本发明提供了一种V频段TE21模跟踪馈源，包括：馈电喇叭，TE21差模耦合器和圆极化双工器。馈电喇叭为和差模兼载光壁喇叭，内轮廓线为光滑曲线，在圆波导输入段与样条曲线辐射段之间，采用了正切曲线变换段进行过度，能够同时良好的匹配和、差模；TE21差模耦合器采用非对称臂耦合，将传统的八臂对称耦合结构改为了四臂非对称耦合结构，通过增加相位匹配段，抵消了非对称臂耦合结构对圆波导内和模相位的影响，结构复杂度相对传统的八臂对称耦合结构降低了一半；圆极化双工器为隔板圆极化双工器。该V频段TE21模跟踪馈源相对于传统的TE21模跟踪馈源，在保证良好电气性能的同时，结构进行了简化，降低了加工制造难度，适合毫米波频段及其以上频段的应用。
1.一种V频段TE21模跟踪馈源，其特征在于：包括馈电喇叭(1)、TE21差模耦合器(2)及圆极化双工器(3)；
TE21差模耦合器(2)，包括：耦合器主体(10)、合成网络(11)、相位匹配段(12)、负载(9)；
耦合器主体(10)，包括：一个中心圆波导和四个矩形波导；四个矩形波导分别为第一矩形波导(1001)、第二矩形波导(1002)、第三矩形波导(1003)、第四矩形波导(1004)，每个矩形波导上的一个侧面设置有多个耦合孔，每个矩形波导上设置耦合孔的侧面连接中心圆波导，中心圆波导与每个矩形波导连接的部分设置有多个耦合孔，与每个矩形波导上的一个侧面上设置的多个耦合孔一一对应；
第一矩形波导(1001)与第二矩形波导(1002)，相对中心圆波导呈180度分布；
第三矩形波导(1003)、第四矩形波导(1004)，相对中心圆波导呈180度分布；
第一矩形波导(1001)与第三矩形波导(1003)，相对中心圆波导呈45度分布；
合成网络(11)，包括：左旋差口、右旋差口、第一连接波导(1101)、第二连接波导(1102)、90度电桥(1105)、第三连接波导(1103)、第四连接波导(1104)、第一单T分支ET(1106)、第二单T分支ET(1107)、第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)、第七连接波导(1110)、第八连接波导(1111)；
第一连接波导(1101)的一端连接左旋差口，第一连接波导(1101)的另一端连接90度电桥(1105)的第一输出端，第二连接波导(1102)的一端连接右旋差口，第二连接波导(1102)的另一端连接90度电桥(1105)的第二输出端；
第三连接波导(1103)的一端连接90度电桥(1105)的第一输入端，第三连接波导(1103)的另一端连接第一ET(1106)的输出端；
第四连接波导(1104)的一端连接90度电桥(1105)的第二输入端，第四连接波导(1104)的另一端连接第二ET(1107)的输出端，第五连接波导(1108)的一端连接第一ET(1106)的第一输入端，第五连接波导(1108)的另一端连接第一矩形波导(1001)的一端；
第六连接波导(1109)的一端连接第一ET(1106)的第二输入端，第六连接波导(1109)的另一端连接第二矩形波导(1002)的一端；
第七连接波导(1110)的一端连接第二ET(1107)的第一输入端，第七连接波导(1110)的另一端连接第三矩形波导(1003)的一端；
第八连接波导(1111)的一端连接第二ET(1107)的第二输入端，第八连接波导(1111)的另一端连接第四矩形波导(1004)的一端；
第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)的电长度相同；
第七连接波导(1110)和第八连接波导(1111)的电长度相同；
第三连接波导(1103)、第一单T分支ET(1106)、第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)组成第一耦合支路；
第四连接波导(1104)、第二单T分支ET(1107)、第七连接波导(1110)、第八连接波导(1111)组成第二耦合支路；
