一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件的制作方法

1.本发明属于微波卫星通信和雷达技术领域，具体涉及的是一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件。


背景技术：

2.随着通信技术的不断发展，对通信方式的灵活性和高可靠的通信质量的需求越来越迫切，微波毫米波卫星通信技术是解决这个需求的其中一种通信方式。在卫星通信中，天线的馈线部分的极化方式连续可调且分离的极化波之间的高隔离度是非常重要的指标，极化连续可调反应的是系统灵活性，极化波之间的高隔离度反应的是系统的灵敏度和系统的稳定性。如果极化方式不能连续可调，很可能在有外部干扰的情况下通信系统发生中断。同时极化波的隔离度不高的话，通信就会产生自身收发干扰，造成通信系统的通信效果严重降低。所以，极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件在卫星通信和雷达系统中所扮演的角色越来越重要。极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件就在这样的背景要求下应运而生。


技术实现要素：

3.本发明的目的是实现一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件。针对目前卫星通信系统和雷达系统的高通信质量和高稳定性的要求，提供一种具有结构简单，加工复杂度低、装配方便、技术参数水平高等突出优点。同时由于装配结构简单，可生产性和高合格率就能大大提高，同时也大大地提高了组件的可靠性，能有效地满足微波卫星通信和雷达系统的高标准要求，在微波卫星通信和雷达系统中有着很好的应用前途。
4.本发明提出了一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件，属于微波卫星通信和雷达系统领域。主要解决了天线的馈线部分的极化方式连续可调且在此过程中产生的水平极化波和垂直极化波之间的高隔离度等技术难题。
5.一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件，包括：
6.1-圆波导极化器：
7.圆波导极化器通过圆波导公共口输入或输出极化波信号，圆波导内部有“燕尾型”极化片，该极化片起到极化分离与变换的作用，在圆极化片的正反两面对应的圆波导壁上开了小凹槽，起到匹配作用。
8.2-圆波导旋转关节：
9.圆波导旋转关节内部有旋转轴，可以通过外部手动360
°
连续可调节，该圆旋转关节通过螺钉固定圆波导极化器的法兰与圆波导旋转关节的法兰将两者相连接。其中，从圆波导旋转关节的法兰到法兰这部分是不可拆分的整体，创新性地采用了圆波导旋转关节的活动面3进行极化旋转调整，这是整个组件的重要组成部分。
10.3-正交模耦合器：
11.正交模耦合器的公共端法兰与圆波导旋转关节的法兰通过螺钉将两者相连接，通
过正交模耦合器的公共口在正交模耦合器两个极化分离端口分别产生水平极化波与垂直极化波，水平极化波通过wr42波导进行传输，垂直极化波通过wr28波导进行传输。
12.4-wr42弯波导：
13.wr42弯波导的法兰与正交模耦合器水平极化端口法兰通过螺钉相连接。 wr42弯波导的另一端法兰与发阻滤波器相连接，弯波导的作用是方便正交模耦合器与发阻滤波器之间的安装。
14.5-发阻滤波器：
15.wr42波导与发阻滤波器通过螺钉连接两者的法兰，该发阻滤波器起到加大抑制wr28弯波导端口产生的垂直极化波，以实现极化波之间的高隔离度的目的。
16.6-wr28弯波导。
17.wr28弯波导的法兰直接安装在正交模耦合器的法兰端口连接，该波导的主要作用是延长垂直极化端口的输出长度，便于与系统相连接。
18.极化器内部有“燕尾型”极化片，极化片起到极化分离与变换的作用，在极化片的正反两面对应的圆波导壁上开了小凹槽；
19.所述的圆波导旋转关节内部有旋转轴，可以手动360
°
连续可调节，该旋转关节通过螺钉与圆波导极化器相连接，其中可以通过圆波导旋转关节的活动面进行极化调整；
