專利名稱：高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域中的一種高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源，特別適用于作C波段收發(fā)各800MHz帶寬的寬頻帶衛(wèi)星通信天線的波紋喇叭饋源裝置。
衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展促使通信頻帶不斷得到拓寬，在C波段，通信帶寬由當(dāng)初的收發(fā)各500MHz(接收3.7GHz～4.2GHz、發(fā)射5.925GHz～6.425GHz)擴(kuò)展到目前廣泛使用的收發(fā)各575MHz(即接收3.625GHz～4.2GHz、發(fā)射5.85GHz～6.425GHz)。自1993年起，國(guó)際衛(wèi)星通信組織為了滿足當(dāng)今人類日益增長(zhǎng)的通信事業(yè)的需要，在頻率資源日趨緊張的情況下，決定將第八代通信衛(wèi)星及其以后的衛(wèi)星通信頻率帶寬在接收和發(fā)射兩個(gè)頻段內(nèi)都擴(kuò)展到800MHz，即使用頻率為接收3.4GHz～4.2GHz、發(fā)射5.85GHz～6.65GHz。可以預(yù)見，在不久的將來(lái)，新建的大量中小口徑衛(wèi)星通信天線必須具備800MHz帶寬的寬頻帶性能，而目前普遍使用的575MHz帶寬的天線饋源系統(tǒng)也必須更換成具有800MHz帶寬性能的饋源系統(tǒng)。因此，C波段收發(fā)各800MHz帶寬的寬頻帶饋源就成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。
波紋喇叭饋源在衛(wèi)星通信天線領(lǐng)域中占有重要地位，幾乎所有高性能的衛(wèi)星通信天線都使用波紋喇叭做饋源，這是因?yàn)樗茉诮咏?∶1的寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的電氣性能指標(biāo)。在C波段實(shí)現(xiàn)收發(fā)各800MHz寬頻帶工作，眾所周知的設(shè)計(jì)方案要就是美國(guó)James設(shè)計(jì)的環(huán)加載波紋喇叭，這種波紋喇叭按其功能可分為四段光壁波導(dǎo)輸入段、模轉(zhuǎn)換器段、過(guò)渡段和輻射段，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是模轉(zhuǎn)換器段，其功能是將來(lái)自輸入端圓波導(dǎo)中的主模TE11模轉(zhuǎn)換為波紋波導(dǎo)中的主模HE11模，同時(shí)要抑制高次模的激勵(lì)和減少反射損耗，為了展寬工作頻帶，模轉(zhuǎn)換器采用環(huán)加載結(jié)構(gòu)，這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式保證了波紋喇叭可在2∶1的寬頻帶內(nèi)具有優(yōu)良的電氣性能指標(biāo)，但同時(shí)卻帶來(lái)了加工生產(chǎn)上的難題加工工藝復(fù)雜、加工精度難于控制、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高昂，這就限制了這種環(huán)加載波紋喇叭的大批量生產(chǎn)。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種既能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信天線中收發(fā)各800MHz帶寬的高性能技術(shù)指標(biāo)而同時(shí)又具有加工工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、便于大批量生產(chǎn)特點(diǎn)的高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它由光壁波導(dǎo)輸入段1、雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段2和雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的過(guò)渡輸出段3構(gòu)成，其中光壁波導(dǎo)輸入段1出端口與模轉(zhuǎn)換器段2入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，模轉(zhuǎn)換器段2出端口與過(guò)渡輸出段3入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，光壁波導(dǎo)輸入段1入端口用緊固件外接圓波導(dǎo)饋線，過(guò)渡輸出段3出端口用聚四氟乙烯薄膜密封。
本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下措施達(dá)到本實(shí)用新型雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段2的波紋槽呈周期性結(jié)構(gòu)，一個(gè)周期結(jié)構(gòu)由一個(gè)深槽、一個(gè)淺槽和兩個(gè)波紋齒組成，周期值等于兩個(gè)波紋齒的寬度與兩個(gè)槽寬數(shù)值之和，相鄰兩個(gè)周期的周期值是漸變的，相鄰兩個(gè)周期的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸也是漸變的；雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的過(guò)渡輸出段3的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸是固定不變的，因此周期值也是固定不變的。
