一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源的制作方法
【專利摘要】一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，包括圓喇叭、公共圓波導、Ka波段圓極化器、Ka波段雙工器、Ka波段發(fā)射波導、Ka波段接收波導、第一隔離鞘釘、第二隔離鞘釘、第一駐波鞘釘、第二駐波鞘釘、Ka波段發(fā)射端口、Ka波段接收端口、Ku波段濾波器、旋轉器、Ku波段雙工器、Ku波段發(fā)射端口和Ku波段接收端口，饋源能同時工作在Ku和Ka波段，能方便地進行線極化方式調整，同時具備左、右旋圓極化方式的調整能力。
【專利說明】一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及衛(wèi)星通信領域中的天線饋源技術，特別是一種Ku/Ka雙模收發(fā)共 用的移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的天線饋源。

【背景技術】
[0002] 隨著衛(wèi)星通信技術的發(fā)展，L、C、X、Ku等頻段已不能滿足高速、寬帶、小口徑終端等 應用的需求，而Ka頻段的優(yōu)點是可用帶寬寬，干擾少，設備體積小。目前，Ka頻段衛(wèi)星通信 系統(tǒng)已進入實用化階段，但是Ku頻段的衛(wèi)星應用依然很廣。因此，能夠同時工作于Ku、Ka 雙頻段的衛(wèi)星通信天線有很大優(yōu)勢。
[0003] 饋源在反射面天線中是最核心的射頻器件，決定了天線的工作頻段、帶寬、駐波、 極化隔離度等等關鍵電性能參數(shù)。因此Ku/Ka雙模收發(fā)共用饋源是實現(xiàn)Ku、Ka雙模衛(wèi)星通 信天線的技術核心和關鍵。
[0004] 高效緊湊的雙模饋源能有效利用同一個反射面，使天線能同時或選擇性的分時工 作在Ku或Ka模式，實現(xiàn)Ku/Ka雙模式收發(fā)共用，使天線的利用率提高了一倍，而信號間的 干擾可以通過收發(fā)高隔離度和極化分離進行解決。
[0005] 美國的 John Joseph Hanlin 等人在美國專利《Dual Band Satellite Communications Antenna Feed》（No. 6, 720, 933B2)中公開了一種同軸嵌套的 Ku/Ka 雙頻 天線饋源，其內部是Ka波段圓波導加載的介質天線，外部是Ku波段同軸結構連接的波紋喇 口八。這種結構能使Ku和Ka波的工作結構分離，獨立運行。缺點是Ka波段極化方式固定， 無法自動或手動調整左右旋極化方式，并且饋電和極化隔離系統(tǒng)較為復雜。
[0006] 加拿大維多利亞大學（University of Victoria)的 Hendrik Albertus Thiart 等人在論文〈〈Prototype Design of a Dual-band Dual-polarization Ku/Ka-band Feed〉〉 (Proceedings of the European Microwave Association ；December2006 ；Vol. 2 ；318-325) 中介紹了一種雙頻雙極化Ku/Ka波段共用的天線饋源，用探針結構實現(xiàn)Ku波段信號的饋電 和極化分離，饋電結構簡單。缺點是Ka波段信號只能工作于單一極化方向，無法自動或手 動調整左右旋，且Ku波段極化收發(fā)端口固定，無法進行極化調整。
[0007] 電子科技大學的楊仕文等人在中國發(fā)明專利《一種Ku/Ka頻段線圓極化一體化收 發(fā)饋源天線》（申請?zhí)?01110004946. 1，申請日2011.01. 12,申請公布日2011.07. 27)中公 開了一種同軸嵌套的Ku/Ka頻段線圓極化一體化收發(fā)饋源天線，通過內嵌的尖錐狀介質桿 實現(xiàn)Ku和Ka頻段的隔離傳輸。結構經典。缺點是對介質桿的材質和加工工藝要求極高，力口 工成品的電性能往往難以達到預期目標，而且這種結構的Ku線極化收發(fā)端口固定在饋源 整體結構上，無法滿足動中通天線的線極化調整和跟蹤功能，不能應用在動中通天線領域。
