一種新型波導圓極化器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型波導圓極化器，包括方形波導（1）和金屬隔板（2），以及兩個波導漸變部分（6、7），所述金屬隔板（2）由依次連接的接收單元（3）、傳輸單元（4）和輻射單元（5）構成，且金屬隔板（2）寬與方形波導（1）的內邊長相等；所述金屬隔板（2）置于方形波導（1）的中軸對稱位置，且金屬隔板（2）的一端與方形波導（1）一端的方形公共端口接觸，將其分成兩個矩形端口；所述兩個波導漸變部分（6、7）分別與兩個矩形端口連接；所述金屬隔板（2）將方形波導（1）所接收兩個正交的波束轉換，由接收和轉換所得波束之間產生相位差，實現左旋或者右旋圓極化信號。本發明可獲得良好的回波損耗、插入損耗和相位差的性能。
【專利說明】
一種新型波導圓極化器
技術領域
[0001]本發明涉及一種新型波導圓極化器，屬于微波通信的技術領域。【背景技術】
[0002]隔片圓極化器(Septum Polarizer)是近十幾年來廣泛使用的圓極化器，它主要用于射電天文學和衛星天線等領域以實現圓極化信號的分離和合成。它的特點是將正交模變換器(0MT)和圓極化器的功能合二為一，具有結構緊湊、重量輕等優點。
[0003]使用隔板圓極化器可以使得波導結構簡單緊湊、并且能夠使圓極化器的插入相位一致性得到保障，在對相位平衡有要求的地方有較高的應用價值，因此獲得了廣泛的應用。 傳統的隔片圓極化器結構簡單、緊湊，但是它實現圓極化過程中回波損耗、插入損耗和相位差的性能相對較低，同時其工作頻帶只有20%左右。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種新型波導圓極化器，利用簡單的結構改進，解決隔片圓極化器結構簡單、緊湊，實現圓極化過程中回波損耗、 插入損耗和相位差的性能相對較低的問題。
[0005]本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題:一種新型波導圓極化器，包括方形波導和金屬隔板，以及兩個結構相同的波導漸變部分，所述金屬隔板由依次連接的接收單元、傳輸單元和福射單元構成，并且金屬隔板的寬與方形波導的內邊長相等;所述金屬隔板置于方形波導的中軸對稱位置，且金屬隔板的一端與方形波導一端的方形公共端口接觸，將方形公共端口分成兩個結構相同的矩形端口；所述兩個波導漸變部分分別與兩個矩形端口連接;所述金屬隔板將方形波導所接收兩個正交的波束進行轉換，由接收波束和轉換所得波束之間產生相位差，實現左旋或者右旋圓極化信號。
[0006]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述兩個波導漸變部分采用階梯結構。
[0007]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述接收單元呈八字形結構。
[0008]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述傳輸單元采用矩形結構。
[0009]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述接收單元或傳輸單元采用對稱結構。[001 〇]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述傳輸單元上設置波紋。
[0011]進一步地，作為本發明的一種優選技術方案:所述輻射單元采用平行四邊形結構。
[0012]本發明采用上述技術方案，能產生如下技術效果:1.本發明提供的一種新型波導圓極化器，相比傳統的結構單一的隔板圓極化器，該圓極化器結構更加簡單，易于制作。
[0013]2.本發明所提供的是與傳統隔片圓極化器工作原理不同的波導圓極化器，其實現圓極化的過程與傳統隔板圓極化器不同，該波導圓極化器可以獲得良好的回波損耗、插入損耗和相位差的性能。該圓極化器可優化空間大，可以更好地實現左旋或者右旋圓極化信號，具有良好的隔離度，可以廣泛地用于射電天文學和衛星天線等領域中。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明新型波導圓極化器的結構示意圖。
