CN1118885C - 电磁波信号接收装置 - Google Patents

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Abstract

一种电磁波信号接收装置，包括：一抛物面反射器及一双信号馈入式喇叭型接收器；接收器放置在反射器的近于焦点处；喇叭型接收器包括：一对平头锥体，锥体的横切面由一呈近于圆形的连接端线性地渐变至一预定的近于椭圆端；一具有波纹状内表面的“8”字形双椭圆喇叭孔，连接至平头锥体的椭圆端；两个圆柱型波导管，分别连接至平头锥体的圆形连接端，波导管的半径约与圆形连接端的半径相同；本装置的载波强度与噪音的比值高，抗干扰能力强。

Description

电磁波信号接收装置
技术领域
本发明涉及一种电磁波信号接收装置，特别是一种具有双椭圆波纹馈入式喇叭型接收器的电磁波信号接收装置，其特别适用于接收卫星信号。
背景技术
直播卫星(Direct Broadcast Satellite，DBS)是一种单点对多点(point to multipoint)信号收发系统，只要装有小型接收天线和调谐装置(tuner device)的住户，均可直接接收通信卫星所发射的信号。通信卫星接收地面站所传送的数字音频(audio)及视频(video)信号，再直接将这种信号转播给各接收装置。接收装置的接收天线包括一个收集卫星信号并聚集在其焦点的抛物面反射器(parabolic reflector)，其中，更设有一个总体馈入的低噪音放大器(Low Noise Block with integrated Feed，LNBF)模组，固定在抛物面反射器的焦点上。此LNBF模组将入射信号转换至较低的频带，并将其传送至调谐装置。与抛物面反射器的主轴平行的微波(microwave)信号聚集到这个LNBF模组所在的焦点上。LNBF模组如同一个滤波器与放大器一样，可选择性地传送从碟形接收器(dish collector)所接收的信号。LNBF模组包括一个用以接收微波信号的馈入式喇叭型接收天线，以及用以处理所接收微波信号的处理电路。
因为这些装置的灵敏度高，且卫星的传播功率又高，所以，目前抛物面反射器可以做到直径只有大约0.4米。这种碟型天线架设在屋外，而且可利用可显示出接收信号强度的检测显示器，用手调方式将碟型天线对准卫星方向。屋子里面，则需使用锁相回路(phase-lock loop)调谐器，对从LNBF模组传输来的信号进行解调，使之成为适于电视或立体声调谐器接收的视频及音频信号。
一般而言，可将每个卫星碟型天线调准排成一排，以接收某方向的特定卫星群组的信号。对地面的碟型天线而言，如果属于靠得太近的同一群组的卫星，它们的信号与从单一卫星发射的信号是难以分辨的。为了解决这个问题，当接收来自不同卫星群组的信号时，就必须使用多个指向不同卫星的碟型天线。另一种解决方式是使用电动机转动天线设备，使之指向不同的卫星。然而，使用这些方法会使得天线过于复杂，而且，对一般家庭而言，其成本也相当高。
当两个卫星(或两群卫星)以小角度相隔时(这个角度必须大于同一组内的两个卫星间的分隔角度)，可以在焦点附近同时放置两个LNBF模组，用以接收从两个卫星来的信号。在现有技术中，请参考图1，其包括SHARP公司所提供的双圆波纹馈入式喇叭型接收器(Dual Circular corrugated feed horn)技术，此接收器用以接收来自两个卫星的信号。因为抛物面反射器只有一个焦点，因此该双圆波纹状馈入式喇叭接收器中的任何一个接收器都不是准确地位于抛物面的焦点上，所以双圆波纹状馈入喇叭必须适当配置以补偿上述误差。但是这样一来，这和将馈入系统直接放置在碟型天线焦点，分别指向两个卫星的情况比起来，会造成天线方向图(radiationpattern)在水平与垂直方向变宽。水平方向较宽的天线方向图可以利用调整双圆馈入式喇叭接收器的水平距离来做补偿。然而，垂直方向的较宽的天线方向图会引起垂直方向的信息漏失损耗(spill-over loss)增加。这种信息漏失损耗会使载波强度(从卫星接收到的信号)与噪音的比值(C/N)降低，而影响到信号接收的质量。更进一步来说，较宽的天线方向图会影响到抑制(Rejection)来自其他卫星的干扰能力。
馈入式喇叭接收器的方向性图与喇叭孔径的宽度有关。喇叭口径的宽度越宽，则方向性图越窄。虽然可以利用较宽口径的喇叭，使双圆馈入式喇叭型接收器垂直方向的方向性图变窄，使信息漏失损耗减少，但是，这样也同时使水平方向馈入的方向性图变窄。较窄的馈入方向性图会导致从反射器反射并朝向卫星的方向性图变宽。当在双圆馈入式喇叭型接收器中采用较宽的喇叭口径时，对水平方向而言，这种较宽的方向性图会引起严重的来自两个种类不同卫星间的信号干扰。
