波导多级功分网络型正交并联馈电网络的制作方法

1.本实用新型涉及波导功分/合成技术，尤其涉及双极化/双频段馈电网络，具体与一种波导多级功分网络型正交并联馈电网络的结构有关。


背景技术：

2.馈电网络作为电磁信号耦合与功率分配的重要组件，若天线需要实现双极化/双频段功能，工作在两个不同极化，对应的馈电网络需要正交。目前的馈电网络，缺少一种不仅结构紧凑且又能够将两个独立频段或正交线极化的电磁信号从点源信号转换为线源信号的方式。


技术实现要素：

3.为解决上述相关现有技术不足，本实用新型提供一种波导多级功分网络型正交并联馈电网络，实现将两个独立频段或正交线极化的电磁信号从点源信号转换为线源信号，各频段独立，互不干扰，整体结构紧凑，体积尺寸极大缩小，方便应用于具备双频段/双极化功能的天线结构中。
4.为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：
5.一种波导多级功分网络型正交并联馈电网络，包括：
6.一分二功分器i和一分二功分器ii；
7.绕中心轴呈90
°
旋转设置的e面波导多级功分网络i、e面波导多级功分网络ii、e面波导多级功分网络iii、e面波导多级功分网络iv；e面波导多级功分网络i相邻于e面波导多级功分网络ii和e面波导多级功分网络iv；
8.e面波导多级功分网络i和e面波导多级功分网络iii的分支端口齐平于第一平面，工作于两个频段或正交极化其中的第一个；e面波导多级功分网络ii和e面波导多级功分网络iv的分支端口齐平于第二平面，工作于两个频段或正交极化其中的第二个；第一平面与第二平面正交；
9.一分二功分器i的主路端连接输入口i，分支端口分别连接e面波导多级功分网络i、e面波导多级功分网络iii的主路端口；
10.一分二功分器ii的主路端连接输入口ii，分支端口分别连接e面波导多级功分网络ii、e面波导多级功分网络iv的主路端口。
11.进一步，e面波导多级功分网络i、e面波导多级功分网络ii、e面波导多级功分网络iii、e面波导多级功分网络iv水平设置；e面波导多级功分网络i和e面波导多级功分网络iii的分支端口均连接有垂直设置的波导耦合过渡口i；e面波导多级功分网络ii和e面波导多级功分网络iv的分支端口均连接有垂直设置的波导耦合过渡口ii。
12.进一步，输入口i用于作为正交并联馈电网络的第一个频段或极化的输入端，波导耦合过渡口i用于作为正交并联馈电网络的第一个频段或极化的输出端；输入口ii用于作为正交并联馈电网络的第二个频段或极化的输入端，波导耦合过渡口ii用于作为正交并联
馈电网络的第二个频段或极化的输出端；输入口i通过输入传输线i连接一分二功分器i的主路端，输入传输线i上设有滤波器i，滤波器i用于抑制第二个频段或极化的信号；输入口ii通过输入传输线ii连接一分二功分器ii的主路端，输入传输线ii上设有滤波器ii，滤波器ii用于抑制第一个频段或极化的信号。
13.进一步，一分二功分器i的一个分支端口通过第一分支传输线i连接e面波导多级功分网络i的主路端口，另一个分支端口通过第二分支传输线i连接e面波导多级功分网络iii的主路端口；一分二功分器ii的一个分支端口通过第一分支传输线ii连接e面波导多级功分网络ii的主路端口，另一个分支端口通过第二分支传输线ii连接e面波导多级功分网络iv的主路端口。
14.进一步，正交并联馈电网络，包括上下两层结构：
15.e面波导多级功分网络i、e面波导多级功分网络ii、e面波导多级功分网络iii、e面波导多级功分网络iv处于上层；
16.输入口i和输入口ii处于下层；
17.一分二功分器i和一分二功分器ii的分支端口均处于下层，主路端口均垂直于分支端口设置；
18.输入传输线i和输入传输线ii均包括依次连接下层部段、垂直过渡段、上层部段，下层部段分别对应连接输入口i和输入口ii，上层部段分别对应连接一分二功分器i和一分二功分器ii的主路端口；
