专利名称：一种用于天馈线系统的波导正交模变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波导正交模变换器，特别是一种用于天馈线系统的波导正交模变换器。
背景技术：
正交模变换器是一种广泛应用于天线及馈线系统的波导元件。特别是在大容量通信系统中，可解决频率复用问题。在同一频率上可使用极化方式不同且相互隔离的信道，这样可容纳最大的信道数量。在国际上，正交模变换器有多种实现方案。其中膜片/分支型正交模变换器，也称窄带II型，是一种常用的结构。该结构的特点是将膜片引入到正交模变换器内部以起到模式分离的作用。但这种结构都采用对称耦合窗口，此种类型的耦合窗容易在旁臂上产生较大驻波，从而影响了正交模变换器的整体性能。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种用于天馈线系统的波导正交模变换器，解决传统正交模变换器端口阻抗匹配不够理想的问题。一种用于天馈线系统的波导正交模变换器，包括:阻抗变换器、主臂、耦合分支A、耦合分支B、膜片和调谐螺钉，还包括:非对称耦合窗和三角形尖劈凸起结构。波导正交模变换器所有组成的材料均为金属。主臂为方型波导结构，耦合分支A和耦合分支B均为标准矩形波导结构。阻抗变换器、主臂和耦合分支A三者一体加工成型。耦合分支B垂直置于主臂表面中间的位置，耦合分支B与主臂焊接固定。耦合分支B的宽边垂直于耦合分支A的宽边，耦合分支B的窄边平行于主臂的口面。膜片为厚度小于0.1毫米的金属片，置于主臂中心平面内，且平行于耦合分支B的口面。膜片长度小于等于主臂长度一半。主臂为上部分和下部分，上部分和下部分焊接固定，膜片置于上部分和下部分之间。调谐螺钉置于耦合分支B宽边的中心线上，调谐螺钉与耦合分支B的宽边螺纹固定。非对称稱合窗口为一矩形窗口，置于稱合分支B与主臂相连的部位,其中心置于耦合分支B中心远离阻抗变换器方向0.05个中心工作波长以上。三角形尖劈凸起结构为等腰三角形，高度小于等于0.2个中心工作波长，底边宽度小于等于耦合分支B的长边宽度，三角形尖劈凸起结构置于非对称耦合窗口的上方。三角形尖劈凸起结构与主臂粘接固定。工作时，正交模变换器主臂上馈入的信号含TEltl和TEtll两个正交模式。膜片用来确保只有主臂内的TEltl模式的电磁波才能够传向耦合分支A。为了使具有矩形波导结构的耦合分支A和具有正方形波导结构的主臂之间阻抗匹配，需要在两者之间增加阻抗变换器，该阻抗变换器采用阶梯形过渡结构。耦合分支B的矩形波导方向决定了只有主臂中的TEtll模式的电磁波才能够沿此分支传输。为了减小耦合分支B和主臂之间的反射，增加了三角形尖劈凸起结构和非对称耦合窗两个结构。其中三角形尖劈凸起结构置于非对称耦合窗口的上方。耦合窗口中心偏离了耦合分支B的中心轴线。由于三角形尖劈凸起结构和非对称耦合窗口的引入，使得耦合分支B与主臂之间的反射被明显降低，有效地改进了正交模变换器的端口驻波性能，并同时保持了各端口之间具有很高的隔离度。耦合分支B上的调谐螺钉用来对该分支上的驻波进行进一步微调。三角形尖劈凸起和非对称耦合窗的引入，有效改善了耦合分支B与主臂之间的反射系数，提高了信号的通过性；同时保持了两耦合分支之间有较高的隔离度，有效避免了两个耦合分支间信号的串扰，从而改善了正交模变换器的整体性能。本实用新型通过非对称耦合窗及其顶部的三角形尖劈凸起结构的引入，有效改善了耦合分支B与主臂之间的反射系数，提高了信号的通过性；同时保持了两耦合分支之间有较高的隔离度，有效避免了两个耦合分支间信号的串扰，从而改善了正交模变换器的整体性能。