Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，包括Ku/Ka波段天饋組件，Ku/Ka波段天饋組件包括Ku波段收發(fā)組件和Ka波段收發(fā)組件；極化調(diào)整機構，極化調(diào)整機構包括驅(qū)動電機組件、傳動齒輪、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)，驅(qū)動電機組件通過傳動齒輪的傳動以帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)調(diào)整極化角度。本發(fā)明Ku/Ka雙模式共用一個饋源喇叭，取消了介質(zhì)桿，采用全波導形式，結構緊湊，利用率高，能方便進行Ka圓極化切換且擁有良好的Ku/Ka波頻段隔離，頻段內(nèi)具有良好的極化分離、極化隔離，輻射特性、駐波比和增益；能實時進行Ku線極化調(diào)整，實現(xiàn)自動對星。
【專利說明】
Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及信號傳輸領域，特別地，涉及一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線組件。
【背景技術】
[0002]高效緊湊的雙模饋源能有效利用同一個反射面，使天線能同時或選擇性地分時工作在Ku或Ka模式，實現(xiàn)Ku/Ka雙模式收發(fā)共用，使天線的利用率提高一倍。
[0003]美國的John Josoph Han I i η等人在美國專利《Dua I Band SatelliteCommunicat1ns Antenna Feed》(N0.6,720,933B2)中公開了一種同軸嵌套的Ku/Ka雙頻天線饋源，其內(nèi)部是Ka波段圓波導加載的介質(zhì)天線，外部是Ku波段同軸結構連接的波紋喇叭，這種結構能使Ku和Ka波的工作結構分離，獨立運行。缺點是Ka波段極化方式固定，無法自動或手動調(diào)整左右旋極化方式，并且饋電和極化隔離系統(tǒng)較為復雜。
[0004]加拿大維多利亞大學的Hendrik Albertus Thiart等人在論文《PrototypeDesign of a Dual-band Dual-po larizat 1n Ku/Ka-band Feed》中一種雙頻雙極化 Ku/Ka波段共用的天線饋源，用探針結構實現(xiàn)Ku波段信號的饋電和極化分離，饋電結構簡單。缺點是Ka波段信號只能工作于單一極化方向，無法自動或手動調(diào)整左右旋極化方式。
[0005]在楊仕文等人于2011年I月12日提交的專利N0.102136634A中公開了一種Ku/Ka頻段圓極化一體化收發(fā)饋源天線，通過內(nèi)嵌的尖錐狀介質(zhì)桿實現(xiàn)Ku和Ka頻段的隔離傳輸，結構經(jīng)典。缺點是:1.這種類型的饋源對介質(zhì)桿的材質(zhì)和加工工藝要求極高，加工成品的電性能往往難以達到預期目標;2.Ka圓極化器與饋源其他部分是一個整體，無法調(diào)整左右旋極化方式;3.這種結構Ku和Ka兩種模式間沒有增加有效的隔離措施，僅依靠傳輸波導自身的諧振，Ku、Ka模式之間的端口隔離度較差。
[0006]楊智友等人于2012年3月14日提交了一件專利號為102610921A的專利，該專利中公開了一種Ku/Ka雙頻段收發(fā)共用饋源，然而此專利未能實現(xiàn)極化自動調(diào)整。
[0007]西安航天恒星科技實業(yè)(集團)公司的田青等人在中國實用新型專利《一種Ku/Ka四頻段多極化饋源》(申請?zhí)?01320204452.2)中公開了一種Ku/Ka四頻段多極化饋源，通過四臂對稱饋電結構、濾波器、調(diào)諧單元、合路器等組件實現(xiàn)了多頻段信號的收發(fā)。能實現(xiàn)六種不同極化。缺點是Ka圓極化收發(fā)部分冗余，四個Ka波段收發(fā)端口的設計導致使用效率低下，同時造成整套天線系統(tǒng)體積增大，制約饋源的應用范圍。
[0008]綜合上述公開的國內(nèi)外專利和文獻，發(fā)現(xiàn)目前Ku/Ka雙模天線饋源的結構大多為同軸嵌套式結構，Ka波段信號傳輸高度依賴介質(zhì)桿，電性能嚴重受限于介質(zhì)桿的材料特性和加工尺寸精度;Ka圓極化器與饋源其他部分是一個整體，無法調(diào)整左右旋極化方式;某些結構的饋源Ku和Ka兩種模式間沒有有效的隔離措施，僅依靠傳輸波導自身的諧振，端口隔離度較差;大多數(shù)饋源無Ku線極化調(diào)整功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，以解決天線饋源電性能差、無法調(diào)整左右旋極化方式、端口隔離度差以及天線饋源無Ku線極化調(diào)整功能的技術問題。
[0010]本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0011]本發(fā)明提供一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，包括Ku/Ka波段天饋組件，Ku/Ka波段天饋組件包括Ku波段收發(fā)組件和Ka波段收發(fā)組件，Ku波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭、Ku正交耦合模塊、Ku發(fā)射分支模塊、Ku接收分支模塊、Ku發(fā)阻濾波器、Ku收阻濾波器以及連接波導;Ka波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭、極化器、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ka雙工器、Ka收阻濾波器、Ka發(fā)阻濾波器及其連接波導；極化調(diào)整機構，Ka波段收發(fā)組件極化調(diào)整機構包括驅(qū)動電機組件、傳動齒輪、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)，Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)與Ku正交耦合模塊相連，Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)與Ku接收分支模塊相連，Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)與Ku發(fā)射分支模塊相連，驅(qū)動電機組件通過傳動齒輪的傳動以帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)調(diào)整極化角度。
