EP0213040A2 - Unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes - Google Patents

Unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes Download PDF

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EP0213040A2
EP0213040A2 EP86401780A EP86401780A EP0213040A2 EP 0213040 A2 EP0213040 A2 EP 0213040A2 EP 86401780 A EP86401780 A EP 86401780A EP 86401780 A EP86401780 A EP 86401780A EP 0213040 A2 EP0213040 A2 EP 0213040A2
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EP
European Patent Office
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guide
converter
polarization
unit according
discriminator
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EP86401780A
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EP0213040A3 (fr
Inventor
Angel Cardama Aznar
Miguel Ferrando Bataller
Luis Jofré Roca
Alberto Marti Batera
Pedro Mier Albert
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Mier Allende SA
Tagra SA
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Mier Allende SA
Tagra SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/247—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set with frequency mixer, e.g. for direct satellite reception or Doppler radar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/001—Crossed polarisation dual antennas

Definitions

  • the present invention relates to improvements in the construction of an external unit for microwave antenna focus (microwave), which unit is part of a system for receiving signals from satellites in the microphone frequency bands.
  • microwave microwave antenna focus
  • -waves microwave
  • it is mounted on the focal point of a parabolic reflector antenna.
  • This unit is to capture the electromagnetic waves concentrated by the reflector, amplify the received signal and convert it into a lower frequency band, which can be more easily conducted by means of a coaxial cable to the rest of the system.
  • Another condition required is that of having sufficient gain so that the intermediate frequency cable does not degrade the signal, as well as good stability of the local oscillator and blocking of the smallest possible opening.
  • an external unit consists of a modular structure comprising a feeder, a frequency converter and a polarization discriminator, by integrating these elements into a compact block mounted at the focal point of the microwave antenna, regardless of the diameter of the antenna, said structure being capable of receiving a second converter for using the unit with two polarizations, by making the connection between the polarization discriminator and the frequency converter by a microstrip guide transition, which transition provides electrical isolation at the input of the converter.
  • the invention is further characterized by the fact that the connection between the polarization discriminator and the frequency converter is effected by means of a guide-coaxial transition which is introduced into the waveguide, behaving like a probe. of the electric field.
  • the invention is also characterized in that the feeder is excited by means of a circular guide and has corrugated rings so as to be in the form of a circuit open to surface currents in the plane of the opening.
  • the invention is also characterized by the fact that the booters of the converters are mounted on the orthogonal lateral faces of a square bar which forms the polarization filter.
  • the invention is also characterized in that the polarization discriminator is formed by a short-circuited guide at one end and two electric field probes separated by ⁇ / 2, the first being at A / 4 of the short-circuit, which probes are perpendicular to the axis of the guide and between them.
  • the invention is further characterized by the fact that the short-circuited guide is dimensioned so as to present a rejection at the image frequency.
  • the present external unit comprises a feeder, a polarization filter or discriminator and one or two frequency converters, for one or two polarizations, and it has a modular structure which also makes it possible to configure equipment for a single polarization.
  • the feeder is a circular guide hole comprising rings wavy in a plane perpendicular to the axis of the guide, and it is characterized by an excellent similarity of the diagrams in the E plane and in the H plane, due to the absence of electrical currents in the opening plane which are blocked by the corrugations of the flange which act as choke coils.
  • the resulting diagram allows a correct performance in a wide range of values of f / D or f represents the focal distance and D represents the diameter of the antenna of the parabolic reflector.
  • This feeder can be applied to any antenna diameter and in particular to small diameters, owing to the compact construction of the assembly which produces minimum blocking. Due to the circular symmetry, making it on a lathe is easy.
  • the polarization filter is formed by a circular guide with two electric field probes which are part of the frequency converters and which enter the circular guide through as many orifices made on the orthogonal faces of the square bar on which said guide is produced.
  • the probes are approximately separated by ⁇ / 2, the posterior being at i14 from the short circuit of the guide, ⁇ being the wavelength at the center of the band concerned.
  • ⁇ being the wavelength at the center of the band concerned.
  • This construction is simple and easy to carry out, while allowing polarization decoupling greater than 35 dB in a frequency band of around 1 GHz located in the Ku band.
  • the signal is passed between the guide and the micro-band circuits of the frequency converter by means of a transition formed by a short element of coaxial transmission line, which is located perpendicular to the axis of the guide and to the substrate. of the micro-band.
  • Said transition consists of two pieces of cylindrical symmetry, the first of which, metallic, constitutes the central coaxial conductor, and the second of which, made of dielectric material, constitutes the insulator.
  • the two parts are integral with the frequency converter housing and they penetrate inside the circular guide by forming the probe of the electric field which receives the signal from inside the guide.
  • FIG. 1 represents a cylindrical coaxial structure which consists of a conductive rod 1 fixed to a dielectric piece 2, connected to the housing 3 of the converter, said fixing being effected by means of an increase in the diameter of a dielectric piece 4 which is located in an additional notch 5 in the body of the case, keeping itself in position thanks to the superposition of the support plate 6 of the micro-band circuit.
  • the end lower part of the structure is introduced into the waveguide, behaving like an electric field probe.
  • this structure establishes the electrical insulation of the input into the converter and concretely of the input into the amplifier, ensuring the necessary protection of the active components during the assembly and adjustment phase of the converter.

