Ka寬頻帶正交模耦合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的一種Ka寬頻帶正交模耦合器設(shè)計，能夠滿足所有 Ka頻段衛(wèi)通收發(fā)天線的微波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需求，尤其適用于圓極化雙反射面天線的微波網(wǎng)絡(luò)設(shè) 計。
【背景技術(shù)】
[0002] 新世紀(jì)以來，日新月異的衛(wèi)星通信技術(shù)，要求微波技術(shù)隨之不斷進(jìn)步，寬帶和小型 化成為微波無源器件設(shè)計的主題。而新思想，新理論和新工藝保證了諸多高精度元器件的 設(shè)計完成。正交模耦合器，簡稱0ΜΤ，是微波網(wǎng)絡(luò)中的核心元器件，其主要功能是實現(xiàn)正交極 化信號的分離。其應(yīng)用時直接和饋源相連，因此其工作帶寬決定了天線的使用帶寬?？梢?， 正交模耦合器的設(shè)計好壞對于天線來說至關(guān)重要。
[0003] 正交模耦合器的發(fā)展已經(jīng)有五六十年的歷史，但直到上世紀(jì)90年代，隨著寬帶天 線技術(shù)的發(fā)展，寬帶正交模耦合器的設(shè)計才有了質(zhì)的進(jìn)步。正交模耦合器種類很多，不同的 類型應(yīng)用于不同的場所。在此將主要的正交模耦合器類別羅列如下，并將其大概的優(yōu)缺點 做簡單的分析總結(jié)。
[0004] 1、傳統(tǒng)側(cè)壁耦合正交器。使用頻帶較窄，結(jié)構(gòu)不對稱，但隔離度較高，加工容易；
[0005] 2、鰭線結(jié)構(gòu)寬帶正交器。該類正交器頻帶設(shè)計較寬，應(yīng)用頻率較高，加工容易，但 端口隔離度不高，交叉極化性能較差；
[0006] 3、四脊結(jié)構(gòu)寬帶正交器。頻帶設(shè)計很寬，但主要應(yīng)用于較低頻率；
[0007] 4、結(jié)構(gòu)寬帶正交器。設(shè)計頻率很寬，結(jié)構(gòu)緊湊，但輸出口不等相，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，加工較難；
[0008] 5、雙脊結(jié)構(gòu)正交器。與B0lf〇t正交器類似；
[0009] 6、對稱負(fù)反饋結(jié)構(gòu)正交器。使用頻率較寬，等相輸出。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工較難；
[0010] 7、傳統(tǒng)十字轉(zhuǎn)門結(jié)構(gòu)正交器。設(shè)計頻率很寬，無探針和膜片，不用調(diào)試，但加工復(fù) 雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠分離正交極化模式的器件一Ka正交模耦合器，本發(fā) 明具有超寬帶、高隔離度、輸出等相、插入損耗小、駐波比小、功率容量大、加工容易等諸多 優(yōu)點。該正交器能夠滿足Ka通信全頻帶微波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計需求，尤其適用于圓極化網(wǎng)絡(luò)的設(shè) 計。
[0012] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0013] Ka寬頻帶正交模耦合器，其包括，十字分波頭1，所述的十字分波頭1的四個波導(dǎo) 出口上各接一等相彎波導(dǎo)彎2,其中處于同一直線方向上的的兩個波導(dǎo)出口上所接的兩個 等相彎波導(dǎo)2成對稱關(guān)系，每對成對稱關(guān)系的兩個等相彎波導(dǎo)2的波導(dǎo)出口都匯聚到一 T 型合成頭3上，在每個T型合成頭3的公共口上都接有一扭波導(dǎo)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述的十字分波頭1由上下相疊經(jīng)定位焊接而固定的圓波導(dǎo)11和阻抗 匹配塊12組成，在阻抗匹配塊12的中央設(shè)有方形匹配塊臺階，所述的阻抗匹配塊12的方 形匹配塊臺階的對稱軸與圓波導(dǎo)11的波導(dǎo)腔的中軸線相重合。
[0015] 進(jìn)一步的，圓波導(dǎo)11底部所帶有的四個支路皆相交叉，且在每個交叉位置處都倒 有切角。
