CN1148835C - 卫星天线的组合式双向馈入装置 - Google Patents

Abstract

一种卫星天线的组合式双向馈入装置，用于碟型天线，包括：第一降频模组及第二降频模组，放置在碟型天线的聚焦平面上，第一及第二降频模组分别具有第一及第二波导管；二个降频模组的波导管均为椭圆形装置，其短轴方向互相邻接，以相互更靠近，利用调整长轴的长度提高二个降频模组的信号增益。本组合式双向馈入装置便于与二相距小角度的卫星进行信号传输，并可提高信号的通信质量及降低成本，本装置还可供用户端连接计算机互联网络。

Description

卫星天线的组合式双向馈入装置

技术领域

本发明有关于一种卫星信号接收装置，特别是一种可以接收两颗相距小角度的卫星信号的卫星天线的组合式双向馈入装置。

背景技术

随著太空科技的蓬勃发展，利用人造卫星进行信号传输也越来越普遍。由于人造卫星具有涵盖面广、传播路径不易受到地形干扰等优点，目前通信技术的主流朝向卫星通信方向发展。

请参阅图1所示，其为人造卫星进行信号传输的示意图。人造卫星10依循同步轨道绕著地球表面运转，当地面发射台12利用人造卫星10将信号传送至地面的另一个角落时，必须先通过无线电波将信号上传至天空上的人造卫星10，并利用人造卫星10做为信号传送的中继站，再由人造卫星10将信号波束下载至地面的碟型天线接收装置14。

人造卫星的用途非常广泛，其应用范围包括军事、气象、直播节目以及国际互联网络等方面的用途。卫星直播系统和国际互联网络的应用最符合一般家庭的需求，因此，家用卫星天线的发展不但充满商机且越来越受到重视。由于卫星直插节目是由地面发射台以单向传输方式，将节目的视频信号通过卫星传送至每一个收视户。人造卫星所传送的无线电波是以圆形极化波为主。但当人造卫星要应用在计算机互联网络的时候，就必须能够进行双向信号传输以及提供足够的频带宽度，此部分技术又比单纯的接收卫星节目复杂。

以美国为例，目前卫星直播节日主要是通过西经119度的BSS卫星，将节目的视频信号通过圆形极化波传送至收视户。而互联网络的信号主要是通过西经116.8度的FSS卫星与用户进行双向传输，其所使用的无线电波为线性极化波。此二卫星的相距角度较小，约为2.2度，因此，信号集束的位置会很接近。目前，卫星直播节目以及互联网络儿乎已经成为现代家庭接收外界资源信息的主要渠道。

虽然，用户可以通过两个碟型天线分别对两颗卫星进行信号传输，但是使用两个碟型天线不但成本高且占用的空间较大，因此，目前新发展的碟型天线可以同时对两颗以上的卫星进行信号传输。

如图2A所示，其为现有技术中的碟型天线(antenna dish)的示意图。其中，碟型天线20的反射面22为一个抛物面，反射面22使无线电波束聚集在反射面22前方的聚焦平面上，并使各点所接收的信号增益值同时到达一定准位以上。因此，碟型天线20可以在聚焦平面上设置数个馈电喇叭口25以接收数颗人造卫星的传送信号。

对于现有的碟型天线20而言，若要对两颗卫星进行信号接收，只要在聚焦平面上设置两个馈电喇叭口25a、25b，其分别接收两颗人造卫星的信号。但是，若上述两颗人造卫星相距的角度太小，例如BSS卫星和FSS卫星相距只有22度，则这两颗人造卫星所发射的无线电波信号经过碟型天线20集聚在其聚焦平面时，接收点将会很接近。在此情况下，二馈电喇叭25a、25b必须靠得很近才能够同时清楚地接收到两颗卫星的信号。

上述第一个馈电喇叭口25a及第二个馈电喇叭口25b分别设于碟型天线20的聚焦平面上。第一馈电喇叭口25a用于接收BSS卫星所发射的圆形极化波，其所使用的频段(Band)为12.2GHz～12.7GHz。第二馈电喇叭口25b可以与FSS卫星进行双向传输，其中FSS卫星在传输过程中所使用的波束为线性极化波，其接收的频段为11.7GHz～12.2GHz，其传送频段为14GHZ～14.5GHz。

如图2B所示，由于BSS卫星与FSS卫星两者相距的角度，造成二卫星所集束的最佳接收点非常接近。因此，第一馈电喇叭口25a和第二馈电喇叭口25b必须靠得很近才能够将二卫星的信号分别馈入。接收点相近的限制，若以传统分离式圆形喇叭天线降频模组搭配使用时，可预见其圆孔半径将随其间距的限制而大为缩小，这样，其通信质量也将大为恶化。

