[發明專利]自適應變極化功率分配器

有效

• 申請號: 201310548735.3
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103594769B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 宋紅武;曹利超;胡哲東
• 申請（專利權）人: 南京友喬電子科技有限公司
• 主分類號: H01P5/103
• 分類號: H01P5/103;H01P1/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及了衛星通信技術領域，尤其為一種用于“動中通”衛星通信天線的具有極化補償功能的自適應變極化功率分配器。

背景技術

在研究“動中通”（Communications in Moving）系統時，我們發現雖然動中通天線能夠通過俯仰與方位角轉動來對準在同步軌道上的衛星，然而在絕大多數時候，衛星（主要為線極化衛星）的極化與動中通天線的極化并不匹配，從而出現極化損失，大大影響動中通的接收信號質量及信號發射的有效性。所謂“極化匹配”的問題，實質上是功率分配的問題。為了能夠避免由于動中通天線在對星時出現極化失配的現象，有必要提供或設計一種自動進行極化匹配的功率分配器件,該器件稱為自適應功率分配器，當用在“動中通”上時，亦可稱為自適應變極化器。

發明內容

本發明的目的是對現有的功率分配器進行結構上的改造，使其在實現功率分配的同時也能具有極化角補償的功能。

為實現上述目的，本發明技術方案是，此種自適應變極化功率分配器構成包括有，波導同軸轉換器、同軸型正交模轉換器（正交模轉換器Orthomode Transducer，OMT）、波導型正交模轉換器，其特征在于：其構成中還包括有非接觸式同軸線旋轉關節和非接觸式波導旋轉關節，所述波導同軸轉換器、同軸型OMT、波導型OMT三者的軸線重合，非接觸式同軸線旋轉關節的固定端與波導同軸轉換器的同軸端固定連接，非接觸式同軸線旋轉關節的活動端與同軸型OMT的同軸線端固定連接，非接觸式波導旋轉關節的固定端與波導型OMT的圓波導端固定連接，非接觸式波導旋轉關節的活動端與同軸型OMT的圓波導端固定連接，所述同軸型OMT能圍繞其軸線轉動。

在上述技術方案中，所述非接觸式同軸線旋轉關節由兩段長度為λg/4的空腔同軸線組成，兩段空腔同軸線之間留有縫隙，并在縫隙外圍設置有扼流槽。所述非接觸式圓波導旋轉關節由兩段長度為λg/4的空腔圓波導組成，兩段空腔圓波導之間留有縫隙，并在縫隙外圍設置有扼流槽。

在上述技術方案中，所述同軸型OMT為膜片-分支型，所述耦合端port2的軸線與同軸型OMT中的膜片平面平行，該膜片與脊臺階和內導體固定成一體，并能隨同軸型OMT的旋轉而旋轉。

本發明技術方案的變極化功率分配原理是，同軸型OMT被其兩端的非接觸式旋轉關節架空，并能在外力驅動下圍繞其軸線旋轉，進而轉動同軸型OMT中的膜片、脊臺階部分以及內導體，從而改變脊臺階圓波導中的電場極化方向，再經波導正交模轉換器將TE₁₁模的能量按照脊臺階轉動角度進行相應能量分解，完成極化角補償。

正交模轉換器（OMT）中能量分解原理如圖13所示，圖13中θ表示同軸型OMT中膜片、脊臺階部分以及同軸線內導體旋轉角度

從圖13中可以得到

（式 1）

其中E_V表示電場E的垂直分量，E_H表示電場E的水平分量

則電場強度E經正交模轉換器分解成水平與垂直分量后，其能量比：

（式 2）

dB值：

（式 3）

可見隨著輸入電場極化的方向不同，正交模轉換器輸出端口的能量比值也不一樣，有如上式所述的關系。

本發明技術方案既可以用于衛星天線的信號發送通道中，使天線極化與衛星極化實時匹配；本發明技術方案也可以用于衛星天線的信號接收通道中，使衛星極化與天線極化實時匹配。

在上述技術方案中，可以根據實際要求，以同軸線來替代上述技術方案中的波導同軸轉換器，也可以用同軸型正交模轉換器來替代上述技術方案中的波導正交模轉換器，從而拓展本發明技術方案的適用性，以滿足不同場合、不同端口的連接需要。

本發明的優點：

1、頻帶內能量分配平坦度好，且與頻率無關。

本發明所述的器件具有非常好的帶內平坦度且與所在頻率無關，在保證器件加工精度與裝配同心度的前提下，器件樣品的帶內平坦度與設計較為接近，一致性好，最差時約為0.1dB。

2、損耗小。

本發明大都采用空腔波導，損耗較低；另外在本發明中在旋轉對接的位置處采用帶有扼流槽結構的非接觸式旋轉關節，保證電性能良好，損耗低。

3、極化調整反應快、重復性好。