[发明专利]一种正交模耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种正交模耦合器，特别涉及紧凑型正交模耦合器，可单独用作微波器件，也可以用于双极化阵列天线的双极化馈电网络，属于耦合器技术领域。

背景技术

在一些双极化电子系统中，通常需要正交模耦合器用于极化鉴别。特别是在大容量通信系统中，可解决频率复用问题。在同一频率上可使用极化方式不同且互相隔离的信道，这样可以容纳最大的信道数量。传统正交模耦合器通常采用电感棒、膜片以及渐变阻抗变换段等复杂结构来进行阻抗匹配，使得正交模耦合器体积大、结构复杂。在系统对空间尺寸严格限制的情况下，传统正交模耦合器的应用便受到了限制，尤其难以用于双极化阵列天线的馈电网络。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种正交模耦合器，该耦合器结构简单紧凑、易于加工、频带宽、隔离高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种正交模耦合器，该耦合器包括方形波导、边臂波导、阻抗调节块和直臂波导；

方形波导为一截面为正方形的金属波导，方形波导的四周及底面为金属壁，其中一个侧面上开有边臂耦合缝，边臂耦合缝为矩形缝隙，缝隙厚度为0.5-1.5mm，优选1mm；方形波导的底面开有直臂耦合缝，直臂耦合缝为矩形缝隙，缝隙厚度为0.5-1.5mm，优选1mm；

阻抗调节块为一长方体金属块，阻抗调节块的底面与方形波导的底面相接，阻抗调节块的底面与方形波导的底面沿阻抗调节块突出方向的中心线重合；阻抗调节块的侧面A与方形波导的侧面A相接，方形波导的侧面A为与边臂耦合缝所在的侧面相对的面；阻抗调节块的侧面A与方形波导的侧面A沿方形波导传输方向的中心线重合；阻抗调节块的尺寸与边臂波导、直臂波导的驻波比相关；

方形波导传输方向为其正方形截面的法线方向；

边臂波导的内腔尺寸为标准波尺寸；边臂波导与方形波导的侧面相接，边臂波导的宽边方向平行于方形波导的传输方向，边臂波导的传输方向垂直于方形波导的传输方向；边臂波导通过边臂耦合缝与方形波导进行电磁耦合；

直臂波导的内腔尺寸为标准波尺寸；直臂波导与方形波导的底面相接，直臂波导的传输方向平行于方形波导的传输方向，直臂波导的的窄边方向与边臂波导的窄边方向垂直，直臂波导通过直臂耦合缝与方形波导进行电磁耦合。

所述的边臂耦合缝沿长边方向的中心线、边臂波导沿长边方向的中心线与所在方形波导侧壁在传输方向的中心线平行；

边臂耦合缝的中心与边臂波导的中心在边臂波导传输方向上的投影重合；

边臂耦合缝的缝长和缝宽由该正交模耦合器的工作频率和带宽决定；

所述的直臂耦合缝矩形截面的中心、直臂波导矩形截面的中心与方形波导正方形截面的中心在传输方向上的投影重合；

直臂耦合缝窄边方向与边臂耦合缝窄边方向垂直；

直臂耦合缝的缝长和缝宽由该正交模耦合器的工作频率和带宽决定。

所述的边臂波导沿传输方向的中心线与边臂耦合缝沿同一方向的中心线重合；

所述的直臂波导沿传输方向的中心线与直臂耦合缝沿同一方向的中心线重合。

方形波导、边臂波导和直臂波导的终端可以接法兰盘，用来和其他微波器件连接；方形波导直接与双极化天线单元连接，边臂波导和直臂波导直接与其他微波器件连接，也可以共同组成双极化阵列天线的双极化馈电网络。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明采用宽缝结构进行阻抗匹配，抛弃了传统正交模耦合器用于匹配的电感棒、膜片以及渐变阻抗变换段等复杂结构，结构更紧凑；

本发明采用宽缝耦合的方式进行极化分离，由于缝隙场的极化选择性更强，因此两个边臂波导之间的隔离度更高；

本发明采用宽缝耦合的方式进行电磁能量交换，可以在有限的传输距离内很大程度上抑制高次模，实现很高的极化纯度，因此方形波导的长度能够更短，更适于用于双极化阵列天线的馈电网络；

本发明可以分解为分层结构，采用螺钉对各层进行连接，免去了传统的焊接工艺；本发明结构简单，更易于加工。

附图说明

图1为本发明的耦合器的三维结构示意图；

图2为本发明的耦合器的三维结构侧面示意图；

图3为本发明的耦合器的局部结构示意图；

图4为本发明的两边臂波导的驻波比曲线；实线为直臂波导端口驻波曲线，虚线为边臂波导端口驻波曲线；

图5为本发明的两边臂波导的隔离度曲线。

具体实施方式