CN1039757C - 一种微波设备的极化分离器及其应用 - Google Patents

Abstract

一种体积最小用于将正交偏振波分离为水平和垂直偏振波分量的极化分离器。细金属杆形式的金属极设在引进正交编振波的波导部件的圆形波导内，并反射水平偏振波分量使之通过波导部年周边壁形成的输出端输出，垂直偏振波分量在设在金属极后的基本呈矩形的波导中传播，并从另一输出端输出。由于矩形波导以对水平偏振波分量截止的结构形成，可以细杆形式用金属加工成反射装置，从而使极化分离器微型化。

Description

一种微波设备的极化分离器及其应用

本发明涉及将圆形波导中传播的正交偏振电磁波分离成水平偏振波和垂直偏振波的极化分离器，更具体地说，涉及在诸如日本CS(通信卫星)广播或欧洲ASTRA卫星广播中的接收天线或类似物中使用的极化分离器。其中水平偏振波和垂直偏振波在各种信道中以正交调制偏振波形式传输。

本发明还涉及与适合于所述类型广播接收的极化分离器成一整体变换器，以及为该变换器使用的极化分离器的输出波导微带线模式变换器。

从浮动于距地面36000Km高度的人造卫星发射各种广播电波。在这些广播电波中，除了为电视广播使用的BS(广播卫星)外，还有可在日本接收的商业用途的CS广播电波。

对这类广播电波利用微波或准毫米波(SHF)的广播频段。广播电波为通常装在尾顶的抛物面天线所接收，由变换器变换为预定频率并输入到用于选择一个广播频道的调谐器。

用于从各种广播电波中接收CS广播或ASTRA卫星广播的正交偏振波的抛物面天线通常以图8所示方式构造。参见图8，所示抛物面天线包括反射和会聚来自卫星的无线电波的抛物面反射器81、用于接收这些已会聚无线电波的主喇叭形幅射体83、用于将由主喇叭形幅射体83所接收正交偏振无线电波分离为水平偏振波和垂直偏振波的极化分离器1，用于通过频率变换，为各个频道对由极化分离器1所分离的水平偏振波和垂直偏振波进行变换并将由频率变换所得到的信号提供给未示出的电视调谐器的下变换器84。

各种极化分离器通常在如图8所示接收CS广播的天线或接收ASTRA广播的抛物面天线中用作极化分离器1。在图1和图2A到2C中示出了这些常规极化分离器的一个例子。图1是该常规极化分离器的透视图，图2A到2C分别为常规极化分离器的正面立视图、纵向剖视图和顶部平面图。

首先参考图1，所示的极化分离器包括基本上为管形的部件1，该极化分离器将由CS广播接收天线或ASTRA广播接收天线接收到的正交偏振波分离为水平偏振波分量H和垂直偏振波分量V。管形部件1其内加工有一个用于传播其中正交偏振波的圆形波导4。圆形波导4有一个图8所示紧固连接主喇叭形幅射体83的凸缘2。凸缘2加工有多个通孔3，用于紧固图8所示主喇叭形幅射体83的未示出的螺栓可适配于该通孔3。管形件1还加工有一个矩形开口5。该矩形开口5有一个沿圆形波导4轴向的一个主侧，它用作从中抽取分离的水平偏振波分量H的水平偏振波输出端。反射板6置于圆形波导4内部并仅仅反射水平偏振波分量H。管形部件1还有一个从中抽取垂直偏振波分量V的垂直偏振输出端7。

由CS广播接收天线或ASTRA广播接收天线接收的正交偏振波以图1示出的正交箭头标记V和H的方向由主喇叭形幅射体83引入极化分离器的管状部件1。

当正交偏振波在圆形波导4中传播并如图1中箭头所示到达反射板6时，由水平放置于圆形波导4的反射板6如此反射正交偏振波的水平偏振波分量H，使得如图1中箭头H所指示，以其在圆形波导4轴向有一主侧的矩形开口形式从输出端5输出该水平偏振波分量H。

与此同时，正交偏振波的垂直偏振波分量V未被反射板6反射，因其垂直于反射板6。因此，垂直偏振波分量V在圆形波导4中直接向前传播并如图1中箭头V所示从圆形波导4的输出端7输出。

