CN103633449A - 双极化的反射器天线组件 - Google Patents
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Abstract
一种双极化反射器天线组件，设置有反射盘，该反射盘耦接至具有馈送端口从其穿过的馈送毂；收发机托架，耦接至该馈送毂的背面；圆-方波导转换器，耦接至该馈送端口；方波导，耦接至该圆-方波导转换器；OMT，耦接至该方波导；该OMT设置有在一方波导和一对彼此成90度取向的矩形波导之间的OMT交叉口，每个矩形波导的输出端口布置成垂直于该双极化反射器天线组件的纵轴。可选择地，可在该馈送端口和该圆-方波导转换器之间应用圆波导，消除该方波导，或者，该矩形波导可沿纵向延伸，同样消除该方波导。
Description
本申请是申请日为2010年3月12日、申请号为201010195269.1，发明名称为“双极化的反射器天线组件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及反射器天线。更具体地，本发明涉及一种双极化的反射器天线组件，其具有提供改进的电性能的信道和正交模式转换器（OMT）配置。
背景技术
双极化微波通信链路采用一对使用不同极化的信号，因此同单信号/双极通信链路相比，能使链路容量显著地增加。但是，由于信号分离的要求和/或每个信号之间的干扰，因此相对于每个信号，电性能会降低。随着在地面通信系统中，尤其是在有限的RF频谱环境中，对链路容量不断增加的需求，双极化通信链路的使用正在增加。
与单信号/双极性通信链路一起使用的传统地面通信反射器天线可被设置在紧凑组件中，其中收发机紧接反射盘的背部安装。从而，对天线回波损耗的要求可放宽，插入损耗和链路预算得到改进。
由于额外的信道和功能复制能使双信号处理成为可能，典型的双极化通信链路使用具有远程收发机座架的反射器天线，因此需要额外的波导管和/或收发机座架要求。
反射器天线接收的双极化电信号由插入信道中的OMT分离。分离后的信号之后各自运送至专用的收发机。
双极化反射器天线组件需要考虑的电性能包括天线馈送和收发机上的两个正交极化端口之间的端口间隔离（IPI）。OMT的IPI性能对整个天线组件的交叉极化鉴别特性作贡献。如果双极化天线组件的XPD降低，交叉极化串扰消除（XPIC）将会变弱，这意味着正交信道之间将会相互干扰，整个通信链路的性能降低。但是，如果OMT/信道在物理意义上很大，由于信号能量不得不在无线电端口和馈送端口之间传播的距离增加，因此去极化成为额外因素。
国际专利申请公布WO 2007/088183和WO 2007/088184分别公开了OMT和互连波导元件，可一同使用于具有紧接反射器背部安装的收发机的双极化反射器天线组件中。WO 2007/088183中的OMT的内部信号表面包括一个复杂凸台隔板极化器特征，由于OMT元件剖面对信道正交对准，因此该特征难以成本有效地进行精确地机加工。因为OMT还是反射器天线的馈送毂，协调不同的反射器天线配置之间的部分和/或将可选择的OMT配置应用到已有的设施，例如在已有的反射器天线组件从单极化到双极化操作的场转换/升级中的设施，可能是困难的。
发明内容
需要OMT内的90度信道变化以使在OMT/馈送毂收发机侧的OMT输出端口同反射器天线的纵轴对准。WO 2007/088184中在OMT和收发机的输入端口之间的互连波导元件因此必须具有额外的90度的弯曲部以在同反射器天线的纵轴正交的近耦接配置中与收发机配合。每个额外的90度信道的变化使制造复杂，延长了总的信道，并且引入了用于IPI和/或信号的去极化衰减的额外机会。
微波工作频率在一个宽的频率范围内扩展，通常在6-42GHz之间。现有的反射器天线的解决方案典型地仅针对该频段的窄带设计，因此需要全部重新设计、加工、制造和完全不同的反射器天线组件的库存以满足市场需求。
反射器天线市场的竞争将注意力集中于提高电性能和将总的制造、库存、分配、安装和维护成本减到最小。因此，本发明的目的是提供一种能够克服现有技术缺陷的双极化反射器天线配置。
附图说明
结合于且组成本说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，其中附图中相似的附图标记代表同一特征或元件，并且可能不会在每一幅它们出现的附图中，都作详细描述，并且同上面给出的本发明的大体说明和下面给出的实施例的详细说明一起，用于解释本发明的原理；