[0012]進一步地，Ku正交耦合模塊包括極化器、Ku接收濾波器、Ku發(fā)射濾波器以及Ku極化彎波導，極化器通過法蘭面分別與Ku接收濾波器及Ku發(fā)射濾波器相連，構成正交性的四臂耦合形式結構，以實現(xiàn)收發(fā)信號的極化分離;Ku發(fā)射濾波器經(jīng)由Ku極化彎波導與Ku發(fā)射分支模塊連接。
[0013]進一步地，饋源喇叭為四頻共饋網(wǎng)絡設計，且具有濾波特性和極化調(diào)整功能的Ka/Ku雙模寬頻饋源喇叭，饋源喇叭上設有支撐饋源喇叭的四條支撐桿。
[0014]進一步地，Ka雙工器包括第一 Ka極化器、Ka濾波器、第二 Ka極化器、第三Ka極化器、Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導以及波導堵塊，第一 Ka極化器為接收和發(fā)射共用通道，周向設計的四個法蘭面分別經(jīng)由四個Ka濾波器與第三Ka極化器的四個法蘭面匹配連接，第三Ka極化器呈T型，頂部用波導堵塊將其封堵，以防止信號丟失;底部的一端通過Ka發(fā)阻濾波器連接至接收端，底部的另一端連接負載;第一 Ka極化器的矩形端經(jīng)由Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導與第二 Ka極化器連接;第二 Ka極化器呈T型，頂部與Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導連接，底部的一端通過Ka收阻濾波器連接至發(fā)射端，底部的另一端連接負載。
[0015]進一步地，Ku接收分支模塊包括Ku接收波導、Ku接收分支波導、Ku接收過渡波導以及連接波導，Ku接收波導、Ku接收分支波導、Ku接收過渡波導、連接波導、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku發(fā)阻濾波器按序連接至接收端以形成接收通道。
[0016]進一步地，Ku發(fā)射分支模塊包括Ku發(fā)射波導、Ku發(fā)射分支波導、Ku發(fā)射過渡波導以及連接波導，Ku發(fā)射波導、Ku發(fā)射分支波導、發(fā)射過渡波導、連接波導、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku收阻濾波器按序連接至發(fā)射端以形成發(fā)射通道。
[0017]進一步地，Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)呈I型，包括第一內(nèi)導體、第一外導體和第一滾動軸承，第一內(nèi)導體與極化器旋轉(zhuǎn)相連，第一外導體與基座固定連接，第一內(nèi)導體和第一外導體之間通過第一滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。
[0018]進一步地，Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)均呈L型，Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)包括第二內(nèi)導體、第二外導體和第二滾動軸承，Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié))包括第三內(nèi)導體、第三外導體和第三滾動軸承，第二外導體和第三外導體承接上游波導信號傳輸，可隨極化角度進行旋轉(zhuǎn);第二內(nèi)導體和第三內(nèi)導體承接下游波導信號傳輸，固定連接在關節(jié)座上，第二內(nèi)導體和第二外導體之間通過第二滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，第三內(nèi)導體和第三外導體之間通過第三滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。
[0019]進一步地，極化調(diào)整機構還包括:
[0020]限位傳感器，與Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)相連，用于采集Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)的旋轉(zhuǎn)位置信息；
[0021]限位開關，與驅(qū)動電機組件相連，設置在該極化調(diào)整機構的兩個極限位置上；
[0022]限位控制器，與限位傳感器和限位開關相連，用于根據(jù)限位傳感器采集的Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)的旋轉(zhuǎn)位置信息，識別到Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)旋轉(zhuǎn)到相應位置時，控制限位開關工作，以停止對驅(qū)動電機組件的驅(qū)動。
[0023]進一步地，極化調(diào)整機構還包括天線伺服控制器，天線伺服控制器設有極化跟蹤單元和控制單元，