本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2入端口第一個(gè)周期深槽的槽深尺寸4為26至32毫米、槽寬尺寸5為1.5至3毫米，第一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸6為15至20毫米、槽寬尺寸7為1至2毫米，第一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸8、9為4至8毫米；模轉(zhuǎn)換器段2出端口最后一個(gè)周期深槽的槽深尺寸10為21至26毫米、槽寬尺寸11為3至5毫米，最后一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸12為12至15毫米、槽寬尺寸13為3至5毫米，最后一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸14、15為2至3毫米，過(guò)渡輸出段3的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸及波紋齒寬度尺寸在整個(gè)過(guò)渡輸出段內(nèi)保持不變，深槽的槽深尺寸17為20至25毫米、槽寬尺寸18為3至5毫米，淺槽的槽深尺寸19為12至15毫米、槽寬尺寸20為3至5毫米，兩個(gè)波紋齒寬度尺寸21、22為1至2毫米。
本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2的入口直徑尺寸23為Φ68至Φ75毫米，出口直徑尺寸24為Φ85至Φ95毫米，內(nèi)壁表面為圓錐面，半圓錐角16角度為4度至8度。
本實(shí)用新型相比背景技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2、過(guò)渡輸出段3均采用雙槽深波紋結(jié)構(gòu)，波紋喇叭饋源不是工作于C波段衛(wèi)星通信最低頻率至最高頻率的整個(gè)頻帶上，而是在接收和發(fā)射兩個(gè)相對(duì)分離的各800MHz工作頻帶的雙頻段上獲得高性能的電氣性能指標(biāo)。
2.本實(shí)用新型采用雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段2和過(guò)渡輸出段3，其波紋結(jié)構(gòu)形式均是直槽結(jié)構(gòu)，便于刀具加工，克服了環(huán)加載結(jié)構(gòu)難于加工的缺點(diǎn)，使加工工藝簡(jiǎn)單，加工合格率高，因而縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了制造成本，便于大批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型由光壁波導(dǎo)輸入段1、雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段2和過(guò)渡輸出段3構(gòu)成。其中光壁波導(dǎo)輸入段1出端口與模轉(zhuǎn)換器段2入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，實(shí)施例光壁波導(dǎo)輸入段1采用鋁材料加工成光壁園波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，入端口直徑為Φ54毫米，出端口直徑為Φ68毫米，長(zhǎng)度為200毫米，入端口用緊固件外接圓波導(dǎo)饋線，將來(lái)自饋線中的發(fā)射電磁波信號(hào)傳輸?shù)讲y喇叭中或?qū)?lái)自波紋喇叭的接收電磁波信號(hào)傳輸?shù)金伨€中。
本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2出端口與過(guò)渡輸出段3入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，模轉(zhuǎn)換器段2實(shí)施例采用鋁材料加工雙槽深波紋結(jié)構(gòu)，其工作原理由C波段衛(wèi)星通信的工作頻率可以發(fā)現(xiàn)，雖然最高工作頻率和最低工作頻率之比接近于2∶1，但接收和發(fā)射并不是工作于整個(gè)頻帶上，而是工作于兩個(gè)相對(duì)分離的各800MHz帶寬的雙頻段上。根據(jù)這個(gè)特征，在設(shè)計(jì)中就可以選取雙槽深結(jié)構(gòu)形式的波紋喇叭，使深槽和淺槽分別對(duì)應(yīng)于接收和發(fā)射頻段，通過(guò)精心設(shè)計(jì)使之在接收和發(fā)射兩個(gè)分離的工作頻段上獲得高性能的電氣性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)收發(fā)頻段共用的寬頻帶性能。