CN1127778C - 多波束天线 - Google Patents

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Abstract

一种接收来自多个卫星的微波的多波束天线，当经转动机构(17)转动变频器(14)时，在0到20度范围内调节两个一次辐射器(15a)和(15b)相对于与地面平行的轴的设置倾角。可在0到20度的范围调节由一次轴射器(15a)和(15b)的探测器产生的接收极化角，同时保持卫星之间的预定极化角度差。因此，通过经转动机构(17)转动变频器(14)同时容易调节接收来自两个卫星的信号的一次辐射器(15a)和(15b)的设置倾角和一次辐射器(15a)和(15b)内的接收极化角。

Description

多波束天线
技术领域
本发明涉及一种用于接收来自多个对地静止卫星的微波的多波束天线。
背景技术
近来，已经发射许多对地静止广播卫星和对地静止通信卫星。这就加大了通过使用单个天线接收来自，例如，两个相邻卫星的微波并且有选择地使用所接收的微波之一的需求。
通常，配置接收来自多个卫星的微波的多波束天线，以便通过单抛物面反射器反射并聚焦来自多个卫星的微波并且被聚焦的卫星信号分别进入不同的一次辐射器。
喇叭型一次辐射器(或馈电喇叭)被用作一次辐射器。当例如接收两个卫星微波时，通过一个支架支撑两个喇叭型一次辐射器，以便将它们设置在抛物面反射器的反射和聚焦位置。卫星对地面的仰角互不相同。另外，仰角的角度差随接收区域而变化。因此，对于每个接收区，必须调整一次辐射器的喇叭形构造相对于与地面平行的轴的倾斜。
下文中，将一次辐射器的喇叭形构造相对于与地面平行的轴的倾斜称为倾角。
在所接收的卫星信号被线性极化的情况下，每个入射微波相对于地面的倾斜随卫星和接收区而改变。因此，对于每个接收区，必须调整每个一次辐射器的接收极化角。
因此，当要调整常规的用于线性极化波的多波束天线的方向时，必须根据接收区调整一次辐射器喇叭形辐射体相对于每个卫星的设置倾角，和一次辐射器的接收极化角。这就带来了使调整角度的机构结构复杂，以及调整工作繁重的问题。
通常，常常使用漏斗状喇叭型一次辐射器作为卫星广播天线的一次辐射器。甚至当抛物面反射器具有较小的直径，例如，45cmφ时，能够使一次辐射器之间的设置距离足够大，直到将从其接收微波的相邻卫星互相分开大约8度的距角为止。因此，能够相邻设置一次辐射器的漏斗状喇叭形辐射体，而相互不干扰。相反，在从其接收微波的相邻卫星相互分开4度的较小距角的情况下，一次辐射器之间设置的距离可以小到大约25mm。因此，当使用这样的漏斗状喇叭型一次辐射器时，辐射器喇叭形辐射体互相干扰或接触，因此不可能构成一多波束天线，从而产生必须为从其接收微波的卫星分别安装多个天线的问题。
如上所述，例如，在接收来自4度距角的两个卫星的12GHz频带的微波的45cmφ22双波束天线系统的一次辐射器内，喇叭形辐射体间隔大约为25mm。当如图22A和22B所示由一般的漏斗状喇叭形辐射体构成这样的天线的一次辐射器时，孔径直径大约为30mm。因此，从结构上说不能构成天线。为实现这样的天线系统，要求将一次辐射器的孔径直径设定为25mm或更小。在指定为EIAJ(日本电子工业协会标准)的WCI-120的圆波导中，波导的内径为17.475mm。因此，当使用这样的波导时，考虑到实际产品的生产过程，喇叭形辐射体大致具有0度的张角。换句话说，喇叭形辐射体具有如图23A和23B所示的圆波导截面孔径。
图22A是常规的漏斗状喇叭型一次辐射体的前视图，图22B是沿图22A的线A-A′的剖面图。图23A是常规的圆波导型一次辐射体的前视图，图23B是沿图23A的线A-A′的剖面图。
在图22A和22B，131表示设置在衬底132的漏斗形波导。在衬底132上由印刷电路构成馈电点133，以便使其位于漏斗形波导131底面的中心。
图23A和23B所示的圆波导型一次辐射器是取代漏斗形波导131的圆波导135。以与图22A的漏斗状喇叭型一次辐射器的其它组件相同方式构成其他部件。
图24表示圆波导型一次辐射器的辐射图。在反射器偏置的情况下，一次辐射器的辐射角大约为40度。在图24的方向图中，漏泄功率在反射器辐射中较大，并且反射器辐射范围内的电场的不均匀性较大。因此，降低天线增益。
