EA012063B1

EA012063B1 - Многодиапазонный преобразователь для многодиапазонного рупорного облучателя

Info

Publication number: EA012063B1
Application number: EA200870209A
Authority: EA
Inventors: Филип Сандерс
Original assignee: Ньютек Си
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2009-08-28
Also published as: AU2006337562B2; EP1989752A1; EA200870209A1; WO2007087821A1; EP1989752B1; ATE484858T1; CA2640478A1; DE602006017596D1; AU2006337562A1; US7956703B2; US20090027142A1

Abstract

Описан многодиапазонный преобразователь, включающий интерфейс коаксиальных волноводов для использования с многодиапазонным облучателем и изогнутые зонды, образующие полностью планарные интерфейсы в микрополосковой линии для всех частотных диапазонов, и пригодный для массового производства. Гибриды могут быть предусмотрены для линейной или круговой поляризации.

Description

Это изобретение относится к многодиапазонному преобразователю, который можно использовать в составе многодиапазонного облучателя для облучения параболической отражательной антенны, а также к способам его изготовления и эксплуатации. Многодиапазонный преобразователь может представлять собой многодиапазонный микроволновой преобразователь.

Предпосылки изобретения

Параболические отражательные антенны широко используются для связи в пределах прямой видимости в различных диапазонах частот, например Ки и Ка-диапазонах. Связь в пределах прямой видимости (ЬО8) применяется в наземных линиях двухточечной связи или для связи через спутники связи. Желательно, чтобы рупорный облучатель был способен одновременно облучать параболический отражатель на двух частотах, например Ки- и Ка-диапазонах. Антенные лучи, создаваемые в обоих диапазонах частот, должны быть центрированы вдоль одной и той же электрической оси. Для этого требуется использовать многодиапазонный облучатель. Заметим, что термин облучение относится к приему и/или передаче сигналов.

В заявке \¥О 01/91226 описан двухдиапазонный облучатель, имеющий два круглых волновода, установленных коаксиально друг с другом. Высокочастотный волновод установлен коаксиально в низкочастотном волноводе. Конструкция из крестовых соединений и соединительных волноводов соединяет коаксиальные волноводы с другим оборудованием.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного многодиапазонного преобразователя, который можно использовать в составе многодиапазонного облучателя для облучения параболической отражательной антенны, а также способов его изготовления и эксплуатации.

Первый аспект настоящего изобретения обеспечивает многодиапазонный преобразователь для антенны, содержащий первый волновод, который проходит вдоль продольной оси;

второй волновод, который установлен коаксиально с первым волноводом и вокруг него;

оболочку, которая поддерживает первый и второй волноводы и которая имеет торцевую поверхность, которая, по существу, перпендикулярна продольной оси волноводов; и по меньшей мере один зонд второго волновода, который проходит между внутренней частью второго волновода и торцевой поверхностью оболочки.

Преобразователь также может содержать по меньшей мере один зонд первого волновода, который входит внутрь первого волновода.

Установка по меньшей мере одного из зондов таким образом, что он проходит к торцевой поверхности оболочки, имеет преимущество в том, что зонд или зонды можно легче и с меньшими затратами собирать внутри оболочки. Зонд второго волновода может располагаться в индивидуальных каналах, которые проходят между торцевой поверхностью оболочки и внутренней частью второго волновода, или может быть предусмотрена полость, которая служит для направления зонда или зондов на место, в ходе сборки. Торцевая поверхность обеспечивает монтажную позицию для платы, которая может электрически подключаться к зонду или зондам. Можно предусмотреть поддержку для микрополосковой линии и/или других элементов, которые обеспечивают одну или несколько функций соединения, согласования импедансов, усиления, гибридов.

Оболочка может иметь по меньшей мере одну воронкообразную полость, проходящую между точкой, в которой по меньшей мере один зонд второго волновода входит внутрь волновода, и торцевой поверхностью.

Каждый из зондов второго волновода может быть заключен в соответствующий канал внутри оболочки.