图1是双极化反射器天线组件的第一个实施例的示意性的等角背面视图，为了清楚起见收发机被去掉；
图2是图1所示组件的示意性的等距背面视图，为了清楚起见收发机被去掉，并且OMT/馈送组件被抽出；
图3是图1中OMT/馈送组件的示意性的等距背面分解视图；
图4是图3中的方波导模块装配后的示意性的等距底部视图；
图5是图3中的方波导模块的示意性的等距底部分解视图；
图6是图3中OMT的示意性的等距背面分解视图；
图7是图3中OMT装配后的示意性的等距背面视图；
图8是双极化反射器天线组件的第二个实施例的等角的示意性的背面视图，为了清楚起见收发机被去掉；
图9是图8所示组件的示意性的等距背面视图，为了清楚起见收发机被去掉，并且OMT/馈送组件被抽出；
图10是图8中OMT/馈送组件的示意性的等距背面分解视图；
图11是图10中OMT的示意性的等距背面分解视图；
图12是图10中OMT装配后的示意性的等距背面视图；
图13是双极化反射器天线组件的第三个实施例的示意性的等角的背面视图，为了清楚起见收发机被去掉；
图14是图13所示组件的示意性的等距背面视图，为了清楚起见收发机被去掉，并且OMT/馈送组件被抽出；
图15是图13中OMT/馈送组件的示意性的等距背面分解视图；
图16是图13中OMT的示意性的等距背面分解视图；
图17是图13中OMT装配后的示意性的等距背面分解视图。
具体实施方式
发明人发明了一种双极化反射器天线组件，其中可安装于反射器/反射器馈送毂的背面上的OMT/互连波导元件，能使收发机座架紧接反射器的背面且改进电性能。此外，OMT/波导元件的模块特征还能使便于互换/配置，用于以不同工作频率和/或要求的电性能折衷特性进行工作。
在双极化反射器天线组件2的第一个实施例中，如图1和2中所示，为了清楚起见收发机（可选择为单独的接收机和/或发射机）被去掉，收发机托架4紧接反射盘6的背面耦接，固定于反射器天线10的馈送毂8上。例如，OMT/馈送组件12可在近端16耦接至馈送毂8的馈送端口14，并且在远端18由收发机托架4支承。
本领域技术人员可认识到，近端16和远端18是便于解释元件取向和/或互连关系而引入的端部名称。组件中的每个元件还具有近端16和远端18，即，元件的端部分别面向相关组件的近端16或远端18。
如图3中最好地被示出，OMT/馈送组件12包括圆-方波导转换器22、方波导模块24、OMT26和一对极化适配器28，它们串联耦接以形成从馈送毂8的馈送端口14到收发机输入端口的波导信道。
圆-方波导转换器22可形成为一整体式元件，消除沿信道侧壁的缝隙，缝隙可引入信号衰减。
在近端16与圆-方波导转换器22耦接且在远端18与OMT26耦接的方波导模块24具有在近端16和远端18之间延伸的方波导30。如图4和5中最好地被示出，方波导30的三个侧壁34被形成在方波导模块24的凹槽部分32中，并且方波导30的第四侧壁34被形成在方波导模块24的盖部分36中。凹槽部分32和盖部分36可通过键部件38比如插入插口内的销钉和/或多个紧固件40比如螺钉等配合在一起。
由于方波导30的三个边形成于凹槽部分32中，在凹槽部分32和盖部分36之间沿着方波导30的缝隙位于方波导30的两个角内，远离波导侧壁34的中心，在方波导信号传播过程中所述中心处电流密度最高，因此降低信号的衰减。此外，本领域技术人员可领会到，在经由机加工的制造过程中，方波导30的高容差方形度可用非常高的容差以成本有效的方式获得，由于沿波导侧壁34的中心配合的部分之间的紧密斜向对准不是问题。
为了允许OMT 26（图3）的输出端口42与OMT/馈送组件12的纵轴对称对准，同时使OMT26的矩形波导44的要求长度最小化，可采取方波导30的远端18横向偏移，使得OMT/馈送组件12成流线型并且不需要一对90度弯曲部和矩形波导30路径上的过渡部分。方波导30的纵向长度被选择成以将输出端口42设置于相对于收发机托架4的所需耦接位置31，用于同收发机的输入端口对准。
