小型化圆极化器的制作方法

本发明涉及一种小型化圆极化器，更具体地，涉及一种ku频段宽频段大直径、不等间距销钉加载小型化圆极化器。

背景技术：

波导圆极化器是圆极化反射面天线馈源系统的关键组成部分，其主要功能是将线极化信号变换为圆极化信号。波导圆极化器的结构形式直接决定馈源喇叭的体积、重量和电性能。常见的圆极化器形式有方波导或圆波导内插入膜片、脊、销钉或介质板等移相元结构形式，还有在圆波导对称壁上开槽，将方波导切角，以及圆波导直接过渡到椭圆波导的结构形式。

对于插入销钉移相元的方波导圆极化器，极化器的性能主要取决于销钉的数量n，销钉的半径r，销钉的间距s，销钉的高度h。销钉的数量n是设计极化器的关键，当销钉较少，驻波难以调整。随着极化器销钉数量增加，驻波特性会得到改善，同时也改善了极化器的相位特性，但当销钉数量过多时，极化器的总长度就会太长。为了使圆极化器有良好的驻波特性和相位特性，需要销钉数量尽量多才行。销钉的半径r是调节圆极化器的一个重要因素，根据经验公式，通常销钉的直径选择：d＝0.053λ。对于ku频段而言，频段波长λ较小，根据经验公式计算得到销钉直径为0.89mm。该尺寸较小，只有在高加工精度下才能实现，从而导致加工成本太高。

圆极化器的销钉间距s对驻波有较大影响，所以销钉数量的选取应满足最佳的驻波特性。当销钉数量较多时，销钉间距选择范围会较大。当销钉数量相同时，带宽越宽，合适的销钉间距范围就会越窄，销钉数量过多而使极化器的总长度过长。当销钉数量较少时，销钉间距的选择就尤为重要。在现有技术中，为了便于设计往往都选择等销钉间距。

为保证圆极化器良好的性能，在现有技术中，一般会采用较多数量、较小半径以及等间距排列的销钉。这样会导致圆极化器长度较长，且对加工精度要求较高。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种小型化圆极化器，减小圆极化器的尺寸，降低圆极化器的加工限制。

技术实现要素：

为了缓解现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种小型化圆极化器。

一种小型化圆极化器，包括法兰、方波导腔和销钉集合，法兰安装在方波导腔两端，销钉集合设置在方波导腔的棱边上，在销钉集合所在的方波导腔棱边设置渐变切角，渐变切角在方波导腔的近端口处；在销钉集合所在的方波导腔棱边设置等深切角；在无销钉所在的方波导腔棱边等深切角；销钉集合包含至少一组销钉，一组销钉包含偶数个等长度的销钉，销钉的直径大于经验公式计算值，销钉集合中相邻销钉的距离不相等。

进一步地，方波导腔采用铝块加工成型。

进一步地，渐变切角、等深切角、等深切角采用电火花加工法加工。

进一步地，销钉集合中的销钉在方波导腔棱边上的插入深度从中间向两端依次递减。

进一步地，销钉在方波导腔棱边上以组为单位对称分布。

进一步地，销钉集合中的销钉直径设置为2mm。

进一步地，销钉集合中的销钉采用锡焊焊接牢固。

进一步地，销钉集合中的销钉数量为18个。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供的圆极化器包括法兰、方波导腔和销钉集合，法兰安装在方波导腔两端，销钉集合设置在方波导腔的棱边上，在销钉集合所在的方波导腔棱边设置渐变切角，渐变切角在方波导腔的近端口处；在销钉集合所在的方波导腔棱边设置等深切角；在无销钉所在的方波导腔棱边等深切角；销钉集合包含至少一组销钉，一组销钉包含偶数个等长度的销钉，销钉集合中相邻销钉的距离不相等。

通过选择大直径销钉加载，利用销钉不等间距排列，设置渐变切角和等深切角，实现了圆极化器小型化。在保证性能的同时，减小了对于加工的限制，满足使用要求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一种实施方式，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。