Предпочтительно зонды второго волновода могут включать в себя изогнутую или искривленную форму, из-за чего они приобретают наклон относительно продольной оси второго волновода на конце зонда, который входит внутрь второго волновода, причем наклон ориентирован к торцевой поверхности оболочки. Зонды второго волновода могут быть ориентированы относительно торцевой поверхности под углом, который, по существу, перпендикулярен торцевой поверхности.

В другом аспекте настоящее изобретение также может предусматривать двухдиапазонный, с высоко- и низкочастотным диапазонами, преобразователь с интерфейсами коаксиальных и круглых волноводов, в котором несколько зондов проникает в низкочастотный коаксиальный волновод и соединяется, возможно, структурами коаксиальной линии с одной или несколькими объединительными схемами, возможно, на планарной структуре, перпендикулярной оси волновода, и в котором круглый волновод высокочастотного диапазона продолжается в низкочастотной структуре. Зонды и объединительные схемы совместно могут обеспечивать, при подходящей конструкции, некоторое подавление нежелательных мод волновода, например ТЕМ-моды в волноводе для низких частот. Продолжение высокочастотного волновода может включать в себя один или несколько зондов, возможно, но не обязательно, на той же планарной структуре, где располагаются схемы низкочастотного объединителя. Размеры зондов и окружающие их структуры могут обеспечивать согласование импедансов. Волноводы могут соединяться, возможно,

- 1 012063 через одно или несколько устройств согласования, с двухдиапазонным коаксиальным рупорным облучателем. Этот облучатель и устройства согласования могут составлять единое целое с основной частью преобразователя.

Принципы настоящего изобретения можно распространить на реализацию преобразователя и облучателя, который действует в более чем двух, например трех, диапазонах.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения будут описаны, исключительно в порядке примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - схема преобразователя и облучателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - схематический вид спереди варианта осуществления преобразователя, где показаны двухдиапазонные интерфейсы волноводов;

фиг. 3 - схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя;

фиг. 4 - схематический вид в продольном сечении варианта осуществления преобразователя;

фиг. 5 - схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя, из которого, в целях иллюстрации, удалены пленарные схемы низкочастотного объединителя, и, таким образом, демонстрирующий вариант осуществления внутренней механической конструкции;

фиг. 6 и 7 - схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, включающего в себя дополнительную, предпочтительно диэлектрическую, структуру в коаксиальном волноводе для улучшения допусков выравнивания зондов;

фиг. 8 и 9 - схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, включающего в себя зонды с расширенным диэлектриком для улучшения допусков выравнивания;

фиг. 10 и 11 - схематический вид в перспективе и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, демонстрирующие вариант осуществления продолжения высокочастотного волновода с зондами на той же планарной структуре, где располагаются схемы низкочастотного объединителя;

фиг. 12 - схематический вид сзади того же варианта осуществления, но на ней конец волновода удален в целях иллюстрации;

фиг. 13 и 14 - схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления трехдиапазонного преобразователя;

фиг. 15 - упрощенная электрическая схема вариантов осуществления настоящего изобретения для гибридных схем применительно к линейной поляризации;

фиг. 16 - схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя с гибридной схемой, расширенной на случаи круговой поляризации;

фиг. 17 - упрощенная электрическая схема этого варианта осуществления;

фиг. 18 - схематический вид сзади альтернативного варианта осуществления преобразователя с гибридной схемой, расширенной на случаи круговой поляризации;

фиг. 19 - упрощенная электрическая схема этого варианта осуществления;

фиг. 20 и 21 - схематический вид спереди, где показаны двухдиапазонные интерфейсы волноводов, и схематический вид сзади, соответственно, варианта осуществления преобразователя, где используется три зонда;

фиг. 22 - схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя с тремя зондами, из которого, в целях иллюстрации, удалены планарные схемы низкочастотного объединителя, и, таким образом, демонстрирующий вариант осуществления внутренней механической конструкции;

фиг. 23 - упрощенная электрическая схема этого варианта осуществления;

