一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，包括：小型双频高性能6端口耦合枢纽、发射双极化合成器、发射圆极化器、接收通道口径变换器、接收圆极化器。本发明专利技术具有在超宽频带内的双圆极化高性能收发共用工作的能力，宽带传输特性、隔离特性和PIM抑制能力优异，结构包络紧凑，能够满足未来超大容量通信卫星应用要求。大容量通信卫星应用要求。大容量通信卫星应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统。

技术介绍

[0002]为了满足第二代超大容量通信卫星系统的需求，实现对我国国土、沿海、东南亚和印度洋等地区的超宽带收发共用多点波束大范围的常态覆盖，急需对多波束载荷中非常重要的超宽带多波束天线进行研究。Ka频段超大容量通信卫星系统采用多口径多波束技术和频率复用天线技术，实现该技术的核心在于超宽带收发共用馈电系统。
[0003]实现多波束天线高通量高性能工作，要求超宽带收发共用馈电系统应具备最优照射、超宽频带、用户波束/信关波束和校准波束同时收发共用、高隔离度、低PIM和结构紧凑等关键性能。
[0004]基于这个目标，采用传统的馈电系统设计方案通常会考虑增加串行优化模块，但这势必会造成系统包络大、结构冗余的问题，给多波束天线馈源阵的总体布局设计带来很大难度，设计难点在于：单个馈电系统电性能指标要求高，需要突破超宽带收发共用的场路优化设计难题；馈源阵结构布局小型化指标和PIM性能要求高，现有的设计无法实现。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，具有在超宽频带内的双圆极化高性能收发共用工作的能力，宽带传输特性和隔离特性优异，能够满足未来超大容量通信卫星应用要求。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，包括：小型双频高性能6端口耦合枢纽、发射双极化合成器、发射圆极化器、接收通道口径变换器和接收圆极化器；其中，当天线工作在接收状态时，馈电喇叭接收圆极化信号，将圆极化信号传输给所述小型双频高性能6端口耦合枢纽；所述小型双频高性能6端口耦合枢纽将圆极化信号分离后得到圆极化接收信号，将圆极化接收信号通过所述接收通道口径变换器传输给接收圆极化器；所述接收圆极化器将圆极化接收信号分离得到左旋圆极化接收信号和右旋圆极化接收信号，将左旋圆极化接收信号传输给左旋接收机，将右旋圆极化接收信号传输给右旋接收机；当天线工作在发射状态时，左旋发射机将左旋圆极化发射信号传输给所述发射圆极化器，右旋发射机将右旋圆极化发射信号传输给所述发射圆极化器；所述发射圆极化器分别将左旋圆极化发射信号和右旋圆极化发射信号合成发射信号传输给所述发射双极化合成器；所述发射双极化合成器将发射信号传输给所述小型双频高性能6端口耦合枢纽；所述小型双频高性能6端口耦合枢纽将发射信号传输给馈电喇叭辐射出去。
[0007]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述小型双频高性能6端口耦合枢纽包括：扼流圆波导、扁形方截面波导、发射滤波器、加筋方波导截止滤波器
和四个耦合侧臂；其中，所述扼流圆波导的一端与馈源喇叭相连接，所述扼流圆波导的另一端与所述扁形方截面波导相连接；所述扁形方截面波导的每个矩形侧耦合口与每个矩形侧耦合口相对应的发射滤波器相连接；所述扁形方截面波导的底端与所述加筋方波导截止滤波器相连接；所述耦合侧臂的一端与所述耦合侧臂相对应的发射滤波器相连接。
[0008]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述发射双极化合成器包括四个侧臂、四个E面槽、圆阶梯柱和主臂；其中，所述主臂的合成端设置有四个E面槽；每个侧臂的一端与每个侧臂相对应的E面槽相连接，每个侧臂的另一端与每个侧臂相对应的耦合侧臂的另一端相连接；所述主臂的合成端的中心设置圆阶梯柱。
[0009]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述接收圆极化器的一端与所述加筋方波导截止滤波器相连接。
[0010]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述左旋接收机与所述接收圆极化器的左旋接收端口相连接；所述右旋接收机与所述接收圆极化器的右旋接收端口相连接。
[0011]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述发射圆极化器的一端与所述主臂的另一端相连接。
[0012]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述左旋发射机与所述发射圆极化器的左旋发射端口相连接；所述右旋发射机与所述发射圆极化器的右旋发射端口相连接。
