CN105612654A - 波导同轴转换设备和发射/接收一体式分波器 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的同轴波导转换设备包括：第一部件(10)；第二部件(30)，被设置为与第一部件(10)相对；以及导体板(20)，被设置为被夹在第一部件(10)和第二部件(30)之间。波导(13)在第一部件(10)和第二部件(30)中被形成到穿透第一部件(10)而不穿透第二部件(30)的深度。导体板(20)包括：开口(21)，具有对应于波导的开孔平面的形状的形状；导体表面部，被设置在开口(21)周围；天线部(ANT)；波导短路部(WGS)，将天线部(ANT)与导体表面部连接；同轴布线部(CWS)，被设置在天线部(ANT)的一端；以及同轴线短路部(CoW)，将天线部(ANT)的另一端与导体表面部连接。
Description
技术领域
本发明涉及波导同轴转换设备和发射/接收一体式分波器(splitter)。例如，本发明涉及将波导传输系的信号转换成同轴传输系的信号/从同轴传输系的信号转换波导传输系的信号的波导同轴转换设备和发射/接收一体式分波器。
背景技术
处理高频信号的发射机-接收机使用波导来以高的电力发射信号。然而，通过波导发射的信号无法直接在电子电路中被处理。出于这个原因，高频发射机-接收机使用执行在波导传输系和同轴传输系之间的信号转换的波导同轴转换设备。这样的波导同轴转换设备的示例在专利文献1和2中公开。
专利文献1公开了一种波导同轴转换设备，该波导同轴转换设备具有将同轴传输系转换为波导传输系/从波导传输系转换同轴传输系的功能、以及分别向/从通过金属板分割的第一基波TE模式传输线和第二基波TE模式发射/接收具有相反相位的基波TE模式。
专利文献2公开了一种电介质棒状天线，包括：波导；从波导的远端的开口突出的电介质棒；以及设置在波导的近端处的馈电部。在该电介质棒天线中，电介质衬底被插入波导中，该电介质衬底构成鳍线F，其电极的宽度朝着远端开口逐渐减小。因此，在专利文献2中，在不改变高阶模式的截止频率的情况下，通过减小基本模式中的截止频率，而增加基本模式中的操作频带。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本审查专利申请公开No.H05-075201
专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2001-102856
发明内容
技术问题
然而，需要用于无线电通信等的信令系统具有用于发射必要的高频信号的频率特性以及用于使在不期望的频带中的信号衰减的滤波器功能。在专利文献1和2中公开的技术中，有必要单独地提供用于实现滤波器功能的滤波器部，这产生了设备的尺寸增加的问题。
问题的解决方案
根据本发明的示例性方面的波导同轴转换设备包括：第一部件；第二部件，被设置为与第一部件相对；以及导体板，被设置为夹在第一部件和第二部件之间。波导在第一部件和第二部件中被形成为到达从第一部件的第一表面到不穿透第二部件的表面的深度，第一表面与在外部提供的外部波导连接。导体板包括：开口，具有与波导的开孔平面的形状相对应的形状；导体表面部，被设置在开口周围；天线部，被形成为横跨开口；波导短路部，其垂直于天线部并且将天线部与导体表面部连接；同轴布线部，被设置在天线部的一端；以及同轴线短路部，被配置为将导体板的天线部的另一端与导体表面部连接。
根据本发明的发射/接收一体式分波器，包括：上述波导同轴转换设备；以及同轴循环器，被配置为将从第一路径接收到的信号发射到波导同轴转换设备的同轴布线部，并且向第二路径输出从波导同轴转换设备的同轴布线部发射的信号。
本发明的有益效果
根据本发明的波导同轴转换设备和发射/接收一体式分波器，能够减小具有滤波器功能的波导同轴转换设备的体积。
附图说明
图1是示出根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备的示意性视图；
图2是根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备的侧视图和横截面视图；
图3是示出根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备的频率特性的图；
图4是用于解释根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备的频率设定参数的图；
图5是示出根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器的框图；以及
图6是示出根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器的修改示例的框图。
具体实施方式
第一示例性实施例
下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例。注意，在下面的描述中，附图被适当简化以便简化描述。图1示出了根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1的示意性视图。
