CN101150214A - 极化转换 - Google Patents
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Abstract
公开了一种适于容易地进行极化切换的装置。在连接到第一波导的第二波导内,以相对于第二波导旋转一角度的状态嵌入有极化转换电路,所述角度是基于表示对于极化频率反射系数的特性的反射特性设定的。
Description
本发明申请要求2006年9月19日提交的日本专利申请No.2006-252679的优先权,引用其内容作为参考。
技术领域
本发明涉及用于发射和接收微波和毫米波信号的天线的波导装置,更具体地,本发明涉及包括用于在线性极化波中在水平极化波和垂直极化波之间切换的极化转换电路的波导装置。
背景技术
在多个波导相连的常规波导装置中,使用极化转换电路是为了连接多个波导。这个极化转换电路是用于在一个波导的输出阻抗和连接到该波导的另一个波导的输入阻抗之间进行阻抗匹配的电路。
参考图1,示出了包括波导1001、1002和极化转换电路1003、1004的波导装置。通过极化转换电路1003、1004,实现波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间的匹配。在这个示例中,因为波导1001和1002如此放置以致穿过相应波导1001和1002的极化波的振动方向彼此水平,所以在波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间不会发生阻抗失配。因此,为了在波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间进行阻抗匹配,不需要旋转极化转换电路1003、1004。
参考图2,类似于图1中所示的波导装置,示出了包括波导1001、1002和极化转换电路1003、1004的波导装置。使用极化转换电路1003、1004在波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间进行阻抗匹配。在这个示例中,由于波导1001和1002如此放置以致穿过相应波导1001和1002的极化波的振动方向彼此垂直,因此在波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间将发生阻抗失配。为此,每次进行极化波切换时,为了在波导1001的输出阻抗和波导1002的输入阻抗之间进行阻抗匹配,就必须分别以合适的角度旋转相应的极化转换电路1003、1004。
此外,在JP2004-363764A中公开了能够在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此垂直的情况下以与波导集成的方式进行极化波切换的技术。
然而,在多个波导被放置使得波导的输入/输出极化波的振动方向彼此垂直的情况中,有必要在相应的波导之间进行阻抗匹配。而且,为了确保那些波导具有足够的特征,存在这样的问题:需要具有包括两个或更多部件的极化转换电路以在两个波导之间进行阻抗匹配。此外,每次进行极化波切换时,组成极化转换电路的多个部件需要以合适的角度旋转的问题也出现了。
此外,在上述专利文献中公开的技术中,存在这样的问题:由于仅在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此垂直的情况中才采用固定结构,这种技术不能用于波导的输入/输出极化波的振动方向彼此水平的情况。
发明内容
本发明的目的是提供能够容易地进行极化切换的波导装置。
在如上构成的本发明中,极化转换电路相对于第二波导以一角度旋转的状态嵌入到连接到第一波导的第二波导中,该角度是基于表示对于波导极化频率反射系数的特性的反射特性设置的。
因此,可以减少由部件集成产生的部件数量,并且可以简化极化波切换工作。此外,容易地进行极化波切换是可能的。
参考附图,从下面的描述中将清楚本发明的上述以及其他目的、特征和优势,附图说明了本发明的实例。
附图说明
图1是示出在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此水平的情况下波导装置的实例的视图;
图2是示出在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此垂直的情况下波导装置的实例的视图;
图3是示出在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此水平的情况下本发明的波导装置的示范性实施例的视图;
图4是示出在波导的输入/输出极化波的振动方向彼此垂直的情况下本发明的波导装置的另一个示范性实施例的视图;
图5是从方向A看过去时图3中所示的本发明的波导装置的透视图;
图6是从方向B看过去时图4中所示的本发明的波导装置的透视图;
图7是示出测量图3所示的示范性实施例中的电场水平极化波的反射特性的结果的视图;
图8是示出测量图4所示的示范性实施例中的电场垂直极化波的反射特性的结果的视图。
具体实施方式
参考图3,示出了波导装置,其包括作为第一波导的波导101、作为第二波导的波导102和极化转换电路103。此外,极化转换电路1021嵌入到波导102中。在这种情况下,波导101和102如此放置使得穿过相应波导的极化波的振动方向彼此水平,并且相应波导101和102通过极化转换电路103连接起来。
参考图4,示出了具有与图3类似配置的波导装置,其包括作为第一波导的波导101、作为第二波导的波导102和极化转换电路103。此外,极化转换电路1021嵌入到波导102中。在这种情况下,波导101和102如此放置使得穿过相应波导101和102的极化波的振动方向彼此垂直,并且相应波导通过极化转换电路103连接起来。
