CN101677150B

CN101677150B - 复合式多频天线

Info

Publication number: CN101677150B
Application number: CN200810211226A
Authority: CN
Inventors: 黄章修; 赖中民
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: CN101677150A

Abstract

本发明涉及复合式多频天线。具体地，本发明提供一种复合式多频天线，包含多个第一频集波器及一第二频集波器。第一频集波器具有第一频波导管，而第二频集波器包含有第一集波单元及第二集波单元。第一集波单元及第二集波单元分别设置于多个第一频集波器所排列形成的直线两侧。第一集波单元及第二集波单元分别包含有第二频波导管。第一集波单元及第二集波单元的后端信号输出部分彼此耦接，且两者接收的信号合并形成单一信号，并向外输出此单一信号为第二频的信号。藉由此一设计，得以在卫星密度高时以同一天线接收数颗角度接近且具有双频信号的卫星所发出的信号。

Description

复合式多频天线

技术领域

本发明涉及一种复合式多频天线；具体而言，本发明涉及一种供接收卫星信号的复合式多频天线。

背景技术

近来随着太空科技的进步，卫星的应用也为人类带来越来越多的便利性。卫星在科技上的应用有许多方面，例如探测、气象、全球定位等，特别在信号传递的应用上，目前的技术已十分成熟。凡是通信、数据传递、影音广播，均依赖卫星作为信号传递的中继媒介。然而随着卫星信号传递应用的需求成长，卫星的数量及可应用的频带亦需随之增加，方能达到供需平衡。

目前常用的卫星通信频带包含有Ku频带及Ka频带，其中Ka频带较为高频，故其受地面微波干扰的状况较轻微，但受降雨影响衰减的情况较严重。Ku频带较为低频，故其受地面微波干扰的状况较严重，而受降雨影响衰减的情况较轻微。目前部分的卫星为宽频卫星，得以同时传递此二种频带的信号，因此配合的接收天线亦需有同时接收此二种频带信号的能力。如图1a所示，传统的双频卫星天线包含有集波装置5，其具有同轴设置的Ka频波导管10及Ku频波导管20。Ku频波导管20的内径较大，且围绕于Ka频波导管10之外。Ku频波导管20的外侧设有抑制高频模块部30，供抑制电场中高阶模态的产生，使集波装置5产生的场型较为圆滑与对称。然而由于Ku频波导管20与Ka频波导管10同轴设置，故Ku频波导管20的内径会增加以对应Ku频带的频率。因此，此种设计的集波装置5具有较大的体积。

此外，以同步卫星为例，由于轨道位置有限(360°)但释放卫星的需求增加，因此国际电信联盟(ITU)已将原规划每3°一颗卫星的配置改为每2°配置一卫星。由于卫星间的角度减小，故卫星天线的集波装置亦需调整。如图1b所示为传统上可同时接收数颗卫星的信号的集波装置7，其包含中央的Ku频波导管20及两侧的Ka频波导管10。但在此一设计之下，其在同一角度所能接收的卫星信号均为单频信号。当所对应的卫星信号具有双频信号时，则无法同时接收。此外，在此一设计之下，由于两侧Ka频波导管10间的空间有限，因此仅容得下单一的Ku频波导管20。且因两侧Ka频波导管10间的空间固定，因此无法将图1a所示的双频集波装置5加设于其间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式多频天线，可接收相近角度的多颗卫星的信号。

本发明的另一目的在于提供一种复合式多频天线，可接收同角度卫星的双频信号。

本发明的另一目的在于提供一种复合式多频天线，可在相邻的卫星信号集波器间设置可接收双频信号的集波器。

复合式多频天线包含多个第一频集波器及一第二频集波器。第一频集波器具有第一频波导管，而第二频集波器包含有第一集波单元及第二集波单元。第一集波单元及第二集波单元分别设置于多个第一频集波器所排列形成的直线两侧；因此可视第二频集波器与第一频集波器为非同轴的设置。第一集波单元及第二集波单元分别包含有第二频波导管。第二频波导管平行前述的第一频波导管并与其并列设置。第一集波单元及第二集波单元的后端信号输出部分彼此耦接，因此第一集波单元所接收的信号与第二集波单元接收的信号合并形成单一信号，并向外输出此单一信号为第二频的信号。

