ADS辅助实现线极化到圆极化的转换-上海天文台.PDF

　　中　国　科　学　院　上　海　天　文　台　年　刊 ２００５年　第２６期　　 ＡＮＮＡＬＳＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＹ ＡＣＡＤＥＭＩＡ ＳＩＮＩＣＡ　　Ｎｏ．２６，　２００５ ＡＤＳ辅助实现线极化到圆极化的转换 陈　松　麟 （中国科学院上海天文台，上海２０００３０） 提　　　要 给出Ｃ波段双圆极化低噪声接收机中圆极化输出的实现方案，研究了利用９０°电桥进行线 － 圆极化转换时两个线极化通道增益及相位的平衡度对圆极化隔离的影响。分析了如何通过调节一 对同轴电缆的长度差来补偿相位不平衡，并借助ＡＤＳ软件计算了该长度差，实现了线 －圆极化转 换，取得接收机两个圆极化之间的隔离度好于２０ｄＢ的效果。 主题词：接收机 — 线极化 — 圆极化 — 计算机辅助设计 分类号：ＴＮ８５０．８ １　引　　言 中国科学院上海天文台ＶＬＢＩ观测基地的Ｃ波段双圆极化低噪声接收机已完成，该接收 机由上海天文台与荷兰天文研究基地（ＮＦＲＡ）共同研制。为节约研制成本，采用了部分荷兰 Ｗｅｓｔｅｒｂｏｒｋ综合射电望远镜（ＷＳＲＴ）的旧器件，其中包括一个低温的线极化器；然而最终的接 收机又希望圆极化输出，因此最后采用了图１给出的方案，线极化信号由低温室中的低噪声放 大器（ＬＮＡ，增益高于３０ｄＢ）放大后输出，以极大地减小后级器件对接收机噪声的 图１　Ｃ波段接收机框图 Ｆｉｇ．１　ＤｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＣｂａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｒ 收稿日期：２００５０７２３；　修回日期：２００５１０１８ １０４ 中 国科 学 院上 海 天 文 台年 刊　　　　　　　　　　　　　２００５年 影响；放大后的信号通过一个９０°电桥实现线－圆极化转换。线－圆极化转换中，必须保证左 旋和右旋这对正交极化输出的相互隔离，这就对两个线极化通道的平衡度提出了要求。本文 首先分析了圆极化隔离与线极化通道平衡度的关系及各部件对平衡度的影响；然后借助ＡＤＳ 软件实现了两个线极化通道的平衡，获得了理想的极化转换结果。 ２　原　　理 ２．１线极化通道增益和相位平衡度 根据图１，系统首先得到一对正交的线极化信号，再将这对信号分别放大后进入９０°电桥。 理想情况下９０°电桥的输出是一对圆极化信号，以后的器件与线 －圆极化转换无关。因此这 里仅讨论从线极化器输出到９０°电桥输出的两个线极化通道增益的幅度和相位的不平衡对极 化转换的影响。实际上，天线得到的任意平面波可以分解为右圆 （ＲＨＣ）极化波和左圆 （ＬＨＣ）极化波，设信号角频率为 ，则有： ω ＾ ＾ Ｅ ＝Ａ·［ｘ·ｃｏｓ（ｔ＋ ）＋ｙ·ｓｉｎ（ｔ＋ ）］ ω φ ω φ ｒ ＾ ｒ ＾ ｒ （１） Ｅ ＝Ｂ·［ｘ·ｃｏｓ（ｔ＋ ）＋ｙ·ｓｉｎ（ｔ＋ ）］ ω φ ω φ ｌ ｌ ｌ 若这个信号被线极化器分别在ｘ和ｙ方向上探得，并转换成电压，则： Ｖ ＝ａ·ｃｏｓ（ｔ＋ ）＋ｂ·ｃｏｓ（ｔ＋ ） ω φ ω φ ｘ ｒ ｌ