双极化微波耦合器、双极化双备份微波传输系统的制作方法

本发明涉及一种微波耦合器，尤其涉及一种双极化微波耦合器。

背景技术：

人们对通信速度及微波通信系统的要求越来越高，但通信频率资源是有限的。在不增加新的频率资源条件下，为了充分利用频率资源，扩大通信容量，采用双极化传输方式，是一个很重要和有效的微波信号传送方式，从而双极化器件正是实现双极化传输的重要器件，该器件既可以将两路极化正交的线极化电磁波合路，又可将正交线极化的信号分离成两个微波信号，具有互易性。

传统的微波通信系统，有图1所示的单极化微波系统；后来又发展出如图2所示的单极化备份微波系统，利用coupler（耦合器）实现系统数据的备份；以及如图3所示的双极化微波系统，其利用omt（正交模耦合器）去实现系统频率复用，增大通信容量。但图3所示的双极化微波系统无法同时实现系统数据的备份，因此有必要开发出能实现系统数据备份的双极化双备份微波传输系统，而其中的双极化微波耦合器则是核心部件。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种双极化微波耦合器，可满足双极化双备份微波传输系统的需求。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

本发明双极化微波耦合器包括第一～第三正交模耦合器、第一耦合器、第二耦合器；第一正交模耦合器的水平方向端口、垂直方向端口分别连接第一耦合器的耦合端口、第二耦合器的耦合端口，第一耦合器的两个输入输出端口分别与第二正交模耦合器的水平方向端口、第三正交模耦合器的水平方向端口连接，第二耦合器的两个输入输出端口分别与第二正交模耦合器的垂直方向端口、第三正交模耦合器的垂直方向端口连接；第一～第三正交模耦合器的公共端口构成该双极化微波耦合器的三个输入输出端口。

优选地，第一耦合器和第二耦合器均为e面缝隙波导定向耦合器，且在第一正交模耦合器的垂直方向端口和第二耦合器的两个输入输出端口上分别设置有极化旋转结构。

优选地，所述双极化微波耦合器还包括由圆波导构成的三个分别与第一～第三正交模耦合器的公共端口连接的输入输出端口。

优选地，第一耦合器和第二耦合器交叠设置，并利用一组波导转弯结构实现正交模耦合器与耦合器之间的连接。

优选地，该双极化微波耦合器由三个平行的独立部件叠合装配而成。

优选地，所述双极化微波耦合器还包括第一～第三支架，分别用于该双极化微波耦合器与天线和两个数字微波收发信机的固定连接。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种双极化双备份微波传输系统，包括天线和主、备数字微波收发信机，所述主、备数字微波收发信机均为双极化数字微波收发信机，主、备数字微波收发信机通过如上任一技术方案所述双极化微波耦合器与所述天线连接。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明双极化微波耦合器可将正交双极化微波信号进行分路与合路，从而实现正交双极化微波信号的传输与备份，进而可通过对正交极化电磁波的信道复用提高传输信道带宽，提高无线通信信道稳定性和可靠性。

附图说明

图1为现有单极化微波系统结构示意图；

图2为现有单极化备份微波系统结构示意图；

图3为现有双极化微波系统结构示意图；

图4为本发明双极化双备份微波传输系统的结构原理框图；

图5为本发明双极化微波耦合器的一种优选结构示意图；

图6为图5双极化微波耦合器的装配结构示意图。

图中各附图标记含义如下：

1～3、omt，4、3db耦合器，5、3db耦合器，6、匹配负载，7、极化旋转结构，8、波导转弯结构。

具体实施方式

为了满足双极化双备份微波传输系统的使用需求，本发明提出了一种双极化微波耦合器，其包括第一～第三正交模耦合器、第一耦合器、第二耦合器；第一正交模耦合器的水平方向端口、垂直方向端口分别连接第一耦合器的耦合端口、第二耦合器的耦合端口，第一耦合器的两个输入输出端口分别与第二正交模耦合器的水平方向端口、第三正交模耦合器的水平方向端口连接，第二耦合器的两个输入输出端口分别与第二正交模耦合器的垂直方向端口、第三正交模耦合器的垂直方向端口连接；第一～第三正交模耦合器的公共端口构成该双极化微波耦合器的三个输入输出端口。