[0008] 北京天工開正科技有限責任公司的楊智友等人在中國發(fā)明專利《Ku/Ka雙波段收 發(fā)共用饋源》（申請?zhí)?01210066824. X，申請日2012.03. 14,申請公布日2012.07.25)中公 開了一種同軸嵌套的Ku/Ka雙波段收發(fā)共用饋源，通過介質棒結構、介質圓極化器和正交 模耦合器實現(xiàn)雙波段工作。結構緊湊，端口隔離度較高。缺點同上一專利。
[0009] 北京遙測技術研究所的李連輝等人在中國發(fā)明專利《一種四頻多極化共口徑饋 源》（申請?zhí)?01210472422. X，申請日2012. 1L 20,申請公布日2013. 02. 20)中公開了一種 由Ku頻段的雙線極化天線和Ka頻段的雙圓極化天線復合而成的四頻多極化共口徑饋源， 通過介質桿、階梯型圓極化器和調諧螺釘實現(xiàn)Ka信號與Ku信號的隔離。饋源結構緊湊，能 夠保證天線相位中心一致。缺點同上一專利。
[0010] 西安航天恒星科技實業(yè)（集團）公司的田青等人在中國實用新型專利《一種 Ku/Ka四頻段多極化饋源》（申請?zhí)?01320204452.2,申請日2013. 04. 22,授權公告日 2013. 10. 02)中公開了一種Ku/Ka四頻段多極化饋源，通過四臂對稱饋電結構、濾波器、調 諧單元、合路器等組件實現(xiàn)了多頻段信號的收發(fā)。能實現(xiàn)六種不同極化。缺點是Ku波段信 號收發(fā)端口固定，線極化方式無法調整，不能應用在動中通天線領域。
[0011] 綜合上述公開的國內外專利和文獻，發(fā)現(xiàn)目前Ku/Ka雙模天線饋源的結構大多為 同軸嵌套式結構，Ka波段信號傳輸高度依賴介質桿，電性能嚴重受限于介質桿的材料特性 和加工尺寸精度；且Ku信號收發(fā)端口的相對位置固定，導致Ku線極化無法調整，不能滿足 動中通系統(tǒng)的極化跟蹤要求，不能應用于動中通天線領域。 實用新型內容
[0012] 本實用新型的目的：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng) 的雙模天線饋源，解決了 Ku線極化方式無法調整的技術問題。
[0013] 本實用新型的技術解決方案為：
[0014] 一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，包括：圓喇叭、公共圓波導、Ka 波段圓極化器、Ka波段雙工器、Ka波段發(fā)射波導、Ka波段接收波導、第一隔離鞘釘、第二隔 離鞘釘、第一駐波鞘釘、第二駐波鞘釘、Ka波段發(fā)射端口、Ka波段接收端口、Ku波段濾波器、 旋轉器、Ku波段雙工器、Ku波段發(fā)射端口和Ku波段接收端口；
[0015] 圓喇叭、公共圓波導、Ka波段圓極化器、Ka波段雙工器、Ku波段濾波器、旋轉器和 Ku波段雙工器依次連接；Ka波段雙工器上設置有相互正交的Ka波段發(fā)射端口和Ka波段接 收端口；Ku波段雙工器上設置有相互正交的Ku波段發(fā)射端口和Ku波段接收端口；
[0016] Ka波段發(fā)射波導為矩形波導，且通過Ka波段發(fā)射端口與Ka波段雙工器連接，Ka 波段接收波導通過Ka波段接收端口與Ka波段雙工器連接；
[0017] 第一隔離鞘釘垂直安裝在Ka波段發(fā)射波導的窄面上且穿透波導壁，第二隔離鞘 釘垂直安裝于Ka波段接收波導的窄面上且穿透波導壁；
[0018] 第一駐波鞘釘垂直安裝于Ka波段發(fā)射波導的寬面上且穿透波導壁，第二駐波鞘 釘垂直安裝于Ka波段接收波導的寬面上且穿透波導壁；
[0019] Ku波段濾波器的隔離Ka波段信號，避免Ka波段線極化信號進入Ku波段雙工器， Ku波段濾波器通過旋轉器與Ku波段雙工器連接到一起，Ku波段雙工器旋轉以進行線極化 調整；
[0020] 還包括：第一法蘭盤和第二法蘭盤；Ka波段圓極化器通過第一法蘭盤與公共圓波 導連接，Ka波段圓極化器通過第二法蘭盤與Ka波段雙工器連接。
[0021] Ku波段濾波器為Ku波段帶通濾波器或Ku波段低通濾波器。
[0022] 所述圓喇叭為賦型圓喇叭。
[0023] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比帶來的有益效果為：
[0024] (1)本實用新型所涉及的一種雙模動中通天線饋源，使天線能夠同時或選擇性的 工作在Ku或Ka模式，使Ku/Ka雙模式共用一個反射面，有效的提高了天線反射面的利用 率。
[0025] (2)根據(jù)動中通的極化跟蹤特點，Ku波段雙工器能夠旋轉，方便進行線極化方式 的調整。
[0026] (3)Ka波段圓極化器可以通過手動方式方便的進行拆卸更換，天線具備左、右旋圓 極化方式調整能力。
