CN101512837B

CN101512837B - 天线的在网平面内最优化的紧凑型直接式收发转换器装置

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Publication number: CN101512837B
Application number: CN2007800322605A
Authority: CN
Inventors: T·吉拉尔; H·沙内-基-谢乌翁格; P·博斯哈德; L·拉瓦尔
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: RU2009107172A; RU2422956C2; DE602007009689D1; JP5292636B2; US20090309674A1; ATE484090T1; JP2009545221A; EP2047564A1; CA2659345C; EP2047564B1; CN101512837A; FR2904478B1; FR2904478A1; KR20090035009A; US7944324B2; WO2008012369A1; CA2659345A1; ES2350961T3

Abstract

一种用于天线的直接式收发转换器装置(D)，包括(i)主导向器(GP)，其用来沿着具有互相正交极化的第一和第二模式的主轴线进行传播，其设有连接至圆形端口(AC)的第一端和第二端；(ii)第一辅助导向器(GA1)，其用于沿着第一辅助轴线进行所述第一模式的传播，并设有通过串联窗(FPS)串联至所述主导向器(GP)的第二端的第一端和连接至串联端口(AS)的第二端；(iii)第二辅助导向器(GA2)，其用于沿着第二辅助轴线进行所述第二模式的传播，并通过并联窗(FPL)连接至主导向器(GP)，且设有连接至并联端口(AP)的第一端。所述第一(GA1)和第二(GA2)辅助导向器上下叠置。并联窗(FPL)限定在主导向器(GP)的上壁(PS)和第二辅助导向器(GA2)的下壁(PI)之间，并相对于所述主轴线而定向，以使得所述主导向器能够连接至所述第二辅助导向器，以将所述第二模式选择性地从其中一个传递至另一个，并使得所述第一模式在所述主导向器和所述第一辅助导向器之间传播。

Description

天线的在网平面内最优化的紧凑型直接式收发转换器装置

本发明涉及选择性地为阵列形式的发送器和/或接收器天线的领域，更具体地，涉及装配在这种天线上的直接式收发转换器装置(或“转换器”)。

“天线”在本文中被理解成表示连接至直接式收发转换器装置的单独的基本放射源和阵列天线。

并且，“阵列天线”此文中被理解成表示能够起传输和/或接收作用的天线，并包括基本放射源阵列和控制装置，该控制装置适于用来通过有源系统而对被基本放射源按照选定图传送(或者沿着相反的方向，以波的形式从空间接收)的射频信号的调幅和/或相进行控制。因此，它可以等同于有源的或非常罕见地无源的所谓的直接放射天线(英语缩写通常为DRA)、或者位于反射器系统前方的有源或者无源的阵列类型源。

此外，“直接式收发转换器”在此文中被理解成表示本领域技术人员通过缩写OMT则会得知的装置，也就是说，用于连接至诸如扩音器的基本放射源的装置，以选择性地利用第一电磁模式或第二电磁模式给它供给信号(以传送的方式)或从它接收信号(以接收的方式)，所述第一电磁模式具有第一极化，所述第二电磁模式具有垂直于第一极化的第二极化。所述第一和第二极化大致为线性的(水平(H)和竖直(V))。然而，通过增加额外的零件也可以制造圆形极化，其目的在于创造合适的相位态。

这种转换器包括例如：

-主(波)导向器，其用来沿着第一和第二电磁模式的主(无线电)轴线进行传播，所述第一和第二电磁模式具有互相正交的第一和第二极化，所述主导向器设有第一端(该第一端连接至适于所述第一和第二模式的圆形端口，并被连接至基本放射源)和第二端；

-第一辅助(波)导向器，其用于沿着第一辅助(无线电)轴线进行所述第一电磁模式的传播。该第一无线电轴线与所述主导向器的无线电轴线在同一直线上，但不必与之重合。所述第一辅助导向器设有第一端和第二端，所述第一端通过串联窗串联至所述主导向器的第二端，所述第二端连接至适于所述第一模式的串联端口；以及

-至少一个第二辅助导向器，其用于沿着第二辅助(无线电)轴线进行所述第二电磁模式的传播，并通过至少一个并联窗连接至所述主导向器，且该第二辅助导向器设有第一端，所述第一端连接至适于所述第二模式的并联端口。