如图1中所示，根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1包括第一部件10、导体板20和第二部件30。第一部件10、第二部件30和导体板20由诸如不锈钢或铜的金属制成。在根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1中，天线部和同轴布线部被形成在导体板20中。根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1具有下述配置，其中导体板20被夹在第一部件10和第二部件30之间。
第一部件10在其中形成有波导13。波导13以下述方式被形成：该方式使得波导在第一部件10、导体板20和第二部件30互相紧密接触的状态下具有环形形状，并且波导在可以确认天线ANT的厚度的表面上具有开口。具体地，波导13由形成有在第一部件10的一个表面上的开口的凹槽以及通形成有在第二部件的一个表面上的开口的凹槽来形成。换句话说，在第一部件10中形成的波导13由不穿透第一部件10和第二部件30的凹槽形成。
第一部件10在其中形成有凹槽11和12。凹槽11在与在导体板20中形成的同轴布线部CoW相对应的位置处被形成。以大于同轴布线部CoW的宽度的宽度(与波导13接触的一侧的长度)来形成凹槽11。凹槽12在与在导体板20中形成的同轴短路部CWS相对应的位置处被形成。以大于同轴短路部CWS的宽度的宽度(与波导13接触的一侧的长度)来形成凹槽12。以不大于从波导13到第一部件10的长度的长度(在垂直于与波导13接触的一侧的方向上的长度)形成凹槽12。
在第二部件30中，在与第一部件10相对的第二部件30的表面中，分别在与凹槽11和12相对应的位置处形成与凹槽11和12相同的凹槽。在图1中，在第二部件30中与凹槽11相对应的凹槽用附图标记31来表示。
导体板20具有在与波导13相对应的位置处形成的开口21。位于开口21的周围的导体板20的一部分此后被称为导体表面部。导体板20包括天线部ANT、波导短路部WGS、同轴布线部CoW和同轴短路部CWS。天线部ANT被形成为横跨在导体板20中形成的开口21。波导短路部WGS垂直于天线部ANT，并且被形成为将天线部ANT与导体表面部连接。同轴布线部CoW被设置在天线部ANT的一端，并且在后一段(未示出)连接到电线或电路。同轴短路部CWS将天线部ANT的另一端与导体表面部连接。
天线部ANT、波导短路部WGS、同轴布线部CoW和同轴短路部CWS是由与导体表面部相同的材料形成的线。在图1中所示的示例中，波导短路部WGS的一端和同轴短路部CWS的一端与导体表面部连续。天线部ANT与波导短路部WGS的另一端和同轴短路部CWS的另一端连续。同轴布线部CoW与天线部ANT的一端连续。注意，同轴布线部CoW可以与区域(未示出)中的导体表面部连续。
可以看到要连接到外部波导的表面的第一部件10的表面此后被称为波导传输系表面。可以看到同轴布线部CoW的截面的第一部件10的表面此后被称为同轴传输系表面。
接下来，图2示出了根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1的侧视图和截面图。下面将参考图2来更详细地描述波导同轴转换设备1。
图2中的上部是当从波导传输系表面观看波导同轴转换设备1时波导同轴转换设备1的侧视图。如图2的上图中所示，在波导同轴转换设备1中，波导13由管道形成，管道由第一部件10和第二部件30构成。由此，当从波导传输系表面观看时，形成为横跨波导13的天线部ANT的厚度可以被确认。此外，由于波导短路部WGS从天线ANT延伸到波导13的后侧，所以波导短路部WGS在图2的上图中无法被确认。
图2中的中图是从波导同轴转换设备1的同轴传输系表面观看的波导同轴转换设备1的侧视图。图1单独地示出组件，以便易于解释每个组件。然而，如图2的中图中所示，波导同轴转换设备1具有下述形状：其中，如从同轴传输系表面看到的，第一部件10和第二部件30夹住导体板20，并且使得这些组件互相紧密接触。使得第一部件10、导体板20和第三部件30通过螺栓或导电粘合剂(例如，焊料)互相紧密接触。此外，如图2的中图中所示，在波导同轴转换设备1中，当从同轴传输系表面观看时，可以看到同轴布线部CoW的截面图。同轴布线部CoW与导体板20齐平。然而，当从同轴传输系表面观看时，导体板20和同轴布线部CoW被形成为互相分隔。
图2中的下图是波导同轴转换设备1的截面视图。沿着图1的线II-II截取该截面视图。如图2的下图中所示，波导同轴转换设备1的波导13被形成为管道，该管道从波导同轴转换设备1的第一表面延伸到与第一表面相对的第二表面，并且不穿透第二表面。如图2的截面图中所示，在波导同轴转换设备1中，在波导13内形成天线部ANT和波导短路部WGS。
在根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1中，上述导体板20被夹在第一部件10和第二部件30之间，由此将要通过波导发射的信号转换为要通过同轴线发射的信号/从要通过同轴线发射的信号转换要通过波导发射的信号。波导同轴转换设备1构成带通滤波器和带阻滤波器，带通滤波器允许要被转换的信号中的期望信号在没有衰减的情况下通过，带阻滤波器使不期望的频率分量衰减。在这方面，图3是示出根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1的频率特性的图。
