RU2040079C1

RU2040079C1 - Orthoplexer

Info

Publication number: RU2040079C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кочетков; Ю.Л. Сорокин
Original assignee: Кочетков Валерий Николаевич
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: microwave devices. SUBSTANCE: device has waveguide which conducts two orthogonal types of waves and is shorted by face wall. Dielectric base where two pieces of transmission line and transfer elements are placed is positioned in waveguide in perpendicular to its axis. One piece of transmission line is made as strip line, while another piece is made as slot line with loop. Pieces of transmission line with transfer elements have common symmetry plane which runs through middle point of slot in slot line, middle point of conductor in strip line and through axis of waveguide. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для разделения сигналов ортогональных поляризаций, в частности, в составе приемопередатчиков РЛС для разделения принимаемых и излучаемых сигналов или в приемных системах СТВ, где требуется обеспечить разделение двух сигналов, принимаемых на общую антенну и имеющих ортогональные поляризации. The invention relates to microwave technology and can be used to separate signals of orthogonal polarization, in particular, as part of radar transceivers to separate received and radiated signals or in STV receiving systems where it is necessary to ensure separation of two signals received on a common antenna and having orthogonal polarizations.

Известен ортоплексер, содержащий отрезок волновода с торцевой стенкой, возбуждаемый двумя ортогональными низшими типами волн, к которому подключены два ортогональных отрезка линии передачи, расположенные перпендикулярно его оси, причем каждый из ортогональных отрезков линии передачи выполнен в виде полосковой линии размещенной с наружной стороны торцовой стенки, и подключен к отрезку волновода через дополнительно выполненную в торцевой стенке щель. Known orthoplexer containing a segment of a waveguide with an end wall, excited by two orthogonal lower types of waves, to which are connected two orthogonal segments of the transmission line located perpendicular to its axis, and each of the orthogonal segments of the transmission line is made in the form of a strip line located on the outside of the end wall, and connected to the length of the waveguide through an additional slot made in the end wall.

Недостатком этой конструкции является то, что проводники связи искажают поля волн ортогональных мод, нарушая при этом симметрию этих полей относительно плоскости симметрии конструкции, проходящей через ось входного волновода. The disadvantage of this design is that the communication conductors distort the wave fields of the orthogonal modes, violating the symmetry of these fields relative to the plane of symmetry of the structure passing through the axis of the input waveguide.

Следствием отсутствия указанной симметрии является эффект кроссполяризации, т. е. возбуждения выходных линий сигналом "не своей" поляризации. Снижение уровня кроссполяризационной развязки ортоплексера ухудшает одну из основных характеристик приемника станции РРЛ связи чувствительность из-за дополнительных потерь сигнала при приеме, в связи с его распространением в тракте передатчика и необходимостью увеличения затухания входного фильтра на частоте дуплексного передатчика, что также связано с увеличением потерь сигнала на входе приемника. A consequence of the absence of the indicated symmetry is the effect of cross-polarization, that is, excitation of the output lines by a signal of a “not own” polarization. A decrease in the level of cross-polarization isolation of the orthoplexer degrades one of the main characteristics of the RRL communication station receiver sensitivity due to additional signal loss during reception, due to its propagation in the transmitter path and the need to increase the attenuation of the input filter at the duplex transmitter frequency, which is also associated with an increase in signal loss at the input of the receiver.

Наиболее близким по технической сущности является ортоплексер, содержащий отрезок волновода, возбуждаемый двумя ортогональными типами волн и закороченный торцевой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную в отрезке волновода перпендикулярно его оси, на которой расположены два ортогональных отрезка микрополосковой линии с элементами связи и печатный плоский элемент. The closest in technical essence is an orthoplexer containing a waveguide segment excited by two orthogonal wave types and shorted by the end wall, and a dielectric substrate placed in the waveguide segment perpendicular to its axis, on which two orthogonal segments of the microstrip line with communication elements and a printed flat element are located.

