-89。寬帶正交模耦合器設計尺寸為95mmX65mmX50mm。
[0037] 如圖1、2所示，所述的十字分波頭1包含上下垂疊在一起的圓波導11和方形的阻 抗匹配塊12,圓波導11和阻抗匹配塊12經過定位焊接相固定，其中阻抗匹配塊12中央設 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11的波導 腔的中軸線相重合，為滿足Ka頻率全帶寬覆蓋，方形匹配臺階設計為5層，圓波導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。
[0038] 如圖1、5所示，在十字分波頭1四個波導出口上各接一等相彎波導2,其中處于同 一直線方向上的兩個波導出口上所接的兩個等相彎波導2成對稱關系，一對成對稱關系的 等相彎波導2的對稱軸和另一對成對稱關系的等相彎波導2的對稱軸相垂直，保證寬帶正 交模耦合器的結構對稱性。
[0039] 從電氣上講，由信標接收的信號在圓波導11中為主模TEll模，在十字分波頭1中 激勵起的模式通過底部4個相互正交的支路傳輸到波導合成網絡2中，轉換為矩形波導中 的TElO模，而由于4根等相彎波導的設計，保證了兩路垂直（或水平）極化信號電磁波在 重新合成時為等相合成，沒有極化能量損失。
[0040] 為了保證圓波導11和波導合成網絡2理論上只傳輸所需帶寬內主模TEll模和 TElO模，圓波導半徑需滿足0· 293 λ max < r <〇· 61 λ min，矩形波導寬邊需滿足〇· 5 λ max <a< λη?η，窄邊需滿足0<b<0.5Amin。
[0041] 如圖1、6、7、8所示，每對成對稱關系的兩個等相彎波導2的波導出口都匯聚到一 T型合成頭3上，同極化的兩個分支路信號可以通過T型合成頭重新合成為一路信號。而T 型合成頭3下接的兩個45°扭波導矩形波導出口方向一致，當沿圓波導11波導口法線方 向正視寬帶正交模耦合器時，若兩個扭波導處于圓波導的下方且波導出口寬邊恰沿水平線 方向放置，則圓波導左下方的扭波導為45°逆扭波導，圓波導右下方的扭波導為45°順扭 波導。T型合成頭和2種扭波導的結合共同完成了兩個任務，一是多臺階的漸變結構滿足2 路TElO模信號到1路TElO模信號的阻抗變換，二是使得天線收發(fā)共用時，兩路合成的正交 極化信號電場方向在同一方向。
[0042] 如圖9所示，所述的45°順扭波導4和45°逆扭波導5的加工步驟相同，結構類 似，以45°逆扭波導5為例，從加工工藝考慮，將45°逆扭波導5分為第一匹配法蘭51、匹 配塊52和第二匹配法蘭53三部分，其中第一匹配法蘭51和第二匹配法蘭53做有高精度 焊接止口，確保三部分焊接后扭波導各尺寸和角度的精度。
[0043] 其簡要的工作原理如下：
[0044] 由饋源接收到垂直水平極化波TEll模通過正交器圓波導11時，首先經十字分波 頭1將垂直或水平極化波能量等分為2部分，進入對應的垂直極化或水平支路即波導合成 網絡2,電磁場變?yōu)榫匦尾▽е械腡ElO模，然后在對應的T型合成頭3位置實現(xiàn)2部分能量 的重新合二為一，最后通過45°順扭波導4或45°逆扭波導實現(xiàn)垂直極化波和水平極化波 極化通道出口方向的一致，以便于圓極化微波網絡的合成。
【主權項】
1. Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：包括十字分波頭（I)，所述的十字分波頭（I) 的四個波導出口上各接一等相彎波導彎（2)，其中處于同一直線方向上的的兩個波導出口 所接的兩個等相彎波導（2)成對稱關系，每對成對稱關系的兩個等相彎波導（2)的波導出 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。2. 根據權利要求1所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：所述的十字分波頭 (I) 由上下相疊經定位焊接的圓波導（11)和阻抗匹配塊（12)組成，在阻抗匹配塊（12)的 中央設有方形匹配塊臺階，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 (II) 的波導腔的中軸線相重合。3. 根據權利要求2所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：圓波導（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。4. 根據權利要求2所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：所述的阻抗匹配塊 (12)中的方形匹配塊臺階的臺階層數為5層。5. 根據權利要求1所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：所述的一對成對稱關 系的等相彎波導（2)的對稱軸和另一對成對稱關系的等相彎波導（2)的對稱軸相垂直。6. 根據權利要求1所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：在其中一個T型合成 頭（3)上接有45°順扭波導（4)，在另一個T型合成頭（3)上接有45°逆扭波導（5)，45° 順扭波導（4)和45°逆扭波導（5)的波導口的寬邊平行。7. 根據權利要求1所述的Ka寬頻帶正交模耦合器，其特征在于：所述的扭波導由3個 開有高精度止口的阻抗匹配塊焊接而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ka寬頻帶正交模耦合器設計，實現(xiàn)了Ka頻段天線微波信號正交極化的分離。其包括十字分波頭，所述的十字分波頭的四個波導出口上各接一等相彎波導，其中處于同一直線方向上的兩個波導出口上所接的兩個等相彎波導成對稱關系，每對成對稱關系的兩個等相彎波導的波導出口都匯聚到一T型合成頭上，在每個T型合成頭的公共口上都接有一扭波導。該正交模耦合器具有超寬帶、高隔離度、等相、駐波小、損耗小、功率容量大的優(yōu)良特性，能夠滿足幾乎所有Ka衛(wèi)星通信收發(fā)共用天線尤其是圓極化天線的微波網絡設計需求，且結構緊湊美觀、便于加工，在工程應用當中具有很高的應用價值。
【IPC分類】H01P5/18
【公開號】CN105206910
【申請?zhí)枴緾N201510651291
【發(fā)明人】孫立杰, 王進, 張博, 王濤, 鄒火兒, 李振生, 阮云國, 特尼格爾, 程秀琴, 王劍
【申請人】中國電子科技集團公司第五十四研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月10日