[發明專利]一種新型極化跟蹤器

有效

• 申請號: 201510549806.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105098360B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 史永康;張海燕;王奇偉
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: H01Q3/34
• 分類號: H01Q3/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 楊春穎

1.一種新型極化跟蹤器，其特征在于包括：正交模耦合器、信號輸入或輸出總口(15)、旋轉轉子(12)、介質螺套(13)和電機(14)；

正交模耦合器包括：直臂波導1(1)、直臂波導2(2)、圓形波導(11)、矩圓過渡(3)、連接波導1(7)和連接波導2(8)；

正交模耦合器的直臂波導2(2)包括：階梯阻抗調節塊1(4)、階梯阻抗調節塊2(5)、階梯阻抗調節塊3(9)、階梯阻抗調節塊4(10)；

圓形波導(11)包括第一面(1101)和第二面(1102)；

圓形波導(11)為圓形金屬波導口面，在圓形波導(11)內距離圓形波導第一面(1101)35～45mm處設置一個垂直于直臂波導1(1)窄面的耦合縫(6)；

矩圓過渡(3)的一端為圓波導口，另一端為矩形波導口；

直臂波導1(1)為矩形波導，一端為矩形波導口面(101)，作為極化跟蹤器的端口1，另一端為矩形波導口面(102)；

連接波導1(7)的一端為四角設有導角的矩形波導口(701)，另一端為四角設有導角的矩形波導口(702)；

連接波導2(8)的兩端均為矩形波導口，一端的矩形波導口與連接波導1(7)的四角設有導角的矩形波導口(702)相連，連接波導2(8)的另一端矩形波導口與階梯阻抗調節塊3(9)的第二側面(904)相連；

直臂波導2(2)為矩形波導，直臂波導2(2)包括第一面(201)和第二面(202)、兩個窄面和兩個寬面，在直臂波導2(2)的一個窄面設置與直臂波導2(2)窄面寬度相同的階梯阻抗調節塊1(4)、階梯阻抗調節塊2(5)；直臂波導2(2)的第一面(201)作為極化跟蹤器的端口2；

階梯阻抗調節塊1(4)、階梯阻抗調節塊2(5)均為矩形，階梯阻抗調節塊1(4)緊貼在直臂波導2(2)的一個窄面上，階梯阻抗調節塊2(5)緊貼在階梯阻抗調節塊1(4)上，直臂波導2(2)、階梯阻抗調節塊1(4)、階梯阻抗調節塊2(5)、階梯阻抗調節塊3(9)和階梯阻抗調節塊4(10)內部連通，共同構成第一中空腔體；直臂波導1(1)、矩圓過渡(3)和圓形波導(11)內部連通，共同構成第二中空腔體；連接波導1(7)、連接波導2(8)內部連通構成第三中空腔體，第三中空腔體將第一中空腔體和第二中空腔體連通構成的中空腔體外部有一定厚度的金屬外壁，第一中空腔體和第二中空腔體的軸線平行；

直臂波導2(2)的第一面(201)和直臂波導1(1)的波導口面(101)平齊；直臂波導2(2)的第一面(201)和直臂波導1(1)的波導口面(101)的窄邊長度相等，直臂波導2(2)的第一面(201)和直臂波導1(1)的波導口面(101)的寬邊相等；

階梯阻抗調節塊1(4)包括第一截面(401)和第二截面(402)，階梯阻抗調節塊1(4)的第一截面(401)距離直臂波導2(2)的第一面(201)約為λ/2，階梯阻抗調節塊1(4)的第二截面(402)距離直臂波導2(2)的第二面(202)為λ/4～λ/2；

階梯阻抗調節塊2(5)包括第一截面(501)和第二截面(502)，階梯阻抗調節塊2(5)的第一截面(501)距離直臂波導2(2)的第一面(201)為3λ/4；階梯阻抗調節塊2(5)的第二截面(502)距離直臂波導2(2)的第二面(202)為λ/4～λ/2；階梯阻抗調節塊1(4)的第二截面(402)與階梯阻抗調節塊2(5)的第二截面(502)平齊；

在直臂波導2(2)的另一窄面靠近第一面(201)處設置與直臂波導2(2)窄面寬度相同的階梯阻抗調節塊4(10)，在直臂波導2(2)的另一窄面靠近第二面(202)處設置階梯阻抗調節塊3(9)；

階梯阻抗調節塊4(10)包括第一截面(1001)和第二截面(1002)，階梯阻抗調節塊4(10)的第一截面(1001)與直臂波導2(2)的第一面(201)平齊，階梯阻抗調節塊4(10)的第二截面(1002)距離直臂波導2(2)的第二面(202)為連接波導2(8)的矩形波導口寬邊的長度；

階梯阻抗調節塊3(9)包括第一截面(901)、第二截面(902)、第一側面(903)和第二側面(904)，階梯阻抗調節塊3(9)的第一截面(901)小于階梯阻抗調節塊4(10)的第二截面(1002)，階梯阻抗調節塊3(9)的第二截面(902)與直臂波導2(2)的第二面(202)平齊，階梯阻抗調節塊3(9)的第一截面(901)和階梯阻抗調節塊4(10)的第二截面(1002)緊貼；階梯阻抗調節塊3(9)的第一側面(903)與直臂波導2(2)的一個寬面的距離約為直臂波導2(2)的一個窄邊長度的1/3，階梯阻抗調節塊3(9)的第二側面(904)與直臂波導2(2)的另一個寬面平齊；階梯阻抗調節塊3(9)的厚度小于階梯阻抗調節塊4(10)的厚度；