фиг. 24 - схематический вид спереди варианта осуществления трехдиапазонного преобразователя с некомпланарными поляризациями низко- и среднечастотных диапазонов.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение будет описано применительно к конкретным вариантам осуществления и со ссылкой на определенные чертежи, но изобретение не ограничивается ими, но ограничивается только формулой изобретения. Описанные чертежи являются исключительно схематическими, но не ограничительными. В чертежах размер некоторых элементов может быть преувеличен и не показан в масштабе в целях иллюстрации. Когда в данном описании и функций используется термин содержащий, это не исключает другие элементы или этапы. Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и формуле изобретения используются для различения между сходными элементами, но не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Очевидно, что используемые термины взаимозаменяемы в определенных обстоятельствах и что описанные здесь варианты осуществления изобретения предусматривают возможность работы в других последовательностях, отличных от описанных или проиллюстрированных здесь.

На фиг. 1 показана схема облучателя 1 для антенны. Облучатель 1 включает в себя преобразователь 2 и рупорный облучатель 3, который сопряжен с преобразователем 2 на интерфейсе 4. Преобразователь 2

- 2 012063 согласно варианту осуществления настоящего изобретения имеет два порта, порт 5 для низкочастотного диапазона, например Ки-диапазона, и порт 6, возможно, поддерживающий несколько мод поляризации для высокочастотного диапазона, например Ка-диапазона. Термин порт следует понимать в широком смысле, например включает в себя микрополосковые линии передачи (показанные на фиг. 4) или волноводы (показанные на фиг. 4 для высокочастотного диапазона), например полые металлические волноводы и т.д. Например, различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают использование разных типов портов, например в одном варианте осуществления используется интерфейс волноводов, в другом варианте осуществления используются переходы к микрополосковой линии.

Преобразователь обеспечивает развязку между сигналами в двух диапазонах частот, например Каи Ки-диапазонах, а также, в необязательном порядке, обеспечивает развязку между поляризациями, например вертикальной и горизонтальной линейными поляризациями или лево- и правосторонней круго выми поляризациями, в каждом диапазоне частот.

Традиционно преобразователь это устройство, которое преобразует энергию из одной формы в другую, например зонд, который преобразует микроволновую энергию из волновода в электрическую энергию (или наоборот). Термин преобразователь, используемый в этом изобретении, следует понимать в широком смысле, что подразумевает также всю конфигурацию зонда, волноводов и т. д.

На фиг. 2 показан схематический вид спереди преобразователя 2, где показан интерфейс 4. Интерфейс 4 представляет собой коаксиальный волновод, где внутренняя секция 7 круглого волновода образована внутренней областью трубки 9 и внешняя секция 8 коаксиального волновода образована внешней стенкой трубки 9 и стенкой 10. Внутренняя секция 7 круглого волновода предпочтительно имеет такие размеры, чтобы определенные моды, например моды ТЕ01 и ТЕ 10, могли распространяться в высокочастотном диапазоне из двух частотных диапазонах, но не в низкочастотном диапазоне. Внешняя секция 8 коаксиального волновода предпочтительно имеет такие размеры, чтобы те же самые определенные моды, например моды ТЕ01 и ТЕ10, могли распространяться в низкочастотном диапазоне.

Волноводы соединены, возможно, через одно или несколько устройств согласования с двухдиапазонным коаксиальным рупорным облучателем 3. Рупорный облучатель 3 и устройства согласования могут составлять единое целое с основной частью преобразователя 2.

На фиг. 3 и 4 показаны схематический вид сзади и схематический вид в продольном сечении, соответственно, преобразователя 2. В этом варианте осуществления четыре зонда 11 проникают во внешнюю секцию 8 коаксиального волновода и обеспечивают электрическую связь с модами ТЕ01 и ТЕ 10. Зонды 11 предпочтительно изогнуты. Каждый зонд 11 имеет первый участок 111, который наклонен относительно продольной оси 30 волноводов, причем наклон ориентирован к торцевой поверхности 141 оболочки 14. Конец 112 каждого зонда 11 выступает внутрь волновода 8.