正如本领域技术人员所熟知的那样，在阵列天线中，用来插入放射元件(或基本放射源)的可用空间直接取决于阵列的网尺寸(或基础式样)，该网尺寸被操作需求(预期的频率波段、性能优化、阵列瓣的损耗减少(在DRA的情形下)、焦斑采样(在反射器天线和阵列型源的情况下))所固定。

在本文想要进行的双极化应用中，并特别当双极化是线性的时候，有必要将直接式收发转换器(OMT)恰好设于相对应的基本放射源的后方。当利用波导技术来进行制造OMT的时候，它们在网平面(垂直于主轴线)的尺寸迅速变得大于网的尺寸(典型地，大于或等于1.2λ，其中λ是真空中的工作波长)。具体而言，在最常用的OMT中，至少一个第二辅助导向器通过弯曲件连接至主导向器(或OMT的主体)，尽管它们在网平面的尺寸典型地大约为3λ。在这种情况下，OMT的尺寸和网的尺寸之间具有不兼容性。

在W.Steffe于1995年6月在IEEE天线和传播协会国际会议上的AP-S文摘第一卷中收录的文献“在国际通讯卫星应用中的用于Ku波段的新型紧凑型OMJ”中，提议制造缩小的紧凑型的直接式接头(或OMJ)。这种类型的OMJ包括上述类型的主(波)导向器，其横截面为正方形，并用来通过串联窗而串联至第一辅助导向器(适于第一电磁模式的传播)；和第二辅助导向器，其横截面为矩形，并适于第二电磁模式的传播，该第二辅助导向器通过并联窗连接至主导向器，并设有第一端，该第一端用来连接至适于所述第二模式的并联端口。所述并联窗限定在主导向器的侧壁和第二辅助导向器的侧壁(其延伸的高度等于该第二辅助导向器的矩形横截面的短边的长度)之间，而第二辅助导向器在网平面内延伸的距离等于它的矩形截面的长边的长度。因此，所述OMJ在网平面内具有典型地大约为2λ的空间需求，其还是被证明为需求太高。此外，接下来的端口的定位使得完整的天线结构变得更加复杂，并且具有的影响是：增大了质量和尺寸需求的估算。

现有的解决方案都无法令人完全满意；因此本发明目地在于改进这种状况。

为此，本发明提出了用于天线的(选择性地为阵列天线的)直接式收发转换器装置，其天线类型已在引言部分的开始中进行了介绍，并且其中：

-所述第一和第二辅助导向器上下设置，从而使得它们的第一和第二(无线电)辅助轴线平行于所述主导向器的主(无线电)轴线；并且

-每个并联窗限定在所述主导向器的上壁和所述第二辅助导向器的下壁之间，并相对于所述主轴线而定向，以使得一方面，所述主导向器能够连接至所述第二辅助导向器，以将所述第二模式选择性地从其中一个传递至另一个，并且另一方面，使得所述第一模式在所述主导向器和所述第一辅助导向器之间传播。

换句话说，本发明提出将第二辅助导向器设在主导向器的上方(选择性地具有轻微的侧向偏移)，而不是与后者并排设置，接着，取决于所述第一和第二辅助导向器是否具有相同的定向还是其定向互相垂直，将每个并联窗限定在相对于主轴线是平行或者横向的位置。

按照本发明的装置可以包括其它特征，这些特征可以单独或者结合使用，并且显著地：

-例如，它的第二辅助导向器可以包括与所述第一端相对的第二端，该第二端是闭合的，以限定短路；

-在第一实施例当中，它可以包括并联窗，该并联窗为矩形，其中长边平行于所述主轴线，短边的长度远小于所述长边，并且该并联窗一方面大致限定在主导向器的上壁中心的位置，另一方面限定在相对于第二辅助轴线侧向偏移的第二辅助导向器的下壁的区域内。在这种情况下，所述第一和第二辅助导向器以及串联和并联端口具有横向的矩形横截面，其长边互相平行(对应于第一和第二辅助导向器具有相同定向的情形)。

＞例如，所述第二辅助导向器的下壁区域位于靠近该第二辅助导向器侧壁的位置；

-在第二实施例当中，所述主轴线和所述第二辅助轴线可以大致叠置，一个位于另一个之上。在这种情况下，每个并联窗为矩形，其中长边垂直于所述主轴线，短边的长度远小于所述长边，并且并联窗限定在相对于所述主轴线和第二辅助轴线的中心或者偏心位置。此外，所述第一辅助导向器和所述串联端口具有矩形横截面，该二者的矩形横截面的长边互相平行，并且所述第二辅助导向器和所述并联端口具有矩形横截面，该二者的矩形横截面的长边互相平行，并垂直于所述第一辅助导向器和所述串联端口的长边(对应于第一和第二辅助导向器具有不同定向的情况)。