[0024]極化跟蹤單元，與控制單元相連，用于采集衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，并將采集的衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息傳輸給控制單元；
[0025]控制單元，與極化跟蹤單元相連，用于根據(jù)極化跟蹤單元傳輸?shù)男l(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，控制驅(qū)動電機組件帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)調(diào)整極化角度。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ku/Ka雙模式共用一個饋源喇叭，取消了介質(zhì)桿，采用全波導形式，結構緊湊，利用率高，能方便進行Ka圓極化切換，對需要裝配頻譜復用饋源的小口徑天線特別有利，且擁有良好的Ku/Ka波頻段隔離，頻段內(nèi)具有良好的極化分離、極化隔離，輻射特性、駐波比和增益;能實時進行Ku線極化調(diào)整，實現(xiàn)自動對星。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0029]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0030]圖1是本發(fā)明Ku/Ka波段天饋組件優(yōu)選實施例的主結構示意圖；
[0031]圖2是圖1中沿A-A面的局部剖視圖；
[0032]圖3是本發(fā)明Ku/Ka波段天饋組件中的Ku頻段收發(fā)組件核心部件的結構示意圖；以及
[0033]圖4是本發(fā)明Ku/Ka波段天饋組件中的Ka雙工器的結構示意圖。
[0034]附圖標注說明:
[0035]1、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)；2、饋源喇叭；3、Ku正交耦合模塊;4、Ka雙工器;5、Ku發(fā)射分支模塊；
6、Ku接收分支模塊;7、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié);8、Ku發(fā)阻濾波器;9、Ku收阻濾波器；10、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)；11、Ka發(fā)阻濾波器；12、Ka收阻濾波器；13、驅(qū)動電機組件；14、底板；15、傳動齒輪；16、第一內(nèi)導體；17、第一滾動軸承；18、第一外導體；19、第一Ka極化器;20、Ka濾波器;21、Ka矩圓轉(zhuǎn)換；22、第二 Ka極化器;23、波導堵塊;24、第三Ka極化器;25、Ku接收分支波導；26、Ku接收過渡波導；27、Ku接收濾波器;28、Ku發(fā)射濾波器;29、Ku極化彎波導；30、Ku發(fā)射波導；31、Ku發(fā)射分支波導；32、Ku發(fā)射過渡波導；33、極化器;34、連接波導；35、旋轉(zhuǎn)支座;36、Ku接收波導。
【具體實施方式】
[0036]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0037]參照圖1，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，包括:Ku/Ka波段天饋組件，Ku/Ka波段天饋組件包括Ku波段收發(fā)組件和Ka波段收發(fā)組件，Ku波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭2、Ku正交耦合模塊3、Ku發(fā)射分支模塊5、Ku接收分支模塊6、Ku發(fā)阻濾波器8、Ku收阻濾波器9以及連接波導34;Ka波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭2、極化器33、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)l、Ka雙工器4、Ka收阻濾波器12、Ka發(fā)阻濾波器11及其連接波導34;極化調(diào)整機構，極化調(diào)整機構包括驅(qū)動電機組件13、傳動齒輪15、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)1、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10，Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I與Ku正交耦合模塊3相連，Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7與Ku接收分支模塊6相連，Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10與Ku發(fā)射分支模塊5相連，驅(qū)動電機組件13通過傳動齒輪15的傳動以帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)l、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7調(diào)整極化角度。本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，整個饋源依靠底板14安裝在饋源筒上。
[0038]本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ku/Ka雙模式共用一個饋源喇叭，取消了介質(zhì)桿，采用全波導形式，結構緊湊，利用率高，能方便進行Ka圓極化切換，對需要裝配頻譜復用饋源的小口徑天線特別有利，且擁有良好的Ku/Ka波頻段隔離，頻段內(nèi)具有良好的極化分離和極化隔離，良好的輻射特性、駐波比和增益；通過極化調(diào)整機構實時進行Ku線極化調(diào)整，實現(xiàn)自動對星。