如图6和7中示出的，OMT 26可由两个OMT半片46形成，该两个OMT半片通过键部件比如销钉和插口和/或多个紧固件比如螺钉等配合在一起。OMT 26分离且转换从方波导输入端口48进入到彼此成90度取向的矩形波导44的每个极性，即，在OMT的交叉口49处转换为垂直和水平极化信号。根据本领域熟知的微波传播理论，OMT交叉口49的设计和尺寸取决于输入和输出波导的尺寸和工作频率，因而在此不再进一步详细描述。虽然两个OMT半片46之间的缝隙位于各自矩形波导侧壁34的中心，但是仅通过将方波导30的一个极小的部分设置于OMT 26的方波导输入端口48，可使出现在中心侧壁缝隙的信道部分最小化。此外，OMT 26的两个OMT半片结构极大地简化了方波导30和每个矩形波导44之间过渡表面的加工，例如消除了任何精密凸台特征。
如图3中最好地被示出，馈送端口14和输出端口之间的波导信道包括仅三个的90度弯曲部，每个弯曲部位于OMT 26内。
90度弯曲部的数量的减少可缩短总的信道长度并且提高电性能。
极化适配器28可与每个输出端口42相耦接以将各自信道同每个收发机的输入端口对准。每个收发机可取向为在同另一收发机成镜像的位置，保持收发机的任何散热、引流和/或环境封焊优选/要求的取向。
在13Ghz工作频段评估，根据第一个实施例的双极化反射器天线组件2与常规的远程安装收发机装置相比在IPI方面具有显著的改进。
在双极化反射器天线组件2的第二个实施例中，如图8和9中示出的，为了清楚起见收发机（可选择为单独的接收机和/或发射机）被去掉，收发机托架4紧接反射盘6的背面耦接，并固定在反射器天线10的馈送毂8上。OMT/馈送组件12在近端16耦接于馈送毂8的馈送端口14，并且在远端18由收发机托架4支承。
如图10中最好地被示出，OMT/馈送组件12包括圆-方波导转换器22、OMT26和极化适配器28，它们串联耦接以形成从馈送毂8的馈送端口14到收发机输入端口的信道。
如图11和12中示出，OMT 26可由两个OMT半片46形成，该两个OMT半片也通过键部件38比如销钉和插口和/或多个紧固件40比如螺钉等配合在一起。OMT 26分离并且转换从方波导输入端口48进入彼此成90度取向的矩形波导44的每个极性，即，在OMT的交叉口49处转换为垂直和水平极化信号。根据本领域熟知的微波传播理论，OMT交叉口49的设计和尺寸取决于输入和输出波导的尺寸和工作频率，因而，在此不再进一步详细描述。矩形波导44的纵向长度被选择为以将输出端口42设置于相对于收发机托架4的所需耦接位置31，用于同收发机的输入端口对准。OMT 26的两个OMT半片结构极大地简化了方波导30和每个矩形波导44之间过渡表面的加工，例如消除了任何精密凸台特征。
如图10中最好地示出的，馈送端口14和输出端口之间的信道包括仅五个90度的弯曲部，每个弯曲部位于OMT 26内。90度弯曲部的数量的减少可缩短总的信道长度并且提高电性能。
极化适配器28（图10）可与每个输出端口42耦接以将各自信道同每个收发机的输入端口对准。从而每个收发机可被取向在同另一收发机成镜像的位置，保持收发机的任何散热、引流和/或环境封焊优选/要求的取向。
本领域技术人员可领会到，随着频率增加，高性能的双模式波导信号传播会更加依赖于波导的高尺寸公差特性。因此，第二个实施例通过尽可能靠近馈送端口设置OMT使方波导的长度最小化，而不是使用单极性矩形波导44获得要求的用于将收发机靠近反射盘6背面安装的信道偏移。
在双极化反射器天线组件2的第三个实施例中，如图13和14中示出的，为了清楚起见收发机（可选择为单独的接收机和/或发射机）被去掉，收发机托架4紧接反射盘6的背面耦接，并固定在反射器天线10的馈送毂8上。OMT/馈送组件12在近端16耦接于馈送毂8的馈送端口14，并且在远端18由收发机托架4支承。
如图15中最好地示出的，OMT/馈送组件12包括馈送端口适配器50、圆波导52、圆-方波导转换器22、OMT 26和极化适配器28，它们串联耦接以形成从馈送毂8的馈送端口14到收发机输入端口的信道。
如图16和17中示出的，OMT 26可由两个OMT半片46形成，该两个OMT半片也通过键部件38比如销钉和插口和/或多个紧固件40比如螺钉等配合在一起。OMT 26分离并且转换从方波导输入端口48进入彼此成90度取向的矩形波导44的每个极性，即，在OMT的交叉口49处转换为垂直和水平极化信号。根据本领域熟知的微波传播理论，OMT交叉口49的设计和尺寸取决于输入和输出波导的尺寸和工作频率，因而，在此不再进一步详细描述。圆波导52的纵向长度被选择为以将输出端口42设置于相对于收发机托架4的所需耦接位置31，用于同收发机的输入端口对准。因此，矩形波导44的长度可显著缩短。OMT 26的两个OMT半片结构极大地简化了方波导30和每个矩形波导44之间过渡表面的加工，例如消除了任何精密凸台特征。
