23 to 44 GHz OMT Supports 5G FR2 Bands

Eravant，www.eravant.com

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天线在任何雷达和通信系统中都起着至关重要的作用。在5G毫米波频段中，它们将用于在密集的城市环境中同时发送和接收来自数百万连接设备的数据。通常需要双工器来最大限度地减少发射和接收信道之间的信号污染和串扰，而OMT (orthomode transducer，正交变换器)是一种能够为双工功能提供高隔离度和交叉极化抑制的设备。

Eravant的SAT-343-28028-S1新型OMT非常适合工作在24.25-52.6GHz的5G FR2频谱内的天线。该器件在23-44GHz具有0.5dB插入损耗、40dB端口隔离度、35dB交叉极化抑制和15dB端口回波损耗。它是Eravant综合OMT产品系列的最新成员，其中包括全频段标准产品、窄带定制产品和8.2-170GHz的宽带解决方案。

SAT-343-28028-S1基于Narayanan和Erickson提出的改进型Bøifot结¹(图1)。天线端口是一个0.280英寸的方形波导，可以接收或发射线性极化或圆/椭圆极化信号。水平端口为标准WR28矩形波导，垂直端口为圆角矩形波导，其设计与标准WR28波导的阻抗完美匹配，可灵活加工。OMT将从天线端口接收到的圆/椭圆极化波形分离为从水平端口输出的水平极化信号和从垂直端口输出的垂直极化信号。反之，水平极化信号和垂直极化信号可以通过各自的端口送入，并通过适当的相位设置组合成圆/椭圆极化波形。在一个天线系统中，水平端口和垂直端口可以分别作为发射端口和接收端口。由于两个线性极化信号是正交的，因此OMT在发射口和接收口之间提供了高隔离度和交叉极化抑制。

图1：OMT的横截面图。

SAT-343-28028-S1是Eravant公司在Ka波段的第三款OMT型号。第一款基础型号SAT-FA-28028-S1-1是由Wollack的K波段OMT设计²的缩小版衍生而来，使用金属线来调谐性能，只适用于标准WR28带宽26.5-40GHz。由于调谐线组装困难、封装体积庞大，而且5G覆盖需求不断增加，因此开发了第二款可大批量生产的基础型号。第二款型号SAT-333-28028-S1实现了Narayanan和Erickson的OMT设计，用机械加工的变压器代替了调谐线，并增加了隔膜厚度。这两项改变带来了更快、更简单、更一致的组装过程，整体封装尺寸也缩小了3倍。为了支持最初的5G毫米波应用，通过采用更小的波导来抑制高阶模式，将频率范围扩大到24-42GHz。SAT-333-28028-S1几乎覆盖了目前所有获得许可的FR2频段：n257（26.5-29.5GHz）、n258（24.25-27.5GHz）、n260（37-50GHz）和n261（27.5-28.35GHz）。

第三款型号SAT-343-28028-S1是第二款型号的优化版本，将带宽扩展到23-44GHz，完全覆盖n259频段（39.5-43.5GHz）和其他5G FR2频段。封装尺寸没有改变，因此，使用第二款的客户可以升级到第三款。目前已经制造、测试和交付了大约50台设备，它们覆盖22-44GHz，测试结果一致（图2）。插入损耗名义上为0.5dB，但在大部分频段内测量值为0.3dB。回波损耗名义上是15dB，通常测量值为20dB或更好。OMT的额定隔离度为40dB，通常测量值为50dB或更高。交叉极化抑制通常测量值为35dB，少数设备为40dB或更高。22-24GHz的频段低端边缘的性能下降，是由于WR28截止频率约为21GHz。

图2：OMT从22到44GHz的实测性能。

为了支持最近拍卖的47.2-48.2GHz FR2频段的系统，对OMT进行了44-50 GHz的测试（图3）。结果显示，在45.25、48.6和49.7GHz的水平极化路径中，插入损耗有明显的下降。垂直极化路径比较平稳，在48.6GHz左右有一个下探。在整个扩展的带宽内，隔离和交叉极化抑制都不错，典型值分别为35和25dB。由于下探点在47.2-48.2GHz FR2频段之外，该OMT可用于该5G频段以及44-44.5 GHz和46-48.5 GHz内的其他应用。

图3：OMT从44到50GHz的实测性能，高于设计频段。

SAT-343-28028-S1是作为独立的OMT设计和制造的，可以集成到任何天线系统中。它也可以作为高性能的双极化天线封装提供，以方便系统集成。图4a所示的SAF-2334431535-328-S1-280-DP就是这样一种配置，它包括OMT、一个紧凑的方模到圆模转换器(SWT-280328-SA-C-QC)和一个15dBi增益、宽带、标量馈电喇叭天线(SAF-2234431535-328-S1)。标量喇叭天线可以很方便地与更高增益的型号或不同类型的天线互换。天线系统的波导接口可以通过添加宽带波导到2.4mm同轴转接器（SWC-2434431505-282F-R1和/或SWC-2434431505-282M-R1）转换为同轴接口（图4b）。同轴配置是一个完整的系统，可立即用于5G毫米波实验室和天线。其他双极化天线系统也可使用。³

图4：与OMT集成的双极化天线，采用波导（a）和同轴（b）接口。