CN219658960U - 四脊型正交模耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及正交模耦合器技术领域，具体而言，涉及一种四脊型正交模耦合器。四脊型正交模耦合器的轴向长度与主模信号的波长的比值范围为2～2.15；四脊型正交模耦合器具有脊片，脊片的厚度与主模信号的波长的比值范围为0.07～0.085。本实用新型提供的四脊型正交模耦合器，整体尺寸较小，且低频响应效果较佳。

Description

四脊型正交模耦合器

技术领域

本实用新型涉及正交模耦合器技术领域，具体而言，涉及一种四脊型正交模耦合器。

背景技术

正交模耦合器(Quad-Ridged Orthomode Transducer，OMT)可实现两个正交极化信号的分离或混合，是卫星通信、射电天文中天馈系统的重要组成部分。正交模耦合器有一个公共端口，其传输两个正交主模信号，这两个主模信号经过OMT后分别被传输给单一模式的信号端口，两信号间有较高的极化隔离度。

OMT的实现结构有鳍线结构、四脊结构和传统十字转门结构等，其中的四脊型结构主要用于X波段以下的应用场合，在反射损耗和隔离度方面有着明显的优势，但常用的两种实现结构(渐变结构、直通式结构)长度均比较大(一般为主模信号波长的4～4.5倍)，导致体积和重量均较大。在需要制冷的场合，比如在射电天文的应用中，所需要的制冷装置杜瓦等体积也都会比较大；如果应用于多波束馈源方面，随着OMT尺寸的增大，相应的杜瓦尺寸也都要加大，不利于控制整个馈源舱的体积和重量。

综上，如何克服现有的四脊型正交模耦合器的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种四脊型正交模耦合器，以缓解现有技术中的四脊型正交模耦合器存在的尺寸较大的技术问题。

本实用新型提供的四脊型正交模耦合器的轴向长度与主模信号的波长的比值范围为2～2.15；所述四脊型正交模耦合器具有脊片，所述脊片的厚度与主模信号的波长的比值范围为0.07～0.085。

优选地，作为一种可实施方式，所述脊片的厚度与主模信号的波长的比值为0.075。

优选地，作为一种可实施方式，所述四脊型正交模耦合器的长度与主模信号的波长的比值为2.13。

优选地，作为一种可实施方式，所述四脊型正交模耦合器还具有探针，所述探针通过连接柱连接于所述脊片，所述连接柱的外径与主模信号的波长的比值范围为0.0045～0.00625。

优选地，作为一种可实施方式，所述连接柱的外径与主模信号的波长的比值为0.005。

优选地，作为一种可实施方式，所述四脊型正交模耦合器的反射腔内安装有匹配环，所述匹配环用于激发高次模式。

优选地，作为一种可实施方式，所述匹配环与所述反射腔的内壁贴合。

优选地，作为一种可实施方式，所述四脊型正交模耦合器还具有壳体，所述匹配环包括四个弧段，所述弧段与所述脊片沿周向交错排布，各个所述弧段的弧形外围分别与所述壳体贴合，且各个所述弧段的两端分别与相邻的两个所述脊片贴合。

优选地，作为一种可实施方式，所述匹配环与所述探针的轴向间距与主模信号的波长的比值为0.075；

和/或，所述匹配环的厚度与主模信号的波长的比值为0.01；

和/或，所述匹配环的内径与主模信号的波长的比值为0.8。

优选地，作为一种可实施方式，所述匹配环与所述壳体通过螺纹连接件固接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的四脊型正交模耦合器，相对于现有技术中的四脊型正交模耦合器而言，轴向长度缩小了一半左右，减小了尺寸，使得四脊型正交模耦合器的体积和重量均得到了减小，进而，可减小应用四脊型正交模耦合器的结构的尺寸，减小相关结构的体积和重量。此外，现有技术中脊片的厚度为主模信号的波长的0.05倍左右，本实用新型将脊片的厚度加厚至主模信号的波长的0.07～0.085倍，相当于加大了四脊型正交模耦合器的内壁周长，其中，四脊型正交模耦合器的内壁包括壳体的内壁和脊片的内壁，如此，便可降低低频的截止频率，从而，可有效改善因四脊型正交模耦合器整体长度加长带来的低频响应差的问题。例如，在需要制冷的应用中，可显著减少制冷杜瓦等装置的体积和重量；在射电天文多波束馈源系统中的应用中，本实用新型在满足带宽覆盖的基础上，反射损耗和隔离度均可以达到要求，有利于控制整个馈源舱的体积和重量，更有利于在多波束馈源系统中的实际应用。

因此，本实用新型提供的四脊型正交模耦合器，整体尺寸较小，且低频响应效果较佳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器的透视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器的俯视结构示意图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器的剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器在主模信号为L波段信号时反射损耗的仿真结果；

图7为本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器在主模信号为L波段信号时隔离度的仿真结果。

附图标记说明：

100-脊片；

200-探针；

300-连接柱；

400-匹配环；

500-壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图1-图5，本实施例提供了一种四脊型正交模耦合器，四脊型正交模耦合器的轴向长度L与主模信号的波长λ的比值范围为2～2.15；四脊型正交模耦合器具有脊片100，脊片100的厚度d1与主模信号的波长λ的比值范围为0.07～0.085。

