[实用新型]自适应变极化功率分配器

说明书

技术领域

本实用新型涉及了卫星通信技术领域，尤其为一种用于“动中通”卫星通信天线的具有极化补偿功能的自适应变极化功率分配器。

背景技术

在研究“动中通”（Communications in Moving）系统时，我们发现虽然动中通天线能够通过俯仰与方位角转动来对准在同步轨道上的卫星，然而在绝大多数时候，卫星（主要为线极化卫星）的极化与动中通天线的极化并不匹配，从而出现极化损失，大大影响动中通的接收信号质量及信号发射的有效性。所谓“极化匹配”的问题，实质上是功率分配的问题。为了能够避免由于动中通天线在对星时出现极化失配的现象，有必要提供或设计一种自动进行极化匹配的功率分配器件,该器件称为自适应功率分配器，当用在“动中通”上时，亦可称为自适应变极化器。

发明内容

本实用新型的目的是对现有的功率分配器进行结构上的改造，使其在实现功率分配的同时也能具有极化角补偿的功能。

为实现上述目的，本实用新型技术方案是，此种自适应变极化功率分配器构成包括有，波导同轴转换器、同轴型正交模转换器（正交模转换器Orthomode Transducer，OMT）、波导型正交模转换器，其特征在于：其构成中还包括有非接触式同轴线旋转关节和非接触式波导旋转关节，所述波导同轴转换器、同轴型OMT、波导型OMT三者的轴线重合，非接触式同轴线旋转关节的固定端与波导同轴转换器的同轴端固定连接，非接触式同轴线旋转关节的活动端与同轴型OMT的同轴线端固定连接，非接触式波导旋转关节的固定端与波导型OMT的圆波导端固定连接，非接触式波导旋转关节的活动端与同轴型OMT的圆波导端固定连接，所述同轴型OMT能围绕其轴线转动。

在上述技术方案中，所述非接触式同轴线旋转关节由两段长度为λg/4的空腔同轴线组成，两段空腔同轴线之间留有缝隙，并在缝隙外围设置有扼流槽。所述非接触式圆波导旋转关节由两段长度为λg/4的空腔同轴线组成，两段空腔同轴线之间留有缝隙，并在缝隙外围设置有扼流槽。

在上述技术方案中，所述同轴型OMT为膜片-分支型，所述耦合端port2的轴线与同轴型OMT中的膜片平面平行，该膜片与脊台阶和内导体固定成一体，并能随同轴型OMT的旋转而旋转。

本实用新型技术方案的变极化功率分配原理是，同轴型OMT被其两端的非接触式旋转关节架空，并能在外力驱动下围绕其轴线旋转，进而转动同轴型OMT中的膜片、脊台阶部分以及内导体，从而改变脊台阶圆波导中的电场极化方向，再经波导正交模转换器将TE₁₁模的能量按照脊台阶转动角度进行相应能量分解，完成极化角补偿。

  正交模转换器（OMT）中能量分解原理如下所示：

图中θ表示同轴型OMT中膜片、脊台阶部分以及同轴线内导体旋转角度

      从上图中可以得到

                           （式 1）

     其中E_V表示电场E的垂直分量，E_H表示电场E的水平分量

     则电场强度E经正交模转换器分解成水平与垂直分量后，其能量比：

                         （式 2）

      dB值：

                 （式 3）

  可见随着输入电场极化的方向不同，正交模转换器输出端口的能量比值也不一样，有如上式所述的关系。

本实用新型技术方案既可以用于卫星天线的信号发送通道中，使天线极化与卫星极化实时匹配；本实用新型技术方案也可以用于卫星天线的信号接收通道中，使卫星极化与天线极化实时匹配。

在上述技术方案中，可以根据实际要求，以同轴线来替代上述技术方案中的波导同轴转换器，也可以用同轴型正交模转换器来替代上述技术方案中的波导正交模转换器，从而拓展本实用新型技术方案的适用性，以满足不同场合、不同端口的连接需要。

本实用新型的优点：

1、频带内能量分配平坦度好，且与频率无关。

本实用新型所述的器件具有非常好的带内平坦度且与所在频率无关，在保证器件加工精度与装配同心度的前提下，器件样品的带内平坦度与设计较为接近，一致性好，最差时约为0.1dB。

2、损耗小。

本实用新型大都采用空腔波导，损耗较低；另外在本实用新型中在旋转对接的位置处采用带有扼流槽结构的非接触式旋转关节，保证电性能良好，损耗低。