具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 公开的实施方式作进一步详细描述。

如图1，在本实施例中，该非对称极小化Ka双圆极化频率双工器，包括： 镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1、下行滤波器Ⅰ2、H面立体折叠90°电桥3、 上行圆极化器4、下行滤波器Ⅱ5、镜像结构Ⅰ6和镜像结构Ⅱ7。

如图2和3，镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1上设置有方口102、矩口Ⅰ103、 矩口Ⅱ104、矩口Ⅲ105、矩口Ⅳ106、公共圆端口101和方脊波导109。其中， 方口102位于镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的下端；矩口Ⅰ103、矩口Ⅱ104、 矩口Ⅲ105和矩口Ⅳ106位于镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1中部的四个侧面， 矩口Ⅰ103与矩口Ⅱ104正交设置，矩口Ⅲ105与矩口Ⅳ106正交设置；方脊波 导109位于镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共圆端口101与方口102之间； 公共圆端口101位于镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的上端，公共圆端口101 作为非对称极小化Ka双圆极化频率双工器与其他外部设备连接的端口。需要 说明的是，该其他外部设备通常是指圆端口的设备，如辐射单元或喇叭等

在本实施例中，上行圆极化器4通过方口102与镜像虚拟非对称耦合枢纽 结构1连接；下行滤波器Ⅰ2和下行滤波器Ⅱ5分别通过矩口Ⅰ103和矩口Ⅱ104 与镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1连接；镜像结构Ⅰ6和镜像结构Ⅱ7分别通过 矩口Ⅲ105和矩口Ⅳ106与镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1连接；H面立体折叠 90°电桥3分别与下行滤波器Ⅰ2和下行滤波器Ⅱ5连接。

在本实施例中，H面立体折叠90°电桥3为空间结构电桥，呈立体90°正交 结构，如图4，H面立体折叠90°电桥3上设置有输出端口A303和输出端口B304。 如图3，下行滤波器Ⅰ2上设置有输入端口A202，下行滤波器Ⅱ5上设置有输 入端口B502。其中，下行滤波器Ⅰ2的输入端口A202与H面立体折叠90°电 桥3的输出端口A303空间级联；下行滤波器Ⅱ5的输入端口B502与H面立体 折叠90°电桥3的输出端口B304空间级联。

在本实施例中，如图3，下行滤波器Ⅰ2上还设置有输出端口C201，下行 滤波器Ⅱ5上还设置有输出端口D501。其中，下行滤波器Ⅰ2的输出端口C201 与矩口Ⅰ103连接，下行滤波器Ⅱ5的输出端口D501与矩口Ⅱ104连接。

在本实施例中，如图4，H面立体折叠90°电桥3上还设置有下行左旋输入 端口301和下行右旋输入端口302；其中，下行左旋输入端口301和下行右旋 输入端口302用于传输下行频段信号。

在本实施例中，上行圆极化器4上设置有：公共方口、左旋圆极化矩口和 右旋圆极化矩口。其中，上行圆极化器4的公共方口与镜像虚拟非对称耦合枢 纽结构1的方口102连接；左旋圆极化矩口和右旋圆极化矩口用于传输上行频 段信号。

在本实施例中，下行滤波器Ⅰ2和下行滤波器Ⅱ5的结构相同，均为枝节型 低通滤波器，包括三个完整的支节。镜像结构Ⅰ6和镜像结构Ⅱ7的结构相同： 镜像结构Ⅰ6镜像下行滤波器Ⅰ2的第一枝节，即镜像结构Ⅰ6与下行滤波器Ⅰ2 的第一枝节的结构相同，镜像结构Ⅰ6的一端与矩口Ⅲ105连接，另一端短路； 镜像结构Ⅱ7镜像下行滤波器Ⅱ5的第一枝节，即镜像结构Ⅱ7与下行滤波器Ⅱ5 的第一枝节的结构相同，镜像结构Ⅱ7的一端与矩口Ⅳ106连接，另一端短路。

在本实施例中，最终得到的非对称极小化Ka双圆极化频率双工器产品的 尺寸参数为：横向×纵向＝30mm×60mm；重量≤70g。其中，该非对称极小化Ka 双圆极化频率双工器的工作原理如下：