基于上述原因，一种轻巧且有效的信号接收装置是极为需要的，这种信号接收装置可识别从多个不同的信号源所产生的信号并且可减少信号间的干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可识别多个不同信号源信号的信号接收装置，用以有效地接收从两个不同信号源传送来的电磁波信号。
本发明的信号接收装置包括：抛物面反射器，用以反射与收集从两个信号源来的电磁波信号；双信号馈入式喇叭型接收器，放置在抛物面反射器的近于(substantially)焦点上，用以接收抛物面反射器所聚集的电磁波信号。该双信号馈入式喇叭型接收器，包括一对平头锥体。此平头锥体的横切面呈圆形，形成连接端，该圆形端渐近地变化至预定的(predetermined)大体上(substantially)呈椭圆状的端部。此双信号馈入式喇叭型接收器更包括一个具有波纹状内表面的“8”字形双椭圆喇叭口径，此“8”字形双椭圆喇叭口径与平头锥体的椭圆端相耦合。
此信号接收装置还包括两个圆柱形波导管。每个波导管均连接至每个平头锥体的圆形连接端。圆柱形波导管的半径约与圆形连接端的半径相同。
本发明采取如下具体结构：
本发明的电磁波信号接收装置，用以接收从两个不同信号源传送来的电磁波信号，该装置包括：
一抛物面反射器，用以反射及接收从两个信号源传送来的电磁波信号；
一双信号馈入式喇叭型接收器，放置在抛物面反射器的近于焦点处，用以接收抛物面反射器聚集的电磁信号；
其特征在于，双信号馈入式喇叭型接收器包括：
一对平头锥体，平头锥体的横切面由一呈近于圆形的连接端线性地渐变至一预定的近于椭圆形的连接端；以及
一具有波纹状内表面的“8”字形双椭圆喇叭孔，连接至平头锥体的近于椭圆形的连接端；以及
两个圆柱型波导管，分别连接至平头锥体的近于圆形的连接端，圆柱型波导管的半径约与圆形的连接端的半径相同。
其中，所述两个不同信号源以近于四个经度分隔。
其中，所述两个不同信号源分别为位于东经124度的卫星与位于东经128度的卫星。
其中，所述预定的近于椭圆形的连接端的长轴对短轴的比值约为1.2。
其中，还包括：一用以覆盖所述双信号馈入式喇叭型接收器的外壳，外壳设有至少二个箝位点，用以连接至双信号馈入式喇叭型接收器，并设有一用以防水的环状沟槽。
与现有技术相比，本发明具有如下效果：
本发明的信号接收装置结构轻巧，且成本低，可与抛物面反射器相连接，能接收从两个卫星来的信号。
本发明的信号接收装置，其包括双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器，用以提高载波强度与噪音比值(C/N)，且可减低从两个卫星所接收信号的信息漏失损失。
本发明的信号接收装置，对从其他卫星来的干扰可提供足够的抗拒能力。
结合附图及实施例对本发明的具体结构特征详细说明如下。
附图说明
图1：现有技术中双圆波纹状馈入式喇叭型接收器的前视图。
图2A、2B：本发明的卫星信号接收装置的平面图。
图3(A)：本发明实施例中双信号馈入式喇叭的前视图。
图3(B)：本发明实施例中双信号馈入式喇叭的截面图。
图4(A)-4(B)：本发明的双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器，对准位于东经124度卫星时的远场辐射图。
图5(A)-5(B)：本发明的双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器，对准位于东经128度卫星时的远场辐射图。
图6：本发明中外壳的实施例，用以覆盖双信号馈入式喇叭型接收器。
具体实施方式
本发明的卫星信号接收装置，用以接收从两个卫星传送而来的信号。此信号接收装置包括有一个双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器。为了使描述更清楚，本实施例以组合馈入的低噪音放大器(LowNoise Block with integrated Feed，LNBF)为例做说明，并非用以限制本发明的保护范围。
如图2A、2B所示，其为本发明的卫星信号接收装置200的平面图，卫星信号接收装置200包括一个基座202，一个直杆204，一个碟面支撑架206，一个抛物面反射器208，一个延伸臂210以及一个双LNBF模组212。基座202支撑整个接收装置200。直杆204、基座202和碟面支撑架206相连接。碟面支撑架206分别与抛物面反射器208和延伸臂210的一端连接。延伸臂210的另一端连接到双LNBF模组212。利用调整抛物面反射器208和双LNBF模组212的位置，抛物面反射器208可以指向两个卫星，并可使信号聚集到双LNBF模组212。
