CN1139300A - 圆极化信号的接收装置 - Google Patents

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Abstract

可用于抛物面反射器天线的右旋和左旋圆形极化信号的接收装置，包括：方形第一介质板、预制在第一介质板中央的方形片状天线、位于第一介质板下的接地板、设在接地板中的十字槽、第二介质板、第二介质板底面上的信号接收馈线、设在第二介质板的底面上的两输出馈线，以及转换电路，该电路使信号接收馈线接收右旋的或者左旋的圆形极化信号。本发明装置较传统的连接抛物面反射器天线的极化器更加小型、价廉和易于制造。

Description

圆极化信号的接收装置
本发明涉及信号接收装置，更具体地说，涉及可接收用于抛物面反射器天线的右旋和左旋圆极化信号的装置。
接收来自卫星的带有诸如12千兆赫载频的直播信号，需要有高增益低轴比的圆极化天线，采用传统的极化天线可满足这些要求，该天线装设有抛物面反射器、圆形喇叭天线和低噪声阻塞变换器(“LNB”)。
这种抛物面天线在喇叭天线和“LNB”之间还设置有直换式收发转换器(“OMT”)或者极化器。该“OMT”使抛物面天线能同时接收水平的和竖直的极化信号。极化器也可使天线接收所述的两种信号，但不是同时接收。此外，“OMT”和极化器可接收圆极化信号。
通过喇叭天线将圆极化信号分解为竖直和水平极化信号分量以后，“OMT”或极化器把水平极化分量与竖直极化分量分开，使各分量都能单独被接收。在这种情况下应注意，除非另有限定或从文章中明显看出，竖直或水平方向确定在垂直于极化信号入射方向的平面上，即垂直于从天线到卫星所画出的直线的平面上。
上述的“OMT”和极化器在1991年出版的“迅速发展的电视丛书”中的John Breeds所著的“卫星”书中已有介绍。“OMT”是将两个波导管以直角的方式连接在一起，并在两波导管接合处装上偏转翼片构成的，该偏转翼片用以分离竖直信号和水平信号。翼片引导竖直极化信号到一个波导管，而水平极化信号由另一波导管接收。极化器装备有机械转动的谐振探头，通过改变谐振探头的方向，可接收竖直的或水平的极化信号，以便配合极化的方向。
然而，上述的“OMT”和极化器都非常庞大，如果将它们装设在抛物面反射器的前方，则由于他们阻碍了抛物面反射器的很大部分而降低了抛物面天线的效率。另外“OMT”和极化器的结构复杂，难以制造，因此使成本增加。
因此，本发明的主要目的是提供一种既经济又高效的装置，该装置可接收用于抛物面反射器天线的右旋和左旋圆极化信号。
按照本发明最佳实施例，所提供的装置可接收用于抛物面反射器天线的右旋和左旋圆极化信号，其中所述的右旋和左旋方向确定在垂直于极化信号入射方向的平面上，即垂直于从天线到卫星所画出的直线的平面上，极化信号由卫星发出，其中抛物面反射器天线包括喇叭天线，本发明的装置包括：方形的第一介质板；在第一介质板中央的方形的片状天线，其可接收右旋和左旋圆极化信号，其四个边的长度为λ/2，两个边定向在竖直方向，另两个边取向于水平方向，λ是右旋和左旋圆极化信号的波长；接地板，位于第一介质板下方，接地板上预制有十字槽，该十字槽正对方形片状天线下面并完全由天线所覆盖，该十字槽由竖直和水平槽交叉构成，各槽的长度为λ/2，并分别平行于方形片状天线的各边，这样仅平行方形片状天线边的信号分量，即水平和竖直的极化信号分量，才能通过，其中水平和竖直方向由方形片状天线的取向确定；第二介质板，位于接地板下面；信号接收馈线，其可将通过十字槽接收的水平和竖直极化信号分量转换成相应的电信号，位于第二介质板底面上，并设有两个输出端；两条输出馈线构成的馈线组，被安放在第二介质板底面上，每个输出馈线连接信号接收馈线的一个输出端；转换电路，使信号接收馈线输出与右旋圆极化信号或左旋圆极化信号相对应的电信号。
本发明的上述目的和其他目的以及特征，可从下面结合附图的说明中获得更加清楚和明了的了解，其中：
图1表示连接圆形喇叭天线的本发明装置的透视图；
图2显示本明的装置的分解透视图；
图3说明接合在本发明装置中的十字槽、信号接收馈线和输出馈线的简图；
图4是连接在本发明的装置中的信号接收馈线、输出馈线和转换电路的简图。
参照图1，图1是用于抛物面反射器天线(未示出)的本发明装置40的透视图，该装置40接合在圆形喇叭天线10上。圆形喇叭天线10收集由抛物面反射器(未示出)聚集在其上的无线电信号，定向这些收集到的无线电信号然后将它们聚集在与装置40相连接的方形片状天线11上。