应该注意的是，由于矩形开口形式的输出端5当从垂直偏振波分量V来看时有一截断结构(将在下文说明)，该垂直偏振波分量V不从输出端5输出。

如从上述结构中可见，常规极化分离器将正交偏振波分离为水平偏振波分量H和垂直偏振波分量V，而同时正交偏振波在该极化分离器中传播。

再者，在极化分离器中，由大体上反射水平偏振波分量H的反射板6来防止水平偏振波分量H传播到输出端7。所以，为充分压抑水平偏振分量H泄漏到输出端7以保证极化分离器的高的分离效率，将反射板6加工成长的以增大其反射效率。

图17一般性地示出用于将由抛物面天线所收到的天线电波通过下变换而变换为预定频率的常规下变换器的一个例子的透视图。参考图17，所示下变换器包括位于抛物面天线未示出的聚集位置有一波导入口的波导部件110，其内一体化容纳有波导110的铠装壳体111。

将在下文描述的波导微带线变换器部分112装入在铠装壳体111的内部。从变换器部分112抽取出的广播信号由设置在由特福龙(Teflon)或类似材料做成的电路板113上的微波集成电路(MIC)变换为预定的中频信号，然后由未示出的连接器连接到调谐器。

如图18所示的这样的一对用于变换水平偏振波S_H和垂直偏振波S_v的信号电路设置在电路板113，每个信号电路包括低噪声射频放大器(RF放大器)、本机振荡器(OSC)、混频器(MIX)和中频放大器(IF/AMP)。包括稳定电源部分的信号电路和功能电路等诸如此类按构造成电路板113上分布的不变的电路布线模式布置。

因此可这样构造该变换器，使之在波导件的波导中将所接收到的无线电波分离为水平偏振波和垂直偏振波，由两个相应信号电路对这样分离的信号S_H和S_v进行处理以获得两个中频输出IF1和IF2，并由电缆将中频输出IF1和IF2送到接收侧的调谐器。

如本领域所周知的，用于驱动该变换器的两个直流电压DC1和DC2从调谐器侧供到稳压源并由线圈L和二极管D将电源供给各个稳压电源部分。

图19A和19B示出变换器部分112的剖视图和顶部平面视图，利用微带线可从该变换器部分112抽取出在波导110中传播的电磁波。

参考图19A和19B，Fp在电路板113上的微带线的中央导体113A被部分插入预定长度作为通过变换器部分112的开口112B插入变换器部分112的内部空间112A中的探针。接地导体(电路板113后面的接地导体)113B构成该微带线，并移到其波导110(变换器部分112)中的部分113D。

常规极化分离器的缺点在于，由于圆形波导4的反射板6必须有大的长度以保证高的分离效率，特别在轴向，圆形波导4有大的长度，这使得难以最大限度地减小整个极化分离器1的尺寸。

再者，虽然未示出，但由于矩形波导部件连接到管形部件的矩形输出端5的外部，使得输出端5的开口必须有足够大尺寸。由于该开口尺寸大，与该开口相邻的圆形波导4的电磁场分布是不规则的，结果造成产生反射波返回到圆形波导输入端或导致输出端5和7之间正交偏振波的泄漏。因此，存在难以确保极化分离器的高分离效率的问题。

而且，由于极化分离器和变换器在与输出波导部件相邻的极化分离器的端部彼此耦合，故存在的另一问题是结构复杂、零件数众多及其生产和装配需化费大量时间。

如果变换器中电路板113加工成多层电路板，则可减小整个变换器尺寸，并可提高电路板上安装的MIC(微波集成电路)零件的安装密度，此外可增强信号的变换增益。

图20示出用双层电路板构造波导微带线模式变换器部分的剖视图，在图20中，与图19相似元件由相同参考字符表示。

参考图20，多层电路板组件由Teflon制成的电路板113和由玻璃、环氧树脂或类似材料制成的另一电路板114组成，该组件插在波导部件112端面的开口112B中。移动多层电路板组件的接地导体部件以便从加工在电路板113上的微带线的中央导体113A抽取出波导部件112内部的电磁波。在该实例中，存在从第二电路板114和波导部件112之一部分之间连结部位将电磁波泄漏到外部的问题。