如图3(A)和图3(B)所示，其为本发明中双信号馈入式喇叭型接收器实施例的前视图与剖面图。双LNBF模组212上装设有一个双信号馈入式喇叭型接收器300，其约放置在抛物面反射器208的近于焦点处，用以接收由抛物面反射器208聚焦的电磁波信号。此喇叭型接收器300包括有一对平头锥体302与312。平头锥体302(312)的横切面是从近于圆形的连接端304(314)渐进地变化至既定的近于椭圆形的连接端306(316)。换句话说，平头锥体302(312)横切面的长轴与短轴的长度，分别以一个比例常数呈线性增加，以形成既定的近似椭圆端306(316)。
双信号馈入喇叭型接收器300更包括一个有波纹状内表面322的“8”字形双椭圆喇叭孔320。“8”字型双椭圆喇叭孔320与既定的近似椭圆端306和316相连。“8”字形双椭圆喇叭孔320由一对似椭圆(quasi-elliptical)喇叭型元件308和318所组成。“8”字形双椭圆喇叭孔320的形状很像是，将两个椭圆喇叭型元件重叠的部分切掉，然后再将这两个椭圆喇叭型元件的其他部分(在此称为“似椭圆”喇叭元件308和318)组合起来。似椭圆喇叭型元件308和318的长轴和短轴的比例是固定的，其长轴和短轴的比例与既定的近于椭圆形的连接端306和316的长轴和短轴的比例是一样的。
由于双信号馈入式喇叭型接收器300偏离于焦点位置，所以要求在水平和垂直方向有较宽的方向性图，水平方向较宽的方向性图可以利用调整平头锥体302和312的分隔距离来补偿。更重要的是，使用本发明的双信号馈入式喇叭型接收器300，可明显地使垂直方向较宽的方向性图的宽度变窄。这是因为和传统的双圆馈入式喇叭型接收器比起来，把“8”字形双椭圆喇叭孔320与渐变的椭圆形平头锥体302和312相组合，会使得在垂直方向的方向性图的宽度变窄。换句话说，这种结合方式将可提供较窄的垂直方向的方向性图，用以滤掉不需要的信号和减低信息漏失损失。因而可有效地提高载波功率与噪声(C/N)的比值，且可提高抑制来自其他卫星的干扰的能力。
LNBF模组212还包括两个圆柱形波导管350和360。圆柱形波导管350、360与平头锥体302、312的近于圆形的连接端304、314相连接。圆柱形波导管350、360的半径约与圆形连接端304、314的半径相同。
在本发明的实施例中，双信号馈入式喇叭型接收器300的平头锥体302和312依次指向东经124度和128度的卫星，用以接收由这两个卫星传送来的电磁波信号。对于F/D(抛物面的焦点长度除以抛物面的直径)的比值为0.46的抛物面反射器而言，既定的近于椭圆形的连接端306、316的长轴对短轴的比值约为1.2。平头锥体302、312的横切面是从近于圆形的连接端304、314线性地渐变至既定的近于椭圆形的连接端304、314，对于在适当位置和适当的卫星间隔的其他对的卫星而言，可以适当调整这个比值。对于双似椭圆喇叭型元件308和318的横切面而言，其长轴对短轴的比值是固定的，并与既定的近于椭圆形的连接端306与316相同。
如图4(A)-4(B)和图5(A)-5(B)所示，本发明中，对于东经124度与128度的卫星的水平极化(图4(A)和图5(A))与垂直极化(图4(b)和图5(b)所得到的远场幅射方向性图。图4(a)-图4(b)和图5(a)-图5(b)的X轴与Y轴分别为方位角和仰角。图中显示在方位角到达±4.5度时，不管是水平极化或是垂直极化，增益都至少下降20dB，这样，就提高了抑制来自于其他卫星的干扰能力。
表1表示Sharp公司的双圆馈入天线，与本发明使用的双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器的天线，指向东经124度与东经128度的卫星的C/N比值比较的结果数据。该表为使用AIWA CS数字调谐器(Model No.：SU-CS1)所测量的结果。
每一行所代表的意义分别是，这些卫星的传输频率f1(GHz)、LNBF的输出频率f2(MHz)、极化方向、JCSAT4卫星在东经124度与JCSAT3卫星在东经128度的C/N比值。其中，上方的C/N比值和下方的C/N比值分别对应到Sharp公司的天线(以S标示)和本发明所实施的使用双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器的天线(以A标示)。根据表1，可以很明显的看到，使用双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器的天线比使用传统双圆馈入式喇叭型接收器天线具有较佳的性能和较高的C/N比值。
表1