20.所述的正交模耦合器内部有多级阻抗变换台阶，从公共端口方向朝着水平极化端口和垂直极化端口方向作阻抗变换，达到极化和阻抗匹配的作用。其中，水平极化端口是通过一个窄的耦合缝将水平极化波耦合过去。正交模耦合器与圆旋转关节通过螺钉与两者的法兰盘连接，在正交模耦合器两个输出端口分别产生水平极化与垂直极化波；
21.所述的wr42弯波导的法兰与正交模耦合器的水平极化端口法兰通过螺钉相连接。wr42弯波导的另一端法兰与发阻滤波器相连接。
22.所述的发阻滤波器内部是由很多在wr42波导宽边开槽并且将相应的窄边减小的结构形式的，起到低通滤波的作用。wr42波导与发阻滤波器通过螺钉连接两者的法兰，该发阻滤波器起到加大抑制wr28端产生的垂直极化波，以达到极化波之间实现高隔离度的目的；
23.所述的wr28弯波导的主要作用是延长垂直极化端口的输出长度，便于与系统相连接。
24.所述的相关附属件包括紧固螺钉。
25.本技术方案的原理及实现原理为：
26.本发明创造主要包括以下几个部分：
27.1、圆波导极化器。极化器内部有“燕尾型”极化片，极化片起到极化分离与变换的作用，在极化片的正反两面对应的圆波导壁上开了小凹槽，起到匹配作用；
28.2、圆波导旋转关节。圆波导旋转关节内部有旋转轴，可以手动360
°
连续可调节，该旋转关节通过螺钉与圆波导极化器相连接，其中可以通过圆波导旋转关节的活动面进行极化调整；
29.3、正交模耦合器。包括一个公共圆波导口、一个标准的wr42水平极化波导口，一个标准的wr28波导垂直极化口，以及有效提高隔离度的具有波导截止衰减特性的波导传输段，该传输段对提升隔离度起到一定的作用，它也是从圆波导的主模te
11
模变换到其他两个
标准的波导主模te
10
垂直极化波和te
01
模水平极化波的关键部分，由于该正交模工作在两个不同频段的波导频率范围，这就在双波导频段的相互隔离就会有一定的提高。同时，正交模耦合器内部有多级阻抗变换台阶，从公共端口方向朝着水平极化端口和垂直极化端口方向作阻抗变换，达到极化和阻抗匹配的作用，其中，水平极化端口是通过一个窄的耦合缝将水平极化波耦合过去。正交模耦合器与圆旋转关节通过螺钉与两者的法兰盘连接，在正交模耦合器两个输出端口分别产生水平极化与垂直极化波。
30.4、wr42弯波导。wr42弯波导的法兰与正交模耦合器的水平极化端口法兰通过螺钉相连接。wr42弯波导的另一端法兰与发阻滤波器相连接。
31.5、发阻滤波器。发阻滤波器内部是由很多在wr42波导宽边开槽并且将相应的窄边减小的结构形式的，起到低通滤波的作用。wr42波导与发阻滤波器通过螺钉连接两者的法兰，该发阻滤波器起到加大抑制wr28端产生的垂直极化波，以达到高隔离度的目的；
32.6、wr28长的弯波导。该波导的主要作用是延长垂直极化端口的输出长度，便于与系统相连接。本发明分为以上几个部分，装配结构简单，技术指标优良，方便连续精确调整极化，对实现系统的极化360
°
连续调节起到非常重要的作用。
33.7、连接附件如螺钉等是实现以上六个部分相互连接的重要保证。
34.由于组件的各个部分都是分开设计且独立存在的，所以安装工作也是实现高性能组件的重要一环。
35.本发明的极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件只要六个部分组成，即圆波导极化器、圆波导旋转关节、正交模耦合器、wr42弯波导、发阻滤波器、以及wr28弯波导等。由于采用了螺钉紧固连接，这样就完成了整个极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件的连接，其特征在于主要解决了天线的馈线部分的极化方式连续可调且在此过程中产生的水平极化波和垂直极化波之间的高隔离度等技术难题。在各种微波毫米波卫星通信和雷达等电子设备中有着极其重要的作用。
附图说明
36.图1为实施例中的极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件主视角结构示意图；
37.图2是图1的轴向剖面结构示意图；
38.图3是图1的左视角结构示意图；
39.图4是图1的三维装配完整状态结构示意图；
40.图5是燕尾型极化片与圆波导极化器的配合结构示意图；
41.图6是图5的俯视角示意图；
42.图7是正交模耦合器中波导传输段内有多级阻抗变换台阶示意图；
