ОРТОПЛЕКСЕР Российский патент 1995 года по МПК H01P1/161 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для разделения сигналов ортогональных поляризаций, в частности, в составе приемопередатчиков РЛС для разделения принимаемых и излучаемых сигналов или в приемных системах СТВ, где требуется обеспечить разделение двух сигналов, принимаемых на общую антенну и имеющих ортогональные поляризации.

Известен ортоплексер, содержащий отрезок волновода с торцевой стенкой, возбуждаемый двумя ортогональными низшими типами волн, к которому подключены два ортогональных отрезка линии передачи, расположенные перпендикулярно его оси, причем каждый из ортогональных отрезков линии передачи выполнен в виде полосковой линии размещенной с наружной стороны торцовой стенки, и подключен к отрезку волновода через дополнительно выполненную в торцевой стенке щель.

Недостатком этой конструкции является то, что проводники связи искажают поля волн ортогональных мод, нарушая при этом симметрию этих полей относительно плоскости симметрии конструкции, проходящей через ось входного волновода.

Следствием отсутствия указанной симметрии является эффект кроссполяризации, т. е. возбуждения выходных линий сигналом "не своей" поляризации. Снижение уровня кроссполяризационной развязки ортоплексера ухудшает одну из основных характеристик приемника станции РРЛ связи чувствительность из-за дополнительных потерь сигнала при приеме, в связи с его распространением в тракте передатчика и необходимостью увеличения затухания входного фильтра на частоте дуплексного передатчика, что также связано с увеличением потерь сигнала на входе приемника.

Наиболее близким по технической сущности является ортоплексер, содержащий отрезок волновода, возбуждаемый двумя ортогональными типами волн и закороченный торцевой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную в отрезке волновода перпендикулярно его оси, на которой расположены два ортогональных отрезка микрополосковой линии с элементами связи и печатный плоский элемент.

Однако микрополосковые линии с элементами связи расположены так, что нарушают симметрию конструкции относительно плоскости, проходящей через ось входного волновода и середину одной из микрополосковых линий. Это приводит к несимметричному искажению полей ортогональных волн и, как следствие, к снижению уровня кроссполяризационной развязки.

Целью изобретения является увеличение кроссполяризационной развязки полей волн с ортогональной поляризацией.

Для этого в ортоплексере, содержащем волновод, возбуждаемый двумя ортогональными типами волн и закороченный торцевой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную в волноводе перпендикулярно его оси, на которой расположены два отрезка линии передачи с элементами связи, один из которых выполнен в виде отрезка микрополосковой линии, другой в виде щелевой линии с элементом связи в виде петли, оба отрезка линии передачи с элементами связи имеют общую плоскость симметрии, проходящую через середину щели щелевой линии, середину проводника микрополосковой линии и ось волновода.

На фиг. 1 показана конструкция ортоплексера; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Ортоплексер содержит волновод 1, размеры которого удовлетворяют условию распространения ортогональных типов волн, закороченный торцевой стенкой 2, диэлектрическую подложку 3, размещенную перпендикулярно оси волновода 1, на котором расположены два отрезка линии передачи с элементами связи, имеющие общую плоскость симметрии с волноводом 1, причем первый отрезок линии передачи с элементом связи 4 выполнен в виде отрезка микрополосковой линии и соединяет волновод 1 с волноводом 5, второй отрезок линии передачи, имеющий элемент связи 6 (выполненный в виде отрезка микрополосковой линии, имеющей форму петли), выполнен в виде отрезка щелевой линии 7, соединяющей волновод 1 с волноводом 8. Общая плоскость симметрии отрезков линии передачи с элементами связи 4, 6, 7 и волновода 1 проходит через середину щели щелевой линии 7, середину проводника микрополосковой линии 4 и ось волновода 1. Волноводы 5, 8 и их расположение для работы конструкции по предлагаемому изобретению значения не имеют и показаны как один из возможных вариантов реализации дальнейших соединений.

При поступлении на вход ортоплексера сигнала СВЧ с поляризацией поля Е, перпендикулярной линии пересечения плоскости симметрии с подложкой (в дальнейшем вертикальная поляризация), элемент связи 4 не возбуждается, поскольку расположен симметрично относительно эквипотенциальной плоскости поля Е поступающего сигнала. В то же время элемент связи 6, имеющий форму петли, оказывается связанным с магнитным полем сигнала с вертикальной поляризацией поля Е, что приводит к возбуждению отрезка щелевой линии.

При поступлении на вход ортоплексера СВЧ-сигнала с поляризацией поля Е, параллельной сечению А-А (в дальнейшем горизонтальная поляризация), происходит возбуждение микрополосковой линии 4 электрическим полем этой поляризации. Элемент связи 6 также возбуждается синфазно и не возбуждает щелевую линию.

Таким образом, сигнал с горизонтальной поляризацией поля Е передается только в микрополосковую линию, а сигнал с вертикальной поляризацией поля Е только в щелевую линию. Поскольку устройство взаимно, то сигнал, поступивший из щелевой линии, возбуждает в волноводе 1 поле с вертикальной поляризацией, а сигнал, поступивший по микрополосковой линии, поле с горизонтальной поляризацией. Принципиально важным является использование элементов связи, обеспечивающих связь с разными компонентами поля волновода 1 (элемент связи 4 с Е компонентой поля, элемент связи 6 с Н компонентой поля). Это позволяет обеспечить необходимую симметрию конструкции, важную для реализации глубокой кроссполяризационной развязки. В прототипе оба элемента связи обеспечивают связь с Е компонентой поля волновода, что неизбежно приводит к асимметрии конструкции относительно структуры поля волновода и существенному ухудшению характеристик устройства.

Использование: в технике СВЧ для разделения сигналов ортогональных поляризаций. Сущность изобретения: ортоплексер содержит волновод с двумя ортогональными типами волн, закороченный торцевой стенкой. В волноводе перпендикулярно его оси размещена диэлектрическая подложка, на которой расположены два отрезка линии передачи с элементами связи. Один из его отрезков линии передачи с элементом связи выполнен в виде микрополосковой линии, а другой в виде щелевой линии с петлей. Отрезки линии передачи с элементами связи имеют общую плоскость симметрии, проходящую через середину щели щелевой линии, середину проводника микрополосковой линии и ось волновода. 2 ил.

ОРТОПЛЕКСЕР, содержащий волновод, возбуждаемый двумя ортогональными типами волн и закороченный торцевой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную в волноводе перпендикулярно его оси, на которой расположены два отрезка линии передачи с элементами связи, причем один из отрезков линии передачи с элементом связи выполнен в виде микрополосковой линии, отличающийся тем, что другой отрезок линии выполнен в виде щелевой линии с элементом связи в виде петли, при этом отрезки линии передачи с элементами связи имеют общую плоскость симметрии, проходящую через середину щели щелевой линии, середину проводника микрополосковой линии и ось волновода.