可以使用这样的方法作为解决上述问题的手段。例如降低喇叭形辐射体的孔径直径，通过一同轴系统提供功率而使用螺旋型天线，以及使用诸如圆波导馈电介质棒天线之类的行波型天线作为一次辐射器。另外，在常规的多波束天线中，从一次辐射器的变频器伸出的接收信号电缆连接到外部切换设备，并且通过控制切换设备的切换操作选择要接收的卫星广播节目。这样的配置存在用户必须购买这样的外部切换设备，以及需要配线和类似工作的问题。
当通过使用多个一次辐射器构成一个完整的变频器时，如图29所示在单个衬底201上形成衬底印刷探测器202，并且全部其他的电路也设置在衬底201。每一个衬底印刷探测器202包括水平极化波探头202a和垂直极化波探头202b。衬底印刷探测器202分别设置在多个(例如，两个)一次辐射器孔径203的供电部分。由高频放大器203a和203b放大从水平极化波探头202a和垂直极化波探头202b输出的信号，然后由水平/垂直转换开关204a和204b对它们进行选择。然后由水平/垂直转换开关204a和204b选择的信号进一步由卫星转换开关205进行选择。由高频放大器206放大选择的信号，然后将其提供给频率变换器207。本机振荡器208的振荡输出被提供给变频器207。变频器207输出频率等于来自高频放大器206的信号和来自本机振荡器208的信号之间的频率差值的信号作为中频信号。由中频放大器209放大从变频器207输出的信号。放大信号通过端子210向外输出。
常规的多波束天线存在必须分别调整一次辐射器的设置倾角，以及必须分别调整一次辐射器的接收极化角的问题。
常规的多波束天线还存在这样的问题，即，在要从其接收微波的卫星相互相距一个较小距离，例如，4度的情况下，相邻排列的漏斗状喇叭型一次辐射器互相接触或干扰，因此不能构成一多波束天线。
常规的多波束天线还存在这样的问题，即，为有选择地接收一期望的卫星广播节目，需要一外部切换设备、该设备的配线等。
另外，在常规的一次辐射器，从馈电点提供的电流通过喇叭形辐射体孔径的边缘部分或者螺旋型天线的接地平面的边缘部分流向后侧，从而使一次辐射器具有除到反射器的辐射之外的辐射较大的辐射图。因此，降低天线增益。
当由用于接收来自卫星的微波的常规变频器接收来自多个卫星的微波时，设定衬底印刷探测器202，以便每个区内与地面平行的轴、目标卫星的轨道倾角，和卫星的极化角相互一致。在这种情况下，变频器仅用于从其接收微波的卫星。因此，当产生对应于全部卫星的变频器时，变频器不能完全分享衬底，结果是降低了生产率，从而加大变频器的生产成本。
发明内容
考虑到这些问题提出了本发明。本发明的第一目的是提供一种多波束天线，其中能够容易地调整一次辐射器的设置倾角和接收极化角。
本发明的第二目的是提供一种多波束天线，其中，即使在从其接收微波的卫星相互分开一较小的距角，例如，4度的情况下，一次辐射器的喇叭形辐射体既不互相干扰也不互相接触，并且能构成接收多波束的结构。
本发明的第三目的是提供一种多波束天线，其中在不需要设置一外部切换设备、配线、及类似装置的情况下，能够容易地选择一期望的卫星广播节目以便接收该节目。
本发明的第四目的是提供一种用于小间隔的小直径多波束天线内的小增益衰减的一次辐射器，和用于接收来自与一次辐射器集成在一起的卫星的微波的变频器。
本发明的第五目的是提供一种用于接收来自卫星的微波的变频器，甚至在接收来自多个卫星的微波时，该变频器仍能使用一公共衬底，因此提高了生产率，从而降低生产成本。
根据本发明的第一方面，提供一种多波束天线，包括：反射并聚焦来自多个卫星的微波的一反射器；分别接收由反射器反射并聚焦的多个卫星微波的多个喇叭型一次辐射器，每一个所述辐射器具有接收极化角；相邻整体地连接到多个喇叭型一次辐射器，并且变频和放大由一次辐射器分别接收的卫星信号的一变频器；分别用于一次辐射器的探测器，以对应于多个卫星之间的极化角度差值的角度差来设置探测器，使得所述多个一次辐射器连接到所述变频器；支撑变频器以便多个一次辐射器的喇叭形辐射体朝向反射器的反射方向的一辐射器支撑臂；和一转动机构，其设置在辐射器支撑臂和变频器之间，并调整变频器的转动位置的，使得通过该转动机构同时调整一次辐射器相对于与地面平行的轴的设置倾角和每个辐射器的接收极化角。
根据本发明的第二方面，提供第一方面的多波束天线，其中，一次辐射器为圆波导孔的喇叭形辐射体，并且介质部件连接到喇叭形辐射体的孔。
根据本发明的第三方面，提供第一方面的多波束天线，进一步包括用于根据外部指令来选择由多个一次辐射器接收的多个卫星信号中的一个并输出选择的信号的接收卫星切换装置，所述切换装置设置在所述变频器中。
