DE112021007060T5

DE112021007060T5 - Diplexervorrichtung mit vier anschlüssen

Info

Publication number: DE112021007060T5
Application number: DE112021007060.6T
Authority: DE
Inventors: Thomas Merk; Ievgen BILOGUROV
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2023-11-23
Also published as: CN116868439A; EP4292164A1; WO2022171270A1; US20230403035A1

Abstract

Die Offenbarung bezieht sich auf eine Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen, die Folgendes umfasst: einen ersten Anschluss (101), der konfiguriert ist, Signale innerhalb eines ersten Frequenzbandes (601) durchzulassen und Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbandes (602) zu blockieren; einen zweiten Anschluss (102), der konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes (602) durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes (601) zu blockieren; einen dritten Anschluss (103), der konfiguriert ist, einen ersten Signalabschnitt einer Kombination aus den vom ersten Anschluss (101) empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signalen zu übertragen; und einen vierten Anschluss (104), der konfiguriert ist, einen zweiten Signalabschnitt der Kombination aus den vom ersten Anschluss (101) empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signalen zu übertragen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen und ein fliegendes Satellitenkommunikationssystem, das eine solche Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen umfasst. Die Diplexer-Vorrichtung mit vier Anschlüssen weist vier Anschlüsse auf und integriert die Funktionen eines üblichen Diplexers mit drei Anschlüssen mit einem Leistungskombinierer, wodurch eine zusätzliche Übertragungsleitung eingespart wird.
HINTERGRUND
Bei der Satellitenkommunikation, wie z. B. bei in Bewegung befindlichen Satellitenkommunikationssystemen, werden Multimediadaten von einem Satelliten oder einem Satellitennetz an Fahrzeuge übertragen, insbesondere an sich bewegende Fahrzeuge, z. B. Flugzeuge, Hubschrauber, Schiffe oder Autos. In den Fahrzeugen sind Antennengruppen installiert. Zum Verfolgen des gewünschten Satelliten sind diese Antennengruppen gerichtet.
Eine Breitband-Antennengruppe, die sowohl eine Sende- (Tx) als auch eine Empfangs- (Rx) Funktion (auf zwei orthogonalen Polarisationen) unterstützt, enthält ein Einspeisenetz, um die Signale aller Gruppenelemente zu kombinieren/aufzuteilen. Ein Diplexer 110 wird verwendet, um Tx- und Rx-Signale, die sich in unterschiedlichen Frequenzbändern befinden, z. B. Rx im K-Frequenzband (17,7 GHz - 20,2 GHz) und Tx im Ka-Frequenzband (27,5 GHz - 30,0 GHz), voneinander zu trennen.
Das Einspeisenetz ist typischerweise als zusätzliche Baumstruktur realisiert, wobei auf einem T-Verteiler (Vorrichtung mit 3 Anschlüssen) basierende Leistungskombinierer/Leistungsaufteiler 114 verwendet werden, um alle Einzelelementsignale von/zu einem gemeinsamen Anschluss 105 zu addieren/aufzuteilen, wie in 1 gezeigt ist. Typischerweise wird nach/vor der in 1 dargestellten Haupt-Kombinierer/Aufteiler-Stufe 114, die beide Hälften einer Antennengruppe verbindet, eine separate Diplexervorrichtung 110 mit dem Antennensystem verbunden, was ein gewisses Konstruktionsvolumen erfordert. Die Verbindung zwischen dem ersten/letzten herkömmlichen T-Verteiler-Leistungskombinierer/aufteiler 114 und dem herkömmlichen T-Verteiler-Diplexer 110 ist als zusätzliche Übertragungsleitung 113 realisiert.
Die Herausforderung besteht in diesem Fall darin, einen Diplexer 110 sehr kompakt in das Einspeisenetz zu integrieren, so dass kein zusätzliches Konstruktionsvolumen für den Diplexer 110 benötigt wird.
KURZDARSTELLUNG
Es ist die Aufgabe dieser Offenbarung, Techniken zum effizienten und zuverlässigen Verbinden einer Antennengruppe bereitzustellen. Insbesondere ist es die Aufgabe dieser Offenbarung, einen Diplexer in ein Einspeisenetz einer Antennengruppe auf sehr kompakte Weise zu integrieren, so dass kein zusätzliches Konstruktionsvolumen für den Diplexer benötigt wird.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist es, eine zuverlässige und effiziente Satellitenkommunikation bereitzustellen, insbesondere für in Bewegung befindliche Satellitenkommunikationssysteme, bei denen Multimediadaten von einem Satellitennetz an sich bewegende Fahrzeuge, wie z. B. Flugzeuge, Hubschrauber, Schiffe oder Autos, übertragen werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Implementierungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein Grundgedanke dieser Offenbarung ist die Lösung der vorstehend genannten Probleme durch die Schaffung einer neuartigen Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen. Anstelle des herkömmlichen Designs mit einer T-Verzweigung mit drei Anschlüssen und einem mittleren Anschluss verwendet die neue Vorrichtung zwei mittlere Anschlüsse, die als Leistungskombinierer/Leistungsaufteiler fungieren, wodurch die Notwendigkeit einer Verbindungsleitung entfällt. Das neue Design ist daher äußerst kompakt und kann vollständig in eine gemeinsame Einspeiseschicht einer Antennengruppe integriert werden.
Das neue Design, das in dieser Offenbarung präsentiert wird, kann in der E-Ebenen-Hohlleitertechnologie realisiert werden. Alternativ kann ein ähnliches Design auch in der H-Ebenen-Hohlleitertechnologie oder einer anderen Übertragungsleitungstechnologie realisiert werden. Die nachstehend präsentierte Realisierung kann auf der Verwendung eines symmetrischen Leistungsaufteilungs-/Kombinationsverhältnisses oder alternativ auf der Verwendung eines asymmetrischen Leistungsverteilungs-/Kombinationsverhältnisses basieren, indem der mittlere Abschnitt mit zwei Anschlüssen entsprechend modifiziert wird.
Ein Hohlleiter, wie er in dieser Offenbarung beschrieben ist, ist eine Struktur, die Wellen, wie z. B. elektromagnetische Wellen, mit minimalem Energieverlust leitet, indem sie die Übertragung von Energie auf eine Richtung beschränkt.
