CN85102319A - 高频信号接收装置 - Google Patents

Abstract

一个超高频信号接收装置，包括一个由串联谐振器组成的矩形波导滤波器，一个包括一个微带回路和与该回路相联的波导滤波的微带超高频信号装置。由于适当的频道间隔可以通过在滤波器中安装一个波导滤波器转折的微带并把滤波器匹配到那里而获得，故可使接收装置更加小巧并有一个很低的反射系数而且也无需把转折调节到波导滤波器。

Description

本发明是与一个高频信号接收装置有关的，它包括一个由串联谐振器组成的波导滤波器和一个超高频信号接收装置，而超高频信号接收装置是由一个微波传输带回路和一条通到与微带回路相连接的波导变换的微带组成的。

这样的一种装置是以荷兰专利申请7700230号而被公开的。通过与一个分极转换器相连结，上述的专利申请的接收装置构成了一个与天线装置的反射器相结合的发射器。这种天线装置是用来接收超高频（SHF）信号的，例如由载波频率为12GHz（10⁹）的，由特别卫星发射的电视信号。这个原工艺接收装置有一个长方形的波导馈送到波导一端的辐射体。在那里，一个透明的窗子被装在反射器的焦点处，在它的前边，有一个为了滤出一个由已知分极给出的特定通道的分极转换器。在波导配置的另一端，有一条微带通到波导转折处，这是以一条微带通到圆形的波导转折处的形式，并且被装在微带回路和波导配置之间。

这样的一个接收装置也可以用来与别的分极形式的转换器联结，例如在一个发射器中，使用两个这样的接收装置和一个分极转换器相配合。分极转换器把一个左侧的圆形分极波转换为第1线性分极波，这样的分极波是应用在一种接收装置上的;而分极转换器把一个右侧的园形分极波转换为一个线性分极波，这种分极波是垂直于第1波的，并且应用在别的接收装置中。可是，当原工艺的接收装置用来与这样的分极转换器相连结时，波道的分离却不适合于实际用途。

本发明的一个目的就是通过对这接收装置进行改制，以扩大超高频信号接收装置的用途，使它成为适宜于与别的式形的分极转换器相结合，并成为一个低损耗的、简单、便宜而且更加精巧的接收装置。

根据这个发明，由本文开头段落所定义的接收装置具有以下的特征：波导转折的微带是以一个波导滤波器转折的微带的形式安装在波导滤波器的末端谐振器上，并通过在邻近于相应的终端谐振器的波导滤波器的端面上的小孔与安装在波导滤波器的外侧的超高频接收装置的一部分相连接，并且波导转折点的微带和有关的端点谐振器通过调节，最少这两个成分之一的大小而使它们相匹配。

这个发明，提供了这样的一个接收装置，由于它的低反射特别地被复制成适合于一个具有两个接收装置和一个分极转换器相结合的发射器。这改善了这种发射器的通路分离。即使在只有一个接收器和一个分极转换器相结合的发射器中，也可以获得低反射和改善了发射的结果。另一个好处就是并不需要把波导滤波器调整到与波导转折相一致，作为波导转折微带的性质是包含在波导滤波器的设计中。还有，可以完成一个结构更加精巧的接收器，这是由于导波转折的分离微带和从波导到滤波器的分离转折都省略了的缘故。

在这里，应注意到，从联合王国专利分类第731498号可以知道，它本质上是通过改变波导的长度，使波导的阻抗与波导滤波器的末端的谐振器的阻抗相匹配。可是，有关的专利分类旣不是与高频信号接收器有关，也不包括微带回路，它只与两个相同种波导的园形波导形式微波滤波器有关，每一个波导都是呈同轴线形式，而每一个都连接到另一个末端微波滤波器的谐振器上。

