一种C-Ku双频段一体化馈源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星通信技术领域，特别是一种C-Ku双频段一体化馈源。
【背景技术】
[0002]随着航天和通信技术的高速发展，卫星通信已经被各行各业广泛应用。目前常用的卫星通信系统有C频段和Ku频段两种。C频段的缺点是通信频带较窄、抗干扰能力较低、天线增益较小，优点是雨衰小；Ku频段的优点是通信频带较宽、抗干扰能力较强、天线增益较高，缺点是雨衰较大，遇到下雨时往往会因雨衰，出现通信质量下降，甚至通信中断。目前解决此问题采用的方案是一台通信车上装有Ku波段和C波段两部天线，根据需要来切换。而对于一辆小的通信车来说，装有两部天线，还是比较困难的，一是重量比较重，二是车顶空间有限。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种C-Ku双频段一体化馈源，以解决现有技术中需要来回Ku波段和C波段两部天线的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种C-Ku双频段一体化馈源，所述C-Ku双频段一体化馈源整体呈圆口波纹喇叭连接光壁波导结构，圆口波纹喇叭内部为C/Ku公用辐射段喇叭和模数转化区，光壁波导内设置C/Ku同轴波导，C波段的激励采用C/Ku同轴波导外导体外壁开设纵槽的激励形式，该纵槽即为C波段馈电端口，C波段馈电端口外接介质匹配段及波导接口，纵槽长为λ/4，λ为C波段工作中心波长；C/Ku同轴波导内安装圆波导，圆波导的顶端嵌套介质赋形段，介质赋形段分为上、中、下三个部分，上、下部分均为阶梯型圆柱体，中间部分为圆柱体，介质赋形段的下部分圆柱体位于圆波导内；圆波导的末端为Ku波段馈电段；
发射信号时，C波段信号由C波段馈电端口辐射，经C/Ku同轴波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；Ku波段信号由Ku波段馈电段辐射，经过圆波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；
接收信号时，C波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，C波段信号经C/Ku同轴波导传播到C波段馈电端口 ；Ku波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，Ku波段信号经圆波导传播到Ku波段馈电段。
所述圆口波纹喇叭内壁开设轴向凹槽，槽深为λ/4，λ为C波段信号的波长。
[0005]所述介质赋形段的下部分圆柱体采用了三节微扰结构。
[0006]C/Ku同轴波导激励圆波导传输TE11模，C/Ku同轴波导的波长选取原则为λΤΕ21〈λ〈λ麗，此处λ为C/Ku同轴波导的波长，即C波段信号的波长。TE2LTE11分别为C/Ku同轴波导内传播的电磁波的模式，λΤΕ2#ΤΕ21模所对应的电磁波波长，λ τε11^ΤΕ11模所对应的电磁波波长。
[0007]C/Ku同轴波导的内径为9.5mm，外径为16.8mm。
[0008]本发明的工作原理是:
发射信号时，C波段信号由C波段馈电端口辐射，经C/Ku同轴波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；Ku波段信号由Ku波段馈电段辐射，经过圆波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；
接收信号时，C波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，C波段信号经C/Ku同轴波导传播到C波段馈电端口，由于圆波导的尺寸相对于C波段工作波长较小，圆波导的截止波长小于C波段工作波长，所以C波段的信号不能在圆波导里传播，不能对Ku波段的信号产生影响；Ku波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，Ku波段信号经圆波导传播到Ku波段馈电段，Ku波段信号的波长约为24mm，与C/Ku同轴波导的尺寸不匹配，Ku波段的信号不能在C/Ku同轴波导内传播，对C波段信号的接收不能造成影响。
[0009]本发明采用上述结构后，具有如下技术效果:
本发明采用一个多频段馈源来代替两个馈源，解决了现有技术中需要将多频段天线安装在一辆通信车上，根据需要来回切换的麻烦，解决了重量和空间的问题。
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1显示了本发明所述C-Ku双频段一体化馈源的外部结构；
图2显示了本发明所述C-Ku双频段一体化馈源的内部结构。
【具体实施方式】
[0012]为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013]如图1-2所示，本发明所述C-Ku双频段一体化馈源包括为C/Ku公用辐射段喇叭
1、模数转化区2、介质赋形段3、圆波导4、C/Ku同轴波导5、介质匹配段6、波导接口 7、C波段馈电端口 8以及Ku波段馈电段9等技术特征。
[0014]一种C-Ku双频段一体化馈源，所述C-Ku双频段一体化馈源整体呈圆口波纹喇叭连接光壁波导结构，圆口波纹喇叭内部为C/Ku公用辐射段喇叭和模数转化区，光壁波导内设置C/Ku同轴波导，C波段的激励采用C/Ku同轴波导外导体外壁开设纵槽的激励形式，该纵槽即为C波段馈电端口，C波段馈电端口外接介质匹配段及波导接口，纵槽长为λ/4，此处λ为C/Ku同轴波导的波长，即C波段信号的波长；C/Ku同轴波导内安装圆波导，圆波导的顶端嵌套介质赋形段，介质赋形段分为上、中、下三个部分，上、下部分均为阶梯型圆柱体，中间部分为圆柱体，介质赋形段的下部分圆柱体位于圆波导内；圆波导的末端为Ku波段馈电段。