图2表示本发明装置的分解透视图。本发明的装置包括：第一介质板12，其中央配置有方形片状天线11；位于第一介质板12下方的接地板15；由竖直槽(未示出)和水平槽(未示出)构成的十字槽14，该槽预制在接地板15的中央；第二介质板17，其设置在接地板15的下方，以及第二介质板17的底面上(未示出)设置的一条信号接收馈线16和两条输出馈线18。应注意，在这种情况下，除非另有限定或从文章中明显看出，如竖直的、水平的、左旋圆和右旋圆的方向，均限定在垂直于无线电信号入射方向的平面上，即垂直于从抛物面反射器天线到传递信号的卫星所画出的直线的平面上。另外应注意，在这种条件下，除非另有限定或从文章中明显看出，竖直的和水平的方向是对应方形片状天线11的边而确定的。
方形片状天线11具有两个竖直边(未示出)和两个水平边(未示出)，各边的长度相等。方形片状天线11的4个边长根据需接收的信号的频率确定。在本明的最佳实施例中，方形片状天线的边长为λ/2，这里λ为接收信号的波长。
竖直槽和水平槽在其各自的中点(未示出)相互垂直交叉构成十字槽14。竖直槽和水平槽被定向成分别平行于方形片状天线11的竖直边和水平边。竖直槽和水平槽的长度和方形片状天线11的各边长相等。此外，十字槽14被定位成使其中心，即竖直槽和水平槽的交点正好位于方形片状天线11的中心的下部。这样确定的十字槽14的位置可以使其完全由方形片状天线所覆盖住。
信号接收馈线16和两个输出馈线18设置在第二介质板17的底面上。如图3所示，信号接收馈线16形成一个角部敞开的方形，它由两个长部(未示出)和两个短部(未示出)组成。长部的长度根据接收信号的频率而定。在本发明的最佳实施例中，其长度为λ/4。
两短部中的每一个的一端连接两长部中的一个长部。短部的另一端(即非连接端)构成两个输出端X，Y。两短部的比度相等，它们比长部的一半长度更长些。
将信号接收馈线16定位，使由长部和短部形成的角部敞开的方形结构的中心正好位于十字槽14中心的下部。如图3所看到的，一个长部和一个短部垂直于十字槽14的竖直槽，而其余的长部和短部垂直于十字槽14的水平槽。因此，如果把十字槽14叠加在信号接收馈线16上，如图3所示，则在A、B、C和D点处形成交叉，这些点表示位于十字槽14下面的信号接收馈线16上的点。
应注意，点A、B、C和D将信号接收馈线16分割成等长的三部分。在本发明装置中，三部分的长度L，即从信号接收馈线16的A点到B点、B点到C点或从C点到D点的比度均等于λ/4。因此，信号接收馈线16上的各点-即正置于十字槽14下方的并继而可与来自十字槽14的信号相互作用的点-沿信号接收馈线16均匀间隔开。
如上所述，各输出馈线18与信号接收馈线16的一个输出端X，Y相连，两条输出馈线18的长度相同，每条馈线都依次连接两金属半导体场效应管(“MESFET”)T1、T2中的一个的源极上(未示出)，如图4所示。因此，一个输出馈线18提供一个从输出端X至第一个“MESFET”T1源极的导电线路，而另一输出馈线18提供从输出端Y至第二个“MESFET”T2源极的导电线路。
每个“MESFET”T1、T2也还具有漏极(未示出)和栅极(未示出)。“MESFET”T1、T2的漏极连接在抛物面反射器天线上的低噪声阻塞变换器(“LNB”)30上。栅极用于控制“MESFET”T1、T2。依据施加到栅极的电压，“MESFET”可起到闭合开关的作用，可使电流从它的源极流到它的漏极，或者起到开路开关的作用，有效地阻止通过源极接收的任何电信号到达漏极。这样，对“MESFET”T1、T2施加上合适的电压，电信号就可由输出端X，Y分别到达，或者限制到达“LNB”30。
上述信号接收装置可接收右旋或左旋方向极化的信号。首先信号由抛物面反射器集中在喇叭天线10上。然后喇叭天线10将信号引向并使之聚集在信号接收装置上，在这里十字槽14使收集到的信号中的竖直和水平极化分量通过接地板15。而后竖直和水平极化分量被信号接收馈线16接收，并转化成电信号，经过输出馈线18和“MESFET”T1、T2将信号输出到“LNB”30。
在本发明装置中，通过施加到“MESFET”T1、T1的栅极合适的电压，可选择地接收右旋圆还是左旋圆极化信号。在采用n型“MESFET”的情况下。通过施加预定的负电压或零电压给栅极，穿过“MESFET”的电流，即从源极到漏极的电流，可分别通过或受到限制。如图4所看到的，限制电流通过第二个“MESFET”T2，而同时允许电流通过第一个“MESFET”T1，会达成一个能接收左旋圆极化信号的左旋导电环路，该环路由信号接收馈线16、第一“MESFET”T1、以及二者之间的输出馈线18组成。同样，限制电流通过第一个“MESFET”T1，同时允许电流通过第二个“MESFET”T2，会达成一个能接收右旋圆极化信号的右旋导电环路。
因此，本发明提供一种较传统的连接在抛物面反射器天线中的极化器更加小型、价廉并容易制造的装置，该装置用于接收左旋和右旋圆极化信号。
上文结合具体实例已经说明和描述了本发明，但对该技术领域的普通技术人员，在不脱离权利要求书所限定的发明构思和范围的条件下，可对本发明进行更改，变换和变型。

