至少一级台阶波导；所述折臂分支设有耦合窗口，用于在所述台阶波导组的至少一级台阶波导与次终端波导之间实现信号耦合。所述耦合窗口与所述次终端波导之间设有至少一节信号变换段。

根据本实用新型的实施例所揭示，所述直臂分支的公共波导、台阶波导组及主终端波导间可呈非共轴设置。所述耦合窗口、变换段及次终端波导之间也可呈非共轴设置。

较佳的，所述公共端口、台阶波导组、主终端波导、耦合窗口、变换段以及次终端波导的轴线均处于同一平面，该转换器关于该平面呈对称结构。

较佳的，所述公共波导为非圆形波导，所述主终端波导和次终端波导均为矩形波导。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

首先，本实用新型提出的微波频段正交模转换器，由于采用了台阶波导式设计，使得非圆形波导和矩形波导之间的一极化信号得到很好的匹配；在耦合窗口和矩形波导之间采用变换段，使得另一极化信号在较宽频带内得到匹配，从而保证正交模转换器的两种极化信号在较宽的频率范围内都具备较好的电性能；

其次，本实用新型微波频段正交模转换器结构简单、紧凑，采用整体加工工艺，通过采用非圆形和矩形的波导，可以进行非共轴设置，这样大大降低正交模转换器加工时和人为装配时带来的物理公差，提高主分支通道和次分支通道之间的隔离度，从而保证其整体性能，而且省去人工装配，又提高了产品合格率和生产效率，利于批量生产；

再者，本实用新型正交模转换器结构中的台阶波导、耦合窗口和变换段的窄边都采用大圆角或者弧形加工，可以用直径较为大的铣刀来加工，这样既节省加工时间又保证产品加工精度从而提高产品合格率，利于批量生产。

【附图说明】

图1为本实用新型微波频段正交模转换器结构的组装结构示意图，为了更清楚地显示其内部结构，特别将其图示为上下两部分；

图2为本实用新型的微波频段正交模转换器的立体图，其主要揭示公共波导端面的视角；

图3为本实用新型的微波频段正交模转换器的立体图，其主要揭示次终端波导端面的视角；

图4为本实用新型的微波频段正交模转换器的立体图，其主要揭示主终端波导端面的视角。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

参阅图1至图4，本实用新型微波频段正交模转换器，为掏腔结构的腔体器件，包括非圆形波导11、第一级台阶波导201、第二级台阶波导202、第三级台阶波导203、直臂分支矩形波导22、耦合窗口301、变换段302和折臂分支矩形波导33。该多个台阶波导201、202、203共同构成台阶波导组，且台阶波导组中台阶波导的阶数可以是一级、二级甚至更多级，视乎正交模转换器的电性需求而定。所述非圆形波导11作为公共波导使用，直臂分支矩形波导22作为主终端波导使用，折臂分支矩形波导33作为次终端波导使用。所述非圆形波导11的一个典型形状如图2所示，其呈方形，且四角呈圆角过渡；在其它实施例中，非圆形波导11可被做适当的形状改进，例如其各条边可以呈适当的弧度。

图1中，为更清楚地说明转换器的内部结构，本实用新型微波频段正交模转换器被剖开成上下对称的上波导腔体101和下波导腔体102，此一图解并不影响本实用新型将该转换器限定为掏腔结构一体化成型件的事实，由此可知，图2至图4的图示更接近产品的真实。

所述非圆形波导11、台阶波导组以及矩形波导22直通设置以共同构成直臂分支，且作为优选实施例，它们的轴线并不共轴，用于传输第一极化信号；所述非圆形波导11、台阶波导组的至少一级台阶波导、耦合窗口301、变换段302以及矩形波导33共同构成折臂分支，用于传输第二极化信号，其中的耦合窗口301、变换段302以及矩形波导33同理作为优选实施例而言，它们的轴线重合，它们共同构成该折臂分支的折臂分支。

从所述非圆形波导11往所述直臂分支矩形波导22方向的三个台阶用于匹配极化信号，所述非圆形波导11、三级台阶波导201、202、203在其同一侧的壁面上挖设所述耦合窗口301，耦合窗口301占据非圆形波导11和至少一级台阶波导，以将进入所述非圆形波导11的第二极化信号耦合到折臂分支通道中；所述耦合窗口301与所述折臂分支矩形波导33间通过一变换段302进行信号匹配；所述折臂分支的耦合窗口301、变换段302和矩形波导33的中心轴线呈共轴设置。

具体如图1，所述的非圆形波导11、第一级台阶波导201、第二级台阶波导202、第三级台阶波导203和矩形波导22形成直臂分支通道以传输第一极化信号；由所述非圆形波导11、第一级台阶波导201、第二级台阶波导202、耦合窗口301、变换段302和矩形波导33形成折臂分支通道以传输第二极化信号；三个物理端口传输两路不同极化的信号，因此，在电性能上正交模转换器相当于有四个端口。

