CN1033673C - 双模式/双频带馈电装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种馈电装置(24)，有利于从通信卫星接收正交的线性极化过的信号。装置包括在谐振腔(28)中与发送件(50、52)组合在一起的探头(34，36)和一个隔离件(54)。装置由于具有至外部接收电路的短的路径长度，而实际上能提高信噪比，并能用简单经济的方法实现装置的单件铸塑。本发明技术能扩展到双频带馈电装置(124)。
Description
本发明总的说来是关于天线馈电装置，具体说来是关于接收正交线性极化微波信号的馈电装置。
通讯卫星发射的各种不同频带的微波信号(例如C频带和Ku频带)由专用电视接收(TVRO)系统接收。每一微波信号均被在两种可能取向的方向中的一个方向被线性极化，两种取向所形成的电场向量互相垂直。通常，相邻频道电视信号均是互相垂直的(或正交的)，以提高频道之间的隔离性。
正交线性极化后的信号可以由做成与信号极化方向重复对准的旋转接收系统接收，或者由被设计成在最初校准后即保持于一固定定向的固定接收系统所接收。对较多的卫星而言，由于其正交信号均保持在确定的地球物理定位中，因而，固定接收系统越来越受到重视。
有关接收正交线性极化信号的美国专利有：2825032，3388399，3458862，3668567，3698000，4041499，4117423，4414516，4528528，4554553，4544900，5672388，4679009，4707702，4755828，4758841，4862187，4890118，4903037，4951010，5043683，及5066958，用于接收正交线性极化信号的装置由SPC Electronics公司提供的有DPS-710系列和DPS-710R系列产品，和由ProBrand International公司提供的Aspen Eagle LNBF 1000产品。
本发明涉及用于接收正交线性极化微波信号的天线馈电装置。
按本发明的装置包括一个确定微波谐振腔的锥形馈电辐射体，和伸入该谐振腔中并分别对准此正交信号的电场向量的第一和第二探头。这些探头最好是向后穿过谐振腔的后壁，以便将所接收到的信号直接向外传送至放大器电路。
在优选实施例中，每个探头终止于位于基本上在轴向和纵向延伸的接收部分中的谐振腔内。
在优选实施例中，设置一个由谐振腔后壁伸出的隔离件，它基本上位于谐振腔轴的中央，以减小探头之间的耦合。发射件最好至少部分围绕每个探头，以提高其上的信号发射强度。
按本发明特征，每个控头朝后穿过谐振腔后壁之后，终接于存在其相应信号的发射部分。这种直接通道有利于在外部接收电路中实现高的信噪比。
按本发明的馈电装置实际上易于实现单件铸塑，并作为固定的卫星接收系统的部件进行安装。
用相应于每个频带的空间标度同轴地重复馈电装置，本发明可以扩展到多个频带。
结合附图阅读以下说明会对发明有最好的理解。
附图的简要说明
图1是装有按本发明的优选的双模式馈电装置的馈电组件的顶视图；
图2是图1所示馈电组件的底面图；
图3是图1所示馈电组件的侧视图；
图4是图1所示馈电组件的前视图；
图5是图1所示馈电组件的后视图；
图6是沿图1所示的6-6平面的局部剖面图；
图7是图6的7-7平面的放大图；
图8是图6中线8包围部分的放大图；和
图9是按本发明的双模式/双频带馈电装置的一个放大平面视图。
图1中显示了装有按本发明的最佳实施例的双模式馈电装置的，用于接收正交线性化过的微波信号的馈电组件20的顶视图。图2进一步显示其底平面图，图3是馈电组件的侧视图，图4和5是馈电组件的前视图和后视图。