Ein Diplexer mit 3 Anschlüssen, wie er in dieser Offenbarung beschrieben ist, ist eine passive Vorrichtung, die Frequenzdomänen-Multiplexing implementiert. Zwei Anschlüsse (z. B. L und H) werden auf einen dritten Anschluss, der auch als gemeinsamer Anschluss bezeichnet wird (z. B. C), gemultiplext. Die Signale an den Anschlüssen L und H belegen getrennte Frequenzbänder. Folglich können die Signale von L und H am Anschluss C koexistieren, ohne sich gegenseitig zu stören. Typischerweise belegt das Signal an Anschluss L ein einzelnes tiefes Frequenzband, und das Signal an Anschluss H belegt ein höheres Frequenzband. In dieser Situation besteht der Diplexer aus einem Tiefpassfilter, das die Anschlüsse L und C verbindet, und einem Hochpassfilter, das die Anschlüsse H und C verbindet. Idealerweise wird die gesamte Tiefbandsignalleistung am Anschluss L auf den Anschluss C übertragen und umgekehrt. Die gesamte Hochbandsignalleistung an Anschluss H wird an Anschluss C übertragen und umgekehrt. Idealerweise ist die Trennung der Signale vollständig. Keines der Tiefbandsignale wird vom L-Anschluss zum H-Anschluss übertragen. In der Realität geht ein Teil der Leistung verloren, und ein Teil der Signalleistung wird an den falschen Anschluss abfließen.
Leistungsteiler (auch Leistungsaufteiler und in umgekehrter Anwendung Leistungskombinierer), wie sie in dieser Offenbarung beschrieben sind, sind passive Vorrichtungen, die hauptsächlich in der Funktechologie vewendet werden. Sie koppeln einen definierten Anteil der elektromagnetischen Leistung in einer Übertragungsleitung an einen Anschluss, der es ermöglicht, dass das Signal in einer weiteren Schaltung verwendet wird.
Ein Diplexer mit vier Anschlüssen, wie er in dieser Offenbarung beschrieben ist, ist eine neue Vorrichtung, die die Funktionen eines Diplexers mit drei Anschlüssen und eines Leistungskombinierers/Leistungsaufteilers in einer Vorrichtung integriert.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Offenbarung auf eine Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen, die Folgendes umfasst: einen ersten Anschluss, der konfiguriert ist, Signale innerhalb eines ersten Frequenzbandes durchzulassen und Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbandes zu blockieren; einen zweiten Anschluss, der konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes zu blockieren; einen dritten Anschluss, der konfiguriert ist, einen ersten Signalabschnitt einer Kombination aus den vom ersten Anschluss empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss empfangenen Signalen zu übertragen; und einen vierten Anschluss, der konfiguriert ist, einen zweiten Signalabschnitt der Kombination aus den vom ersten Anschluss empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss empfangenen Signalen zu übertragen.
Eine solche Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen stellt eine Technik zum effizienten und zuverlässigen Verbinden einer Antennengruppe bereit. Die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen integriert einen Diplexer in ein Einspeisenetz einer Antennengruppe auf sehr kompakte Weise, so dass kein zusätzliches Konstruktionsvolumen für den Diplexer benötigt wird. Der spezifische Vorteil gegenüber der in 1 gezeigten existierenden Lösung ist eine Reduktion des Konstruktionsvolumens und des Systemgewichts sowie die Verbesserung der Antenneneffizienz durch geringere ohmsche Verluste aufgrund kürzerer Übertragungsleitungslängen.
Eine Antennengruppe und die Kombination von Antennensignalen ist nur eine beispielhafte Anwendung der vorgeschlagenen Erfindung. Allgemein kann der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen Signale kombinieren und frequenzmultiplexen - nicht nur Antennensignale. Die Erfindung selbst könnte auch in anderen Anwendungen verwendet werden, z. B. in drahtgebundenen Kommunikationssystemen.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist der erste Anschluss so konfiguriert, dass er erste Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss und den vierten Anschluss empfangenen kombinierten Signale durchlässt, wobei die ersten Frequenzkomponenten innerhalb des ersten Frequenzbandes liegen, und zweite Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss und den vierten Anschluss empfangenen kombinierten Signale blockiert, wobei die zweiten Frequenzkomponenten innerhalb des zweiten Frequenzbandes liegen; und wobei der zweite Anschluss so konfiguriert ist, dass er die ersten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss und den vierten Anschluss empfangen werden, blockiert und die zweiten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss und den vierten Anschluss empfangen werden, durchlässt.
Dies bietet den Vorteil, dass die beiden Funktionen eines Diplexers und eines Leistungskombinieres/-aufteilers in einer einzigen Vorrichtung integriert werden können, was Platz spart, da die Verbindung eines Diplexers mit einem Leistungskombinierer/-aufteiler mit einer externen Übertragungsleitung vermieden wird.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist der dritte Anschluss so konfiguriert, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss und vom zweiten Anschluss empfangenen Signale aufteilt, um den ersten Signalabschnitt zu erhalten; und der vierte Anschluss ist so konfiguriert, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss und vom zweiten Anschluss empfangenen Signale aufteilt, um den zweiten Signalabschnitt zu erhalten.
Dies bietet den Vorteil, dass die die Leistungsaufteilung auf die kombinierten Signale aus dem ersten und dem zweiten Anschluss, d. h. die Diplexersignale, angewandt werden kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen so konfiguriert, dass sie eine Leistung der durch den dritten Anschluss empfangenen Signale und der durch den vierten Anschluss empfangenen Signale kombiniert, um die durch den dritten Anschluss und den vierten Anschluss empfangenen kombinierten Signale für den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss bereitzustellen.
Dies bietet den Vorteil, dass Diplexing, d. h. Frequenzdomänen-Multiplexing, durch den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss auf die kombinierten Leistungssignale aus dem dritten Anschluss und dem vierten Anschluss angewandt werden kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen umfasst der erste Anschluss ein erstes Filter, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes durchzulassen und Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes zu blockieren; und der zweite Anschluss umfasst ein zweites Filter, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes zu blockieren.