[0015]圖2是本發明新型波導圓極化器的俯視圖。
[0016]圖3是本發明新型波導圓極化器的右視圖。
[0017]圖4是本發明利用HFSS軟件計算的圓極化器的相位差特性的示意圖。
[0018]圖5是本發明利用HFSS軟件計算的圓極化器的插入損耗特性的示意圖。
[0019]圖6是本發明利用HFSS軟件計算的圓極化器的回波損耗特性的示意圖。
[0020]其中附圖標記解釋:1_方形波導，2-金屬隔板，3-接收單元，4-傳輸單元，5-輻射單元，6、7_波導漸變部分。
【具體實施方式】
[0021]下面結合說明書附圖對本發明的實施方式進行描述。
[0022]如圖1至3所示，本發明設計了一種新型波導圓極化器，包括方形波導I和金屬隔板2，以及兩個結構相同的波導漸變部分6、7，所述金屬隔板2由依次連接的接收單元3、傳輸單元4和輻射單元5構成，并且金屬隔板2的寬度與方形波導I的寬度相等，即金屬隔板2的短邊寬與方形波導I的內邊長相等;所述金屬隔板2置于方形波導I的中軸對稱位置，且由金屬隔板2的一端與方形波導I 一端的方形公共端口接觸，將方形公共端口分成兩個結構相同的矩形端口；所述兩個波導漸變部分6，7分別與兩個矩形端口連接，即所述兩個波導漸變部分6、7分別位于金屬隔板2的兩側后設置在方形波導I的同一端，及將位于金屬隔板2同側的波導漸變部分與端口相連，實現從矩形端口向標準矩形波導端口的轉換；由此，利用金屬隔板2將方形波導I所接收的平行于金屬隔板2的TEOl模式的波束轉換成垂直于金屬隔板2的波束，以及將該轉換所得垂直于金屬隔板2的波束和將方形波導I所接收的垂直于金屬隔板2的TElO模式的波束均等分，在此過程中TElO模和TEOl模也會產生90度的相位差，從而實現左旋或者右旋圓極化信號。
[0023]在上述結構中，所述兩個波導漸變部分6、7優選地呈階梯結構，還優選呈對稱分布地設置于金屬隔板2的兩側，如圖2所示，兩個波導漸變部分6、7呈階梯結構且對稱地位于方形波導I的兩側，由金屬隔板2使其形成對稱結構，利用階梯的波導漸變部分6、7可以實現從矩形端口向標準矩形波導端口的轉換。
[0024]本發明優選地將所述接收單元3采用八字形結構，如圖3所示，接收單元3采用八字形可以更加便于信號的接收。進一步地，接收單元3采用對稱結構，即如圖所示地相對于方形波導I的上下壁呈對稱設置，如圖3所示，使得接收單元3在放置中，其對稱軸線與方形波導I上下壁所在的對稱線重合。
[0025]本發明中，所述傳輸單元4還可優選采用矩形結構，使用矩形結構更加利于信號的傳輸，由矩形結構的一端連接接收單元3，另一端連接福射單元5。所述傳輸單元4同樣也可采用對稱結構，即相對于方形波導I的上下壁呈對稱設置，如圖3所示，使得傳輸單元4在放置中，其對稱軸線與方形波導1上下壁所在的對稱線重合。
[0026]進一步地，所述傳輸單元4上還可設置波紋，本實施例選用矩形結構下，在矩形結構的上壁和下壁上分設置矩形波紋結構，增加該波紋結構的目的是調整該波導圓極化器的相位差。但是發明不限于該種矩形波紋，其他形狀的波紋如鋸齒形或波浪形同樣適用，以及不限于矩形結構下，其他結構同樣可適用增設波紋結構，本發明不對其進行限定。
[0027]以及，在本發明中所述輻射單元5可以采用平行四邊形結構，該結構可以很好的實現波的輻射。該發明輻射單元不限于平行四邊形結構，其他結構同樣適用。[〇〇28]本發明的新型波導圓極化器的工作原理不同于傳統的隔板圓極化器，它的工作原理是:當來自方形公共端口兩個相互垂直的模式TE10和TE01經過金屬隔板2時，垂直于金屬隔板2的TE10模的波束被等幅度的分到金屬隔板2兩邊;而平行于金屬隔板2的TE01模的波束到達金屬隔板2時，首先被金屬隔板2的接收單元3收集，經過傳輸單元4到達福射單元5， 然后被輻射單元5等幅度的分到金屬隔板2兩邊，在這個過程中平行于金屬隔板2的模式的波束變化為垂直于金屬隔板2的模式的波束。