雙槽深波紋喇叭的波紋壁由兩種不同深度的槽交替組合而成，呈周期性結(jié)構(gòu)，一個(gè)周期結(jié)構(gòu)由一個(gè)深槽、一個(gè)淺槽和兩個(gè)波紋齒組成，周期值等于兩個(gè)波紋齒的寬度與兩個(gè)槽寬數(shù)值之和，相鄰兩個(gè)周期的周期值是漸變的，相鄰兩個(gè)周期的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸也是漸變的，實(shí)施例中，自第一個(gè)周期至最后一個(gè)周期，深槽和淺槽的深度尺寸越來(lái)越淺，深槽和淺槽的寬度尺寸越來(lái)越寬，而波紋齒的寬度尺寸越來(lái)越窄，周期值越來(lái)越小。模轉(zhuǎn)換器段2入端口第一個(gè)周期深槽的槽深尺寸4為26至32毫米、槽寬尺寸5為1.5至3毫米，第一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸6為15至20毫米，槽寬尺寸7為1至2毫米，第一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸8、9為4至8毫米。實(shí)施例模轉(zhuǎn)換器段2入端口第一個(gè)周期深槽的槽深尺寸4加工成26毫米、槽寬尺寸5加工成2毫米。第一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸6加工成15毫米，槽寬尺寸7加工成1毫米。第一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸8、9加工成5毫米。本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2出端口最后一個(gè)周期深槽的槽深尺寸10為21至26毫米，槽寬尺寸11為3至5毫米，最后一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸12為12至15毫米、槽寬尺寸13為3至5毫米，最后一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸14、15為2至3毫米。實(shí)施例模轉(zhuǎn)換器段2出端口最后一個(gè)周期深槽的槽深尺寸10加工成21毫米。槽寬度尺寸11加工成3毫米。最后一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸12加工成12毫米，槽寬尺寸13加工成3毫米。最后一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸14、15加工成2毫米。
本實(shí)用新型雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的過(guò)渡輸出段3的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸是固定不變的，深槽的槽深尺寸17為20至25毫米、槽寬尺寸18為3至5毫米，實(shí)施例整個(gè)過(guò)渡輸出段3中，深槽的槽深尺寸17加工成20毫米，槽寬尺寸18加工成3毫米。淺槽的槽深尺寸19為12至15毫米，槽寬尺寸20為3至5毫米，實(shí)施例整個(gè)過(guò)渡輸出段3中淺槽的槽深尺寸19加工成12毫米，槽寬尺寸20加工成3毫米。兩個(gè)波紋齒寬度尺寸21、22為1至2毫米，實(shí)施例整個(gè)過(guò)渡段3中，波紋齒寬度尺寸加工成2毫米。從加工角度上考察，雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的所有深槽結(jié)構(gòu)或淺槽結(jié)構(gòu)都是直槽結(jié)構(gòu)，便于刀具加工，與環(huán)加載結(jié)構(gòu)相比，加工工藝簡(jiǎn)單得多，因而生產(chǎn)周期短，加工成本低，便于大批量生產(chǎn)。
本實(shí)用新型模轉(zhuǎn)換器段2的入口直徑尺寸23為Φ68至Φ75毫米，出口直徑尺寸24為Φ85至Φ95毫米，內(nèi)壁表面為園錐面，半園錐角16角度為4至8度。實(shí)施例模轉(zhuǎn)換器段2的入口直徑尺寸23加工成68毫米，出口直徑尺寸24加工成Φ85毫米，內(nèi)壁表面加工成園錐面，半園錐角16角度加工成4度。實(shí)施例過(guò)渡輸出段3的內(nèi)壁表面由兩部分組成曲面變張角部分和半園錐角為14度的園錐面部分，曲面變張角部分內(nèi)壁表面為曲面，其切線與軸線的夾角是逐漸增大的，由模轉(zhuǎn)換器段2的半園錐角4度漸變到14度，以實(shí)現(xiàn)與半園錐角為14度的園錐面的平滑連接。園錐面保持半園錐角為14度直至喇叭口。過(guò)渡輸出段3的長(zhǎng)度尺寸和喇叭口直徑尺寸依具體的天線整體設(shè)計(jì)指標(biāo)確定，喇叭口用聚四氟乙烯薄膜密封，防止雨水、灰塵進(jìn)入波紋喇叭內(nèi)，實(shí)施例模轉(zhuǎn)換器段2和過(guò)渡輸出段3均采用市售鋁合金材料機(jī)械加工而成雙槽深波紋結(jié)構(gòu)喇叭狀饋源。
