一种宽带收发共用型同轴波导双工器的制作方法

1.本发明涉及到微波天线技术领域，特别涉及一种宽带收发共用型同轴波导双工器。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，卫星通信的应用变得越来越广泛，由于频率资源的极度紧张，通过利用各种复用技术使得卫星通信反射面天线的使用带宽得以扩大，卫星通信就能够实现多个频段的共同使用，这些功能主要由馈电系统来完成。目前，卫星通信天线向着多极化、多频段、宽带化等方向发展，同时还要满足小型化、重量轻、造价低等要求。
3.波导馈电器件是馈电系统的重要组成部分，在现代的通信技术中，双工器的性能在整个系统中起着至关重要的作用，它不仅能使信号达到分频以及分极化的目的，能够解决收发信机共用一副天线的问题，同时实现收发信号的分离，连接了天线和收发系统，而且还影响着馈源系统的辐射性能，在卫星通信、测控和军事电子对抗等的应用也越来越广泛。双工器可以由两路工作于不同频段的滤波器加上公用接头构成，也可以在正交模耦合器的分支端口加载一个滤波器构成。
4.当某一频带或双频带内的收发频率在频谱上相隔较远时，双频馈源实际上应被视作三频或四频馈源，为实现高低频带间的高度隔离，多采用同轴波导混合馈电结构，其中的同轴波导通道传输低频段信号，同轴内波导实现高频段信号的传输。传统的同轴双工器在低频信号通道仅能实现工作频率的极化双工，无法实现该频段的收发双工。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种宽带收发共用型同轴波导双工器。该双工器。本发明实现了收发分离，能够满足卫星通信、雷达和射电天文等反射面天线领域收发共用系统的应用，并且具有结构紧凑，小型化的特点，在相同的工作频段条件下，能够满足小口径收发共用天线的应用。
6.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
7.一种宽带收发共用型同轴波导双工器，包括同轴波导内波导和同轴波导外波导，其特征在于，还包括低频段耦合波导、短路片、十字转门、e面t型合成器和波导负载；所述同轴外波导上沿波导信号的传输方向依次开有用于传输低频信号的耦合孔和用于放置短路片的槽缝，其中，耦合孔与低频段耦合波导连接；
8.所述同轴波导外波导的圆波导端口与十字转门的圆波导端口连接；所述同轴波导内波导位于同轴波导外波导和十字转门的内部，并且轴线重合；所述十字转门中的两个相对端口分别与e面t型合成器的两个h面弯波导端口连接，十字转门的另外两个端口与波导负载连接；
9.所述槽缝设有两个；所述两个槽缝的连线过同轴波导内波导的轴线，且垂直于同轴波导内波导的轴线；两个短路片分别位于对应的槽缝内，并与同轴波导内波导有接触。
10.进一步的，所述耦合孔与同轴波导内波导轴心的连线和槽缝与同轴波导内波导的连线呈90
°
夹角。
11.进一步的，所述低频段耦合波导中加载有用于阻抗匹配和抑制高频信号的调谐腔体。
12.进一步的，所述同轴波导内波导包括圆波导和与圆波导端部连接的锥台，且锥台的大端面上设有法兰盘。
13.进一步的，所述十字转门的圆波导端口设置有过渡波导，过渡波导为台阶结构或曲线结构。
14.进一步的，所述e面t型合成器包括第一h面弯波导、第二h面弯波导和t型合成器。
15.进一步的，所述同轴波导外波导上还设有用于匹配调节的螺纹孔；所述螺纹孔波导信号的进口端处，且螺纹孔与同一侧的槽缝的连线平行于同轴波导内波导的轴线。
16.本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
17.1、本发明收发共用功能的实现，主要是通过在同轴波导的不同位置耦合出收发频段，收发频段的隔离由两个端口之间的短路片实现，低频段信号耦合波导和高频段信号耦合波导成90度夹角，克服了现有同轴正交模耦合器两个极化工作在同一频率，实现了收发分离。
18.2、本发明通过同轴波导中的短路片实现两个正交极化信号的隔离，其中一个极化为低频传输信号，由位于短路片前的外波导壁上的耦合孔传输，耦合孔连接的耦合波导具有滤波结构，实现对高频信号的抑制；另外一个极化为覆盖低频和高频的全带宽信号，由短路片之后的同轴十字转门结构传输，且与该极化匹配的两个耦合波导由e面t型合成器合成。具有结构简单紧凑，小型化，电性能优良，能够适用于更小口径反射面天线应用的优点。
附图说明
19.图1是本发明实施例的结构示意图
20.图2是本发明实施例的同轴波导外波导示意图。
21.图3是本发明实施例的低频段耦合波导剖面图。
22.图4是本发明实施例的同轴波导内波导示意图。
23.图5是本发明实施例的十字转门结构示意及剖面图。
24.图6是本发明实施例的e面t型合成器示意图。
25.图7是本发明实施例的波导负载示意图。
26.图8是本发明实施例的接收端口反射系数。
