本發(fā)明涉及微波通信領(lǐng)域，具體地說(shuō)，抑制高次模的寬帶插片圓極化器。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，正交模轉(zhuǎn)接器(omt)和圓極化器是關(guān)鍵元器件。傳統(tǒng)的插片圓極化器的工作帶寬較窄，軸比較高，其使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供抑制高次模的寬帶插片圓極化器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，加工更方便，并抑制器件中的最有害的高次模。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

抑制高次模的寬帶插片圓極化器，包括公共端、端口a和端口b，和沿z方向連通公共端與端口a同時(shí)又連通公共端與端口b的至少兩段波導(dǎo)段；所述公共端的形狀為正方形或圓形；其中x方向沿水平方向指向右方，y方向指垂直向上方向，z方向垂直于x方向和y方向所在的xy平面；x、y、z方向符合右手定則。為了進(jìn)一步展寬器件的工作帶寬，至少兩段所述波導(dǎo)段的下方、左和右三個(gè)方向的內(nèi)壁上分別設(shè)置有至少一個(gè)金屬柱；所述金屬柱只在所述公共端的三個(gè)內(nèi)壁上與所述公共端相連。這里設(shè)置在左和右內(nèi)壁上的金屬柱的使用，有利于進(jìn)一步抑制器件中的最有害的高次模。傳統(tǒng)技術(shù)的工作帶寬為1.6ghz，而采用本方案的技術(shù)，其在ka頻段的通訊中其全帶寬能達(dá)到11.4ghz，比原來(lái)的參數(shù)高出7倍左右。在對(duì)高次模的抑制作用中，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以使得高次模的輸出功率為高次模的輸入功率的1％以下，極大的抑制高次模，一般，本發(fā)明在使用時(shí)不需要高次模，如果高次模輸出得不到抑制，則會(huì)損失能量。

雖然公共端也可以設(shè)計(jì)出圓波導(dǎo)的四脊波導(dǎo)，單為了加工方便，所述公共端的形狀設(shè)置為正方形。

所述公端口a和端口b的垂直于z軸的橫截面形狀設(shè)置為長(zhǎng)方形，其沿x方向的寬度小于其沿y方向的高度20％以上。

作為展寬器件工作帶寬的措施，所述波導(dǎo)段的左和右兩個(gè)方向的內(nèi)壁上設(shè)置的金屬柱沿z方向排列；至少兩根位于左面內(nèi)壁上的金屬柱的沿x方向的高度相差大于10％；或者至少兩根位于右面內(nèi)壁上的金屬柱的沿x方向的高度相差大于10％。

作為展寬器件工作帶寬的措施，所述波導(dǎo)段的左和右兩個(gè)方向的內(nèi)壁上設(shè)置的金屬柱沿z方向排列；至少兩根位于左面內(nèi)壁上的金屬柱的沿y方向的寬度相差大于10％；至少兩根位于右面內(nèi)壁上的金屬柱的沿y方向的寬度相差大于10％。

為了最有效地抑制器件中的高次模，所述抑制高次模的寬帶插片圓極化器構(gòu)成左右鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明為了進(jìn)一步提高器件性能，還可以采用以下技術(shù)手段：

為了展寬所述器件的工作帶寬，高次模的抑制是重要措施。為此，我們將公共端設(shè)置為四脊波導(dǎo)：所述公共端的上下左右四個(gè)方向的內(nèi)壁上分別設(shè)置有至少一個(gè)金屬脊,構(gòu)成四脊波導(dǎo)；所述金屬脊只在所述公共端的四個(gè)內(nèi)壁上與所述公共端相連。

為了展寬器件的工作帶寬，至少兩段所述波導(dǎo)段的垂直于z方向的橫截面形狀為長(zhǎng)方形，該長(zhǎng)方形的在x方向上的寬度與其在y方向上的高度相差大于1％。不同橫截面尺寸的波導(dǎo)段的使用，有利于抑制器件中的最有害的高次模。

作為展寬器件工作帶寬的措施，所述波導(dǎo)段的下方的內(nèi)壁上設(shè)置的金屬柱沿z方向排列；至少兩根位于下方內(nèi)壁上的金屬柱的沿x方向的寬度相差大于10％。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，加工更方便，并抑制器件中的最有害的高次模。本發(fā)明可以用于設(shè)計(jì)覆蓋19.6～31ghz全部ka波段衛(wèi)星通信頻段的插片圓極化器，其軸比在全帶寬中低于1db。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明-實(shí)施例2的俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明-實(shí)施例2的某一波導(dǎo)段的橫截面示意圖；

