X波段馈电网络极化系统一体化设计与研究
发布时间：2021-11-02 05:49
射电天文望远镜中极化系统一般由极化器、波导同轴转换器、耦合器等几部分组成,为了获取最高限度的系统灵敏度,极化系统在射电天文低温接收机中会置于低温真空杜瓦20K温区,使其对接收机噪声温度的贡献降到最低。极化系统是射电天文接收机的无源前端,它的主要作用是分离双圆极化信号以及为接收机定标,所以极化系统的电磁性能好坏对接收机的性能至关重要。传统射电望远镜X波段低温接收机均使用分立结构设计,极化器、波导同轴转换器、耦合器均分开制作或购买,安装时使用转接口和同轴线相互连接,不仅体积大、费用高而且还具有较高的损耗。本文通过对极化系统的深入研究设计了两种基于隔板结构的X波段（8-9GHz）极化器、耦合器和波导同轴转换器一体化结构,该设计既实现了极化器的线圆转换功能又实现了30dB噪声耦合。同时一体化设计进一步减小了无源器件之间的级联,使低温低噪声放大器之前的馈源网络插入损耗进一步降低,提升了射电望远镜的接收灵敏度。所设计的一体化极化系统所加工的实物大小为:100×70×60mm,重量为:0.45 Kg。实物测试结果为:左、右旋SMA输出端口反射系数均小于-23dB,隔离度优于28dB;耦合器耦合度为3...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
馈源网络示意图
电大学专业学位硕士研究生学位论文 第一章 绪论2图 1.1 馈源网络示意图1.2 极化系统研究现状现今欧洲、美国、澳大利亚等地的射电天文研究均领先国内，无论是在接收机、馈源网络、极化系统的研究和设计上均有着丰富的经验和技术优势。当前，国际上射电天文接收机的主流设计是采用致冷接收技术的超低温接收机，致冷接收技术在国内外均应用较为广泛，其设计时主要将接收机的馈源网络（Feed Network）与低噪声放大器（Low Noise Amplifer，LNA）置于超低温平台上进行工作，普遍使用氦气作为制冷剂将平台的温度降到 20K 以下，从而增加系统灵敏度并降低热噪声温度；在致冷接收技术的基础上根据馈源网络的设计特点除了常规结构外，现在较为热门的研究设计方向为四脊喇叭接收技术和多波束接收技术，四脊喇叭接收技术一般适用于线极化波接收系统，优点是带宽非常宽，国内外的许多团队都在研究将四脊喇叭、耦合器与低噪声放大器共同置于低温杜瓦中的设计方案，但这种设计对窗口材料、隔热设计与喇叭性能都提出了非常高的要求；多波束接收技术中，由于一个接收机中需要放置多套馈源装置，这就对馈源网络的整体体积提出了限制，多适用于高频段馈源体积较小的设计中；在这些主流设计中，无论哪一种设计方案，均对接收机无源前端结构和性能提出了较高要求。一般来说，馈电网络极化系统通常由极化器、耦合器、波导同轴转换器组成。由于极化系统包含了接收机内除馈源喇叭外几乎全部的无源前端，所以极化系统在整个馈源网络中起着非常关键的作用。极化器常用的几种实现方式有：○1 移相器（Phase Shifter）+正交模式转换器（OMT）的组合，适用于宽带圆极化接收系统；○2 直接采用隔板极化器（SeptumPolarizer），适用于窄带圆极化接收系统；○3 正交模式转换器（OMT），适用于线极化接收系统；根据应用的频率范围、观测?