应注意到，接地导体113B有70μm厚度，并难以仅擦去第二电路板层114留下接地导体113B以得到图19所示结构。

本发明的一个目的是提供一种长度减小而无损于分离效率从而获得微型化及降低成本的极化分离器。

本发明的另一目的是提供一种可消除在由反射装置反射的偏振波分量输出端的极化分离器开口附近电磁场分布的可能紊乱从而易于建立输出端阻抗的匹配以增强分离效率的极化分离器。

本发明的另一目的是提供一种作为与变换器一起构成整体部件的极化分离器，以便利于极化分离器和变换器的生产和组装。

本发明的又一目的是提供一种可防止电磁波通过多层电路板组件的第二电路板和波导部件之间的连结处泄漏到外部的极化分离器。

为达到上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种微波设备的极化分离器，该极化分离器包括带有加工在其中用于接收输入正交偏振电磁波的圆形波导的基本为管形的部件，加工在其侧壁的第一矩形孔，加工在远离接收输入正交偏振电磁波的部分的一部分中的第三矩形孔，和加工在其中并在圆形波导和第二矩形孔之间延伸的矩形波导，设在圆形波导内并有一个垂直于输入正交偏振电磁波传播方向和垂直于沿第一矩形孔和圆形波导中心连线方向延伸的轴的反射极。

借助于微波设备的极化分离器，由于用于反射输入正交偏振波之一的反射装置可由例如机器螺丝的金属棒或杆形式的反射极构成，因此可以最小尺寸和降低的成本生产该极化分离器。

按照本发明的另一方面，提供一种用于微波装置的极化分离器，它包含带有加工其中的用于接收输入正交偏振电磁波的圆形波导的基本为管状的部件，在其侧壁形成的第一矩形孔、在同一侧壁相同平面上形成的第二矩形孔，加工在其中并在圆形波导和第二矩形孔之间延伸的矩形波导，设在圆形波导内并有一根垂直于输入正交偏振电磁波传播方向和垂直于第一矩形孔和圆形波导中心连线方向延伸的轴的反射极。

同样借助于供微波设备用的这种极化分离器，由于用于反射输入正交偏振波之一的反射装置可由例如机器螺丝之类的金属棒或杆形式的反射极构成，因此可以最小尺寸和降低的成本生产出该种极化分离器。

最好是，这样来确定矩形波导高度和宽度尺寸使得该矩形波导的截止频率高于输入正交偏振电磁波的第一截止频率但低于输入正交偏振电磁波的第二截止频率。在该例子中，最好是，微波设备的极化分离器还包括适配在第一和第二矩形孔中至少一个的并形成有一开口的膜片，该膜片的开口小于第一和(或)第二矩形孔。由于膜片压制了垂直偏振波分量的电场分布的其它可能紊乱，故可防止不希望有的偏振波分量的泄漏，因此，能确保极化分离器的高效分离。

按照本发明的另一方面，提供一种微波设备，该设备包含：带有其内加工有用于接收输入正交偏振电磁波的圆形波导的基本为管状的部件，在其侧壁形成的第一矩形孔，在同一侧壁相同平面上形成的第二矩形孔，和加工在其中并在圆形波导和第二矩形孔之间延伸的矩形波导，设在圆形波导内并有一个垂直于输入正交偏振电磁波传播方向和沿第一矩形孔及圆形波导中心线方向延伸的轴的反射极，构成极化分离器的管状部件和反射极，电路板，设在电路板上对应于第一和第二矩形孔位置的一对波导微带线模式变换器，以及用于覆盖在第一和第二矩形孔上并固定其上电路板的盖。

利用该微波设备，由于将极化分离器加工成与变换器形成整体部件，而该变换器由电路板、波导微带线模式变换器和盖子构成、使得该微波设备易于生产和组装。

按照本发明另一方面，提供一种微波设备的波导微带线模式变换器，它包含电路板，位于电路板第一面的微带线、与微带线连接的探针、以包围探针的方式加工在电路板上的接地图形，位于电路板上与第一面相对的第二面上的接地层，和在电路板上形成的用于将接地图形电连接到接地层的多个通孔。

按照本发明的另一方面，提供一种用于微波设备的波导微带线模式变换器，该变换器包含电路板，位于电路板第一面上的微带线，与微带线连接的探针，以包围探针方式在电路板上形成的接地图形，位于电路板上与第一面相对的第二面上的接地层、以及用于覆盖在微波设备元件一部分内的电路板边缘的金属膜，包括各以电路板形式的多层电路板。

