一种X频段双圆极化器的设计

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1、Vo1．21NO．2航天器工程第21卷第2期40SPACECRAFTENGINEERING2012年4月一种X频段双圆极化器的设计Ben李珊珊gn(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)e摘要介绍了一种X频段双圆极化器的设计。设计实例采0用方波导和圆波导两种形式，具S有结构紧凑、功率容量大、极化轴比小、频带宽和适于星栽使用等特p点。仿真结果表明：设计出的双a圆极化器，隔离度大于29dB，电压驻波比小于1．2，轴比小于0．5dB。该极化器的设计方法可应用于星载X频段双圆极化数传天线的设计。a关键词卫星；数传天线；X频段；双圆极

2、化器；轴比卜一S』中图分类号：TN82文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．02．007EhnADesignofX_-bandDual-。circularPolarizer鲫engBnAbstract：AdesignoftheX—handdual—circularpolarizerispresgented．ThedesignexamplesuseOsquarewaveguideandcircularwaveguideshapes，whichhavetOhevirtuesofcompact

3、structure，Ohighpower，lowpolarizationaxialratioandbroadbandcapability，beingsuitableforsatellites．Thesimulationresultsshowthatthedisturbanceisolationishigherthan29dB，thevoltagestand—Chingwaveratio(VSWR)iS1owerthan1．2，andtheaxisratioiSlnowerthan0．5dB．Theexamplescanbeused

4、forthedesignofadual—circularpolarizerondatatransmissionantennaofX—band．Keywords：satellite；datatransmissionantenna；X—band；dual—circularpolarizer；axisratio极化器十分重要[】]。本文基于隔片式双圆极化器的1引言设计原理，设计了方波导(又称为矩形波导)和圆波导两种形式的X频段双圆极化器。方波导双圆极随着卫星遥感器数目的增加、遥感器分辨率的化器采用BJlOO标准波导作为输入端，结构为直通

5、提高和新型遥感器的在轨运行，星地数据传输问题型，更为紧凑，且相位差范围在(90。±2。)，轴比达到日渐突出。数据传输速率越来越大，使卫星通信信0．5dB，在性能上有明显的优点。另外，针对圆波导道的频带资源非常紧张，成为我国传输型对地观测双圆极化器的主要参数(不包括馈电部分)，进行了卫星面临的技术挑战之一。在解决数据传输频带受调试，获得了较满意的结果，可为圆波导双圆极化器限问题的众多技术途径中，极化复用技术是一种较的实现提供参考。简单的有效方法。采用极化复用方式，利用双圆极化数传天线，能够提高1倍的频带利用率[1]。2隔片式双圆极化

6、器的设计原理目前，我国遥感卫星的数传系统大多基于x频段，因此设计用于实现双圆极化特性的X频段双圆在圆波导或方波导中插入一隔片(隔片为阶梯收稿Et期：2011-12—16；修回El期：2012—03—02作者简介：李NN(1981～)，女，工程师，从事卫星天线设计_7-作。Email：angelcaroline81@yahoo．corn．cn。第2期李珊珊：一种X频段双圆极化器的设计41状)，使圆波导或方波导在物理上由二端口网络变成双圆极化器工作时，端口1的激励等效为偶模三端口网络。用奇偶模理论来定性其工作原理：从和奇模激励的叠加，

7、可得端口1或端口2输入TE。或TE模信号，通过隔片f一一一1之后，在公共端口3产生2个正交的电场强度。当f1Il2个正交的电场强度满足幅度相等、相位差+9O。或3一_去I(1)一9O。时，就会形成左旋圆极化或右旋圆极化电磁：I波。这是因为：对于TE。模，在隔片区的传播常数一百1_==而I厶J相对于空的方波导几乎没有变化；而对于TE。模，式中：r为奇模激励的反射系数；0为输出端口相位隔片区可以看成是鳍形或脊形波导，其传播常数是差，决定了轴比和椭圆极化波的主轴倾角。隔片上阶梯的高度和长度的函数。调整隔片中每段在反射波幅值中，_厂1决定

8、了电压驻波比(VSwR)，阶梯的高度和长度，使入射信号在经过整个隔片后_厂2决定了隔离度，对于理想的圆极化波，-厂3和-厂4必须产生所需的圆极化电磁波，并保证输入端口具有良幅度相等，相位差90。，因此设计时的主要工作就是减好的匹配性，以及输入端口间