Однако микрополосковые линии с элементами связи расположены так, что нарушают симметрию конструкции относительно плоскости, проходящей через ось входного волновода и середину одной из микрополосковых линий. Это приводит к несимметричному искажению полей ортогональных волн и, как следствие, к снижению уровня кроссполяризационной развязки. However, microstrip lines with communication elements are located so that they violate the symmetry of the structure relative to the plane passing through the axis of the input waveguide and the middle of one of the microstrip lines. This leads to asymmetric distortion of the fields of orthogonal waves and, as a consequence, to a decrease in the level of cross polarization isolation.

Целью изобретения является увеличение кроссполяризационной развязки полей волн с ортогональной поляризацией. The aim of the invention is to increase cross-polarization isolation of the wave fields with orthogonal polarization.

Для этого в ортоплексере, содержащем волновод, возбуждаемый двумя ортогональными типами волн и закороченный торцевой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную в волноводе перпендикулярно его оси, на которой расположены два отрезка линии передачи с элементами связи, один из которых выполнен в виде отрезка микрополосковой линии, другой в виде щелевой линии с элементом связи в виде петли, оба отрезка линии передачи с элементами связи имеют общую плоскость симметрии, проходящую через середину щели щелевой линии, середину проводника микрополосковой линии и ось волновода. For this, in an orthoplexer containing a waveguide excited by two orthogonal types of waves and shorted by the end wall, and a dielectric substrate placed in the waveguide perpendicular to its axis, on which there are two segments of the transmission line with communication elements, one of which is made in the form of a segment of a microstrip line, the other in the form of a slit line with a communication element in the form of a loop, both segments of the transmission line with communication elements have a common plane of symmetry passing through the middle of the slit of the slot line, the middle of the conductor ikropoloskovoy line and the waveguide axis.

На фиг. 1 показана конструкция ортоплексера; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the design of an orthoplexer; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Ортоплексер содержит волновод 1, размеры которого удовлетворяют условию распространения ортогональных типов волн, закороченный торцевой стенкой 2, диэлектрическую подложку 3, размещенную перпендикулярно оси волновода 1, на котором расположены два отрезка линии передачи с элементами связи, имеющие общую плоскость симметрии с волноводом 1, причем первый отрезок линии передачи с элементом связи 4 выполнен в виде отрезка микрополосковой линии и соединяет волновод 1 с волноводом 5, второй отрезок линии передачи, имеющий элемент связи 6 (выполненный в виде отрезка микрополосковой линии, имеющей форму петли), выполнен в виде отрезка щелевой линии 7, соединяющей волновод 1 с волноводом 8. Общая плоскость симметрии отрезков линии передачи с элементами связи 4, 6, 7 и волновода 1 проходит через середину щели щелевой линии 7, середину проводника микрополосковой линии 4 и ось волновода 1. Волноводы 5, 8 и их расположение для работы конструкции по предлагаемому изобретению значения не имеют и показаны как один из возможных вариантов реализации дальнейших соединений. The orthoplexer comprises a waveguide 1, the dimensions of which satisfy the propagation condition of orthogonal wave types, shorted by the end wall 2, a dielectric substrate 3 placed perpendicular to the axis of the waveguide 1, on which two segments of the transmission line with communication elements are located, having a common plane of symmetry with waveguide 1, the first the segment of the transmission line with the communication element 4 is made in the form of a segment of the microstrip line and connects the waveguide 1 to the waveguide 5, the second segment of the transmission line having the communication element 6 (executed This is a segment of a microstrip line having a loop shape) made in the form of a segment of a slit line 7 connecting a waveguide 1 with a waveguide 8. The common plane of symmetry of the segments of the transmission line with communication elements 4, 6, 7 and waveguide 1 passes through the middle of the slit of the slot line 7, the middle of the conductor of the microstrip line 4 and the axis of the waveguide 1. The waveguides 5, 8 and their location for the construction of the invention are not important and are shown as one of the possible options for further connections.