[0039]優(yōu)選地，如圖2所示，本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，輻射端采用波紋式饋源喇叭2，饋源喇叭2選用波紋式饋源喇叭，為四頻共饋網(wǎng)絡設計，且具有濾波特性和極化調(diào)整功能的Ka/Ku雙模寬頻饋源喇叭，具有較好的波束變化和交叉極化性能;饋源喇叭2上設有支撐該饋源喇機2的四條支撐桿。本實施例提供的饋源喇叭2，軸向開槽，基于駐波比、方向圖和交叉極化的需求來調(diào)整喇叭槽的數(shù)量、槽深、槽寬和間隔距離。具體地，該饋源喇叭2擁有的喇叭槽的數(shù)量為5個，槽深范圍為5.2mm?7.43mm，槽寬范圍為1.94mm?5.9 Imm，槽的徑向間隔距離范圍為I.5mm和2mm，軸向間隔范圍為5.65mm?11.79mm，有效地拓寬天線的工作頻帶，同時實現(xiàn)Ku和Ka頻段良好的波束等化和低的交叉極化性能;該饋源喇叭2在工作頻帶內(nèi)，增益高、效率高，適合作為反射面天線的饋源。
[0040]優(yōu)選地，如圖3所示，Ku正交耦合模塊3包括極化器33、Ku接收濾波器27、Ku發(fā)射濾波器28以及Ku極化彎波導29，極化器33通過法蘭面分別與Ku接收濾波器27及Ku發(fā)射濾波器28相連，構成正交性的四臂耦合形式結構，以實現(xiàn)收發(fā)信號的極化分離;Ku發(fā)射濾波器28經(jīng)由Ku極化彎波導29與Ku發(fā)射分支模塊5連接。Ku正交耦合模塊3設有四個耦合口，一組Ku發(fā)射濾波器28和一組Ku接收濾波器27以正交形式安裝，組成2個魔T。利用其正交性和2個魔T，Ku正交耦合模塊3分別耦合KU頻段的水平信號和垂直信號，將信號也分為水平信號和垂直信號。本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ku正交耦合模塊3的兩個正交分支分別連接Ku接收分支模塊6和Ku發(fā)射分支模塊5，二者之間經(jīng)由彎折角度為90°的Ku極化彎波導29連接，使結構更加緊湊，進一步向下方分別引向接收端和發(fā)射端。
[0041 ] 優(yōu)選地，如圖3所示，Ka雙工器4包括第一 Ka極化器19、Ka濾波器20、第二 Ka極化器22、第三Ka極化器24、Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導21以及波導堵塊23，第一 Ka極化器19為接收和發(fā)射共用通道，周向設計的四個法蘭面分別經(jīng)由四個Ka濾波器20與第三Ka極化器24的四個法蘭面匹配連接，第三Ka極化器24設計為T形結構，頂部用波導堵塊23將其封堵，以防止信號丟失；底部的一端通過Ka發(fā)阻濾波器11連接至接收端，底部的另一端連接負載;第一 Ka極化器19的矩形端經(jīng)由Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導21與第二 Ka極化器22連接;第二 Ka極化器22設計為T形結構，頂部與Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導21連接，底部的一端通過Ka收阻濾波器12連接至發(fā)射端，底部的另一端連接負載。第一 Ka極化器19實現(xiàn)Ka信號的極化與分離，將接收信號通過Ka濾波器20傳輸至第三Ka極化器24，再傳輸至接收端;第二 Ka極化器22接收發(fā)射信號，通過Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導21的矩圓轉(zhuǎn)換后傳輸至第一 Ka極化器19，再傳輸至福射端。
[0042]優(yōu)選地，如圖3所示，本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ku頻段分為接收與發(fā)射2個通道。Ku接收分支模塊6包括Ku接收波導36、Ku接收分支波導25、Ku接收過渡波導26以及連接波導34，Ku接收波導36、Ku接收分支波導25、Ku接收過渡波導26、連接波導34、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7、Ku發(fā)阻濾波器8按序連接至接收端以形成接收通道。Ku發(fā)射分支模塊5包括Ku發(fā)射波導30、Ku發(fā)射分支波導31、1(11發(fā)射過渡波導32以及連接波導34，1(11發(fā)射波導30、1(11發(fā)射分支波導31、Ku發(fā)射過渡波導32、連接波導34、Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10、Ku收阻濾波器9按序連接至發(fā)射端以形成發(fā)射通道。
[0043]優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，極化調(diào)整機構包括驅(qū)動電機組件13、傳動齒輪15、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)l、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10，Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I呈I型，包括第一內(nèi)導體16、第一外導體18和第一滾動軸承17，第一內(nèi)導體16與極化器33旋轉(zhuǎn)相連，第一外導體18與基座固定連接，第一內(nèi)導體16和第一外導體18之間通過第一滾動軸承17實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10和Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7均呈L型，Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10包括第二內(nèi)導