相位匹配段(12)连接中心圆波导的一端，相位匹配段(12)的另一端连接圆极化双工器(3)的公共口，即圆波导口；中心圆波导的另一端连接馈电喇叭(1)的输入端；
负载(9)包括四个负载，第一矩形波导(1001)的另一端、第二矩形波导(1002)的另一端、第三矩形波导(1003)的另一端、第四矩形波导(1004)的另一端分别连接一个负载；
圆极化双工器(3)包括左旋矩波导口、右旋矩波导口、公共口；
圆极化双工器(3)的左旋矩波导口作为馈源的左旋和口，圆极化双工器(3)的右旋矩波导口作为馈源的右旋和口；
若和波束作为接收波束时，和波束信号被馈电喇叭(1)接收，并通过馈电喇叭(1)输入端传至TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导内；和波束信号在中心圆波导内传输时，会受到非对称耦合孔的影响，导致相位变化；和波束信号通过中心圆波导后传至相位匹配段(12)的一端，通过相位匹配段(12)后，对和波束信号的相位进行了补偿；和波束信号通过相位匹配段(12)的另一端传至圆极化双工器(3)；和波束信号通过圆极化双工器(3)后，若和波束信号的极化方式为左旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器(3)左旋矩波导口输出，若和波束信号的极化方式为右旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器(3)右旋矩波导口输出；
若和波束作为发射波束时，则信号走向与和波束作为接收波束时相反，即和波束信号通过圆极化双工器(3)左旋矩波导口或者右旋矩波导口输入，经过圆极化双工器(3)后传至TE21差模耦合器(2)的相位匹配段(12)，之后经过TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导传至馈电喇叭(1)，并被馈电喇叭辐射出去；从左旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成左旋极化的和波束，从右旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成右旋极化的和波束；
差波束用于跟踪，只作为接收差波束信号使用；当该馈源接收的电磁波信号来波方向偏离馈电喇叭(1)中心轴线时，电磁波会在馈电喇叭(1)中激励起差模，即产生差波束信号；
差波束信号通过馈电喇叭(1)输入端传至TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导内；在中心圆波导内，经过耦合孔全部耦合至耦合器主体(10)的四个矩形波导中；四路矩形波导中的信号经过TE21差模耦合器(2)的合成网络(11)，按照合成网络(11)内部的连接关系，合成为一路；若差波束信号的极化方式为右旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络(11)的右旋差口输出，若差波束信号的极化方式为左旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络(11)的左旋差口输出。
2.根据权利要求1中所述的一种V频段TE21模跟踪馈源，其特征在于：相位匹配段(12)上设有两个突脊，两个突脊设置在相位匹配段的表面，一个突脊的突起方向与第一矩形波导(1001)和第三矩形波导(1003)形成的夹角方向一致，另一个突脊的突起方向与第二矩形波导(1002)和第四矩形波导(1004)形成的夹角方向一致，两个突脊相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
3.根据权利要求1中所述的一种V频段TE21模跟踪馈源，其特征在于：相位匹配段(12)上设有两个凹槽，两个凹槽设置在相位匹配段的表面，一个凹槽的凹陷方向与第一矩形波导(1001)和第四矩形波导(1004)形成的夹角方向一致，另一个凹槽的凹陷方向与第二矩形波导(1002)和第三矩形波导(1003)形成的夹角方向一致，两个凹槽相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