下面将通过一个例子并参照附图，对本发明具体地加以说明，在不同的附图中的相应的部位将记上相同的参考号码。其中：

图1    是本发明的一个由两个接收装置组成的天线装置的示意图。

图2    是示出本发明的一个接收装置的一个截面图。

图3    是一个示出本发明的一个接收装置的垂直剖面和部份截面图。

图4    表示本发明的一个超高频信号接收装置的一部份的正面图。

图1    显示出一个由只示出一部分的反射器1和装在反射器1的焦点处的发射器已构成的天线装置。这种形式的天线装置是用来捕捉和处理发自特别卫星的园形分极超高频信号的。被显示为方框图的发射器2包括一个辐射形天线9和一个连接在那里的分极转换器3。这样的一个分极转换器是从特别由C.GANDY撰写的一篇论文中知道，这篇论文的题目是“为了卫星接收的一种园形分极天线”，载于Eng.Res.Rep.BBC-RD-1976/21，Aug    76，分极转换器3是处理在园形分极波里已接收到的信号，转换成两个互相垂直的、线性分极波。其中一个波是应用到第一接收装置4-1中，而另一个波则应用到第二接收装置4-2中，而这两个接收装置是完全相同的。接收装置4-1和4-2分别由一个波导器5和一个超高频信号装置6所构成。接收装置4-1和接收装置4-2分别通过它们的相应的输出7和8而与在图中没有示出的部件相连接，这部件是为了把接收到的信号作进一步处理的。发射器可以包括如在荷兰专利申请第7700230号所描述那样的一个分极转换器，在那里，园形分极波被转换成只有一种的线性分极波。这样的发射器只有一个接收装置4-1。对于这种形式的接收装置，将参照图2、3和4而加以详细的叙述。

图2    是接收装置4-1的一个纵向截面图，这种装置适宜用于在图1所示的天线装置。接收装置4-1包括一个园筒12，在园柱中，装有一个波导滤波器5和1个超高频信号装置6。园柱体12的一端是靠一个波导凸缘紧配另件13来牢牢地封闭着的，而在凸缘13中开有一个小孔14。矩形的波导滤波器5的前端置在到小孔14之中，而小孔处于这一端点。波导滤波器5的后端和以两部份显示出来的超高频信号装置6以一个装在园筒12中的载体16保持它们位置。在它的前端，波导滤波器5被窗口15紧密地封闭着，窗口是由玻璃或云母制成，这是为了防止尘埃、气体和湿气等汚染物进入到接收装置4-1中的。园筒12的后端是以紧密封装方式，但不进一步说明。通过波导凸缘13，波导滤波器5被连接到部份图示出来的分极转换器3上。在这一具体部份，波导滤波器分隔为5块11-1至11-5，组成这些块把滤波器分成4个谐振器10-1至10-4。分块后形成间壁11-1至11-4实现了感抗，这种感抗部份地决定了波导滤波器5的功能。间隔块11-1是位于波导滤波器5的前端而紧接在上述的窗口15的后边。间壁11-5是装在波导滤波器的后端的端面上。超高频接收装置6的一部分则安装在终端谐振器10-4中，并与处于波导滤波器5的外侧的超高频信号接收装置6的其他部分相连接。