借助两个波导微带线模式变换器，即使将电路板上微带线加工成多层电路板，也可通过通孔或金属膜防止成为另一天线阻碍的从变换器部分到外部的可能的电磁波泄漏。再者，可借助任一种波导微带线模式变换器实现高效率变换，因此在用作转换器时，可达到高的转换器总体转换增益。

通过以下结合附图的描述以及所附权利要求书，可对本发明的上述和其它目的、特征和优点有清晰了解，附图中，类似部件或元件用相同标号表示。

图1是常规极化分离器的透视图，

图2A、2B和2C分别是图1所示极化分离器的正面立视图、侧面剖视图和顶部平面视图；

图3是适用于本发明的极化分离器的透视图；

图4A、4B、4C和4D分别是图3所示极化分离器的正面立视图，侧面剖视图、顶部平面视图和背面立视图；

图5是应用本发明的另一极化分离器的透视图；

图6A、6B和6C分别是图5所示极化分离器的正面立视图、侧面剖视图和顶部平面视图；

图7A是应用本发明的另一极化分离器的顶部平面视图，图7B是沿图7A的线A-A′所取的剖面视图；

图8是示出例如CS信号接收天线的可接收正交偏振波的天线的简略视图；

图9是示出矩形波导部件的简略透视图；

图10是应用本发明的转换器壳体的部件分解视图；

图11是示出图10所示转换器电路板的简略视图；

图12A和12B是分别示出图10转换器在极化分离器组装到该转换器前、后的剖视图；

图13A和13B分别是应用本发明的波导微带线模式变换器的剖视图和平面图；

图14为应用本发明的另一波导微带线模式变换器的剖视图；

图15A和15B分别是应用本发明的另一波导微带线模式变换器的剖视图和平面图；

图16A和16B分别为说明当波导内的电路板端面其上有一涂复层和其中形成有一通孔时的变换器信号特性曲线图；

图17是通过下变换对抛物面天线的接收无线电波进行变换的变换器的部分简略透视图；

图18为变换器信号电路系统的方框图；

图19A和19B分别是由单层电路板形成的常规波导微带线模式变换器的剖视图和顶部平面视图；以及

图20是由多层电路板形成的另一种常规波导微带线模式变换器的剖视图；

参考图3和4A到4D，图中示出了应用本发明的一种极化分离器。该极化分离器包括基本呈管状的部件1。该管状部件其内加工有传播正交偏振波的圆形波导4。管状部件1有一个其内加工有多个通孔3的凸缘2。管状部件1还有其内形成的一个矩形通孔5。上述极化分离器的结构类似于上文结合图1所述的常规极化分离器的结构，因此为避免冗长，这里略去了对共同结构的重复说明。

极化分离器还包括用于反射水平偏振波分量H的金属极8。管状部件1还有一个通过拉出管状部件1内部的上、下部分以便具有如图4D所示基本为矩形的横断面所形成的波导9。管状部件1还有一个用于将圆形波导4的圆形内部部分改变为波导9的矩形内部部分的偏差或台阶10。管状部件1有一个用于从中抽取出垂直偏振波分量V的输出端11。

应注意到在图3中，旁注有字符H和V的箭头分别表示水平和垂直偏振波分量。

由未示出的抛物面天线接收的正交偏振波如图3中正交箭头所指示通过未示出的主喇叭形幅射体(图8中主喇叭形幅射体83)输入到圆形波导4，然后在圆形波导4中传播。

当正交偏振波如图3中箭头所指出传播到圆形波导4的金属极8时，由于正交偏振波的水平偏振波分量H与金属极8平行，并被金属极8反射，此后如箭头指示从在管状部件1的轴向上有一主侧的矩形开口的输出端5输出。

与此同时，由于垂直偏振波分量V垂直于金属极8，因此未被金属极8反射，并继续在圆形波导4中传播。这样，垂直偏振波分量V通过偏差10然后在基本为矩形的波导9中传播，以使此后如箭头指示从管状部件1的输出端11输出。

应该注意，如图9所示，可用a表示波导部件91的矩形波导的宽度，以下列方程(1)可给定矩形波导的截止频率fc：

            fc＝c/2a    ...(1)