4.根据权利要求1中所述的一种V频段TE21模跟踪馈源，其特征在于：馈电喇叭(1)包括的内轮廓线包括圆波导输入段(4)、正切曲线变换段(5)、样条曲线的辐射段(6)这三部分，正切曲线变换段(5)作为圆波导输入段(4)至样条曲线辐射段的过渡，能够匹配和模与差模；样条曲线的辐射段(6)上设置多个采样点，样条曲线的辐射段(6)上设置的多个采样点的径向变化范围在±0.2倍该V频段TE21模跟踪馈源的工作波长内。
5.根据权利要求1中所述的一种V频段TE21模跟踪馈源，其特征在于：圆极化双工器(3)包括方圆过渡(301)、隔板区(302)、第一弯波导(303)、第一矩波导变换(304)、第二弯波导(305)及第二矩波导变换(306)；第一矩波导变换(304)和第二矩波导变换(306)包括大口矩波导端与小口矩波导端；方圆过渡(301)包括公共圆口和公共方口，方圆过渡(301)的公共圆口连接相位匹配段(12)的另一端，方圆过渡(301)的公共方口连接隔板区(302)的一端；
该隔板区(302)为方波导，隔板区(302)内设置一阶梯型隔板，隔板区(302)的另一端分别连接两个弯波导的一端，每个弯波导的另一端连接矩波导变换的小口矩波导端；第一矩波导变换(304)的大口矩波导端作为馈源的右旋和口，第二矩波导变换(306)的大口矩波导端作为馈源的左旋和口；和波束作为接收波束时，和波束信号经方圆过渡(301)传至隔板区(302)；经过隔板区(302)后，根据和波束信号的极化方式进行分束，即将右旋圆极化信号和左旋圆极化信号分开，得到和波束右旋信号与和波束左旋信号，和波束右旋信号经过第一弯波导(303)传至第一矩波导变换(304)，从馈源的右旋和口输出，和波束左旋信号经过第二弯波导(305)传至第二矩波导变换(306)，从馈源的左旋和口输出；和波束作为发射波束时，则信号走向与和波束作为接收波束时相反。
一种V频段TE21模跟踪馈源
技术领域
[0001] 本发明属于天线技术领域，具体涉及一种V频段TE21模跟踪馈源。
背景技术
[0002] V频段因大气屏蔽的作用，非常适合星间通信，具有高的抗干扰性，防止地面侦察接收，实现保密通信；V频段频率高，也可以降低星载设备的重量、体积和功耗，适合卫星应用。目前我国正在大力发展V频段星间通信技术，对V频段天线的需求也很迫切。
[0003] 馈源是天线的核心组件，馈源性能的好坏直接决定着天线性能的优良。Ka频段跟踪馈源一般采用TE21差模跟踪馈源，由波纹喇叭、TE21差模耦合器和极化双工器等组成，其中波纹喇叭多为横向槽波纹喇叭、TE21差模耦合器采用8臂耦合的形式，结构形式复杂，对加工精度要求高，目前的加工水平勉强能够满足。
[0004] 当工作频率提高到V频段，部件尺寸相对Ka频段降低一半，加工精度也要提高1倍；若采用Ka频段的方案，则目前的加工水平很难满足要求，成品率也会很低。因此需要降低V频段馈源的结构复杂度，从而降低对加工的要求。
[0005] 在对V频段天线需求日益紧迫的情况下，本发明提出了一种相对于传统TE21模跟踪馈源结构简单的V频段TE21模跟踪馈源。此种V频段TE21模跟踪馈源在保证本身良好电性能的前提下，进行了结构简化，降低了加工制造难度，适合毫米波频段跟踪馈源的应用。
[0006] 现已公开的V频段跟踪馈源均不同于本发明，一类为TM01模跟踪馈源，但其对来波轴比的要求较高，不能应用于来波轴比较差的情况；另一类是采用两个孔驻波对称耦合TE21模，工作频带窄，性能差，同样由于自身未形成圆极化，同样对来波轴比的要求较高，不能应用于来波轴比较差的情况。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种相对于传统TE21模跟踪馈源结构简单的V频段TE21模跟踪馈源；该馈源将传统的TE21差模耦合器八臂对称耦合结构改为了四臂非对称耦合结构，并通过增加相位匹配段，抵消了非对称臂耦合结构对圆波导内和模相位的影响；该馈源的馈电喇叭为和差模兼载光壁喇叭，内轮廓线为光滑曲线，在圆波导输入段与样条曲线辐射段之间，采用了正切曲线变换段进行过度，能够同时良好的匹配和、差模，未采用传统的波纹喇叭，降低了喇叭的加工难度；该馈源在TE21差模耦合器缩成四个耦合臂及馈电喇叭为和差模兼载光壁喇叭的前提下，不仅结构简化，降低了加工制造难度，还能够提供与传统的八臂对称耦合的TE21模跟踪馈源相同的馈源电气性能，适合毫米波频段跟踪馈源的应用。
