超高性能微波天線饋源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

一、 概　述
　　近幾年來(lái)，我國(guó)通信事業(yè)的飛速發(fā)展，微波接力通信天線也不斷地發(fā)展和完善，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳送網(wǎng)功能主要通過(guò)光纖，地面微波，空中衛(wèi)星等通信方式來(lái) 完成。從微波傳送系統(tǒng)所采用的新技術(shù)及傳送容量的角度來(lái)看，新一代的同步數(shù)字系列SDH微波通信系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)意義上的PDH微波通信。為適應(yīng)正在興起的 SDH微波通信中頻率復(fù)用的發(fā)展，我們需要研制超高性能的微波天線。它應(yīng)具有很高的前后比（F/D），很高的交叉極化鑒別率（XPD）和極低的電壓駐波比 （VSWR）。因此，超高性能微波天線系統(tǒng)具有低的電壓駐波比（VSWR優(yōu)于1.06或反射損耗大于30.7dB）和高的交叉極化鑒別率（大于 38dB）。
　　二、 系統(tǒng)組成
　　超高性能微波天線的饋源系統(tǒng)是由喇叭，正交器，扭波導(dǎo)，彎波導(dǎo)和波導(dǎo)饋線組成。其中喇叭和正交器是關(guān)鍵部件。
　　1.喇叭
　　適合超高性能微波天線的饋源的喇叭有多種。本饋源采用帶有三個(gè)扼流槽的平面波紋喇叭，這種平面波紋喇叭具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的方向圖，低的副 瓣，低的交叉極化和穩(wěn)定的相位中心。喇叭的結(jié)構(gòu)如圖 1所示。它是由一個(gè)圓波導(dǎo)和三個(gè)同心圓環(huán)構(gòu)成。為了改善喇叭的駐波特性，我們?cè)诶瓤诟浇鼘?duì)稱(chēng)地放置調(diào)配塊。為了防止異物等進(jìn)入喇叭，需對(duì)喇叭口進(jìn)行封 閉。通常在喇叭口上加介質(zhì)薄膜，一般介質(zhì)薄膜均會(huì)使喇叭的駐波變壞，我們利用高頻仿真軟件對(duì)介質(zhì)的位置與厚度進(jìn)行調(diào)整，使之具有改善駐波的特性。優(yōu)化后的 喇叭駐波優(yōu)于1.05。
　　
　　圖 1　喇叭結(jié)構(gòu)
　　2.正交器
　　在現(xiàn)代天饋系統(tǒng)中，頻率復(fù)用技術(shù)是利用頻率資源最經(jīng)濟(jì)的方法之一，可達(dá)到擴(kuò)大通信容量的目的。正交極化頻率復(fù)用技術(shù)是用雙極化天線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即在同 一頻率上，利用極化正交特性傳輸兩路獨(dú)立的信號(hào)。正交極化頻率復(fù)用技術(shù)有兩種，即雙線極化和雙圓極化。正交極化的合成和分離是在饋電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。 雙線極化頻率復(fù)用是用正交模耦合器（OMT）也稱(chēng)極化分離器（簡(jiǎn)稱(chēng)正交器）完成的。
　　正交器是常用的微波元件，但介紹其設(shè)計(jì)方法的文獻(xiàn)較少。普通的正交器（如圖 2所示）雖然只表現(xiàn)為三個(gè)物理端口，但就電氣上來(lái)說(shuō)是四端口器件。這是由于公共端口中有兩個(gè)正交的主模（圓波導(dǎo)中的TE11/TE*11?；蚍讲▽?dǎo)的 TE10/TE01模）與其他兩個(gè)端口中各自的基模（矩形波導(dǎo)的TE10模或同軸線中的TEM模）匹配。