图3    是一个详细的纵剖面图，它表示出波导滤波器5是由两个半部组成的。这两个半部的分界面是由把矩形滤波器的宽壁2等分的纵向对称面构成的。4对间壁11-1至11-4中的每一对间壁有一个V字型的凹槽18。当波导滤波器的两半组成一个整体时，耦合小孔便形成在对应的间壁之间，图示的是一对11-4的间壁。在间壁11-1至11-3的耦合小孔也是以同样的方法构成。谐振器10-1至10-4是通过耦合小孔相连，并通过间壁11-2至11-4串联在一起。V字型凹槽，通过沖压的方法，提供了简单而高精度地造出两半部的可能性，这正如申请人的未发表荷兰专利申请第8302439号所描述的一样。在间壁11-5的两半中，有一个凹陷部分，以两半部的集合体组成的小孔19，小孔在本发明的具体例子中，它有一个长方形的截面。超高频信号接收装置6的一部份，通过小孔19被插入到终端谐振器中，而其余部分从波导滤波器5伸展出来。小孔19的短边可以称做它的高度。在图3中，这个小孔19的高度的记号为K应给有一个最小的尺寸，这个尺寸取决于超高频接收装置6的电磁场必须尽可能小地受导体端面所干扰的要求。另一方面，记号为K的高度的最大尺寸是由不适宜于让波导滤波器5通过小孔19而发生辐射的这一要求而决定的。超高频装置6的构造详细地显示在图4中。这个装置有一个普通的基板20，这是被放在第1主面上的，在这种情形是后侧表面，并有一导电层部分地覆盖着它的表面，在图4中，是以斜线的部份表示出来的，它形成了一个底面。对所提供的第一个导电的图形26到31是在第二主面的反面上，在这种情形是正面。与在后面的导体层以及在它们之间的基片20一起，这个导体图形构成了超高频信号装置6的微带回路24的一个组成部分。至于所示的其余部分，基片20只安在它的前方表面，与一个平衡的辅助导体图形组成了一个天线22，而一对狭小的导体23是作为天线的馈送线组成了波导滤波器转折21的一个微带。在超高频信号装置6中，最少转折21是完全地被夹在波导滤波器5的谐振器10-4之中的，而不平衡微带回路24则是安装在那里的外侧。

一个平衡至非平衡的变压器25，是以微带技术而制成的，在图4中以1条线画出来，它的一边与通向微带回路24的不平衡部分的平衡导体光栅相连接。在这个例子中，变压器25是装在基片20上并以一种入/2发送的形式。微带导体26与变压器25的一边相连，而变压器是和微带回路24相接的。微带导体26与作为方向绝缘体的Y循环器27相连接。对于这一端，基片20是用铁氧体制成的。在图4中，只显示出Y循环器的中央导体部分。这个中央导体部分有3个连接孔道28，29和30;循环器的转动方向是从28到30，并从30到29等。微带导体26和循环器27的孔道28相连，结果，使从波导滤波器4过来的信号通过转折21而被传送到连接于孔道30的超高频装置6的别的部分。由超高频装置6的其他部分接收到信号全部消散在由电阻材料做的终端阻抗31中。

连同谐振器10-1至10-4，间壁11-1至11-5和由相应的间壁对组成的耦合小孔的波导滤波器5作为能通过11.7至12.5GHz的带通滤波器而设计在这个实际例子中，而通频域有一个小于0.1分贝的波纹。为了构成这样的一个带通滤波器，可以使用书中所论述的“微波滤波器、阻抗匹配网路和耦合结构”的基本技术。该书是G.Matlhaei，L.young和E.M.T.Jonos所作，Artech    Howe公司1980年出版。