[0008] 本发明采用的技术解决方案是：一种V频段TE21模跟踪馈源，包括：馈电喇叭(1)、TE21差模耦合器(2)及圆极化双工器(3)；
[0009] TE21差模耦合器(2)，包括：耦合器主体(10)、合成网络(11)、相位匹配段(12)、负载(9)。
[0010] 耦合器主体(10)，包括：一个中心圆波导和四个矩形波导；四个矩形波导分别为第一矩形波导(1001)、第二矩形波导(1002)、第三矩形波导(1003)、第四矩形波导(1004)，每个矩形波导上的一个侧面设置有多个耦合孔，每个矩形波导上设置耦合孔的侧面连接中心圆波导，中心圆波导与每个矩形波导连接的部分设置有多个耦合孔，与每个矩形波导上的一个侧面上设置的多个耦合孔一一对应；
[0011] 第一矩形波导(1001)与第二矩形波导(1002)，相对中心圆波导呈180度分布；
[0012] 第三矩形波导(1003)、第四矩形波导(1004)，相对中心圆波导呈180度分布；
[0013] 第一矩形波导(1001)与第三矩形波导(1003)，相对中心圆波导呈45度分布。
[0014] 合成网络(11)，包括：左旋差口、右旋差口、第一连接波导(1101)、第二连接波导(1102)、90度电桥(1105)、第三连接波导(1103)、第四连接波导(1104)、第一单T分支ET(1106)、第二单T分支ET(1107)、第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)、第七连接波导(1110)、第八连接波导(1111)；
[0015] 第一连接波导(1101)的一端连接左旋差口，第一连接波导(1101)的另一端连接90度电桥(1105)的第一输出端，
[0016] 第二连接波导(1102)的一端连接右旋差口，第二连接波导(1102)的另一端连接90度电桥(1105)的第二输出端；
[0017] 第三连接波导(1103)的一端连接90度电桥(1105)的第一输入端，第三连接波导(1103)的另一端连接第一ET(1106)的输出端；
[0018] 第四连接波导(1104)的一端连接90度电桥(1105)的第二输入端，第四连接波导(1104)的另一端连接第二ET(1107)的输出端，
[0019] 第五连接波导(1108)的一端连接第一ET(1106)的第一输入端，第五连接波导(1108)的另一端连接第一矩形波导(1001)的一端；
[0020] 第六连接波导(1109)的一端连接第一ET(1106)的第二输入端，第六连接波导(1109)的另一端连接第二矩形波导(1002)的一端；
[0021] 第七连接波导(1110)的一端连接第二ET(1107)的第一输入端，第七连接波导(1110)的另一端连接第三矩形波导(1003)的一端；
[0022] 第八连接波导(1111)的一端连接第二ET(1107)的第二输入端，第八连接波导(1111)的另一端连接第四矩形波导(1004)的一端；
[0023] 第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)的电长度相同；
[0024] 第七连接波导(1110)和第八连接波导(1111)的电长度相同；
[0025] 第三连接波导(1103)、第一单T分支ET(1106)、第五连接波导(1108)、第六连接波导(1109)组成第一耦合支路；