[0027] (4)Ka波段收發(fā)端口通過隔離鞘釘對Ku信號進行隔離。Ku波段收發(fā)端口通過Ku 波段濾波器對Ka信號進行隔離。
[0028] (5) Ku、Ka雙模式使用共同的圓喇叭向外輻射電磁波，具有優(yōu)秀的交叉極化隔離度 和電壓駐波比，結構緊湊，能夠作為反射面動中通天線的理想饋源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本實用新型的俯視圖；
[0030] 圖2為本實用新型的側視圖；

【具體實施方式】
[0031] 下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0032] 如圖1、2所示，本實用新型提供了一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋 源，包括：圓喇叭1、公共圓波導2、Ka波段圓極化器4、Ka波段雙工器6、Ka波段發(fā)射波導 7、Ka波段接收波導8、第一隔離鞘釘9、第二隔離鞘釘10、第一駐波鞘釘11、第二駐波鞘釘 12、Ka波段發(fā)射端口 13、Ka波段接收端口 14、Ku波段濾波器15、旋轉器16、Ku波段雙工器 17、 Ku波段發(fā)射端口 18和Ku波段接收端口 19 ;
[0033] 所述圓喇叭1為賦型圓喇叭，能在Ku、Ka兩個模式的收發(fā)頻段內保持輻射方向圖 和相位中心的穩(wěn)定性；
[0034] 所述圓喇叭1、公共圓波導2、Ka波段圓極化器4、Ka波段雙工器6、Ku波段濾波器 15為圓柱形，內部為圓波導；所述Ka波段發(fā)射波導7、Ka波段接收波導8、Ku波段雙工器17 為方形，內部為矩形波導；所述Ka波段發(fā)射端口 13、Ka波段接收端口 14、Ku波段發(fā)射端口 18、 Ku波段接收端口 19內部波導為矩形波導；
[0035] 圓喇叭1、公共圓波導2、Ka波段圓極化器4、Ka波段雙工器6、Ku波段濾波器15、 旋轉器16和Ku波段雙工器17依次連接；Ka波段雙工器6上設置有相互正交的Ka波段發(fā) 射端口 13和Ka波段接收端口 14 ;Ku波段雙工器17上設置有相互正交的Ku波段發(fā)射端口 18和Ku波段接收端口 19 ;
[0036] Ka波段發(fā)射波導7為矩形波導，且通過Ka波段發(fā)射端口 13與Ka波段雙工器6連 接，Ka波段接收波導8通過Ka波段接收端口 14與Ka波段雙工器6連接；
[0037] 第一隔離鞘釘9垂直安裝在Ka波段發(fā)射波導7的窄面上且穿透波導壁，第二隔離 鞘釘10垂直安裝于Ka波段接收波導8的窄面上且穿透波導壁，作用是增大Ku波段信號的 回波損耗，提高對Ku頻段電磁波的隔離度；
[0038] 第一駐波鞘釘11垂直安裝于Ka波段發(fā)射波導7的寬面上且穿透波導壁，第二駐 波鞘釘12垂直安裝于Ka波段接收波導8的寬面上且穿透波導壁，作用是改善Ka波段信號 的駐波比；
[0039] Ku波段濾波器15的隔離Ka波段信號，避免Ka波段線極化信號進入Ku波段雙工 器17, Ku波段濾波器15通過旋轉器16與Ku波段雙工器17連接到一起，Ku波段雙工器17 旋轉以進行線極化調整，特別適合移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線的對星極化調整；
[0040] 本實用新型饋源還包括：第一法蘭盤3和第二法蘭盤5 ;Ka波段圓極化器4通過第 一法蘭盤3與公共圓波導2連接，Ka波段圓極化器4通過第二法蘭盤5與Ka波段雙工器6 連接；根據(jù)需要可以更換圓極化器的極化方式為左旋或右旋；
[0041] Ku波段濾波器15為Ku波段帶通濾波器或Ku波段低通濾波器；
[0042] 饋源與反射面的連接安裝通過旋轉器16完成，饋源的Ku波段濾波器15至圓喇叭 1的部分位于反射面的正面，旋轉器16與反射面通過螺釘緊固，Ku波段雙工器17位于反射 面的背面；
[0043] 圓喇叭1接收的衛(wèi)星信號，通過公共圓波導2傳輸至Ka波段圓極化器4,衛(wèi)星信號 中的Ka圓極化信號經過極化變換，變成Ka線極化信號，經Ka波段接收端口 14耦合傳輸至 Ka波段接收波導8,進而傳輸至接收設備，由于Ku波段濾波器15的濾波作用，Ka信號不會 傳輸至Ku波段雙工器17 ;