При поступлении на вход ортоплексера сигнала СВЧ с поляризацией поля Е, перпендикулярной линии пересечения плоскости симметрии с подложкой (в дальнейшем вертикальная поляризация), элемент связи 4 не возбуждается, поскольку расположен симметрично относительно эквипотенциальной плоскости поля Е поступающего сигнала. В то же время элемент связи 6, имеющий форму петли, оказывается связанным с магнитным полем сигнала с вертикальной поляризацией поля Е, что приводит к возбуждению отрезка щелевой линии. When a microwave signal is received at the input of the orthoplexer with a polarization of the field E perpendicular to the line of intersection of the plane of symmetry with the substrate (hereinafter vertical polarization), the communication element 4 is not excited, because it is located symmetrically with respect to the equipotential plane of the field E of the incoming signal. At the same time, the communication element 6, in the form of a loop, turns out to be connected with the magnetic field of the signal with vertical polarization of the field E, which leads to the excitation of a segment of the slit line.

При поступлении на вход ортоплексера СВЧ-сигнала с поляризацией поля Е, параллельной сечению А-А (в дальнейшем горизонтальная поляризация), происходит возбуждение микрополосковой линии 4 электрическим полем этой поляризации. Элемент связи 6 также возбуждается синфазно и не возбуждает щелевую линию. When the microwave signal is received at the input of the orthoplexer with a polarization of the field E parallel to the cross section AA (hereinafter, horizontal polarization), the microstrip line 4 is excited by the electric field of this polarization. The communication element 6 is also excited in phase and does not excite the slit line.

Таким образом, сигнал с горизонтальной поляризацией поля Е передается только в микрополосковую линию, а сигнал с вертикальной поляризацией поля Е только в щелевую линию. Поскольку устройство взаимно, то сигнал, поступивший из щелевой линии, возбуждает в волноводе 1 поле с вертикальной поляризацией, а сигнал, поступивший по микрополосковой линии, поле с горизонтальной поляризацией. Принципиально важным является использование элементов связи, обеспечивающих связь с разными компонентами поля волновода 1 (элемент связи 4 с Е компонентой поля, элемент связи 6 с Н компонентой поля). Это позволяет обеспечить необходимую симметрию конструкции, важную для реализации глубокой кроссполяризационной развязки. В прототипе оба элемента связи обеспечивают связь с Е компонентой поля волновода, что неизбежно приводит к асимметрии конструкции относительно структуры поля волновода и существенному ухудшению характеристик устройства. Thus, a signal with horizontal polarization of the field E is transmitted only to the microstrip line, and a signal with vertical polarization of the field E is transmitted only to the slotted line. Since the device is reciprocal, the signal received from the slit line excites in the waveguide 1 a field with vertical polarization, and the signal received along the microstrip line, a field with horizontal polarization. It is fundamentally important to use communication elements that provide communication with different components of the waveguide field 1 (communication element 4 with the E field component, communication element 6 with the H field component). This allows you to provide the necessary symmetry of the structure, which is important for the implementation of deep cross-polarization isolation. In the prototype, both communication elements provide communication with the E component of the waveguide field, which inevitably leads to asymmetry of the structure relative to the structure of the waveguide field and a significant deterioration in the characteristics of the device.

Claims

An ORTOPLEXER containing a waveguide excited by two orthogonal wave types and shorted by the end wall, and a dielectric substrate placed perpendicular to its axis in the waveguide, on which two segments of the transmission line with communication elements are located, one of the segments of the transmission line with a communication element being made in the form of a microstrip lines, characterized in that the other line segment is made in the form of a slit line with a communication element in the form of a loop, while the segments of the transmission line with communication elements have a common plane of symmetry and passing through the middle of the slit of the slit line, the middle of the conductor of the microstrip line and the axis of the waveguide.