一種正交模轉換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種正交模轉換器，包括相互扣合的本體和蓋體。該本體上設置有凹槽、臺階波導組和耦合窗口。該凹槽的前端位于該本體邊緣形成一公共端口，該臺階波導組與該凹槽的末端連接。該臺階波導組自與該凹槽末端連接處依序包括第一臺階、第二臺階至第n臺階。該耦合窗口橫跨該凹槽的末端和臺階波導組的至少第一臺階，并向下貫穿該本體的底部。該蓋體包括饋電孔，該饋電孔與臺階波導組的至少第n臺階正對。本發(fā)明的正交模轉換器結構簡單緊湊、利于批量生產。
【專利說明】一種正交模轉換器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波無源器件，尤其涉及一種微波頻段正交模轉換器。
【背景技術】
[0002]微波通信是目前國際上常用的無線通信手段之一，廣泛應用于數據傳輸、廣播電視傳送、衛(wèi)星通信、移動通信等領域。正交模轉換器是無線傳輸產品的室外三端口網絡器件，是在饋電系統(tǒng)中實現正交極化信號雙工傳輸(即分離與合成)的裝置。正交模轉換器連接室外雙極化天線和兩個室外單元(0DU)，即兩個收發(fā)一體信道通過正交模轉換器共用一個天線，具有極化分離的功能。正交模轉換器的主要任務是鑒別公共端口上兩個正交主模獨立信號并將它們供給單一信號端口的基模，要求達到公共端口匹配且在兩個獨立信號之間有較高的交叉極化鑒別力。
[0003]普通的正交模轉換器雖然一般只表現為三個物理端口，但在電器原理上為四端口器件。請參閱圖1，其是正交模轉換器的等效電路圖。公共端口(或稱主模端口)位于電端口 3、4處，而電端口 I和電端口 2分別對應兩個基模(TE10模與TEOl模)端口。公共端口與饋電喇叭相接，通常為方波導或圓波導，它提供了兩個電器端口，分別分配給兩個獨立的正交模，其余兩個端口由標準的波導端口或同軸端口構成，只傳輸各自的基模。
[0004]正交模轉換器連接天線和ODU單元,它的存在必然會帶來損耗增大,駐波比抬高，從而惡化整機系統(tǒng)的性能，所以正交模轉換器的設計就是要使正交模轉換器在指定工作條件下滿足系統(tǒng)要求。正交模轉換器具有極化分離的功能，理論上，設計時需要保證正交模轉換器在結構上完全對稱。如圖2所示，兩個相互正交的極化信號V、H自圓波導從上往下傳輸，在圓波導的底部設置一匹配器，將V極化分成兩路V1、V2分別向端口 I和3傳輸，同理H極化也分為兩路H1、H2分別向端口 2和4傳輸。顯然，這種結構上完全對稱的正交模轉換器，結構復雜，占空間大，特別是兩路信號V1、V2 (或H1、H2)再合成時，需要更大的空間。如圖3所示，這也是目前用途較為多的一種正交模轉換器，相比較圖2有幾個優(yōu)點，結構緊湊，占空間小、可整體加工，極化V和H不用分離再合成，但固有的缺點依然存在，那就是端口 2的軸心與端口 3的軸心一定要垂直相交，即端口 2關于公共圓波導和軸心(或者端口 3的軸心)完全對稱。對于這樣的正交模轉換器結構對稱勢必要導致在工程實現時結構拆分復雜，或者加工精度要求高會帶來成本增加，從而不利于批量生產。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單緊湊、利于批量生產的正交模轉換器。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的:一種正交模轉換器，包括相互扣合的本體和蓋體。該本體上設置有凹槽、臺階波導組和耦合窗口。該凹槽的前端位于該本體邊緣形成一公共端口，該臺階波導組與該凹槽的末端連接。該臺階波導組自與該凹槽末端連接處依序包括第一臺階、第二臺階至第n臺階。該耦合窗口橫跨該凹槽的末端和臺階波導組的至少第一臺階，并向下貫穿該本體的底部。該蓋體包括饋電孔，該饋電孔與臺階波導組的至少第n臺階正對。[0006]進一步，該凹槽和該耦合窗口均為規(guī)則柱體，該凹槽的軸線與該耦合窗口的軸線垂直相交，定義該凹槽的軸線與該耦合窗口的軸線所在的平面為對稱平面，該臺階波導組關于該對稱平面對稱。