本装置提出非对称耦合窗，原有膜片/分支型正交模变换器的设计方案不包含本实用新型中的非对称耦合窗。原有的耦合窗中心都位于耦合分支B矩形波导的中心位置，属于对称型的耦合窗。这种结构容易在耦合分支B和主臂间造成较大的反射。虽然原有设计同样有调谐螺钉，但由于反射量较大，调谐螺钉的作用也不能很好体现。非对称耦合窗也改善了耦合分支B与主臂之间的反射。在非对称耦合窗口上方增加了三角形尖劈形状凸起结构。该结构的引入在有效改进耦合分支B和主臂之间反射的同时，还不会破坏耦合分支A和主臂之间传输路径，并且对隔离度也有改善效果。传统凸起结构为平台形状凸起结构，容易造成较大的阻抗突变从而影响耦合分支的反射特性。
图1 一种用于天馈线系统的波导正交模变换器的立体图；图2 —种用于天馈线系统的波导正交模变换器的剖视图。1.阻抗变换器 2.主臂 3.稱合分支A 4.稱合分支B 5.非对称稱合窗6.三角形尖劈凸起结构 7.膜片 8.调谐螺钉。
具体实施方式
一种用于天馈线系统的波导正交模变换器，包括:阻抗变换器1、主臂2、耦合分支A3、耦合分支B4、膜片7和调谐螺钉8，还包括:非对称耦合窗5和三角形尖劈凸起结构6。波导正交模变换器所有组成的材料均为金属。主臂2为方型波导结构，耦合分支A3和耦合分支B4均为标准矩形波导结构。阻抗变换器1、主臂2和耦合分支A3三者一体加工成型。耦合分支B4垂直置于主臂2表面中间的位置，耦合分支B4与主臂2焊接固定。耦合分支B4的宽边垂直于耦合分支A3的宽边，耦合分支B4的窄边平行于主臂2的口面。膜片7为厚度小于0.1毫米的金属片，置于主臂2中心平面内，且平行于耦合分支B4的口面。膜片7长度小于等于主臂2长度一半。主臂2为上部分和下部分，上部分和下部分焊接固定，膜片7置于上部分和下部分之间。调谐螺钉8置于耦合分支B4宽边的中心线上，调谐螺钉8与耦合分支B4的宽边螺纹固定。[0021]非对称稱合窗5 口为一矩形窗口，置于稱合分支B4与主臂2相连的部位,其中心置于耦合分支B4中心远离阻抗变换器I方向0.05个中心工作波长以上。三角形尖劈凸起结构6为等腰三角形，高度小于等于0.2个中心工作波长，底边宽度小于等于耦合分支B4的长边宽度，三角形尖劈凸起结构6置于非对称耦合窗5 口的上方。三角形尖劈凸起结构6与主臂2粘接固定。工作时，正交模变换器主臂2上馈入的信号含TElO和TEOl两个正交模式。膜片7用来确保只有主臂2内的TElO模式的电磁波才能够传向耦合分支A3。为了使具有矩形波导结构的耦合分支A3和具有正方形波导结构的主臂2之间阻抗匹配，需要在两者之间增加阻抗变换器1，该阻抗变换器I采用阶梯形过渡结构。耦合分支B4的矩形波导方向决定了只有主臂2中的TEOl模式的电磁波才能够沿此分支传输。为了减小耦合分支B4和主臂2之间的反射，增加了三角形尖劈凸起结构6和非对称耦合窗5两个结构。其中三角形尖劈凸起结构6置于非对称稱合窗5 口的上方。稱合窗口中心偏离了稱合分支B4的中心轴线。由于三角形尖劈凸起结构6和非对称耦合窗5 口的引入，使得耦合分支B4与主臂2之间的反射被明显降低，有效地改进了正交模变换器的端口驻波性能，并同时保持了各端口之间具有很高的隔离度。耦合分支B4上的调谐螺钉8用来对该分支上的驻波进行进一步微调。三角形尖劈凸起和非对称耦合窗5的引入，有效改善了耦合分支B4与主臂2之间的反射系数，提高了信号的通过性；同时保持了两耦合分支之间有较高的隔离度，有效避免了两个耦合分支间信号的串扰，从而改善了正交模变换器的整体性能。