19.第一分支传输线i、第二分支传输线i、第一分支传输线ii、第二分支传输线ii均包括依次连接下层传输段、垂直过渡传输段、上层传输段，第一分支传输线i和第二分支传输线i的下层传输段分别连接于一分二功分器i的分支端口，第一分支传输线ii和第二分支传输线ii的下层传输段分别连接于一分二功分器ii的分支端口，第一分支传输线i和第二分支传输线i的上层传输段分别对应连接e面波导多级功分网络i和e面波导多级功分网络iii的主路端口，第一分支传输线ii和第二分支传输线ii的上层传输段分别对应连接e面波导多级功分网络ii和e面波导多级功分网络iv的主路端口。
20.进一步，正交并联馈电网络，形成于腔体，腔体包括自下而上依次装配的下板、中间腔、上腔；下板顶面与中间腔底面配合后形成正交并联馈电网络的下层；中间腔顶面与上腔底面配合后形成正交并联馈电网络的上层；波导耦合过渡口i和波导耦合过渡口ii形成于上腔。
21.进一步，腔体还包括上板，上板装配于上腔顶面，装配后整个腔体呈矩形块形状。
22.进一步，所有波导耦合过渡口i所在直线与所有波导耦合过渡口ii所在直线垂直，呈十字型；处于中间的连续多个波导耦合过渡口i的输入功率设置为大于剩余均分的处于两边的多个波导耦合过渡口i的输入功率；处于中间的连续多个波导耦合过渡口ii的输入功率设置为大于剩余均分的处于两边的多个波导耦合过渡口ii的输入功率。
23.本实用新型的有益效果在于：
24.1、实现了两个独立频段和正交线极化的电磁信号从一个点源到一个线源的转换，极大地降低了馈电网络地复杂性；
25.2、各频段电磁信号物理隔离，互不干扰，可实现跨频段设计；输入均处于下层结构且分离隔开，输出均处于上层结构，且第一面和第二面正交，实现相互独立；
26.3、通过旋转设置e面波导多级功分网络，并通过垂直过渡段和垂直过渡传输段将上下两层过渡，以及传输线和输入线的结构设置，不仅有效将整体体积控制在一个矩形块形状范围，而且还利于实现物理隔离，避免两路信号干扰，通过中间腔和下板形成下层结构，通过中间腔和上腔形成上层结构，使得整体结构紧凑，体积尺寸极大缩小，方便应用于两个极化/频段的天线结构中。
附图说明
27.本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本技术的范围。
28.图1为本技术实施例的正交并联馈电网络结构示意图。
29.图2为本技术实施例的腔体爆炸结构示意图。
30.图3为本技术实施例的正交并联馈电网络位于腔体的示意图。
31.图4为本技术实施例的上腔与上板装配后的仰视图。
32.图5为本技术实施例的阶梯权重加权实现方式示意图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.如图1、3、4所示，本实例提供一种波导多级功分网络型正交并联馈电网络1，包括：一分二功分器i 104、一分二功分器ii 204、e面波导多级功分网络i 106a、e面波导多级功分网络ii 206a、e面波导多级功分网络iii 106b、e面波导多级功分网络iv 206b。
35.e面波导多级功分网络i 106a、e面波导多级功分网络ii 206a、e面波导多级功分网络iii 106b、e面波导多级功分网络iv 206b绕中心轴呈90
°
旋转依次设置。其中，e面波导多级功分网络i 106a相邻于e面波导多级功分网络ii 206a和e面波导多级功分网络iv 206b。
36.e面波导多级功分网络i 106a和e面波导多级功分网络iii 106b工作于两个频段或正交极化其中的第一个；e面波导多级功分网络ii 206a和e面波导多级功分网络iv 206b工作于两个频段或正交极化其中的第二个。
