CN207517842U

CN207517842U - 一种宽带同轴波导耦合器

Info

Publication number: CN207517842U
Application number: CN201721765531.5U
Authority: CN
Inventors: 袁朝晖; 邹火儿; 李勇; 解磊; 詹英; 陈辉
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-06-19
Anticipated expiration: 2027-12-18

Abstract

本实用新型公开了一种宽带同轴波导耦合器，属于无线通信技术领域。其包括同轴波导结构、阻抗匹配结构以及四个矩形耦合波导结构，同轴波导结构的底部具有一个正柱体形的凸起，该凸起延伸至四个矩形耦合波导结构区域内并在每个矩形耦合波导结构的底面上形成一个横向贯穿整个矩形耦合波导结构的台阶结构，阻抗匹配结构为位于同轴波导结构内导体末端的金属圆台结构，该金属圆台结构的底面与凸起的顶面相连。本实用新型电性能优异，加工简单，可以在将近一个倍频内实现等相极化分离，驻波、隔离、插损等指标优异，可以使用在L/S/C、C/X/Ku、K/Ka/Q 等频段三频共用天线系统，是对现有技术的一种重要改进。

Description

一种宽带同轴波导耦合器

技术领域

本实用新型涉及无线通信、导航测控及射电天文技术领域，特别是指一种宽带同轴波导耦合器。

背景技术

在导航测控、卫星通信等领域收发共用已经普遍使用，而且随着卫星频谱资源的增多，双频共用或多频共用天线可以在仅增加少量成本的情况下实现一个天线使用于两个甚至多个频段，尤其是天线口径较大时，这种方式能显著降低天线系统成本，同时减少土地使用面积，方便用户站址的布设。

此外，随着电磁仿真软件的日渐成熟以及同轴十字转门耦合器技术的发展，同轴十字转门耦合器耦合波导端口的可用带宽越来越宽，已经可以满足双频段使用的带宽要求，由于其同轴内导体中空，能够形成同轴波导用于传输更高频段的信号，因此，可以方便地构筑三频共用馈源系统，并且结构简单、不须调试，在天线馈源系统中使用的越来越多。

例如，在导航、通信、测控领域需要的L/S/C三频共用的馈源，可以在同轴波导内传输L/S频段信号，而通过同轴波导内导体中空所形成的圆波导来传输C频段信号。

但是，现有技术中的同轴十字转门耦合器在带宽较宽时还存在电气性能不佳的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种宽带同轴波导耦合器，其能够显著改善现有同轴波导耦合器频带低端与高端的匹配特性，并展宽了带宽。

基于上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种宽带同轴波导耦合器，其包括同轴波导结构、阻抗匹配结构以及四个位于所述同轴波导结构下部且围绕所述同轴波导结构均匀分布的矩形耦合波导结构，所述同轴波导结构的内导体金属的中央具有用于形成圆波导的圆柱形通孔；

所述同轴波导结构的底部具有一个底面为圆形或正方形的正柱体形凸起，所述同轴波导结构的内导体位于所述凸起的正中，所述凸起延伸至四个矩形耦合波导结构的区域内并在每个矩形耦合波导结构的底面上形成一个横向贯穿整个矩形耦合波导结构的台阶结构，每个矩形耦合波导结构上的台阶结构相对于该矩形耦合波导结构的纵向中垂面镜像对称且在贯穿矩形耦合波导结构的方向上平滑延伸；

所述阻抗匹配结构为位于同轴波导结构内导体末端的金属圆台结构，所述金属圆台结构与同轴波导结构共轴且金属圆台结构的顶面直径大于同轴波导结构内导体金属的直径，所述金属圆台结构的底面与所述凸起的顶面相连。

可选的，所述同轴波导结构的波导腔外壁与四个矩形耦合波导结构的波导腔上壁的连接处均具有倒圆角结构。

从上面的叙述可以看出，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型在同轴波导正交模耦合器的四个矩形耦合波导的底部增加了台阶结构，从而显著改善了同轴波导正交模耦合器频带低端与高端的匹配特性，并扩展同轴波导正交模耦合器的可用带宽。

