具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器的制作方法

本发明涉及微波通信领域，具体地说，是涉及具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器。

背景技术：

在卫星移动通信系统中，正交模转接器(omt)和圆极化器是关键元器件。传统的插片圆极化器的工作带宽较窄，轴比较高，其使用受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器，与现有技术相比，结构更简单，加工更方便，并对高次模进行抑制，扩展了工作带宽。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器，包括公共端、端口a和端口b，和沿z方向连通公共端与端口a同时又连通公共端与端口b的至少两段波导段；所述公共端的形状为正方形或圆形；其中x方向沿水平方向指向右方，y方向指垂直向上方向，z方向垂直于x方向和y方向所在的xy平面；x、y、z方向符合右手定则。为了展宽所述器件的工作带宽，高次模的抑制是重要措施。为此，我们将公共端设置为四脊波导：所述公共端的上下左右四个方向的内壁上分别设置有至少一个金属脊,构成四脊波导；所述金属脊只在所述公共端的四个内壁上与所述公共端相连。传统技术的工作带宽为1.6ghz，而采用本方案的技术，其在ka频段的通讯中其全带宽能达到11.4ghz，比原来的参数高出7倍左右。在对高次模的抑制作用中，本发明采用上述结构的设计可以使得高次模的输出功率为高次模的输入功率的1％以下，极大的抑制高次模，一般，本发明在使用时不需要高次模，如果高次模输出得不到抑制，则会损失能量。

虽然公共端也可以设计出圆波导的四脊波导，单为了加工方便，所述公共端的形状设置为正方形。

所述公端口a和端口b的垂直于z轴的横截面形状设置为长方形，其沿x方向的宽度小于其沿y方向的高度20％以上。

为了最有效地抑制器件中的高次模，所述具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器构成左右镜像对称结构。

本发明为了进一步改善具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器的性能，还可以采用以下技术手段：

为了展宽器件的工作带宽，至少两段所述波导段的垂直于z方向的横截面形状为长方形，该长方形的在x方向上的宽度与其在y方向上的高度相差大于1％。不同横截面尺寸的波导段的使用，有利于抑制器件中的最有害的高次模。

为了进一步展宽器件的工作带宽，至少两段所述波导段的下方、左和右三个方向的内壁上分别设置有至少一个金属柱；所述金属柱只在所述公共端的三个内壁上与所述公共端相连。这里设置在左和右内壁上的金属柱的使用，有利于进一步抑制器件中的最有害的高次模。

作为展宽器件工作带宽的措施，所述波导段的左和右两个方向的内壁上设置的金属柱沿z方向排列；至少两根位于左面内壁上的金属柱的沿x方向的高度相差大于10％；或者至少两根位于右面内壁上的金属柱的沿x方向的高度相差大于10％。

作为展宽器件工作带宽的措施，所述波导段的左和右两个方向的内壁上设置的金属柱沿z方向排列；至少两根位于左面内壁上的金属柱的沿y方向的宽度相差大于10％；至少两根位于右面内壁上的金属柱的沿y方向的宽度相差大于10％。

作为展宽器件工作带宽的措施，所述波导段的下方的内壁上设置的金属柱沿z方向排列；至少两根位于下方内壁上的金属柱的沿x方向的宽度相差大于10％。

本发明采用上述结构，结构更简单，加工更方便，并对高次模进行抑制，扩展了工作带宽，本发明可以用于设计覆盖19.6～31ghz全部ka波段卫星通信频段的插片圆极化器，其轴比在全带宽中低于1db。

附图说明

图1为本发明-实施例2的俯视示意图；

图2为本发明-实施例2的某一波导段的横截面示意图；

图3为本发明-实施例2的公共端的横截面示意图；

图4为本发明-实施例3的立体图；

图5为本发明-实施例4的公共端的横截面示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器，包括公共端1、端口a4、端口b3和沿z方向连通公共端1与端口a4同时又连通公共端1与端口b3的至少两段波导段2；所述公共端1的形状为正方形或圆形；以正对公共端1外侧方向建立参考系，其中x方向为沿水平指向右方，y方向为竖直向上方向，z方向垂直于x方向和y方向所在的xy平面；x、y、z方向符合右手定则,所述公共端1的上下左右四个方向的内壁上分别设置有至少一个金属脊1a,构成四脊波导；所述金属脊1a只在所述公共端1的四个内壁上与所述公共端相连。

实施例2

如图1～3所示，本发明具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器，包括公共端1、端口a4和端口b3，和沿z方向连通公共端1与端口a4同时又连通公共端1与端口b3的4段波导段2；所述公共端1的形状为正方形。

所述公共端1的上下左右四个方向的内壁上分别设置有一个金属脊1a,构成四脊波导；所述金属脊1a只在所述公共端1的四个内壁上与所述公共端相连。

所述端口a4和端口b3的垂直于z轴的横截面形状设置为长方形，其沿x方向的宽度小于其沿y方向的高度20％以上。

四段所述波导段2的垂直于z方向的横截面形状为长方形，该长方形的在x方向上的宽度与其在y方向上的高度相差大于1％。

四段所述波导段2的下方、左和右三个方向的内壁上分别设置有一个金属柱2a；所述金属柱2a只在所述公共端1的三个内壁上与所述公共端相连。四段所述波导段2的上方内壁上也分别设置有一个金属柱2a；所述上方内壁上的金属柱2a只在所述公共端1的上方内壁上与所述公共端相连。

实施例3

如图1～4所示。与实施例2相比，不同之处仅在于，波导段2的数目为7。模拟结果：该紧凑型插片圆极化器的端口a4的反射系数低于-20db；端口a4到公共端1第一高次模的转换曲线低于-19db；端口a4到公共端1第2高次模的转换曲线低于-20db；端口a4和端口b3的隔离大于20db；公共端1的两个线极化模式的相位与90度相差的偏离误差小于+/-4度；公共端1的两个线极化模式的幅度误差小于+/-0.25db。

实施例4

如图1、2和5所示。与实施例2相比，不同之处仅在于，公共端为圆四脊波导。

技术特征：

技术总结
本发明公开了具有扩展带宽功能的宽带插片圆极化器，包括公共端、端口A和端口B，和沿Z方向连通公共端与端口A同时又连通公共端与端口B的至少两段波导段。本发明采用四脊波导公共端和侧面加载的金属柱展宽插片圆极化器的带宽并降低其圆极化轴比。比如，本发明可以用于设计覆盖19.6～31GHz全部Ka波段卫星通信频段的插片圆极化器，其轴比在全带宽中低于1dB。本发明主要用于各微波、毫米波和太赫兹波段的移动通信、卫星通信和雷达系统中。

技术研发人员：王清源
受保护的技术使用者：成都赛纳为特科技有限公司
技术研发日：2017.06.16
技术公布日：2017.10.20