根据本发明的第四方面，提供一种用于接收来自卫星的微波的天线的一次辐射器，包括：保持预定间隔并置的两个或更多的一次辐射器孔径；和一般设置在多个孔径的外围的至少一个扼流圈，该扼流圈具有大约1/4波长的深度。
按照该配置，孔径表面的边缘部分理论上具有无限大阻抗，因此能够抑制从孔径表面的边缘部分向后流动的电流，从而防止向一次辐射器的后侧辐射的发生。因此，能够高效地接收来自多个卫星的微波。
根据本发明的第五方面，提供一个从与用于通过一天线接收从两个或更多卫星发射的微波的两个或更多的一次辐射器孔径相集成的卫星接收微波的变频器，该变频器包括：其上形成变频器电路部分的一衬底；分别对应于一次辐射器孔径，并转动地设置在衬底且与其无关的衬底印刷探测器衬底；和分别设置在衬底印刷探测器衬底并连接到变频器电路部分的衬底印刷探测器，其能够根据卫星设定每个衬底印刷探测器衬底的转角。
每个衬底印刷探测器包括一个水平极化波探头和一个垂直极化波探头，变频器电路部分包括用于转换水平极化波探头和垂直极化波探头的第一切换装置，以及用于转换衬底印刷探测器的第二切换装置。
在本发明，从与用于通过一天线接收从两个或更多的卫星发射的微波的两个或更多的一次辐射器孔径相集成的卫星接收微波的一个变频器包括：其上形成变频器电路部分的一衬底；对应于用于接收来自一个卫星的微波的一个一次辐射器孔径并设置在衬底上的第一衬底印刷探测器；分别对应于另一个或更多的一次辐射器孔径并转动地设置在衬底上且与其无关的衬底印刷探测器衬底；分别设置在衬底印刷探测器衬底上的一个或更多的第二衬底印刷探测器；和用于转换第一和第二衬底印刷探测器的切换装置，该切换装置设置在变频器电路部分。
按照该配置，能够很容易地使变频器与多个卫星的极化角、以及作为与地面平行的轴和卫星轨道的轴之间的角度差的倾角一致。因此，甚至当改变相邻两个卫星的极化角或者当从其接收微波的卫星改变为另一个卫星时，也能够容易地使变频器与极化角一致。另外，使用普通电路能降低生产成本。
附图说明
参照附图对本发明进行的详细描述，本发明的目的、优点和特征将变得更加明显，附图中：
图1A、1B和1C是作为本发明一实施例的多波束天线的外部配置的侧视、前视和俯视图；
图2A、2B和2C是在多波束天线的辐射器支撑臂上安装一次辐射器和变频器的外部配置的前视、右视和后视图；
图3是表示从变频器的后侧看去，与多波束天线的变频器整体地设置在一起的第一和第二一次辐射器的探测器的安装角示意图；
图4是表示由圆波导孔径喇叭形辐射体实现一个极化器并将其插入多波束天线的每一个一次辐射器的配置的局部剖面图；
图5是表示漏斗状孔径喇叭型一次辐射器的剖面侧视图；
图6是表示圆波导孔径喇叭型一次辐射器的侧视剖面图；
图7是表示用作圆波导孔径喇叭型一次辐射器的喇叭形盖部分的介质透镜的结构的示意图；
图8A表示连接到圆波导孔径喇叭型一次辐射器的介质杆结构的三个侧视图；8B是表示连接该杆的状态的局部剖面图；
图9A是作为本发明的第二实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；图9B是沿图9A的线A-A′的剖面图；
图10是表示该实施例的一次辐射器的辐射图的示意图；
图11是表示该实施例的一次辐射器的应用实例的前视图；
图12是作为本发明第三实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；
图13是作为本发明第四实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；
图14是表示该实施例的一次辐射器的应用实例的前视图；
图15是表示该实施例的一次辐射器的另一个应用实例的前视图；
图16是作为本发明第五实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；
图17是表示该实施例的一次辐射器的应用实例的前视图；
图18是表示该实施例的一次辐射器的另一个应用实例的前视图；
图19A是作为本发明的第六实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；和图19B是沿图19A的线A-A′的剖面图；
图20A是作为本发明的第七实施例的从卫星接收微波的天线的一次辐射器的前视图；和图20B是沿图20A的线A-A′的剖面图；