本实施例提供的四脊型正交模耦合器，相对于现有技术中的四脊型正交模耦合器而言，轴向长度L缩小了一半左右，减小了尺寸，使得四脊型正交模耦合器的体积和重量均得到了减小，进而，可减小应用四脊型正交模耦合器的结构的尺寸，减小相关结构的体积和重量。此外，现有技术中脊片100的厚度d1为主模信号的波长λ的0.05倍左右，本实施例将脊片100的厚度d1加厚至主模信号的波长λ的0.07～0.085倍，相当于加大了四脊型正交模耦合器的内壁周长，其中，四脊型正交模耦合器的内壁包括壳体500的内壁和脊片100的内壁，如此，便可降低低频的截止频率，从而，可有效改善因四脊型正交模耦合器整体长度加长带来的低频响应差的问题。例如，在需要制冷的应用中，可显著减少制冷杜瓦等装置的体积和重量；在射电天文多波束馈源系统中的应用中，本实施例在满足带宽覆盖的基础上，反射损耗和隔离度均可以达到要求，有利于控制整个馈源舱的体积和重量，更有利于在多波束馈源系统中的实际应用。

因此，本实施例提供的四脊型正交模耦合器，整体尺寸较小，且低频响应效果较佳。

一般在应用中要求四脊型正交模耦合器在设计带宽内的反射损耗大于20dB，隔离度大于30dB，由图6和图7可以看出，本实施例在尺寸减小的基础上，反射损耗和隔离度这两项指标方面都能满足设计需求。

优选地，可将脊片100的厚度d1与主模信号的波长λ的比值设置为0.075，以获得较佳的低频响应效果。

优选地，可将四脊型正交模耦合器的长度与主模信号的波长λ的比值设置为2.13，可使得四脊型正交模耦合器获得较小的尺寸，并便于通过加厚脊片100的厚度d1，获得较佳的低频相应效果。

参见图2和图3，在本实施例提供的四脊型正交模耦合器的具体结构中还可设置探针200，探针200通过连接柱300连接到脊片100上，将连接柱300的外径d2与主模信号的波长λ的比值范围设置为0.0045～0.00625，而探针200的外径d3与主模信号的波长λ的比值范围一般为0.013，因此，相当于在探针200与脊片100之间加入了容性电抗，如此，可以改善连接点的匹配；而且连接柱300的外径d2设置在上述范围内，还可保证连接柱300的结构强度，使得连接柱300不易发生变形或断裂。

优选地，将连接柱300的外径d2与主模信号的波长λ的比值设置为0.005，可使得连接点获得较佳的匹配性能。

此外，还可选择将连接柱300的外径d2与探针200的外径d3的比值设置为0.5。

优选地，参见图1、图2和图4，可在四脊型正交模耦合器的反应腔内安装匹配环400，以利用匹配环400激发高次模式，改善四脊型正交模耦合器的隔离度。

具体地，将匹配环400与反射腔的内壁贴合，以使得匹配环400充分发挥效果。

本实施例提供的四脊型正交模耦合器具有壳体500，上述匹配环400可由四个弧段组成，将四个弧段与四个脊片100沿周向交错排布，即每相邻两个脊片100之间均存在一个弧段，将各个弧段的弧形外围分别与壳体500贴合，并将各个弧段的两端分别与相邻的两个脊片100贴合，如此，匹配环400便可顺利避开脊片100，同时，还可满足匹配环400与反射腔的内壁的贴合要求，结构便于实现。

具体地，可将匹配环400与探针200的轴向间距与主模信号的波长的比值设置为0.075，将匹配环400的厚度d4与主模信号的波长λ的比值设置为0.01，将匹配环400的内径与主模信号的波长λ的比值设置为0.8，如此，可有效改善四脊型正交模耦合器的隔离度。

可将匹配环400与壳体500通过螺纹连接件固接，螺纹连接件的连接可靠性较强，且便于连接，可提高装配效率；此外，螺纹连接具有可拆卸性，可根据需要更换匹配环400。

本实施例提供的四脊型正交模耦合器的具体形状和尺寸可根据所用的频段进行选择性设计，由于所用频段的不同，整体的结构尺寸会有放大或者缩小。

脊片曲线的结构可以根据覆盖频率的不同进行设计，可以采用不同函数的连续曲线，也可以采用分段连接的拟合曲线设计。

综上所述，本实用新型实施例公开了一种四脊型正交模耦合器，其克服了传统的四脊型正交模耦合器的诸多技术缺陷，例如：尺寸较大。本实用新型实施例提供的四脊型正交模耦合器，整体尺寸较小，且低频响应效果较佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述四脊型正交模耦合器的轴向长度与主模信号的波长的比值范围为2～2.15；

所述四脊型正交模耦合器具有脊片，所述脊片的厚度与主模信号的波长的比值范围为0.07～0.085。

2.根据权利要求1所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述脊片的厚度与主模信号的波长的比值为0.075。

3.根据权利要求1所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述四脊型正交模耦合器的长度与主模信号的波长的比值为2.13。

4.根据权利要求1-3任一项所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述四脊型正交模耦合器还具有探针，所述探针通过连接柱连接于所述脊片，所述连接柱的外径与主模信号的波长的比值范围为0.0045～0.00625。

5.根据权利要求4所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述连接柱的外径与主模信号的波长的比值为0.005。

6.根据权利要求4所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述四脊型正交模耦合器的反射腔内安装有匹配环，所述匹配环用于激发高次模式。

7.根据权利要求6所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述匹配环与所述反射腔的内壁贴合。

8.根据权利要求7所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述四脊型正交模耦合器还具有壳体，所述匹配环包括四个弧段，所述弧段与所述脊片沿周向交错排布，各个所述弧段的弧形外围分别与所述壳体贴合，且各个所述弧段的两端分别与相邻的两个所述脊片贴合。

9.根据权利要求7所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述匹配环与所述探针的轴向间距与主模信号的波长的比值为0.075；

和/或，所述匹配环的厚度与主模信号的波长的比值为0.01；

和/或，所述匹配环的内径与主模信号的波长的比值为0.8。

10.根据权利要求8所述的四脊型正交模耦合器，其特征在于，所述匹配环与所述壳体通过螺纹连接件固接。