[0015]为了保证馈源能实现双线极化工作，并方便与波纹喇叭相连接，需选择圆波导作为馈源的传输段；考虑到能量传输的最大化，应通过选择合适的圆波导尺寸，使得圆波导仅传输主模，即TEll模，并抑制高次模传输，如TMOI，TE21等。
[0016]圆波导的末端外接双工器，已实现Ku波段收发频段的正常通信。
C/Ku公用辐射段喇叭采用圆口波纹喇叭内壁开设轴向凹槽，槽深为λ /4，此处λ为C/Ku同轴波导的波长，即C波段信号的波长。此款喇叭馈源性能优良，喇叭张角大、方向图等化性高，交叉极化性能好。调整槽深及槽宽、槽距，可以实现对馈源方向图的赋形，槽深优选为人/4。
[0017]C波段的激励采用同轴波导外导体外壁开纵槽的形式激励，此形式的激励结构比较简单，不需要额外的波导器件，体积小、重量轻，成本也比较低廉。C波段收、发频段馈电端口成90度分布，纵向相距约λ/4。馈电端口外接矩形匹配单元，已实现较小的驻波比。
所述介质赋形段的下部分圆柱体采用了三节微扰结构，如图2所示，三节微扰结构是指介质赋形段的下部分圆柱体采用三节阶梯结构形成微扰，三节微扰结构的尺寸和结构形式影响电磁波在圆波导内的传播模式，调整其尺寸，可实现Ku波段驻波比。调整介质赋形段的中间圆柱体部分和上部分圆柱体的尺寸，可实现对Ku波段方向图的赋形，实现馈源方向图E面、H面等化，及天线交叉极化性能。
[0018]为了提高同轴波导的辐射效率，采用了同轴波导激励的TEll模，使同轴波导的辐射方向图在轴向最大，同轴波导的波长、内外半径选取原则为λ ΤΕ21< λ < λ ΤΕ11，最终同轴波导的内径取9.5mm,外径取16.8mm。
[0019]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0021]本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0022]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种C-Ku双频段一体化馈源，其特征在于:所述C-KU双频段一体化馈源整体呈圆口波纹喇叭连接光壁波导结构，圆口波纹喇叭内部为C/Ku公用辐射段喇叭和模数转化区，光壁波导内设置C/Ku同轴波导，C波段的激励采用C/Ku同轴波导外导体外壁开设纵槽的激励形式，该纵槽即为C波段馈电端口，C波段馈电端口外接介质匹配段及波导接口，纵槽长为λ/4，λ为C波段信号波长；C/Ku同轴波导内安装圆波导，圆波导的顶端嵌套介质赋形段，介质赋形段分为上、中、下三个部分，上、下部分均为阶梯型圆柱体，中间部分为圆柱体，介质赋形段的下部分圆柱体位于圆波导内；圆波导的末端为Ku波段馈电段； 发射信号时，C波段信号由C波段馈电端口辐射，经C/Ku同轴波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；Ku波段信号由Ku波段馈电段辐射，经过圆波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去； 接收信号时，C波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，C波段信号经C/Ku同轴波导传播到C波段馈电端口 ；Ku波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，Ku波段信号经圆波导传播到Ku波段馈电段。2.根据权利要求1所述的C-Ku双频段一体化馈源，其特征在于:所述圆口波纹喇叭内壁开设轴向凹槽，槽深为λ/4，λ为C波段信号的波长。3.根据权利要求1所述的C-Ku双频段一体化馈源，其特征在于:所述介质赋形段的下部分圆柱体采用了三节微扰结构。4.根据权利要求1所述的C-Ku双频段一体化馈源，其特征在于:C/Ku同轴波导的波长选取原则为λΤΕ21〈λ〈λΤΕ11，此处λ为C/Ku同轴波导的波长，即C波段信号的波长。5.根据权利要求1所述的C-Ku双频段一体化馈源，其特征在于:C/Ku同轴波导的内径为 9.5mm，外径为 16.8mm0
【专利摘要】本发明公开了一种C-Ku双频段一体化馈源，发射信号时，C波段信号由C波段馈电端口辐射，经C/Ku同轴波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；Ku波段信号由Ku波段馈电段辐射，经过圆波导传播，通过C/Ku公用辐射段喇叭辐射出去；接收信号时，C波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，C波段信号经C/Ku同轴波导传播到C波段馈电端口；Ku波段信号经C/Ku公用辐射段喇叭收集到馈源里，Ku波段信号经圆波导传播到Ku波段馈电段。本发明采用一个多频段馈源来代替两个馈源，解决了现有技术中需要将多频段天线安装在一辆通信车上，根据需要来回切换的麻烦，解决了重量和空间的问题。
【IPC分类】H01Q5/55, H01Q5/20, H01Q13/02
【公开号】CN105261839
【申请号】CN201510735086
【发明人】陈立松, 李文明, 裘德龙
【申请人】南京中网卫星通信股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月3日