CN1022210C - 波导耦合装置 - Google Patents

Abstract

电容耦合的印制导电片3作为高效率装置以耦合带状线5和波导1之间的正交极化能量。两个分开的探针4相互正交安放，以进行独立的极化耦合，以产生独立的线性正交信号或独立的左旋和右施圆极化信号。带状线5和导电片3以共同的基片8为支撑物，基片8穿过波导1横向延伸。波导壁的厚度T为四分之一波长。应用之一是用于DBS卫星电视接收系统，用于隔离分配到同一信道但具有正交极化的两个信号。图1(b)

Description

本发明涉及耦合装置，更具体地说，涉及传输线和波导之间耦合能量的装置。

传输线和波导之间能量的耦合，一般是用穿过波导的壁伸进波导谐振腔的一根或若干根导体探针或环路来实现，所述探针垂直于腔轴。当波导容纳圆极化场，或者容纳两个独立的正交极化场时，如果要得到高度的隔离以及良好的回程损耗，那就要求用两个在腔内相互正交并且相距半波长（在轴向）的探针来获得这种极化场。第一探针一般置于离波导短路端四分之一波长处。这种装置有两个缺点：第一，两探针不具有相同的频率特性，离短路面较远的探针具有较窄的频带。第二，这些探针不是共平面的，所以不适合于直接连到单一微带电路板。如果把第一探针移近波导短路端，故意地使该结构失谐，则两个正交极化信号之间的隔离得到改善。但是，在双探针结构中，因为探针不再调谐到腔谐振频率，所以，这种失谐导致严重恶化的回程损耗。

本发明的目的是提供一种波导结构，在该结构中，对于这些正交极化场能同时获得高度的隔离和良好的回程损耗。

根据本发明用于在传输线和波导之间耦合能量的装置包括支撑在波导内并且垂直于波导轴的导电片，所述传输线穿过波导壁横向延伸到一位置，以提供该传输线和该导电片之间的耦合。

该传输线最好延伸到与该导电片既靠近但又不接触的位置。

该传输线最好包括与该导电片共平面的带状线段，带状线段末端靠近宽度变窄的导电片。

该传输线可以是两个相对于导电片以类似的方式排列的传输线之一，两条带状线相互正交放置，为的是在波导内容纳两个相互正交的、平面极化的信号。

在本发明的一个实施例中，传输线包含两条带状线分支线段，该二线段从其接头按正交方向朝导电片延伸，设置一种装置，以便在由分支线段所传送的信号之间引入90°的相位差，这样，就在波导内容纳圆极化信号。

引入90°相位差的装置可由具有不同长度的分支线段构成。

此外，引入90°相位差的装置可由装在分支线段接头处的混合电路构成。

混合电路可在有分支线段和导电片的共用基片上印制而成，该电路位于波导之外。

所述混合电路最好具有两个分别连接到分支线 段的第一通道和两个连接到对应的传输线的第二通道。

导电片和/或每一带状线段可以以穿过波导壁而延伸的基片作为支撑物。

波导壁厚最好小于工作频率的四分之一波长，为的是允许基片和/或每根带状线段穿过波导壁而无损于波导功能。

所述导电片可以是适应于在波导和传输线之间耦合出圆极化场简并模的导电片;这时传输线可以接触导电片。

根据本发明的耦合装置将通过实施例，参照附图进行描述，附图中：

图1（a）示出波导耦合装置的端视图，而图1（b）是它的剖面侧视图;

图2示出在图1的装置中用于在任一个方向产生圆极化场的90°混合电路;

图3示出产生一个方向圆极化场的另一馈电电路;

参照上述附图。图1（a）及图1（b）示出以圆截面导电管的形式出现的标准波导结构，它具有谐振腔2。诸如经常用于微波天线中的导电片3支撑在谐振腔2中，该导电片3贴在介质基片8上，垂直于波导1的轴。两个带状线段5印制在基片8上。每一带状线段在其端部缩小宽度成窄的带状导电探针4，该探针的端部与导电片3的边缘靠近但不电接触。两个带状探针4以及与之相连接的带状线段5处于相互正交的位置，并且都与导电片3共平面。基片8横断整个波导壁，即，夹在两段导电管1之间。如图1标号6所示，用导管端面局部扩孔的方法使带状线段5与管1隔离。另一方法是，可在管1的端面和支撑带状线段5的基片8的一侧夹绝缘垫片。基片8的接地平面7在其对着带状线5的一侧上。接地平面7与波导壁相接触，但不延伸到谐振腔2的里面。虽然图1中示出基片8的最接近波导管1的短路端11的面上的接地平面，但是，显然，接地平面7同样也可以放在基片8的对面，这时，导电片3和带状线段5就和短路面11最靠近。基片8提供一块简便的印刷电路板以便安装与波导有关的电路。为此，基片8和它的接地平面7可以大大地延伸，而超出波导周边。