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes, caractérisée par le fait qu'elle est constituée d'une structure modulaire composée d'un feeder, d'un convertisseur de fréquence et d'un discriminateur de polarisation, ces éléments étant intégrés en un bloc compact qui est monté au foyer de l'antenne à micro-ondes de façon indépendante du diamètre de l'antenne, ladite structure étant susceptible de recevoir un deuxième convertisseur pour l'utilisation de l'unité avec deux polarisations, un raccordement entre le discriminateur de polarisation et le convertisseur de fréquence étant effectué au moyen d'une transition guide-micro bandes (1,6), laquelle transition assure l'isolation électrique à l'entrée du convertisseur.

Description

  • La présente invention concerne des perfectionnements apportés à la construction d'une unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes (hyperfréquences), laquelle unité fait partie d'un système de réception de signaux provenant de satellites dans les bandes des fréquences de micro-ondes (hyperfréquences) et elle est montée au foyer d'une antenne de réflecteur parabolique.
  • La fonction de cette unité est de capter les ondes électromagnétiques concentrées par le réflecteur, amplifier le signal reçu et le convertir en une bande de fréquences plus basses, susceptibles d'être conduites plus facilement au moyen d'un câble coaxial au reste du système.
  • Etant donné la nature des transmissions depuis un satellite, il est nécessaire que l'unité externe ait la meilleure sensibilité possible pour capter des signaux spécialement faibles, c'est-à-dire un facteur de bruit faible impliquant des diamètres moindres de l'antenne.
  • Du fait de l'utilisation de signaux de même fréquence avec des polarisations orthogonales, il est souhaitable d'avoir une bonne discrimination entre les divers signaux, outre la possibilité de régler facilement l'unité externe dans le plan de polarisation du signal incident. Il est également intéressant de pouvoir recevoir avec une même antenne les deux polarisations.
  • Une autre condition exigée est celle d'avoir un gain suffisant pour que le câble de fréquence intermédiaire ne dégrade pas le signal, ainsi qu'une bonne stabilité de l'oscillateur local et un blocage de l'ouverture le plus petit possible.
  • La présente invention, prenant en considération les conditions optimales de service ci-dessus pour ces unités, est caractérisée par le fait qu'une unité externe est constituée d'une structure modulaire comprenant un feeder, un convertisseur de fréquence et un discriminateur de polarisation, en intégrant ces éléments en un bloc compact monté au foyer de l'antenne à micro-ondes, indépendamment du diamètre de l'antenne, ladite structure étant susceptible de recevoir un deuxième convertisseur pour utilisation de l'unité avec deux polarisations, en effectuant le raccordement entre le discriminateur de polarisation et le convertisseur de fréquence par une transition guide à microbandes, laquelle transition assure l'isolement électrique à l'entrée du convertisseur.
  • L'invention est caractérisée en outre par le fait que le raccordement entre le discriminateur de polarisation et le convertisseur de fréquence est effectué au moyen d'une transition guide-coaxial qui est introduite dans le guide d'ondes, en se comportant comme une sonde du champ électrique.
  • L'invention est également caractérisée par le fait que le feeder est excité au moyen d'un guide circulaire et possède des anneaux ondulés de façon à se présenter sous forme d'un circuit ouvert aux courants de surface dans le plan de l'ouverture.
  • L'invention est également caractérisée par le fait que les bottiers des convertisseurs sont montés sur les faces latérales orthogonales d'une barre carrée qui forme le filtre de polarisation.