Второй участок 113 каждого зонда 11 выровнен, по существу, параллельно продольной оси 30 волноводов. Каждый зонд 11 предпочтительно содержит некоторый диэлектрический материал 12, окружающий зонд 11. Это помогает правильно размещать зонд 11. Плата 15 установлена на. торцевой поверхности 141 оболочки 14 перпендикулярно продольной оси 30 волноводов. Плата может быть прикреплена к оболочке любым пригодным средством крепления. Эта плата может быть прикреплена к основной части, например, но без ограничения, с помощью крепежных винтов, клея или заключена под дополнительным покрытием. Концы 114, 115, 116 и 117 зондов 11 соединены с платой 15. Две объединительные схемы 191, 192 выполнены на плате 15 в виде микрополосковых элементов. Каждая объединительная схема 191, 192 соединяет пару противоположных зондов. Каждая объединительная схема 191, 192 имеет соответствующий микрополосковый интерфейс 201, 202 для этой поляризации. Каждая объединительная схема реализует приблизительно дифференциальное объединение, т.е. относительную разность фаз примерно 180°, двух сигналов, полученных от пары зондов. Каждая объединительная схема предпочтительно также обеспечивает тот или иной вид оконечной нагрузки для суммарного сигнала с резисторами 161 и 162, т.е. гибрид, в идеальном случае, реализует 180-градусную суммарно-разностную гибридную схему, которая показана на фиг. 15. Таким образом, с использованием матричной записи для передаточных функций действие идеализированного гибрида задается, но без учета общих фазовых сдвигов, следующим образом:

(выход26 1 [резистор] 61 /зонд1иА Г

Поскольку соединенные зонды каждой пары противоположно ориентированы в волноводе, они имеют противофазную связь с параллельно ориентированной модой ТЕ01, и поэтому их сигналы после сдвига на 180°, обеспеченного объединительной схемой 191, объединяются приблизительно синфазно на выходе 201 объединителя. Кроме того, поскольку зонды предпочтительно не связываются с ортогональной модой ТЕ10, может быть получена некоторая степень развязки на кросс-поляризации даже при неидеальных объединительных схемах. Зонды 114 и 115, в идеале, имеют синфазную связь с ТЕМ-модой коаксиального волновода, следовательно, вследствие фазового соотношения объединительной схемы, ТЕМ-мода, в некоторой степени, связывается с портом суммарного сигнала 0°, нагруженным на резистор 161, тогда как вклад в выход 201 эффективно подавляется благодаря сдвигу на 180°. Поэтому ТЕМ-мода,

- 3 012063 до некоторой степени, выделяется на резисторе 161, и поэтому обеспечивается некоторая степень оконечной нагрузки. Это помогает снизить паразитные резонансы в ТЕМ-моде коаксиального волновода. Опять же, с использованием матричной записи идеализированную операцию можно, в целом, выразить, но без учета общих фазовых сдвигов, следующим образом:

рояд114^ ( 7^5 Яд/О/П (ГЕОП

15,1 ⁼ ТоУ {ТЕМ) где α<1.

Совместно с показанной выше матрицей преобразования идеализированного гибрида получаем: шрт201 Ί Μ θ Ί резисторШ) 1_ч0 а)

Аналогично, для порта 202 получаем:

ΊρθΊ рЕ10 резистор} 62,1 Ιθ α) ^7ΈΛί

На фиг. 5 показан схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя 2, где, для ясности, планарная низкочастотная объединительная схема не показана. Основная оболочка имеет набор полостей 13 надлежащей формы. Каналы 13 позволяют вставлять зонды 11 и их диэлектрический кожух 12 на место в производственном процессе сборки. Это возможно, даже когда основная оболочка 14 вы полнена как единая деталь, что предпочтительно для массового производства, например, посредством подходящих методов производства или изготовления, в частности, но без ограничения, формования металла или формования пластика с металлическим покрытием. Согласно фиг. 5 каждый канал 13 находит ся там, где зонд должен располагаться в волноводе, и проходит радиально от позиции ввода в волновод (131, показанной на фиг. 4) к торцевой поверхности 141. В ходе сборки, канал 13 служит для направления зонда на его место. Диаметр канала на конце ближайшего волновода 8 равен или чуть больше диаметра зонда 11 и диэлектрического кожуха 12, благодаря чему зонд 11 удерживается за счет фрикционной посадки в нужной позиции или удерживается на месте благодаря форме полости и наличию платы 15 и/или, предпочтительно, паяного соединения с микрополосковой линией на плате 15.

