本發(fā)明涉及微波通信領域，具體地說，是涉及具有擴展帶寬功能的寬帶插片圓極化器。

背景技術：

在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，正交模轉接器(omt)和圓極化器是關鍵元器件。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。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供具有擴展帶寬功能的寬帶插片圓極化器，與現(xiàn)有技術相比，結構更簡單，加工更方便，并對高次模進行抑制，擴展了工作帶寬。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

具有擴展帶寬功能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同時又連通公共端與端口b的至少兩段波導段；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，我們將公共端設置為四脊波導：所述公共端的上下左右四個方向的內壁上分別設置有至少一個金屬脊,構成四脊波導；所述金屬脊只在所述公共端的四個內壁上與所述公共端相連。傳統(tǒng)技術的工作帶寬為1.6ghz，而采用本方案的技術，其在ka頻段的通訊中其全帶寬能達到11.4ghz，比原來的參數(shù)高出7倍左右。在對高次模的抑制作用中，本發(fā)明采用上述結構的設計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)明在使用時不需要高次模，如果高次模輸出得不到抑制，則會損失能量。

雖然公共端也可以設計出圓波導的四脊波導，單為了加工方便，所述公共端的形狀設置為正方形。

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

為了最有效地抑制器件中的高次模，所述具有擴展帶寬功能的寬帶插片圓極化器構成左右鏡像對稱結構。

本發(fā)明為了進一步改善具有擴展帶寬功能的寬帶插片圓極化器的性能，還可以采用以下技術手段：

為了展寬器件的工作帶寬，至少兩段所述波導段的垂直于z方向的橫截面形狀為長方形，該長方形的在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段的使用，有利于抑制器件中的最有害的高次模。

為了進一步展寬器件的工作帶寬，至少兩段所述波導段的下方、左和右三個方向的內壁上分別設置有至少一個金屬柱；所述金屬柱只在所述公共端的三個內壁上與所述公共端相連。這里設置在左和右內壁上的金屬柱的使用，有利于進一步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，所述波導段的左和右兩個方向的內壁上設置的金屬柱沿z方向排列；至少兩根位于左面內壁上的金屬柱的沿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，所述波導段的左和右兩個方向的內壁上設置的金屬柱沿z方向排列；至少兩根位于左面內壁上的金屬柱的沿y方向的寬度相差大于10％；至少兩根位于右面內壁上的金屬柱的沿y方向的寬度相差大于10％。

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

本發(fā)明采用上述結構，結構更簡單，加工更方便，并對高次模進行抑制，擴展了工作帶寬，本發(fā)明可以用于設計覆蓋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。

附圖說明

圖1為本發(fā)明-實施例2的俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明-實施例2的某一波導段的橫截面示意圖；

圖3為本發(fā)明-實施例2的公共端的橫截面示意圖；

圖4為本發(fā)明-實施例3的立體圖；

圖5為本發(fā)明-實施例4的公共端的橫截面示意圖。

具體實施方式

實施例1

本發(fā)明具有擴展帶寬功能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同時又連通公共端1與端口b3的至少兩段波導段2；所述公共端1的形狀為正方形或圓形；以正對公共端1外側方向建立參考系，其中x方向為沿水平指向右方，y方向為豎直向上方向，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,所述公共端1的上下左右四個方向的內壁上分別設置有至少一個金屬脊1a,構成四脊波導；所述金屬脊1a只在所述公共端1的四個內壁上與所述公共端相連。

實施例2

如圖1～3所示，本發(fā)明具有擴展帶寬功能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同時又連通公共端1與端口b3的4段波導段2；所述公共端1的形狀為正方形。

所述公共端1的上下左右四個方向的內壁上分別設置有一個金屬脊1a,構成四脊波導；所述金屬脊1a只在所述公共端1的四個內壁上與所述公共端相連。

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

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

四段所述波導段2的下方、左和右三個方向的內壁上分別設置有一個金屬柱2a；所述金屬柱2a只在所述公共端1的三個內壁上與所述公共端相連。四段所述波導段2的上方內壁上也分別設置有一個金屬柱2a；所述上方內壁上的金屬柱2a只在所述公共端1的上方內壁上與所述公共端相連。

實施例3

如圖1～4所示。與實施例2相比，不同之處僅在于，波導段2的數(shù)目為7。模擬結果：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第一高次模的轉換曲線低于-19db；端口a4到公共端1第2高次模的轉換曲線低于-20db；端口a4和端口b3的隔離大于20db；公共端1的兩個線極化模式的相位與90度相差的偏離誤差小于+/-4度；公共端1的兩個線極化模式的幅度誤差小于+/-0.25db。

實施例4

如圖1、2和5所示。與實施例2相比，不同之處僅在于，公共端為圓四脊波導。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了具有擴展帶寬功能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同時又連通公共端與端口B的至少兩段波導段。本發(fā)明采用四脊波導公共端和側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)明可以用于設計覆蓋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通信、衛(wèi)星通信和雷達系統(tǒng)中。

技術研發(fā)人員：王清源
受保護的技術使用者：成都賽納為特科技有限公司
技術研發(fā)日：2017.06.16
技術公布日：2017.10.20