本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信天線領(lǐng)域，尤其涉及一種正交模耦合片、一種正交模耦合器及一種環(huán)焦天線。

背景技術(shù)：

隨著人們對(duì)無(wú)線通信的需要越來(lái)越大，為了滿足各個(gè)行業(yè)對(duì)無(wú)線通信的需求，無(wú)線通信方面的相關(guān)科學(xué)與技術(shù)都在迅猛提高和進(jìn)步。在無(wú)線通信的研究上，為了使天線在無(wú)線通信中發(fā)揮更好的作用，需要配置一種高效的天饋系統(tǒng)，以擔(dān)負(fù)起實(shí)時(shí)收發(fā)傳送電磁微波信號(hào)的重任。

正交模耦合器作為天饋系統(tǒng)的重要組成器件，其指標(biāo)的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。正交模耦合器的技術(shù)指標(biāo)主要有耦合度、隔離度、幅度平衡度、相位平衡度以及工作帶寬等。傳統(tǒng)的正交模耦合器在天饋系統(tǒng)和發(fā)射/接受機(jī)連接時(shí)具有插損大、結(jié)構(gòu)松散、集成度不高的問題。因此，需要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、隔離度高、集成度高、插損小、成本低的正交模耦合器以滿足用戶需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、隔離度高、集成度高、插損小、裝配簡(jiǎn)單、體積小、成本低的正交模耦合片、正交模耦合器及環(huán)焦天線，可實(shí)現(xiàn)圓波導(dǎo)中兩相互正交的主模的極化分離及主模到共面波導(dǎo)的耦合。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種正交模耦合片，包括金屬基板和自金屬基板邊緣向下折彎所形成的四個(gè)等距設(shè)置的支撐部；所述金屬基板上設(shè)有四組相互獨(dú)立的扼流槽且每組扼流槽均設(shè)于兩個(gè)相鄰的支撐部之間，每組扼流槽包括兩條高阻槽線及一條低阻槽線，所述兩條高阻槽線相互并聯(lián)并與低阻槽線串聯(lián)形成隔離電路，所述隔離電路的終端處于短路狀態(tài)，輸入端處于電氣開路狀態(tài)。

作為上述方案的改進(jìn)，每組扼流槽中的兩條高阻槽線相連通并對(duì)稱設(shè)于低阻槽線的兩側(cè)以構(gòu)成“T”型槽結(jié)構(gòu)。

作為上述方案的改進(jìn)，每組扼流槽中的每條高阻槽線與低阻槽線的長(zhǎng)度之和為（1/4）λ，其中，所述λ為天線工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述金屬基板為圓形結(jié)構(gòu)，所述高阻槽線是以所述金屬基板的中心為圓心的同心圓弧結(jié)構(gòu)，所述低阻槽線沿所述金屬基板的徑向設(shè)置。

相應(yīng)地，本實(shí)用新型還提供了一種正交模耦合器，所述正交模耦合器包括印刷電路板及封裝于所述印刷電路板上的正交模耦合片、圓波導(dǎo)及印刷于所述印刷電路板上的共面波導(dǎo)饋線；所述正交模耦合片設(shè)于所述圓波導(dǎo)內(nèi)部，所述正交模耦合片中每?jī)蓚€(gè)相向設(shè)置的支撐部為一組，每組支撐部中，一支撐部與印刷電路板的地線連接，另一支撐部與印刷電路板的過孔芯線連接，實(shí)現(xiàn)圓波導(dǎo)中兩相互正交的主模的極化分離及主模到共面波導(dǎo)的耦合。

相應(yīng)地，本實(shí)用新型還提供了一種環(huán)焦天線，所述環(huán)焦天線包括主反射面、副反射面、副反射面支撐件及正交模耦合器；所述正交模耦合器的底部固定于主反射面的中心位置，頂部與所述副反射面支撐件相連；所述副反射面通過副反射面支撐件固定于主反射面的上方。

作為上述方案的改進(jìn)，所述主反射面為拋物面，所述拋物面的母線方程為：y=17.25x²。

作為上述方案的改進(jìn)，所述副反射面為橢圓曲面，所述橢圓曲面的母線方程為：(x²/77)+(y²/64)=1。

實(shí)施本實(shí)用新型，具有如下有益效果：

本實(shí)用新型可用于鏈接雷達(dá)或無(wú)線通信系統(tǒng)中的天饋分系統(tǒng)和發(fā)射（T）/接受（R）機(jī)，以解決天饋分系統(tǒng)和發(fā)射（T）/接受（R）機(jī)連接時(shí)插損大、結(jié)構(gòu)松散、集成度不高的問題，具有隔離度高、集成度高、插損小、易裝簡(jiǎn)單、體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。具體地：