圓形波導(11)的第二面(1102)與矩圓過渡(3)的圓波導口相連，矩圓過渡(3)的矩形波導口連接直臂波導1(1)的一個波導口；

連接波導1(7)設有導角的矩形波導口(701)連接圓形波導(11)的側壁，使耦合縫與設有導角的矩形波導口(701)所在的平面平行；連接波導1(7)設有導角的的矩形波導口(702)與連接波導2(8)的一個矩形波導口連接，連接波導2(8)的另一個矩形波導口與階梯阻抗調節塊3(9)的第二側面(904)及直臂波導2(2)的另一個寬面組成的平面連接；

信號輸入或輸出總口(15)為直臂矩形波導，一端為矩形波導口面(1501)，作為極化跟蹤器的端口3，另一端為矩形波導口面(1502)，信號從信號輸入或輸出總口(15)的矩形波導口面(1501)進入或輸出；信號輸入或輸出總口(15)作為第四中空腔體，信號輸入或輸出總口(15)腔體外部有一定厚度的金屬外壁，第四中空腔體通過介質螺套(13)與第二中空腔體相連；

旋轉轉子(12)為直徑小于2mm的金屬實體柱狀體，旋轉轉子(12)包括直線形的轉柄部分(1201)和U形的彎鉤部分，直線形的轉柄部分包括第一直線形的轉柄(1201)和第二直線形的轉柄(1202)，U形的彎鉤部分包括第一直線段(1203)、第二直線段(1204)、第三直線段(1205)；

第一直線形的轉柄(1201)的一端與第二直線形的轉柄(1202)的一端連接；第二直線形的轉柄(1202)的另一端連接U形的彎鉤部分的第一直線段(1203)的一端，U形的彎鉤部分的第一直線段(1203)的另一端連接U形的彎鉤部分的第二直線段(1204)的一端，U形的彎鉤部分的第二直線段(1204)的另一端連接U形的彎鉤部分的第三直線段(1205)的一端，U形的彎鉤部分的第三直線段(1205)的另一端為自由端；直線形的轉柄部分的第二直線形的轉柄(1202)與U形的彎鉤部分的第一直線段(1203)呈90度角，U形的彎鉤部分的第一直線段(1203)與U形的彎鉤部分的第二直線段(1204)呈90度角，U形的彎鉤部分的第二直線段(1204)與U形的彎鉤部分的第三直線段(1205)呈90度角，且旋轉轉子(12)包括直線形的轉柄部分(1201)和U形的彎鉤部分在一個平面內；

旋轉轉子(12)的第一直線形的轉柄(1201)嵌套在介質螺套(13)內，旋轉轉子(12)的第一直線形的轉柄(1201)和旋轉轉子(12)的第二直線形的轉柄(1202)與圓形波導(11)的中軸線重合；

旋轉轉子(12)的U形的彎鉤部分的第一直線段(1203)、旋轉轉子(12)的U形的彎鉤部分的第二直線段(1204)和旋轉轉子(12)的U形的彎鉤部分的第三直線段(1205)插入圓形波導(11)的腔體內；

介質螺套(13)的一端(1301)固定在電機(14)中，介質螺套(13)的中間部分穿過直臂波導(15)，介質螺套(13)另一端(1302)與旋轉轉子(12)的第一直線形的轉柄(1201)相連接共同嵌套在圓形波導(11)的腔體內；

若作為發射極化跟蹤器：根據需要的衛星信號的極化角度，電機(14)帶動極化跟蹤器中的旋轉轉子(12)旋轉到與衛星信號相同的極化角度，信號輸入或輸出總口(15)接收從衛星上傳送過來的信號，穿過介質螺套(13)到達旋轉轉子(12)，信號開始在圓形波導(11)中進行傳輸，到達耦合針時分為第一部分信號和第二部分信號，第一部分信號依次經過圓形波導(11)、矩圓過渡(3)和直臂波導1(1)組成的第一中空腔體到達直臂波導1(1)的(101)波導口；第二部分信號通過耦合針電磁耦合依次進入第三中空腔體、第二中空腔體后，到達直臂波導2(2)的第一面(201)；到達直臂波導1(1)的(101)波導口的第一部分信號和到達直臂波導2(2)的第一面(201)的第二部分信號幅度相等，且相位相差為0°，完成極化跟蹤；

若作為接收極化跟蹤器，極化跟蹤器從衛星上接收到兩路信號，分別同時進入端口1和端口2，進入端口2的信號經過耦合縫(6)的耦合與進入端口1的信號共同合成一路總信號，然后通過電機調整旋轉轉子(12)的角度控制合成信號的能量，即設定旋轉轉子(12)的初始位置為U形的彎鉤部分的第三直線段(1205)與直臂波導1(1)的波導口面(101)的窄邊平行，旋轉轉子(12)從初始位置轉動α角，α為0度或180度時，合成后的總信號為進入端口1的信號，合成信號的能量為Eθ₁，進入端口2的信號被隔離；α為90度或270度時，合成后的總信號為進入端口2的信號，合成信號的能量為Eθ₂，進入端口1的信號被隔離；α大于0度且小于90度或者α大于90度小于180度時或者α大于180度小于270度時或者α大于270度小于360度時，合成后的總信號為進入端口1的信號和進入端口2的信號的合成信號，合成信號的能量為Eθ₁cosα+Eθ₂sinα，Eθ₁為進入端口1的信號的能量，Eθ₂為進入端口1的信號的能量，完成極化合成。