双频双圆极化旋转器研究

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1、双频双圆极化旋转器研究一、项目要求（K-Ka双频圆极化器）2二、技术调研4三、双频双圆极化旋转器研究81.圆波导模式82.极化（模式）控制83.极化旋转器模式9、项目要求(K-Ka双频圆极化器)一、任务设计并制作一个K-Ka双频圆极化器。二、要求1.基本要求(1)频段A:19.6GHz〜21.2GHz；(2)频段B:29.4GHz〜31・0GHz；(3)带内驻波:W1.2；(4)频段A左旋圆极化，频段B右旋圆极化;(5)轴比：W1.5dB；(6)输入输出法兰：见下图3L--自选图一圆极化器外形2.发挥部分(1)圆极化器

2、整体长度W35mm；(2)轴比：W1.2dB；(3)扩展带宽：频段A：19.2GHz〜21.6GHz；(4)扩展带宽：频段B：29GHz〜31.4GHz；(5)设计性能优良的测试配件。备注：扩展频段，要求同吋满足基木要求项屮的第(3)、(4)、(5)项。三、说明1.图一种所标注尺寸必须满足，器件整体长度根据需要自行确定；2.轴比包含的细节指标(如分量插损和相位羌)不做详细要求；1.器件加工材料和表而处理方式不限；2.设计报告正文屮应包括指标分析，仿真模型，仿真结果，机加文件，测试数据。四、评分标准设计报告项目主要内容满

3、分理论仿真与设计指标分析结构选择结构与电气性能综合设计仿真模型和仿真结果机加文件(可以附件形式)15测试方案与测试结果调试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析3设计报告结构及规范性摘要；设计报告正文的结构图表的规范性2总分20基本要求完成第(3)项10完成第(4)项15完成第(5)项20完成第(6)项5总分50发挥部分完成第(1)项5完成第(2)项15完成第(3)项10完成第(4)项10完成第(5)项10总分501、技术调研图1.1馈源系统设计方案示意图该馈源系统屮的大线需工作在双频，具屮高端频带为发射频带，低端频带为

4、接收频带。并在两个频带内均实现圆极化。这就要求反射而馈电网络完成以下三个功能：（1）收发分频：即把收发两频段信号分离开来，互不干扰。这主要通过分波器或截止波导或滤波器或其组合来实现。（2）极化转换：即把线极化的信号转换为圆极化信号或圆极化信号转换为线极化信号，这可以通过90°移相网络或圆极化器来实现。国外也有采用3dB波导缝隙电桥来实现极化转换，这种方法具有更宽的带宽。（3）分极化：即把两个正交的线极化信号分离开來，这主要是通过正交模耦合器來实现，国外也有釆用高性能的魔T的组合来实现极化分离。1•金属膜片圆极化器金属膜

5、片式圆极化器工作在主模H10模。方波导屮H10可以可以分解为相互正交的两个H10波,这种圆极化器就是利用金属膜片使波导屮的两个相互正交的H10波形成90°相差來实现圆极化波的。下图表示了金属膜片式圆极化器的基本工作原理。（b）为圆极化器的纵向剖面图，金属膜片关于方波导对称分布。(a)(b)图3」金属膜片式闘极化器的工作原理在（a）屮，当线极化波EL以如图所示的方向输入到圆极化器时，EL可以分解为x和y方向的两个分量Ex和Ey,其中Ex垂直于膜片，Ey平行于膜片。当EL与x和y轴的夹角均为45度时,EL可以分解为幅度和相

6、位相等的两个分量Ex和Ey,当Ex和Ey通过圆极化器的膜片时，金属膜片组对Ex呈现并联电容特性，而対Ey呈现并联电感特性，这样使Ex分量相位相对滞后，使Ey分量相位相对超前，选择合适的波导边长，膜片的数量,深度值,即可在输出端实现Ex和Ey两个分量90。的相位差,如果Ey分量相位超前Ex分量90°,两个止交分量的幅度相等时，便口J形成左旋鬪极化波ELHCO,如图(c)所示；同理，当输入线极化波为(a)图屮ER的方向时，Ex分量相位相对超前，Ey分量相位相对滞后，如果Ex分量相位超前Ey分量90°,就形成了右旋圆极化波E

7、RHCPo为了降低驻波，金属膜片接近圆极化器口面的儿组膜片的插入深度分布须采用渐变分布,通常有升余弦分布以及高斯函数分布两种可选。金属膜片式圆极化器的优点是插入损耗小，通过增加膜片対数能够使驻波变得更小，带宽做的更宽，但是结构比较复杂，加工精度耍求高，可调性差，并几容易在高端频率出现高次模谐振。加工精度往往要求课差在0.02mm以下才能得到一个比较好的结果。双频带内高低端两正交极化驻波均小于1.07,插入损耗均小于0.03dB,移相差为90加减3.5图3」3方波导圆极化器实物照片1•介质插片式圆极化器介质插片式圆极化器

8、的结构简单，加工方便，可调性好，在带宽要求较窄的情况下可以满足性能指标。介质插片式圆极化器结构如下图，在一段圆波导屮插入无耗介质片，通过适当选择入射波极化方向和介质片的长度和形状以及介质片的介电常数和厚度就可以形成圆极化波输出。E“端口1图4.1介质插片式圆极化器的工作原理介质插片式圆极化器的结构图如上，介质插片置于鬪波导中心，与