[0007]進一步，該饋電孔關于該對稱平面對稱。
[0008]相對于現有技術，本發(fā)明提供的正交模轉換器結構簡單緊湊。其中，凹槽和該臺階波導組形成波導腔體關于該凹槽的軸線與耦合窗口的軸線形成的對稱平面對稱，可實現在加工時僅需要一次定位即可一次性同時加工本體及其上的凹槽、臺階波導組和耦合窗口的整體加工工藝。當本體和蓋板緊密連接時，凹槽與臺階波導組形成的波導腔體是非共軸設置，這樣大大降低了正交模轉換器加工時和人為裝配時帶來的物理公差，提高兩分支通道之間的隔離度，從而保證其整體性能，且省去人工調試，又提高了產品合格率和生產效率，利于批量生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是正交模轉換器的等效電路圖；
[0010]圖2是現有技術正交模轉換器的傳輸原理圖；
[0011]圖3是現有技術的一正交模轉換器的結構示意圖；
[0012]圖4是本發(fā)明正交模轉換器的立體分解示意圖；
[0013]圖5是圖4所示的正交模轉換器的另一角度的立體分解示意圖；
[0014]圖6是圖4所示的臺階波導組的放大示意圖；
[0015]圖7是圖4所示的正交模轉換器的組裝后的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0016]請同時參閱圖圖7，其為本發(fā)明正交模轉換器的結構示意圖。該正交模轉換器包括本體I和蓋板2。
[0017]該本體I上設置有凹槽3和臺階波導組4，該凹槽3的前端位于該本體I邊緣形成一公共端口 31，該臺階波導組4與該凹槽3的末端銜接。該凹槽3用以作為信號傳輸的公共通道。該凹槽3的剖面為方形或圓形，在本實施例中為方形。該臺階波導組4包括多個階梯型的臺階，其臺階的數量視需要傳播信號的波段而定。在本實施例中，該臺階波導組4自與該凹槽3末端連接處依序包括第一臺階、第二臺階、第三臺階和第四臺階,其中,在本實施例中，該第一臺階和第二臺階定義為該臺階波導組前端41，該第三臺階和第四臺階定義為該臺階導波組后端42。該本體I上還設置一耦合窗口 6，該耦合窗口 6橫跨該凹槽3的末端和臺階波導組4的前端41，并向下貫穿該本體I的底部。
[0018]該蓋板2上設置一貫穿該蓋板2的饋電孔5。當將該蓋板2與該本體I緊密扣合時，該凹槽3和該臺階波導組4形成波導腔體，該饋電孔5與臺階波導組4的末端42正對。該凹槽3和該耦合窗口 6均為規(guī)則柱體。該凹槽3的軸線與該耦合窗口 6的軸線垂直相交。定義該凹槽3的軸線與該耦合窗口 6的軸線相交所在的平面為對稱平面，則該凹槽3和該臺階波導組4形成波導腔體關于該對稱平面對稱，即該臺階波導組4關于該對稱平面對稱；以及該饋電孔5也關于該對稱平面對稱。
[0019]以下詳細說明該正交模轉換器的工作模式。[0020]首先是極化信號的分離。第一極化信號通過公共端口 31進入該波導腔體，沿凹槽3至臺階波導組4的后端42，并匹配到該饋電孔5，從而形成第一分支通道；其中，該第一極化信號在該耦合窗口 6處被截止，該臺階波導組4用于完成公共通道與第一分支通道之間的信號匹配。第二極化信號通過公共端口 31進入該波導腔體，沿凹槽3至臺階波導組4的前端41，并匹配到該耦合窗口 6，從而形成第二分支通道；其中，該第二極化信號在該臺階導波組4的后端42被截止，公共通道與第二分支通道之間的信號由耦合窗口 6與該臺階波導組4的前端41部分耦合而得。以上，實現了在該波導腔體內的兩路極化信號的高隔離傳輸。