體、第二外導體和第二滾動軸承，Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7包括第三內(nèi)導體、第三外導體和第三滾動軸承，第二外導體和第三外導體承接上游波導信號傳輸，可隨極化角度進行旋轉(zhuǎn);第二內(nèi)導體和第三內(nèi)導體承接下游波導信號傳輸，固定連接在關節(jié)座上，第二內(nèi)導體和第二外導體之間通過第二滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，第三內(nèi)導體和第三外導體之間通過第三滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)l、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10均采用內(nèi)、外導體+滾動軸承的結構形式，內(nèi)、外導體之間通過滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)1安裝在旋轉(zhuǎn)支座35上，結構緊湊，整體性好。
[0044]本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，極化調(diào)整機構采用傳動穩(wěn)定、傳動精度高的齒輪機構傳動，以步進電機驅(qū)動，通過齒輪傳動，帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I的第一內(nèi)導體16及Ku正交耦合模塊3調(diào)整極化角度。角度調(diào)整范圍在-90°?+90°，底板14上設有限位槽，其外圈上刻有角度刻度值。
[0045]優(yōu)選地，本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，極化調(diào)整機構還包括限位傳感器，與Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)1、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10相連，用于采集Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)1、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10的旋轉(zhuǎn)位置信息；限位開關，與驅(qū)動電機組件13相連，設置在該極化調(diào)整機構的兩個極限位置上；限位控制器，與限位傳感器和限位開關相連，用于根據(jù)限位傳感器采集的Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)l、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10的旋轉(zhuǎn)位置信息，識別到Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)1、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10旋轉(zhuǎn)到相應位置時，控制限位開關工作，以停止對驅(qū)動電機組件13的驅(qū)動。
[0046]優(yōu)選地，極化調(diào)整機構還包括天線伺服控制器，天線伺服控制器設有極化跟蹤單元和控制單元，極化跟蹤單元，與控制單元相連，用于采集衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，并將采集的衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息傳輸給控制單元;控制單元，與極化跟蹤單元相連，用于根據(jù)極化跟蹤單元傳輸?shù)男l(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，控制驅(qū)動電機組件13帶動Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I調(diào)整極化角度。本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，通過天線伺服控制器實現(xiàn)了極化角度跟隨衛(wèi)星自動調(diào)整的功能。
[0047]本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，極化調(diào)整機構實現(xiàn)了極化角度跟隨衛(wèi)星自動調(diào)整的功能，其工作原理如下所示:
[0048]饋源極化調(diào)整是依靠兩齒輪傳動來實現(xiàn)的。天線伺服控制器設有極化跟蹤單元，極化跟蹤單元傳輸衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角給電機驅(qū)動器，電機驅(qū)動器將信號傳遞至步進電機;步進電機再驅(qū)動主動齒輪轉(zhuǎn)動，主動齒輪帶動傳動齒輪15轉(zhuǎn)動，繼而傳動齒輪15通過Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I帶動第一內(nèi)導體16轉(zhuǎn)動，第一內(nèi)導體16的轉(zhuǎn)動帶動KU正交耦合模塊3隨之轉(zhuǎn)動，Ku正交耦合模塊3帶動饋源喇叭2、Ku發(fā)射分支模塊5和Ku接收分支模塊6—起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)±90°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)極化方向的調(diào)整。