＞它可以包括一个、两个或甚至三个(或甚至更多)矩形的并联窗，其尺寸可以选择相同或不同，其目的在于对被每个窗耦合的并相距选定距离的能量分数进行调制。

本发明还提出一种配有上述类型的直接式收发转换器装置的天线，该天线连接至单独的基本放射源。

本发明还提出一种配有多个如上所述类型的直接式收发转换器装置的阵列天线，所述多个直接式收发转换器装置分别连接至呈阵列设置的具有选定网的基本放射源，所述选定网例如是六边形类型。

从对下面的详细描述和附图的研究中，本发明的其它特征和优点将会变得显而易见，其中：

-图1非常示意性地显示了按照本发明的直接式收发转换器装置的第一示例性实施例的立体图；

-图2非常示意性地显示了图1所示的直接式收发转换器装置的第一示例性实施例的侧视图(YZ平面)；

-图3非常示意性地显示了图1所示的直接式收发转换器装置的第一示例性实施例的俯视图(XY平面)；

-图4非常示意性地显示了图1所示的直接式收发转换器装置的第一示例性实施例的穿过XZ平面的横截面图；

-图5非常示意性地显示了按照本发明的直接式收发转换器装置的第二示例性实施例的立体图；

-图6非常示意性地显示了图5所示的直接式收发转换器装置的第二示例性实施例的侧视图(YZ平面)；

-图7非常示意性地显示了图5所示的直接式收发转换器装置的第二示例性实施例的俯视图(XY平面)；

-图8非常示意性地显示了图5所示的直接式收发转换器装置的第二示例性实施例的穿过XZ平面的横截面图；

-图9非常示意性地显示了图1至图4中所示类型的多个直接式收发转换器装置设置在阵列天线阵列的网(此文中通过例子为六边形的)的节点上的布置；以及

-图10非常示意性地显示了图5至图8中所示类型的多个直接式收发转换器装置设置在阵列天线阵列的网(此文中通过例子为六边形的)节点上的布置。

附图将不仅能够用作对本发明的补充，并且如果有必要的话还有助于本发明的限定。

本发明的目的为，提供所述的优化紧凑型的直接式收发转换器装置，其优选地不具有传送和/或接收天线(选择性地为阵列类型)的分离叶片(或隔片)。

在下文中，通过非限定的例子，将假设天线是直接放射阵列(或DRA)天线，并且例如是有源的。因此，它包括基本放射源阵列，例如扩音器，每个基本放射源连接至根据本发明的直接式收发转换器装置D；以及包括控制装置，该控制装置适于通过有源系统而对射频信号的调幅和/或相位进行控制，所述射频信号由基本放射源根据选定图进行传送(或者沿着相反的方向，以波的形式从空间接收)。然而，本发明并未限制为此种类型的天线。事实上，本发明一方面涉及任何类型的DRA或其它阵列天线，并尤其涉及位于反射器系统前方的阵列源，例如有源或者无源、可重新配置或不可重新配置的FAFR类型天线，而另一方面涉及连接至根据本发明的装置的单独的基本放射源。

例如，所述阵列天线位于多媒体通信卫星上，并处于Ka波段(在18.2GHz至20.2GHz传送，或者在27.5GHz至30GHz接收)，或者处于Ku波段(在10.7GHz至12.75GHz传送，或者在13.75GHz至14.5GHz接收)。然而，所提出的装置在其他任何频率波段仍可应用。此外，两个放射的极化可以处在同一频率波段内或处于不同的频率波段内。

首先将参考图1至图4，以描述根据本发明的直接式收发转换器装置D的第一示例性实施例。

如图1的示意性显示，根据本发明的直接式收发转换器装置D包括：至少一个连接至圆形端口AC的主波导向器(或主体)GP、串联至主(波)导向器GP和串联端口AS(见图4中的标记)的第一辅助波导向器GA1、以及并联至主导向器GP和并联端口AP(见图4中的标记)的第二辅助波导向器GA2。