Согласно фиг. 4 каждый канал 13, в общем случае, имеет форму воронки. Самая внешняя в радиальном направлении стенка 132 канала 13 выровнена с участком 111 зонда и проходит между стенкой волновода 8 и торцевой поверхностью 141 оболочки 14. Самая внутренняя в радиальном направлении стенка 133 канала 13 имеет форму собачьей ноги, в которой первая часть проходит от стенки 10 волновода 8 под углом, наклоненным относительно оси 30. Эта первая часть отделена от самой внешней в радиальном направлении стороны 132 и параллельна ей. Вторая часть стенки 133 проходит параллельно оси 30 и достигает торцевой поверхности 141. В ходе сборки, непрямолинейный или изогнутый зонд 11 вставляется в соответствующий канал 13 под углом, который наклонен относительно продольной оси 30. Зонд скользит по стенке 132 канала 13. Зонд останавливается, когда диэлектрический кожух 12 касается стенки 133, тем самым, задавая степень проникновения конца 112 в волновод 8. В этой точке часть 113 зонда между изгибом и концом 114 зонда, по существу, перпендикулярна торцевой поверхности 141 и параллельна продольной оси 30 волноводов. Затем плата 15 устанавливается на торцевую поверхность 141 оболочки и концы 114 зондов припаиваются к плате 15.

Размеры канала 13, зондов 11 и их диэлектрических кожухов 12 можно оптимизировать, например, с помощью, но без ограничения, программного обеспечения трехмерного моделирования распространения электромагнитных волн для обеспечения трансформации импедансов.

На фиг. 6-9 показано два дополнительных варианта осуществления изобретения, в которых предусмотрены усовершенствования для облегчения размещения зондов в волноводе. Во-первых, на фиг. 6 и фиг. 7 показаны схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, который включает в себя дополнительный элемент 18, размещенный во внешней секции коаксиального волновода 8. Структура 18 предпочтительно является диэлектрическим материалом и помогает улучшить допуски выравнивания зондов 11. Элемент 18 поддерживает внутреннюю трубку 9 волновода и позволяет механически размещать зонды 11, тем самым, снижая допуски по позициям зондов относительно волновода 8 и повышая стабильность массового производства. Процесс сборки такой же, как описано выше. Однако зонд 11 теперь можно более надежно позиционировать в волноводе 8, поскольку зонд 11 можно вставлять в соответствующий канал 13, пока конец зонда 112 не достигнет самой внешней в радиальном направлении поверхности элемента 18.

На фиг. 8 и 9 показаны схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, включающего в себя зонды 11 с расширенным диэлектрическим покрытием 12 для улучшения допусков выравнивания. Диэлектрический материал 12 вокруг зонда 11 выходит за пределы конца 112 зонда, благодаря чему он механически касается внутренней трубки 9 волновода. Это позволяет размещать конец 112 зонда на нужной глубине внутри секции волновода 8. Это снижает допуски по позициям зондов 11 относительно волновода 8 и повышает стабильность массового производства. Согласно фиг. 9 диэлектрик 121 имеет поверхность 122 надлежащей

- 4 012063 формы, благодаря чему он прижимается, предпочтительно, но не обязательно, с полным контактом, к стенке 9. Обеспечивать эту наклонную поверхность на диэлектрическом материале не обязательно; например, диэлектрик можно вырезать другими способами или в других формах, но глубина проникновения конца зонда 112 является параметром электрической конструкции и предпочтительно не должна приводить к свободному концу в случае перпендикулярного конца диэлектрика. Показанная и описанная конструкция будет обеспечивать малые допуски.

На фиг. 16 показан схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя с гибридной схемой, расширенной на случаи круговой поляризации; идеализированная электрическая схема показана на фиг. 17. Предпочтительно 90-градусный гибрид 193 каскадно соединен со 180-градусными гибридами. С использованием матричной записи идеализированную операцию можно, в целом, выразить следующим образом.

