[發(fā)明專利]一種新型極化跟蹤器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510549806.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105098360B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史永康;張海燕;王奇?zhèn)?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遙測技術(shù)研究所;航天長征火箭技術(shù)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)、介質(zhì)螺套(13)和電機(jī)(14)；

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

正交模耦合器的直臂波導(dǎo)2(2)包括：階梯阻抗調(diào)節(jié)塊1(4)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊2(5)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊3(9)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊4(10)；

圓形波導(dǎo)(11)包括第一面(1101)和第二面(1102)；

圓形波導(dǎo)(11)為圓形金屬波導(dǎo)口面，在圓形波導(dǎo)(11)內(nèi)距離圓形波導(dǎo)第一面(1101)35～45mm處設(shè)置一個(gè)垂直于直臂波導(dǎo)1(1)窄面的耦合縫(6)；

矩圓過渡(3)的一端為圓波導(dǎo)口，另一端為矩形波導(dǎo)口；

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

連接波導(dǎo)1(7)的一端為四角設(shè)有導(dǎo)角的矩形波導(dǎo)口(701)，另一端為四角設(shè)有導(dǎo)角的矩形波導(dǎo)口(702)；

連接波導(dǎo)2(8)的兩端均為矩形波導(dǎo)口，一端的矩形波導(dǎo)口與連接波導(dǎo)1(7)的四角設(shè)有導(dǎo)角的矩形波導(dǎo)口(702)相連，連接波導(dǎo)2(8)的另一端矩形波導(dǎo)口與階梯阻抗調(diào)節(jié)塊3(9)的第二側(cè)面(904)相連；

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

階梯阻抗調(diào)節(jié)塊1(4)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊2(5)均為矩形，階梯阻抗調(diào)節(jié)塊1(4)緊貼在直臂波導(dǎo)2(2)的一個(gè)窄面上，階梯阻抗調(diào)節(jié)塊2(5)緊貼在階梯阻抗調(diào)節(jié)塊1(4)上，直臂波導(dǎo)2(2)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊1(4)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊2(5)、階梯阻抗調(diào)節(jié)塊3(9)和階梯阻抗調(diào)節(jié)塊4(10)內(nèi)部連通，共同構(gòu)成第一中空腔體；直臂波導(dǎo)1(1)、矩圓過渡(3)和圓形波導(dǎo)(11)內(nèi)部連通，共同構(gòu)成第二中空腔體；連接波導(dǎo)1(7)、連接波導(dǎo)2(8)內(nèi)部連通構(gòu)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(gòu)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(dǎo)2(2)的第一面(201)和直臂波導(dǎo)1(1)的波導(dǎo)口面(101)平齊；直臂波導(dǎo)2(2)的第一面(201)和直臂波導(dǎo)1(1)的波導(dǎo)口面(101)的窄邊長度相等，直臂波導(dǎo)2(2)的第一面(201)和直臂波導(dǎo)1(1)的波導(dǎo)口面(101)的寬邊相等；

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

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

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

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

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

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

連接波導(dǎo)1(7)設(shè)有導(dǎo)角的矩形波導(dǎo)口(701)連接圓形波導(dǎo)(11)的側(cè)壁，使耦合縫與設(shè)有導(dǎo)角的矩形波導(dǎo)口(701)所在的平面平行；連接波導(dǎo)1(7)設(shè)有導(dǎo)角的的矩形波導(dǎo)口(702)與連接波導(dǎo)2(8)的一個(gè)矩形波導(dǎo)口連接，連接波導(dǎo)2(8)的另一個(gè)矩形波導(dǎo)口與階梯阻抗調(diào)節(jié)塊3(9)的第二側(cè)面(904)及直臂波導(dǎo)2(2)的另一個(gè)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(dǎo)，一端為矩形波導(dǎo)口面(1501)，作為極化跟蹤器的端口3，另一端為矩形波導(dǎo)口面(1502)，信號從信號輸入或輸出總口(15)的矩形波導(dǎo)口面(1501)進(jìn)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(zhì)螺套(13)與第二中空腔體相連；

旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)為直徑小于2mm的金屬實(shí)體柱狀體，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)包括直線形的轉(zhuǎn)柄部分(1201)和U形的彎鉤部分，直線形的轉(zhuǎn)柄部分包括第一直線形的轉(zhuǎn)柄(1201)和第二直線形的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)柄(1201)的一端與第二直線形的轉(zhuǎn)柄(1202)的一端連接；第二直線形的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)柄部分的第二直線形的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)包括直線形的轉(zhuǎn)柄部分(1201)和U形的彎鉤部分在一個(gè)平面內(nèi)；

旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)的第一直線形的轉(zhuǎn)柄(1201)嵌套在介質(zhì)螺套(13)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)的第一直線形的轉(zhuǎn)柄(1201)和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)的第二直線形的轉(zhuǎn)柄(1202)與圓形波導(dǎo)(11)的中軸線重合；

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

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

若作為發(fā)射極化跟蹤器：根據(jù)需要的衛(wèi)星信號的極化角度，電機(jī)(14)帶動極化跟蹤器中的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)旋轉(zhuǎn)到與衛(wèi)星信號相同的極化角度，信號輸入或輸出總口(15)接收從衛(wèi)星上傳送過來的信號，穿過介質(zhì)螺套(13)到達(dá)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)，信號開始在圓形波導(dǎo)(11)中進(jìn)行傳輸，到達(dá)耦合針時(shí)分為第一部分信號和第二部分信號，第一部分信號依次經(jīng)過圓形波導(dǎo)(11)、矩圓過渡(3)和直臂波導(dǎo)1(1)組成的第一中空腔體到達(dá)直臂波導(dǎo)1(1)的(101)波導(dǎo)口；第二部分信號通過耦合針電磁耦合依次進(jìn)入第三中空腔體、第二中空腔體后，到達(dá)直臂波導(dǎo)2(2)的第一面(201)；到達(dá)直臂波導(dǎo)1(1)的(101)波導(dǎo)口的第一部分信號和到達(dá)直臂波導(dǎo)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(wèi)星上接收到兩路信號，分別同時(shí)進(jìn)入端口1和端口2，進(jìn)入端口2的信號經(jīng)過耦合縫(6)的耦合與進(jìn)入端口1的信號共同合成一路總信號，然后通過電機(jī)調(diào)整旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)的角度控制合成信號的能量，即設(shè)定旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)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(dǎo)1(1)的波導(dǎo)口面(101)的窄邊平行，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(12)從初始位置轉(zhuǎn)動α角，α為0度或180度時(shí)，合成后的總信號為進(jìn)入端口1的信號，合成信號的能量為Eθ₁，進(jìn)入端口2的信號被隔離；α為90度或270度時(shí)，合成后的總信號為進(jìn)入端口2的信號，合成信號的能量為Eθ₂，進(jìn)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(shí)或者α大于180度小于270度時(shí)或者α大于270度小于360度時(shí)，合成后的總信號為進(jìn)入端口1的信號和進(jìn)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(jìn)入端口1的信號的能量，Eθ₂為進(jìn)入端口1的信號的能量，完成極化合成。