Claims (3)

1、一种可用于抛物面反射器天线的右旋和左旋圆极化信号的接收装置，其中所述的右旋和左旋方向确定在垂直于极化信号入射方向的平面上，并且抛物面反射器天线包含喇叭天线，该装置包括：
一方形第一介质板；
一方形片状天线，预制在第一介质板中央，可接收右旋和左旋圆极化信号，其两个边取向于竖直方向，另两个边取向于水平方向，各边长均为λ/2，其中λ是右旋和左旋圆形极化信号的波长；
一接地板，位于第一介质板下方；
十字槽，位于该接地板上，其位于方形片状天线下面并完全由天线覆盖，该十字槽由竖直和水平槽交叉构成，各槽的长度为λ/2，并分别平行于方形片状天线的各边，藉此，仅仅水平的和竖直的极化信号分量才可通过，其中水平的和竖直的方向由方形片状天线的取向确定；
一第二介质板，位于接地板下方；
一信号接收馈线，可将通过十字槽接收的水平和竖直极化信号转换为相应的电信号，该信号接收馈线位于第二介质板底面上，并设有两输出端；
两输出馈线构成的馈线组，位于该第二介质板底面上，每个输出馈线连接信号接收馈线的一个输出端；和
转换电路，能使该信号接收馈线分别对应输出与右旋圆极化信号或左旋圆极化信号相对应的电信号，并将两输出馈线电边接到低噪声阻塞变换器。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征是，信号接收馈线由两个长部和两个短部连接在一起构成，以形成位于十字槽正下方的角部敞开的方形，两短部的非连接端组成输出端，角部敞开的方形的中心正好位于十字槽中心的下面，两长部和两短部与方形片状天线的边分别平行，两长部的长度为λ/4，两短部的长度大于λ/8。
3、按照权利要求1所述的装置，其特征是，转换电路包括两个金属半导体场效应管，各场效应管的源极连接一条输出馈线，所述每个场效应管的漏极连接低噪声阻塞变换器。
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