CN211404690U - 一种ku波双极化波导 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种KU波双极化波导，包括中空结构的波导管，所述波导管的顶端开口连接波导口，所述波导管的底端封闭，所述波导还包括经由开孔伸入波导管内部的直针和L型针；所述波导管的内壁主体为管状结构，所述波导管内部底端为矩形平面；在矩形平面的长边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第一台阶部、第二台阶部、第一斜面；在矩形平面的短边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第三竖直面、第二斜面；所述第三竖直面的高度大于第一台阶部和第二台阶部的高度之和；所述第一斜面和第二斜面为拱形面。本申请在不改变现有波导口径及测试方法的条件上，通过改变波导的结构尺寸,来增加的滤波及抑制,从而达到移相的目的。

Description

一种KU波双极化波导

技术领域

本实用新型涉及微波通讯技术领域，特别是涉及一种KU波双极化波导。

背景技术

高频头的作用是结束***信号，并进行频道选择、信号放大以及降频处理，最终输出稳定的中频信号的装置，其具体作用就是将微弱的视频信号进行放大，并且对传输不稳定所引起的图像变形和干扰进行处理。通常高频头包括波导，波导的一端与馈源连接，另一端的外侧安装线路板盒。

其中，波导作为高频头的一个重要组成部分，其结构特征对于高频头的性能有着重要影响。现有的普通波导，波导管呈中空的管状结构，存在着输入驻波较差以及交叉极化干扰的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种KU波双极化波导。

本申请的一种KU波双极化波导，包括中空结构的波导管，所述波导管的顶端连接波导口，所述波导管的底端封闭，所述波导还包括经由开孔伸入波导管内部的直针和L型针；所述波导管的内壁主体为管状结构，所述波导管内部底端为矩形平面；在矩形平面的长边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第一台阶部、第二台阶部、第一斜面；在矩形平面的短边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第三竖直面、第二斜面；所述第三竖直平面的高度大于第一台阶部和第二台阶部的高度之和。

进一步地，所述第一斜面所处的高度大于所述第二斜面所处的高度。

进一步地，所述L型针包括第一部分和第二部分，所述L型针的第二部分与直针垂直。

进一步地，所述第一台阶部包括第一竖直面和第一台阶面，所述第二台阶部包括第二竖直面和第二台阶面；所述L型针的第二部分从第一竖直面伸入波导管内部；所述直针从第三竖直面伸入波导管内部，所述直针位于第一斜面的高度覆盖范围。

进一步地，所述直针伸入波导管内部的长度<(矩形平面的长边/2)，所述L型针第二部分伸入波导管内部的长度>(矩形平面的短边/2)。

进一步地，所述直针垂直于所述短边，所述L型针垂直于所述长边。

进一步地，所述直针所在的第三竖直面与所述L型针第二部分的距离<(矩形平面的长边/2)；所述直针居中设置。

进一步地，所述波导口的内壁上具有多个齿状结构。

本实用新型具有以下有益效果：

本申请，为了改善普通波导输入驻波较差以及交叉极化干扰的问题，在不改变现有波导口径及测试方法的条件上，通过改变波导的结构尺寸,来增加的滤波及抑制, 从而达到移相的目的。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种KU波双极化波导的第一立体示意图；

图2为本实用新型提供的一种KU波双极化波导的第二立体示意图；

图3为本实用新型提供的一种KU波双极化波导沿轴线的第一方向的剖视图；

图4为本实用新型提供的一种KU波双极化波导沿轴线的第二方向的剖视图；

图5为本实用新型提供的一种KU波双极化波导的第三立体示意图；

图6为本实用新型提供的一种KU波双极化波导沿轴线的侧视图。

附图标记：

10-波导管、11-内壁主体、12-底端、112-长边、111-短边、13-第一台阶部、14-第二台阶部、15-第一斜面、131-第一竖直面、132-第一台阶面、141-第二竖直面、142-第二台阶面、16-第三竖直面、17-第二斜面、101-圆形开孔、102-槽形开孔、20-导波口、21-齿状结构、31-直针、32-L型针、321-第一部分、322-第二部分。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1~图6所示，本实用新型公开了一种KU波双极化波导。

该波导包括中空结构的波导管10和导波口20。其中，波导管10的顶端连接波导口，波导管10的底端12封闭。波导管10和导波口20可以为一体式结构，也可以为分体式结构。

按功能区分，波导包括转换馈电部分、传输部分、和辐射部分。波导口具体为辐射部分，连接馈源。波导管10包括了转换馈电部分和传输部分。转换馈电部分位于波导管10的下部。传输部分位于转换馈电部分和辐射部分之间。传输部分用于进行能量传输。

在转换馈电部分具有探针，并用探针激励圆波导，探针具有外导体和内导体，探针的内导体延伸部分***转换馈电部分中。探针包括直针31和L型针32。直针31经由圆形开孔101伸入波导管10内部，L型针32经由槽形开孔102伸入波导管10内部。

