CN2032763U - 毫米波极化分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及毫米波段的极化分离器。

该极化分离器是由一个圆形主波导，两个匹配调节器，两个耦合窗口，两个隔离栅网组为一体。其中两匹配调节器，两隔离栅网位置为90°正交。可以严格分开收发信道，防止串扰，其驻波比可小于1∶1，极化隔离度可达45～50dB。是毫米波通信系统中连接天线与接收机，天线与发射机的重要部件。

Description

本实用新型涉及微波通信机中的一种器件，特别是工作在26～40GHz频段，即8毫米波段的极化分离器。

极化分离器是毫米波通信设备中采用异频双工方案，作为收发共用器严格隔离收发信道，防止串扰的关键器件。目前，国内微波通信干线多数是工作在2、4、6、8GHz频段上，在这些频段上已有成熟的极化分离器技术及商品。但目前毫米波波段正处于开发阶段，由于该器件要求体积小隔离度大，驻波比小，因而结构设计有一定困难。四川某厂曾研究过该器件的设计，终因多种原因未能成功。到目前为止国内还未见到其它单位研制该器件的有关报导。

本实用新型的目的是为了满足毫米波通信机的需要，提供一种结构小巧，隔离度大的极化分离器。

本实用新型是在一个园形主波导臂上开有两个90°正交的矩形耦合窗口和两个90°正交的隔离槽，两个匹配调节器经过方法兰连接在主波导的耦合窗口上，两个隔离片插放在主波导的隔离槽里，组成一个整体。该结构自然将进入主波导的单模线极化波分解成90°正交的两个线极化波分量，然后经耦合窗口输出。或者由两个耦合窗口输入主波导的单模线极化波，在主波导内也自然成为90°正交，使其在传输中形成两个互不干扰的电磁波。

园形主波导的尾部塞有锥形毫米波吸收材料。以吸收耦合窗口漏泄到尾部的两种极化横电磁波，改善极化分离器的驻波系数。

匹配调节器是由矩形波导臂上装有三个调节元件构成。调整调节元件使主波导与其后的负载或固态源匹配，以得到最佳辐射功率和接收功率。

以下参照附图和实施例详细说明本实用新型的结构原理。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为园波导中的H₁₁波。〈横电波〉

图3为耦合窗孔尺寸图。

图1中（1）是园形主波导，（3）是开在主波导臂上的耦合窗口，垂直矩形波导臂（2）和在该臂上安装的三个调节螺钉（5）（图中只画了两个）组成匹配调节器（9）。该匹配调节器与窗口（3）耦合，通过矩型法兰盘（6）固定在圆形主波导（1）上。水平矩形臂与其上安装的螺钉组成另一匹配调节器（8），匹配调节器（8）与匹配调节器（9）位置相差90°，其耦合结构相同。图中（10）和（11）是开在主波导（1）臂上90°正交的两个隔离槽。隔离栅（4）、（12）是两片镀银铜片，分别插放在隔离槽（11）、（10）中，其平面与耦合窗口平行。利用隔离槽余隙微调隔离栅片，可短路越过主波导耦合窗口后的剩余极化波，改善主波导内横电磁波的场结构，提高驻波比和极化隔离度。吸收负载（7）是利用毫米波吸收材料切削成锥形体，塞到主波导的尾部，其位置可以前后移动，以消除反射。图中的端口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别与C型法兰盘相连接。端口Ⅰ又径C型法兰盘与天线上的波纹喇叭照射器相接。由天线输入一个任意极化的场，经端口Ⅰ将在园波导内激发一个电场为

的H₁₁波，如图2所示。在园波导内任意极化方向的电场

可被分解成相互垂直的水平场

_H和垂直场

_V。其中，水平场 _H在垂直臂矩形波导（2）中只激发出一个H₁₀波（横电波），从端口Ⅱ输出，垂直场 _V在水平臂波导中激发出一个H₁₀波，从端口Ⅲ输出。由于水平隔离片的短路作用，使水平极化场 _H不能到达端口Ⅲ，只能从垂直波导端口Ⅱ输出。而垂直极化场

_V却能顺利通过端口Ⅳ输出。同理，如果从端口Ⅱ输入一个H₁₀波，经窗口耦合进入主波导，该H₁₀波在园型主波导内激发起的H₁₁波只能经过端口Ⅰ向天线照射器方向传输并辐射出去，而不能经端口Ⅳ输出。如此起到了极化隔离的作用。调节金属隔离片（4）、（12）的位置，螺钉的长度和耦合窗口的大小，可以满足最小驻波比和最大隔离度的要求。

本实用新型的最佳实施结构是园形主波导的半径R要满足 (λ)/3.14 ＜R＜ (λ)/2.62 。长度为10cm。由于极化分离器中心工作频率f₀＝35.3GHz，工作波长：λ＝8.5毫米，计算结果可选园形主波导直径为6毫米。垂直臂（2）与水平臂（8）的矩型波导为BJ－320型标准波导，其尺寸为a×b＝7.112×3.556mm²。耦合窗孔尺寸的设计可按下面双曲线方程求得满足匹配要求的窗口宽边与窄边相关数据组，然后选一组便于加工的数值。

双曲线方程： $\frac{x^{\mathrm{12}}}{\frac{{\lambda }^2}{\mathrm{16}}}-\frac{y^{\mathrm{12}}}{\frac{b^2{\lambda }^2}{{\mathrm{4(4a}}^2{\mathrm{-\lambda }}^2)}}\mathrm{=\; 1}$

如图3所示，式中：x′＝ (a′)/2 y′＝ (b′)/2

a－矩形波导内臂宽边

a′－耦合窗口宽边

b－矩形波导内壁窄边

b′－耦合窗口窄边

根据计算，最后选择耦合窗口的尺寸要满足

a′＜a        b′＜b。

本实用新型由于合理设计主波导内径，长度、耦合形式、窗口大小、匹配调节及栅网结构，因而驻波比可小于1.1，两耦合窗口间的极化隔离度可达45～50dB以上，可以严格分开收发信道，防止串扰，尤其是能够防止发射机输出的大功率漏进接收高频头，是毫米波通信机的关键器件之一。

Claims (4)

1、一种毫米波极化分离器，其特征是在一个园形主波导臂上开有两个90°正交的矩形耦合窗口和两个90°正交的隔离槽，两个匹配调节器经过方法兰连接在主波导的耦合窗口上，两个隔离片插放在主波导的隔离槽里。

2、根据权利要求1所述的分离器，其特征在于主波导内的尾部塞有一锥形吸收负载。

3、根据权利要求1所述的分离器，其特征在于匹配调节器是由矩形波导臂上安装调节元件构成。

4、根据权利要求1所述的分离器，其特征在于园形主波导的尺寸应满足 (λ)/3.14 ＜R＜ (λ)/2.62 。

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