[发明专利]一种新型正交模耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型正交模耦合器，可单独用作微波电路器件，也可应用于“动中通”系统，作为双极化阵列天线的双极化馈电网络，属于耦合器技术领域。

背景技术

正交模耦合器，作为实现双极化天馈的重要部件，如今在卫星通讯和军事雷达等方面得到广泛应用。卫星通讯中，使用不同极化方式且相互隔离的两个信道，在同一频率上可以实现容纳更多信道数量；在不同频率上，可以增加收发信道的隔离。在雷达系统中，正交模耦合器的使用不但可以增强雷达灵敏度，而且使得雷达能够获得更多的目标结构信息，对提高雷达探测系统的智能化信息处理能力系统具有重要意义。

现有的正交模耦合器两输入端口通常为相互垂直的两个标准矩形波导端口，这种设计通过调整输出端口标准矩形波导的尺寸，虽然很容易实现两路信号的物理路径一致保证输出相位一致。但存在的不足也是明显的：在实际工程应用中，这两个相互垂直的输出端口最终仍需要连接到双工器的两平行矩形波导端口上，这中间需要加入许多弯波导及过渡波导才能实现，这大大增加了设计的复杂度，过多的弯波导及过渡波导带来更大的损耗，影响系统性能指标，更不利于系统集成。现有技术的正交模耦合器的回波损耗在14ˉ14.5GHz只能达到小于2(即-10dB)，不够低；隔离度即两个输出端口之间从一个端口返回到另一个端口的能量只能达到-30dB，不够小；两输出端口的相位相差只能精确到是10°，不够高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种新型正交模耦合器，解决了当前正交模耦合器两输出臂不平行输出的问题。

本发明的技术解决方案是：一种新型正交模耦合器，包括直臂波导1(1)、直臂波导2(2)、圆形波导(11)、矩圆过渡(3)、连接波导1(7)、连接波导2(8)，如图1所示；

直臂波导2(2)包括：阶梯阻抗调节块1(4)、阶梯阻抗调节块2(5)、阶梯阻抗调节块3(9)、阶梯阻抗调节块4(10)，如图3所示；

圆形波导(11)包括第一面(1101)和第二面(1102)，如图5所示；

圆形波导(11)为圆形金属波导口面，在圆形波导(11)内距离圆形波导第一面(1101)35至45mm处设置一个垂直于直臂波导1(1)窄面的耦合缝(6)，如图2所示；

矩圆过渡(3)的一端为圆波导口，另一端为矩形波导口，如图1所示；

直臂波导1(1)为矩形波导，一端为矩形波导口面(101)，另一端为矩形波导口面(102)，如图5所示；

连接波导1(7)的一端为四角设有导角的矩形波导口(701)，另一端为四角设有导角的矩形波导口(702)，如图4所示；

连接波导2(8)的两端均为矩形波导口，一端的矩形波导口与连接波导1(7)的四角设有导角的矩形波导口(702)相连，连接波导2(8)的另一端矩形波导口与阶梯阻抗调节块3(9)的第二侧面(904)相连，如图1和图7所示；

直臂波导2(2)为矩形波导，直臂波导2(2)包括第一面(201)和第二面(202)、两个窄面和两个宽面，在直臂波导2(2)的一个窄面设置与直臂波导2(2)窄面宽度相同的阶梯阻抗调节块1(4)、阶梯阻抗调节块2(5)，如图6所示；

阶梯阻抗调节块1(4)、阶梯阻抗调节块2(5)均为矩形，阶梯阻抗调节块1(4)紧贴在直臂波导2(2)的一个窄面上，阶梯阻抗调节块2(5)紧贴在阶梯阻抗调节块1(4)上，直臂波导2(2)、阶梯阻抗调节块1(4)、阶梯阻抗调节块2(5)、阶梯阻抗调节块3(9)和阶梯阻抗调节块4(10)内部连通，共同构成第一中空腔体；直臂波导1(1)、矩圆过渡(3)和圆形波导(11)内部连通，共同构成第二中空腔体；连接波导1(7)、连接波导2(8)内部连通构成第三中空腔体，第三中空腔体将第一中空腔体和第二中空腔体连通构成的中空腔体外部有一定厚度的金属外壁，第一中空腔体和第二中空腔体的轴线平行；

直臂波导2(2)的第一面(201)和直臂波导1(1)的波导口面(101)平齐；直臂波导2(2)的第一面(201)和直臂波导1(1)的波导口面(101)的窄边长度相等，直臂波导2(2)的第一面(201)和直臂波导1(1)的波导口面(101)的宽边相等，如图3所示；

阶梯阻抗调节块1(4)包括第一截面(401)和第二截面(402)，阶梯阻抗调节块1(4)的第一截面(401)距离直臂波导2(2)的第一面(201)为λ/2，阶梯阻抗调节块1(4)的第二截面(402)距离直臂波导2(2)的第二面(202)为λ/4至λ/2，如图6所示；