小型等相極化器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及小型等相極化器，屬于電子通信【技術領域】，特別是一種用于軍民用微波通信、衛(wèi)星通信、雷達設備、航空航天以及其他目標跟蹤的小型等相極化器。該小型等相極化器包括極化分離器、第一矩形波導、極化調節(jié)電機、第一連接件和賦形耦合探針，其中，極化分離器包括第二矩形波導、圓波導、直探針、第三矩形波導和第二連接件。本發(fā)明的極化器Ku頻段器件長度僅為55mn，體積小、重量輕；本發(fā)明的極化器的水平、垂直極化端口高度相同，有利于緊湊集成；本發(fā)明的極化器水平、垂直極化端口相位一致性高，工作性能穩(wěn)定，可廣泛應用于相位一致高的天饋系統(tǒng)中，而天饋系統(tǒng)大都對水平、垂直極化波相位一致有要求。
【專利說明】小型等相極化器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及小型等相極化器，屬于電子通信【技術領域】，特別是一種用于軍民用微 波通信、衛(wèi)星通信、雷達設備、航空航天以及其他目標跟蹤的小型等相極化器。

【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代通信、遙控、遙測技術的發(fā)展，對車載、船載、機載、彈載通信需求日益增 力口。微波器件的高性能及小型化日趨重要。現(xiàn)有的極化器一般通過圓波導的轉動實現(xiàn)極化 分配和天線極化角度的匹配，轉動慣量大且體積難以做到小型化。
[0003]即使采用其他結構解決了圓波導轉動慣量大，電機功率大的問題，但仍存在以下 問題：
[0004] 1.器件的尺寸依然較大，水平、垂直極化波出口不在同一高度，不利于應用于高集 成度、緊湊型天饋系統(tǒng)；
[0005] 2.水平、垂直極化波傳輸距離不同，整個工作頻帶無法做到較高的相位一致性，若 不外加移相器便無法應用于相位一致高的天饋系統(tǒng)中，而天饋系統(tǒng)大都對水平、垂直極化 波相位一致有要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)極化器產(chǎn)品存在的體積大，不利于緊湊集成的技術問 題；解決水平、垂直極化波出口相位一致性差，無法應用于對相位一致性高的天饋系統(tǒng)環(huán)境 中。本發(fā)明提出了一種小型化，Ku頻段器件長度僅為5 5臟，水平、垂直極化端口具有較高的 相位一致性的小型等相極化器。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0008] 本發(fā)明的小型等相極化器，該小型等相極化器包括極化分離器、第一矩形波導、極 化調節(jié)電機、第一連接件和賦形耦合探針，其中，極化分離器包括第二矩形波導、圓波導、直 探針、第三矩形波導和第二連接件；
[0009] 第一矩形波導的端口為公共端口；
[0010] 第二矩形波導的端口為水平極化端口，圓波導與第二矩形波導連接處有一矩形 孔；
[0011] 第三矩形波導的端口為垂直極化端口，圓波導與第三矩形波導連接處有一圓柱 孔；
[0012] 第二矩形波導和第三矩形波導通過圓波導進行連接，第二連接件固定連接在第三 矩形波導的圓柱形孔內(nèi)；第二連接件還與圓波導的一側固定連接；第二連接件為一由聚四 氟乙烯制作成的空心圓柱，直探針為一圓柱形探針，直探針的一部分固定連接在第二連接 件空心內(nèi)，另一部分位于圓波導內(nèi)；
[0013] 第一連接件為一由聚四氟乙烯制作成的圓柱，圓柱的上面部分為實心的，下面部 分為空心的；第一連接件穿過第一矩形波導的上下兩個寬面并與第一矩形波導固定連接； 第一連接件的上端穿出第一矩形波導的上寬面，第一連接件的下端與圓波導的內(nèi)腔上表面 相接觸，即第一連接件的下端面與圓波導的內(nèi)腔上表面共面，第一連接件的上端面上固定 連接有電機，即第一連接件與電機的輸出軸相連接；賦形耦合探針為一體成型的具有特定 角度的彎折圓柱，賦形耦合探針的一部分固定于第一連接件的空心內(nèi)，另一部分位于圓波 導內(nèi)；
[0014] 賦形耦合探針、圓波導、直探針、第一矩形波導、第二矩形波導、第三矩形波導均為 錯材質或銅材質；