馈电组件20包括用作馈电装置24的基底的外壳22。馈电装置24包括圆锥形辐射体26，它确定谐振腔28，谐振腔28有一开口端30用于输入正交线性极化过的信号。谐振腔28的另一端被支撑有一对微波探头34、36的后壁32封闭，每个探头安装成各自接收不同的线性极化过的信号。
探头34、36伸过谐振腔后壁32进入由外壳22限定的分隔室38，在此与它们相应的信号允许输入位于外壳22中低低噪声放大器和装在微带电路板上的其它接收电路中(为使示图清晰，没有画出微带电路板；图2中所见的插件40用于安装；微带电路板发出的信号穿过外壳上的孔42穿出外壳22)。馈电装置还有构成U形波导的发射件50、52，每个都具有一个U形截面和确定旋臂56的隔离件54，促使穿过后壁32的信号沿着探头34、36接收和发射。
因此从图1至图5可以正确地理解为，当探头34、36与卫星信号的正交电场向量最初对准后，馈电装置24接收这些信号并直接发送到外部接收电路。馈电装置24的新特征有利于缩短将信号传送至外部接收电路的路径长度(例如：低噪声放大器)，以降低附加的噪声而获得高信噪比，此外，馈电装置24实际上有助于实现简便经济的单件铸塑，如图1至图5所示；可以作为固定的卫星接收系统的部件安装。
参考沿图1的6-6平面剖开的图6，沿图6的7-7平面的放大视图图7和图6中线8包围区的放大视图图8可以对馈电装置24更详细说明。
在这些图中看到探头36(也包括探头34)包括基本上是在径向和纵向延伸进谐振腔28的接收部分60，和伸进隔离室38与发射部分64之间的发射部分62。
发射件52伸进谐振腔28，以后壁32部分包围探头36，从而与探头36一起形成发射装置以便将接收到的相应信号发送到隔离室38。探头36由同轴介质70与后壁32隔离。在一些采用本发明的实施例中，可能希望连接到探头发射部分26的外部接收电路在工作状态和暂停状态中转换。后壁32，探头36和发送件52可以选择性的转换不同的阻抗，使在发射部分52处出现适合于谐振腔28的阻抗。
尽管馈电装置实施例24被选择成适合于探头36从谐振腔开口端30插入。从图6发现，发送件52的开口壁结构能使其他实施例被选择成允许探头36从后壁32插入谐振腔28中(例如，较薄的壁32，较大的直径同轴介质70和较短的探头接收部分60)，为更有利于这种插入，由后壁32确定的用以接受同轴介质70的孔71可以在靠近后壁32的谐振腔表面向里开一个槽。
隔离件54以后壁32伸进谐振腔28以减小控头34、36之间的信号直接耦合。隔离件54的尺寸可以选择以便给探头34、36提供终端负载，而且也传送一个适当的阻抗给谐振腔28。当隔音件54从后壁32伸出时可以向内倾斜，以利于这些阻抗匹配，也有利于实现结构铸塑。隔离件54的其它实施例可以制成圆柱体和截头圆锥体，其端部可以具有盘式和圆锥式结构。
图8表明馈电装置24可以在同轴介质70与后壁32之间设置一O形环74以使外壳22内的接收电路有环境保护。
本发明的学说可以扩展到接收多个卫星信号频带。图9的放大图表明，馈电装置124有一确定具有开端130和后壁132的谐振腔128的馈电锥形辐射体126，正如上述馈电装置24(图1至图8)所教导的，第一探头134、136，第一发送件150，152和隔离件154的外表面均制作在谐振腔128中，而且尺寸选择成适用于第一频带。
隔离件154的内表面确定与谐振腔128同轴的第二谐振腔128’，它有开口端130’和后壁132’，第二谐振腔内装有第二探头134’，136’，第二发送件150’，152’和隔离件154’，用于接收第二频带的正交线性极化过的信号(后壁132，132’不必是同一平面)。
正如本行业的普通技术人员所知的，微波装置的尺寸与信号波长直接相关。图9所示的双频带馈电装置的尺寸选择成能接收两个频带(例如C和K频带)，其波长有近似3∶1的比例关系。