Dies bietet den Vorteil, dass das Frequenzdomänen-Multiplexing durch da erste und das zweite Filter effizient ausgeführt werden kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen umfasst das erste Filter ein Tiefpassfilter oder ein erstes Bandpassfilter; und das zweite Filter umfasst ein Hochpassfilter oder ein zweites Bandpassfilter.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen flexibel konstruiert werden kann. Abhängig von den Frequenzbereichen des ersten Frequenzbandes und des zweiten Frequenzbandes können unterschiedliche Implementierungen eines Hochpassfilters, Tiefpassfilters oder Bandpassfilters angewandt werden. Beispielsweise kann das Tiefpassfilter als Tiefpassfilter sechster Ordnung implementiert sein. Beispielsweise kann das Hochpassfilter durch stufenweise Verjüngung implementiert sein.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen sind die Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes Signale, die von einem Satelliten empfangen werden; und die Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes sind Signale zur Übertragung an den Satelliten.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen in einem Satellitenkommunikationssystem, insbesondere in einem in Bewegung befindlichen Satellitenkommunikationssystem, effizient angewandt werden kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist das erste Frequenzband ein K-Band und das zweite Frequenzband ist ein Ka-Band, oder umgekehrt.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen in einem Satellitenkommunikationssystem, insbesondere in einem Satellitenkommunikationssystem, in dem Signale im K-Frequenzband empfangen und in einem Ka-Frequenzband gesendet werden, effizient angewandt werden kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen besitzt die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen die Form eines Kreuzes mit vier Armen, wobei der erste Anschluss, der zweite Anschluss, der dritte Anschluss und der vierte Anschluss an jeweiligen Endabschnitten der vier Arme gebildet sind, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss an zwei gegenüberliegenden Endabschnitten des Kreuzes angeordnet sind; und wobei der dritte Anschluss und der vierte Anschluss an den beiden anderen gegenüberliegenden Endabschnitten des Kreuzes angeordnet sind.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ein kompaktes Design bereitstellt, das verwendet werden kann, um zwei getrennte Vorrichtungen, nämlich einen Diplexer und einen Leistungskombinierer/-aufteiler, zu ersetzen und dadurch Konstruktionsplatz einspart.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen sind die Arme des Kreuzes, an deren Endabschnitten der dritte und der vierte Anschluss gebildet sind, symmetrisch geformt, um ein symmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss und am vierten Anschluss zu ermöglichen.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen eins symmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten und vierten Anschluss bereitstellen kann.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen sind die Arme des Kreuzes, an deren Endabschnitten der dritte und der vierte Anschluss gebildet sind, asymmetrisch geformt, um ein asymmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss und am vierten Anschluss zu ermöglichen.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ein asymmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten und vierten Anschluss bereitstellen kann. Die Asymmetrie der verschiedenen Arme kann beispielsweise an das Design einer Antennengruppe angepasst werden.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen besitzt ein Arm des Kreuzes, an dessen Endabschnitt der dritte Anschluss gebildet ist, einen kleineren Querschnitt als ein Arm des Kreuzes, an dessen Endabschnitt der vierte Anschluss gebildet ist, um ein unterschiedliches Leistungsverhältnis zwischen dem ersten Signalabschnitt der Signale und dem zweiten Signalabschnitt der Signale zu implementieren.
Dies bietet den Vorteil, dass ein unterschiedliches Leistungsverhältnis zwischen dem ersten Signalabschnitt der Signale und dem zweiten Signalabschnitt der Signale bereitgestellt werden kann. Die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen kann beispielsweise in asymmetrischen Antennengruppen mit asymmetrischer Verteilung der Antennenelemente auf die Antennengruppenzweige verwendet werden.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen weisen die Arme des Kreuzes, an deren Endabschnitten der dritte und der vierte Anschluss gebildet sind, einen Anpassungsabschnitt auf, an dem ein Querschnitt des jeweiligen Arms kleiner ist als an einem übrigen Abschnitt des Arms.
Dies bietet den Vorteil, dass die Signale effizient an zwei Arme einer Antennengruppe angepasst werden können.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen integral als eine einzige Einheit gebildet.
Dies bietet den Vorteil, dass die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen sehr robust realisiert werden kann. Daneben vermeidet die integral gebildete einzige Einheit Verzerrungen bei der Übertragung der Signale.
In einer beispielhaften Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen ist die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen in E-Ebenen-Hohlleitertechnologie oder in H-Ebenen-Hohlleitertechnologie implementiert.
Dies bietet den Vorteil, dass abhängig von den verfügbaren Konstruktionseinschränkungen unterschiedliche Technologien angewandt werden können. Andere Technologien können ebenfalls angewandt werden, z. B. Streifenleitungstechnologie, usw.
Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die Offenbarung auf ein fliegendes Satellitenkommunikationssystem, das Folgendes umfasst: die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Antennengruppe, die einen ersten Zweig von Antennenelementen, der mit dem dritten Anschluss der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gekoppelt ist, und einen zweiten Zweig von Antennenelementen, der mit dem vierten Anschluss der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gekoppelt ist, umfasst; und einen mehrachsigen Positionierer, der konfiguriert ist, die Antennengruppe permanent auf einen vorgegebenen Zielsatelliten auszurichten.
Ein solches fliegendes Satellitenkommunikationssystem, das die vorstehend beschriebene Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen verwendet, bietet den Vorteil einer zuverlässigen und effizienten Satellitenkommunikation, insbesondere für in Bewegung befindliche Satellitenkommunikationssysteme, bei der Multimediadaten von einem Satellitennetz an sich bewegende Fahrzeuge wie z. B. Flugzeuge, Hubschrauber, Schiffe oder Autos übertragen werden. Aufgrund der Platzersparnis durch die Implementierung der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen kann die Antennengruppe mit der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen effizient an einem hinteren Flügel oder mittleren Flügel oder an einem anderen Ort des Flugzeugs montiert sein. Durch den Verzicht auf die zusätzliche Übertragungsleitung zwischen Diplexer und dem Leistungskombinierer/-aufteiler kann Material und damit Gewicht eingespart werden, wodurch sich die Flugreichweite des Flugzeugs erhöht.
Weitere Implementierungen der Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gemäß dem ersten Aspekt wie vorstehend beschrieben können analog auf die Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gemäß dem dritten Aspekt angewandt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Beispiele werden mit Bezug folgenden Figuren beschrieben; es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, das die typische Struktur eines Diplexers mit drei Anschlüssen, der über eine Übertragungsleitung mit einem Leistungskombinierer kombiniert ist, darstellt;
2 ein schematisches Diagramm, das eine Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen gemäß der Offenbarung darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß einer ersten Implementierung;
4 ein schematisches Diagramm, das die Struktur der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt;
5 ein schematisches Diagramm, das die Struktur einer beispielhaften Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen gemäß einer zweiten Implementierung darstellt;
6 ein Leistungsdiagramm 600, das die S-Parameter S11 und S22 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt;
7 ein Leistungsdiagramm 700, das die S-Parameter S31 und S32 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt;
8 ein Leistungsdiagramm 800, das die S-Parameter S21 und S34 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt; und
9 ein schematisches Diagramm, das ein fliegendes Satellitenkommunikationssystem 900 gemäß der Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt sind, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Aspekte benutzt werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es ist zu verstehen, dass Bemerkungen, die im Zusammenhang mit einem beschriebenen Verfahren gemacht werden, auch für ein/e entsprechende/s Vorrichtung oder System gelten können, die/das zum Ausführen des Verfahrens konfiguriert ist, und umgekehrt. Ferner ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Aspekte miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
1 zeigt ein schematisches Diagramm, das die typische Struktur 100 eines Diplexers mit 3 Anschlüssen, der über eine Übertragungsleitung mit einem Leistungskombinierer kombiniert ist, darstellt.