为了保证接收装置的正常操作，天线22和波导滤波器5的阻抗特性一定要最少要在通频带匹配。从上面提及的书中知道，滤波器的谐振器一定要有一个为频率的函数的电抗斜率或SubscePtance斜率。在这具体例子中，这是通过对4对电抗间壁11-1至11-4的大小和天线22的大小的选择而达成的。在上述书本的滤波理论中，这天线发挥着电阻元件的作用，而这电抗元件是以一个阻抗形式的变压器并安装在滤波器的一端的。由天线组成的这一电抗元件要求天线阻抗的实部一定要有一个至于高于滤波器的通带的某一常数值。在这同时，天线一定要有一个至少过3通带后作为频率的函数的线性电抗特性。天线的电抗特性对于电抗斜率谐振器与天线的耦合其振频率都发生影响。通过适当地调整谐振器10-4和电抗元件11-4的大小，这种影响可以获得补偿。在这个具体例子中，双极形式的天线22，它的通过频率域是由一个电抗和一个对于频率是线性变化的电阻器的串联结合而提供的。天线22连同耦合到那里的各种导体对23和连接到导体对23的超高频信号接收装置6的测定电阻值，是选择为等于谐振器10-4的实连接阻抗。这样，可以避免在滤波器中使用一个阻抗变压器。由于波导滤波器的转折的微带装在谐振器10-4的端点，天线22的电抗对于其振频率和终端谐振器10-4的电抗斜率都有影响。因为尺寸的适当选择，对于天线22的电抗的影响，使其振频率和电抗斜率再次获得它的本来的数值。通过对谐振器10-4的轴方向上的大小的选择，就如终端谐振器的电抗可以改变一样，可以把尺寸定得更加细致。当由间壁对11-4组成的耦合小孔显示出电感时，那是可以通过选择这些小孔的大小来影响匹配的。那是很明白的，上述的尺寸法的组合当然也可以应用。结果，当在波导滤波器5上装上超高频信号接收装置6时，无须作任何调整。这当接收装置4-1是大量生产时就显得更加重要的。因为微带、波导滤波器转折21和波导滤波器5的好匹配，使接收装置4-1具有一个很低的反射系极，它的系数被表示为一个认识的对于理论最佳值为1.2的电压驻波比1.35，并使用一个在11.5和12.85GHz之间有-10分贝点和有处于-3分贝点之间的上述的通带的滤波器。结果，使接收装置4-1非常适合用于具有2个接收装置和一个分极变换器相结合的发射器中。

通过把波导滤波器转折21直接地装到波导滤波器5中，便可使接收装置4-1具有一个小巧的结构。一般地，发射器2的构造不限于只用在带有天线22的接收装置4-1，而且可以用于全部具有线性电抗特性和一个实部常数的天线。

在这个具体例子中，谐振器10-1至10-4是串联谐振式的。同样的原理也可以应用于并联谐振式的谐振器。

勘误表

EL855016

85102319

850401

勘误表

Claims (5)

1、一个高频信号接收装置，包括一个由串联的波导谐振器组成的波导滤波器和一个由微带回路，连接于这微带回路的波导转折的一个微带组成的超高频信号接收装置，它的特征是波导转折的微带以一个波导滤波器转折的微带的形式装在波导滤波器的终端谐振器上，并通过在波导滤波器端面的上述的谐振器上的一个小孔与安装在波导滤波器外侧的超高频信号接收装置的一部分相接；波导转折的微带和有关的终端谐振器是根据选择至少这两个成份之中之一的大小而进行匹配的。

2、一个如要求1所主张的接收装置，它的特征是波导转折的微带包括一个有复数素的阻抗而它的实部等于终端谐振器的连接阻抗的天线，并通过对于有关的终端谐振器在轴方向上的大小选择把天线的阻抗的虚部和波导滤波器的阻抗相匹配。

3、如要求1所主张的一个接收装置，它的特征是波导转折微带包括一个有复数素的阻抗天线，而阻抗的虚部是用改变相应的终端谐振器的耦合小孔的尺寸来与波导滤波器相匹配的，这样，后者将被耦合到滤波器的谐振器的附近。

4、如要求2或3所主张的一个接收装置，它的特征是这样的：超高频信号接收装置包括一个安装在有一导体层的第一表面和对面上的基片部分，第二主面是安装在与第1导体光栅和导体层一起的，并最少组成微带回路的一部分，基片的其余部分只安装在具有辅助导体图形的第2表面上，并组成一个双极天线，作为波导转折的微带的一部分，这样，天线通过一个平衡至不平衡变压器与微带回路进行耦合。

5、一个由串联谐振器组成的矩形波导滤波器应用在一个如要求1所主张的接收装置中，这个滤波器被滤波器的一个纵向对称面分隔成两半，并造成最少在一个端面上开有小孔，它的特征是，小孔造成有长方形的截面，并安装成使滤波器的纵向对称面纵向地插入到小孔中。

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