[0013]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述接收通道口径变换器为方波导口径变换器；其中，所述接收圆极化器的一端通过所述方波导口径变换器与所述加筋方波导截止滤波器相连接。
[0014]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，所述扁形方截面波导的每个矩形侧耦合口的内壁设置有四根筋，四根筋构成十字架形状，四根筋的中心与矩形侧耦合口的中心重合；其中，每个矩形侧耦合口的阻抗满足如下公式：
[0015][0016]其中，Z
cpv
为每个矩形侧耦合口的阻抗，λ0为中心频率波长，λ
g
为波导波长，ε为波导介电常数，μ为磁导率，a为耦合侧臂宽边长度，b为耦合侧臂窄边长度，s为筋长度，b为筋宽度。
[0017]上述Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统中，每个矩形侧耦合口矩形波导段的长度满足如下公式：L＝(K/Z0)(λ
g
/4)；
[0018]其中，L为每个矩形侧耦合口矩形波导段的长度，K为滤波器变换系数，Z0为波导驻波阻抗，λ
g
为波导波长。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0020]本专利技术通过高性能馈电模块集成设计的特征达到的效果为：馈电系统具有在超宽频带内的双圆极化高性能收发共用工作的能力，宽带传输特性、隔离特性和抑制PIM能力优异，能够满足未来超大容量通信卫星应用要求。传统的馈电系统设计无法满足收发各3GHz的超宽带使用要求，且模块复杂，传输通道损耗大，圆极化性能不稳定，系统PIM产物功率电
平高。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0022]图1是本专利技术实施例提供的Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统的框图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的小型双频高性能6端口耦合枢纽的结构示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的小型双频高性能6端口耦合枢纽的下端连接的异形共面法兰的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例提供的发射双极化合成器的结构示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例提供的Ka超宽带双圆极化馈电系统的机电一体化设计示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，其特征在于包括：小型双频高性能6端口耦合枢纽、发射双极化合成器、发射圆极化器、接收通道口径变换器和接收圆极化器；其中，当天线工作在接收状态时，馈电喇叭接收圆极化信号，将圆极化信号传输给所述小型双频高性能6端口耦合枢纽；所述小型双频高性能6端口耦合枢纽将圆极化信号分离后得到圆极化接收信号，将圆极化接收信号通过所述接收通道口径变换器传输给接收圆极化器；所述接收圆极化器将圆极化接收信号分离得到左旋圆极化接收信号和右旋圆极化接收信号，将左旋圆极化接收信号传输给左旋接收机，将右旋圆极化接收信号传输给右旋接收机；当天线工作在发射状态时，左旋发射机将左旋圆极化发射信号传输给所述发射圆极化器，右旋发射机将右旋圆极化发射信号传输给所述发射圆极化器；所述发射圆极化器分别将左旋圆极化发射信号和右旋圆极化发射信号合成发射信号传输给所述发射双极化合成器；所述发射双极化合成器将发射信号传输给所述小型双频高性能6端口耦合枢纽；所述小型双频高性能6端口耦合枢纽将发射信号传输给馈电喇叭辐射出去。2.根据权利要求1所述的Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，其特征在于：所述小型双频高性能6端口耦合枢纽包括：扼流圆波导、扁形方截面波导、发射滤波器、加筋方波导截止滤波器和四个耦合侧臂；其中，所述扼流圆波导的一端与馈源喇叭相连，所述扼流圆波导的另一端与所述扁形方截面波导相连接；所述扁形方截面波导的每个矩形侧耦合口与每个矩形侧耦合口相对应的发射滤波器相连接；所述扁形方截面波导的底端与所述加筋方波导截止滤波器相连接；所述耦合侧臂的一端与所述耦合侧臂相对应的发射滤波器相连接。3.根据权利要求2所述的Ka超宽带收发共体的异形扼流紧凑型低PIM馈电系统，其特征在于：所述发射双极化合成器包括四个侧臂、四个E面槽、圆阶梯柱和主臂；其中，所述主臂的合成端设置有四个E面槽；每个侧臂的一端与每个侧臂相对应的E面槽相连接，每个侧臂的另一端与每个侧臂相对应的耦合侧臂的另一端相连接；所述主臂的合成端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，丁伟，吕庆立，施锦文，陶啸，薛兆璇，张乔杉，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：