主导向器GP为平行六面体，其截面形状(XZ平面内)例如是矩形或正方形。然而，主导向器GP的形状也可以是圆形，尽管这种方案目前并非优选。该主导向器GP在纵向方向上(Y)延伸，该纵向方向还限定了装置D的主无线电轴线。它的尺寸被选择成允许沿着第一和第二电磁模式的射频(RF)信号的主(无线电)轴线Y传播，该第一和第二电磁模式分别具有互相正交的第一极化P1和第二极化P2。

例如，所述第一和第二电磁模式分别是TE10(主要模式)TE01。

例如，第一极化P1和第二极化P2是线性类型的，例如P1是竖直的(V)，而P2是水平的(H)，或者反之亦然。然而将会观察到，本发明还允许通过增加合适的零件而制造圆形极化，其目的在于获得必要的电相位条件(例如，将混合连接器加入至两个矩形导向器端口，或者在主圆形导向器上增加偏振器)。

主导向器GP包括两个“侧”壁PL(在YZ平面内)、“下”壁(在XY平面内)和“上”壁PS(在XY平面内)。此处，概念“侧”、“下”和“上”应当参考附图来理解，因此导向器的上壁PS位于该同一导向器的下壁的上方，并垂直于所述导向器的两个侧壁PL。当然，这些概念仅仅用来便于进行描述，而一旦装置D整合在天线(此处以阵列型为例)内，并不涉及主导向器GP或辅助导向器GA1或GA2的壁的最终定向。

这些侧壁PL、下壁和上壁PS在内部界定了主空腔，所述空腔设有第一和第二端。所述第一端连接至圆形端口AC，该圆形端口AC适于第一和第二模式(分别具有第一极化P1和第二极化P2)，并被设计成连接至基本放射源。被称作“串联”窗FSP的窗限定在所述第二端。它优选的形状为完全的矩形，例如，它的长边平行于Z轴。

主导向器GP的上壁PS包括至少一个选定形状的孔，该孔组成了被称作“并联”窗FPL或FPT的窗的一部分。

第一辅助(波)导向器GA1的形状例如大致为平行六面体，其中截面(在XZ平面内)为矩形(尽管可以考虑其它形状，并且特别是圆形或椭圆形)。它沿着纵向方向(Y)延伸，该纵向方向还限定了它的(第一)辅助无线电轴线。因此，它可以说沿着Y轴延伸了主导向器GP。它的尺寸被选择成能够沿着按照第一电磁模式的射频(RF)信号的第一辅助(无线电)轴线进行传播，该第一电磁模式具有第一极化P1。

第一辅助导向器GA1包括两个“侧”壁(在YZ平面内)、“下”壁(在XY平面内)和“上”壁(在XY平面内)。这些侧壁、下壁和上壁在内部界定了第一辅助空腔，所述第一辅助空腔设有第一和第二端。该第一端通过串联窗口FSP而串联至主导向器GP的第二端。该第二端连接至串联端口AS，所述串联端口AS适于具有第一极化P1的第一模式，并限定在XZ平面内。

例如，串联端口AS为矩形。如图1至图4所示的第一示例性实施例中，串联端口AS具有平行于X轴的长边GC1和平行于Z轴的短边PC1。

应当注意到，第一辅助导向器GA1可能不是纯正的平行六面体。如图所示，它可以部分由至少两部分选定片段(在垂直于Y方向的平面内)和长度(在Y方向内)的平行六面体形状组成，以产生所述导向器的横向尺寸的变化(用于阻抗匹配的阶越变压器)，其目的在于对电性能最优化。

第二辅助(波)导向器GA2的形状例如大致为平行六面体，其中横截面(在XZ平面内)为矩形。它沿着纵向方向(Y)延伸，该纵向方向(Y)还限定了它的(第二)辅助无线电轴线。它的尺寸被选择成允许沿着按照第二电磁模式的射频(RF)信号的第二辅助(无线电)轴线进行传播，该第二电磁模式具有第二极化P2。

第二辅助导向器GA2包括两个“侧”壁(在YZ平面内)、“下”壁PI(在XY平面内)和“上”壁(在XY平面内)。这些侧壁、下壁PI和上壁在内部界定了第二辅助空腔，所述第二辅助空腔设有第一和第二端。该第一端连接至并联端口AP，该并联端口AP适于具有第二极化P2的第二模式，并限定在XZ平面内。所述第二端优选地被端壁PT(在XZ平面内)所终止，以在所述第二辅助空腔内限定电短路。