权利要求1.一种用于天馈线系统的波导正交模变换器，包括:阻抗变换器(I)、主臂(2)、耦合分支A (3)、耦合分支B (4)、膜片(7)和调谐螺钉(8)，其特征在于还包括:非对称耦合窗(5)和三角形尖劈凸起结构(6); 波导正交模变换器所有组成的材料均为金属；主臂(2)为方型波导结构，耦合分支A(3)和耦合分支B (4)均为标准矩形波导结构；阻抗变换器(I)、主臂(2)和耦合分支A (3)三者一体加工成型；耦合分支B (4)垂直置于主臂(2)表面中间的位置，耦合分支B (4)与主臂(2)焊接固定；耦合分支B (4)的宽边垂直于耦合分支A (3)的宽边，耦合分支B (4)的窄边平行于主臂(2)的口面； 膜片(7)为厚度小于0.1毫米的金属片，置于主臂(2)中心平面内，且平行于耦合分支B (4)的口面；膜片(7)长度小于等于主臂(2)长度一半；主臂(2)为上部分和下部分，上部分和下部分焊接固定，膜片(7)置于上部分和下部分之间； 调谐螺钉(8)置于耦合分支B (4)宽边的中心线上，调谐螺钉(8)与耦合分支B (4)的宽边螺纹固定； 非对称稱合窗(5) 口为一矩形窗口，置于稱合分支B (4)与主臂(2)相连的部位,其中心置于耦合分支B (4)中心远离阻抗变换器(I)方向0.05个中心工作波长以上； 三角形尖劈凸起结构(6)为等腰三角形，高度小于等于0.2个中心工作波长，底边宽度小于等于耦合分支B (4)的长边宽度，三角形尖劈凸起结构(6)置于非对称耦合窗(5) 口的上方；三角形尖劈凸起结构(6)与主臂(2)粘接固定； 工作时，正交模变换器主臂(2)上馈入的信号含TElO和TEOl两个正交模式；膜片(7)用来确保只有主臂(2)内的TElO模式的电磁波才能够传向耦合分支A (3);为了使具有矩形波导结构的耦合分支A (3)和具有正方形波导结构的主臂(2)之间阻抗匹配，需要在两者之间增加阻抗变换器(1)，该阻抗变换器(I)采用阶梯形过渡结构；耦合分支B (4)的矩形波导方向决定了只有主臂(2)中的TEOl模式的电磁波才能够沿此分支传输；为了减小耦合分支B (4)和主臂(2)之间的反射，增加了三角形尖劈凸起结构(6)和非对称耦合窗(5)两个结构；其中三角形尖劈凸起结构(6)置于非对称稱合窗(5) 口的上方；稱合窗口中心偏离了耦合分支B (4)的中心轴线；由于三角形尖劈凸起结构(6)和非对称耦合窗(5) 口的引入，使得耦合分支B (4)与主臂(2 )之间的反射被明显降低，有效地改进了正交模变换器的端口驻波性能，并同时保持了各端口之间具有很高的隔离度；耦合分支B (4)上的调谐螺钉(8)用来对该分支上的驻波进行进一步微调；三角形尖劈凸起和非对称耦合窗(5)的引入，有效改善了耦合分支B (4)与主臂(2)之间的反射系数，提高了信号的通过性；同时保持了两耦合分支之间有较高的隔离度，有效避免了两个耦合分支间信号的串扰，从而改善了正交模变换器的整体性能。
专利摘要本实用新型公开了一种用于天馈线系统的波导正交模变换器，包括阻抗变换器(1)、主臂(2)、耦合分支A(3)、耦合分支B(4)、膜片(7)和调谐螺钉(8)，还包括非对称耦合窗(5)和三角形尖劈凸起结构(6)。本实用新型通过非对称耦合窗(5)及其顶部的三角形尖劈凸起结构(6)的引入，有效改善了耦合分支B(4)与主臂(2)之间的反射系数，提高了信号的通过性；同时保持了耦合分支A(3)和耦合分支B(4)之间有较高的隔离度，有效避免了两个耦合分支间信号的串扰，从而改善了正交模变换器的整体性能。
文档编号H01P1/161GK203026625SQ201220695940
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者程春悦 申请人:中国航天科工集团第二研究院二〇三所