图21A是根据本发明的第八实施例的从卫星接收微波的变频器的前视图；和图21B是该变频器的侧视图；
图22A是常规的漏斗状喇叭型一次辐射器的前视图；和图22B是沿图22A的线A-A′的剖面图；
图23A是常规的圆波导型一次辐射器的前视图；和图23B是沿图23A的线A-A′的剖面图；
图24是表示常规的一次辐射器的辐射图的示意图；
图25A是表示根据本发明从卫星接收微波的变频器的外部结构的前视图；和图25B是该变频器的侧视图；
图26A是根据本发明从卫星接收微波的变频器的一次辐射器的前视图；和图26B是沿图26A的线A-A′的剖面图；
图27是表示作为本发明第九实施例的从卫星接收微波的变频器的电路结构的示意图；
图28是表示作为本发明第十实施例的从卫星接收微波的变频器的电路结构的示意图；和
图29是表示从卫星接收微波的常规变频器的电路结构示意图。
具体实施方式
在下文，将参考附图描述本发明的实施例。
图1A到1C表示作为本发明的一个实施例的多波束天线的外部结构。
在图1，11表示反射器，12表示天线托架，13表示辐射器支撑臂，14表示变频器，以及15a和15b表示分别接收不同的卫星信号的喇叭型一次辐射器。
喇叭型一次辐射器15a和15b的每一个都包括一个圆波导孔径喇叭形辐射体。第一和第二一次辐射器15a和15b都整体地连接到一次变频器14。
由反射器11反射并聚焦的两个卫星微波分别独立地进入第一和第二一次辐射器15a和15b，然后被各个辐射器探测器耦合地接收。接收的微波通过包含在变频器14的变频电路被变换为电信号并放大，然后通过电缆经输出连接插头16a和16b将其引导到接收调谐器。
图2A到2C表示将一次辐射器15a和15b及变频器14安装到多波束天线内的辐射器支撑臂上的外部结构。图2A是一次辐射器的侧前视图，2B是右侧视图，和2C是后视图。
变频器14经转动机构17连接到辐射器支撑臂13。
转动机构17包括：能够使整个变频器14绕第一一次辐射器15a沿顺时针方向在一固定角度范围内调节地转动并如从前方看到的变频器14那样的角度指示板17a；和分别通过角度指示板17a的长和短孔18a和18b并随后被固定的固定螺钉19a和19b。例如，在接收由小直径45cmφ的反射器11反射并聚焦的来自处于大约36000km高度的赤道上方并相距一较小距离或者处于东经124度和128度的两个卫星的线性极化波的情况下，将变频器14上的一次辐射器15a和15b之间的设置间距设定为25mm，并且构成该转动机构17，以便第一和第二一次辐射器15a和15b相对于与地面平行的轴的设置倾角能够被从0到20度转动地调节。
透镜型介质盖20a和20b分别连接到一次辐射器15a和15b的喇叭形盖部分。
图3是表示如从变频器14的后侧看到的、整体与多波束天线的变频器14设置在一起的第一和第二一次辐射器15a和15b的探测器21a1，21a2，21b1和21b2的设定角度的示意图。
在第一和第二一次辐射器15a和15b的设置倾角设定为0度或与地面平行的状态下，第一一次辐射器15a的探测器21a1和21a2分别设定为与地面平行和垂直，而第二一次辐射器15b的探测器21b1和21b2分别设定为相对于第一一次辐射器15a的探测器21a1和21a2偏离5度。
根据一个卫星和另一个卫星的极化角之间的差值，将第一和第二一次辐射器15a和15b的探测器21a1、21a2、21b1、和21b2之间的设定角度差设定为5度。
具体地说，当使用转动机构17转动所构成的多波束天线的变频器14时，能够在0到20度的范围内调节两个一次辐射器15a和15b相对于与地面平行的轴的设置倾角。此外，在0到20度的范围内能够调整由一次辐射器15a和15b的探测器21a1、21a2、21b1、和21b2而引起的接收极化角，而同时保持5度的角度差。
因此，按照具有上述结构的多波束天线，通过使用转动机构17转动变频器14能够很容易地同时调整用于分别接收来自两个卫星的信号的一次辐射器15a和15b的设置倾角，以及一次辐射器15a和15b内的接收极化角。
更进一步，按照具有上述结构的多波束天线，使用圆波导孔径喇叭形辐射体作为一次辐射器15a和15b。因此，甚至当变频器14内的设置间隔象例如25mm一样小时，也能够将一次辐射器整体地连接到变频器，而没有引起喇叭形辐射体互相接触或干扰。此外对于互相分开一较小距离，例如，4度的卫星，有可能实现一多波束天线。