[0016] 進(jìn)一步的，所述的阻抗匹配塊12中的方形匹配塊臺階的臺階層數(shù)為5層。
[0017] 進(jìn)一步的，所述的一對成對稱關(guān)系的等相彎波導(dǎo)2的對稱軸和另一對成對稱關(guān)系 的等相彎波導(dǎo)2的對稱軸相垂直。
[0018] 進(jìn)一步的，在其中一個T型合成頭3上接有45°順扭波導(dǎo)4,在另一個T型合成頭 3上接有45°逆扭波導(dǎo)5,45°順扭波導(dǎo)4和45°逆扭波導(dǎo)5的波導(dǎo)口的寬邊平行。
[0019] 進(jìn)一步的，所述的扭波導(dǎo)由3個開有高精度止口的阻抗匹配塊焊接而成。本發(fā)明 與【背景技術(shù)】相比具有如下優(yōu)點：
[0020] 1、本發(fā)明繼承十字分波頭寬帶特性，通過將傳統(tǒng)十字分波頭中圓柱匹配改為方形 柱匹配層，并在圓波導(dǎo)中支路交叉位置加切角實現(xiàn)了帶寬的進(jìn)一步拓展，正交器帶寬滿足 Ka通信頻率全帶寬覆蓋，相對帶寬達(dá)到54%。
[0021] 2、本發(fā)明采用4根等相彎波導(dǎo)組成極化合成網(wǎng)絡(luò)，保證了正交模耦合器兩信號輸 出通道電氣結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的對稱性，其簡單的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)極大簡化了正交器的加工難度。
[0022] 3、本發(fā)明中輸出口通過2種45°扭波導(dǎo)將兩正交極化波的電場方向變化到同一 方向，利于后端的微波網(wǎng)絡(luò)合成；
[0023] 4、十字分波頭1內(nèi)匹配塊和T型合成器中匹配層的倒角圓滑處理，以及波導(dǎo)合成 網(wǎng)絡(luò)的純波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了正交器的功率承受能力。
[0024] 5、電氣指標(biāo)優(yōu)良，具有高隔離度，超寬帶特性，低駐波，低插入損耗的特性；
[0025] 6、本發(fā)明原理簡單、結(jié)構(gòu)美觀、設(shè)計簡便、易于加工，為Ka通信天線特別是圓極化 天線微波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提供保障。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明中十字分波頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3是本發(fā)明中圓波導(dǎo)的底部視圖和內(nèi)部剖面示圖；
[0029] 圖4是本發(fā)明中阻抗匹配塊的頂部視圖和截面剖示圖；
[0030] 圖5是本發(fā)明中波導(dǎo)合成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖6是本發(fā)明中Y型合成器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖7是本發(fā)明中45°順扭波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖8是本發(fā)明中45°逆扭波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖9是本發(fā)明中45°逆扭波導(dǎo)的截面剖視圖；
[0035] 附圖標(biāo)記說明：十字分波頭一 1、等相彎波導(dǎo)一2、T型合成頭一3、45°順扭波導(dǎo)一 4、45°逆扭波導(dǎo)一5、圓波導(dǎo)一 11、阻抗匹配塊一 12。
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明主要由寬帶十字分波頭1、四節(jié)等相彎波導(dǎo)組成的波導(dǎo)合成網(wǎng) 絡(luò)2、2個T型合成頭3、45°順扭波導(dǎo)4和45°逆扭波導(dǎo)5組成，各零部件通過陰陽法蘭加 密封圈的螺連方式保證寬帶正交模耦合器的氣密性設(shè)計。矩形波導(dǎo)設(shè)計法蘭出口為BJ220 標(biāo)準(zhǔn)出口，執(zhí)行國標(biāo)GB 11449.2