27.图9是本发明实施例的发射端口反射系数。
28.图中：同轴波导外波导—1，低频段耦合波导—2、同轴波导内波导—3、短路片—4、十字转门—5，e面t型合成器—6，波导负载—7，耦合孔—8，槽缝—9，螺纹孔—10，调谐腔体—11，圆波导—12，锥台—13，过渡波导—14，第一h面弯波导—15，第二h面弯波导—16，t型合成器—17，吸波材料—18。
具体实施方式
29.下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.一种宽带收发共用型同轴波导双工器，包括同轴波导外波导、低频段耦合波导、同轴波导内波导、短路片、十字转门、e面t型合成器和波导负载；所述的同轴波导外波导上开有传输低频信号的耦合孔和放置短路片的两个槽缝，所述的同轴波导外波导耦合孔与低频段耦合波导连接；所述的同轴波导外波导的圆波导端口连接十字转门的圆波导端口；所述的同轴波导内波导放置在同轴波导外波导和十字转门的内部，并且轴心重合，所述的十字转门中的两个相对端口分别与e面t型合成器的两个h面弯波导的端口连接，十字转门中的另外两个端口连接波导负载。
32.通过同轴波导中的短路片实现两个正交极化信号的隔离，其中一个极化为低频传输信号，由位于短路片前的外波导壁上的耦合孔传输，耦合孔连接的耦合波导具有滤波结构，实现对高频信号的抑制；另外一个极化为覆盖低频和高频的全带宽信号，由短路片之后的同轴十字转门结构传输，且与该极化匹配的两个耦合波导由e面t型合成器合成。
33.进一步的，所述的同轴波导外波导上的耦合孔与槽缝成90度夹角，且同轴波导外波导上与槽缝在同一平面的位置开有两个相对的螺纹孔，以便于插入螺钉进行匹配调节。
34.进一步的，所述的低频段耦合波导中加载有调谐腔体，同时起到阻抗匹配和抑制高频信号的作用。
35.进一步的，所述的同轴波导内波导由圆波导和锥台组成，并且在锥台的低端设置有法兰盘。
36.进一步的，所述的十字转门的圆波导部分设置有过渡波导，该过渡波导可以是台阶的也可是曲线的。
37.进一步的，所述的e面t型合成器由h面弯波导和t型合成器组成。
38.进一步的，所述的同轴圆波导能使工作频率良好传输。
39.下面为一更具体的实施例：
40.参见图1至图7，提供了一种宽带收发共用型同轴波导双工器，包括同轴波导外波导1、低频段耦合波导2、同轴波导内波导3、短路片4、十字转门5、e面t型合成器6、波导负载7。
41.所述的同轴波导外波导上开有传输低频信号的耦合孔8和放置短路片的两个槽缝9，耦合孔的尺寸由优化得到，槽缝宽度一般大于1mm，长度大于低频工作频率的0.25λ。
42.所述的同轴波导外波导上的耦合孔与低频段耦合波导连接；
43.所述的低频段耦合波导中加载有调谐腔体11，同时起到阻抗匹配和抑制高频信号的作用。
44.所述的短路片有两个，关于同轴波导的轴心对称，放置于同轴外波导的槽缝处，并与与同轴内波导良好接触。
45.所述的同轴波导外波导的圆波导端口与十字转门的圆波导端口连接；
46.所述的短路片放置在同轴波导外波导上的耦合孔与十字转门圆波导端口之间。
47.所述的同轴波导内波导放置在同轴波导外波导和十字转门的内部，并且轴心重合。
48.所述的同轴波导外波导与同轴波导内波导直径径的选取，以工作频率为同轴波导截止频率1.1倍以上为原则。
49.所述的十字转门中的两个相对端口分别与e面t型合成器的两个h面弯波导的端口连接，十字转门中的另外两个端口连接波导负载。
50.所述的同轴波导外波导上的耦合孔与槽缝成90度夹角，且同轴波导外波导上与槽缝在同一平面的位置开有两个相对的螺纹孔10，以便于插入螺钉进行匹配调节。
51.所述的同轴波导内波导由圆波导12和锥台13组成，并且在锥台的底端设置有法兰盘。
52.所述的十字转门的圆波导部分设置有过渡波导14，该过渡波导可以是台阶的也可是曲线的。
53.所述的e面t型合成器由第一h面弯波导15和第二h面弯波导16与t型合成器17组成。
54.所述的各部件间的连接方式，可用法兰盘连接，也可采用整体加工的工艺方法。
55.所述波导负载包括矩形波导腔，矩形波导腔内设有吸波材料18。
56.图8说明本发明的低频耦合端口在3.625ghz-4.8gh在内反射系数＜-21db。
57.图9说明本发明的e面t型合成端口在3.625ghz-6.725ghz内反射系数＜-20db，可覆盖c波段收发频段，具有宽频带特性。
58.本发明的简要工作原理：
59.本发明通过同轴波导中的短路片实现两个正交极化信号的分离，其中一个极化为低频传输信号，由位于短路片前的外波导壁上的耦合孔传输，耦合孔连接的耦合波导具有滤波结构，实现对高频信号的抑制；另外一个极化为覆盖低频和高频的全带宽信号，由短路片之后的同轴十字转门结构传输，且与该极化匹配的两个耦合波导由e面t型合成器合成，与该极化正交的两个耦合波导接吸收负载。