Eine Breitband-Antennengruppe, die sowohl Sende- (Tx) als auch Empfangs-(Rx) Funktion (auf zwei orthogonalen Polarisationen) unterstützt, enthält ein Einspeisenetz, um die Signale aller Gruppenelemente zu kombinieren/aufzuteilen. Ein Diplexer 110 wird verwendet, um Tx- und Rx-Signale, die sich in unterschiedlichen Frequenzbändern befinden, z. B. Rx im K-Frequenzband (17,7 GHz - 20,2 GHz) und Tx im Ka-Frequenzband (27,5 GHz - 30,0 GHz), voneinander zu trennen. Das Einspeisenetz ist typischerweise als zusätzliche Baumstruktur realisiert, wobei auf einem T-Verteiler (Vorrichtung mit 3 Anschlüssen) basierende Leistungskombinierer/Leistungsaufteiler 114 verwendet werden, um alle Einzelelementsignale von/zu einem gemeinsamen Anschluss 105 zu addieren/aufzuteilen. Typischerweise ist nach/vor der Haupt-Kombinierer/Aufteiler-Stufe 114, die beide Hälften einer Antennengruppe verbindet, eine separate Diplexervorrichtung 110 mit dem Antennensystem verbunden, was ein gewisses Konstruktionsvolumen erfordert. Die Verbindung zwischen dem ersten/letzten herkömmlichen T-Verteiler-Leistungskombinierer/-aufteiler 114 und dem herkömmlichen T-Verteiler-Diplexer 110 ist als zusätzliche Übertragungsleitung 113 realisiert.
Der Diplexer 110 ist eine Vorrichtung mit drei Anschlüssen mit, einem ersten Anschluss 101, einem zweiten Anschluss 102 und einem gemeinsamen Anschluss 105. Im Diplexer 110 ist ein erstes Filter 111 im Zweig des ersten Anschlusses 101 angeordnet, und ein zweites Filter 112 ist im Zweig des zweiten Anschlusses 102 angeordnet. Der Leistungskombinierer/Leistungsaufteiler 114 ist ebenfalls eine Vorrichtung mit drei Anschlüssen mit einem ersten Anschluss 103, einem zweiten Anschluss 104 und einem gemeinsamen Anschluss 105. Die gemeinsamen Anschlüsse von Diplexer 110 und Leistungskombinierer/Leistungsaufteiler 114 sind durch eine Übertragungsleitung 113 verbunden.
2 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen gemäß der Offenbarung darstellt.
Während die Struktur von 1 aus zwei unabhängigen Teilen besteht, d. h. dem Leistungskombinierer 114 und dem Diplexer 110, ist bei der in 2 präsentierten Lösung gemäß der Offenbarung der Leistungskombinierer ein integraler Bestandteil eines Diplexers, der als Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen realisiert ist.
Die Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen umfasst vier Anschlüsse 101, 102, 103, 104. Ein erster Anschluss 101 ist konfiguriert, Signale in einem ersten Frequenzband, z. B. einem K-Frequenzband (17,7 GHz - 20,2 GHz), durchzulassen und Signale in einem zweiten Frequenzband, z. B. einem Ka-Frequenzband (27,5 GHz - 30,0 GHz), zu blockieren. Ein zweiter Anschluss 102 ist konfiguriert, Signale im zweiten Frequenzband durchzulassen und Signale im ersten Frequenzband zu blockieren. Ein dritter Anschluss 103 ist konfiguriert, einen ersten Signalabschnitt einer Kombination aus den vom ersten Anschluss 101 empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signalen zu übertragen. Der vierte Anschluss 104 ist konfiguriert, einen zweiten Signalabschnitt der Kombination aus den vom ersten Anschluss 101 empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signalen zu übertragen.
Ein Beispiel für eine Antennengruppe 910 mit einem beispielhaften ersten Zweig 911 und zweiten Zweig 912 ist in dem in 9 abgebildeten Kommunikationssystem 900 gezeigt. Der erste Zweig 911 verbindet einen ersten Abschnitt der Antennenelemente der Antennengruppe 910, während der zweite Zweig 912 einen zweiten Abschnitt der Antennenelemente der Antennengruppe 910 verbindet. In einem Beispiel können der erste Zweig 911 und der zweite Zweig 912 zwei Hälften der Antennengruppenelemente verbinden. In einem alternativen Beispiel können der erste Zweig 911 und der zweite Zweig 912 zwei unterschiedliche Abschnitte der Antennenelemente verbinden. In einem Beispiel können der erste Zweig 911 und der zweite Zweig 912 zusammen nur einen Teil der gesamten Antennenelemente verbinden.
Der erste Anschluss 101 kann so konfiguriert sein, dass er erste Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale durchlässt, wobei die ersten Frequenzkomponenten im ersten Frequenzband liegen, und zweite Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale blockiert, wobei die zweiten Frequenzkomponenten im zweiten Frequenzband 602 liegen. Das erste Frequenzband kann ein K-Frequenzband 601 sein, und das zweite Frequenzband kann ein Ka-Frequenzband 602 sein, wie in den 6 bis 8 gezeigt ist. Der zweite Anschluss 102 kann so konfiguriert sein, dass er die ersten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangen werden, blockiert und die zweiten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangen werden, durchlässt.
Der dritte Anschluss 103 kann so konfiguriert sein, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss 101 und vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signale aufteilt, um den ersten Signalabschnitt zu erhalten. Der vierte Anschluss 104 kann so konfiguriert sein, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss 101 und vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signale aufteilt, um den zweiten Signalabschnitt zu erhalten.
Die Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen kann konfiguriert sein, eine Leistung der durch den dritten Anschluss 103 empfangenen Signale und der durch den vierten Anschluss 104 empfangenen Signale zu kombinieren, um die durch den dritten Anschluss 103 und durch den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale für den ersten Anschluss 101 und den zweiten Anschluss 102 bereitzustellen.
