[发明专利]在天线中产生圆极化的紧凑激励组件和形成该组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在天线中产生圆极化的紧凑激励组件，一种 包括该紧凑激励组件的天线，以及一种形成该紧凑激励组件的方法。 其显著地应用于发送和／或接收天线的领域，更具体地，应用于天线， 例如多波束天线，该天线包括连接到正交模式转换装置(orthomode  transduction device)的基本辐射元件，该正交模式转换装置与耦合器相 关联。

背景技术

形成大量的连续(contiguous)波束涉及到制造包括大量基本辐射 元件的天线，所述大量的基本辐射元件放置在抛物面反射器的焦平面 上，其间距直接取决于波束间的角间隙(angular gap)。在多波束应用 的情况下，用于安装负责确保在圆双极化下的发送和接收功能的射频 RF链所需的空间由辐射元件的辐射面限定。

在最常见的结构中，由耦合到射频链(radiofrequency chain)的辐射 元件组成的每个源形成一个也称为点的波束，每个形成的波束例如由 构成基本辐射元件的专用角天线(horn)发射，并且射频链在根据用户 和／或操作者的需要所选择的频带中，为每个波束执行单极化或双极化 的发射／接收功能。通常，射频链主要包括激励器和波导路径，也称为 重组电路，使得其能够连接射频硬件部件。为了形成圆极化，已知利 用包括英文缩写为OMT(表示正交模式转换器，OrthoMode Transducer) 的正交模式转换器的激励器，该正交模式转换器连接到例如角天线型 的基本辐射元件。OMT选择性地以呈现第一极化的第一电磁模式，或 者呈现与第一极化正交的第二极化的第二电磁模式，对角天线进行馈 送(在发送时)，或者被角天线馈送(在接收时)。与两个电场分量相 关联的第一和第二极化是线性的，并且分别称为水平极化H和垂直极 化V。通过将OMT与负责将电场分量H和V设置为相位正交(phase  quadrature)的分支耦合器(也称为分支线耦合器)相关联来产生圆极 化。研究紧凑方案将使射频硬件部件和射频链的重组电路组合成彼此 堆叠的多层，如下面图1a和1b的实例中所示。然而，射束的数量越 大，射频链的复杂度、质量和成本越高，因此需要改变其电结构，以 进一步降低射频链的质量和成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提出一种新的在双极化下工作 的激励组件，其无需任何调整，且能够简化射频链并且使其更紧凑， 因而减少其质量和成本。

因此，本发明涉及一种紧凑激励组件，用于在包括双工正交模式 转换器OMT和分支耦合器的天线中产生圆极化，其特征在于，所述正 交模式转换器为非对称的并且包括具有正方形或圆形横截面和纵轴 ZZ’的主波导以及仅两个分支，所述两个分支中的每一个分别通过仅两 个平行耦合狭槽其中之一耦合到主波导，所述仅两个耦合狭槽相隔90° 并且制造在主波导的壁中，所述OMT的仅两个分支分别连接到非平衡 分支耦合器的两个波导上，分支耦合器具有两个不同的分配系数 (splitting coefficient)，所述分配系数被优化以补偿由OMT的不对称产 生的电场正交杂散分量。

有益地，耦合狭槽下游的OMT的主波导的横截面小于耦合狭槽上 游的OMT的主波导的横截面，横截面的断面(break)形成短路平面。

有益地，OMT的耦合狭槽长度为L1、宽度为L2，耦合狭槽通过 离耦合狭槽距离为D1的两个短截线滤波器(stub filters)连接到分支 耦合器，选择距离D1、长度L1和宽度L2以在由OMT的不对称产生 的电场杂散分量之间产生正交性。

有益地，基于如下三个关系来确定分支耦合器的分配系数：

-α²+β²＝1

本发明还涉及一种天线，其特征在于，包括至少一个所述的紧凑 激励组件。

最后，本发明还涉及一种形成紧凑激励组件的方法，该组件用于 在天线中产生圆极化，其特征在于，包括：将具有仅两个分支的不对 称OMT正交模式转换器的每个分支分别通过仅两个平行耦合狭槽其 中之一与包括两个不同分配系数的不平衡分支耦合器相耦合，确定 OMT的尺寸以使得在由OMT的不对称产生的两个电场杂散分量之间 建立相位正交，并且优化分支耦合器的分配系数，以补偿所述两个电 场杂散分量。