CN100421298C - 分离发射信号和接收信号的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种设置在天线之后的发射/接收装置，此装置包括至少一个第一过渡区和至少一个第二过渡区，该至少一个第一过渡区包括：第一装置，用于将至少一个第一极化的极化波转换为至少一个电信号；该至少一个第二过渡区包括：第二装置，用于将至少一个电信号转换为至少一个第二极化的极化波；其特征在于：所述发射/接收装置包括设置在天线和至少一个第二过渡区之间的第一滤波区，该第一滤波区包括在第二极化方向上极化的波导滤波器，所述的滤波器在第一极化方向是可穿透的。

Description

分离发射信号和接收信号的装置
技术领域
本发明涉及一种分离发射信号和接收信号的装置，此装置特别适用于在微波范围内利用交叉极化进行发射。
背景技术
在发射领域，已知的是，在发射和接收时采用极化方向不同的极化波的系统。利用在发射和接收时互相垂直的极化，亦称交叉极化，可以在频带非常接近的时候增加发射信号和接收信号间的间距。
通常，使用在波导中具有正交模的双工器对信号进行分离，其根据信号的极化方向，和位于正交模输出端以在滤波频段外生成高带阻(highrejection)的波导滤波器对信号进行分离。当发送频率达到毫米频率时，例如40G Hz，波导器件的尺寸会相当小，因而需要昂贵而精确的加工。加工小的正交模的费用不允许进行大规模的市场生产。
还可举出其它的解决方案，美国专利5374938提出了输出端为转换探针(transition probes)的正交模。由于滤波由微带线技术实现，此正交模无法实现高带阻滤波。
专利申请EP 0961339披露了一种解决方案，其中探针被波导滤波器分开，发射滤波由微带线技术实现，而接收滤波由波导滤波器实现。
然而，相对于传统的使用两个分离波导路径的解决方案，这两种解决方案不能获得高品质的发射信号。
发明内容
本发明提出了一种无需使用波导中的正交模而可获得高品质发射信号的解决方案。为此，本发明在天线和过渡区(transition zones)之间添加了极化滤波器。该极化滤波器使得发射信号仅在发射极化方向被滤波，以提高发射信号的纯度。由于该极化滤波器对于接收信号的极化是可穿透的，因而接收信号不会受到此附加极化滤波器的影响。
本发明是一种设置在天线之后的发射/接收装置，此装置包括至少一个第一过渡区和至少一个第二过渡区，该至少一个第一过渡区包括：第一装置，用于将至少一个第一极化的极化波转换为至少一个电信号；该至少一个第二过渡区包括：第二装置，用于将至少一个电信号转换为至少一个第二极化的极化波；其特征在于：所述发射/接收装置包括设置在天线和至少一个第二过渡区之间的第一滤波区，该第一滤波区包括在第二极化方向上极化的波导滤波器，所述的滤波器在第一极化方向是可穿透的。
根据首选的实施例，第一装置是包括探针的第一波导区。第二装置是包括探针的第二波导区。本装置包括设置在第一和第二波导区之间的第二滤波区。波导是圆形的。第一滤波区的滤波器是具有金属插件的滤波器。第二滤波区的滤波器是具有圆形膜片(circular irises)的滤波器。
附图说明
通过下文的描述，可以更好地理解本发明，同时也将明了本发明其它的特性和优点。下文的描述参照了附图，其中：
附图1和2给出本发明最佳实施例的不同视图；
具体实施方式
图1是发射/接收装置中波导元件的纵向剖面图。图2是该波导元件的分解图，其中示出了使用微带线技术制成的微波插件。为了便于理解，将对两图一同进行描述。另外，为了表示的便利，某些元件未按规定比例绘制。作为一个实际给出的例子，接收频带介于40.55和41.5GHz之间而发射频带介于42.45和42.5GHz之间。在此例中，波导的直径大约等于4.8mm，其对应于波导的低频。
波导元件包括五个功能部分：天线1、第一和第二过渡区2和3、第一和第二滤波区4和5。例如，天线1可是一个面向透镜或反射器(未示出)的喇叭天线6，本领域技术人员熟知上述透镜或反射器是用于集中电磁波的。
第一和第二过渡区2和3是由导体7和8自其中穿过的波导。第一过渡区2在自其一端λ/4处封闭(close off)，以在导体7所在的平面上产生开路。导体7和8制成在例如基板9或10的金属层上，基板上制有接收微波电路Rx或发射微波电路Tx，导体7和8起着探针的功能。实际上，第一和第二过渡区2和3被制成紧密环绕分别属于接收和发射微波插件板的基片7和8的两部分。制成在基板金属层上的导体7和8垂直于波导的中轴11，同时还位于相互垂直的平面上。通过如此的设置，导体7和8作用于极化方向相互垂直的波。第一和第二过渡区2和3的长度为，至少在通过所述过渡区2和3的平均波长的一半处将导体7和8自滤波元件分开的长度。
本发明的最佳实施例中，第一过渡区2的导体7将第一极化的极化波转换为电流，然后由接收电路Rx处理，以致此电流可被转变为GHz范围内的中频信号，并通过同轴线发射到内部设备中。第二过渡区3的导体8将来自发射电路Tx的电信号转换为第二极化的极化波，第二极化垂直于第一极化。然后将极化波发射到天线。
第一滤波区4包括在第二极化方向上极化的滤波器。此滤波器为由穿过波导并平行于滤除的极化方向的金属插件12制成。插件12的宽度和各插件12之间的间隔被计算出，以制成仅允许发射频带的频率通过的带通滤波器。第一滤波区4位于天线和过渡区3之间，以改善发射信噪比。
第二滤波区5位于两个过渡区2和3之间，并包括仅允许接收频带频率通过的滤波器。在本发明的最佳实施例中，第二滤波区的滤波器为一个具有与圆形膜片13耦合的空腔的滤波器。
至于滤波器的尺寸，本领域技术人员可参考George L.Matthaei，LeoYoung和E.M.T.Jones所著，Artech House Books，1980年出版的“Microwave filters，impedance-matching networks，and couplingstructures”。
天线接收的波首先通过第一滤波区4，然后通过第二滤波区5。在通过第一滤波区4时，除了频率属于发射频段的那些波，第二极化方向的波将被大大衰减。第二滤波区5强烈地衰减所有不属于接收频段的信号。在第一过渡区内，唯一不被衰减的波是属于接收频段的第一极化方向上的极化波。然后由导体7将这些波转换为电信号。
发射信号由导体8转换为第二极化方向的极化波。第二滤波区5的滤波器阻止发射波。第一滤波区的滤波器允许发射频段的波通过，并大大地衰减发射频段之外的波。第一滤波区使得以较大的衰减对发射信号进行滤波成为可能，此衰减远远高于使用微带线技术制造的滤波器时的衰减。
容易得知本发明的各种变化形式。本发明的实施例中给出了具有圆形交叉区域的波导，使用具有方形交叉区域的波导也可得到同样的结果。
另外，已给出的滤波器还可以由能够提供同样的滤波特性的不同类型滤波器所取代。第二滤波区的滤波器也可是其它类型的。这是由于使用可以衰减接收频段外的第一极化，并阻断全部或部分第二极化的滤波器是十分可能的。由矩形波导制成的滤波器使在完全除去第二极化的频率的同时对第一极化进行滤波成为可能。