本實(shí)用新型采用相互正交的兩閉合環(huán)，實(shí)現(xiàn)圓波導(dǎo)兩互相正交的主模TE11模的極化分離和波導(dǎo)主模到共面波導(dǎo)主模TEM模的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)圓波導(dǎo)與共面波導(dǎo)的連接、模式轉(zhuǎn)換。較傳統(tǒng)的電纜連接方式，省去了連接設(shè)備和天線的電纜組件，在提高集成度的同時(shí)，大大地降低了射頻前段的插損，且避免了裝配時(shí)，因電纜彎曲所導(dǎo)致的不可控的性能下降。

另外，本實(shí)用新型利用扼流槽抑制正交端口間串?dāng)_，提高隔離度。根據(jù)四分之一波長(zhǎng)阻抗變換原理，在相互正交的極化端子間設(shè)置四分之一波長(zhǎng)的縫隙（即扼流槽），并使該縫隙輸入端處于電器開路狀態(tài)，經(jīng)四分之一波長(zhǎng)傳輸線，其輸入阻抗無(wú)窮大，實(shí)現(xiàn)了正交極化的兩端子間的電氣開路，提高了極化隔離度。同時(shí)，本專利中，為了保證圓波導(dǎo)TE11模，縫隙方向不可沿金屬基板的徑向設(shè)置（表面電流為環(huán)形），故由環(huán)向兩高阻槽線并聯(lián)再與低阻槽線連接以組成λ/4扼流槽。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型正交模耦合片的主視圖；

圖2是本實(shí)用新型正交模耦合片的立體圖；

圖3是本實(shí)用新型正交模耦合片中極化磁場(chǎng)的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型正交模耦合器的立體圖；

圖5是本實(shí)用新型正交模耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型環(huán)焦天線的立體分解圖；

圖7是本實(shí)用新型環(huán)焦天線的立體組合圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。僅此聲明，本實(shí)用新型在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本實(shí)用新型的附圖為基準(zhǔn)，其并不是對(duì)本實(shí)用新型的具體限定。

參見圖1及圖2，圖1及圖2顯示了本實(shí)用新型正交模耦合片100的具體結(jié)構(gòu)，其可應(yīng)用于雷達(dá)、無(wú)線通信領(lǐng)域，具體地，用于鏈接雷達(dá)或無(wú)線通信系統(tǒng)中的天饋分系統(tǒng)和發(fā)射（T）/接受（R）機(jī)，以解決天饋分系統(tǒng)和發(fā)射（T）/接受（R）機(jī)連接時(shí)插損大、結(jié)構(gòu)松散、集成度不高的問題。

所述正交模耦合片100包括用作電極的金屬基板1和自金屬基板1邊緣向下折彎所形成的四個(gè)等距設(shè)置的支撐部2，所述支撐部2用于支撐所述金屬基板1。其中，所述金屬基板1上設(shè)有四組相互獨(dú)立的扼流槽3且每組扼流槽3均設(shè)于兩個(gè)相鄰的支撐部2之間，每組扼流槽3包括兩條高阻槽線3b及一條低阻槽線3a，每組扼流槽3中的兩條高阻槽線3b相連通并對(duì)稱設(shè)于低阻槽線3a的兩側(cè)以構(gòu)成“T”型槽結(jié)構(gòu)，同時(shí)，所述兩條高阻槽線3b相互并聯(lián)并與低阻槽線3a串聯(lián)形成隔離電路，并使所述隔離電路的終端B處于短路狀態(tài)，輸入端A所輸入的阻抗無(wú)窮大，即輸入端A處于電氣開路狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了正交極化的兩端子間的電氣開路，提高了極化隔離度。

進(jìn)一步，每組扼流槽3中的每條高阻槽線3b與低阻槽線3a的長(zhǎng)度之和為（1/4）λ，其中，所述λ為天線工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的正交模耦合片100利用四分之一波長(zhǎng)阻抗變換原理，在相互正交的極化端子間設(shè)置四分之一波長(zhǎng)的縫隙（即扼流槽3），并使該縫隙終端B處于短路狀態(tài)，經(jīng)四分之一波長(zhǎng)傳輸線，其輸入阻抗無(wú)窮大（開路），實(shí)現(xiàn)了正交極化的兩端子間的電氣開路，提高了極化隔離度。

另外，所述金屬基板1為圓形結(jié)構(gòu)或?yàn)樵O(shè)有中心通孔4的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其中，中心通孔4是為增加穩(wěn)定性設(shè)置結(jié)構(gòu)支撐件所預(yù)留的。所述高阻槽線3b是以所述金屬基板1的中心為圓心的同心圓弧結(jié)構(gòu)，所述低阻槽線3a沿所述金屬基板1的徑向設(shè)置。

需要說(shuō)明的是，為了保證圓波導(dǎo)6主模TE11模，縫隙方向不可沿金屬基板1的徑向設(shè)置（表面電流為環(huán)形），故由環(huán)向兩高阻槽線3b并聯(lián)再與低阻槽線3a連接以組成λ/4扼流槽3。

與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本實(shí)用新型的正交模耦合片100中設(shè)置結(jié)構(gòu)獨(dú)特的扼流槽3，可有效地利用扼流槽3抑制正交端口間的串?dāng)_，提高隔離度。