在图3中所示的示例中，根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1的特征在于，允许从14.5GHz到15.5GHz的频带中的信号在信号的幅度水平上几乎无衰减地通过，并且使从18.5GHz到19GHz的频带中的信号的水平衰减。
在根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1中，带通滤波器的频带和带阻滤波器的频带是通过改变天线部ANT、同轴短路部CWS和波导短路部WGS的尺寸和形状来设置的。在这方面，图4示出了用于解释波导同轴转换设备1的频率设定参数的图。
用如图4中所示的值来表示波导同轴转换设备的尺寸和形状。具体地，在天线部ANT的宽度方向上(例如，在垂直于天线部ANT横跨开口21(或者波导13)的方向的方向上)的中心线和连接到导体表面的波段短路部WGS的部分之间的距离由L来表示。天线部ANT的长度(例如，在天线部ANT的纵向上)的中心线与波导短路部WGS的宽度方向上(例如，在波导短路部WGS的横向上)的中心线之间的距离由D来表示。同轴短路部CWS的长度(从开口21到导体表面的距离)由S来表示。天线部ANT的宽度由W1来表示。波导短路部WGS的宽度由W2来表示。
在根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1中，带通滤波器允许通过的信号的频带是通过调整上述参数当中的参数L来确定的。如果对参数L设置较大值，则通带的频率减小。如果对参数L设置较小值，则通带的频率增加。波导同轴转换设备1通过调整参数S来确定阻带的频率。如果对参数S设置较大值，则阻带的频率减小。如果对参数S设置较小值，则阻带的频带增加。此外，波导同轴转换设备1通过调整参数D、W1和W2来执行通带的阻抗匹配。
如上所述，根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1具有下述配置：其中，在波导13中形成的天线部ANT设置有波导短路部WGS和同轴短路部CWS。该配置允许带阻滤波器被安装在根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1上，而不增加设备的面积或体积，该带阻滤波器使不期望频带中的信号衰减，同时允许必要频带中的信号通过。也就是说，根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1，包括带阻滤波器的波导同轴转换设备可以被缩小尺寸。
第二示例性实施例
第二示例性实施例说明了将根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1应用于发射/接收一体式分波器的示例。图5示出了根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器2的框图。
图5中所示的发射/接收一体式分波器2包括波导同轴转换设备1、低通滤波器101、循环器102、带阻滤波器110、带通滤波器111、波导同轴转换器112、波导同轴转换器120、带通滤波器121和带阻滤波器122。
在根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器2中，根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1用于天线端口，由此使用同轴循环器(此后称为同轴循环器102)作为循环器102。同轴循环器102将从第一路径(例如，连接到发射端口的路径)接收到的信号发射到波导同轴转换设备1的同轴布线部CoW。此外，同轴循环器102将要从波导同轴转换设备1的同轴布线部CoW发射的信号输出到第二路径(例如，要连接到接收端口的路径)。
根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器2包括第三滤波部(例如，低通滤波器101)，其被设置在波导同轴转换设备1和同轴循环器102之间。低通滤波器101是在同轴线上形成的低通滤波器。
在根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器2中，第一波导同轴转换器(例如，波导同轴转换器112)被连接到同轴循环器102的第一路径侧端口，并且第二波导同轴转换器(例如，波导同轴转换器120)被连接到同轴循环器102的第二路径侧端口。波导同轴转换器112和波导同轴转换器120通过波导中设置的天线转换在波导传输系和同轴传输系之间的信号。
此外，在发射/接收一体式分波器2中，设置在波导同轴转换器112和输入端口(例如，发射端口)之间连接的第一滤波器部(例如，带阻滤波器110和带通滤波器111)。从带阻滤波器110到波导同轴转换器112的路径是用于波导传输系的路径。换句话说，带阻滤波器110和带通滤波器111构成波导形状的滤波器。
此外，在发射/接收一体式分波器2中，设置在波导同轴转换器120和输出端口(例如，接收端口)之间连接的第二滤波部(例如，带通滤波器121和带阻滤波器122)。从波导同轴转换器120到带阻滤波器122的路径是用于波导传输系的路径。换句话说，带通滤波器121和带阻滤波器122构成波导形状的滤波器。