Claims (6)

1. 一种设置在天线(1)之后的发射/接收装置，此装置包括至少一个第一过渡区(2)和至少一个第二过渡区(3)，该至少一个第一过渡区(2)包括：
第一装置，用于将至少一个第一极化的极化波转换为至少一个电信号；
该至少一个第二过渡区(3)包括：
第二装置，用于将至少一个电信号转换为至少一个第二极化的极化波；
其特征在于：所述发射/接收装置包括设置在天线(1)和至少一个第二过渡区(3)之间的第一滤波区(4)，该第一滤波区(4)包括在第二极化方向上极化的波导滤波器，所述的滤波器在第一极化方向是可穿透的。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
第一装置由提供探针功能的第一导体(7)构成，至少一个第一过渡区(2)还包括被所述第一导体穿过的第一波导；
第二装置由提供探针功能的第二导体(8)构成，至少一个第二过渡区(3)还包括被所述第二导体穿过的第二波导，第二波导被设置在第一波导和第一滤波区(4)之间。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中第一极化的极化波位于第一频段，而第二极化的极化波位于第二频段，其特征在于，第一滤波区(4)的滤波器允许第二频段中具有第二极性的波通过。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的装置包括位于至少一个第一过渡区(2)和至少一个第二过渡区(3)之间的第二滤波区(5)，该第二滤波区(5)包括仅允许第一频段的波通过的滤波器。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于第一波导和第二波导为圆形，以及其中第二滤波区(5)的滤波器是具有环形膜片(13)的滤波器。
6. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于第一滤波区(4)的滤波器是具有金属插件(12)的滤波器。
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