第二辅助导向器GA2的下壁PI包括至少一个孔，该孔的选定形状与限定在主导向器GP的上壁PS中的孔的选定形状相同，并组成了并联窗FPL或FPT的补充部分。

例如，并联端口AP为矩形。在图1至图4所示的第一示例性实施例当中，并联端口AP具有平行于X轴的长边GC2和平行于Z轴的短边PC2。

按照类似于第一辅助导向器GA1的方式，应当注意到，第二辅助导向器GA2可以不是纯正的平行六面体。如图所示，它可以由至少两个具有不同尺寸的平行六面体部分(在垂直于Y方向的平面内的片段和在Y方向内的长度)组成，以产生阶跃变压器，其目的在于对电性能最优化。

还是按照类似于第一辅助导向器GA1的方式，应当注意到，主导向器GP可以不是纯正的平行六面体。它可以由至少两个不同部分组成，其中一个为平行六面体，另一个为圆柱形，以用于阻抗匹配。

第一辅助导向器GA1和第二辅助导向器GA2上下设置，以使得它们的第一和第二辅助无线电轴线平行于主导向器GP的主无线电轴线。因此，第二辅助导向器GA2还至少部分位于主导向器GP的上壁PS的上方。

很重要地注意到，主导向器GP(以及它的圆形端口AC)和第一和第二辅助导向器GA1、GA2(以及它们的串联和并联端口AS、AP)可以是两个或三个部分加在一起。然而，它们也可以取决于所使用的制造方法而组成了单一件。在这种情况下，很清楚地看到主导向器GP和第一辅助导向器GA1的上壁与第二辅助导向器GA2的下壁PI重合，尽管它们都有助于限定主空腔和辅助空腔的一部分。

如前所述，每个并联窗FPL或FPT都限定在主导向器GP的上壁PS和第二辅助导向器GA2的下壁PI之间。例如，当主导向器GP的上壁PS和第二辅助导向器GA2的下壁PI互相相对设置或重合的时候，并联窗FPL或FPT仅能被两个孔所构成，其中这两个孔在主导向器GP的上壁PS和第二辅助导向器GA2的下壁PI中互相对应。然而，并联窗FPL或FPT也可以由互相对应的两个孔和在这两个孔之间提供导向功能的连接元件构成(该方案并非目前的优选方案，这是基于尽可能地限制连接元件的厚度(或长度)的愿望)。

由于两个原因，每个并联窗FPL或FPT以选定方式而相对于主无线电轴线被定向。首先，定向必须允许所述主空腔(由主导向器GP限定)和第二辅助空腔(由第二辅助导向器GA2限定)的连接，从而使得当接收(Rx)的时候，第二模式(具有第二极化P2)选择性地从主导向器GP传递至第二辅助导向器GA2，或者当传送(Tx)的时候，从第二辅助导向器GA2传递至主导向器GP。此外，当接收(Rx)的时候，定向必须迫使第一模式(具有第一极化P1)从主导向器GP传播至第一辅助导向器GA1，或者当传送(Tx)的时候，从第一辅助导向器GA1传播至主导向器GP。

在纵向矩形窗且其长边平行于Y方向的情况下，第二模式的耦合是通过并联窗FPL的长度和它相对于第二辅助导向器GA2的第二辅助无线电轴线的侧向偏移(在X方向内)而施加的，或者在横向矩形窗并且其长边平行于X方向的情况下，第二模式的耦合是通过并联窗FPT的长度和/或数量和/或所述窗之间的距离和/或每个并联窗FPT的中心相对于第二辅助RF轴线的位置而施加的。

应当注意到，短路和最近的窗FPL或FPT之间的距离还可以形成调整参数的一部分，其中所述短路设在第二辅助导向器GA2的端壁PT上。

几个并联窗FPT的使用允许了并联窗之间的功率分配。

此外，每个并联窗FPL或FPT的狭窄度使得第一极化P1的激励能够最小化，或者换句话说，第一极化P1的抑制级别被固定。这允许了避免使用分离叶片(或隔片)，尽管此处也还可以使用。例如，选定的宽度为大约λ/10到λ/20之间，其中λ为装置D的工作波长。

每个并联窗FPL或FPT的位置被选定，以最优化与电流线的耦合，所述电流线对应于第二模式，并在主导向器GP的上壁PS上以及第二辅助导向器GA2的下壁PI上产生。

此外，每个并联窗FPL或FPT的定向取决于在X方向寻求装置D的紧凑度。可以设计出两类实施方式。

第一类将各实施方式结合在一起，其中每个并联窗FPL为“纵向”矩形，(长边(或长度)平行于Y方向)，且每个并联窗位于主导向器GP的主轴线上方并与之平行，同时相对于第二辅助导向器GA2的第二辅助射频轴线侧向偏移(在X方向上)。