其中c为光速。

如此设置图3和图4A到4D所示极化分离器的管状部件1的基本为矩形波导9的宽度a，以使垂直偏振波分量的频率fv可高于由上面等式(1)给定的截止频率fc。

同时，对水平偏振波分量H，由于波导9的长度a的一侧平行于水平偏振波分量H的电场方向延展，用宽度a代替b，按等式(1)可计算出截止频率fc。因此，波导9的截止频率fc高，而水平偏振波分量H的频率fh低于截止频率fc，结果，水平偏振波分量H不能传过台阶10，因此完全不会泄漏到输出端9。

要注意：波导中的垂直偏振波分量V的频率fv和水平偏振波分量H的频率fh是彼此相等的频率，例如12GHz。

在仅引入未被金属极8反射的垂直偏振波分置V的波导9中，是以水平偏振波分量H的截断结构构造的，水平偏振波分量H不能用具有如反射板6相当大宽度的长反射部件而只能通过金属极8充分反射。

换言之，在应用本发明的极化分离器中，由于反射装置可用细长的棒状金属极形成，因此可将圆形波导4做成短的，而使整个极化分离器能最小。

应该指出的是，尽管金属极8的位置当从输出端5的开口看时必须是中心略向后，但如果细微调整金属极8的位置或改变圆形波导4的尺寸，那么极化分离器的频率特性发生变化，因此应确定金属极8的位置以便可获得要考虑的理想特性。

金属极8可通过(例如)将长螺丝旋进圆波导4中来形成，这有助于反射装置的生产和固定。

现参考图5和图6A到6C，这些图示出了应用本发明的另一极化分离器。本极化分离器是上文所述参照图3和图4A到4D极化分离器的一种改型，其仅有的差异将在下文说明，此处为避免冗长略去了对共同元件的说明。

在本极化分离器中，设置膜片12用于限制水平偏振波分量H的管状部件1的输出端5的开口。管状部件1是在其外侧部分的接地板以形成有助于抽取极化分离器输出的平板面部分13。波导9在角14处弯曲，用于反射垂直偏振波分量V的传播方向，以便将垂直偏振波分量V的输出端15与水平偏振波分量H的输出端5设置在同一平面上。

在以上参照图3和4A到4D所述的极化分离器中，水平偏振波分量H的输出端5的开口大，并由于结构原因，垂直偏振波分量V的电场在开口位置的分布是紊乱无序的，以致产生返回到输入端的反射波或者不需要的偏振波分量泄漏到输出端，结果阻碍了分离效率的增强。

因此，在图5和6A到6C所示极化分离器中，在输出端5的开口设置有膜片12，通过该膜片输出水平偏振波分量H以限制该开口。

如图5和6A到6C所示，膜片12有一个在其相对端为圆形的基本为矩形的开口以呈现如图6C所示一般椭圆形，膜片12的开口的面积略小于输出端5的开口面积。结果，通过将膜片12置于输出端5的开口内，输出端5和圆形波导4之间边界的开口面积是如此之狭窄，以致输出端5的开口区域中的垂直偏振波分量V的电磁场的其它可能紊乱得以抑制。

在图5和6A到6C所示的极化分离器1中，垂直偏振波分量V的波导9在其角14处弯曲以便使垂直偏振波分量V的传播方向向上弯曲，使得在通过将管状部件1平面的外部接地形成的平板表面部分13设置垂直偏振波分量V的输出端15，该输出端15和水平偏振波分量H的输出端5处在同一平面上。

这种结构允许垂直偏振波分量V和水平偏振波分量H的输出从相同平面取出，因而用于水平偏振波分量H和垂直偏振波分量V的抽取装置可作为一整体部件构造并置于圆形波导4的平板表面部分13上。因此，例如，易于将两个偏振波分量的输出提供给设在公共电路板上的不同功能电路。

附带说一下，在图5和图6所示极化分离器1中，由于设置了膜片12，可防止从中抽取出水平偏振波分量H的开口附近的电磁场的紊乱，但由于膜片12位置的阻抗突变，有时难以建立其后电路的阻抗匹配。

图7A和7B示出为如上所述参照图6A到6C的波导微带线模式变换器的一种改型的波导微带线模式变换器，其所作变化使得阻抗匹配能容易建立并设置了膜片12。这样，只对其差异进行说明，而为避免赘述略去了对公共元件的说明。