在这种情况下，由于透镜型的介质盖20a和20b分别固定到由圆波导孔径喇叭形辐射体实现的一次辐射器15a和15b的喇叭形盖部分，能防止天线性能劣化，例如由反射器11的漏泄功率引起的天线效率的降低，以及辐射图中的漏失劣化。
在该实施例，将接收两个反射卫星微波的一次辐射器15a和15b设置并整体固定到一次变频器14。当将用于按照来自调谐器的卫星选择信号转接从其接收微波的卫星的切换装置加入用于接收并放大两个卫星广播信号的一次变频器衬底时，使用一个单电缆的输出能够有选择地接收两个卫星节目，而不需要外部切换装置或类似装置。
图4是表示其中将极化器22插入多波束天线的一次辐射器15a和15b的每一个并由圆波导孔径喇叭形辐射体实现该极化器的结构的局部剖面图。
极化器22插入每一个一次辐射器15a和15b使得可以任意调整接收极化角，而不用进行一次辐射器15a和15b的探测器21a1、21a2、21b1和21b2上的角度调整。
图5是表示漏斗状孔径喇叭型一次辐射器23的侧视剖面图。
图6是表示圆波导孔径喇叭型一次辐射器24的侧视剖面图。
图7是表示用作圆波导孔径喇叭型一次辐射器24的喇叭形盖部分的介质透镜25的结构示意图；
图8A和8B表示连接到圆波导孔径喇叭型一次辐射器24的介质杆26的结构。图8A表示该杆的三个侧视图，8B是表示连接该杆状态的局部剖面图。
当使用图5所示这样的漏斗状孔径喇叭型一次辐射器23作为设置在并整体地邻接到一次变频器14的一次辐射器，以便构成一个用于相距一较小距离的两个卫星的多波束天线时，同样减小两个辐射器23之间的设置间隔，由此辐射器互相接触或干扰，结果是辐射器不能连接到变频器。根据这一点，使用图6所示这样的圆波导孔径喇叭型一次辐射器24，以便能构成用于相距一较小距离的两个卫星的多波束天线，而即使在一较小设置间距的情况下也不会使一次辐射器互相接触。
在这种情况下，如图7所示这样的介质透镜25、或者图8所示这样的介质杆26可以连接到圆波导孔径喇叭型一次辐射器24。按照该结构，有可能实现具有高效低噪声变频器的多波束天线。
图9A是作为本发明的第二实施例的用于从卫星接收微波的小直径多波束天线的一次辐射器的前视图，和图9B是沿图9A的线A-A′的剖面图。
在图9A和9B，101a和101b表示具有预定长度并保持数毫米间隔整体设置的圆波导。圆波导101a和101b形成一次辐射器的孔径。由具有大约1/4波长深度的凹槽构成的第一扼流圈102a形成在圆波导101a和101b的外围。以与第一扼流圈102a类似方式构成的第二扼流圈102b形成在第一扼流圈的外围。圆波导101a和101b，及扼流圈102a和102b构成一次辐射器103。衬底104设置在圆波导101a和101b的底部。由形成在衬底104的印刷电路构成馈电点105，以使其位于圆波导101a和101b底部的中心。端子部分106形成在一次辐射器103的底面。例如，一次辐射器103和端子部分106可以由铝或类似金属组成。
例如，当一次辐射器103被用作从相距4度的两个卫星接收12GHz频带的微波的45cmφ双波束天线系统的一次辐射器时，将圆波导101a和101b设定为具有17.475mm的内径并将其中心间距设定为大约25mm。
当如上所述围绕圆波导101a和101b形成扼流圈102a和102b时，由圆波导101a和101b形成的孔径表面的边缘部分理论上具有无限大阻抗，因此能抑制从孔径表面的边缘部分向后流动的电流，从而防止向一次辐射器103后侧的辐射的发生。结果是，减少来自反射器的功率漏泄量，从而有可能获得基本等于使用平常的漏斗状喇叭形辐射体情况下的天线增益。
图10表示该一次辐射器的辐射图。
与图24所示的常规辐射图相比，改进了漏泄功率和反射器辐射范围内电场的不均匀性。该实施例的天线增益基本等于使用漏斗状喇叭形辐射体情况下的天线增益。
如图11所示，有时可以构成与圆波导101a和101b相邻的第一扼流圈102a，以便为获得阻抗匹配，使扼流圈和圆波导101a和101b之间的边界壁较第一和第二扼流圈102a和102b之间的壁低。
在该实施例，即使使用小张角的喇叭形辐射体取代圆波导101a和101b，也能取得相同的效果。
将描述本发明的第三实施例。图12是作为本发明第二实施例的一次辐射器103的前视图。