Der erste Anschluss 101 kann ein erstes Filter 111 umfassen, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes 601 durchzulassen und Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes 602 zu blockieren. Der zweite Anschluss 102 kann ein zweites Filter 112 umfassen, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes 602 durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes 601 zu blockieren.
Das erste Filter 111 kann ein Tiefpassfilter oder ein erstes Bandpassfilter umfassen, z. B. ein Tiefpassfilter, dessen Grenzfrequenz oberhalb des ersten Frequenzbandes 601 liegt, oder ein Bandpassfilter, das Frequenzkomponenten im ersten Frequenzband 601 durchlässt und Frequenzkomponenten im zweiten Frequenzband 602 blockiert. Das zweite Filter 112 kann ein Hochpassfilter oder ein zweites Bandpassfilter umfassen, z. B. ein Hochpassfilter, dessen Grenzfrequenz unterhalb des zweiten Frequenzbandes 602 liegt, oder ein Bandpassfilter, das Frequenzkomponenten im zweiten Frequenzband 602 durchlässt und Frequenzkomponenten im ersten Frequenzband 601 blockiert.
Die Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes 601 können Signale sein, die von einem Satelliten 902 empfangen werden, z. B. wie in 9 gezeigt. Die Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes 602 können Signale zum Übertragen an den Satelliten 902 oder das Satellitennetz sein.
Wie vorstehend beschrieben, kann das erste Frequenzband 601 ein K-Band sein, und das zweite Frequenzband 602 kann ein Ka-Band sein, oder umgekehrt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß einer ersten Implementierung. Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen besitzt die gleiche Struktur wie die Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen, die vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen implementiert einen Hohlleiter-Diplexer mit integriertem Leistungskombinierer/-aufteiler.
Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen umfasst vier Anschlüsse 101, 102, 103, 104, wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben. Der erste Anschluss 101 ist konfiguriert, Signale innerhalb eines ersten Frequenzbandes 601 durchzulassen und Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbandes 602 zu blockieren (siehe 6 bis 8). Der zweite Anschluss 102 ist konfiguriert, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbands 602 durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbands 601 zu blockieren. Der dritte Anschluss 103 ist konfiguriert, einen ersten Signalabschnitt einer Kombination aus den vom ersten Anschluss 101 empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signalen zu übertragen. Der vierte Anschluss 104 ist konfiguriert, einen zweiten Signalabschnitt der Kombination aus den vom ersten Anschluss 101 empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signalen zu übertragen.
Wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben, kann der erste Anschluss 101 so konfiguriert sein, dass er erste Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale durchlässt, wobei die ersten Frequenzkomponenten im ersten Frequenzband 601 liegen, und zweite Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale blockiert, wobei die zweiten Frequenzkomponenten im zweiten Frequenzband 602 liegen. Der zweite Anschluss 102 kann so konfiguriert sein, dass er die ersten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangen werden, blockiert und die zweiten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 empfangen werden, durchlässt.
Wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben, kann der dritte Anschluss 103 so konfiguriert sein, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss 101 und vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signale aufteilt, um den ersten Signalabschnitt zu erhalten. Der vierte Anschluss 104 kann so konfiguriert sein, dass er eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss 101 und vom zweiten Anschluss 102 empfangenen Signale aufteilt, um den zweiten Signalabschnitt zu erhalten.
Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen kann konfiguriert sein, eine Leistung der durch den dritten Anschluss 103 empfangenen Signale und der durch den vierten Anschluss 104 empfangenen Signale zu kombinieren, um die durch den dritten Anschluss 103 und durch den vierten Anschluss 104 empfangenen kombinierten Signale für den ersten Anschluss 101 und den zweiten Anschluss 102 bereitzustellen.
Wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben kann der erste Anschluss 101 ein erstes Filter 111 umfassen, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes 601 durchzulassen und Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes 602 zu blockieren. Der zweite Anschluss 102 kann ein zweites Filter 112 umfassen, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes 602 durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes 601 zu blockieren.
Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen kann die Form eines Kreuzes 201 mit vier Armen 301, 302, 303, 304 aufweisen. Der erste Anschluss 101, der zweite Anschluss 102, der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 können an den jeweiligen Endabschnitten 311, 312, 313, 314 der vier Arme gebildet sein. Der erste Anschluss 101 und der zweite Anschluss 102 können an zwei gegenüberliegenden Endabschnitten 311, 312 des Kreuzes 201 angeordnet sein. Der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 können an den anderen beiden gegenüberliegenden Endabschnitten 313, 314 des Kreuzes 201 angeordnet sein.
Die Arme 303, 304 des Kreuzes 201, an deren Endabschnitten 313, 314 der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 gebildet sind, können symmetrisch geformt sein, um ein symmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss 103 und am vierten Anschluss 104 bereitzustellen. Die Symmetrie kann um eine Symmetrieachse erfolgen, die zwischen dem dritten Anschluss 103 und dem vierten Anschluss 104 gebildet ist. Die Symmetrie kann auch um eine Symmetrieachse erfolgen, die zwischen dem ersten Anschluss 101 und dem zweiten Anschluss 102 gebildet ist. Die anderen Arme 301, 302 können aufgrund der Verwendung des ersten Filters 111 und des zweiten Filters 112 unsymmetrisch gebildet sein.
Die Arme 303, 304 des Kreuzes 201, an deren Endabschnitten 313, 314 der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 gebildet sind, umfassen einen Anpassungsabschnitt 321, 322, an dem ein Querschnitt des jeweiligen Armes kleiner ist als an einem übrigen Abschnitt des Armes.
Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen kann als eine einzige Einheit integral gebildet sein, z. B. aus demselben Metallblock gebildet sein oder aus einem einzigen Stück Hohlleitermaterial gebildet sein.
Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen kann in E-Ebenen-Hohlleitertechnologie oder in H-Ebenen-Hohlleitertechnologie oder einer anderen Technologie zur Signalführung, z. B. in Streifenleitungstechnologie, implementiert sein.