第二类将各实施方式结合在一起，其中每个并联窗FPL为“横向”矩形(长边(或长度)平行于X方向)，并相对于主导向器GP的主轴线和第二辅助导向器GA2的第二辅助轴线(主轴线和第二辅助轴线上下设置)而位于中心(但也可以偏斜(或偏离中心))。此处，“中心位置”被理解成表示在第二辅助轴线的两侧具有相同的横向延伸。平行窗FPT相对于第二辅助RF轴线的定位允许了它们传输的功率的至少局部限定。

所述第一类对应于如图1至图4所示的第一实施方式。在该例中，显示了形状为矩形和纵向的单独的并联窗FPL，但是可以构想出使用数个(至少两个)所述并联窗，沿着Y轴一个接一个地进行设置，并具有相同的定向。在这种情况下，所述窗的长度不必相同。

纵向窗FPL相对于第二辅助轴线的侧向(或横向)偏移越大，第二模式的电流线耦合就越有效。在示例性(参见图4)的例子中，纵向窗FPL朝位于第二辅助导向器GA2侧壁附近的第二辅助导向器GA2的下壁PI的区域开口。因此，耦合是最优化的。然而，应当注意到，纵向窗FPL相对于第二辅助轴线的侧向偏移越大，第二辅助导向器GA2相对于主导向器GP和第一辅助导向器GA1的侧向偏移就越大。该第二辅助导向器GA2的侧向偏移最多等于它的宽度(长边)GC2的一半。因此，装置D的横向(在X方向上)空间需求最多等于主导向器GP的宽度GC1加上第二辅助导向器GA2的宽度GC2的一半的总和，或者GC1+GC2/2。

在该第一示例性实施例当中，由于并联窗FPL的“纵向”定向，第一辅助导向器GA1和第二辅助导向器GA2以及串联端口AS和并联端口AP具有矩形横截面，其长边均沿着X方向平行。因此，第一辅助导向器GA1和第二辅助导向器GA2以及串联端口AS和并联端口AP都具有相同的“横向”定向(长边GC1、GC2沿着X方向)。

所述第二类对应于图5至图8所示的第二示例性实施例。通过非限定的例子，显示了三个相同矩形和横向形状的并联窗FPT，但可以构想出使用其中单独的一个、或两个、或甚至多于三个的并联。

横向窗FPT的数量越多且每个横向窗FPT的长度(沿着X方向)越大，那么第二模式的电流线的耦合就会越趋向有效。在示例性(参见图5至图7)的例子中，三个横向窗FPT长度相同，并且每对窗是等距离的。然而，这并非必须的(窗之间的距离事实上可以变化)。应当注意到，窗的长度也可以是调整参数。

由于第二辅助轴线在此处完全叠置于主轴线和第一辅助轴线之上，因此第二辅助导向器GA2完全或者几乎完全位于主导向器GP和第一辅助导向器GA1的上方。因此，装置D的横向空间需求(在X方向内)等于具有最大的横向延伸的所述辅助导向器或主导向器的横向空间需求。因此，至少装置D的横向空间需求对于第二类实施方式而言是最低的。

在该第二类实施方式中，由于每个并联窗FPT的“横向”定向，第一辅助导向器GA1和它的串联端口AS具有矩形横截面，其长边GC1平行于Z方向，而第二辅助导向器GA2和它的并联端口AP具有矩形横截面，其长边GC2平行于X方向。因此，第一辅助导向器GA1和第二辅助导向器GA2具有不同的定向，串联端口AS和并联端口AP也是如此。

图9示意性地显示了7个直接式收发转换器装置Di1至Di7，所述7个直接式收发转换器装置属于第一类，并位于阵列天线阵列的六边形的网(或基础式样)Mi的例子的节点上。

类似地，图10示意性地显示了7个直接式收发转换器装置Di1至Di7，所述7个直接式收发转换器装置属于第二类，并位于阵列天线阵列的六边形的网(或基础式样)Mi的例子的节点上。

当然，按照本发明的直接式收发转换器装置D互相之间可以以不同方式来设置，以组成阵列天线阵列的其它类型的网(或基础式样)Mi，例如三角形、矩形或其它任何形状(即，不必是周期性的式样)。