37.e面波导多级功分网络i 106a和e面波导多级功分网络iii 106b的分支端口齐平于第一平面，e面波导多级功分网络ii 206a和e面波导多级功分网络iv 206b的分支端口齐平于第二平面，第一平面与第二平面正交，呈十字型。
38.一分二功分器i 104的主路端连接输入口i 101，分支端口分别连接e面波导多级功分网络i 106a、e面波导多级功分网络iii 106b的主路端口；一分二功分器ii 204的主路端连接输入口ii 201，分支端口分别连接e面波导多级功分网络ii 206a、e面波导多级功分网络iv 206b的主路端口。
39.具体的，一分二功分器i 104的一个分支端口通过第一分支传输线i 105a连接e面波导多级功分网络i 106a的主路端口，另一个分支端口通过第二分支传输线i 105b连接e面波导多级功分网络iii 106b的主路端口；一分二功分器ii 204的一个分支端口通过第一
分支传输线ii 205a连接e面波导多级功分网络ii 206a的主路端口，另一个分支端口通过第二分支传输线ii 205b连接e面波导多级功分网络iv 206b的主路端口。
40.输入口i 101用于作为正交并联馈电网络1的第一个频段或极化的输入端，输入口ii 201用于作为正交并联馈电网络1的第二个频段或极化的输入端。
41.通过此种结构布局，形成两路相互独立的网络单元，每一路包括一个一分二功分器，2个e面波导多级功分网络，实现从输入口i 101输入一个频段或极化的点信号，经过对应的网络单元后，通过齐平于第一平面的分支端口实现线源信号输出；从输入口ii 201输入另一个频段或极化的点信号，经过对应的网络单元后，通过齐平于第二平面的分支端口实现线源信号输出。将两个正交线极化的馈电网络集成在一个共用口径上，空间得到了充分的利用，结构更加紧凑。
42.e面波导多级功分网络i 106a、e面波导多级功分网络ii 206a、e面波导多级功分网络iii 106b、e面波导多级功分网络iv 206b水平设置；e面波导多级功分网络i 106a和e面波导多级功分网络iii 106b的分支端口均连接有垂直设置的波导耦合过渡口i 107；e面波导多级功分网络ii 206a和e面波导多级功分网络iv 206b的分支端口均连接有垂直设置的波导耦合过渡口ii 207。
43.波导耦合过渡口i 107用于作为正交并联馈电网络1的第一个频段或极化的输出端，波导耦合过渡口ii 207用于作为正交并联馈电网络1的第二个频段或极化的输出端。
44.所有波导耦合过渡口i 107所在直线与所有波导耦合过渡口ii 207所在直线垂直，呈十字型；通过波导耦合过渡口i 107和波导耦合过渡口ii 207，将输出的两个正交极化的线源信号，耦合向另一级馈电网络。另一级馈电网络为，连接于本实例的正交并联馈电网络1之上的馈电网络，用于接收两个正交极化的线源信号，并进行处理，比如处理后输出两个正交极化的线源信号阵列，以进一步提供给辐射器。
45.在如图5所示的优选实施例中，采用阶梯权重加权方式，处于中间的连续多个波导耦合过渡口i 107的输入功率设置为大于剩余均分的处于两边的多个波导耦合过渡口i 107的输入功率，如图5中所示，中心区域301b中的波导耦合过渡口i 107，输入功率设为p1 dbm，边缘区域301a中的波导耦合过渡口i 107，输入功率设为p2 dbm，p1＞p2；同样，处于中间的连续多个波导耦合过渡口i i207的输入功率设置为大于剩余均分的处于两边的多个波导耦合过渡口ii 207的输入功率，如图5中，中心区域302b中的波导耦合过渡口ii 207的输入功率大于边缘区域302a中的波导耦合过渡口ii 207的输入功率。采用本选优实施例的阶梯权重加权方式，可以避免其他幅度加权方案导致的色散增益损失、中心到边缘馈电幅度变化大和仿真时间长等问题。