图3和4中所示的极化转换电路1021以预先旋转一合适角度的状态嵌入到波导102中,其中仅通过以合适的角度旋转极化转换电路103就能进行波导101和102之间的阻抗匹配。极化转换电路1021预先旋转的角度是基于波导101和102的反射系数。因此,即使在图3中所示的波导101和102如此放置使得穿过相应波导101和102的极化波的振动方向彼此水平的情况下,也可能在波导101和102之间进行阻抗匹配。此外,即使在如图4中所示的波导101和102如此放置使得穿过相应波导的极化波的振动方向彼此垂直的情况下,也可能在波导101和102之间进行阻抗匹配。换句话说,由于极化转换电路1021以预先旋转一合适角度的状态嵌入到波导102中的事实,这足够以在电场水平极化波和电场垂直极化波中进行阻抗匹配,以便仅旋转极化转换电路103。
在这个示例中,极化转换电路103和极化转换电路1021的长度预先设为1/4波导波长。因此,反射时的相位差等于180度,这样反射特性满足要求。此外,即使在极化转换电路103的长度设为1/4波导波长而极化转换电路1021的长度设为3/4波导波长的情况下,反射处的相位差等于180度,这样反射特性满足要求。另外,即使在极化转换电路103和极化转换电路1021的长度设为3/4波导波长,反射处的相位差等于180度,这样反射特性满足要求。
现在将描述图3和4中所示的极化转换电路1021嵌入到波导102中时旋转的角度。
如图5所示,当从方向A看图3中所示的本发明的波导装置时,极化转换电路1021以相对于波导101、极化转换电路103和波导102旋转角度θ1的状态嵌入到波导102中。
如图6所示,当从方向B看图4中所示的本发明的波导装置时,极化转换电路1021以相对于波导102旋转角度θ1的状态嵌入。此外,假设极化转换电路1021和极化转换电路103形成的角度为θ2。另外,极化转换电路103相对于波导101旋转了角度θ3。
在图5和6中,相应的角度θ1到θ3是基于反射特性设定的,稍后将描述反射特性。作为用于获得稍后描述的反射特性的角度,作为示例指定:
θ3∶θ2∶θ1=1∶√2∶1
在这种情况下,θ1=大约26°,θ2=大约38°,θ3=大约26°,分别是最佳角度。
在图3所示的示范性实施例中的电场水平极化波的反射特性中,如图7所示,在0.95f0到1.05f0的范围之内,其中频带的相对带宽为极化频率f0的10%,反射系数低于为本发明的目标值的-30dB。从这个结果可以看出,在电场水平极化波中可以获得足够的反射特性。在这个示例中,图5中所示的角度θ1被设为大约26°。在这种情况下,横坐标表示极化波的频率(GHz),而纵坐标表示反射系数(dB)。
在图4所示的示范性实施例中的电场垂直极化波的反射特性中,如图8所示,在0.95f0到1.05f0的范围之内,其中频带的相对带宽为极化频率f0的10%,反射系数低于为本发明的目标值的-30dB。从这个结果可以看出,也可以在电场垂直极化波中获得足够的反射特性。在这个实例中,图6所示的角度θ1、θ2和θ3分别设为大约26°、大约38°和大约26°。在这种情况下,横坐标表示极化波的频率(GHz),而纵坐标表示反射系数(dB)。
应当注意的是,可以根据诸如所用频率和波导101、102的长度等条件扩展作为用于确定反射系数是否合适的范围的相对带宽。为此,上述合适角度也可以根据这些条件变化。换句话说,有必要作为最佳角度设置各角度,其中在与当时的波导装置使用条件相应的相对带宽中的反射系数是合适的。
如上所述,在本发明中,在连接波导101和102的两个极化转换电路103、1021中,极化转换电路1021以旋转一角度的状态嵌入到波导102中,其中所述角度是基于波导内的反射系数设定的。由于这个原因,在穿过波导101的极化波的振动方向和穿过波导102的极化波的振动方向彼此水平的情况下,可能仅通过以合适的角度旋转极化转换电路103在波导101和102之间进行阻抗匹配。此外,在穿过波导101的极化波的振动方向和穿过波导102的极化波的振动方向彼此垂直的情况下,可能仅通过旋转极化转换电路103合适角度在波导101和102之间进行阻抗匹配。因此,通过部件集成可以减少部件的数量并且可简化极化波切换工作。
此外,任何其他极化转换电路可以放置在波导101和102之间。
另外,长度设为波导101和102的每个波导波长的1/4长度的极化转换电路可以嵌入在波导102中,并且另一个极化转换电路的长度可以设为波导101和102的每个波导波长的1/4。
此外,长度设为波导101和102的每个波导波长的3/4长度的极化转换电路可以嵌入在波导102中,并且另一个极化转换电路的长度可以设为波导101和102的每个波导波长的1/4。
另外,长度设为波导101和102的每个波导波长的3/4长度的极化转换电路可以嵌入在波导102中,并且另一个极化转换电路的长度可以设为波导101和102的每个波导波长的3/4。
尽管已经具体描述了本发明的示范性实施例,但是这种描述仅是为了说明性的目的,应当理解的是可以作出改变和变型而不脱离以下权利要求的精神或范围。
Claims (5)
1.一种包括彼此连接的第一波导和第二波导的装置,
其中极化转换电路以相对于第二波导旋转一角度的状态嵌入在第二波导中,其中所述角度是基于表示对于极化频率反射系数的特性的反射特性设定的。
2.权利要求1的装置,其中任何其他极化转换电路设置在第一和第二波导之间。
3.权利要求2的装置,其中长度设为第一和第二波导的每个波导波长的1/4长度的极化转换电路嵌入在第二波导中,并且另一个极化转换电路的长度设为第一和第二波导的每个波导波长的1/4。
4.权利要求2的装置,其中长度设为第一和第二波导的每个波导波长的3/4长度的极化转换电路嵌入在第二波导中,并且另一个极化转换电路的长度设为第一和第二波导的每个波导波长的1/4。
5.权利要求2的装置,其中长度设为第一和第二波导的每个波导波长的3/4长度的极化转换电路嵌入在第二波导中,并且另一个极化转换电路的长度设为第一和第二波导的每个波导波长的3/4。
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