一种新型波导圆极化器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型波导圆极化器，包括方形波导（1）和金属隔板（2），以及两个波导渐变部分（6、7），所述金属隔板（2）由依次连接的接收单元（3）、传输单元（4）和辐射单元（5）构成，且金属隔板（2）宽与方形波导（1）的内边长相等；所述金属隔板（2）置于方形波导（1）的中轴对称位置，且金属隔板（2）的一端与方形波导（1）一端的方形公共端口接触，将其分成两个矩形端口；所述两个波导渐变部分（6、7）分别与两个矩形端口连接；所述金属隔板（2）将方形波导（1）所接收两个正交的波束转换，由接收和转换所得波束之间产生相位差，实现左旋或者右旋圆极化信号。本发明可获得良好的回波损耗、插入损耗和相位差的性能。
【专利说明】
一种新型波导圆极化器
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型波导圆极化器，属于微波通信的技术领域。【背景技术】
[0002]隔片圆极化器(Septum Polarizer)是近十几年来广泛使用的圆极化器，它主要用于射电天文学和卫星天线等领域以实现圆极化信号的分离和合成。它的特点是将正交模变换器(0MT)和圆极化器的功能合二为一，具有结构紧凑、重量轻等优点。
[0003]使用隔板圆极化器可以使得波导结构简单紧凑、并且能够使圆极化器的插入相位一致性得到保障，在对相位平衡有要求的地方有较高的应用价值，因此获得了广泛的应用。 传统的隔片圆极化器结构简单、紧凑，但是它实现圆极化过程中回波损耗、插入损耗和相位差的性能相对较低，同时其工作频带只有20%左右。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种新型波导圆极化器，利用简单的结构改进，解决隔片圆极化器结构简单、紧凑，实现圆极化过程中回波损耗、 插入损耗和相位差的性能相对较低的问题。
[0005]本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:一种新型波导圆极化器，包括方形波导和金属隔板，以及两个结构相同的波导渐变部分，所述金属隔板由依次连接的接收单元、传输单元和福射单元构成，并且金属隔板的宽与方形波导的内边长相等;所述金属隔板置于方形波导的中轴对称位置，且金属隔板的一端与方形波导一端的方形公共端口接触，将方形公共端口分成两个结构相同的矩形端口；所述两个波导渐变部分分别与两个矩形端口连接;所述金属隔板将方形波导所接收两个正交的波束进行转换，由接收波束和转换所得波束之间产生相位差，实现左旋或者右旋圆极化信号。
[0006]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述两个波导渐变部分采用阶梯结构。
[0007]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述接收单元呈八字形结构。
[0008]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述传输单元采用矩形结构。
[0009]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述接收单元或传输单元采用对称结构。[001 〇]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述传输单元上设置波纹。
[0011]进一步地，作为本发明的一种优选技术方案:所述辐射单元采用平行四边形结构。
[0012]本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果:1.本发明提供的一种新型波导圆极化器，相比传统的结构单一的隔板圆极化器，该圆极化器结构更加简单，易于制作。
[0013]2.本发明所提供的是与传统隔片圆极化器工作原理不同的波导圆极化器，其实现圆极化的过程与传统隔板圆极化器不同，该波导圆极化器可以获得良好的回波损耗、插入损耗和相位差的性能。该圆极化器可优化空间大，可以更好地实现左旋或者右旋圆极化信号，具有良好的隔离度，可以广泛地用于射电天文学和卫星天线等领域中。
【附图说明】
[0014]图1是本发明新型波导圆极化器的结构示意图。
[0015]图2是本发明新型波导圆极化器的俯视图。
[0016]图3是本发明新型波导圆极化器的右视图。
[0017]图4是本发明利用HFSS软件计算的圆极化器的相位差特性的示意图。
[0018]图5是本发明利用HFSS软件计算的圆极化器的插入损耗特性的示意图。
[0019]图6是本发明利用HFSS软件计算的圆极化器的回波损耗特性的示意图。
[0020]其中附图标记解释:1_方形波导，2-金属隔板，3-接收单元，4-传输单元，5-辐射单元，6、7_波导渐变部分。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
[0022]如图1至3所示，本发明设计了一种新型波导圆极化器，包括方形波导I和金属隔板2，以及两个结构相同的波导渐变部分6、7，所述金属隔板2由依次连接的接收单元3、传输单元4和辐射单元5构成，并且金属隔板2的宽度与方形波导I的宽度相等，即金属隔板2的短边宽与方形波导I的内边长相等;所述金属隔板2置于方形波导I的中轴对称位置，且由金属隔板2的一端与方形波导I 一端的方形公共端口接触，将方形公共端口分成两个结构相同的矩形端口；所述两个波导渐变部分6，7分别与两个矩形端口连接，即所述两个波导渐变部分6、7分别位于金属隔板2的两侧后设置在方形波导I的同一端，及将位于金属隔板2同侧的波导渐变部分与端口相连，实现从矩形端口向标准矩形波导端口的转换；由此，利用金属隔板2将方形波导I所接收的平行于金属隔板2的TEOl模式的波束转换成垂直于金属隔板2的波束，以及将该转换所得垂直于金属隔板2的波束和将方形波导I所接收的垂直于金属隔板2的TElO模式的波束均等分，在此过程中TElO模和TEOl模也会产生90度的相位差，从而实现左旋或者右旋圆极化信号。