本實(shí)用新型簡(jiǎn)要工作原理光壁波導(dǎo)輸入段1輸入主模TE11模電磁波信號(hào)，由模轉(zhuǎn)換器段2把來(lái)自光壁波導(dǎo)的主模TE11模轉(zhuǎn)換為波紋喇叭中的主模HE11模電磁波信號(hào)，同時(shí)有效地抑制高次模的激勵(lì)和減少反射損耗。由于接收和發(fā)射并不是工作于最低頻率至最高頻率的整個(gè)頻帶上，而是工作于兩個(gè)相對(duì)分離的各800MHz帶寬的雙頻段上，所以模轉(zhuǎn)換器段2和過(guò)渡輸出段3均加工成雙槽深結(jié)構(gòu)，深槽和淺槽分別對(duì)應(yīng)于接收和發(fā)射頻段，優(yōu)化設(shè)計(jì)使之在這兩個(gè)800MHz的頻帶上同時(shí)獲得高性能的電氣性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)收發(fā)頻段共用的寬頻帶性能。
權(quán)利要求1.一種由光壁波導(dǎo)輸入段(1)構(gòu)成的高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源，其特征在于還有雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段(2)和雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的過(guò)渡輸出段(3)構(gòu)成，其中光壁波導(dǎo)輸入段(1)出端口與模轉(zhuǎn)換器段(2)入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，模轉(zhuǎn)換器段(2)出端口與過(guò)渡輸出段(3)入端口通過(guò)法蘭盤用緊固件固定連接，光壁波導(dǎo)輸入段(1)入端口用緊固件外接圓波導(dǎo)饋線，過(guò)渡輸出段(3)出端口用聚四氟乙烯薄膜密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源，其特征在于雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段(2)的波紋槽呈周期性結(jié)構(gòu)，一個(gè)周期結(jié)構(gòu)由一個(gè)深槽、一個(gè)淺槽和兩個(gè)波紋齒組成，周期值等于兩個(gè)波紋齒的寬度與兩個(gè)槽寬數(shù)值之和，相鄰兩個(gè)周期的周期值是漸變的，相鄰兩個(gè)周期的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸也是漸變的；雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的過(guò)渡輸出段(3)的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸以及波紋齒寬度尺寸是固定不變的，周期值也是固定不變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源，其特征在于模轉(zhuǎn)換器段(2)入端口第一個(gè)周期深槽的槽深尺寸(4)為26至32毫米、槽寬尺寸(5)為1.5至3毫米，第一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸(6)為15至20毫米、槽寬尺寸(7)為1至2毫米，第一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸(8)、(9)為4至8毫米；模轉(zhuǎn)換器段(2)出端口最后一個(gè)周期深槽的槽深尺寸(10)為21至26毫米、槽寬尺寸(11)為3至5毫米，最后一個(gè)周期淺槽的槽深尺寸(12)為12至15毫米、槽寬尺寸(13)為3至5毫米，最后一個(gè)周期兩個(gè)波紋齒寬度尺寸(14)、(15)為2至3毫米，過(guò)渡輸出段(3)的深槽和淺槽的槽深尺寸、槽寬尺寸及波紋齒寬度尺寸在整個(gè)過(guò)渡輸出段內(nèi)保持不變，深槽的槽深尺寸(17)為20至25毫米、槽寬尺寸(18)為3至5毫米，淺槽的槽深尺寸(19)為12至15毫米、槽寬尺寸(20)為3至5毫米，兩個(gè)波紋齒寬度尺寸(21)、(22)為1至2毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源，其特征在于模轉(zhuǎn)換器段(2)的入口直徑尺寸(23)為Φ68至Φ75毫米，出口直徑尺寸(24)為Φ85至Φ95毫米，內(nèi)壁表面為圓錐面，半圓錐角(16)角度為4度至8度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源,它由光壁波導(dǎo)輸入段、雙槽深波紋結(jié)構(gòu)的模轉(zhuǎn)換器段和過(guò)渡輸出段構(gòu)成,模轉(zhuǎn)換器段完成光壁波導(dǎo)中主模與波紋喇叭中的主模之間的模轉(zhuǎn)換,同時(shí)抑制高次模的激勵(lì)和減少反射損耗,保證了波紋喇叭可在C波段收發(fā)各800MHz帶寬的雙頻段內(nèi)具有優(yōu)良的電氣性能指標(biāo),它還具有加工工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,便于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn),特別適用于C波段寬頻帶衛(wèi)星通信天線作波紋喇叭饋源裝置。
文檔編號(hào)H04B7/15GK2481067SQ01225820
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者楊可忠, 李鵬圖, 李東虎, 王俊義 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第五十四研究所