对于现有的降频模组(LNBF)无法获得令人满意的通信效果，这主要是因为馈电喇叭口的圆形波导管的面积必须够大才能够在相距小角度的两颗人造卫星的情况下获得足够的增益。但是，波导管太大又会使馈电喇叭口无法对准卫星波束，波导管太小又会降低接收信号的增益值。加大碟型天线的面积又会增加生产成本和安装上的负担。故如何在不增加天线面积的前提下，使得这二个馈电喇叭口可以获得较佳的增益，以提高通信质量的问题为一个重要议题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可接收二个相距小角度卫星信号的卫星天线的组合式双向馈入装置，其可以将卫星信号完整地馈入该组合装置，并可使信号增益值提高，因此可以获得较佳的通信质量。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

本发明的组合式卫星信号双向馈入装置用于接收二个相距小角度的卫星无线电波，其包括一个第一降频模组及一个第二降频模组，该碟形天线利用反射面将卫星的无线电波集束至聚焦平面的两个接收点，并以第一、第二降频模组接收集束至聚焦平面上的卫星信号，其中第一降颇模组的波导管可以接收BSS卫星所发射的圆形极化波，第二降频模组的波导管利用线性极化波与FSS卫星进行双向信号传输，为了使本发明的双向馈入装置可以接收二个相距小角度的卫星信号，第一、第二降频模组之间的距离不可以太大，同时降频模组的波导管面积也不可以太小，才能够获得较佳的信号增益值。

本发明的特征是将上述二个降频模组组合成一体，二降颇模组的波导管设成椭圆形装置，其短轴互相邻接使二降颇模组更接近，以使二个降频模组便于接收二相距小角度卫星的信号，又由于波导管可调整长轴的长度以增加波导管的面积，因此可以改善碟型天线的信号增益和提高通信质量。

本发明采取如下具体结构：

本发明提供一种卫星天线的组合式双向馈入装置，利用碟型天线接收二个相距小角度的卫星所发射的无线电波，并将二卫星的无线电波集束在聚焦平面，该装置包括；一个用于与其中一颗卫星进行信号传输的第一降频模组，其具有一个椭圆形装置的第一波导管，并放置在该碟型天线的聚焦平面上；一个用于与另一颗卫星进行双向信号传输的第二降频模组，其具有一个椭圆形装置的第二波导管，并放置在碟型天线的聚焦平面上，其中，二个波导管在其短轴方向互相邻接，以使二个降频模组更靠近，由调整长轴的长度，以提高二个降频模组的信号增益。

其中：所述第一降频模组是用于与所述一颗卫星进行单向信号接收；第二降频模组是用于与所述另一颗卫星进行双向信号接收与发射。

其中：所述第一与第二波导管的管径可由外向内逐渐减小。

其中：所述第一降频模组用以接收圆形极化波，第一波导管还可包括一个用以修正圆形极化波在波导管内产生相位变化的相位补偿器。

其中：所述相位补偿器为一个向内部凹陷的圆弧板状金属装置。

其中：所述第一降频模组用以接收BSS卫星所发射的圆形极化波。

其中：所述第二降频模组与卫星之间以线性极化波进行双向传输。

其中：所述第二降频模组用以接收FSS卫星所发射的线性极化波。

其中：所述二个降频模组组合成一体。

其中：所述组合装置的外侧设有数个向后退缩的皱折。

其中：所述碟型天线具有一个反射面，该反射面可将卫星信号集束在反射面的聚焦平面上。

附图说明

结合附图及实施例对本发明的装置特征详细说明如下；

图1：使用天线进行信号传输的示意图；

图2A、图2B；现有碟型天线的立体示意图；

图3：本发明的卫星天线的组合式双向馈入装置实施例的立体示意图；

图4：本发明的卫星天线的组合式双向馈入装置的另一实施例的立体示意图。

具体实施方式

如图3所示，其为本发明的卫星天线的组合式双向馈入装置实施例的立体示意图；其中，本发明的组合式双向馈入装置可以接收二个相距小角度卫星的无线电波，在此以接收BSS卫星和FSS卫星为例加以说明。

组合式双向馈入装置30包括第一降频模组32及第二降频模组33。碟形天线31为一特殊形状的反射面，可将卫星信号集束在碟形天线31的聚焦平面上，并使各点的信号增益值均能够到达一定准位以上。这样，降频模组32、33将可以在该聚焦平面获得最佳的信号质量。

第一降频模组32放置在碟型天线31的聚焦平面上，其是利用椭图形的波导管36接收无线电波。波导管36的管径由外向内逐渐减小，以降低无线电波的反射能量。

第一降频模组32用于接收BSS卫星所发射的圆形极化波。但是当左旋的圆形极化波或是右旋的圆形极化波在进入椭圆形波导管36时，垂直与水平方向的电场经过此椭圆波导管(waveguide)时，其相位将因波导管36垂直与水平方向的传播常数不同而产生不同的变化，而使得单纯左旋或右旋的圆形极化波经此椭圆波导管后，变成一左右旋参杂的混合波。其结果将导致不同极化的信号，彼此间的隔绝率(lsolation)下降。针对此缺点，第一降频模组32在波导管36内部必须设置相位补偿器37，以修正圆形极化波在波导管36内部所造成的相位偏差。相位补偿器37为一个向内凹陷成近似圆弧板状的金属装置，并以一体成形方式沿椭圆形的长轴形成在波导管36后端的波导管内。