[0049]Ku接收分支模塊6通過Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和連接波導34與接收端連接;Ku發(fā)射分支模塊5通過Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10和連接波導34與發(fā)射終端相連，實現(xiàn)相應功能。在極化調(diào)整的兩個極限位置分別有限位開關，當旋轉(zhuǎn)到相應位置時，限位開關工作，步進電機停止驅(qū)動。
[0050]本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，Ku頻段、Ka頻段均分為接收與發(fā)射2個通道。從饋源喇叭2向Ku/Ka波段天饋組件后端進行分析，信號利用正交模耦合模塊3上的4個耦合口分別耦合Ku頻段的水平信號和垂直信號，利用其正交性和2個魔T，將信號也分為水平信號和垂直信號。其中，垂直信號為Ku發(fā)射信號，通過Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)10和Ku發(fā)射分支模塊5連接至下端的發(fā)射機;水平信號為Ku接收信號，通過Ku發(fā)阻濾波器8、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)7和低噪放將信號輸出。
[0051]信號通過Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)I后，經(jīng)過Ka雙工器4后，通過魔T輸出至低噪放后輸出，魔T的另一端接匹配負載。Ka發(fā)射信號經(jīng)過Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導21矩圓轉(zhuǎn)換后，通過魔T和波導組合，連接至下端的發(fā)射機。本實施例提供的Ku/Ka波段天饋組件，縱向尺寸小，結構緊湊，可得到較低的駐波比和較高的隔離度。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于，包括: Ku/Ka波段天饋組件，所述Ku/Ka波段天饋組件包括Ku波段收發(fā)組件和Ka波段收發(fā)組件，所述Ku波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭(2)、Ku正交耦合模塊(3)、Ku發(fā)射分支模塊(5)、Ku接收分支模塊^、!(!!發(fā)阻濾波器⑶八如收阻濾波器⑶以及連接波導“&所述Ka波段收發(fā)組件包括依次相連的饋源喇叭(2)、極化器(33)、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)、Ka雙工器(4)、Ka收阻濾波器(12)、Ka發(fā)阻濾波器(11)及其連接波導(34); 極化調(diào)整機構，所述極化調(diào)整機構包括驅(qū)動電機組件(13)、傳動齒輪(15)、Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(l)、Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)，所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)與所述Ku正交耦合模塊(3)相連，所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)與所述Ku接收分支模塊(6)相連，所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)與Ku發(fā)射分支模塊(5)相連，所述驅(qū)動電機組件(13)通過所述傳動齒輪(15)的傳動以帶動所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I )、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)調(diào)整極化角度。2.根據(jù)權利要求1所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述饋源喇叭(2)為四頻共饋網(wǎng)絡設計，且具有濾波特性和極化調(diào)整功能的Ka/Ku雙模寬頻饋源喇叭，所述饋源喇叭(2)上設有支撐所述饋源喇叭(2)的四條支撐桿。3.根據(jù)權利要求2所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ku正交耦合模塊(3)包括極化器(33)、Ku接收濾波器(27)、Ku發(fā)射濾波器(28)以及Ku極化彎波導(29)，所述極化器(33)通過法蘭面分別與所述Ku接收濾波器(27)及所述Ku發(fā)射濾波器(28)相連，構成正交性的四臂耦合形式結構，以實現(xiàn)收發(fā)信號的極化分離;所述Ku發(fā)射濾波器(28)經(jīng)由所述Ku極化彎波導(29)與所述Ku發(fā)射分支模塊(5)連接。4.根據(jù)權利要求2所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ka雙工器(4)包括第一Ka極化器(19)、Ka濾波器(20)、第二Ka極化器(22)、第三Ka極化器(24)、Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導(21)以及波導堵塊(23)，所述第一 Ka極化器(19)為接收和發(fā)射共用通道，周向設計的四個法蘭面分別經(jīng)由四個所述Ka濾波器(20)與所述第三Ka極化器(24)的四個法蘭面匹配連接，所述第三Ka極化器(24)設計呈T型，頂部用所述波導堵塊(23)將其封堵，以防止信號丟失;底部的一端通過所述Ka發(fā)阻濾波器(11)連接至接收端，底部的另一端連接負載;所述第一 Ka極化器(19)的矩形端經(jīng)由所述Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導(21)與所述第二 Ka極化器(22)連接;所述第二 Ka極化器(22)設計為T形結構，頂部與所述Ka矩圓轉(zhuǎn)換波導(21)連接，底部的一端通過所述Ka收阻濾波器(12)連接至發(fā)射端，底部的另一端連接負載。