参考图7A和7B，所示出的波导微带线模式变换器还包括设在膜片12附近并由用于抽取和将水平偏振波分量H送到转换器84(图8)的微带线构成的探针16，设置在输出端11附近并由用于抽取并供给垂直偏振波分量V的另一微带线构成的另一探针17，以及放在平板表面部分13上的金属帽件20，其上设有极化分离器1的输出端5和11，并带有在其与平板表面部分13相对、用于限定从中提取水平偏振波分量H和垂直偏振波分量V的空间的表面上形成的凹部。

要注意的是，图7A示出带有移开的帽件20的平板表面部分13，而图7B是沿图7A所示极化分离器1的线A-A所取的剖视图。

在图7A和7B所示波导微带线模式变换器中，由金属极8反射的水平偏振波分量H通过膜片12传播到输出端5。然后水平偏振波分量H在由输出端5和帽件20的凹部之一限定的空间中传播，并为位于该空间的探针16所接收。

探针16由上文所述变换器84的微带线的部件构成，因此由探针16接收的水平偏振波分量H通过微带线从探针16传送到变换器84。

通过改变探针16结构可容易地调整变换器84的输入阻抗。因此，由于使用这种探针16，可容易地确立波导和变换器84之间的阻抗匹配。

应注意，垂直偏振波分量V沿波导9的角14传播，并从输出端15输出，然后由位于由输出端15和帽部件20的另一凹部限定的另一空间内的另一探针17所接收，并被送到变换器84的另一输入端。

现参考图10，该图示出了按照本发明的一种结构，其中，极化分离器和变换器屏蔽壳体构成一整体部件。

变换器总的标以100，而极化分离器总的标以101。极化分离101将由图10未示出的抛物面天线接收到的正交偏振波分离成垂直偏振波和水平偏振波。设置屏蔽壳体102用于屏蔽诸如安装在电路板105上的放大器和混频器的电路。极化分离器101包括带有从中可输出已分离水平偏振波H的端部的矩形波导103，以及另一个带有可从中输出已分离垂直偏振波的端部的另一个矩形波导104。电路板105还有用于接收水平偏振波的探针106和用于接收垂直偏振波的另一探针107。铠装盖108用作屏蔽盒体100的帽盖，防水壳体109用于保护屏蔽壳体100内的元件不受水浸。

如图10所见，通过用诸如铝等金属模制及包括屏蔽壳体102和极于探针106和107周围的接地线路55。垂直偏振信号在微带线51和56中传播，并由FET52放大，而水平偏振信号在微带线53和57中传播并由FET54放大。

在图11所示电路板105中，由位于波导103的端部的探针106接收的水平偏振信号在微带线53中传播并经由FET54放大，然后输出到连接至未示出的混频器的微带线57。然后，通过下变换将水平偏振信号的频率变换为中频信号。

与此同时，由位于波导104端部的探针107接收的垂直信号在微带线51中传播，然后经由FET52放大，此后输出到与未示出的另一混频器连接的微带线56。然后，通过下变换将垂直偏振波分量的频率变换为中频信号。

在探针106和107周围冲成的通孔50将正面上的接地线与印刷电路板105背面另一接地线彼此连接。要这样布局通孔50使得它们包围在与波导103和104截面形状基本相同形状下料的印刷导线部分，使得垂直和水平偏振信号不能从这些部位泄漏掉。

最好，设置通孔50之间的距离使得其可小于从波导103和104输出的电磁波的截止频率。

以这种方式设置通孔50处，可如下文所述改进波导微带线模式变换器的特性。

参考图12A和12B，示出电路板105保持整体设置在屏蔽壳体102上的极化分离器101和屏蔽盖108之间。更具体地说，图12A以截面视图示出了设置在与波导104端部相对关系设置的电路板105和与电路板105呈相对关系设置的屏蔽壳体108的布局，而图12B示出电路板105由波导104端部和屏蔽壳体108固定在其间。

屏蔽盖108其上形成有用于终结波导104的凹部60。该凹部60的深度为λ/4，并由屏蔽盖108形成的凸件所限定。电路板105由极化分离器101和屏蔽盖108保持其间并固定，它们通过多个机器螺丝62紧固在一起。要注意，在电路板105的背面上形成有接地布线图58。

组装时，极化分离器101、电路板105和屏蔽壳体108以图12A所示状态设置，然后彼此接触，再旋转机器螺丝62将屏蔽壳体108紧固到极化分离器101。结果，电路板105被夹持在极化分离器101和屏蔽壳体108之间并固定，如图12B所示。