对于下行频段信号：当下行频段信号由下行左旋输入端口301输入时，下 行频段信号经下行左旋输入端口301输入后半功率通过输出端口A303、下行滤 波器Ⅰ2后输出线极化信号Ⅰ，并进入镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共 内腔；下行频段信号经下行左旋输入端口301输入后半功率通过输出端口B304、 下行滤波器Ⅱ5后输出线极化信号Ⅱ，并进入镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1 的公共内腔；线极化信号Ⅰ和线极化信号Ⅱ的相位差为-90°，线极化信号Ⅰ和 线极化信号Ⅱ在镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共内腔内合成左旋圆极化 信号。当下行频段信号由下行右旋输入端口302输入时，下行频段信号经下行 右旋输入端口302输入后半功率通过输出端口A303、下行滤波器Ⅰ2后输出线 极化信号Ⅲ，并进入镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共内腔；下行频段信 号经下行右旋输入端口302输入后半功率通过输出端口B304、下行滤波器Ⅱ5 后输出线极化信号Ⅳ，并进入镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共内腔；线 极化信号Ⅲ和线极化信号Ⅳ的相位差为90°，线极化信号Ⅲ和线极化信号Ⅳ在 镜像虚拟非对称耦合枢纽结构1的公共内腔内合成右旋圆极化信号。此时，方 脊波导109抑制下行频段信号进入上行圆极化器4，抑制达-100dB以上。

对于上行频段信号：上行频段信号由公共圆端口101进入，由方口102输 出至上行圆极化器4；此时，下行滤波器Ⅰ2和下行滤波器Ⅱ5抑制上行频段信 号进入H面立体折叠90°电桥3。

综上所述，研制具有自主知识产权的合成多波束天线是天线领域技术人员 亟需解决的问题，而极小化Ka双圆极化频率双工器作为天线合成馈源阵列的 核心组件，设计要求严苛，其包络尺寸较传统产品减小50％以上，重量减少60％ 以上，本发明利用镜像虚拟非对称耦合枢纽结构和H面立体折叠90°电桥的设 计方法，得到一种非对称极小化Ka双圆极化频率双工器，该非对称极小化Ka 双圆极化频率双工器包络尺寸达到横向×纵向＝30mm×60mm，重量≤70g，较传 统型馈源相关产品，本发明产品的包络尺寸更小，质量更轻，攻克了现有馈源 由于其包络尺寸较大无法应用于1Tbps的超大容量卫星通信系统合成多波束馈 源阵列中的问题，该设计在国内外具有首创性。

传统Ka双圆极化频率双工器一般由四臂对称耦合枢纽结构和上下行隔板 圆极化器组成，泰勒斯公司紧凑型同类产品则由四端口非对称H面耦合枢纽、 E面多枝节耦合电桥和上行圆极化器组成。本发明所述的非对称极小化Ka双圆 极化频率双工器相比于传统Ka双圆极化频率双工器或勒斯公司紧凑型同类产 品，具有包络尺寸小，质量轻的优点。

进一步的，传统的四臂耦合枢纽主要依靠对称结构在耦合窗的相位叠加关 系，抑制高次模，为了减小横向包络，本发明采用镜像虚拟非对称耦合枢纽结 构。线极化导行波在耦合窗处无叠加关系，因而高次模的抑制无法采用相位反 向叠加消除。本发明创新性地在镜像虚拟非对称耦合枢纽结构处引入了镜像结 构Ⅰ和镜像结构Ⅱ，保持了镜像虚拟非对称耦合枢纽结构的虚拟对称性，且减 小了横向包络。该镜像结构Ⅰ和镜像结构Ⅱ的作用是导行波通过该镜像结构Ⅰ 和镜像结构Ⅱ后形成反射导行波，反射波与耦合波的主模TE₁₁模式在镜像虚拟 非对称耦合枢纽结构的公共腔内同相叠加，TM01模式反相相消。该镜像结构Ⅰ和镜像结构Ⅱ的引入至关重要：减小了本发明所述的非对称极小化Ka双圆 极化频率双工器的包络尺寸；提升了高次模的抑制度；拓宽了本发明所述的非 对称极小化Ka双圆极化频率双工器的工作带宽。

此外，传统的H面90°电桥为平面结构，本发明将平面结构折叠成90°立体 结构，得到空间结构电桥的H面立体折叠90°电桥。由于包络小型化的要求， 镜像虚拟非对称耦合枢纽结构与两个下行滤波器级联之后，从空间结构看，下 行两个端口形成90°正交结构，传统的平面结构的H面90°电桥的端口无法与其 级联，而采用空间结构电桥的H面立体折叠90°电桥则可以解决该问题。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法 和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发 明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技 术。