尽管图9所示的谐振腔128，128’有圆形截面，以提高反射器(未画出)的照度，其他对称的谐振腔截面也可以是方形。每个谐振控截面也可以从一种形状转变成另一种形状(当截面离开谐振腔后壁时)以提高如反射器照度和信号隔离这些性能参数(例如，后壁处的方形转换成面对反射器的圆形)。
对第一频带结构而言(谐振腔132，第一探头134，136，第一发送件150，152和隔离件154)，图9进一步示出每个探头和相应的发送件是如何沿两个正交的平面180，182中的不同的一个平面通过轴，而与谐振腔的轴隔开，而隔离件截面(隔离件154的外表面153)基本上位于轴中央。
馈电装置24构造成适用于两个频带，两个频带中的每个频带的正交线性极化过的信号均做相同的校准。若不是这种情况，第二探头134’136’，和相应的第二发送件150’，152’将会沿穿过谐振腔轴的不同正交平面离开谐振腔轴。
类似于图1至图8的馈电装置的图9还表明，隔离件154具有离开谐振腔而延伸的径向旋臂156。旋臂件156呈对称安装，以提高与正交信号的阻抗匹配。一个旋臂伸进由谐振腔壁和正交平面180，182确定的四分之一区域内。该旋臂可以伸过第一探头134，136的接收部分160的终端之间的校准线190，以降低探头间的耦合电容量。
本发明的另一实施例中，发送件(图1至8中的50，52和图9中的150，152，150’，152’)可以省去，它们的功能由相邻的谐振腔壁完成。这些实施例中，可以使探头远离谐振腔轴，以从谐振腔壁获得附加的电容性负载。
图1所示的尺寸大小适合于C频带的最佳实施例的典型尺寸如下：谐振腔28的直径为2.262英寸，至后壁32的深度为4.64英寸；探头34，36的直径为0.062英寸；以后壁32伸出的探头发送部分64长为0.62英寸；探头接收部分60长为0.67英寸；控头接收部分60从发送部分64弯曲70°；隔离件54从后壁32伸出1.15英寸；隔离件旋臂件156从谐振腔28的轴伸出0.430英寸；发送件50，52从后壁32伸出0.700英寸；发送件50，52与探头发送部分64之间的最小间隙为0.0425英寸。
从上述内容可以认为，本发明所公开的馈电装置实施例是，在一谐振腔内利用探头，发送件和隔离件构成能接收一个频带或多个频带中的正交线性极化过的信号的馈电装置。按本发明的装置，实际上有助于同接收电路直接耦合，以降低接收噪声，并且也有助于实现简单的铸塑结构，并使其成为固定卫星接收系统的部件安装。
这儿所述的发明实施例是典型例，可以容易地预见，为获得同样结果还会有许多本发明的改型和尺寸变化和重新调整配置，所有这些均应属于本发明权利要求书要求保护的范围。
Claims (21)
1.一种用于接收正交线性极化过的信号的双模式馈电装置(20)，包括：
一个由侧壁确定的沿纵轴的微波谐振腔(28)的馈电锥形辐射体，所述的谐振腔一端为后壁(32)，相对一端为开口，以接收在一个频带中的所述的信号；
一对穿入所述谐振腔的探头(34，36)，并沿通过所述轴的两个正交平面中的一个不同平面与所述的轴隔开，以接收所述的正交信号中的一个不同的信号，其特征在于包括：
一个穿入所述的谐振腔(28)的隔离件(54)，基于位于所述轴的中央，所述隔离件(54)包括一个旋臂，伸入所述控头(34，36)之间的正交平面确定的四分之一区域内。
2.根据权利要求1的双模式馈电装置，所述探头(34，36)通过所述后壁穿入所述谐振腔。
3.根据权利要求1的双模式馈电装置，其中所述探头(34，36)通过所述侧壁穿入。
4.根据权利要求1的双模式馈电装置，其中所述的隔离件(54)从所述的后壁(32)穿入所述谐振腔(28)。
5.根据权利要求4的双模式馈电装置，其中所述的隔离件(54)的横截面随着距离所述后壁(32)的距离的增加而减小。