通过修改第二实施例的一次辐射器103以便移去第二扼流圈102b而构成第三实施例。在第二实施例的一次辐射器103中，未将辐射图提高到图10所示第二实施例的辐射图的能级，但将天线效率提高大约60％的量级。
图13、14和15是作为本发明第四实施例的一次辐射器103的前视图。为防止图10的辐射图成为横向不对称而构成第四实施例的一次辐射器103，以便由位于各个圆波导中心的圆圈构成扼流圈102(102a，102b，...)的形状并且移去圆圈的交叉部分。
图13表示仅设置第一扼流圈102a的实例，图14表示设置第一和第二扼流圈102a和102b的实例，以及图15表示设置第一、第二和第三扼流圈102a、102b和102c的实例。在图14所示的实例，设置在外侧的第二扼流圈102b具有与第二实施例的扼流圈相似的形状。换句话说，第二扼流圈可以以与第一扼流圈102a相同的方式分别形成在中心位于圆波导的圆圈上。
图16、17和18是作为本发明第五实施例的一次辐射器103的前视图。在第五实施例，为接收来自三个卫星的微波而构成一次辐射器103。
图16表示将扼流圈102a设置在圆波导101a、101b和101c外面的实例。
图17表示将扼流圈102a设置在圆波导101a、101b和101c外面并根据卫星的仰角的不同将圆波导101a、101b和101c排列为“角状”的实例。例如，使用两个圆波导101a和101b的延伸线将孔径排成为“角状”，以对应于卫星的仰角。
图18表示将两个扼流圈102a和102b设置在圆波导101a、101b和101c的外面并根据卫星仰角的不同将圆波导101a、101b和101c排列为“角状”的实例。
图19A是作为本发明第六实施例的一次辐射器的前视图，和图19B是沿图19A的线A-A′的剖面图。
在第六实施例，为聚焦波束，介质部件110加载到每个圆波导101a和101b。在该实例，设置扼流圈102a。
图20A是作为本发明的第七实施例的一次辐射器的前视图，和图20B是沿图20A的线A-A′的剖面图。
在第七实施例，诸如偶极天线、螺旋型天线或弯曲天线之类的螺旋型天线112连接到接地平面111。具体地说，使用铝或类似金属形成接地平面111，以及将多个(例如，两个)圆孔径113a和113b保持数毫米间隔设置在接地平面。螺旋型天线112分别设置在孔径113a和113b的中心部分。从设置在接地平面111的馈电点105引入提供给螺旋型天线112的电源。具有大约1/4波长深度的扼流圈102a形成在孔径113a和113b的外围。
同样在将螺旋型天线112设置为如第七实施例所示的情况下，有可能获得与上述各实施例相同的效果。
在第七实施例，设置单扼流圈102。当然可以以与上述实施例相同的方式设置多个扼流圈。
图21A和21B表示根据本发明使用一次辐射器103构成用于接收来自卫星的微波的变频器120的壳体。图21A是根据第八实施例的接收来自卫星的微波的变频器120的前视图，和图21B是该变频器的侧视图。
在图21A和21B，121表示容纳变频器的主要单元并经支架122连接到反射器(未示出)的壳体。角度调整机构123由支架122设置在变频器支撑部分。使用长孔124和螺钉125能够调整变频器120的连接角度。实施例中所述的一次辐射器103连接到变频器壳体121的一个表面，即，与反射器相对的表面。
如上所述接收来自卫星的微波的其中变频器与一次辐射器103结合在一起的变频器120的结构使得可以由单独的变频器120来接收来自多个卫星的微波，并可以使天线系统小型化。
图25A和25B表示作为本发明的一个实施例从卫星接收微波的变频器的整体结构。图25A是该变频器的前视图，和图25B是该变频器的侧视图。
在图25A和25B中，211表示容纳变频器的主要单元并经支架212连接到反射器(未示出)的壳体。使用支架212将角度调整机构213设置在变频器支撑部分。使用长孔214和倾角调节螺钉215能够调节变频器220的连接角度。一次辐射器216连接到变频器壳体21的一个表面，即，与反射器相对的表面。
以图26A和26B所示方式构成一次辐射器216。图26A是一次辐射器216的前视图，和图26B是沿图26A线A-A′的剖面图。