[0023]在上述结构中，所述两个波导渐变部分6、7优选地呈阶梯结构，还优选呈对称分布地设置于金属隔板2的两侧，如图2所示，两个波导渐变部分6、7呈阶梯结构且对称地位于方形波导I的两侧，由金属隔板2使其形成对称结构，利用阶梯的波导渐变部分6、7可以实现从矩形端口向标准矩形波导端口的转换。
[0024]本发明优选地将所述接收单元3采用八字形结构，如图3所示，接收单元3采用八字形可以更加便于信号的接收。进一步地，接收单元3采用对称结构，即如图所示地相对于方形波导I的上下壁呈对称设置，如图3所示，使得接收单元3在放置中，其对称轴线与方形波导I上下壁所在的对称线重合。
[0025]本发明中，所述传输单元4还可优选采用矩形结构，使用矩形结构更加利于信号的传输，由矩形结构的一端连接接收单元3，另一端连接福射单元5。所述传输单元4同样也可采用对称结构，即相对于方形波导I的上下壁呈对称设置，如图3所示，使得传输单元4在放置中，其对称轴线与方形波导1上下壁所在的对称线重合。
[0026]进一步地，所述传输单元4上还可设置波纹，本实施例选用矩形结构下，在矩形结构的上壁和下壁上分设置矩形波纹结构，增加该波纹结构的目的是调整该波导圆极化器的相位差。但是发明不限于该种矩形波纹，其他形状的波纹如锯齿形或波浪形同样适用，以及不限于矩形结构下，其他结构同样可适用增设波纹结构，本发明不对其进行限定。
[0027]以及，在本发明中所述辐射单元5可以采用平行四边形结构，该结构可以很好的实现波的辐射。该发明辐射单元不限于平行四边形结构，其他结构同样适用。[〇〇28]本发明的新型波导圆极化器的工作原理不同于传统的隔板圆极化器，它的工作原理是:当来自方形公共端口两个相互垂直的模式TE10和TE01经过金属隔板2时，垂直于金属隔板2的TE10模的波束被等幅度的分到金属隔板2两边;而平行于金属隔板2的TE01模的波束到达金属隔板2时，首先被金属隔板2的接收单元3收集，经过传输单元4到达福射单元5， 然后被辐射单元5等幅度的分到金属隔板2两边，在这个过程中平行于金属隔板2的模式的波束变化为垂直于金属隔板2的模式的波束。到达辐射单元5的波被等幅度分到金属隔板2 后向前传播分别经过波导渐变部分6、7到达两个矩形端口。在金属隔板2的传输单元4,呈矩形结构的传输单元的上壁和下壁上有对称分布的波纹结构时，加波纹的目的是调整该波导圆极化器的相位差。在整个过程中，由于平行于金属隔板2的TE01模的波束传输过程中的传输系数与垂直与金属隔板2的TE10模的波束的传输系数不同，通过优化传输单元的波纹结构和辐射单元的结构可以会产一个90度的相位差，从而更好地实现左旋或者右旋圆极化信号。
[0029]如图4所示，给出了本发明利用HFSS软件仿真计算得到的新型波导圆极化器的公共端口的两个模式TE10和TE01的波束相位差，在8.7至9.5GHz的频带范围内，两个模式的波束相位差在70°至110°范围内，由于该模型具有对称的结构，所以该波导圆极化器可以实现左旋和右旋信号收发共用的功能。
[0030]如图5所示，给出了本发明利用HFSS软件仿真计算得到的新型波导圆极化器的左右两个端口的插入损耗的示意图，在8.7至9.5GHz的频带范围内，左右两个端口的插入损耗值都低于_30dB，说明该圆极化器具有良好的隔离度。
[0031]如图6所示，给出了本发明利用HFSS软件仿真计算得到的新型波导圆极化器的公共端口的TE01模的回波损耗的示意图，在8.7至9.6GHz的频带范围内，回波损耗基本低于-20dB，该指标达到了可接受的范围。[〇〇32]综上所述，该新型波导圆极化器在8.7至9.5GHz的频带内，其相位差、插入损耗和回波损耗都在可接受的范围内。
[0033]本发明所提供的波导圆极化器，其实现圆极化的过程与传统隔板圆极化器不同， 可以获得良好的回波损耗、插入损耗和相位差的性能。该圆极化器可优化空间大，可以更好地实现左旋或者右旋圆极化信号，具有良好的隔离度，可以广泛地用于射电天文学和卫星天线等领域中。
[0034]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种新型波导圆极化器，包括方形波导(I)和金属隔板(2)，以及两个结构相同的波导渐变部分(6、7)，其特征在于，所述金属隔板(2)由依次连接的接收单元(3)、传输单元(4)和辐射单元(5)构成，并且金属隔板(2)的宽与方形波导(I)的内边长相等;所述金属隔板(2)置于方形波导(I)的中轴对称位置，且金属隔板(2)的一端与方形波导(I) 一端的方形公共端口接触，将方形公共端口分成两个结构相同的矩形端口 ；所述两个波导渐变部分(6、7)分别与两个矩形端口连接;所述金属隔板(2)将方形波导(I)所接收两个正交的波束进行转换，由接收波束和转换所得波束之间产生相位差，实现左旋或者右旋圆极化信号。2.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述两个波导渐变部分(6、7)采用阶梯结构。3.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述接收单元(3)采用八字形结构。4.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述传输单元(4)采用矩形结构。5.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述接收单元(3)或传输单元(4)采用对称结构。6.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述传输单元(4)上设置有波纹。7.根据权利要求1所述新型波导圆极化器，其特征在于:所述辐射单元(5)采用平行四边形结构。
【文档编号】H01P1/17GK106025451SQ201610439955
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】黄晓东, 王星, 金秀华
【申请人】南京邮电大学