在图12B所示结构中，由于极化分离器101的波导104的端部被屏蔽壳体108的λ/4深度的凹部60所终止，因此可有效地从探针107抽取垂直偏振波分量的信号。垂直偏振波分量的信号在微带线51中传播并输入到FET52。因此，垂直偏振波分量的信号由FET52放大并输出到微带线56。

与此同时，虽然未示出，水平偏振分量的信号为探针106所接收，由FET54放大并类似于垂直偏振波分量信号输出到微带线57。

极化分离器101与变换器100的屏蔽壳体102整体地模制，而屏蔽盖108如同帽部件那样安装在屏蔽壳体102上，可容易地构造波导微带线模式变换器并使损耗减至最小。再者，该变换器100在交扰极性特性方面占优势。

现参考图13A和13B，这里示出了应用在按照本发明的变换器的波导微带线模式变换器的剖视图和平面视图。波导部件112以截面示出，该部件有一个以水平偏振波或垂直偏振波形式存在的电磁波的内部空间或波导112A。

装有MIC部件的电路板加工成多层电路板，该多层电路板包括由Teflon或类似材料制成的第一电路板113和由玻璃环氧树脂板制成的第二电路板114，如图13B所示。

中心导体113A在第一电路板113表面上形成，并具有一用作探针P的端部。探针P延伸到波导部件112内部，以使电磁波可被抽取到微化分离器101将变换器100构造成一整体部件，而将包括水平偏振波分量和垂直偏振波分量的正交偏振波引入极化分离器101。经由极化分离器101分离的水平偏振波分量从波导103输出，而分离出的垂直偏振波分量从波导104输出。

在铠装壳体102的内周面加工有台阶部分102a，而电路板105如图10中箭头指示加以安装使得电路板105的周边部分可为台阶部分102a所接纳。

电路板105由例如玻璃环氧树脂板加工的双面印刷电路板构成。用于抽取水平偏振波的探针106、用于抽取垂直偏振波的另一探针107、放大器、混频器及各种其它电子电路装在该印刷电路板上并通过微带线彼此连接。当电路板105置于屏蔽壳体102的台阶部分102a的位置上时，装在电路板105上的探针106和107便分别定位在波导103和104的端部。

如果电路板105装在屏蔽壳体102上，则将屏蔽壳体102覆盖以如图10中箭头所示的屏蔽盖108，那么，波导103和104的端部由在屏蔽盖108上形成的各自凹部终结，而电路板105由波导103和104的端部和屏蔽盖108固定并夹持在其间。再者，由于电路板105容纳于屏蔽壳体102和屏蔽盖108限定的空间并在其间，因此它被电磁屏蔽并不会有干扰波泄漏。

与此同时，为使变换器100防水，屏蔽盖108应以防水壳体109覆盖。

图11示出电路板105的一个实例。参考图11，探针106和107由电路板105上印刷导线构成，同样，微带线51，53，56、和57由电路板105上印刷导线形成。放大器FET(场效应晶体管)52和54焊接到微带线51，53，56和57。探针106接收来自波导103端部的水平偏振波，而另一探针107接收来自波导104端部的垂直偏振波。构造多个通孔50用带线内。

从位于空间112A的多层电路板一部分移去接地导体113B和114A以及一部分第二电路板114第一电路板113的相应部分以夹心方式固定在波导件112相对的两侧壁部分之间。

预先对面向波导件112内部的电路板113和114的端面R进行电镀，以便可阻断通过这些部分泄漏到外部的电磁波。

因此，可防止微波信号从抽取波导件112输出的变换器部分泄漏到在构成转换器的多层电路板上形成的微带线。

尽管所述波导微带线模式变换器是这样构造使得多层电路板加工成两层电路板，但图14示出其中将多层电路板做成三层电路板的改型的波导微带线模式变换器。

参考图14，该改型波导微带线模式变换器的多层电路板包括形成第三层的附加电路板115。

同样，在本波导微带线模式变换器中，位于波导件112内的电路板113、114和115的接地导体113B、114A和115A部分以及第二和第三电路板114和115的部分被移去，作为这种移动结果，波导部件112内产生的第二和第三电路板114和115的端面R通过电镀，形成导电层。

