用于K波段双圆极化宽带卫星天线的增材制造波导正交模转换器

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Additively Manufactured Waveguide Orthomode Transducer in the K-Band for Dual-Circular Polarization Broadband Satellite Antennas

　　

摘要：

本文介绍了一种用于宽带K波段卫星通信天线的两种紧凑型正交模转换器（OMTs），一种支持双线性极化，另一种支持双圆极化，工作频率范围为17.7–20.2 GHz。该研究的贡献不仅在于采用了激光粉末床熔融（LPBF）增材制造技术，还在于对紧凑型波导OMT架构进行了面向制造的协同设计，使其能够在LPBF的制造限制条件下实现一体化金属结构。对于双线性极化情况，之前报道的一种紧凑型双探针结构经过重新设计，加入了适用于增材制造的匹配和封装特性；对于双圆极化情况，将基于肋状耦合器的架构与紧凑型OMT结合，并通过调整几何形状以适应LPBF制造的约束条件，包括悬挑部分、壁厚和打印方向的限制。为了进行实验验证，这两种OMT均采用AlSi10Mg材料制造，并通过连接到WR42波导和圆锥形喇叭天线的方式进行了测试。测量结果显示，双线性极化OMT的回波损耗和端口间隔离度分别优于25.2 dB和18.1 dB，双圆极化OMT的回波损耗和端口间隔离度分别为22.4 dB和23.8 dB，与仿真结果吻合良好。这种电磁设计与面向LPBF的机械适应性相结合的方法，对于毫米波频段的紧凑型、轻量化、一体化双极化波导组件和阵列天线具有重要意义。