В волноводе, для линейной и круговой мод, имеем:

ГЕОЛ (7^5 ί левая круговая

ГЕКЦ (/ТОД 4^5} [правая круговая ₌ № /7°^ выше

Для идеализированного 90-градусного гибрида получаем: ι'«ίψζ«203 'ι (7^-5 -/703

1,по/»и204

Совместно с соотношениями, описанными

Ί ί порт201Ί /0,5 1но/ин202;

для варианта осуществления линейной поляризации, получаем:

'порт203 ^у	' 0,5	-0,5	-0,5/	0,5/	'зонд}14
порт204	-0,5;	0,5у	0,5	-0,5	зонд!15
резистор} 61	7^5	Τ<Ϊ5	0	0	зонд!16
резистор} 62>	л	0		/оД ₎	зонд!17_;

(Уравнение 1) и поэтому:

'ηο/?/η203 >

порт204 резистор} 61 резистор} 62_>

Ί о

о .0 о

I о

о

'левая круговая правая круговая

ТЕМ

Альтернативно, в целом, такие же функциональные возможности можно реализовать в гибриде или наборе гибридов, где четыре зонда соединены с четырьмя входами и где один или два выхода, по одному выходу для каждой круговой поляризации (т.е. левосторонней круговой и/или правосторонней круговой поляризации), обеспечивают соотношения, сходные с теми, которые выражены вышеприведенным уравнением 1, или их часть. Кроме того, при соответствующей конструкции гибрида можно предусмотреть один или несколько резисторов для обеспечения некоторой степени оконечной нагрузки ТЕМ-моды коаксиального волновода. На фиг. 18 показан схематический вид сзади варианта осуществления преобразователя с альтернативной гибридной схемой с одним выходом 205 для круговой поляризации, предусматривающий резистор 163 оконечной нагрузки. Идеализированная электрическая схема показана на фиг. 19. Идеализированная операция описана ниже, но без учета общих фазовых сдвигов:

( 143 /н<уин205 3 /0,5 - 0,5 ( резнс/иор! 63) (аг · 0,5 а 0,5 /0,5 - /0,53 зонд115 а · 0,5 а · 0,5 зондИб зонд!17^ и поэтому:

/ порт205 [ резистор] 63

3 Г левая круговая 3 а) (яровая круговая )

Вместо использования четырех зондов под углами предпочтительно 90° и гибридов соответствующей конструкции, те же функциональные возможности можно получить с использованием трех зондов под углами предпочтительно 120° и гибрида соответствующей конструкции. Это можно сделать для одной или двух связей линейных поляризаций или для одной или двух связей круговых поляризаций. Кроме того, при соответствующей конструкции гибрида можно предусмотреть один или несколько резисторов для обеспечения того или иного вида оконечной нагрузки ТЕМ-моды коаксиального волновода. На фиг. 20 и 21 показаны схематический вид спереди, где показан интерфейс 4 коаксиальных волноводов, и схематический вид сзади, соответственно, варианта осуществления преобразователя, где используется три зонда. На фиг. 22 показан схематический вид сзади этого варианта осуществления, из которого, в целях иллюстрации, удалены планарные схемы низкочастотного объединителя, и, таким образом, демонстрирующий вариант осуществления внутренней механической конструкции. На фиг. 23 показана упрощенная электрическая схема этого варианта осуществления. Если требуется только одна поляризация,

- 5 012063 линейная или круговая, может быть достаточно двух зондов, которые, тем не менее, обеспечивают некоторую оконечную нагрузку для ТЕМ-моды.

В любом из предыдущих вариантов осуществления также можно предусмотреть усилители между зондами и гибридами, или встроенные в гибриды. Это обеспечивает общее повышение производительности.

На фиг. 10-12 показан вариант осуществления преобразователя, где внутренний, высокочастотный, волновод 8 продолжается в конфигурации зондов второго волновода 11. На фиг. 12 конец волновода, для ясности, не показан. Полезно, чтобы высокочастотный волновод проходил указанным образом, поскольку зонды можно реализовать на плате 15 и импеданс можно оптимизировать, как объяснено ниже. В этом варианте осуществления два зонда 23 установлены во внутреннем волноводе 8 с относительным сдвигом на 90°.