循环器可以由波导型循环器形成。然而，如果循环器由同轴型循环器形成，则循环器可以被缩小尺寸。类似地，如果低通滤波器由同轴型滤波器而不是波导型滤波器形成，则低通滤波器可以被缩小尺寸。
如上所述，在第二示例性实施例中，使用波导同轴转换设备1使得能够使用有助于减小设备尺寸的滤波器和循环器来配置发射/接收一体式分波器。因此，整个发射/接收一体式分波器2可以使用小的循环器来配置。此外，根据第二示例性实施例的发射/接收一体式分波器2，包含带阻滤波器的发射/接收一体式分波器2可以在不增加设备的大小的情况下，通过使用根据第一示例性实施例的波导同轴转换设备1来实现。
图6中所示的配置可以被用作图5中所示的发射/接收一体式分波器2的另一形式。图6示出了作为发射/接收一体式分波器2的另一形式的发射/接收一体式分波器3。在发射/接收一体式分波器3中，波导同轴转换器112被连接到发射端口，并且在同轴线上形成的带阻滤波器110和带通滤波器111被设置在波导同轴转换器112和同轴循环器102之间。此外，在发射/接收一体式分波器3中，在同轴线上形成的带通滤波器121和带阻滤波器122被设置在同轴循环器102的后一段中。波导同轴转换器120被设置在带阻滤波器122和接收端口之间。以该方式，带阻滤波器110、带通滤波器111、带通滤波器121和带阻滤波器122可以被形成在同轴线上，或者可以被形成在波导上。根据发射/接收一体式分波器的使用，可以适当地确定这些滤波器被形成在同轴线上还是波导上。
注意，本发明不限于以上示例性实施例，并且在不背离发明的范围的情况下可以被适当地修改。
本申请基于并且要求2013年10月7日提交的日本专利申请No.2013-210072的优先权的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。
附图标记列表
1波导同轴转换设备
2,3发射/接收一体式分波器
10第一部件
11,12,13,31凹槽
13波导
20导体板
21开口
30第二部件
101低通滤波器
102同轴循环器
110带阻滤波器
111带通滤波器
112波导同轴转换器
120波导同轴转换器
121带通滤波器
122带阻滤波器
ANT天线部
CoW同轴布线部
CWS同轴短路部
WGS波导短路部
WC天线中心线
Claims (7)
1.一种波导同轴转换设备，包括：
第一部件；
第二部件，所述第二部件被设置为与所述第一部件相对；以及
导体板，所述导体板被设置为被夹在所述第一部件和所述第二部件之间，其中，
所述导体板包括：
开口，所述开口具有与导体板相对的所述第一部件的表面上的所述波导的凹槽的形状相对应的形状；
导体表面部，所述导体表面部被设置在所述开口周围；
天线部，所述天线部被形成为横跨所述开口；
波导短路部，所述波导短路部垂直于所述天线部，并且将所述天线部与所述导体表面部连接；
同轴布线部，所述同轴布线部被设置在所述天线部的一端处；以及
同轴线短路部，所述同轴线短路部被配置为将所述导体板的所述天线部的另一端与所述导体表面部连接，并且
所述第一部件和所述第二部件的每一个都包括形成有所述波导的凹槽、以及在分别与所述同轴布线部和所述同轴线短路部相对应的位置处形成的凹槽。
2.根据权利要求1所述的波导同轴转换设备，其中，
所述波导短路部的长度由要发射的信号的通带来确定，并且
所述同轴线短路部的长度由要发射的信号的阻带来确定。
3.根据权利要求1或2所述的波导同轴转换设备，其中，根据在所述天线部的中心位置和所述波导短路部的中心位置之间的距离、所述天线部的宽度和所述波导短路部的宽度来调整要发射的信号的通带匹配。
4.一种根据权利要求1到3中任意一项所述的发射/接收一体式分波器，包括：
所述波导同轴转换设备；以及
同轴循环器，所述同轴循环器被配置为将从第一路径接收到的信号发射到所述波导同轴转换设备的同轴布线部，并且向第二路径输出从所述波导同轴转换设备的所述同轴布线部发射的信号。
5.根据权利要求4所述的发射/接收一体式分波器，进一步包括：
第一波导同轴转换器，所述第一波导同轴转换器被连接到所述同轴循环器的第一路径侧端口；
第一滤波器部，所述第一滤波器部被连接在所述第一波导同轴转换器和输入端口之间；
第二波导同轴转换器，所述第二波导同轴转换器被连接到所述同轴循环器的第二路径侧端口；以及
第二滤波器部，所述第二滤波器部被连接在所述第二波导同轴转换器和输出端口之间。
6.根据权利要求4或5所述的发射/接收一体式分波器，进一步包括：第三滤波器部，所述第三滤波器部被设置在所述波导同轴转换设备和所述同轴循环器之间。
7.一种波导同轴转换设备，包括：
第一部件，所述第一部件与外部波导连接；
第二部件，所述第二部件被设置为与所述第一部件相对；以及
导体板，所述导体板被设置为被夹在所述第一部件和所述第二部件之间，
其中，所述导体板包括：
开口，所述开口具有与所述波导的开孔平面相对应的形状；
天线部，所述天线部被形成为横跨所述开口；
同轴短路部，所述同轴短路部被配置为将所述天线部的一端连接到所述导体板的导体部；
同轴布线部，所述同轴布线部被设置在所述天线部的另一端处；以及
波导短路部，所述波导短路部被配置为将所述天线部的一端和另一端之间的节点连接到所述导体板的所述导体部。
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