4 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Struktur der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt. Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen besitzt die gleiche Struktur wie die Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen, die vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen implementiert einen Hohlleiter-Diplexer mit integriertem Leistungskombinierer/-aufteiler 410. Der linke Teil zeigt das Tiefpassfilter 111, der rechte Teil zeigt das Hochpassfilter 112, während der mittlere Teil den integrierten Leistungskombinierer/-aufteiler 410 zeigt.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen die Form eines vierarmigen Kreuzes 201 mit den vier Armen 301, 302, 303, 304 besitzen. Wie in 4 zu sehen ist, können der erste Anschluss 101, der zweite Anschluss 102, der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 an den jeweiligen Endabschnitten 311, 312, 313, 314 der vier Arme gebildet sein. Der erste Anschluss 101 und der zweite Anschluss 102 können an zwei gegenüberliegenden Endabschnitten 311, 312 des Kreuzes 201 angeordnet sein. Der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 können an den anderen beiden gegenüberliegenden Endabschnitten 313, 314 des Kreuzes 201 angeordnet sein.
Die Arme 303, 304 des Kreuzes 201, an deren Endabschnitten 313, 314 der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 gebildet sind, können symmetrisch geformt sein, um ein symmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss 103 und am vierten Anschluss 104 bereitzustellen. Die anderen Arme 301, 302 können aufgrund der Verwendung des Tiefpassfilters 111 und des Hochpassfilters 112 unsymmetrisch gebildet sein.
Die Arme 303, 304 des Kreuzes 201, an deren Endabschnitten 313, 314 der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 gebildet sind, umfassen einen Anpassungsabschnitt 321, 322, an dem ein Querschnitt des jeweiligen Armes kleiner ist als an einem übrigen Abschnitt des Armes. Die Anpassungsabschnitte 321, 322 können verwendet werden, um die durch den dritten Anschluss 103 und den vierten Anschluss 104 gesendeten oder von diesen empfangenen Signale anzupassen. Die Anpassung kann gemäß einem jeweiligen Zweig der Antennengruppe implementiert sein. Der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 repräsentieren die beiden mittleren Anschlüsse der Vorrichtung 300.
Wie vorstehend in Bezug auf 3 beschrieben, kann die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen als eine einzige Einheit integral gebildet sein, z. B. aus demselben Metallblock gebildet sein oder aus einem einzigen Stück Hohlleitermaterial gebildet sein.
Die in den 6, 7 und 8 gezeigten S-Parameter-Diagramme 600, 700 und 800 zeigen, dass die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen die gleiche Leistung wie ein Diplexer und ein Leistungskombinierer aufweist.
5 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Struktur einer beispielhaften Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen gemäß einer zweiten Implementierung darstellt. Die Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen besitzt die gleiche Struktur wie die Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen, die vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Die Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen implementiert einen Hohlleiter-Diplexer mit integriertem Leistungskombinierer/-aufteiler. Im Vergleich zu der vorstehend in Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Vorrichtung 300 weist die in gezeigte Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen eine asymmetrische Struktur des integrierten Leistungskombinierer/-aufteilers 510 auf.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Diplexervorrichtung 500 mit vier Anschlüssen die Form eines vierarmigen Kreuzes 201 mit den vier Armen 301, 302, 303, 304 besitzen.
Die Arme 303, 304 des Kreuzes 201, an deren Endabschnitten 313, 314 der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 gebildet sind, können asymmetrisch geformt sein, um ein asymmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss 103 und am vierten Anschluss 104 bereitzustellen.
Ein Arm 303 des Kreuzes 201, an dessen Endabschnitt 313 der dritte Anschluss 103 gebildet ist, besitzt einen kleineren Querschnitt als ein Arm 304 des Kreuzes 201, an dessen Endabschnitt 314 der vierte Anschluss 104 gebildet ist, um ein unterschiedliches Leistungsverhältnis zwischen dem ersten Signalabschnitt der Signale und dem zweiten Signalabschnitt der Signale zu implementieren.
6 zeigt ein Leistungsdiagramm 600, das die S-Parameter S11 und S22 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt.
Das Diagramm 611 zeigt den Parameter S11, der den Reflexionsverlust der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen am ersten Anschluss 101 angibt. Das Diagramm 622 zeigt den Parameter S22, der den Reflexionsverlust der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen am zweiten Anschluss 102 angibt.
Das Diagramm 611 zeigt, dass die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen optimal an das erste Frequenzband 601, das in diesem Beispiel Rx im K-Frequenzband (17,7 GHz - 20,2 GHz) ist, angepasst ist. In diesem ersten Frequenzband 601 kann ein Reflexionsverlust am ersten Anschluss 101 im Bereich von etwa -30 dB erreicht werden.
Das Diagramm 622 zeigt, dass die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen auch optimal an das zweite Frequenzband 602, das in diesem Beispiel Tx im Ka-Frequenzband (27,5 GHz - 30,0 GHz) ist, angepasst ist. In diesem zweiten Frequenzband 602 kann ein Reflexionsverlust am zweiten Anschluss 102 im Bereich von unter -30 dB erreicht werden.
7 zeigt ein Leistungsdiagramm 700, das die S-Parameter S31 und S32 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt.
Das Diagramm 631 zeigt den Parameter S31, der die Übertragung der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen vom ersten Anschluss 101 zum dritten Anschluss 103 angibt. Das Diagramm 632 zeigt den Parameter S32, der die Übertragung der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen vom zweiten Anschluss 102 zum dritten Anschluss 103 angibt.
Das Diagramm 631 zeigt, dass die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen optimal an das erste Frequenzband 601, das in diesem Beispiel das K-Frequenzband (17,7 GHz - 20,2 GHz) ist, angepasst ist. In diesem ersten Frequenzband 601 kann eine Übertragung von etwa -3 dB erreicht werden, während im zweiten Frequenzband 602, das in diesem Beispiel das Ka-Frequenzband (27,5 GHz - 30,0 GHz) ist, die Übertragung mit etwa -70 dB und darunter gehemmt wird.
Das Diagramm 632 zeigt, dass die Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen auch optimal an das zweite Frequenzband 602 angepasst ist, in dem eine Übertragung von etwa -3 dB erreicht werden kann, während im ersten Frequenzband 601 die Übertragung bei etwa -80 dB und darunter gehemmt wird.
8 zeigt ein Leistungsdiagramm 800, das die S-Parameter S21 und S34 der beispielhaften Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen gemäß der ersten Implementierung darstellt.
Das Diagramm 621 zeigt den Parameter S21, der die Übertragung, d. h. die jeweilige Isolierung, der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen vom ersten Anschluss 101 zum zweiten Anschluss 102 angibt. Das Diagramm 634 zeigt den Parameter S34, der die Übertragung, d. h. die jeweilige Isolierung, der Diplexervorrichtung 300 mit vier Anschlüssen vom vierten Anschluss 104 zum dritten Anschluss 103 angibt.