46.具体，如图1所示，每个e面波导多级功分网络包括两个一分二组件和三个一分四组件，其中1个一分二组件的一个分支连接另一个一分二组件的主路端，另一个分支连接一个一分四组件的主路端，另一个一分二组件的两个分支分别连接一个一分四组件的主路端。通过1个一分二组件直接连接的一分四组件，位于靠近旋转对称的中心的位置，通过此种方式形成的e面波导多级功分网络，可以配合实现阶梯权重加权。
47.作为本实例的进一步具体实施方式，输入口i 101通过输入传输线i 103连接一分二功分器i 104的主路端，输入传输线i 103上设有滤波器i 102，滤波器i102用于抑制第二个频段或极化的信号；输入口ii 201通过输入传输线ii 203连接一分二功分器ii 204的主
路端，输入传输线ii 203上设有滤波器ii 202，滤波器ii 202用于抑制第一个频段或极化的信号，从而可以更好的实现两路信号的相对独立和互不干扰。
48.作为本实例的进一步优选实施方式，为了进一步缩小体积，实现结构紧凑布局，将正交并联馈电网络1，设计为上下两层结构，其中：
49.e面波导多级功分网络i 106a、e面波导多级功分网络ii 206a、e面波导多级功分网络iii 106b、e面波导多级功分网络iv 206b处于上层；
50.输入口i 101和输入口ii 201处于下层；
51.一分二功分器i 104和一分二功分器ii 204的分支端口均处于下层，主路端口均垂直于分支端口设置；
52.输入传输线i 103和输入传输线ii 203均包括依次连接下层部段、垂直过渡段、上层部段，下层部段分别对应连接输入口i 101和输入口ii 201，上层部段分别对应连接一分二功分器i 104和一分二功分器ii 204的主路端口；
53.第一分支传输线i 105a、第二分支传输线i 105b、第一分支传输线ii 205a、第二分支传输线ii 205b均包括依次连接下层传输段、垂直过渡传输段、上层传输段，第一分支传输线i 105a和第二分支传输线i 105b的下层传输段分别连接于一分二功分器i 104的分支端口，第一分支传输线ii 205a和第二分支传输线ii 205b的下层传输段分别连接于一分二功分器ii 204的分支端口，第一分支传输线i 105a和第二分支传输线i 105b的上层传输段分别对应连接e面波导多级功分网络i 106a和e面波导多级功分网络iii 106b的主路端口，第一分支传输线ii 205a和第二分支传输线ii 205b的上层传输段分别对应连接e面波导多级功分网络ii 206a和e面波导多级功分网络iv 206b的主路端口。
54.上下两层结构的正交并联馈电网络1通过腔体形成。如图2所示，用于形成正交并联馈电网络1的腔体包括自下而上依次装配的下板21、中间腔22、上腔31、上板3；下板21顶面与中间腔22底面配合后形成正交并联馈电网络的下层；中间腔22顶面与上腔31底面配合后形成正交并联馈电网络的上层；波导耦合过渡口i 107和波导耦合过渡口ii 207形成于上腔31。上板3装配于上腔31顶面，装配后整个腔体呈矩形块形状。
55.本实例巧妙地将工作于两个正交极化的两个独立信号路径分别布置在矩形块形状的第一、第三象限和第二、第四象限，通过滤波器i和滤波器ii，以及垂直过渡段和垂直过渡传输段，实现完全的物理隔离，避免了两个独立信号路径的干涉。这种设计将两个正交线极化的馈电网络集成在一个共用口径上，空间得到了充分的利用，结构更加紧凑。
56.本实例提供了两个独立的信号通道，在两个路径中进行了正交隔离设计，并在各自信号通道中应用了波导滤波器，取代传统的用于将两个正交极化微波信号组合或隔开的正交模耦合器（omt）。
57.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。