ブロードバンド通信衛星アレイアンテナ用のKバンドの非常にコンパクトな導波路オルソモードトランスデューサー

この論文では、非常にコンパクトな導波路オルソモードトランスデューサー（OMT）について説明します。この設計は、プロービング領域の2倍の回転対称断面で特徴付けられ、サイドカップリングOMT設計から適応し、同時に低いポート間カップリングと高分極識別（XPD）が約の分数帯域幅にわたる高分極識別（XPD）を可能にします。15-20％。以前に報告されたコンパクトな導波路OMTSと比較して、提案された設計はより簡単であるため、ミリ波波周波数で製造を促進します。このコンセプトは、17.3-20.2 GHzの周波数帯域上のブロードバンド通信衛星ダウンリンクのためのKバンドの設計で実証されています。テストのために、標準の導波路WR42への遷移が含まれ、OMTは円錐形のホーンアンテナで組み立てられます。測定された反射係数と結合係数は、それぞれ公称帯域幅上で-19.5 dBおよび-22.9 dB未満であり、シミュレーションの結果とよく一致しています。不安定なチャンバーで測定された軸上のXPDは、公称帯域幅よりも30 dBよりも優れており、これもシミュレーションに沿っています。提案されている導波路OMTは、最も高い動作周波数で1つの波長未満の格子に収まるように設計されている場合があります。これは、低および中の地球軌道通信衛星システムのデュアル偏極化アレイアンテナに望ましいものです。提案されたOMTのシンプルな機械的設計により、オリジナルのデザインのRFプロパティを保持するシングルモード導波路を折り畳んだ設計のバリアントで実証されているように、追加の製造技術に特に魅力的です。

A very compact waveguide orthomode transducer (OMT) is described in this paper. The design is characterized with a twofold rotationally symmetric cross-section in the probing area, adapted from a side-coupling OMT design, simultaneously enabling low port-to-port coupling and high cross-polarization discrimination (XPD) over a fractional bandwidth of about 15-20%. Compared to previously reported compact waveguide OMTs, the proposed design is simpler, thus facilitating its manufacture at millimeter-wave frequencies. The concept is demonstrated with a design in the K-band for a broadband communication satellite downlink over the frequency band of 17.3-20.2 GHz. For test purposes, transitions to standard waveguide WR42 are included, and the OMT is assembled with a conical horn antenna. The measured reflection and coupling coefficients are below -19.5 dB and -22.9 dB, respectively, over the nominal bandwidth, and they are in good agreement with the simulation's results. The on-axis XPD, measured in an anechoic chamber, is better than 30 dB over the nominal bandwidth, which is also in line with simulations. The proposed waveguide OMT may be designed to fit in a lattice below one wavelength at the highest operating frequency, which is desirable for dual-polarized closely spaced array antennas in low and medium Earth orbit communication satellite systems. The simple mechanical design of the proposed OMT makes it particularly appealing for additive manufacturing techniques, as demonstrated with a variant of the design having folded single-mode waveguides, which preserves the RF properties of the original design.