43.图中：圆波导极化器1、圆波导旋转关节2、圆波导旋转关节的活动面3、正交模耦合器4、wr42弯波导5、wr28弯波导6、圆波导极化器的第一法兰7、圆波导极化器的第二法兰8、圆波导旋转关节的第一法兰9、圆波导旋转关节的第二法兰10、正交模耦合器的公共端法兰11、正交模耦合器的水平极化端口法兰12、wr42弯波导的第一法兰13、wr42弯波导的第二法兰14、wr28弯波导的第一法兰15、wr28弯波导的第二法兰16、发阻滤波器17、燕尾型极化片 18、凹槽19、台阶20。
具体实施方式
44.本发明是一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件，属于微波毫米波卫星通信和雷达技术领域。主要解决了天线的馈线部分的极化方式连续可调且在此过程中产生的水平极化波和垂直极化波之间的高隔离度的技术难题。
45.下面结合附图与具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
46.参考图1，一种极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件，其特征是包括依次连接的圆波导极化器1、圆波导旋转关节2以及正交模耦合器4的公共端口；正交模耦合器4的水平极化端依次连接wr42波导5和发阻滤波器17，正交模耦合器4的垂直极化端连接wr28波导6。
47.圆波导极化器的内部连接有燕尾型极化片；
48.圆波导旋转关节2的两端的周向相对位置为360
°
连续可调节，实现极化旋转调整；
49.正交模耦合器4的结构为：波导传输段上分别连接有公共圆波导口，wr42 水平极化波导口和wr28波导垂直极化波导口；波导传输段内有多级阻抗变换台阶，从公共圆波导口的方向朝着水平极化端口和垂直极化端口方向作阻抗变换；水平极化端口是窄的耦合缝；
50.进一步参考图1～图4：
51.所述的极化器内部有“燕尾型”极化片，极化片起到极化分离与变换的作用，在极化片的正反两面对应的圆波导壁上开了小凹槽；
52.所述的圆波导旋转关节内部有旋转轴，可以手动360
°
连续可调节，该旋转关节通过螺钉与圆波导极化器相连接，其中可以通过圆波导旋转关节的活动面进行极化调整；
53.所述的正交模耦合器包括一个公共圆波导口、一个标准的wr42水平极化波导口，一个标准的wr28波导垂直极化口，以及有效提高隔离度的具有波导截止衰减特性的波导传输段，该传输段对提升隔离度起到一定的作用，它也是从圆波导的主模te
11
模变换到其他两个标准的波导主模te
10
垂直极化波和te
01
模水平极化波的关键部分，由于该正交模工作在两个不同频段的波导频率范围，这就在双波导频段的相互隔离就会有一定的提高。同时，内部有多级阻抗变换台阶，从公共端口方向朝着水平极化端口和垂直极化端口方向作阻抗变换，达到极化和阻抗匹配的作用，其中，水平极化端口是通过一个窄的耦合缝将水平极化波耦合过去。正交模耦合器与圆旋转关节通过螺钉与两者的法兰盘连接，在正交模耦合器两个输出端口分别产生水平极化与垂直极化波；
54.所述的wr42弯波导的法兰与正交模耦合器的水平极化端口法兰通过螺钉相连接。wr42弯波导的另一端法兰与发阻滤波器相连接。
55.所述的发阻滤波器内部是由很多在wr42波导宽边开槽并且将相应的窄边减小的结构形式的，起到低通滤波的作用。wr42波导与发阻滤波器通过螺钉连接两者的法兰，该发阻滤波器起到加大抑制wr28端产生的垂直极化波，以实现两个极化波(水平极化和垂直极化)之间的高隔离度的目的；
56.所述的wr28弯波导的主要作用是延长垂直极化端口的输出长度，便于与系统相连接。
57.所述的相关附属件包括紧固螺钉。
58.本发明创造的主要特点是解决了天线的馈线部分的极化方式连续可调且在此过
程中产生的水平极化波和垂直极化波之间的高隔离度的技术难题。这也是本发明的突出优势。下面是由系统的需求而设计的极化可连续调节的高隔离度波导正交模耦合组件的主要技术指标：
59.(1)、工作频率：17.3-20.2ghz(接收通带)27.5-30ghz(发射通带)
60.(2)、插入损耗：≤1.2db
61.(3)、端口驻波：≤1.3
62.(4)、收发隔离：≥85db
63.(5)、接口形式：发射端口(wr28)、接收端口(wr42)、圆波导(公共口)
64.(6)、极化调节：360
°
可连续调节
65.(7)、工作温度：-40℃～+55℃
66.(8)、存储温度：-55℃～+70℃。