一种介质加载波导圆极化器

技术领域

本发明涉及到波导技术领域，特别涉及一种介质加载波导圆极化器。

背景技术

目前，在卫星通信领域通信的频谱越来越宽，对射频终端的要求也越来越高，这就需要天线的工作带宽也逐渐拓宽。而波导极化转换装置作为为圆极化卫星通信天线网络系统中的一个主要部件越来越受到广大工程技术人员、资深专家和相关学者的重视，其性能的优良程度直接影响卫星通信的质量。

现阶段波导圆极化器主要有以下几种形式：

1、隔板圆极化器件：该形式极化器为一款经典的波导波导极化转换装置，其特点是带宽20％左右，实现左、右旋向同时工作，但其存在的问题是相对尺寸较大，需10个波长的纵向长度，在小口径反射面馈电网络系统中，受到空间安装限制，无法满足使用要求；

2、介质片圆极化器：该形式圆极化器件在方波导(圆波导)中插入一介质片，结构紧凑，功率容量适中，其缺点是受其工作原理限制其圆极化轴比带宽有限，无法满足大多数标准卫星通信频谱带宽；

3、波纹圆极化器：该形式圆极化器可实现宽频带性能，通过在方波导(圆波导)加载阶梯波纹，在1.5个倍频内实现宽频带移相值，从而实现宽频带内高性能圆极化辐射，但其结构尺寸庞大、笨重，小口径天线面不易安装。

4、加脊波纹结构圆极化器：该形式与波纹圆极化器性能类似，通过加脊波导内加载阶梯波纹，在2个倍频内实现宽频带移相接，从而实现宽频带内高性能圆极化辐射，但其结构同样尺寸庞大、笨重，不适用于在安装小口径反射面天线微波网络系统中。

以上几种波导极化器各有优缺点，虽个别指标特性较优，它们的共性缺陷是尺寸较大，结构笨重，无法满足小口径反射天线的安装要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种介质加载波导圆极化器。该圆极化器具有小型化、带宽宽、结构紧凑、低成本的特点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种介质加载波导圆极化器，包括方波导以及竖置于其内部的微波介质板；所述方波导的延伸方向和微波介质板的延伸方向相同，且两者的尾端均在同一平面；所述微波介质板将方波导腔体分为左、右两部分；

所述微波介质板的右表面设有折带线和斜带线；所述折带线包括起始段、中间段以及倾斜段，所述起始段和中间段从微波介质板的尾端向内部延伸，其中，中间段的长度和宽度均大于起始段的长度和宽度；倾斜段与中间段之间的夹角大于90°；所述斜带线与倾斜段平行，且分属两者的四个端点均设有过孔并延伸至微波介质板的左表面；倾斜段和在微波介质板的左表面设有两个相互平行的带线；每个带线连接分属不同的两个过孔；

在微波介质板的左表面还设有金属地，金属地与倾斜端相连，金属地的另一侧连接有垂直于微波介质板的金属板；所述金属板、方波导腔体内壁、微波介质板以及方波导尾部向微波介质板的延伸构成一密闭空腔形成背腔结构；方波导腔体在微波介质板右侧的为开口结构形成矩形波导馈线。

进一步的，所述密闭空腔内还设有与方波导腔体一体的凸台，所述凸台紧贴于方波导向微波介质板的延伸和金属板之间。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明波导极化转换装置具有结构紧凑，简单，尺寸小的特点。

2、本发明波导极化转换装置具90°相移带宽为20％，可满足大部分地球站的对天馈网络的技术要求。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是微波介质板的右表面示意图。

图3是微波介质板的左表面结构示意图。

图4是图1的截面图。

图中：1、方波导，2、微波介质板，3、金属地，4、金属板，5、折带线，6、斜带线，7、第一带线，8、第二带线，9、凸台。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

一种介质加载波导圆极化器，包括方波导以及竖置于其内部的微波介质板；所述方波导的延伸方向和微波介质板的延伸方向相同，且两者的尾端均在同一平面；所述微波介质板将方波导腔体分为左、右两部分；

所述微波介质板的右表面设有折带线和斜带线；所述折带线包括起始段、中间段以及倾斜段，所述起始段和中间段从微波介质板的尾端向内部延伸，其中，中间段的长度和宽度均大于起始段的长度和宽度；倾斜段与中间段之间的夹角大于90°；所述斜带线与倾斜段平行，且分属两者的四个端点均设有过孔并延伸至微波介质板的左表面；倾斜段和在微波介质板的左表面设有两个相互平行的带线；每个带线连接分属不同的两个过孔；

在微波介质板的左表面还设有金属地，金属地与倾斜端相连，金属地的另一侧连接有垂直于微波介质板的金属板；所述金属板、方波导腔体内壁、微波介质板以及方波导尾部向微波介质板的延伸构成一密闭空腔形成背腔结构；方波导腔体在微波介质板右侧的为开口结构形成矩形波导馈线。

进一步的，所述密闭空腔内还设有与方波导腔体一体的凸台，所述凸台紧贴于方波导向微波介质板的延伸和金属板之间。

下面为一更具体的实施例：

如图1～4所示，本实施例包括方波导1和微波介质板2，微波介质板2嵌入在波导腔体内部，方波导腔体的起始端一侧为矩形波导端口，为设备网络接口；另一侧为背腔结构和开口结构；方波导腔体的开口结构端为方波导接口，其与馈源馈接；

具体地，方波导腔体主要分为三个部分，分别是方波导馈线段，背腔体段和矩形波导馈线段；采用数控铣床加工工艺实现三段为一体化结构；

方波导腔体的内腔截面为正方形，一端为馈源接口，与馈源相连；方波导腔体的长度约为1.25λ

所述微波介质板的右表面设有折带线5和斜带线6；所述折带线包括起始段、中间段以及倾斜段，所述起始段和中间段从微波介质板的尾端向内部延伸，其中，中间段的尺寸大于起始段的尺寸，中间段的长度和宽度均大于起始段的长度和宽度；；所述倾斜段与中间段的另一端连接，两者之间的夹角为125°。

所述斜带线与倾斜段平行，且分属两者的四个端点均设有过孔并延伸至微波介质板的左表面；倾斜段和在微波介质板的左表面设有两个相互平行的带线，分别为第一带线7和第二带线8；每个带线连接分属不同的两个过孔。第一带线和第二带线均连接倾斜段和斜带线。

在微波介质板的左表面还设有金属地3，金属地与倾斜端的起始过孔相连，金属地的另一侧连接有垂直与微波介质板的金属板4；所述金属板、方波导腔体内壁、微波介质板以及方波导尾部向微波介质板的延伸构成一密闭空腔形成背腔结构；方波导腔体在微波介质板右侧的为开口结构。

所述密闭空腔内还设有与方波导腔体一体的凸台9，所述凸台紧贴于方波导向微波介质板的延伸和金属板之间。

微波介质板板厚为1mm，此数值仅限于工作频段在18GHz以下，当频率高于18GHz时，微波介质板可根据仿真计算选择合适厚度；

本波导极化转换装置主要其包括方波导腔体、微波介质板两个主要部件，方波导腔体两端设置有法兰接口，分别于馈源，设备网络实现机械安装，其结构紧凑，与传统极化器比较大大实现小了小型化设计，内腔长度仅为5λ

该极化转换装置的的工作原理如下：当发射信号进入开口结构时，在开口结构内激励起垂直于长边的电场适量的TE