  f1(GHz)  12.268  12.288  12.348 12.368 12.388 12.408 12.428  12.448 12.508 12.523 12.538  12.558
  f2(MHz)  1068  1088  1148 1168 1188 1208 1228  1248 1308 1323 1338  1358
  Polarization  V  H  V H V H V  H V H V  H
  JCSAT4(124°E.)  S  -  -  - - - - -  - 15 15 15/14  14
 A  -  -  - - - - -  - 16 16 16/15  16
  JCSAT3(128°E.)  S  16  18  16 16/15 16/15 18/17 16  - 16 16 15/14  17
 A  17  20/19  17 16 17 19/18 17  - 17 17 16  19/18
  f1(GHz)  12.568  12.583  2.598  12.613  12.628  12.643 12.658 12.673  12.688  12.703   12.718  12.733
  f2(MHz)  1368  1383  1398  1413  1428  1443 1458 1473  1488  1503   1518  1533
  Polarization  V  H  V  H  V  H V H  V  H   V  H
  JCSAT4(124°E.)  S  14  16/15  15  -  14  16 13 15  14  15   15/14  16
 A  15  17/16  17/16  -  15  17 15/14 17  16/15  17   16  18
  JCSAT3(128°E.)  S  13  17  14  16  14  15/14 15/14 16  13  17   14  -
 A  14  18  15  18  15  16 16 18  15  19/18   16  -
如图6所示其为本发明的实施例中信号接收装置更可包括一个外壳600，用以覆盖双信号馈入式喇叭型接收器300。外壳600包括有连接到双信号馈入式喇叭型接收器300的多个箝位点602以及一个用以防水的环状沟槽604。
综上所述，本发明提供了一种结果轻巧的信号接收器，其中包括了一个增加C/N比值和减少从两卫星所接收信号的能量漏失损耗的双椭圆波纹状馈入式喇叭型接收器。更可对防止从其他卫星来的干扰。
虽然以上利用特定实施例进行描述，并非用以限定本发明的保护范围，但若使用不同的选择性构架与相等的装置。例如，可以根据实际情况，针对其他对的卫星来改变长轴对短轴的比值，和改变波纹的数目，仍应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种电磁波信号接收装置，用以接收从两个不同信号源传送来的电磁波信号，该装置包括：
一抛物面反射器，用以反射及接收从两个信号源传送来的电磁波信号；
一双信号馈入式喇叭型接收器，放置在抛物面反射器的近于焦点处，用以接收抛物面反射器聚集的电磁信号；
其特征在于，双信号馈入式喇叭型接收器包括：
一对平头锥体，平头锥体的横切面由一呈近于圆形的连接端线性地渐变至一预定的近于椭圆形的连接端；以及
一具有波纹状内表面的“8”字形双椭圆喇叭孔，连接至平头锥体的近于椭圆形的连接端；以及
两个圆柱型波导管，分别连接至平头锥体的近于圆形的连接端，圆柱型波导管的半径约与圆形的连接端的半径相同。
2、根据权利要求1所述的信号接收装置，其特征在于，所述两个不同信号源以近于四个经度分隔。
3、根据权利要求2所述的信号接收装置，其特征在于，所述两个不同信号源分别为位于东经124度的卫星与位于东经128度的卫星。
4、根据权利要求3所述的信号接收装置，其特征在于，所述预定的近于椭圆形的连接端的长轴对短轴的比值约为1.2。
5、根据权利要求1所述的信号接收装置，其特征在于，还包括：一用以覆盖所述双信号馈入式喇叭型接收器的外壳，外壳设有至少二个箝位点，用以连接至双信号馈入式喇叭型接收器，并设有一用以防水的环状沟槽。
6、一种天线系统，用以接收从两个不同信号源传送而来的电磁信号，包括：
一双信号馈入式喇叭型接收器，包括一对平头锥体和一具波纹状内表面的“8”字形双椭圆喇叭孔，并连接至平头锥体的预定近于椭圆形的连接端；以及
两个圆柱型波导管，均连接至所述平头锥体的近于圆形的连接端，圆柱型波导管的半径与圆形连接端的半径相同。
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