Зонды 23 установлены на той же планарной плате 15, где располагаются вышеописанные схемы низкочастотного объединителя. Волновод 8 продолжается через плату 15 и за ее пределы. Это достигается за счет кольца отверстий 25, находящихся на плате 15. Отверстия металлизированы в направлении продольной оси 30 и соединены друг с другом на поверхности платы 15 металлизированной дорожкой. Это обеспечивает некоторую степень электрической связности стенок 9 волновода. Кольцо отверстий 25 выровнено со стенкой 9 внутреннего волновода 8. Закрытая торцевая заглушка 22 установлена на другой стороне кольца отверстий 25. Боковая стенка заглушки 22 имеет пару вырезов 24, через которые интерфейсные линии 21 входят в волноводную область, охваченную заглушкой 22. Вырезы 24 отделены от питающих линий 21. Зонд 23 образован металлизированными дорожками на плате 15. Последнее обеспечивает диэлектрик в волноводе, а также обеспечивает механическую поддержку зондов. Размеры зонда и их расстояния до закрытого конца 22 волновода предпочтительно оптимизированы для согласования с микрополосковыми интерфейсами 21. Несмотря на то что зонды 23 находятся в одной плоскости с объединительными схемами 19 низкочастотного диапазона, никакие перемычки не требуются для доступа к микрополосковым интерфейсам 21 из других схем, расположенных в той же плоскости, что позволяет создавать упрощенную конструкцию, пригодную для массового производства. Хотя ориентации зондов для низко- и высокочастотного диапазонов показаны параллельными и поэтому линейные поляризации в нижней и верхней полосах частот компланарны, другие варианты осуществления могут иметь наклонную ориентацию между частотными диапазонами. Таким образом, плоскости, заданные осью каждого зонда и осью волновода, не одинаковы для низко- и высокочастотного диапазонов. Кроме того, можно интегрировать другие конфигурации зондов для перехода к круглому волноводу.

Если, вместо линейной поляризации, требуются одна или обе круговые поляризации, предпочтительно под углом 90°, могут быть предусмотрены предпочтительно микрополосковые гибриды между зондами и предпочтительно микрополосковыми интерфейсами.

Согласно вышеописанным вариантам осуществления внутренний волновод 8 удлиняется за счет комбинации кольца металлизированных отверстий 25 и торцевой заглушки 22. Плата 15 проходит через внутренний волновод 8. В альтернативном варианте осуществления на плате 15 предусмотрено отверстие, которое позволяет трубке 9 волновода проходить через плату 15. Торцевая заглушка перекрывает открытый конец трубки 9. В боковой стенке трубки 9 предусмотрены вырезы, через которые могут входить зонды, например, припаянные к интерфейсам 21.

На фиг. 13 и 14 показаны схематический вид спереди и схематический вид в продольном сечении, соответственно, варианта осуществления преобразователя, в котором используются те же принципы, но расширенные на работу в трех диапазонах. Третий волновод 26 предусмотрен для третьего частотного диапазона, например С-полосы, и зонды 27 проникают в этот волновод. Все принципы, используемые в вышеописанном варианте осуществления низкочастотного волновода двухдиапазонного преобразователя, можно применять к этому третьему, самому низкочастотному диапазону. Хотя в этом варианте осуществления ориентация зонда для второго, низкочастотного и самого низкочастотного диапазонов показана параллельной, другие варианты осуществления могут иметь наклонную ориентацию между этими частотными диапазонами, что обуславливает некомпланарные поляризации для этих частотных диапазонов. На фиг. 23 показан схематический вид спереди варианта осуществления такого трехдиапазонного преобразователя с некомпланарными поляризациями самого низкочастотного и низкочастотного диапазонов.