[0044] 衛(wèi)星信號中的Ku線極化信號通過Ka波段圓極化器4和Ka波段雙工器6后，經過 Ku波段濾波器15傳輸至Ku波段雙工器17,并從Ku波段接收端口 19輸出，由于第一隔離 鞘釘9和第二隔離鞘釘10的隔離作用，Ku線極化信號在Ka波段發(fā)射波導7和Ka波段接 收波導8中有很高的回波損耗，因此不會耦合進入Ka波導內部傳輸；由于Ka波段圓極化器 4僅對Ka波段信號進行極化變換，因此也不會影響Ku波段信號的線極化特性；
[0045] 待發(fā)射的Ka波段線極化信號，經過Ka波段發(fā)射波導7進入Ka波段雙工器6,傳 輸至Ka波段圓極化器4,經過極化變換，變?yōu)橛倚龍A極化信號或變?yōu)樽笮龍A極化信號，由圓 極化器的極化性質決定，圓極化器可以手動更換，經公共圓波導2傳輸至圓喇叭1向空間輻 射；由于Ku波段濾波器15的濾波作用，Ka線極化信號不會傳輸至Ku波段雙工器17 ;
[0046] 待發(fā)射的Ku波段線極化信號，由Ku波段發(fā)射端口 18進入Ku波段雙工器17,經過 Ku波段濾波器15進入Ka波段雙工器6,繼續(xù)經過Ka波段圓極化器4和公共圓波導2傳輸 至圓喇叭1向空間輻射；由于第一隔離鞘釘9和第二隔離鞘釘10的隔離作用，Ku線極化信 號不會耦合進入Ka波段發(fā)射波導7和Ka波段接收波導8 ;由于Ka波段圓極化器4僅對Ka 波段信號進行極化變換，因此不會影響Ku波段信號的線極化特性。
【權利要求】
1. 一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，其特征在于包括：圓喇叭（1)、公 共圓波導（2)、Ka波段圓極化器（4)、Ka波段雙工器（6)、Ka波段發(fā)射波導（7)、Ka波段接收 波導（8)、第一隔離鞘釘（9)、第二隔離鞘釘（10)、第一駐波鞘釘（11)、第二駐波鞘釘（12)、 Ka波段發(fā)射端口（13)、Ka波段接收端口（14)、Ku波段濾波器（15)、旋轉器（16)、Ku波段 雙工器（17)、Ku波段發(fā)射端口（18)和Ku波段接收端口（19); 圓喇叭（1)、公共圓波導（2)、Ka波段圓極化器（4)、Ka波段雙工器^)、Ku波段濾波器 (15)、旋轉器（16)和Ku波段雙工器（17)依次連接；Ka波段雙工器（6)上設置有相互正交 的Ka波段發(fā)射端口（13)和Ka波段接收端口（14) ;Ku波段雙工器（17)上設置有相互正交 的Ku波段發(fā)射端口（18)和Ku波段接收端口（19); Ka波段發(fā)射波導（7)為矩形波導，且通過Ka波段發(fā)射端口（13)與Ka波段雙工器（6) 連接，Ka波段接收波導（8)通過Ka波段接收端口（14)與Ka波段雙工器（6)連接； 第一隔離鞘釘（9)垂直安裝在Ka波段發(fā)射波導（7)的窄面上且穿透波導壁，第二隔離 鞘釘（10)垂直安裝于Ka波段接收波導（8)的窄面上且穿透波導壁； 第一駐波鞘釘（11)垂直安裝于Ka波段發(fā)射波導（7)的寬面上且穿透波導壁，第二駐 波鞘釘（12)垂直安裝于Ka波段接收波導（8)的寬面上且穿透波導壁； Ku波段濾波器（15)的隔離Ka波段信號，避免Ka波段線極化信號進入Ku波段雙工器 (17)，Ku波段濾波器（15)通過旋轉器（16)與Ku波段雙工器（17)連接到一起，Ku波段雙 工器（17)旋轉以進行線極化調整。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，其特征在 于還包括：第一法蘭盤（3)和第二法蘭盤（5) ;Ka波段圓極化器（4)通過第一法蘭盤⑶與 公共圓波導（2)連接，Ka波段圓極化器（4)通過第二法蘭盤（5)與Ka波段雙工器（6)連 接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，其特征在 于：Ku波段濾波器（15)為Ku波段帶通濾波器或Ku波段低通濾波器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于移動載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雙模天線饋源，其特征在 于：所述圓喇叭（1)為賦型圓喇叭。
【文檔編號】H01Q15/24GK203871473SQ201420240812
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】姚宜東, 趙書倫, 辛毅 申請人:北京航天控制儀器研究所