6.根据要求要求2的双模式馈电装置，其中馈电锥形辐射体(26)还限定一对发送件(50，52)，每个发送件(50，52)从所述后壁(32)向内延伸，只部分地封闭所述探头(34，36)中的不同的一个，并确定面对所述轴的开口侧。
7.根据权利要求1的双模式馈电装置，其中每个探头终接于所述谐振腔内，在发射部分内朝轴径向延伸。
8.根据权利要求6的双模式馈电装置，其中每个发送件(50，52)具有一个U形截面。
9.根据权利要求1的双模式馈电装置，其中所述的隔离件(54)包括多个旋壁(56)。
10.根据权利要求1的双模式馈电装置，该装置被进一步配置用于接收双频带信号，其中所述的隔离件(154)具有一个确定一个基本与所述第一个谐振腔(128)同轴的第二微波谐振腔(128’)的内表面，所述的第二谐振腔(128’)具有一个第二侧壁，一端为第二后壁(132’)，另一端为开口用于接收第二频带中的所述信号，所述结构还包括：
一对第二探头(134’，136’)，穿入所述第二谐振腔(128’)并沿着所述轴的两个正交第二平面中的不同的一个与所述轴隔开，用于接收在第二频带中的所述信号中的不同的一个；
一个第二隔离件(154’)，伸入所述谐振腔(128’)，并基本处于轴中央，所述第二隔离件(154’)包括一个第二旋臂156’，延伸到由所述第二正交平面确定的位于所述第二探头(134’，136’)之间的四分之一区域内。
11.根据权利要求10的双模式馈电装置，其中所述第一探头(134，136)通过所述第一后壁(132)穿入。
12.根据权利要求10的双模式馈电装置，其中所述第一探头(134，136)通过所述第一侧壁穿入。
13.根据权利要求10的双模式馈电装置，其中所述第二探头(134’，136’)通过所述第二后壁(132’)穿入。
14.根据权利要求10的双模式馈电装置，其中所述第二探头(134’，136’)通过所述第二侧壁穿入。
15.根据权利要求11的双模式馈电装置，其中所述的馈电锥形体(126)进一步确定一对第一发送件(150，152)，每个所述第一发送件(150，152)从所述的第一后壁(132)向内延伸，只部分地封闭所述第一控头(134，136)的不同的一个并确定面向所述轴的一个开口侧。
16.根据权利要求1的双模式馈电装置，其中所述的馈电锥形体(126)进一步确定一对第二发送件(150’，152’)，每个所述第二发送件(150’，152’)从所述的第二后壁(132’)向内延伸，只部分地封闭所述第二探头(134’，136’)的不同的一个并确定面向所述轴的一个口侧。
17.根据权利要求11的双模式馈电装置，还包括：
在所述第一谐振腔(132)内支撑的第二微波谐振腔(132’)，所述第二谐振腔(132’)具有一个第二侧壁(154的壁)，其一端为后壁(132’)，相对一端为开口用于接收在第二频带内的信号；
一对第二探头(134’，136’)，穿入所述第二谐振腔(128’)并沿着所述轴的两个正交第二平面中的不同的一个与所述轴隔开，用于接收在第二频带中的所述信号中的不同的一个；
一个第二隔离件(154’)，伸入所述谐振腔(128’)，并基本处于轴中央，所述第二隔离件(154’)包括一个第二旋壁156’，延伸到由所述第二正交平面确定的位于所述探头之间的四分之一区域内。
18.根据权利要求17的双模式馈电装置，所述第一探头(134，136)通过所述第一后壁(132)穿入所述谐振腔。
19.根据权利要求17的双模式馈电装置，其中所述第一探头(134，136)通过所述第一侧壁穿入。
20.根据权利要求17的双模式馈电装置，所述第二探头(134’，136’)通过所述第二后壁(132’)穿入所述谐振腔。
21.根据权利要求17的双模式馈电装置，其中所述第二探头(134’，136’)通过所述第二侧壁穿入。
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