[0026] 第四连接波导(1104)、第二单T分支ET(1107)、第七连接波导(1110)、第八连接波导(1111)组成第二耦合支路；
[0027] 第一耦合支路与第二耦合支路的电长度相同。
[0028] 相位匹配段(12)连接中心圆波导的一端，相位匹配段(12)的另一端连接圆极化双工器(3)的公共口，即圆波导口；中心圆波导的另一端连接馈电喇叭(1)的输入端。
[0029] 负载(9)包括四个负载，第一矩形波导(1001)的另一端、第二矩形波导(1002)的另一端、第三矩形波导(1003)的另一端、第四矩形波导(1004)的另一端分别连接一个负载。
[0030] 圆极化双工器(3)包括左旋矩波导口、右旋矩波导口、公共口；
[0031] 圆极化双工器(3)的左旋矩波导口作为馈源的左旋和口，圆极化双工器(3)的右旋矩波导口作为馈源的右旋和口。
[0032] 若和波束作为接收波束时，和波束信号被馈电喇叭(1)接收，并通过馈电喇叭(1)输入端传至TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导内；和波束信号在中心圆波导内传输时，会受到非对称耦合孔的影响，导致相位变化；和波束信号通过中心圆波导后传至相位匹配段(12)的一端，通过相位匹配段(12)后，对和波束信号的相位进行了补偿；和波束信号通过相位匹配段(12)的另一端传至圆极化双工器(3)；和波束信号通过圆极化双工器(3)后，若和波束信号的极化方式为左旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器(3)左旋矩波导口输出，若和波束信号的极化方式为右旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器(3)右旋矩波导口输出；
[0033] 若和波束作为发射波束时，则信号走向与和波束作为接收波束时相反，即和波束信号通过圆极化双工器(3)左旋矩波导口或者右旋矩波导口输入，经过圆极化双工器(3)后传至TE21差模耦合器(2)的相位匹配段(12)，之后经过TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导传至馈电喇叭(1)，并被馈电喇叭辐射出去；从左旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成左旋极化的和波束，从右旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成右旋极化的和波束；
[0034] 差波束用于跟踪，只作为接收差波束信号使用；当该馈源接收的电磁波信号来波方向偏离馈电喇叭(1)中心轴线时，电磁波会在馈电喇叭(1)中激励起差模，即产生差波束信号；差波束信号通过馈电喇叭(1)输入端传至TE21差模耦合器(2)的耦合器主体(10)的中心圆波导内；在中心圆波导内，经过耦合孔全部耦合至耦合器主体(10)的四个矩形波导中；四路矩形波导中的信号经过TE21差模耦合器(2)的合成网络(11)，按照合成网络(11)内部的连接关系，合成为一路；若差波束信号的极化方式为右旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络(11)的右旋差口输出，若差波束信号的极化方式为左旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络(11)的左旋差口输出。
[0035] 相位匹配段(12)上设有两个突脊，两个突脊设置在相位匹配段的表面，一个突脊的突起方向与第一矩形波导(1001)和第三矩形波导(1003)形成的夹角方向一致，另一个突脊的突起方向与第二矩形波导(1002)和第四矩形波导(1004)形成的夹角方向一致，两个突脊相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