尽管对上述波导微带线模式变换器的波导部件内的电路板端面进行了电镀，另外，另一方面可在波导部件112内的电路板的端面R相邻部分冲以通孔，以防电磁波泄漏。

图15A和15B示出波导微带线模式变换器另一种改型。该改型波导微带线模式变换器是这样构成的，以致借助于代替电镀层的通孔防止了电磁波泄漏。

具体地说，在第一电路板113和第二电路板114冲有多个通孔116，这些通孔114短路了第一电路板113的接地导体113B和第二电路板114的接地导体114A。通孔116设置在与图15B所示波导部件112侧壁中心线对齐的状态。

最好将通孔116间的距离d设置成小于将引进波导部件112内的电磁波的截止波长。

在本波导微带线模式变换器中，一旦生产出多层电路板便形成通孔，然后在将MIC部件安装到多层电路板的过程中，第一和第二电路板上的接地导体被通孔117所短路。结果，可省略进行电镀的操作。

图16A和16B示出波导微带线模式变换器的变换特性。具体地说，图16A示出如上所述这种通孔加工在与波导侧壁对齐的多层电路板一部分中的波导微带线模式变换器的变换特性，而图16B示出未加工有这种通孔的另一种波导微带线模式变换器的变换特性。

在未形成通孔处，通道特性如图16A所示在12到13GHz的频率处呈现变差恶化，但在加工有这种通孔处，通道特性加图16B所示得到了改善。

现已完全描述了本发明，但对本领域普通技术人员而言，显而易见的是可能作出不偏离本文所提出本发明的精神和范围的许多变化和改型。

Claims (13)

1.一种微波设备的极化分离器，它包括：

基本为管形的部件，在其中形成有圆形波导，用以接收输入的正交偏振电磁波，在其侧壁中形成有第一矩形孔，及一反射极，位于所说圆形波导中，其特征在于，它还包括：一第二矩形孔，且其中形成有矩形波导在所说圆形波导和所说第二矩形孔之间延伸；以及

所说反射极有一轴线垂直地在输入的正交偏振电磁波传播的方向和沿所说第一矩形孔和所说圆形波导中心所在的直线方向上延伸。

2.根据权利要求1的微波设备的极化分离器，其特征在于，所说第二矩形孔形成在同一侧壁相同平面上。

3.根据权利要求1的微波设备的极化分离器，其特征在于，所说第二矩形孔形成在远离接收到输入正交偏振电磁波里。

4.如权利要求1所述微波设备的极化分离器，其特征在于，所述管状部件和所述反射极是用金属制造而成。

5.如权利要求1所述微波设备的极化分离器，其特征在于，所述矩形波导的高度和宽度尺寸是这样确定的以使所述矩形波导的截止频率高于第一输入正交偏振电磁波的频率而低于第二输入正交偏振电磁波的频率。

6.如权利要求5所述微波设备的极化分离器，其特征在于，在所述矩形波导上形成一反射面，用于将所述矩形波导的第二电磁波传播方向在所述矩形波导中改变大约90度角。

7.如权利要求5所述微波设备的极化分离器，其特征在于还包括适配在所述第一和第二矩形孔的至少一个中并在其内形成有一开口的膜片，所述膜片的所述开口小于所述第一和/或第二矩形孔。

8.如权利要求7所述微波设备的极化分离器，其特征在于，所述膜片的所述开口为椭圆形。

9.如权利要求5所述的微波设备的极化分离器，其特征在于所述反射极是螺杆。

10.一种微波设备，它包括：

如权利要求1或2所说的极化分离器；

电路板；其特征在于，它还包括：

设在所述电路板上对应于所述第一和第二矩形孔位置的一对波导微带线模式变换器；以及

用于覆盖在所述第一和第二矩形孔上并固定其上所述电路板的盖。

11.如权利要求10的所述微波设备，其特征在于还包括：用于覆盖所述极化分离器以及包括所述波导微带线模式变换器的所述电路板上的电子电路的屏蔽壳体，以及

用于覆盖所述屏蔽壳体和所述盖的防水壳体。

12.如权利要求10所述微波设备，其特征在于，所述盖有一对在对应于所述第一和第二矩形孔处形成的凹部。

13.如权利要求12所述微波设备，其特征在于，所述盖的所述凹部的深度基本上等于输入电磁波波长的四分之一。

Images