利用该双极化微波耦合器连接天线和主、备双极化数字微波收发信机，即可构成本发明的双极化双备份微波传输系统，其通过对正交极化电磁波的信道复用提高了传输信道带宽，提高了无线通信信道稳定性和可靠性。

为便于公众理解，下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

图4显示了本发明双极化双备份微波传输系统的基本结构和原理。如图4所示，该双极化双备份微波传输系统包括天线（antenna）和两个互为主备的双极化数字微波收发信机（dualdiplexerodu），通过本发明的双极化微波耦合器（图中是用作双极化微波信号的合路，因此图中标记为双极化合路器）连接。如图4所示，本发明的双极化微波耦合器由3个正交模耦合器（omt1～3）和2个耦合器(coupler1和coupler1)组成。如图4所示，双极化信号同过omt1分离出水平h和垂直v两个路信号，水平信号h通过耦合器coupler1，输出两个3db的h1，h2信号；垂直信号v通过耦合器coupler2，输出两个3db的v1，v2信号；信号h1/v1以及信号h2/v2再分别进入正交模耦合器omt2和omt3，实现双极化分路；信号通过两个正交模转换器omt2和omt3，分别输出信号h1、信号v1以及信号h2、信号v2，信号h1和信号h2通过耦合器1合路，信号v1和信号v2通过耦合器2合路，在通过正交模耦合器omt1，实现双极化信号的合路。

图5显示了本发明双极化微波耦合器的一种优选结构。如图5所示，该双极化微波耦合器包括正交模耦合器1～3、3db耦合器4、3db耦合器5，以及极化旋转结构7、波导转弯结构8。正交模耦合器1～3的公共端口置于三个不同的方向，其上分别连接一段可以接受/发送相互垂直的双极化信号的圆波导，作为该双极化微波耦合器的三个输入输出端口。

为了进一步提高信号传输性能，本实施例中的3db耦合器4和3db耦合器5均采用相同的e面缝隙波导定向耦合器，这样耦合器的腔体和盖板可以沿着微波波导的e面剖分，便于加工，且性能良好，结构稳定。为了使得垂直极化信号能够通过e面缝隙波导定向耦合器，在正交模耦合器1的垂直方向v端口和3db耦合器5的两个输入输出端口上分别设置有极化旋转结构7，这样，交模耦合器1输出的垂直极化方向信号先被转换为水平极化方向信号，然后经由3db耦合器5等分为两路，再分别转换为垂直极化方向信号。为了使得本发明双极化微波耦合器的结构尽量紧凑且便于加工，如图5所示，3db耦合器4和3db耦合器5交叠设置，并利用一组波导转弯结构8实现正交模耦合器输入输出端和耦合器的输出输入端之间的连接。图中的6是两个e面缝隙波导定向耦合器的隔离端口所连接的匹配负载。

本实施例中的3个正交模耦合器、2个3db耦合器、极化旋转结构、波导转弯结构在结构上是由双极化微波合路器的腔体结构实现，如图6所示，本发明将此腔体结构分解为便于加工相互平行的3部分：腔体1、腔体2、腔体3，然后将这三部分叠合装配而成。

为了便于系统安装，本实施例中还为双极化微波耦合器配置了三个支架：支架1～3，支架1用于将双极化微波合路器安装固定到微波天线上；支架2、支架3是用于安装odu。

本发明双极化微波耦合器主要应用于微波点对点通信或卫星通信系统中，可实现两路频率相同、极化正交、有相互隔离的信号的分路、合路和备份功能；不仅高效利用了信道的频率资源，增大了通信容量，还提供了备份通道，使得系统更加稳定。