本申请，为了改善普通波导输入驻波较差以及交叉极化干扰的问题，在不改变现有波导口径及测试方法的条件上，通过改变波导的结构尺寸,来增加的滤波及抑制, 从而达到移相的目的。

本实施例中，波导管10的内壁主体11呈管状结构，具有一轴线。波导管10内部底端12为矩形平面结构，矩形平面具有长边112和短边111。在矩形平面的长边112处，沿高度方向依次设置有第一台阶部13、第二台阶部14、第一斜面15。第一台阶部13、第二台阶部14、第一斜面15分别为两个，且相对于轴线呈对称分布。在矩形平面的短边111处，沿高度方向（轴线所在的方向为高度方向）依次设置有第三竖直面16、第二斜面17。第一竖直面131、第二斜面17分别为两个，且相对于轴线呈对称分布。第一台阶部13包括第一竖直面131和第一台阶面132，第二台阶部14包括第二竖直面141和第二台阶面142。第一竖直面131的底部边缘即矩形平面的长边112。第三竖直面16的的底部边缘即矩形平面的短边111。其中，第三竖直面16的高度大于第一台阶部13和第二台阶部14的高度之和。第一台阶面132和第二台阶面142，二平面为平行关系，它们与波导底部矩形平面可以平行也可以不平行。

第一斜面15、第二斜面17分别与波导管的轴线呈一定夹角（锐角）。第一斜面15与内壁的管状交线呈拱形，第二斜面17与内壁的管状交线也呈拱形，第一斜面15和第二斜面17也可叫拱形面。第一斜面15所处的高度大于所述第二斜面17所处的高度。

本实施例中，在转换馈电部分未设置传统设计中的隔离棒。本设计具有更稳定的隔离效果, 无普通波导加工隔离棒时造成的偏斜问题, 且节约人力及材料成本。

对于双模双频喇叭的设计, 就是设法激励、控制和使用高次模，在微波波段，采用各种波导传输电碰波能量。现有技术中，常用的波导是矩形和圆形，将波导终端开口构成波导辐射器，在接收频带内实现主模传输。而本实施方案中，圆台与棱台连接，台阶是一个不连续的截面, 圆波导中传输主模TE11模和需要的高次模，由于导体壁发生不连续（第三竖直面16与第二台阶部14不相连），截止不需要的高次模TM01，其结构尺寸的精度容易控制,提高端口隔离度并缩短馈电尺寸。

常规波导中传播TE模和TM模， KU波双模传输时，隔离棒(反射柱)的设置虽在一定程度上减小波导的纵向尺寸，但只能将部分接收频段的场反射，端口隔离度相对较差，且隔离棒加工工艺对双极化的隔离效果影响大，难于精确控制。

另外，通过该设计，根据波导管10的横截面形状，可将波导管10在高度方向上划分为五个区域。 第一台阶部13所对应的区域范围为第一高度区域。在第一高度区域，波导管10的横截面形状为矩形截面。第二台阶部14所对应的区域范围为第二高度区域。在第二高度区域，波导管10的横截面形状为矩形和圆形的混合截面一。第三竖直面16和第二台阶部14之间的区域范围为第三高度区域。在第三高度区域，波导管10的横截面形状为矩形和圆形的混合截面二。第二斜面17所对应的区域范围为第四高度区域。在第四高度区域，波导管10的横截面接近圆形。第五高度区域位于第四高度区域之上，在第五高度区域，波导管10的横截面形状为圆形。

转换馈电部分包括第一高度区域、第二高度区域、第三高度区域，转换馈电部分其形状呈棱台结构。传输部分包括第四高度区域和第五高度区域，传输部分其形状呈圆台结构。在高度方向上，第一高度区域到第五高度区域的波导管10的横截面面积逐渐增大。在棱台向圆台的过渡处，通过拱形面（ 15、17）相连。

本实施例中，波导是逐渐张开的设计，电磁波沿逐渐张开的波导传输，沿第一高度区域依次传输到第五高度区域。逐渐张开的过渡段(即拱形面15、17)既可以保证波导与空间的良好匹配，其口径面的反射较小，加强辐射的方向性，对接收频段内回波损耗的调整起到积极作用，使波导输入驻波比小于1.5dB；同时改善输入端中的匹配效果，自台阶到喇叭口面的波导段是移相段，其功能是调整主模和高次模的相对相位，在口面有合适的相位关系。

本实施例的波导管10结构, 其壁厚基本上相差不大,因此其第一台阶部、第二台阶部、第一斜面、第三竖直面、第二斜面等处的内外壁形状相似。图1、图2所示的立体结构可以更直观地反映第一台阶部13、第二台阶部14、第一斜面15、第三竖直面16、第二斜面17的形状。