到達輻射單元5的波被等幅度分到金屬隔板2 后向前傳播分別經過波導漸變部分6、7到達兩個矩形端口。在金屬隔板2的傳輸單元4,呈矩形結構的傳輸單元的上壁和下壁上有對稱分布的波紋結構時，加波紋的目的是調整該波導圓極化器的相位差。在整個過程中，由于平行于金屬隔板2的TE01模的波束傳輸過程中的傳輸系數與垂直與金屬隔板2的TE10模的波束的傳輸系數不同，通過優化傳輸單元的波紋結構和輻射單元的結構可以會產一個90度的相位差，從而更好地實現左旋或者右旋圓極化信號。
[0029]如圖4所示，給出了本發明利用HFSS軟件仿真計算得到的新型波導圓極化器的公共端口的兩個模式TE10和TE01的波束相位差，在8.7至9.5GHz的頻帶范圍內，兩個模式的波束相位差在70°至110°范圍內，由于該模型具有對稱的結構，所以該波導圓極化器可以實現左旋和右旋信號收發共用的功能。
[0030]如圖5所示，給出了本發明利用HFSS軟件仿真計算得到的新型波導圓極化器的左右兩個端口的插入損耗的示意圖，在8.7至9.5GHz的頻帶范圍內，左右兩個端口的插入損耗值都低于_30dB，說明該圓極化器具有良好的隔離度。
[0031]如圖6所示，給出了本發明利用HFSS軟件仿真計算得到的新型波導圓極化器的公共端口的TE01模的回波損耗的示意圖，在8.7至9.6GHz的頻帶范圍內，回波損耗基本低于-20dB，該指標達到了可接受的范圍。[〇〇32]綜上所述，該新型波導圓極化器在8.7至9.5GHz的頻帶內，其相位差、插入損耗和回波損耗都在可接受的范圍內。
[0033]本發明所提供的波導圓極化器，其實現圓極化的過程與傳統隔板圓極化器不同， 可以獲得良好的回波損耗、插入損耗和相位差的性能。該圓極化器可優化空間大，可以更好地實現左旋或者右旋圓極化信號，具有良好的隔離度，可以廣泛地用于射電天文學和衛星天線等領域中。
[0034]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權項】
1.一種新型波導圓極化器，包括方形波導(I)和金屬隔板(2)，以及兩個結構相同的波導漸變部分(6、7)，其特征在于，所述金屬隔板(2)由依次連接的接收單元(3)、傳輸單元(4)和輻射單元(5)構成，并且金屬隔板(2)的寬與方形波導(I)的內邊長相等;所述金屬隔板(2)置于方形波導(I)的中軸對稱位置，且金屬隔板(2)的一端與方形波導(I) 一端的方形公共端口接觸，將方形公共端口分成兩個結構相同的矩形端口 ；所述兩個波導漸變部分(6、7)分別與兩個矩形端口連接;所述金屬隔板(2)將方形波導(I)所接收兩個正交的波束進行轉換，由接收波束和轉換所得波束之間產生相位差，實現左旋或者右旋圓極化信號。2.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述兩個波導漸變部分(6、7)采用階梯結構。3.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述接收單元(3)采用八字形結構。4.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述傳輸單元(4)采用矩形結構。5.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述接收單元(3)或傳輸單元(4)采用對稱結構。6.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述傳輸單元(4)上設置有波紋。7.根據權利要求1所述新型波導圓極化器，其特征在于:所述輻射單元(5)采用平行四邊形結構。
【文檔編號】H01P1/17GK106025451SQ201610439955
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】黃曉東, 王星, 金秀華
【申請人】南京郵電大學