在图26A和26B，221a和221b表示具有预定深度并保持数毫米间隔整体地设置的圆波导。圆波导221a和221b形成该一次辐射器的孔径。由具有大约1/4波长深度的凹槽构成的第一扼流圈222a形成在圆波导221a和221b的外围。以与第一扼流圈222a类似的方式构成的第二扼流圈222b形成在第一扼流圈的外围。衬底223设置在圆波导221a和221b的底部。由印刷电路构成的馈电点224形成在衬底223上，以使其位于圆波导221a和221b的底部中央。端子部分225形成在一次辐射器216的下表面。例如，圆波导221a和221b及端子部分225由铝或类似金属构成。
例如，当一次辐射器216被用作接收来自相距4度的两个卫星的12GHz频带的微波的45cmφ双波束天线系统的一次辐射器时，圆波导221a和221b被设置为具有17.475mm的内径并且它们的中心间距被设定为大约25mm。
图27所示的变频器电路部分形成在衬底223上。
在衬底223，对应于圆波导221a和221b的部分，即，一次辐射器孔径被以大致为圆圈形状切去以形成凹口部分230a和230b，并且基本为圆形的衬底印刷探测器衬底231a和231b分别转动地设置在凹口部分230a和230b。例如，在每一个衬底。印刷探测器衬底231a和231b中，上部向外凸出，并且弧形凹槽232a或232b形成在凸起部分。在凹槽232a或232b中，衬底印刷探测器衬底231a或231b由螺钉233a或233b以这样的方式固定到衬底223，即，当螺钉233a或233b松动时，衬底印刷探测器衬底231a或231b能够最大横向转动对应于凹槽232a或232b长度的一角度。在调节衬底印刷探测器衬底231a或231b的转动角度之后，由螺钉233a或233b固定衬底。
在每一个衬底印刷探测器衬底231a和231b中，衬底印刷探测器202形成在圆波导221a或221b的馈电点。每一个衬底印刷探测器202包括水平极化波探头202a和垂直极化波探头202b。这些探头经引线234a和234b连接到形成在衬底223的印刷电路。例如，在这种情况下，衬底223上的接线图可以形成为弧形，以便沿衬底印刷探测器衬底231a和231b的外边缘延伸，并且引线234a和234b可以连接到衬底223上的接线图的最接近水平极化渡探头202a和垂直极化波探头202b的位置。根据该结构，能够缩短引线234a和234b并能提高电路特性。换句话说，水平极化波探头202a和垂直极化波探头202b的接线图可以与衬底223上的接线图紧紧接触，以便使其互相连接。
从水平极化波探头202a和垂直极化波探头202b输出的信号被高频放大器203a和203b放大，然后由水平/垂直转换开关204a和204b进行选择。接着由卫星转换开关205进一步选择由水平/垂直转换开关204a和204b选择的信号。高频放大器206放大选择的信号，然后将其提供给频率变换器207。本机振荡器208的振荡输出提供给频率变换器207。频率变换器207输出频率等于来自高频放大器206的信号和来自本机振荡器208的信号之间的频率差值的信号作为中频信号。中频放大器209放大从频率变换器207输出的信号。放大信号通过端子210提供给外面。
如上所述的除衬底223之外独立设置衬底印刷探测器衬底231a和231b以及能够任意调节衬底印刷探测器衬底的转动角度的这种结构使得变频器能够容易地与多个卫星的极化角、和作为与地面平行的轴和卫星轨道的轴之间的角度差的倾角一致。因此，甚至当改变相邻两个卫星的极化角时或者当从其接收微波的卫星改变为另一个时，能够容易地使变频器与极化角一致。另外，共用电路的使用能降低生产成本。
下面，将描述本发明的第十实施例。
图28是表示本发明的第十实施例内的变频器电路部分的配置示意图。
在上述第九实施例中，转动地设置对应于圆波导221a和221b的衬底印刷探测器衬底231a和231b，并将衬底印刷探测器202分别设置在衬底印刷探测器衬底231a和231b上。在第十实施例，用于接收来自一个卫星的微波的衬底印刷探测器202设置在衬底223上，并且用于接收来自卫星的微波的一个或更多的其他探测器设置在与衬底223分开形成的衬底印刷探测器衬底231上。
在该实施例，通过角度调节机构213来调整固定地设置在衬底223上的衬底印刷探测器202，以接收目标卫星的微波，而通过转动衬底印刷探测器衬底231来调整设置在衬底印刷探测器衬底231上的衬底印刷探测器202，以接收目标卫星的微波。
此外，在第二实施例，采用与第九实施例相同的方式，甚至当接收来自多个卫星的微波时有可能使用共用衬底，结果是提高生产率并降低生产成本。