[0036] 相位匹配段(12)上或设有两个凹槽，两个凹槽设置在相位匹配段的表面，一个凹槽的凹陷方向与第一矩形波导(1001)和第四矩形波导(1004)形成的夹角方向一致，另一个凹槽的凹陷方向与第二矩形波导(1002)和第三矩形波导(1003)形成的夹角方向一致，两个凹槽相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
[0037] 馈电喇叭(1)包括的内轮廓线包括圆波导输入段(4)、正切曲线变换段(5)、样条曲线辐射段(6)这三部分，正切曲线变换段(5)作为圆波导输入段(4)至样条曲线辐射段的过度，能够匹配和模与差模；样条曲线的辐射段(6)上设置多个采样点，样条曲线的辐射段(6)上设置的多个采样点的径向变化范围在±0.2倍该V频段TE21模跟踪馈源的工作波长内。
[0038] 圆极化双工器(3)包括方圆过渡(301)、隔板区(302)、第一弯波导(303)、第一矩波导变换(304)、第二弯波导(305)及第二矩波导变换(306)；第一矩波导变换(304)和第二矩波导变换(306)包括大口矩波导端与小口矩波导端；方圆过渡(301)包括公共圆口和公共方口，方圆过渡(301)的公共圆口连接相位匹配段(12)的另一端，方圆过渡(301)的公共方口连接隔板区(302)的一端；该隔板区(302)为方波导，隔板区(302)内设置一阶梯型隔板，隔板区(302)的另一端分别连接两个弯波导的一端，每个弯波导的另一端连接矩波导变换的小口矩波导端；第一矩波导变换(304)的大口矩波导端作为馈源的右旋和口，第二矩波导变换(306)的大口矩波导端作为馈源的左旋和口；和波束作为接收波束时，和波束信号经方圆过渡(301)传至隔板区(302)；经过隔板区(302)后，根据和波束信号的极化方式进行分束，即将右旋圆极化信号和左旋圆极化信号分开，得到和波束右旋信号与和波束左旋信号，和波束右旋信号经过第一弯波导(303)传至第一矩波导变换(304)，从馈源的右旋和口输出，和波束左旋信号经过第二弯波导(305)传至第二矩波导变换(306)，从馈源的左旋和口输出；和波束作为发射波束时，则信号走向与和波束作为接收波束时相反。
[0039] 与现有技术相比，根据本发明的V频段TE21模跟踪馈源具有有益的技术效果：
[0040] (1)本发明中TE21差模耦合器采用四臂非对称臂耦合结构，不同于Ka及以下频段所采用的对称八臂耦合结构，降低了耦合主体的加工难度和合成网络的复杂度。
[0041] (2)本发明中TE21差模耦合器增加相位匹配段，包括突脊、凹槽或膜片等起到调整相位的形式，来抵消非对称臂耦合结构对圆波导内和模(TE11及其简并模)相位的影响。
[0042] (3)本发明中馈电喇叭，采用了和差模兼载的光壁喇叭形式，内轮廓线为光滑曲线；在圆波导输入段与样条曲线辐射段之间，采用了正切曲线变换段进行过度，能够同时良好的匹配和、差模；采用样条曲线的辐射段，控制样条采用点的变化范围，范围在±0.2工作波长内，能够使其在保证良好的和波束辐射性能的同时，兼顾了良好差波束方向图的辐射；相对于传统的波纹喇叭，大大降低了加工难度。
[0043] (4)本发明V频段TE21模跟踪馈源由和差模兼载的光壁喇叭，非对称耦合形式的TE21差模耦合器和隔板极化双工器组成，相对与目前传统的八臂对称耦合的TE21模跟踪馈源结构简单，不仅结构简化，降低了加工制造难度，还能够提供相同的馈源电气性能，适合毫米波频段跟踪馈源的应用。
附图说明
[0044] 图1为本发明的V频段TE21模跟踪馈源的立体结构示意图；
[0045] 图2为本发明中的馈电喇叭的组成示意图；
[0046] 图3为本发明中的非对称四臂耦合的原理示意图，为八臂耦合对称形式至四臂耦合非对称形式的转换；
[0047] 图4为本发明中的TE21差模耦合器的内腔结构图，为四臂耦合非对称结构形式；
[0048] 图5为本发明中的TE21差模耦合器的合成网络原理图；
[0049] 图6为本发明中的TE21差模耦合器的合成网络内腔结构图；
[0050] 图7为本发明中的圆极化双工器的内腔结构图；
[0051] 图8为本发明的馈源得到的61.2GHz馈源和波束方向图测试曲线；