图 2.1.1 线极化垂直分量 有着相同的振幅并且相位差= = , 代入公式得：= ě( ) = ě ( ) √ = (常数) 下式决定：= = ( ) 即： = 看出，合成电场的强度 是一个定值，个变化的值，以角速度 随时间不断旋
【参考文献】：
期刊论文
[1]C频段隔板式圆极化器的优化设计和容差分析[J]. 辛丽,万继响. 微波学报. 2012(S2)
[2]一种新型X频段双圆极化喇叭天线的研究[J]. 邓昊,陈姝,刘振星,刘昊. 微波学报. 2012(S1)
[3]6～20GHz同轴-矩形波导转换器的设计[J]. 汤一铭,薄亚明. 微波学报. 2012(02)
[4]X波段收发共用双圆极化馈源设计[J]. 田晓霞. 现代电子技术. 2008(03)
[5]宽带式隔板极化器[J]. 张成全,曹燕华. 现代电子技术. 2007(12)
[6]隔片圆极化器的设计及S参数的分析[J]. 徐继东. 现代雷达. 2005(08)
[7]隔板式圆极化器的MM/FE法分析[J]. 王家齐,甄蜀春. 现代雷达. 2001(04)
[8]关于十字槽波导定向耦合器耦合度的讨论[J]. 张志良. 现代雷达. 1992(04)
本文编号：3471460
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
馈源网络示意图
电大学专业学位硕士研究生学位论文 第一章 绪论2图 1.1 馈源网络示意图1.2 极化系统研究现状现今欧洲、美国、澳大利亚等地的射电天文研究均领先国内，无论是在接收机、馈源网络、极化系统的研究和设计上均有着丰富的经验和技术优势。当前，国际上射电天文接收机的主流设计是采用致冷接收技术的超低温接收机，致冷接收技术在国内外均应用较为广泛，其设计时主要将接收机的馈源网络（Feed Network）与低噪声放大器（Low Noise Amplifer，LNA）置于超低温平台上进行工作，普遍使用氦气作为制冷剂将平台的温度降到 20K 以下，从而增加系统灵敏度并降低热噪声温度；在致冷接收技术的基础上根据馈源网络的设计特点除了常规结构外，现在较为热门的研究设计方向为四脊喇叭接收技术和多波束接收技术，四脊喇叭接收技术一般适用于线极化波接收系统，优点是带宽非常宽，国内外的许多团队都在研究将四脊喇叭、耦合器与低噪声放大器共同置于低温杜瓦中的设计方案，但这种设计对窗口材料、隔热设计与喇叭性能都提出了非常高的要求；多波束接收技术中，由于一个接收机中需要放置多套馈源装置，这就对馈源网络的整体体积提出了限制，多适用于高频段馈源体积较小的设计中；在这些主流设计中，无论哪一种设计方案，均对接收机无源前端结构和性能提出了较高要求。一般来说，馈电网络极化系统通常由极化器、耦合器、波导同轴转换器组成。由于极化系统包含了接收机内除馈源喇叭外几乎全部的无源前端，所以极化系统在整个馈源网络中起着非常关键的作用。极化器常用的几种实现方式有：○1 移相器（Phase Shifter）+正交模式转换器（OMT）的组合，适用于宽带圆极化接收系统；○2 直接采用隔板极化器（SeptumPolarizer），适用于窄带圆极化接收系统；○3 正交模式转换器（OMT），适用于线极化接收系统；根据应用的频率范围、观测?
图 2.1.1 线极化垂直分量 有着相同的振幅并且相位差= = , 代入公式得：= ě( ) = ě ( ) √ = (常数) 下式决定：= = ( ) 即： = 看出，合成电场的强度 是一个定值，个变化的值，以角速度 随时间不断旋
【参考文献】：
期刊论文
[1]C频段隔板式圆极化器的优化设计和容差分析[J]. 辛丽,万继响. 微波学报. 2012(S2)
[2]一种新型X频段双圆极化喇叭天线的研究[J]. 邓昊,陈姝,刘振星,刘昊. 微波学报. 2012(S1)
[3]6～20GHz同轴-矩形波导转换器的设计[J]. 汤一铭,薄亚明. 微波学报. 2012(02)
[4]X波段收发共用双圆极化馈源设计[J]. 田晓霞. 现代电子技术. 2008(03)
[5]宽带式隔板极化器[J]. 张成全,曹燕华. 现代电子技术. 2007(12)
[6]隔片圆极化器的设计及S参数的分析[J]. 徐继东. 现代雷达. 2005(08)
[7]隔板式圆极化器的MM/FE法分析[J]. 王家齐,甄蜀春. 现代雷达. 2001(04)
[8]关于十字槽波导定向耦合器耦合度的讨论[J]. 张志良. 现代雷达. 1992(04)
本文编号：3471460
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