[0015] 第一連接件的軸心線與圓波導的軸心線重合，水平極化端口和垂直極化端口在同 一高度上，相互垂直，即水平極化端口和垂直極化端口的長邊相互平行，水平極化端口和垂 直極化端口的短邊相互垂直；
[0016] 圓波導的模式為TE模；
[0017] 直探針與圓波導直接耦合，直探針指向圓波導軸心，并將圓波導中的極化波引入 垂直極化端口。
[0018] 有益效果
[0019] 本發(fā)明的極化器Ku頻段器件長度僅為55mm，體積小、重量輕；本發(fā)明的極化器的 水平、垂直極化端口高度相同，有利于緊湊集成；本發(fā)明的極化器水平、垂直極化端口相位 一致性高，工作性能穩(wěn)定，可廣泛應用于相位一致高的天饋系統(tǒng)中，而天饋系統(tǒng)大都對水 平、垂直極化波相位一致有要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的極化器的結構示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的極化器的公共端口駐波測試曲線，測試范圍13. 5GHz?14. 5GHz， 駐波小于1. 15 ;
[0022]圖3為本發(fā)明的水平、垂直端口隔離度測試曲線，測試范圍13· 5GHz?14. 5GH，隔 離度小于-40dB ;
[0023]圖4為本發(fā)明的水平、垂直端口相位測試曲線，測試范圍13. 5GHz?14. 5GHz，水 平、垂直端口相位一致性高。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]如圖1所示，小型等相極化器，該極化器包括極化分離器丨、第一矩形波導3、極化 調節(jié)電機4、第一連接件5和賦形耦合探針6,其中，極化分離器丨包括第二矩形波導8、圓波 導9、直探針1〇、第三矩形波導η和第二連接件12 ;
[0026]第一矩形波導3的端口為公共端口 2 ;
[0027]第二矩形波導8的端口為水平極化端口 7,圓波導9與第二矩形波導8連接處有一 矩形孔；
[0028]第二矩形波導11的端口為垂直極化端口 I3,圓波導9與第三矩形波導η連接處 有一圓柱孔；
[0029]第二矩形波導8和第三矩形波導U通過圓波導9進行連接，第二連接件 12固定 連接在第三矩形波導11的圓柱形孔內(nèi)；第二連接件12還與圓波導9的一側固定連接；第二 連接件12為一由聚四氟乙烯制作成的空心圓柱，直探針10為一圓柱形探針，直探針10的 一部分固定連接在第二連接件12空心內(nèi)，另一部分位于圓波導9內(nèi)；
[0030] 第一連接件5為一由聚四氟乙烯制作成的圓柱，圓柱的上面部分為實心的，下面 部分為空心的；第一連接件5穿過第一矩形波導3的上下兩個寬面并與第一矩形波導3固 定連接；第一連接件5的上端穿出第一矩形波導3的上寬面，第一連接件5的下端與圓波導 9的內(nèi)腔上表面相接觸，即第一連接件5的下端面與圓波導9的內(nèi)腔上表面共面，第一連接 件5的上端面上固定連接有電機4,即第一連接件5與電機4的輸出軸相連接；賦形耦合探 針6為一體成型的具有一定角度的兩個圓柱組成，兩個圓柱之間的角度為135°，賦形耦合 探針6的一部分固定于第一連接件5的空心內(nèi)，另一部分位于圓波導9內(nèi)；
[0031] 賦形耦合探針6、圓波導9、直探針10、第一矩形波導3、第二矩形波導8、第三矩形 波導11均為鋁材質或銅材質；
[0032] 第一連接件5的軸心線與圓波導9的軸心線重合，水平極化端口 7和垂直極化端 口 13在同一高度上，相互垂直，即水平極化端口 7和垂直極化端口 13的長邊相互平行，水 平極化端口 7和垂直極化端口 13的短邊相互垂直；
[0033] 圓波導9的模式為TE11模；
[0034] 直探針10與圓波導9直接耦合，直探針10指向圓波導9軸心，并將圓波導9中的 極化波引入垂直極化端口 13。
[0035]上述的極化器利用波導同軸轉換器從波導公共端口 3把微波信號耦合到賦形耦 合探針6,然后可旋轉的賦形耦合探針6在極化分離器1的圓波導9內(nèi)激勵起極化角度可旋 轉的電磁波TE11模，極化分離器最終分離出能量可以連續(xù)改變的水平極化波和垂直極化 波，分別由水平極化端口 7和垂直極化端口 13輸出。