[0021]然后是分路極化信號的合路，其是將正交模轉換器中的第一分支通道與第二分支通道的各一路極化信號合路到公共通道中。其中，通過該臺階波導組4的匹配作用將第一分支通道中的第一極化信號匹配到公共通道中進行傳輸，而第二極化信號在臺階波導組4的后端42被截止。另外，通過該耦合窗口 6和臺階波導組4的前端41的匹配作用將第二分支通道中的第二極化信號匹配到公共通道中進行傳輸，而第一極化信號在該耦合窗口 6處截止。即臺階波導組4用于完成公共通道與第一分支通道之間的信號匹配，而公共通道與第二分支通道之間的信號由耦合窗口 6從該臺階波導組4的前端41耦合而得。
[0022]相對于現有技術，本發(fā)明提供的正交模轉換器具有如下優(yōu)點:
[0023]首先，本發(fā)明的正交模轉換器結構簡單緊湊，凹槽和該臺階波導組形成波導腔體關于該凹槽的軸線與耦合窗口的軸線形成的對稱平面對稱，可實現在加工時僅需要一次定位即可一次性同時加工本體及其上的凹槽、臺階波導組和耦合窗口的整體加工工藝。當本體和蓋板緊密連接時，凹槽與臺階波導組形成的波導腔體是非共軸設置，這樣大大降低了正交模轉換器加工時和人為裝配時帶來的物理公差，提高兩分支通道之間的隔離度，從而保證其整體性能，且省去人工調試，又提高了產品合格率和生產效率，利于批量生產。
[0024]其次，本發(fā)明的正交模轉換器由于采用了臺階波導組設計，使得波導腔體和饋電孔之間的一極化信號得到很好的匹配；耦合窗口跨越了凹槽的末端和臺階波導組的前端兩部分區(qū)域范圍，使得另一極化信號在較寬頻帶內得到匹配，從而保證正交模轉換器的兩種極化信號在較寬的頻率范圍內都具備較好的電性能；
[0025]再者，本發(fā)明的正交模轉換器結構中的臺階波導組、耦合窗口和蓋板上設有的饋電孔都采用大圓角或者弧形加工，可以用直徑較為大的銑刀來加工，這樣既節(jié)省加工時間又保證產品加工精度從而提高產品合格率，利于批量生產。
[0026]本發(fā)明的正交模轉換器已在毫米波段內生產出未公開的正式產品，性能測試良好，滿足市場要求。
[0027]本發(fā)明并不局限于上述實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形。
【權利要求】
1.一種正交模轉換器，其特征在于:包括相互扣合的本體和蓋體，該本體上設置有凹槽、臺階波導組和耦合窗口，該凹槽的前端位于該本體邊緣形成一公共端口，該臺階波導組與該凹槽的末端連接，該臺階波導組自與該凹槽末端連接處依序包括第一臺階、第二臺階至第n臺階，該耦合窗口橫跨該凹槽的末端和臺階波導組的至少第一臺階，并向下貫穿該本體的底部，該蓋體包括饋電孔，該饋電孔與臺階波導組的至少第n臺階正對。
2.根據權利要求1所述的正交模轉換器，其特征在于:該凹槽和該耦合窗口均為規(guī)則柱體，該凹槽的軸線與該耦合窗口的軸線垂直相交，定義該凹槽的軸線與該耦合窗口的軸線所在的平面為對稱平面，該臺階波導組關于該對稱平面對稱。
3.根據權利要求2所述的正交模轉換器，其特征在于:該饋電孔關于該對稱平面對稱。
4.根據權利要求2所述的正交模轉換器，其特征在于:該凹槽為方形柱體或圓形柱體。
5.根據權利要求2所述的正交模轉換器，其特征在于:臺階波導組自與該凹槽末端連接處依序包括第一臺階、第二臺階、第三臺階和第四臺階。
【文檔編號】H01P1/161GK103633398SQ201210306059
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月24日 優(yōu)先權日:2012年8月24日
【發(fā)明者】王巖, 羅輝, 吳知航, 葉軍偉, 謝巍, 劉素芹, 姜汝丹 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司