图1为本发明实施例一种圆极化器的结构示意图；

图2为本发明实施例一种圆极化器的立体爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例一种圆极化器去掉法兰后有销钉的棱切角示意图；

图4为本发明实施例一种圆极化器去掉法兰后无销钉的棱切角示意图；

图5为本发明实施例一种圆极化器的去掉法兰后侧面示意图；

图6为本发明实施例一种圆极化器的去掉法兰后金属销钉示意图；

图7为本发明实施例一种圆极化器去掉法兰后销钉间不等间距排列示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、法兰；2、方波导腔；3、金属销钉；4、第一组两对等长销钉；5、第二组两对等长销钉；6、第三组两对等长销钉；7、第四组两对等长销钉；8、第五组一对等长销钉；9、有销钉所在的棱近端口端渐变切角；10、有销钉所在的棱等深切角；11、无销钉所在的棱等深切角。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的1、一种小型化圆极化器，包括法兰1、方波导腔2和销钉集合3，法兰1安装在方波导腔2两端，销钉集合3设置在方波导腔2的棱边上。

在一个可选的实施例中，方波导腔2采用铝块加工成型。

如图3和图4所示，在销钉集合3所在的方波导腔2棱边设置渐变切角9，渐变切角9在方波导腔2的近端口处；在销钉集合3所在的方波导腔2棱边设置等深切角10；在无销钉所在的方波导腔2棱边设置等深切角11。

在一个可选的实施例中，1、渐变切角9、等深切角10、等深切角11采用电火花加工法加工。

如图5和图6所示，销钉集合3包含至少一组销钉，一组销钉包含偶数个等长度的销钉，销钉的直径大于经验公式计算值，销钉集合3中相邻销钉的距离不相等。销钉集合3中的销钉在方波导腔2棱边上的插入深度从中间向两端依次递减。销钉在方波导腔2棱边上，以组为单位对称分布。

在一个可选的实施例中，如图6所示，销钉集合3中销钉的数量设置为18个。销钉集合3包含5组销钉：第一组两对等长销钉4、第二组两对等长销钉5、第三组两对等长销钉6、第四组两对等长销钉7、第五组一对等长销钉8，共九对18个销钉。中间的第五组在方波导腔2棱边上的插入深度最深，从中间向两端各组销钉的插入深度依次递减。以中间第五组一对等长销钉8为对称，两侧销钉以组为单位对称分布。

在另一个可选的实施例中，圆极化器应用于ku频段，频段波长λ较小，根据经验公式计算得到销钉直径为小于1mm，优选为0.89mm，其加工难度较大。设置销钉直径为2mm，大于经验公式计算值，易于加工。

在又一个可选的实施例中，销钉集合3中的销钉采用锡焊焊接牢固在方波导腔2的棱边上。

如图7所示，极化器的总长度为50mm，达到了小型化的技术效果。另一方面，各相邻销钉的距离s1、s2、s3和s4不相等。

需要进行说明的是，本发明实施例应用于线极化波转为圆极化波的技术领域。当线极化波的电场矢量以与销钉集合3轴线呈45°角度的方向输入时，电场矢量分解成两个大小相等，分别与销钉集合3轴线垂直和平行的分量，销钉集合3垂直于其轴线的电场分量等效为一个并联的感性电纳，使该电场分量的相位超前；对平行于其轴线的电场分量等效为一个并联的容性电纳，使该方向电场分量相位滞后。在选定金属销钉直径的情况下，调整金属销钉的高度和相邻金属销钉采用不等间距排列，实现两个正交分量的相位差90°。在方波导腔2上采用有销钉所在的棱边设置等深切角10、无销钉所在的棱边设置等深切角11、有销钉所在的棱边近端口端设置渐变切角9，改善端口的理想匹配。当线极化电场经过极化器后，当两者在输出端相位相差90°时，合成形成了轴比特性良、匹配特性良好的圆极化波。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。