为了进一步改善圆波导转换器的匹配性能，通过调节探针***深度以及探针在波导中位置的方式完成。本实施例中，直针31和 L型针32垂直，相位相差90度。直针31垂直于短边111， L型针32垂直于所述长边112。

相位相差90度的探针用于接收垂直和水平的射频信号。L型针32包括第一部分321和第二部分322，L型针32的第一部分321与直针31平行，L型针32的第二部分322与直针31垂直。 L型针32的第二部分322从第一竖直面131伸入波导管10内部，L型针32位于第一台阶部13的高度覆盖范围。直针31从第三竖直面16伸入波导管10内部，直针31位于第一斜面15的高度覆盖范围。

探针的***深度：在现有技术中，直针31伸入波导管10内部的长度<(矩形平面的长边/2)， L型针32第二部分322伸入波导管10内部的长度< (矩形平面的短边/2)。

与现有技术不同的是，在本实施例中，直针31伸入波导管10内部的长度<(矩形平面的长边/2)。 L型针32第二部分322伸入波导管10内部的长度>(矩形平面的短边/2)。由于波导管10较深，在制造时需要在一定的出模角度，因此本申请中（矩形平面的长边/2）应理解为直针31高度位置处对称设置的两个第三竖直面之间距离的一半。同理，(矩形平面的短边/2)应理解为L型针32高度位置处对称设置的两个第一竖直面131之间距离的一半。

L型针32是波导-同轴过渡结构，其输线是传输TEM模的结构。其特性阻抗一般为50欧姆，L型针32通过电耦合，有效将波导中特性阻抗为几百欧姆的TE11模转化为TEM模，在波导内相当于小天线。本申请中的L型针伸入波导长度>短边1/2，可使L型针32伸入波导长度通常约为工作频段中心频率波长的1/4，经计算及调试，增强馈电耦合，与短路面的距离满足匹配条件。

本实施例，L型针32第二部分322与第三竖直面16平行，直针31所在的第三竖直面16与L型针32第二部分322的距离<(矩形平面的长边/2)。直针31相对于第一竖直面131呈居中设置，直针31的延长线与波导管10的轴线相交。

本实施例中，为了改善普通波导输入驻波较差以及交叉极化干扰的问题，在不改变现有波导口径及测试方法的条件上，通过改变波导的结构尺寸,来增加的滤波及抑制,从而达到移相的目的。本实施例的波导结构，经过仿真对比数据, 可有效改善驻波以及交叉极化现象。

另外，波导口辐射部分具有接收腔，接收腔内壁靠近波导管10的形状呈喇叭口状。在喇叭口处均匀分布有多个齿状结构21。由于采用了齿状喇叭辐射端口，有效抑制了旁瓣，方向图的旋转对称性能得到了改善，并且使得喇叭天线的交叉极化降低，增益较单纯的圆波导开口天线有了很大的提高。

本实用新型具有以下有益效果：

本申请，为了改善普通波导输入驻波较差以及交叉极化干扰的问题，在不改变现有波导口径及测试方法的条件上，通过改变波导的结构尺寸,来增加的滤波及抑制, 从而达到移相的目的。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种KU波双极化波导，包括中空结构的波导管，所述波导管的顶端连接波导口，所述波导管的底端封闭，所述波导还包括经由开孔伸入波导管内部的直针和L型针；其特征在于，

所述波导管的内壁主体为管状结构，所述波导管内部底端为矩形平面；在矩形平面的长边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第一台阶部、第二台阶部、第一斜面；在矩形平面的短边处，沿高度方向依次设置有对称分布的第三竖直面、第二斜面；所述第三竖直面的高度大于第一台阶部和第二台阶部的高度之和；所述第一斜面和第二斜面为拱形面。

2.根据权利要求1所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述第一斜面所处的高度大于所述第二斜面所处的高度。

3.根据权利要求1所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述L型针包括第一部分和第二部分，所述L型针的第二部分与直针垂直。

4.根据权利要求3所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述第一台阶部包括第一竖直面和第一台阶面，所述第二台阶部包括第二竖直面和第二台阶面；所述L型针的第二部分从第一竖直面伸入波导管内部；所述直针从第三竖直面伸入波导管内部，所述直针位于第一斜面的高度覆盖范围。

5.根据权利要求3所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述直针伸入波导管内部的长度<(矩形平面的长边/2)，所述L型针第二部分伸入波导管内部的长度>(矩形平面的短边/2)。

6.根据权利要求4所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述直针垂直于所述短边，所述L型针垂直于所述长边。

7.根据权利要求4所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述直针所在的第三竖直面与所述L型针第二部分的距离<(矩形平面的长边/2)；所述直针居中设置。

8.根据权利要求1所述的KU波双极化波导，其特征在于，所述波导口的内壁上具有多个齿状结构。

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