[發明專利]基于雙脊臺階結構的鰭線型正交模耦合器

有效

• 申請號: 201710844378.3
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107742767B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 俞亞慶;姜文;龔書喜;楊瀚韜;王曉驍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;西安中電科西電科大雷達技術協同創新研究院有限公司
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明公開了一種基于雙脊臺階結構的鰭線型正交模耦合器，旨在保證鰭線型正交模耦合器相對工作帶寬的同時，減小其器件尺寸并提高其工作頻帶內的回波損耗特性。整體結構包括水平波導和垂直波導構成的三端口T型波導結構，以及在該波導結構的T型腔體內并排固定的金屬脊片和阻抗吸收片；所述水平波導由水平方波導段、水平階梯波導段和水平矩形波導段依次級聯而成；所述垂直波導由垂直階梯波導段和垂直矩形波導段上下級聯而成；所述金屬脊片由水平金屬脊片和垂直金屬脊片兩部分組成，該兩部分金屬脊片上設置有相互貫通的臺階狀縫隙，用于耦合水平方波導段中的垂直極化電磁波進入垂直波導，并實現小型化。

技術領域

本發明屬于天線饋電結構中的耦合器技術領域，涉及一種鰭線型正交模耦合器，具體涉及一種基于雙脊臺階結構的鰭線型正交模耦合器，可用于通信、遙感和射電天文等領域所需的寬帶接收機系統。

背景技術

在微波系統中，往往需將一路微波功率按比例分成幾路，實現這一功能的元件稱被稱為耦合器。正交模耦合器(OMT，Ortho-Mode Transducer)廣泛應用于雙極化天線饋電網絡，天線雙極化的形成正是依賴于正交模耦合器，其性能優劣直接影響整個系統的通信質量。OMT一般只表現為三個物理端口，在電氣上是四端口器件，其中公共端口同時支持兩個正交模式的傳輸，而其他兩個端口則分別支持正交模式中的一個進行傳輸，且端口之間具有極高的極化鑒別度。OMT可以實現相同頻段內正交模式的分離或組合，使得兩個極化通道在同頻段內同時工作，從而增加通信系統的通信容量。

常用的OMT分為微帶形式和波導形式，其中波導形式主要有四脊型、非對稱T型、十字轉門型、隔板-分支合成型、雙脊過渡-分支合成型、鰭線型等。其中四脊型OMT采用四脊漸變段結構，該結構雖然具有超寬的工作頻帶，但是其工作頻帶內的回波損耗特性一般只能保證大于10dB，因而不被要求較高的系統所采用；非對稱T型OMT采用的是T型波導腔結構，具有加工裝配簡單的優點，但是由于其工作頻帶較窄，故不被寬帶系統所采用；十字轉門型OMT采用主腔體四路正交等分結構，之后對稱的兩路組合輸出一個極化；隔板-分支合成型OMT可以看做是十字轉門型OMT的變形，將其中兩路通道改為用金屬隔片分開后進行合并輸出的形式，并在極化正交的兩路分支口處加入金屬柱提高隔離度；而雙脊過渡-分支合成型OMT則是隔板-分支合成型OMT的改進形式，采用漸變雙脊結構代替金屬隔片以及金屬柱實現各極化的能量等分。十字轉門型、隔板-分支合成型和雙脊過渡-分支合成型OMT均具有超寬帶工作特性，一般能達到40％以上的相對工作帶寬，且帶內回波損耗通常能保證大于20dB，同時還具有兩單模端口間隔離度高、器件插入損耗小的優點，因此該三種OMT目前已被廣泛應用于各領域的寬帶微波接收機系統，而它們缺點主要表現為器件結構復雜，通常需要分成3到4塊實體進行加工，因而加工、裝配誤差較大；鰭線型OMT在非對稱T型OMT拓撲結構的基礎上加入開縫金屬脊片形成雙脊波導結構，并采用阻抗吸收片吸收漸變雙脊產生的高次模能量，其具有超寬帶工作、結構簡單、隔離度高的優點。鰭線型OMT的缺點主要表現為兩方面，首先由于其帶內回波損耗特性一般與雙脊過渡段的長度有關，而為了達到工作頻帶內不小于15dB的回波損耗特性，會使得整體的器件尺寸較大；其次由于其中加入了阻抗吸收片，使得器件的插入損耗變大。因此，在上世紀末鰭線型OMT在微波領域幾乎已經被十字轉門型OMT、隔板-分支合成型OMT、雙脊過渡-分支合成型OMT等形式所替代。