Die Isolierung zwischen dem ersten Anschluss 101 und dem zweiten Anschluss 102 ist in den beiden relevanten Frequenzbändern 601, 602 bei etwa -70 dB bis -80 dB. Der dritte Anschluss 103 und der vierte Anschluss 104 sind die mittleren Anschlüsse. Die Isolierung zwischen diesen Anschlüssen ist nicht relevant. In diesem Beispiel ist die Isolierung zwischen dem dritten Anschluss 103 und dem vierten Anschluss 104 jedoch nahezu konstant bei -6 dB in beiden relevanten Frequenzbändern 601, 602.
9 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein fliegendes Satellitenkommunikationssystem 900 gemäß der Offenbarung darstellt.
Das fliegende Satellitenkommunikationssystem 900 umfasst eine Antennengruppe 910, deren zwei Hälften oder Zweige 911, 912 mit einer Diplexervorrichtung 200 mit vier Anschlüssen verbunden sind, wie vorstehend in Bezug auf die 2 bis 8 beschrieben. Das fliegende Satellitenkommunikationssystem 900 umfasst ferner einen Mehrachsen-Positionierer 914, der konfiguriert ist, die Antennengruppe 910 permanent auf einen vorgegebenen Zielsatelliten 902 auszurichten. Ein Prozessor oder eine Steuereinheit kann verwendet werden, um die Antennengruppe 910 auf den Satelliten 902 auszurichten. Die Position des Satelliten 902 kann durch Empfangen eines Signals von dem Satelliten detektiert werden. Der Prozessor kann den Mehrachsen-Positionierer 914 basierend auf der bestimmten Satellitenposition ausrichten.
Der Mehrachsen-Positionierer 203 und die Antennengruppe 910 können an einem Flugzeug 901 montiert sein, beispielsweise an einem vorderen Flügel oder einem hinteren Flügel des Flugzeugs 901.
Die Antennengruppe 910 selbst wird als Teil des in Bewegung befindlichen Satellitenkommunikationssystems 900 verwendet, basierend auf einem Mehrachsen-Positionierer 914 (z. B. Azimut, Elevation, Schräglage), der die Antenne 910 permanent auf einen vorgegebenen Zielsatelliten 902 ausrichtet.
Auch wenn ein spezielles Merkmal oder ein spezieller Aspekt der Offenbarung in Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder spezielle Anwendung gewünscht und vorteilhaft sein kann. Darüber hinaus sind, soweit die Begriffe „enthalten“, „aufweisen“, „mit“ oder andere Varianten davon in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet sind, diese Begriffe in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen“ als einschließend zu verstehen. Auch die Begriffe „beispielhaft“, „zum Beispiel“ und „z. B.“ sind lediglich als Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimale. Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ sowie deren Ableitungen können verwendet worden sein. Es ist zu verstehen, dass diese Begriffe verwendet worden sein können, um anzugeben, dass zwei Elemente zusammenarbeiten oder miteinander interagieren, unabhängig davon, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt sind oder ob sie nicht in direktem Kontakt miteinander sind.
Obwohl hier spezifische Aspekte dargestellt und beschrieben worden sind, wird der Fachmann erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Aspekte durch eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Aspekte ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hier diskutierten spezifischen Aspekte abdecken.
Obwohl die Elemente in den folgenden Ansprüchen in einer speziellen Reihenfolge mit entsprechender Kennzeichnung aufgeführt sind, sind diese Elemente nicht notwendigerweise so zu deuten, dass sie darauf beschränkt sind, in dieser speziellen Reihenfolge implementiert zu werden, es sei denn, die aufgeführten Ansprüche implizieren eine spezielle Reihenfolge zum Implementieren einiger der oder aller Elemente.
Viele Alternativen, Modifikationen und Variationen sind für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Lehren ersichtlich. Der Fachmann erkennt natürlich sofort, dass es zahlreiche Anwendungen der Erfindung gibt, die über die hier beschriebenen hinausgehen. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere spezielle Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann, dass viele Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist daher zu verstehen, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente auch anders als hier spezifisch beschrieben ausgeführt werden kann.
Die folgenden Bezugszeichen sind in dieser Offenbarung verwendet:

100: Struktur eines Diplexers mit 3 Anschlüssen, der durch eine Übertragungsleitung mit einem Leistungskombinierer kombiniert ist
101: erster Anschluss
102: zweiter Anschluss
103: dritter Anschluss
104: vierter Anschluss
110: Diplexer mit 3 Anschlüssen
111: erstes Filter, z. B. Tiefpassfilter
112: zweites Filter, z. B. Hochpassfilter
113: zusätzliche Übertragungsleitung
114: (externer) Leistungskombinierer/-aufteiler
200: Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gemäß der Offenbarung
201: Kreuz oder kreuzförmiges Design
300: Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gemäß einer ersten Implementierung
301: erster Arm des Kreuzes
302: zweiter Arm des Kreuzes
303: dritter Arm des Kreuzes
304: vierter Arm des Kreuzes
311: Endabschnitt des ersten Arms des Kreuzes
312: Endabschnitt des zweiten Arms des Kreuzes
313: Endabschnitt des dritten Arms des Kreuzes
314: Endabschnitt des vierten Arms des Kreuzes
321: Anpassungsabschnitt am dritten Arm des Kreuzes
322: Anpassungsabschnitt am vierten Arm des Kreuzes
410: integrierter Leistungskombinierer/-aufteiler
500: Diplexervorrichtung mit vier Anschlüssen gemäß einer zweiten Implementierung
510: integrierter unsymmetrischer Leistungskombinierer/-aufteiler
600: Leistungsdiagramm, das S-Parameter S11 und S22 darstellt
601: erstes Frequenzband oder K-Frequenzband (17,7GHz - 20,2GHz)
602: zweites Frequenzband oder Ka-Frequenzband (27,5GHz - 30,0GHz)
611: S11-Parameter
622: S22-Parameter
700: Leistungsdiagramm, das S-Parameter S31 und S32 darstellt
631: S31-Parameter
632: S32-Parameter
800: Leistungsdiagramm, das S-Parameter S21 und S34 darstellt
621: S21-Parameter
634: S34-Parameter
900: (in Bewegung befindliches oder fliegendes) Satellitenkommunikationssystem
901: Flugzeug
902: Satellit oder Satellitennetz
910: Antennengruppe
911: erster Zweig der Antennengruppe
912: zweiter Zweig der Antennengruppe
914: Mehrachsen-Positionierer

Claims

Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen, die Folgendes umfasst: einen ersten Anschluss (101), der konfiguriert ist, Signale innerhalb eines ersten Frequenzbandes (601) durchzulassen und Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbandes (602) zu blockieren; einen zweiten Anschluss (102), der konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes (602) durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes (601) zu blockieren; einen dritten Anschluss (103), der konfiguriert ist, einen ersten Signalabschnitt einer Kombination aus den vom ersten Anschluss (101) empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signalen zu übertragen; und einen vierten Anschluss (104), der konfiguriert ist, einen zweiten Signalabschnitt der Kombination aus den vom ersten Anschluss (101) empfangenen Signalen und den vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signalen zu übertragen.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 1, wobei der erste Anschluss (101) konfiguriert ist, erste Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss (103) und den vierten Anschluss (104) empfangenen kombinierten Signale durchzulassen, wobei die ersten Frequenzkomponenten im ersten Frequenzband (601) liegen, und zweite Frequenzkomponenten der durch den dritten Anschluss (103) und den vierten Anschluss (104) empfangenen kombinierten Signale zu blockieren, wobei die zweiten Frequenzkomponenten im zweiten Frequenzband (602) liegen; und wobei der zweite Anschluss (102) konfiguriert ist, die ersten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss (103) und den vierten Anschluss (104) empfangen werden, zu blockieren und die zweiten Frequenzkomponenten der kombinierten Signale, die durch den dritten Anschluss (103) und den vierten Anschluss (104) empfangen werden, durchzulassen.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der dritte Anschluss (103) konfiguriert ist, eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss (101) und vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signale aufzuteilen, um den ersten Signalabschnitt zu erhalten; und wobei der vierte Anschluss (104) konfiguriert ist, eine Leistung der Kombination der vom ersten Anschluss (101) und vom zweiten Anschluss (102) empfangenen Signale aufzuteilen, um den zweiten Signalabschnitt zu erhalten.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die konfiguriert ist, eine Leistung der durch den dritten Anschluss (103) empfangenen Signale und der durch den vierten Anschluss (104) empfangenen Signale zu kombinieren, um die durch den dritten Anschluss (103) und durch den vierten Anschluss (104) empfangenen kombinierten Signale für den ersten Anschluss (101) und den zweiten Anschluss (102) bereitzustellen.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Anschluss (101) ein erstes Filter (111) umfasst, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes (601) durchzulassen und Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes (602) zu blockieren; und wobei der zweite Anschluss (102) ein zweites Filter (112) umfasst, das konfiguriert ist, Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes (602) durchzulassen und Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes (601) zu blockieren.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 5, wobei das erste Filter (111) ein Tiefpassfilter oder ein erstes Bandpassfilter umfasst; und wobei das zweite Filter (112) ein Hochpassfilter oder ein zweites Bandpassfilter umfasst.
Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signale innerhalb des ersten Frequenzbandes (601) Signale sind, die von einem Satelliten (902) empfangen werden; und wobei die Signale innerhalb des zweiten Frequenzbandes (602) Signale zur Übertragung an den Satelliten (902) sind.
Diplexervorrichtung (200, 300, 500) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als ein Kreuz (201) mit vier Armen (301, 302, 303, 304) geformt ist, wobei der erste Anschluss (101), der zweite Anschluss (102), der dritte Anschluss (103) und der vierte Anschluss (104) an entsprechenden Endabschnitten (311, 312, 313, 314) der vier Arme gebildet sind, wobei der erste Anschluss (101) und der zweite Anschluss (102) an zwei gegenüberliegenden Endabschnitten (311, 312) des Kreuzes (201) angeordnet sind; und wobei der dritte Anschluss (103) und der vierte Anschluss (104) an den beiden anderen gegenüberliegenden Endabschnitten (313, 314) des Kreuzes (201) angeordnet sind.
Diplexervorrichtung (200, 300) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 8, wobei die Arme (303, 304) des Kreuzes (201), an deren Endabschnitten (313, 314) der dritte Anschluss (103) und der vierte Anschluss (104) gebildet sind, symmetrisch geformt sind, um ein symmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss (103) und am vierten Anschluss (104) bereitzustellen.
Diplexervorrichtung (200, 500) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 8, wobei die Arme (303, 304) des Kreuzes (201), an deren Endabschnitten (313, 314) der dritte Anschluss (103) und der vierte Anschluss (104) gebildet sind, asymmetrisch geformt sind, um ein asymmetrisches Leistungsaufteilen und -kombinieren am dritten Anschluss (103) und am vierten Anschluss (104) bereitzustellen.
Diplexervorrichtung (200, 500) mit vier Anschlüssen nach Anspruch 10, wobei ein Arm (303) des Kreuzes (201), an dessen Endabschnitt (313) der dritte Anschluss (103) gebildet ist, einen kleineren Querschnitt besitzt als ein Arm (304) des Kreuzes (201), an dessen Endabschnitt (314) der vierte Anschluss (104) gebildet ist, um ein unterschiedliches Leistungsverhältnis zwischen dem ersten Signalabschnitt der Signale und dem zweiten Signalabschnitt der Signale zu implementieren.
Diplexervorrichtung (200, 300, 500) mit vier Anschlüssen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Arme (303, 304) des Kreuzes (201), an deren Endabschnitten (313, 314) der dritte Anschluss (103) und der vierte Anschluss (104) gebildet sind, einen Anpassungsabschnitt (321, 322) umfassen, an dem ein Querschnitt des jeweiligen Armes kleiner ist als an einem übrigen Abschnitt des Armes.
Diplexervorrichtung (200, 300, 500) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die integral als eine einzige Einheit gebildet ist.
Diplexervorrichtung (200, 300, 500) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in E-Ebenen-Hohlleitertechnologie oder in H-Ebenen-Hohlleitertechnologie implementiert ist.
Fliegendes Satellitenkommunikationssystem (900), das Folgendes umfasst: die Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Antennengruppe (910), die einen ersten Zweig (911) von Antennenelementen, der mit dem dritten Anschluss (103) der Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen gekoppelt ist, und einen zweiten Zweig (912) von Antennenelementen, der mit dem vierten Anschluss (104) der Diplexervorrichtung (200) mit vier Anschlüssen gekoppelt ist, umfasst; und einen Mehrachsen-Positionierer (914), der konfiguriert ist, die Antennengruppe (910) permanent auf einen vorgegebenen Zielsatelliten (902) auszurichten.