由于第一集波单元和第二集波单元与第一频集波器采用非同轴设计，故可增加天线设计上空间的可变化性。藉由此一设计，得以在卫星密度高时以同一天线接收数颗角度接近且具有双频信号的卫星所发出的信号。

附图说明

图1a为传统双频卫星集波装置的示意图；

图1b为传统卫星集波装置的示意图；

图2为本发明的复合式多频天线的实施例示意图；

图3为复合式多频天线接收多颗卫星信号的实施例示意图；

图4为复合式多频天线接收双频信号的实施例示意图；

图5a为复合式多频天线的实施例剖视图；

图5b为图5a所示实施例的另一角度剖视图；

图6为图2所示实施例的顶视图；

图7a至图7d为复合式多频天线使用集波块的实施例示意图。

主要组件符号说明：

100第一频集波器

101中央第一频集波器

110第一频波导管

113、251号角部分

170、270、800抑制高阶模块部

180、280集波块

200第二频集波器

210第一集波单元

220第二集波单元

250第二频波导管

500碟面

710第一卫星

720第二卫星

730第三卫星

具体实施方式

本发明提供一种复合式多频天线。在较佳实施例中，本发明的复合式多频天线为供接收卫星信号的卫星信号接收装置。特别是针对同角度或接近角度范围内具有多颗同频或不同频卫星的状况，本发明提供的复合式多频天线可发挥良好的信号接收效果。

如图2所示，复合式多频天线包含多个第一频集波器100及一第二频集波器200。第一频集波器100具有第一频波导管110。在此实施例中，第一频波导管110形成于第一频集波器100的中心位置。第一频波导管110较佳地具有方形的截面，亦即形成为一方柱形空间；然而在不同实施例中，第一频波导管110亦可具有圆形的截面。此外，所述多个第一频集波器100呈线形排列。在图2所示的实施例中，共包含有三组第一频集波器100。各第一频集波器100的第一频波导管110彼此相互平行，且各第一频集波器100沿一直线排列形成如排笛的形式。为有效接收卫星信号，第一频集波器100较佳地还设有极化片及集波探针(未绘示)形成于第一频集波器100的后端部分。每一第一频集波器100均独立接收信号，且其后端亦独立输出接收的信号成为第一频信号。

如图2所示，第二频集波器200包含有第一集波单元210及第二集波单元220。第一集波单元210及第二集波单元220分别设置于多个第一频集波器100所排列形成的直线两侧。换言之，第一集波单元210及第二集波单元220的分布方向横跨第一频集波器100的分布方向，且第一集波单元210及第二集波单元220分隔于第一频集波器100的两侧。因此可视第二频集波器200与第一频集波器100为非同轴的设置。在较佳实施例中，如图2所示，第一集波单元210中具有位于中央位置的中央第一频集波器101。第一集波单元210及第二集波单元220分别设置于中央第一频集波器101的相对两侧，且此三者的排列方向与第一频集波器210的分布排列方向正交。

第一集波单元210及第二集波单元220分别包含有第二频波导管250。第二频波导管250平行前述的第一频波导管110并与其并列设置。在此较佳实施例中，第一频集波器100为高频集波器，且较佳接收Ka频的信号；而第二频集波器200为低频集波器，且较佳接收Ku频的信号，但不以此为限。因此，第二频波导管250的内径较佳地大于第一频波导管110的内径。为有效接收卫星信号，第一集波单元210及第二集波单元220较佳地还设有极化片及集波探针(未绘示)形成于第二频波导管250的后端。第一集波单元210及第二集波单元220的后端信号输出部分彼此耦接，因此第一集波单元210所接收的信号与第二集波单元220接收的信号合并形成单一信号，并向外输出此单一信号为第二频的信号。换言之，第二频集波器200被一分为二后分别接收信号后再加以整合。由于第一集波单元210与第二集波单元220与第一频集波器100采用非同轴设计，故可增加天线设计上空间的可变化性。