2、本实用新型提出了一种同轴十字转门接头宽带结构，在1.19GHz~2.27GHz频带内回波损耗小于-15dB，比现有结构展宽121.8MHz，同时，十字转门耦合器驻波、插入损耗较小、端口隔离良好。

3、本实用新型正交模耦合器可以用于L/S/C频段的三频共用系统，在1.25GHz ~2.25GHz频段内，同轴波导输出矩形波导端口回波损耗小于-17.8dB;在1.19GHz ~2.25GHz频段内，同轴波导输出矩形波导端口回波损耗小于-15dB。

总之，本实用新型电性能优异，加工简单，可以在将近一个倍频内实现等相极化分离，驻波、隔离、插损等指标优异，可以使用在L/S/C、C/X/Ku、K/Ka/Q 等频段三频共用天线系统，是对现有技术的一种重要改进。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。

图1是本实用新型实施例中宽带同轴波导耦合器的一种仿真模型示意图，图中显示的是波导腔的结构；

图2是图1的一种向视截面图，图中的填充部分为波导腔区域；

图3是图1的一种向视图；

图4是使用本实用新型实施例中宽带同轴波导耦合器的正交模耦合器的仿真模型示意图，图中显示的是波导腔的结构；

图5是图4的一个矩形波导端口的回波损耗仿真图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

图1～3为一种宽带同轴波导耦合器中的波导示意图，该宽带同轴波导耦合器包括：用于形成同轴波导1的同轴波导结构、四个用于形成耦合矩形波导2的耦合矩形波导结构、阻抗匹配结构（对应于腔壁结构3）与台阶结构（对应于腔壁结构4），四个耦合矩形波导结构位于同轴波导结构的下部，并以同轴波导结构为轴均匀分布。

具体来说，台阶结构由同轴波导结构底部的一个圆柱形凸起在每个矩形耦合波导结构的底面上所形成，该凸起与同轴波导结构共轴。此外，凸起也可以是底面为正方形的正柱体形，此时的台阶即为直线形的台阶。

阻抗匹配结构为位于同轴波导结构内导体末端的金属圆台结构，该金属圆台结构与同轴波导结构共轴且金属圆台结构的顶面直径大于同轴波导结构内导体金属的直径，金属圆台结构的底面与所述凸起的顶面相连。

此外，同轴波导结构的外导体与四个耦合矩形波导结构的连接处还可有倒圆角结构（对应于腔壁结构5）。

图4是使用上述宽带同轴波导耦合器的正交模耦合器的波导示意图，该正交模耦合器通过波导管路连接有两个功率合成/分配器（对应于腔壁结构6和7），可应用于三频共用天线系统中。

图5是上述一种具体实施例本方案与现有结构在1.15GHz~2.3GHz频段内一个矩形波导端口的回波损耗仿真曲线，其中，横坐标轴为频率，单位：GHz；纵坐标轴为回波损耗，单位：dB，实线曲线为本方案同轴波导耦合器的一个矩形波导端口回波损耗的仿真结果，曲线上标记1、2分别为回损-15dB时频段的低频、高频频点，标记3、4分别标记1.25GHz与2.25GHz两频点，虚线曲线为现有结构同轴波导耦合器的一个矩形波导端口回波损耗的仿真结果，曲线上标记5、6分别为回损-15dB时频段的低频、高频频点。

可见，本实用新型回损-15dB的带宽增加为一百多兆，性能明显提升。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利的技术方案而列举的示例性描述，并非旨在暗示本专利的保护范围仅仅限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式均在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应该包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述各具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims

1.一种宽带同轴波导耦合器，其特征在于，包括同轴波导结构、阻抗匹配结构以及四个位于所述同轴波导结构下部且围绕所述同轴波导结构均匀分布的矩形耦合波导结构，所述同轴波导结构的内导体金属的中央具有用于形成圆波导的圆柱形通孔；

2.根据权利要求1所述的宽带同轴波导耦合器，其特征在于，所述同轴波导结构的波导腔外壁与四个矩形耦合波导结构的波导腔上壁的连接处均具有倒圆角结构。