[0052] 图9为本发明的馈源得到的61.2GHz馈源差波束方向图测试曲线。
具体实施方式
[0053] 下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的V频段TE21模跟踪馈源做进一步详细的描述。
[0054] 本发明的一种V频段TE21模跟踪馈源如图1所示，包括：馈电喇叭1、TE21差模耦合器2及圆极化双工器3。
[0055] 馈电喇叭1由于工作频率高，不宜采用加工难度大的波纹喇叭形式；本发明中的馈电喇叭1采用了易加工的光壁喇叭，能够兼载和模TE11与差模TE21，辐射和、差模方向图。馈电喇叭1的内轮廓线由圆波导输入段4、正切曲线变换段5、样条曲线辐射段6等三部分组成，如图2所示；其中正切曲线变换段5作为圆波导输入段4至样条曲线辐射段的过度，能够同时对和模TE11和差模TE21进行良好的匹配；样条曲线的辐射段6上设置多个采样点，以和、差方向图特性及和、差模回波损耗特性作为优化目标，进行优化设计，其中样条曲线的辐射段6上设置的多个采样点的径向变化范围在±0.2倍该V频段TE21模跟踪馈源的工作波长内。
[0056] TE21差模耦合器2为了降低加工难度，在Ka频段对称八臂耦合结构7的基础上，创新性的提出了非对称四臂耦合结构8的形式，来耦合TE21模及其简并模，如图3所示；对称八臂耦合结构7通过四个矩波导701、702、703、704来耦合一个TE21模，通过另外四个矩波导705、706、707、708来耦合正交的TE21简并模；非对称四臂耦合结构8通过两个矩波导1001、
1002来耦合一个TE21模，通过另外两个矩波导1003、1004来耦合正交的TE21简并模，相对于八臂耦合结构7减少了四个矩波导耦合臂，结构复杂度降低了一半。
[0057] TE21差模耦合器2结构如图4所示，，包括：耦合器主体10、合成网络11、相位匹配段12、负载9。
[0058] 耦合器主体10，包括：一个中心圆波导和四个矩形波导；四个矩形波导分别为第一矩形波导1001、第二矩形波导1002、第三矩形波导1003、第四矩形波导1004，每个矩形波导上的一个侧面设置有多个耦合孔，每个矩形波导上设置耦合孔的侧面连接中心圆波导，中心圆波导与每个矩形波导连接的部分设置有多个耦合孔，与每个矩形波导上的一个侧面上设置的多个耦合孔一一对应；
[0059] 第一矩形波导1001与第二矩形波导1002，相对中心圆波导呈180度分布；
[0060] 第三矩形波导1003、第四矩形波导1004，相对中心圆波导呈180度分布；
[0061] 第一矩形波导1001与第三矩形波导1003，相对中心圆波导呈45度分布。
[0062] 由于耦合器主体10的结构为非对称四臂耦合结构，四个矩形波导和耦合孔非对称分布，会导致和模TE11及与其垂直的简并模TE11相位不一致，从而引起馈源和波束方向图轴比性能的恶化，本发明中通过增加相位匹配段12，抵消了非对称臂耦合结构对和模相位的影响，从而非对称臂耦合形式的TE21差模耦合器变成了既能良好的耦合差模TE21，又能不影响圆极化的和模TE11的传输。
[0063] 相位匹配段12上可设有两个突脊，两个突脊设置在相位匹配段的表面，一个突脊的突起方向与第一矩形波导1001和第三矩形波导1003形成的夹角方向一致，另一个突脊的突起方向与第二矩形波导1002和第四矩形波导1004形成的夹角方向一致，两个突脊相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
[0064] 相位匹配段12上也可设有两个凹槽，两个凹槽设置在相位匹配段的表面，一个凹槽的凹陷方向与第一矩形波导1001和第四矩形波导1004形成的夹角方向一致，另一个凹槽的凹陷方向与第二矩形波导1002和第三矩形波导1003形成的夹角方向一致，两个凹槽相对相位匹配段的轴心呈180度分布。
[0065] 相位匹配段12连接中心圆波导的一端，相位匹配段12的另一端连接圆极化双工器3的公共口，即圆波导口；中心圆波导的另一端连接馈电喇叭1的输入端。
