[发明专利]一种三燕尾金属膜片正交模耦合器

说明书

本发明涉及一种三燕尾金属膜片正交模耦合器，其包括：主波导(1)、三燕尾金属膜片(8)、第一矩形波导(6)和第二矩形波导(5)；主波导(1)的输入端为方形波导，主波导(1)的第一输出端对接第一矩形波导(6)，作为主波导(1)的延长段；第二矩形波导(5)垂直连接在主波导(1)的底部，且第二矩形波导(5)与主波导(1)的底部连通；三燕尾金属膜片(8)内嵌在主波导(1)的内壁和第二矩形波导(5)的内壁上，且三燕尾金属膜片(8)开有窄缝(7)。

技术领域

本发明属于毫米波超宽带双极化信号分离技术领域，具体涉及一种三燕尾金属膜片正交模耦合器。

背景技术

极化是电磁波的重要属性和参量，在微波遥感和通信中，往往需要双极化信号传输实现极化、频率复用。因此，双极化信号的提取显得至关重要。目前，通常把双极化信号提取的装置叫正交模耦合器(OMT)。正交模耦合器是一种很常见的微波器件，为了实现正交模耦合器的宽带特性，需要在正交模耦合器里加入很多阻抗匹配，使得部件的结构较窄带设计时更复杂。由于结构空间的限制，同时需要对观测目标进行多频率、多极化观测，现实中希望采用一个天线获取尽可能宽频率的信号，这样避免了采用多个天线观测造成的方向图畸变(即不同馈源不能都放在焦点上)和观测目标角度不重合(多个天线不可能放在同一个位置，因此对同一目标的观测角度不同)，因此，采用一个共同天线实现多频率复用、双极化复用具有重要意义。

传统的正交模耦合器包括：金属薄片正交模耦合器、十字转门正交模耦合器和圆柱型正交模耦合器，其均可以达到1.2：1至1.8：1的频率带宽比。但是，当频率范围过大时，例如，频带比超过2:1，传统的正交模耦合器显得无能为力。上世纪九十年代，现有技术提出了鱼鳍正交模耦合器，可以达到2：1带宽比；但是，鱼鳍正交模耦合器只能用于C、X甚至L波段，当频率增加至毫米波段时，其设计结果的垂直极化信号损耗严重，完全不能实现毫米波双极化信号的提取。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的正交模耦合器存在上述缺陷，本发明提出了一种三燕尾金属膜片正交模耦合器，实现毫米波双极化信号的提取；所述正交模耦合器包括：主波导、三燕尾金属膜片、第一矩形波导和第二矩形波导；

主波导的输入端为方形波导，主波导的一侧的第一输出端对接第一矩形波导，作为主波导的延长段；第二矩形波导垂直连接在主波导的底部，且第二矩形波导与主波导的底部连通；三燕尾金属膜片内嵌在主波导的内壁和第二矩形波导的内壁上，且三燕尾金属膜片开有窄缝；

双极化毫米波输入至主波导的输入端，极化方向垂直于三燕尾金属膜片的毫米波，即垂直极化波，穿过三燕尾金属膜片，并导入主波导的延长段的第一矩形波导内；极化方向平行于三燕尾金属膜片的毫米波，即水平极化波，穿过三燕尾金属膜片开设的窄缝，并导入第二矩形波导内，实现2：1的超宽频带比的毫米波的双极化信号的提取，有效确保低频信号不截止，避免高频高次模传播。

作为上述技术方案的改进之一，所述三燕尾金属膜片包括：第一燕尾输入端、第一燕尾输出端和第二燕尾输出端三个燕尾端部；

其中，第一燕尾输入端的燕尾式输入口大于第一燕尾输出端的燕尾式输出口，用于将极化方向平行于三燕尾金属膜片的毫米波穿过，由第一燕尾输出端的输出口输出，并导入主波导的延长段的第一矩形波导内；

第一燕尾输出端的燕尾式输出口大于第二燕尾输出端的燕尾式输出口，且第一燕尾输入端与第二燕尾输出端之间开设窄缝，用于将极化方向垂直于三燕尾金属膜片的毫米波顺利穿过，由第二燕尾输出端输出，并导入第二矩形波导内。

作为上述技术方案的改进之一，第一燕尾输入端的燕尾式输入口张开的角度小于第一燕尾输出端的燕尾式输出口张开的角度；第一燕尾输出端的燕尾式输出口的张开的角度大于第二燕尾输出端的燕尾式输出口张开的角度；有效降低了毫米波水平极化波的信号的衰减，同时确保垂直极化波的信号由窄缝顺利导入第二矩形波导。