此外，在前面对装置D进行描述的例子当中，其中主导向器GP串联至串联的辅助导向器GA1，且并联至并联的辅助导向器GA2。然而，主导向器GP可以串联至串联的辅助导向器GA1，且并联至一个、两个、三个或四个并联的辅助导向器GA2。在后者的情况下，多个并联的辅助导向器GA2连接至主导向器GP的各个侧壁上(平行于XY和YZ平面)。这能够使得装置D在1至5个频率波段的数量下工作。应当注意到，这些各个并联的辅助导向器GA2不必使得它们所有的窗都位于沿着Y轴的同一侧上。此外，主导向器GP的空腔的横截面还可以沿着Y轴而变化，以考虑所述窗的各个位置。

应当注意到，按照本发明的装置还可以在空间需求约束并非是主约束的时候使用，例如需要单频或双频极化的单独或隔离源的情况。

本发明并未仅仅通过例子而限定于以上所述的直接式收发转换器装置的和天线(选择性地为阵列型)的实施方式，而是包括了本领域技术人员在本发明的权利要求的范围内所有可能的构思变化。

Claims

1.一种用于天线的直接式收发转换器装置(D)，包括(i)主导向器(GP)，其用来沿着第一和第二电磁模式的主轴线进行传播，所述第一和第二电磁模式具有互相正交的第一和第二极化，所述主导向器(GP)设有第一端和第二端，所述第一端连接至适于所述第一电磁模式和第二电磁模式的圆形端口(AC)；(ii)第一辅助导向器(GA1)，其用于沿着第一辅助轴线进行所述第一电磁模式的传播，并设有第一端和第二端，所述第一辅助导向器(GA1)的第一端通过串联窗(FSP)串联至所述主导向器(GP)的第二端，所述第一辅助导向器(GA1)的第二端连接至适于所述第一电磁模式的串联端口(AS)；以及(iii)第二辅助导向器(GA2)，其用于沿着第二辅助轴线进行所述第二电磁模式的传播，该第二辅助导向器(GA2)通过至少一个并联窗(FPL、FPT)连接至所述主导向器(GP)，并设有第一端，所述第二辅助导向器(GA2)的第一端连接至适于所述第二电磁模式的并联端口(AP)，其特征在于，所述第一(GA1)和第二(GA2)辅助导向器上下设置，从而使得它们的第一和第二辅助轴线平行于所述主轴线；并且，每个并联窗(FPL、FPT)限定在所述主导向器(GP)的上壁(PS)和所述第二辅助导向器(GA2)的下壁(PI)之间，并相对于所述主轴线而定向，以使得所述主导向器(GP)能够连接至所述第二辅助导向器(GA2)，以将所述第二电磁模式选择性地从所述主导向器(GP)和所述第二辅助导向器(GA2)中的一个传递至所述主导向器(GP)和所述第二辅助导向器(GA2)中的另一个，并使得所述第一电磁模式在所述主导向器(GP)和所述第一辅助导向器(GA1)之间传播；并且，所述主轴线和第二辅助轴线大致叠置，一个位于另一个之上；并且，所述装置包括至少一个并联窗(FPL、FPT)，该并联窗(FPL、FPT)具有矩形形状，该矩形具有长边和短边，其中长边垂直于所述主轴线，并且并联窗(FPT)相对于所述主轴线和第二辅助轴线而限定在偏心位置；并且，所述第一辅助导向器(GA1)和所述串联端口(AS)具有矩形横截面，该二者的矩形截面的长边互相平行，并且所述第二辅助导向器(GA2)和所述并联端口(AP)具有矩形横截面，该二者的矩形横截面的长边互相平行，并垂直于所述第一辅助导向器(GA1)和所述串联端口(AS)的长边。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二辅助导向器(GA2)包括与所述第二辅助导向器(GA2)的第一端相对的第二端，该第二辅助导向器(GA2)的第二端是闭合的，以限定短路。

3.一种天线，其特征在于，它包括单独的如前述一项权利要求所述的直接式收发转换器装置(D)，所述装置连接至单独的基本放射源。

4.一种阵列天线，其特征在于，它包括多个如权利要求1或2所述的直接式收发转换器装置(D)，该多个直接式收发转换器装置(D)分别连接至具有选定网的呈阵列设置的基本放射源。

5.如权利要求4所述的阵列天线，其特征在于，所述网为六边形类型。