5.根據(jù)權利要求2所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ku接收分支模塊(6)包括Ku接收波導(36)、Ku接收分支波導(25)、Ku接收過渡波導(26)以及連接波導(34)，所述Ku接收波導(36)、所述Ku接收分支波導(25)、所述Ku接收過渡波導(26)、所述連接波導(34)、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)、所述Ku發(fā)阻濾波器(8)按序連接至接收端以形成接收通道。6.根據(jù)權利要求2所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ku發(fā)射分支模塊(5)包括Ku發(fā)射波導(30)、Ku發(fā)射分支波導(31)、Ku發(fā)射過渡波導(32)以及連接波導(34)，所述Ku發(fā)射波導(30)、所述Ku發(fā)射分支波導(31)、所述Ku發(fā)射過渡波導(32)、所述連接波導(34)、所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)、所述Ku收阻濾波器(9)按序連接至發(fā)射端以形成發(fā)射通道。7.根據(jù)權利要求3所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)呈I型，包括第一內(nèi)導體(16)、第一外導體(18)和第一滾動軸承(17)，所述第一內(nèi)導體(16)與所述極化器(33)旋轉(zhuǎn)相連，所述第一外導體(18)與基座固定連接，所述第一內(nèi)導體(16)和所述第一外導體(18)之間通過所述第一滾動軸承(17)實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。8.根據(jù)權利要求2所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)和所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)均呈L型，所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)包括第二內(nèi)導體、第二外導體和第二滾動軸承，所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7))包括第三內(nèi)導體、第三外導體和第三滾動軸承，所述第二外導體和所述第三外導體承接上游波導信號傳輸，可隨極化角度進行旋轉(zhuǎn);所述第二內(nèi)導體和所述第三內(nèi)導體承接下游波導信號傳輸，固定連接在關節(jié)座上，所述第二內(nèi)導體和所述第二外導體之間通過第二滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，所述第三內(nèi)導體和所述第三外導體之間通過第三滾動軸承實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。9.根據(jù)權利要求1所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述極化調(diào)整機構還包括: 限位傳感器，與所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(1)相連，用于采集所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)的旋轉(zhuǎn)位置信息； 限位開關，與所述驅(qū)動電機組件(13)相連，設置在該極化調(diào)整機構的兩個極限位置上； 限位控制器，與所述限位傳感器和所述限位開關相連，用于根據(jù)所述限位傳感器采集的所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(1)、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)的旋轉(zhuǎn)位置信息，識別到所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)、所述Ku接收旋轉(zhuǎn)關節(jié)(7)和所述Ku發(fā)射旋轉(zhuǎn)關節(jié)(10)旋轉(zhuǎn)到相應位置時，控制所述限位開關工作，以停止對所述驅(qū)動電機組件(13)的驅(qū)動。10.根據(jù)權利要求1所述的Ku/Ka雙頻收發(fā)共用天線饋源組件，其特征在于， 所述極化調(diào)整機構還包括天線伺服控制器，所述天線伺服控制器設有極化跟蹤單元和控制單元， 所述極化跟蹤單元，與所述控制單元相連，用于采集衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，并將采集的衛(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息傳輸給所述控制單元； 所述控制單元，與所述極化跟蹤單元相連，用于根據(jù)所述極化跟蹤單元傳輸?shù)男l(wèi)星極化偏轉(zhuǎn)角信息，控制所述驅(qū)動電機組件(13)帶動所述Ka旋轉(zhuǎn)關節(jié)(I)調(diào)整極化角度。
【文檔編號】H01Q15/24GK105896088SQ201610220449
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】彭國勛, 李韜, 黃辛迪, 馬花莉, 賀偉, 黃佐軍
【申請人】湖南航天環(huán)宇通信科技股份有限公司