如图3及图4所示，复合式多频天线进一步包含一碟面500。第一频集波器100及第二频集波器200均朝向碟面500设置。在图3中，此一实施例示意图为截取多个第一频集波器100排列的剖视图。如图3所示，天空中分布有第一卫星710、第二卫星720及第三卫星730，多个第一频集波器100则分别对应接收第一卫星710、第二卫星720及第三卫星730经由碟面500反射后的信号。由于天空中卫星密度与日俱增，因此第一卫星710、第二卫星720及第三卫星730相对于复合式多频天线的角度差异可能在2度之内，例如分别分布于99.2°W、101°W、102.8°W。第一卫星710、第二卫星720及第三卫星730的信号经由碟面500反射后，分别进入对应的第一频集波器100中，经过第一波导管110内的传播与极化转换后，由集波探针将信号导入低噪声降频放大器中。低噪声降频放大器在处理后再向后输出至解调器，以将信号解调播出。

图4所示为截取第一集波单元210与第二集波单元220排列的剖示图。如图4所示，第一集波单元210和第二集波单元220与中央第一集波器101并列，并因此可接收同一角度的第二卫星720的信号。第二卫星720可传送双频信号，例如Ka频及Ku频，因此可在不增加卫星密度的状况下增加信号传递的管道。此外，若第二卫星720仅传送单频信号，则亦可在第二卫星720的同一角度设置另一卫星传送不同频域的信号。

在此实施例中，中央第一集波器101接收Ka频的信号，而第一集波单元210与第二集波单元220则分别接收Ku频的信号。Ku频信号经由碟面500反射后，分别进入第一集波单元210与第二集波单元220中，经过第二波导管250内的传播与极化转换后，由集波探针将信号导入低噪声降频放大器中。低噪声降频放大器在处理后再向后输出至解调器，以将信号解调播出。在较佳实施例中，第一集波单元210与第二集波单元220所接收的信号在导入低噪声降频放大器前即先行合并；然而在不同实施例中，亦可在经低噪声降频放大器处理后再行合并。藉由此一设计，得以在卫星密度高时以同一天线接收数颗角度接近且具有双频信号的卫星所发出的信号。

如图5a所示，第一频波导管110接收信号的一端形成为号角部分113。号角部分113具有向外开的张角角度θ₁。在较佳实施例中，此张角角度θ₁介于65度至70度之间。同样地，如图5b所示，第二频波导管250接收信号的一端形成为号角部分251。号角部分251具有向外开的张角角度θ₂。在较佳实施例中，此张角角度θ₂介于65度至70度之间。

如图5a、图5b及图6所示，第一频集波器100包含有抑制高阶模块部170，形成于第一频波导管110接收信号端的外缘。在此实施例中，抑制高阶模块部170由数面弧形壁所构成。此数面弧形壁的高度由内而外递增，且同轴围绕第一频波导管110。每一弧形壁的两端则分别连接第一集波单元210及第二集波单元220的外壁。然而在不同实施例中，抑制高阶模块部170中亦可具有封闭的完整环状壁，并围绕第一频波导管110。同样地，第一集波单元210及第二集波单元220亦分别具有形成于第二频波导管250信号接收端外缘的抑制高阶模块部270。抑制高阶模块部270由数面弧形壁所构成。此数面弧形壁的高度较佳由内而外递增，且同轴围绕第二频波导管250。然而在不同实施例中，此数面弧形壁的高度亦可均相等。此外，每一弧形壁的两端则跨接相异的第一频集波器100，以将第二频波导管250围绕在其中。藉由此一设计，得以限制及改变电场中高阶模态的产生，使第一频集波器100或第二频集波器200所产生的场型较为圆滑与对称，或可作其他调整以符合设计上的需要。

在图6所示的实施例中，相邻的第一频波导管110的外缘间距小于第一集波单元210及第二集波单元220各自的半径。如图6所示，中央第一频集波器101的第一频波导管110与其相邻的第一频集波器100所含第一频波导管110间的外缘间隔D，即小于第一集波单元210或第二集波单元220的半径R。在此实施例中，第一集波单元210或第二集波单元220的半径R包含号角部分251与抑制高阶模块部270的厚度。然而在较佳实施例中，相邻的第一频波导管110的外缘间距可更进一步小于第二频波导管250的半径r。此外，当卫星分布的角度差在2度左右时，根据本发明的一实施例的反射面参数，相邻的第一频波导管110的中心间距约为18.8mm。

