[发明专利]一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器

说明书

本发明公开了一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器。该正交模耦合器是由Turnstile结构、E面弯转结构、直金属波导、Y型功率合成结构和7结切比雪夫阻抗匹配结构组成，工作频率为30GHz‑50GHz，该正交模耦合器，有效地抑制高次模，降低高次模对波导主模性能的影响。通过采用Turnstile结构，可以实现宽频带范围内的低插入损耗、低驻波特性以及高正交隔离度特性，且结构紧凑，易于加工，方便和馈源集成。解决了射电天文接收机系统中，对从馈源接收的射电信号进行正交极化分离的问题，以及金属波导正交模耦合器的宽带工作问题，可以满足7mm射电天文接收机接收频段内的正交信号分离要求。

技术领域

本发明涉及一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，工作频率为30GHz-50GHz。

背景技术

射电天文是现代天文学的一个重要研究领域。射电天文接收机将射电望远镜天线接收到的天体射电信号经调制、放大、变频、检波、滤波、定标等处理后转变为易于记录的形式的设备。为了研究毫米波射电天文学中的偏振学，将入射信号分离为两种线偏振信号是很重要的。正交模耦合器用于偏振鉴别，可以在波导中实现，并直接集成在接收器中跟随输入馈电喇叭。此外，由于用于毫米波射电天文学的探测器只对一种偏振敏感(例如基于矩形波导技术的探测器)，OMT允许同时探测两种偏振。由于其在接收链中的位置，OMT必须具有低插入损耗。此外，射电天文接收器使用低温探测器(例如，InP HEMT低噪声放大器或超导-绝缘体-超导体(SIS)混频器)，因此OMT必须与真空兼容，并能在4开尔文以下的温度下可靠运行。

正交模耦合器有几种设计方法，有两种方法在毫米波射电天文望远镜中得到广泛应用，因为它们具有完整的波导带宽和适合低温操作，其中一个是结构。两个线性极化被接收使用一个输入的方形波导和分隔的金属隔板。由于金属隔板沿电场e平面排列一个极化，信号通过一个矩形波导输出(称为主臂)。在另一种极化中，隔片将信号分裂成两个对称的分支；每一个分裂信号(称为侧臂)然后被重新组合以给出另一个矩形波导输出。由于主臂受各侧臂开放端口的影响，因此采用与主臂e平面对齐的细导线来防止主臂信号泄漏。为了替代隔板和短销，可以采用双脊设计，由于脊线的大小和易碎性可能难以加工。

另一个方法是使用Turnstile结构，因为它具有非常宽的带宽和低交叉极化。使用Turnstile结构的另一个优点是,输入波导是圆波导,可以与馈源直接连接而不像结构需要方波导到圆波导的过渡。

发明内容

本发明目的在于，提供一种基于Turnstile结构的射电天文接收机使用的宽带波导正交模耦合器，该正交模耦合器是由Turnstile结构、第一E面弯转结构、第二E面弯转结构、第三E面弯转结构、第四E面弯转结构、第五E面弯转结构、第六E面弯转结构、第七E面弯转结构、第八E面弯转结构、第九E面弯转结构、第十E面弯转结构)、第一直金属波导)、第二直金属波导、第三直金属波导、第四直金属波导、第五直金属波导、第六直金属波导、第七直金属波导、第八直金属波导、第九直金属波导、第十直金属波导、第一Y型功率合成结构、第二Y型功率合成结构、第一7结切比雪夫阻抗匹配结构和第二Y型功率合成结构组成，工作频率为30GHz-50GHz，该正交模耦合器，有效地抑制高次模，降低高次模对波导主模性能的影响。通过采用Turnstile结构，可以实现宽频带范围内的低插入损耗、低驻波特性以及高正交隔离度特性，且结构紧凑，易于加工，方便和馈源集成。解决了射电天文接收机系统中，对从馈源接收的射电信号进行正交极化分离的问题，以及金属波导正交模耦合器的宽带工作问题，可以满足7mm射电天文接收机接收频段内的正交信号分离要求。