[0036]當賦形耦合探針6旋轉到與水平極化端口 7平面平行時，從公共端口 2輸入的能 量全部耦合到水平極化端口 7,垂直極化端口 13成為隔離端口；當賦形耦合探針6旋轉至 與水平極化端口 7相互垂直時，從公共端口 2輸入的全部能量耦合到垂直極化端口 13,水平 極化端口 7成為隔離端口；賦形耦合探針6旋轉至與水平極化端口 7平面具有一定角度時 (除水平、垂直情況外），從公共端口 2輸入的部分能量從水平極化端口 7輸出，另一部分能 量從垂直極化端口 13輸出，水平極化端口 7和垂直極化端口 13相位基本保持一致。
[0037]如上所述，通過調節(jié)賦形耦合探針6的旋轉角度，從公共端口 2輸入的電磁波傳輸 至水平極化端口 7和垂直極化端口 13的水平、垂直極化波分配比連續(xù)可調，實現(xiàn)電磁波極 化角度的控制。
[0038] 經(jīng)實驗驗證，應用矢量網(wǎng)絡分析儀（型號：安捷倫8720ES)測得：在工作頻率 I3. 5GHz?14. 5GHz范圍內(nèi)，極化器公共端口駐波比小于丨.15 ;水平、垂直極化隔離度達到 40dB;水平輸出端口與垂直輸出端口相位一致性高，相位曲線基本重合，工作頻帶內(nèi)相位差 小于5°。測試結果見附圖2、3、4。
[0039]由上可見，本發(fā)明的小型等相極化器采用新穎的極化分離結構，水平、垂直端口相 位一致性高，并具有體積小、重量輕、性能佳等諸多優(yōu)點。
[0040]以上結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了說明，但這些說明不能被理解為限制 了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發(fā)明權利要求基 礎上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
[0041] 本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.小型等相極化器，其特征在于： 該小型等相極化器包括極化分離器、第一矩形波導、極化調節(jié)電機、第一連接件和賦形 耦合探針，其中，極化分離器包括第二矩形波導、圓波導、直探針、第三矩形波導和第二連接 件； 第一矩形波導的端口為公共端口； 第二矩形波導的端口為水平極化端口，圓波導與第二矩形波導連接處有一矩形孔； 第三矩形波導的端口為垂直極化端口，圓波導與第三矩形波導連接處有一圓柱孔； 第二矩形波導和第三矩形波導通過圓波導進行連接，第二連接件固定連接在第三矩形 波導的圓柱形孔內(nèi)；第二連接件還與圓波導的一側固定連接；第二連接件為一空心圓柱， 直探針為一圓柱形探針，直探針的一部分固定連接在第二連接件空心內(nèi)，另一部分位于圓 波導內(nèi)； 第一連接件為一圓柱，圓柱的上面部分為實心的，下面部分為空心的；第一連接件穿過 第一矩形波導的上下兩個寬面并與第一矩形波導固定連接；第一連接件的上端穿出第一矩 形波導的上寬面，第一連接件的下端與圓波導的內(nèi)腔上表面相接觸，第一連接件的上端面 上固定連接有電機，賦形稱合探針為一體成型的彎折圓柱，賦形稱合探針的一部分固定于 弟一連接件的空心內(nèi)，另一部分位于圓波導內(nèi)； 第一連接件的軸心線與圓波導的軸心線重合，水平極化端口和垂直極化端口在同-高 度上，相互垂直； 直探針與圓波導直接稱合，直探針指向圓波導軸心，并將圓波導中的極化波引入垂直 極化端口。
2·根據(jù)權利要求1所述的小型等相極化器，其特征在于：第一連接件的材料為聚四氣 乙烯。 Z
3. 根據(jù)權利要求1所述的小型等相極化器，其特征在于：第二連接件的材料為取四氟 乙稀。 、來
4. 根據(jù)權利要求1所述的小型等相極化器，其特征在于：賦形耦合探針、圓 針、第一矩形波導、第二矩形波導、第三矩形波導均為鋁材質或銅材質。 、
5. 根據(jù)權利要求1所述的小型等相極化器，其特征在于：圓波導的模式為TE
【文檔編號】H01Q15/24GK104218277SQ201410407534
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權日:2014年8月18日
【發(fā)明者】韓雪, 張強, 吳成才, 付平, 趙海娜, 杜文洲, 鄭華山 申請人:北京航天光華電子技術有限公司