在图7a所示的实施例中，第一频集波器100可包含有集波块180设置于第一频波导管110的信号接收端。在此实施例中，集波块180采用球体设计。藉由集波块180的设置，可省去号角部分113或抑制高阶模块部170的设计及其占用的体积。如图7a所示，由于中央第一频集波器101夹设于二第一频集波器110之间，故可利用空间较小。因此以集波块180配合第一频波导管110使用，以节省空间。然而在不同实施例中，如图7b所示，亦可将并列的三组第一频集波器110采用同一设计，均使用集波块180配合第一频波导管110。

在图7c所示的实施例中，第一集波单元210及第二集波单元220分别包含有集波块280设置于第二波导管250上。在此实施例中，设置于第二波导管250上的集波块180采用圆柱体设计。藉由集波块280的设置，可省去号角部分251或抑制高阶模块部270的设计及其占用的体积。然而在不同实施例中，如图7d所示，此一设计亦可配合抑制高阶模块部800的设置。在此实施例中，抑制高阶模块部800包含至少一封闭的环形壁，并包围于第一频集波器100及第二频集波器200之外。当环形壁为多个时，其壁高较佳由内向外递增，以产生较圆滑与对称的场型。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书范围的精神及范围的修改及等同设置均包含于本发明的范围内。

Claims

1.一种复合式多频天线，包括：

多个第一频集波器，分别具有一第一频波导管，其中所述多个第一频集波器呈直线形排列，各所述第一频集波器的所述第一频波导管彼此相互平行；以及

一第二频集波器，包括一第一集波单元及一第二集波单元，所述第一集波单元及第二集波单元分别包括一第二频波导管；其中所述第一集波单元及所述第二集波单元分别设置于所述多个第一频集波器形成的线形排列两侧，并为所述多个第一频集波器所分隔；所述第一集波单元接收的信号与所述第二集波单元接收的信号合并形成单一信号。

2.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一频波导管的内径小于所述第二频波导管的内径。

3.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中相邻的所述第一频波导管的外缘间距小于所述第一集波单元及所述第二集波单元各自的半径。

4.如权利要求3所述的复合式多频天线，其中相邻的所述第一频集波器的外缘间距小于所述第二频波导管的半径。

5.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中相邻的所述第一频波导管的中心间距约为18.8mm。

6.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一频波导管的一端形成一号角部分，所述号角部分具有一张角角度。

7.如权利要求6所述的复合式多频天线，其中所述张角角度介于65度至70度之间。

8.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一频集波器包括一抑制高阶模块部，所述抑制高阶模块部形成于所述第一频波导管的一端外缘。

9.如权利要求8所述的复合式多频天线，其中所述抑制高阶模块部包括至少一弧形壁围绕所述第一频波导管，所述弧形壁的两端分别连接所述第一集波单元及所述第二集波单元。

10.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第二频波导管的一端形成一号角部分，所述号角部分具有一张角角度。

11.如权利要求10所述的复合式多频天线，其中所述张角角度介于65度至70度之间。

12.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一集波单元及所述第二集波单元分别包括一抑制高阶模块部，所述抑制高阶模块部形成于所述第二频波导管的一端外缘。

13.如权利要求12所述的复合式多频天线，其中所述抑制高阶模块部包括至少一弧形壁围绕所述第二频波导管，所述弧形壁的两端跨接相异的所述第一频集波器。

14.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述多个第一频集波器包括一中央第一频集波器，所述第一集波单元及所述第二集波单元分别设置于所述中央第一频集波器的两侧，且所述第一集波单元、所述中央第一频集波器及所述第二集波单元的排列方向正交于所述多个第一频集波器的排列方向。

15.如权利要求1所述的复合式多频天线，进一步包括一抑制高阶模块部包围于所述多个第一频集波器及所述第二频集波器之外。

16.如权利要求15所述的复合式多频天线，其中所述抑制高阶模块部包括至少一封闭环形壁。

17.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一频集波器包括一集波块设置于所述第一频波导管上。

18.如权利要求17所述的复合式多频天线，其中所述集波块形成为球体。

19.如权利要求1所述的复合式多频天线，其中所述第一集波单元及所述第二集波单元分别包括一集波块设置于所述第二频波导管上。

20.如权利要求19所述的复合式多频天线，其中所述集波块形成为柱体。