如上所述，本发明的多波束天线包括：反射并聚焦来自多个卫星的微波的反射器；分别接收由反射器反射并聚焦的多个卫星微波的多个喇叭型一次辐射器；相邻整体地连接的多个喇叭型一次辐射器并变频和放大分别由一次辐射器接收的卫星信号的变频器；分别用于一次辐射器的探测器，在多个一次辐射器连接到变频器的状态下，以对应于多个卫星之间的极化角的差值的角度差来设置探测器；支撑变频器以便多个一次辐射器的喇叭形辐射体朝向反射器的反射方向的辐射器支撑臂；和转动机构，其设置在辐射器支撑臂和变换器之间，并调整变换器的转动位置，使得通过该转动机构同时调整一次辐射器相对于与地面平行的轴的设置倾角、多个一次辐射器的设置倾角、和每个辐射器的接收极化角。因此，能够很容易地调节一次辐射器的设置倾角和接收极化角。
在本发明的多波束天线中，一次辐射器是圆波导孔径喇叭形辐射体，并且介质部分连接到喇叭形辐射体的孔径。因此，甚至在从其接收微波的卫星相互分开4度的较小距角的情况下，仍能够构成用于接收多波束的配置，而不会使一次辐射器的喇叭形辐射体互相干扰或接触。
在本发明的多波束天线中，天线还包括接收卫星切换装置，用于根据外部指令来选择由多个一次辐射器接收的多个卫星信号的其中之一，并输出选择的信号。因此，能够很容易地选择期望的卫星广播节目以便接收，而不需要设置外部切换装置、接线、和类似工作。
另外，根据本发明，一较小张角或圆波导的两个或更多的喇叭形辐射体互相集成在一起，并且具有大约1/4波长的一个或更多的扼流圈围绕集成的结构设置。因此，孔径表面的边缘部分理论上具有无限大阻抗，因此能抑制从孔径表面的边缘部分向后流动的电流，从而防止发生向一次辐射器后侧辐射。因此，能够高效接收来自多个卫星的微波。
如上详细所述，根据本发明，从其上形成并配置变频器电路部分的衬底独立地设置多个衬底印刷探测器衬底，以便能够任意调节每一个衬底印刷探测器衬底的转动角度。用于接收来自一个卫星的微波的衬底印刷探测器设置在其上形成变频器电路部分的衬底上，而用于接收来自一个卫星的微波的一个或更多的其他探测器设置在与上述衬底分开形成的衬底印刷探测器衬底上。因此，能够很容易地使变频器与多个卫星的极化角，和作为与地面平行的轴与卫星轨道的轴之间的角度差的倾角一致。因此，甚至当改变相邻两个卫星的极化角时或者当从其接收微波的一个卫星改变为另一个时，变换器也能很容易地与极化角一致。另外，共用电路的使用能降低生产成本。

Claims (8)

1.一种多波束天线，包括：
一个反射器，用于反射并聚焦来自多个卫星的微波；
多个喇叭型一次辐射器，用于分别接收由所述反射器反射和聚焦的多个卫星微波，每一个所述辐射器具有接收极化角；
一个变频器，与所述多个喇叭型一次辐射器相邻整体地连接，该变频器变频并放大分别由所述一次辐射器接收的卫星信号；
探测器，分别用于所述一次辐射器，以对应于多个卫星之间的极化角度差的角度差值来设置所述探测器，使得所述多个一次辐射器连接到所述变频器；
一个辐射器支撑臂，用于支撑其中所述多个一次辐射器的喇叭形辐射体朝向所述反射器的反射方向的所述变频器；和
一个转动机构，其设置在所述辐射器支撑臂和所述变频器之间，并调整所述变频器的转动位置，所述变频器中通过所述转动机构同时调整所述一次辐射器相对于与地面平行的轴的设置倾角和每一个所述辐射器的接收极化角。
2.根据权利要求1所述的多波束天线，其中所述一次辐射器包括具有一孔径的圆波导孔径喇叭形辐射体，并且介质部件连接到所述圆波导孔径喇叭形辐射体的所述孔径。
3.根据权利要求1所述的多波束天线，其中所述天线还包括接收卫星切换装置，用于根据外部指令来选择由所述多个一次辐射器接收的所述多个卫星信号的其中之一，并输出选择的信号，所述切换装置设置在所述变频器中。
4.根据权利要求2所述的多波束天线，其中所述介质部件是一个透镜型介质盖。
5.根据权利要求1所述的多波束天线，其中所述天线还包括至少一个扼流圈，所述扼流圈具有大约所述微波的1/4波长的深度，并被共同设置在所述多个一次辐射器外围。
6.根据权利要求5所述的多波束天线，其中，所述天线还包括介质部件，所述介质部件设置在所述一次辐射器的每一个中。
7.根据权利要求1所述的多波束天线，其中所述天线包括至少三个一次辐射器，并根据所述卫星的仰角来设置它们。
8.根据权利要求5所述的多波束天线，其中，所述天线还包括设置在每一个所述一次辐射器中的螺旋型天线。
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