第二降频模组33与第一降频模组32的装置类似，均具有椭圆形装置的波导管38且其管径由外向内逐渐减小，以降低无线电波的反射能量，其中，第二降频模组33主要利用线性极化波与FSS卫星进行双向传输。

为了使碟型天线31同时对二个相距小角度的卫星(BSS卫星与FSS卫星)进行信号传输，本发明将第一降频模组32与第二降频模组33组合在一起。此外，通过椭圆形装置的波导管36、38在短轴上的互相邻接，使第一、第二降频模组32、33可以靠得更近，以便更好地接收二个相距小角度卫星的信号。又为了提高上述二降频模组32、33的信号增益值和通信质量，本发明利用调整椭圆形装置长轴方向的长度，以提高降频模组的信号增益值。

如图4所示，其为本发明的卫星天线的组合式双向馈入装置的另一实施例的立体示意图，在此实施例中，降频模组32、33的外侧设有数个向后返缩的皱折39(cormgatlOn)，其目的在于减少降频模组的背向杂信，以改善通信质量。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下效果：

1.由于本发明将二个降频模组的波导管设计成椭圆形装置，并以短轴互相邻接，因此，可以将第一、第二降频模组靠得更近，以便于与二相距小角度的卫星进行信号传输。

2.由于本发明的二降频模组维持椭图形装置在长轴方向的长度，使波导管的面积不大量缩小，以维持一定的信号增益值，以提高信号的通信质量。

3.由于本发明的馈入装置组合成一件式的双降频器模组，还可以降低生产成本。

4、本发明的馈入装置还可供用户端连接计算机互联网络。上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围，即使有人在本发明构思的基础上稍作变动，仍应属于本发明的保护范围内。

Claims (24)

1、一种卫星天线的组合式双向馈入装置，利用碟型天线接收二个相距小角度的卫星所发射的无线电波，并将二卫星的无线电波集束在聚焦平面，包括；

一个用于与其中一颗卫星进行信号传输的第一降频模组，其具有一个椭圆形装置的第一波导管，并放置在该碟型天线的聚焦平面上；

一个用于与另一颗卫星进行双向信号传输的第二降频模组，其具有一个椭圆形装置的第二波导管，并放置在碟型天线的聚焦平面上，其中，二个波导管在其短轴方向互相邻接，以使二个降频模组更靠近，由调整长轴的长度，以提高二个降频模组的信号增益。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一与第二波导管的管径由外向内逐渐减小。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一降频模组用以接收圆形极化波，且所述第一波导管还包括一个用以修正同形极化波在波导管内所产生的相位变化的相位补偿器。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述相位补偿器为一个向内部凹陷的圆弧板状金属装置。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第一降频模组用以接收BSS卫星所发射的圆形极化波。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组与卫星之间以线性极化波进行双向传输。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组用以接收FSS卫星所发射的线性极化波。

8、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述二个降频模组组合成一体。

9、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：组合装置的外侧设有数个呈向后退缩状的皱折。

10、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述碟型天线具有一个反射面，反射面将卫星的无线电波集束在所述聚焦平面上。

11、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一降频模组与1星之间进行单向信号接收。

12、根据权利标1所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组与卫星之间进行双向信号接收与发射。

13、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组与卫星之间进行双向信号接收与发射。

14、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述小角度为2.2度。

15、根据权利要求1的卫星天线的组合式双向馈入装置，其特征在于，所述第一降频模组是用于与所述一颗卫星进行单向信号接收；第二降频模组是用于与所述另一颗卫星进行双向信号接收与发射。

16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述第一与第二波导管的管径由外向内逐渐减小。

17、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述第一降频模组用以接收圆形极化波，第一波导管还包括一个用以修正圆形极化波在波导管内产生相位变化的相位补偿器。

18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述相位补偿器为一个向内部凹陷的圆弧板状金属装置。

19、根据权利要求17所述的装置，其特征在于：所述第一降频模组用以接收FSS卫星所发射的圆形极化波。

20、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组与卫星之间以线性极化波进行双向传输。

21、根据权利要求20所述的装置，其特征在于：所述第二降频模组用以接收FSS卫星所发射的线性极化波。

22、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述二个降频模组组合成一体。

23、根据权利要求15所述装置，其特征在于：所述组合装置的外侧设有数个向后退缩的皱折。

24、根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述碟型天线具有一个反射面，该反射面可将卫星信号集束在反射面的聚焦平面上。

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