參見圖4及圖5，圖4及圖5顯示了本實(shí)用新型正交模耦合器101的具體結(jié)構(gòu)，所述正交模耦合器101包括印刷電路板5及封裝于所述印刷電路板5上的正交模耦合片100、圓波導(dǎo)6及印刷于所述印刷電路5板上的共面波導(dǎo)饋線7，所述正交模耦合片100設(shè)于所述圓波導(dǎo)6內(nèi)部，所述正交模耦合片100中每?jī)蓚€(gè)相向設(shè)置的支撐部2為一組，每組支撐部2中，一支撐部2與印刷電路板5的地線連接，另一支撐部2與印刷電路板5的過孔芯線連接，實(shí)現(xiàn)圓波導(dǎo)中兩相互正交的主模的極化分離及主模到共面波導(dǎo)的耦合。其中，所述正交模耦合片100包括圓形結(jié)構(gòu)的金屬基板1和自金屬基板1邊緣向下折彎所形成的四個(gè)等距設(shè)置的支撐部2；所述金屬基板1上設(shè)有四組相互獨(dú)立的扼流槽3且每組扼流槽3均設(shè)于兩個(gè)相鄰的支撐部2之間，每組扼流槽3包括兩條高阻槽線3b及一條低阻槽線3a，每組扼流槽3中的兩條高阻槽線3b相連通并對(duì)稱設(shè)于低阻槽線3a的兩側(cè)以構(gòu)成“T”型槽結(jié)構(gòu)，所述高阻槽線3b是以所述金屬基板1的中心為圓心的同心圓弧結(jié)構(gòu)，所述低阻槽線3a沿所述金屬基板1的徑向設(shè)置，所述兩條高阻槽線3b相互并聯(lián)并與低阻槽線3a串聯(lián)形成隔離電路，所述隔離電路的終端B處于短路狀態(tài)，輸入端A處于電氣開路狀態(tài)；每組扼流槽3中的每條高阻槽線3b與低阻槽線3a的長(zhǎng)度之和為（1/4）λ，所述λ為天線工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。

需要說(shuō)明的是，正交模耦合片100是由金屬基板1切割、折彎制成，而自金屬基板1邊緣向下折彎所形成的支撐部2通過焊接連接印刷電路板5的地線和過孔芯線，并加載扼流槽3以提高正交模式間的隔離度。

工作時(shí)，封裝于所述印刷電路板5上的正交模耦合片100、圓波導(dǎo)6及共面波導(dǎo)饋線7相互作用，并于正交模耦合片100上形成兩個(gè)相互正交的閉合環(huán)（參見圖3），實(shí)現(xiàn)了圓波導(dǎo)6主模TE11模到共面波導(dǎo)主模TEM模的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了圓波導(dǎo)6與共面波導(dǎo)的連接、模式轉(zhuǎn)換。

與傳統(tǒng)的電纜連接方式相比，本實(shí)用新型正交模耦合器101省去了連接設(shè)備和天線的電纜組件，在提高集成度的同時(shí)，大大地降低了射頻前段的插損，且避免了裝配時(shí)，因電纜彎曲所導(dǎo)致的不可控的性能下降，具有低插損、高集成度、易裝配的優(yōu)點(diǎn)。

參見圖6及圖7，圖6及圖7顯示了本實(shí)用新型環(huán)焦天線的具體結(jié)構(gòu)，所述環(huán)焦天線包括主反射面8、副反射面9、副反射面支撐件10及正交模耦合器101；所述正交模耦合器101的底部固定于主反射面8的中心位置，頂部與所述副反射面支撐件10相連；所述副反射面9通過副反射面支撐件10固定于主反射面8的上方。

由上可知，本實(shí)用新型的環(huán)焦天線采用正交環(huán)耦合圓波導(dǎo)6中的正交極化磁場(chǎng)，提供了更易與微帶電路集成的正交模耦合器101，同時(shí)，利用結(jié)構(gòu)獨(dú)特的扼流槽3抑制正交端口間串?dāng)_，提高隔離度，從而有效解決了天饋系統(tǒng)和發(fā)射/接受機(jī)連接時(shí)插損大、結(jié)構(gòu)松散、集成度不高的問題，具有隔離度高、集成度高、插損小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述主反射面8為拋物面，所述拋物面的母線方程為：y=17.25x²。所述副反射面9為橢圓曲面，所述橢圓曲面的母線方程為：(x²/77)+(y²/64)=1。

需要說(shuō)明的是，通過上述方程所形成的結(jié)構(gòu)獨(dú)特的主反射面8及副反射面9，可有效保證環(huán)焦天線的口徑效率高、旁瓣電平低。

工作時(shí)，波束經(jīng)副反射面9的橢圓面反射后，會(huì)直接射到主反射面8的拋物面上，且不再投射回副反射面9，從而通過主反射面8的拋物面，提高了主反射面8的截獲效率，保證了主反射面8邊緣電流的連續(xù)，降低了主反射面8邊緣的繞射，進(jìn)而降低了天線的噪聲溫度。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。