错位正交模转接器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种错位正交模转接器。具体地说，涉及一种加工容易，加工精度容易保证的错位正交模转接器。
【背景技术】
[0002]正交模转接器(Orthogonal Mode Transducer, OMT)是卫星通信中的关键元件。在线极化工作模式中，异频正交模转接器被用来将上行和下行的信号根据其交叉的线极化方式不同加以分离。同频正交模转接器用来将同频率的两个互相垂直的极化方向的信号相加产生一个线极化波，以克服信号传输过程中极化方向的旋转带来的问题。正交模转接器为三端口器件。传统的错位正交模转接器为三维三端口器件，一般采用开模铸造方式生产。当产品批量不大和工作频率很高(比如在毫米波频段和太赫兹频段)时，该方法成本很高，精度有限，难以满足要求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种精度容易保证，加工成本低，极化隔离端高的错位正交模转接器。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]错位正交模转接器，包括由至少一个耦合段，公共端，端口 A，端口 B。公共端中心处的法线方向沿-Z方向。所有耦合段沿Z方向相互连通构成耦合腔。端口 A和端口 B直接与耦合腔连通或通过至少一个匹配段分别与耦合腔连通；公共端直接与耦合腔连通或通过至少一个匹配段分别与耦合腔连通。
[0006]由于本实用新型中的各输出端相对于输入端不一定具有对称性，错位正交模转接器的极化隔离可能受到影响。为了解决这个问题，我们让公共端和位于公共端和耦合腔之间的匹配段在横向产生一定位移:在所述公共端和位于公共端与耦合腔之间的所有匹配段中，器件为位于公共端与耦合腔之间的所有匹配段。至少有两个器件的几何中心点在水平面内并垂直于Z方向上的距离大于0.01H,也就是H的1%。其中H为所有器件在该方向的宽度的最小值。这种位移量很小，但对于提高器件的极化隔离效果明显。
[0007]一般的，端口 A的指向沿Y方向，公共端的指向沿-Z方向，端口 B的指向沿-X方向。
[0008]公共端的最大宽度和最大高度相差小于20%。较佳的实现方式，公共端的最大宽度和最大高度相同，一般为方波导或圆波导。
[0009]为了便于加工，特别是在高频毫米波频段和太赫兹频段保证加工的进度，降低加工成本，我们将整个器件分为底座和盖板并且将器件的所有的电磁场结构都安排在底座上。所述盖板的底面为平面的一部分。这种安排的另一个好处是，底座和盖板之间的对位误差对器件的性能的影响被大大降低。为此，我们让所述错位正交模转接器的所有部分的上表面齐平。所述错位正交模转接器包括所有耦合段、匹配段、公共端、端口 A和端口 B。
[0010]关于各端口的方向，我们有几种不同组合:
[0011]第一种情况，端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角大于-45度，小于45度。端口 B中心处的法线方向与Z方向之间的夹角大于45度，小于135度。即端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角为夹角A，夹角A的取值范围为:45度多A多-45度，端口B中心处的法线方向与Z方向之间的夹角为夹角B，夹角B的取值范围为:135度多A多45度；较佳的情况，端口 A的法线方向与Z方向之间的夹角为零，端口 B中心处的法线方向与Z方向之间的夹角为90度。
[0012]为了改善该错位正交模转接器的公共端的极化隔离度，我们选择在所述耦合腔上设置波导短路支节:至少一个耦合段的宽度大于D+E ;其中D为与所述耦合腔直接相连的所有匹配段、与所述耦合腔直接相连的公共端、与所述耦合腔直接相连的端口 A和与所述耦合腔直接相连的端口 B的宽度的最大值；E为所述错位正交模转接器最高工作频率处自由空间波长的20%。
[0013]这时，为了实现公共端和端口 A端口之间的对中，我们在端口 A外接波导A。同时外接波导A的与端口 A连接处的横截面的几何中心点与公共端的中心点的连线与Z方向平行。
[0014]第二种情况，端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角大于45度，小于135度。端口 B中心处的法线方向与端口 A中心处的法线方向之间的夹角大于90度，小于270度。即端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角为夹角A，夹角A的取值范围为:135度多A多45度，端口 B中心处的法线方向与端口 A中心处的法线方向之间的夹角为夹角B，夹角B的取值范围为:270度多A多90度；较佳的情况，端口 A的法线方向与Z方向之间的夹角为90度，端口 B中心处的法线方向与Z方向之间的夹角也为90度。端口 A的法线方向与端口 B中心处的法线方向相反，分别指向X方向和-X方向。
[0015]为了改善该错位正交模转接器的公共端的极化隔离度，我们选择在所述耦合腔上设置波导短路支节:至少有一个只与相邻的耦合段连通的耦合段在平行于Z轴方向上的最大尺寸大于所述错位正交模转接器最高工作频率处自由空间波长的20%。
[0016]上述两种情况，通常用于异频正交模转接器的设计中。
[0017]第三种情况，端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角大于-45度，小于45度；端口 B中心处的法线方向与端口 A中心处的法线方向之间的夹角也大于-45度，小于45度，即端口 A中心处的法线方向与Z方向之间的夹角为夹角A，夹角A的取值范围为:45度多A多-45度；端口 B中心处的法线方向与端口 A中心处的法线方向之间的为夹角B，夹角B的取值范围为:45度彡A彡-45度；端口 A和端口 B的横截面为矩形，端口 A的宽度小于其高度，端口 B的宽度小于其高度。较佳的情况，端口 A的法线方向与Z方向之间的夹角为O度，端口 B中心处的法线方向与Z方向之间的夹角也为O度。端口 A的法线方向与端口B中心处的法线方向相同，都指向Z方向。这时，端口 A和端口 B的横截面为矩形并且其宽度小于其高度。这种安排，通常用于同频正交模转接器的设计中。
[0018]为了实现公共端和端口 A和端口 B端口之间的对中，我们在端口 A外和端口 B外分别与外接波导A和外接波导B连接。这时，所述公共端的横截面为左右镜面对称形状，其对称面为平面Q。外接波导A和外接波导B的横截面相同，并且它们分别与端口 A和端口B的连接面在垂直于Z方向的平面P内齐平；外接波导A和外接波导B的较佳的设计为标准矩形波导。外接波导A过平面P的横截面为截面A，外接波导B过平面P的横截面为截面B，截面A和截面B关于平面Q成镜面对称。
[0019]同频正交模转接器常常要求两个极化方向的信号通过公共端分别到端口 A和端口 B的相位差为零。为此，我们让所述外接波导A和外接波导B的长度相同；微波信号从公共端到外接波导A的指向该错位正交模转接器外的一端的相位与微波信号从公共端到外接波导B的指向该错位正交模转接器外的一端的相位之差在该错位正交模转接器的工作频带内大于-10度，小于10度。
[0020]在异频正交模转接器中，端口 A和端口 B的极化方向相垂直。这有两种组合方式:
[0021]第一种方式，端口 A的横截面为矩形并且其宽度大于其高度；端口 B的横截面为矩形并且其宽度小于其高度。
[0022]第二种方式，端口 A的横截面为矩形并且其宽度小于其高度；端口 B的横截面为矩形并且其宽度大于其高度。
[0023]为了展宽该器件的工作带宽，提高器件的极化隔离度，我们有以下几个措施:
[0024]措施一，所述耦合段的数目为2或大于2 ;所有的耦合段中，至少有一个