Изобретение не ограничивается описанными здесь вариантами осуществления, которые можно модифицировать или изменять без отхода от сущности изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Многодиапазонный преобразователь для антенны, содержащий первый волновод, который проходит вдоль продольной оси, второй волновод, который установлен коаксиально с первым волноводом и вокруг него, оболочку, которая поддерживает первый и второй волноводы и которая имеет торцевую поверхность, по существу, перпендикулярную продольной оси волноводов, и по меньшей мере один зонд второго волновода, который проходит между внутренней частью второго волновода и торцевой поверхностью оболочки, причем зонд второго волновода проходит внутрь по

- 6 012063 меньшей мере одного второго волновода через продольную внешнюю стенку по меньшей мере одного второго волновода и соединяется с торцевой поверхностью оболочки, причем по меньшей мере один зонд второго волновода наклонен относительно продольной оси второго волновода на конце зонда, который входит внутрь второго волновода, причем наклон ориентирован к торцевым поверхностям оболочки, и в котором оболочка имеет воронкообразную полость, которая проходит между точкой, в которой по меньшей мере один зонд второго волновода входит внутрь волновода, и торцевой поверхностью, причем воронкообразная полость адаптирована для направления по меньшей мере одного зонда второго волновода к этой точке.
2. Многодиапазонный преобразователь по п.1, дополнительно содержащий по меньшей мере один зонд первого волновода, который проходит между внутренней частью первого волновода и торцевой поверхностью оболочки.
3. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, в котором оболочка имеет по меньшей мере одну воронкообразную полость, которая проходит между точкой, в которой по меньшей мере один зонд второго волновода входит внутрь волновода и выровнен, по существу, перпендикулярно к торцевой поверхности оболочки на конце зонда второго волновода рядом с торцевой поверхностью.
4. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, в котором каждый из зондов второго волновода заключен в соответствующий канал внутри оболочки.
5. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, в котором воронкообразная полость имеет самую внешнюю в радиальном направлении сторону, которая проходит между точкой, в которой по меньшей мере один зонд второго волновода входит внутрь, и торцевой поверхностью оболочки, и самую внутреннюю в радиальном направлении сторону, которая имеет первый участок, который проходит параллельно самой внутренней в радиальном направлении стороне от точки, в которой зонд второго волновода входит внутрь второго волновода, и второй участок, который проходит, по существу, параллельно продольной оси, зонд второго волновода проходит внутрь второго волновода через продольную внешнюю стенку второго волновода и соединяется с торцевой поверхностью оболочки.
6. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий диэлектрическую деталь, установленную во втором волноводе напротив позиции, в которой зонд второго волновода входит внутрь волновода.
7. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий плату, установленную на торцевой поверхности оболочки, которая электрически соединена по меньшей мере с одним зондом второго волновода.
8. Многодиапазонный преобразователь по п.7, в котором имеется по меньшей мере два зонда второго волновода и плата, электрически соединенная по меньшей мере двумя зондами второго волновода, и, дополнительно, содержащая объединительную схему для объединения сигналов, полученных от по меньшей мере двух зондов второго волновода.
9. Многодиапазонный преобразователь по п.6 или 7, в котором плата дополнительно содержит гибрид, который обеспечивает электрическую оконечную нагрузку ТЕМ-моды в волноводе.
10. Многодиапазонный преобразователь по любому из пп.7-9, в котором плата дополнительно содержит один или несколько усилителей,
11. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий гибриды с подходящими фазовыми соотношениями для ортогональных линейных поляризаций.
12. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий гибриды с подходящими фазовыми соотношениями для круговых поляризаций.
13. Многодиапазонный преобразователь по любому из пп.7-12, в котором плата также электрически соединена по меньшей мере с одним зондом первого волновода.
14. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, в котором первый волновод проходит через плату.
15. Многодиапазонный преобразователь по п.14, в котором плата содержит набор металлизированных отверстий, выровненных со стенкой первого волновода, и дополнительная секция волновода установлена на плате поверх набора металлизированных отверстий.
16. Многодиапазонный преобразователь по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий третий волновод, который установлен коаксиально с первым и вторым волноводами и вокруг них, и по меньшей мере один зонд третьего волновода, который проходит между внутренней частью третьего волновода и торцевой поверхностью оболочки.