本实用新型的微波频段正交模转换器在接收信号时，对信号进行分离，其对应的信号分离方法为：

对于需要传输到直臂分支所形成的主分支通道中的第一极化信号，该极化信号从所述非圆形波导11形成的公共通道出发，通过所述三级台阶波导201、202、203匹配到所述直臂分支形成的主分支通道末端的矩形波导22处完成第一极化信号传输，约束所述耦合窗口301窄边足够窄，使所述第一极化信号在折臂分支形成的次分支通道、具体即所述耦合窗口301处截止；

同时，对于第二极化信号，通过所述耦合窗口301将此极化信号从公共通道耦合到折臂分支所形成的次分支通道中，并且该极化信号在所述主分支通道、具体即直臂分支矩形波导22处同理被约束以截止，所述第一级台阶波导201、第二级台阶波导202在次分支通道与公共通道之间起到匹配的作用。

本实用新型的微波频段正交模转换器在发送信号时，对信号进行合路，其对应的信号合路方法为：

对于源自直臂分支所形成的主分支通道中的第一极化信号，通过所述三级台阶波导203、202、201将该极化信号从所述矩形波导22所在的主分支通道匹配到所述非圆形波导11所在公共通道，而此极化信号在所述耦合窗口301处截止，完成信号的传输；

同时，对于折臂分支所形成的次分支通道中的第二极化信号，从所述矩形波导33所在的次分支通道先后通过所述变换段302、所述耦合窗口301和所述三级台阶波导中的部分或全部后，匹配到所述非圆形波导11，并且此极化信号在所述矩形波导22处截止。

由此可见，本实用新型的微波频段正交模转换器可实现两路极化信号在高隔离度的前提下分别按各自的通道匹配传输到各自端口，从而实现两路正交极化信号低交叉匹配传输的目的。

这里存在一个问题，所述三级台阶波导201、202、203要满足直臂分支中极化信号的匹配，同时所述三级台阶波导中的第一级台阶波导201和第二级台阶波导202也参与折臂分支中另一极化信号的匹配，且其第三级台阶波导203要对折臂分支矩形波导22中这一路极化信号截止，因此，要综合考虑所述三级台阶波导中的三级台阶201、202和203。所述折臂分支耦合窗口301的窄边大小会影响所述非圆形波导11中的信号耦合到折臂分支通道，同时也对所述直臂分支通道信号的匹配有影响，因此要折中考虑。

为了易于正交模转换器的加工以及保证加工精度，本实用新型正交模转换器中所述第二级台阶波导202的窄边可采用两个对称的半圆弧体加工，详细可参考图1。

所述耦合窗口301的尺寸对正交模转换器的性能影响较大，因此本实用新型正交模转换器中所述耦合窗口301可采用两个对称的半圆弧体加工，或本身就是带导角的腔体，以保证其加工精度。

综上所述，本实用新型提出的微波频段正交模转换器，采用非圆形波导、耦合窗口和波导内台阶式匹配并用的方式，改进其信号分离和合路方法，确保信号的高隔离度传输，使得产品结构简单紧凑，易于整体加工，在保证性能的同时，又节省加工时间，省去人力装配时间，有利于产品批量生产。

本实用新型已在毫米波段内生产出未公开的正式产品，性能测试良好，满足市场要求。

本实用新型尽管只给出以上实施例，但是，本领域内普通技术人员在通读本说明书后，结合公知常识，应能联想到更多的具体实施方式，但是这样的具体实施方式并不超脱本实用新型权利要求的精神，任何形式的等同替换或简单修饰均应视为被本实用新型所包括的实施例。

Claims

1.一种微波频段正交模转换器，包括公共波导、主终端波导及次终端波导，公共波导与主终端波导直通设置以形成用于传输第一极化信号的直臂分支，公共波导与次终端波导以彼此的轴线垂直设置以形成用于传输第二极化信号的折臂分支，其特征在于：

该转换器为一体成型件；

所述公共波导与主终端波导之间设有用于完成信号匹配的台阶波导组，该台阶波导组包含至少一级台阶波导；

所述折臂分支设有耦合窗口，用于在所述台阶波导组的至少一级台阶波导与次终端波导之间实现信号耦合。

2.根据权利要求1所述的微波频段正交模转换器，其特征在于，所述直臂分支的公共波导、台阶波导组及主终端波导间呈非共轴设置。

3.根据权利要求1所述的微波频段正交模转换器，其特征在于，所述耦合窗口与所述次终端波导之间设有至少一节信号变换段。

4.根据权利要求3所述的微波频段正交模转换器，其特征在于，所述耦合窗口、变换段及次终端波导之间呈非共轴设置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的微波频段正交模转换器，其特征在于，所述公共波导、台阶波导组、主终端波导、耦合窗口、变换段以及次终端波导的轴线均处于同一平面，该转换器关于该平面呈对称结构。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的微波频段正交模转换器，其特征在于，所述公共波导为非圆形波导，所述主终端波导和次终端波导均为矩形波导。