如图15中最好地示出的，馈送端口14和输出端口之间的信道包括仅三个90度的弯曲部，每个弯曲部位于OMT 26内。90度弯曲部的数量的减少可缩短总的信道长度并且提高电性能。
极化适配器28（图15）可与每个输出端口42耦接以将各自信道同每个收发机的输入端口对准。从而每个收发机可被取向在同另一收发机成镜像的位置，保持收发机的任何散热、引流和/或环境封焊优选/要求的取向。
本领域技术人员可领会到，随着频率增加，在圆波导52中高性能的双模式波导信号传播变得更加依赖于圆波导52的椭圆率。由于柱状圆波导52从副反射器（未示出）延伸过馈送毂8到达圆-方波导转换器22，没有尺寸上的变化或纵向侧壁缝隙，因此，就椭圆率来说，延伸的圆波导信道的高容差可成本有效地得到保持。此外，因为OMT 26的单极性矩形波导44部分通过使OMT 26紧接收发机设置得以最小化，因此OMT 26中的90度弯曲部的数量和互连矩形波导44的总长度得以最小化。
使用了共同的反射盘6、馈送毂8和收发机托架4，每个OMT/馈送组件12的实施例可彼此互换，因此可获得在典型微波频率的宽频段范围内的最优操作的简单配置，而不必要求单独设计、制造和库存多个频率专用的反射器天线配置。此外，能使现有的单极性天线组件装置简单地就地升级到双极化配置，因为馈送毂8和相联系的副反射器/馈送组件不需要被打乱，包括副反射器/馈送、馈送毂8和/或反射盘6之间的对准和/或封焊。
元件表
| 2 | 双极化反射器天线组件 |
| 4 | 收发机托架 |
| 6 | 反射盘 |
| 8 | 馈送毂 |
| 10 | 反射器天线 |
| 12 | OMT/馈送组件 |
| 14 | 馈送端口 |
| 16 | 近端 |
| 18 | 远端 |
| 22 | 圆-方波导转换器 |
| 24 | 方波导模块 |
| 26 | 正交模式转换器（OMT） |
| 28 | 极化适配器 |
| 30 | 方波导 |
| 31 | 耦接位置 |
| 32 | 凹槽部分 |
| 34 | 侧壁 |
| 36 | 盖部分 |
| 38 | 键部件 |
| 40 | 紧固件 |
| 42 | 输出端口 |
| 44 | 矩形波导 |
| 46 | OMT半片 |
| 48 | 方波导输入端口 |
| 49 | OMT交叉口 |
| 50 | 馈送端口适配器 |
| 52 | 圆波导 |
在上述的描述中，已经参考了具有已知等同物的材料、比率、整数或部件，然后这些等同物被结合于此，就像被单独阐述一样。
虽然已通过其中的实施例的描述对本发明进行了示出，以及虽然对实施例的描述相当详细，但是申请人的意图不是限制或以任何方式限定附属的权利要求的范围于这些细节。额外的优点和改进对本领域的技术人员而言是显而易见的。因此，本发明在其更广的方面没有限定于示出和描述的具体的细节、代表性的器件、方法和示出的例子。因此，不背离申请人总体发明构思的精神或范围可以背离这些细节。此外，要意识到的是，在不背离本发明由随后的权利要求所限定的范围和精神内可进行改进和/或修改。
Claims (6)
1.一种双极化反射器天线组件，包括：
反射盘，该反射盘耦接至具有馈送端口从其穿过的馈送毂；
收发机托架，该收发机托架耦接至该馈送毂的背面；
圆波导，该圆波导耦接至馈送端口适配器，该馈送端口适配器耦接至该馈送端口；
圆-方波导转换器，该圆-方波导转换器耦接至该圆波导；
OMT，该OMT耦接至该圆-方波导转换器；该OMT设置有在一方波导和一对彼此成90度取向的矩形波导之间的OMT交叉口，每个矩形波导的输出端口布置成垂直于该双极化反射器天线组件的纵轴。
2.如权利要求1所述的组件，其中设置该圆波导纵向尺寸以将所述输出端口置于相对于所述收发机托架的耦接位置。
3.如权利要求1所述的组件，其中从该馈送端口到每个该输出端口的信道具有三个90度的波导弯曲部。
4.如权利要求1所述的组件，其中该OMT由沿该OMT的纵轴一个耦接至另一个的两个OMT半片。
5.如权利要求4所述的组件，其中该两个OMT半片通过键部件相互对准。
6.如权利要求1所述的组件，其中该OMT的远端由该收发机托架支承。
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