一种宽带扭波导结构的制作方法

本发明涉及导航测控、无线通信及射电天文技术领域，特别是指一种宽带扭波导结构。

背景技术：

在导航测控、卫星通信等领域普遍使用的波导系统中，常常需要将电场传输的极化平面旋转一定角度，最普通的处理方式是通过机械手段将一段直波导管扭转到需要的角度，这种方式的缺点是长度较大，阶梯扭波导长度有所缩减，尤其是在带宽较宽时需要更多的阶梯，长度较大而且不易加工。

由Hideki Asao等人发表的文献《A Compact 90-degree Twist using Novel Ridged Waveguide for Integrated Waveguide Subsystems》（IEEE Microwave Conference, 2006. 36th European，Sept. 2006）及相关专利文件公开了一种90°的扭波导结构，仅用一段波导结构实现了在较宽频带内90°的极化扭转，解决了90°扭波导长度较大的问题。公开号为CA2320667A1的专利公开了一种“Compact Wideband Waveguide Twist Transition”，其具有一种蝴蝶结形（原文：bow tie shape）的转极化片，可以实现0°~ 90°的极化旋转，结构较复杂，从公开的附图看，带宽也稍窄。由Uwe Rosenberg 等人于2012年发表在 IEEE上的文献《Compact waveguide twist design fitting with interfacing waveguide cross sections》及公开号为US7.956.700B2的专利《Waveguide Junction》、公开号为CN101243577A的专利《波导接头》公开了一种用两段与传输波导等口径的双脊波导实现宽带极化扭转的方案，其在0°~ 90°之间任一角度均可实现极化扭转，缺点是需要两段脊波导，长度较大、加工复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种宽带扭波导结构，其电性能优异，结构简单，易于加工，可以在将近一个倍频内实现0°~ 90°内任一角度的极化偏转。

基于上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种宽带扭波导结构，其包括第一矩形传输路径元件、第二矩形传输路径元件，以及把第一矩形传输路径元件和第二矩形传输路径元件连接在一起的作为脊波导的连接元件，所述连接元件具有矩形内腔且矩形内腔的两个长边壁上各具有一个凸起的脊，两个脊相对于脊波导的中心面镜像对称，脊波导的宽边与窄边分别大于或等于第一矩形传输路径元件和第二矩形传输路径元件的宽边与窄边；所述第一矩形传输路径元件的电磁波极化平面与所述第二矩形传输路径元件的电磁波极化平面之间具有0° ~ 90°范围内的夹角，所述脊波导的电磁波极化平面为所述夹角的角平分面。

可选的，所述连接元件的内腔中除脊的顶面棱边外，其他与连接元件的轴向相平行的棱边处均具有倒角结构。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

1、本发明仅使用一段脊波导就实现了0° ~ 90°内任一角度的极化偏转，整个装置结构简单、紧凑，易于加工。

2、本发明提出了一种宽带转极化结构，其相对带宽63%的带宽内回波损耗小于-35dB，可见转极化结构驻波小、带宽较宽。

总之，本发明电性能优异，结构简单，易于加工，可以在将近一个倍频内实现0°~ 90°内任一角度的极化偏转，可以使用在L/S、S/C、L/S/C、C/X、X/Ku、C/X/Ku、Ku/Ka等频段双频共用、三频共用或者L、S、C、X、Ku、Ka等频段收发共用的天线系统，是对现有技术的一种重要改进。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。

图1是本发明实施例中宽带扭波导结构的一种结构示意图；

图2是本发明实施例中α=90°时宽带扭波导结构中电磁波传输路径的三维结构透视示意图；

图3是图2的一种向视图；

图4是图2中连接元件中脊波导的截面图；

图5是本发明实施例中α=45°时宽带扭波导片电磁波传输路径的三维结构透视示意图；

图6是图5的一种向视图；

图7是图5中连接元件中脊波导的截面图；

图8是本发明实施例中宽带扭波导结构在1.15GHz~2.3GHz内α分别为45°、90°时矩形传输路径元件的回波损耗仿真图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

如图1～7所示，一种宽带扭波导结构，包括：第一矩形传输路径元件102、第二矩形传输路径元件104，以及把第一矩形传输路径与第二矩形传输路径连接在一起的连接元件100，第一矩形传输路径元件102的电磁波极化平面与第二矩形传输路径元件104的电磁波极化平面呈夹角α，连接元件100沿第一矩形传输路径元件102与第二矩形传输路径元件104电磁波传输方向具有固定的长度。

具体来说，连接元件100内部周边为脊波导，在脊波导每个长边壁上具有一个凸起的脊106、108，两个脊106、108相对脊波导中心面对称，脊波导的宽边与窄边分别大于第一矩形传输路径元件102与第二矩形传输路径元件104的宽边与窄边。

具体来说，夹角α可以为0° ～ 90°之间的任一角度。

具体来说，所述脊波导100传输电磁波极化平面与夹角α的角平分面重合。

具体来说，所述脊波导100宽边与窄边的邻接处以及脊与脊波导100宽边的邻接处均有倒角，脊波导100宽边与窄边邻接处以及脊与脊波导100宽边邻接处可以没有倒角。

图8是上述宽带扭波导片在1.15GHz~2.3GHz内α分别为45°、90°时一个矩形波导端口的回波损耗仿真曲线图，其中，图8的横坐标为仿真频率，单位：GHz，纵坐标为回波损耗幅度大小，单位：dB；图中实线为α=90°时回波损耗仿真曲线，点线为α=45°时回波损耗仿真曲线，从图中可以看出回波损耗小于-25dB的相对带宽大于58%，可见，本发明的性能非常优异。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。