[0066] 合成网络11的原理图如图5所示，结构图如图6所示，将四路合成为一路，包括：左旋差口、右旋差口、第一连接波导1101、第二连接波导1102、90度电桥1105、第三连接波导1103、第四连接波导1104、第一单T分支ET1106、第二单T分支ET1107、第五连接波导1108、第六连接波导1109、第七连接波导1110、第八连接波导1111；相对于八臂耦合结构7的合成网络复杂度降低了一半，八臂耦合结构7的合成网络需要将八路合成为一路。
[0067] 圆极化双工器3采用板极化双工器形式，由方圆过渡301、隔板区302、第一弯波导303、第一矩波导变换304、第二弯波导305及第二矩波导变换306组成，结构如图7所示；方圆过度301的作用是将方波导转换为圆波导，以便圆极化双工器3与TE21差模耦合器2连接，并具有良好的阻抗匹配功能；第一弯波导303与第二弯波导305的作用是改变波导走向；第一矩波导变换304和第二矩波导变换306的作用是将非标准的波导口转换成标准的波导口，以便圆极化双工器3与标准波导连接。
[0068] 根据本发明的馈源的和波束辐射方向图如图8所示，差波束辐射方向图如图9所示，差波束零深小于-40dB，完全达到了跟踪天线对馈源差零深的要求。和、差波束辐射方向图均为测试结果。
[0069] 根据本发明的TE21模跟踪馈源的工作原理为：
[0070] 若和波束作为接收波束时，和波束信号被馈电喇叭1接收，并通过馈电喇叭1输入端传至TE21差模耦合器2的耦合器主体10的中心圆波导内；和波束信号在中心圆波导内传输时，会受到非对称耦合孔的影响，导致相位变化；和波束信号通过中心圆波导后传至相位匹配段12的一端，通过相位匹配段12后，对和波束信号的相位进行了补偿；和波束信号通过相位匹配段12的另一端传至圆极化双工器3；和波束信号通过圆极化双工器3后，若和波束信号的极化方式为左旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器3左旋矩波导口输出，若和波束信号的极化方式为右旋圆极化，该和波束信号从圆极化双工器3右旋矩波导口输出；
[0071] 若和波束作为发射波束时，则信号走向与和波束作为接收波束时相反，即和波束信号通过圆极化双工器3左旋矩波导口或者右旋矩波导口输入，经过圆极化双工器3后传至TE21差模耦合器2的相位匹配段12，之后经过TE21差模耦合器2的耦合器主体10的中心圆波导传至馈电喇叭1，并被馈电喇叭辐射出去；从左旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成左旋极化的和波束，从右旋矩波导口输入的和波束信号，辐射出去后，形成右旋极化的和波束；
[0072] 差波束用于跟踪，只作为接收差波束信号使用；当该馈源接收的电磁波信号来波方向偏离馈电喇叭1中心轴线时，电磁波会在馈电喇叭1中激励起差模，即产生差波束信号；差波束信号通过馈电喇叭1输入端传至TE21差模耦合器2的耦合器主体10的中心圆波导内；
在中心圆波导内，经过耦合孔全部耦合至耦合器主体10的四个矩形波导中；四路矩形波导中的信号经过TE21差模耦合器2的合成网络11，按照合成网络11内部的连接关系，合成为一路；若差波束信号的极化方式为右旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络11的右旋差口输出，若差波束信号的极化方式为左旋圆极化时，则该差波束信号从合成网络11的左旋差口输出。
[0073] 本发明可以举一反三的进行频率缩比，用于其他频段如Ka、Q、W等其他频段的跟踪天线中，在星间链路、地面站跟踪等需要跟踪天线的领域有广泛应用，具有较强的实用性和市场竞争力。
[0074] 在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
[0075] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