在工作（谐振）频率，波导圆管1的壁厚T为四分之一波长。在不连续性处由于有基片8，管1的外边9对于穿过基片8的行波能量构成开路（或者，至少是非常高的阻抗）。由于使T为四分之一波长，这个开路把管1的内边10有效地转换成短路。所以，在谐振频率时，波导壁的内边10对于信号能量是连续的，而壁将起扼流作用，使基片有效地断开波导壁而无损于波导的功能。

带状探针4端部和导电片3边缘之间的间隙提供从带状线段5到导电片3的信号能量的电容耦合。带状线段5和与它相连的带状探针4能够单独地把信号耦合到波导，以产生具有高度隔离的独立的正交极化场。如果两个这样独立的信号都要容纳于波导中，那么，将要求每一带状线段5有它自己的传输线（未示出），它可以是将线段5连续延伸的印刷在基片8上的轨迹。此外，传输线可以包含同轴电缆，这时还要求一个从带状线到同轴电缆的过渡接头。所述接头应该尽量靠近波导以保证所述同轴线的外屏蔽不搭接绝缘体6。所述电缆外屏蔽连接到基片8上的接地平面7。

使用导电片3作为耦合元件保证了两个极化场之间的低损耗和高度隔离。因为沿着带状探针4传输的能量是在波导内并且在空气中，即，不再把能量封闭在带状线和接地面之间，所以损耗最小。这就意味着绝大部份损耗发生在为带状探针4馈送信号的带状线5内。波导内的基片8只用来支撑导电片3和带状线5，所以应当做得尽可能的薄以进一步使损耗最小。

基片8位于离波导1的短路端11的距离为L（比方说，八分之一波长）的位置，以故意地使结构失谐（图1（b））。所述失谐改善了正交极化场之间的隔离。即使腔失谐，由于在带状探针4之间含有导电片3，因而也能保持良好的反射损耗;所以，可以同时获得高度隔离和良好的反射损耗。

其它的正交极化场，例如，圆极化场，用在图1示出的结构也可以在波导中产生。为了得到圆极化场，加到带状探针4的信号必须具备90°相位差，此外，还要求空间正交。可有几种方法得到这样的相位差。图2概括地示出获得圆极化场的一种方法，它使用带状线段5之间具有90°相位差的混合网络12和单独的传输线（未示出），该传输线可以连到点B或点C。混合网络由简单的信号通道装置组成，它可以是在波导外部的、支撑导电片3的同一基片8上腐蚀出的导电轨迹。由传输线 加到点B或点C的信号通过不同长度的路程到达带状探针4。不同长度路程之差使得两个带状探针4耦合到导电片3上的信号之间相位相差90°。所产生圆极化场的旋转方向取决于所述信号是加到点B还是点C。

在图3，图解示出只产生一种圆极化场分布的又一种方法。这里，单个微带传输线13分成两根带状线5，这两根带状线具有不同的长度以产生所要求的相位条件。圆极化场的峰由提供的较长信号路程的带状线确定。

虽然上述实施例总的涉及把波导作为辐射元件的应用（该波导是由一根或两根传输线馈电的），但是，所述耦合装置同样适用于接收极化信号的结构。应用之一是用于DBS（直接广播卫星）卫星电视接收系统，这时，两个广播信号分配同一频率信道，但由于它们具有独立的正交极化，信号之间可以隔离起来。选择节目时，可以不用调整天线，而转换传输线以将要接收的信号送到接收机输入端。

Claims (8)

1、在两条传输线和波导之间耦合能量的装置，所述装置包括波导(1)、两条传输线和导电片(3)，其特征在于，所述两条传输线包括在垂直于波导轴安置的基片(8)上载有的相互正交的带状导电体，所述两个带状导电体延伸到波导内，以和相应的正交平面极化信号耦合，而所述导电片(3)在波导(1)里载于所述基片(8)上，并与波导(1)和所述传输线相隔离，以改善所述两个信号的隔离。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于，所述带状导电体（5）以一个接头与普通传输线（13）相连，所述装置进而包括在所述两个信号之间引入90°相位差的装置，使得在波导（1）之内的圆极化信号与所述普通传输线（13）相耦合。

3、一种根据权利要求2的装置，其特征在于，所述90°相位差是由不同长度的所述带状导电体（5）实现的。

4、一种根据权利要求2的装置，其特征在于，所述引入90°相位差的装置包括在所述接头处接入的混合网络（12）。

5、一种根据权利要求4的装置，其特征在于，所述混合网络（12）载于所述基片（8）上。

6、根据权利要求1到5中任何一个权利要求的装置，其特征在于，所述的带状导电体（5）的每一个以在波导（1）内的、宽度减小的一段（4）为终端。

7、一种根据权利要求1到5中任何一个权利要求的装置，其特征在于，所述波导（1）包括夹住所述基片（8）的两段，波导壁的厚度（T）为工作频率下的波长的四分之一，使得能允许所述基片（8）插入所述波导壁而不损害波导的功能。

8、一种根据权利要求1到5中任何一个权利要求的装置，其特征在于，所述带状导电体（5）和所述导电片（3）是在所述基片（8）上以带状线构成的。

Images