圖3為本發(fā)明-實(shí)施例2的公共端的橫截面示意圖；

圖4為本發(fā)明-實(shí)施例3的立體圖；

圖5為本發(fā)明-實(shí)施例4的公共端的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明抑制高次模的寬帶插片圓極化器，包括公共端1、端口a4、端口b3和沿z方向連通公共端1與端口a4同時(shí)又連通公共端1與端口b3的至少兩段波導(dǎo)段2；所述公共端1的形狀為正方形或圓形；以正對(duì)公共端1外側(cè)方向建立參考系，其中x方向?yàn)檠厮街赶蛴曳剑瑈方向?yàn)樨Q直向上方向，z方向垂直于x方向和y方向所在的xy平面；x、y、z方向符合右手定則；至少兩段所述波導(dǎo)段2的下方、左和右三個(gè)方向的內(nèi)壁上分別設(shè)置有至少一個(gè)金屬柱2a；所述金屬柱2a只在所述公共端1的三個(gè)內(nèi)壁上與所述公共端相連。

實(shí)施例2

如圖1～3所示，本發(fā)明抑制高次模的寬帶插片圓極化器，包括公共端1、端口a4和端口b3，和沿z方向連通公共端1與端口a4同時(shí)又連通公共端1與端口b3的4段波導(dǎo)段2；所述公共端1的形狀為正方形。

所述公共端1的上下左右四個(gè)方向的內(nèi)壁上分別設(shè)置有一個(gè)金屬脊1a,構(gòu)成四脊波導(dǎo)；所述金屬脊1a只在所述公共端1的四個(gè)內(nèi)壁上與所述公共端相連。

所述端口a4和端口b3的垂直于z軸的橫截面形狀設(shè)置為長(zhǎng)方形，其沿x方向的寬度小于其沿y方向的高度20％以上。

四段所述波導(dǎo)段2的垂直于z方向的橫截面形狀為長(zhǎng)方形，該長(zhǎng)方形的在x方向上的寬度與其在y方向上的高度相差大于1％。

四段所述波導(dǎo)段2的下方、左和右三個(gè)方向的內(nèi)壁上分別設(shè)置有一個(gè)金屬柱2a；所述金屬柱2a只在所述公共端1的三個(gè)內(nèi)壁上與所述公共端相連。四段所述波導(dǎo)段2的上方內(nèi)壁上也分別設(shè)置有一個(gè)金屬柱2a；所述上方內(nèi)壁上的金屬柱2a只在所述公共端1的上方內(nèi)壁上與所述公共端相連。

實(shí)施例3

如圖1～4所示。與實(shí)施例2相比，不同之處僅在于，波導(dǎo)段2的數(shù)目為7。模擬結(jié)果：該緊湊型插片圓極化器的端口a4的反射系數(shù)低于-20db；端口a4到公共端1第一高次模的轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)低于-19db；端口a4到公共端1第2高次模的轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)低于-20db；端口a4和端口b3的隔離大于20db；公共端1的兩個(gè)線(xiàn)極化模式的相位與90度相差的偏離誤差小于+/-4度；公共端1的兩個(gè)線(xiàn)極化模式的幅度誤差小于+/-0.25db。

實(shí)施例4

如圖1、2和5所示。與實(shí)施例1、2和3相比，不同之處僅在于，公共端為圓四脊波導(dǎo)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了抑制高次模的寬帶插片圓極化器，包括公共端、端口A和端口B，和沿Z方向連通公共端與端口A同時(shí)又連通公共端與端口B的至少兩段波導(dǎo)段。本發(fā)明采用四脊波導(dǎo)公共端和側(cè)面加載的金屬柱展寬插片圓極化器的帶寬并降低其圓極化軸比。比如，本發(fā)明可以用于設(shè)計(jì)覆蓋19.6～31GHz全部Ka波段衛(wèi)星通信頻段的插片圓極化器，其軸比在全帶寬中低于1dB。本發(fā)明主要用于各微波、毫米波和太赫茲波段的移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和雷達(dá)系統(tǒng)中。

技術(shù)研發(fā)人員：王清源
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都賽納為特科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.16
技術(shù)公布日：2017.10.24