  • L'invention est également caractérisée par le fait que le discriminateur de polarisation est formé par un guide court-circuité à une extrémité et deux sondes du champ électrique séparées de λ/2, la première étant à À /4 du court-circuit, lesquelles sondes sont perpendiculaires à l'axe du guide et entre elles.
  • L'invention est en outre caractérisée par le fait que le guide court-circuité est dimensionné de façon à présenter un rejet à la fréquence image.
  • D'autres objets et caractéristiques de l'invention seront donnés en détail dans la description qui va suivre en référence aux dessins annexés.
  • Sur ces dessins :
    • la figure 1 représente une structure coaxiale cylindrique d'une transition guide-bande ; et
    • les figures 2 et 3 sont des schémas se rapportant à un système de polarisation unique et double respectivement.
  • La présente unité externe comprend un feeder, un filtre ou discriminateur de polarisation et un ou deux convertisseurs de fréquence, pour une ou deux polarisations, et elle possède une structure modulaire qui permet de configurer également des équipements pour une polarisation unique.
  • Le feeder est un orifice de guide circulaire comportant des anneaux ondulés dans un plan perpendiculaire à l'axe du guide, et il est caractérisé par une excellente similitude des diagrammes dans le plan E et dans le plan H, par suite de l'absence de courants électriques dans le plan d'ouverture qui sont bloqués par les ondulations de la bride qui agissent comme des bobines d'arrêt. Le diagramme résultant permet un rendement correct dans une large marge de valeurs de f/D ou f représente la distance focale et D représente le diamètre de l'antenne du réflecteur parabolique. Ce feeder peut s'appliquer à n'importe quel diamètre d'antenne et en particulier à de petits diamètres, par suite de la constitution compacte de l'ensemble qui produit un blocage minimum. Du fait de la symétrie circulaire, la réalisation sur un tour en est facile.
  • Dans l'un des modes de réalisation selon l'invention, le filtre de polarisation est formé par un guide circulaire avec deux sondes du champ électrique qui font partie des convertisseurs de fréquence et qui pénètrent dans le guide circulaire par autant d'orifices pratiqués sur les faces orthogonales de la barre carrée sur laquelle est réalisé ledit guide. Les sondes sont approximativement séparées de λ/2, la postérieure étant à i14 du court-circuit du guide, À étant la longueur d'onde au centre de la bande concernée. A l'autre extrémité du guide se trouve l'ouverture du feeder. Cette disposition permet d'accoupler deux convertisseurs de fréquence de façon compacte, selon les figures 1 et 2, pour polarisation simple et double respectivement.
  • Cette construction est simple et de réalisation facile, tout en permettant un désaccouplement de polarisation supérieur à 35 dBdansune bande de fréquence d'environ 1 GHz situé dans la bande Ku.
  • Le passage du signal entre le guide et les circuits micro-bandes du convertisseur de fréquence est réalisé au moyen d'une transition formée par un court élément de ligne de transmission coaxiale, qui se trouve situé perpendiculairement à l'axe du guide et au substrat de la micro-bande. Ladite transition est constituée de deux pièces de symétrie cylindrique, dont la première, métallique, constitue le conducteur central coaxial, et dont la seconde, en matériau diélectrique, constitue l'isolant. Les deux pièces sont solidaires du boîtier du convertisseur de fréquence et elles pénètrent à l'intérieure du guide circulaire en formant la sonde du champ électrique qui reçoit le signal de l'intérieur du guide.
  • La figure 1 représente une structure coaxiale cylindrique qui se compose d'une baguette conductrice 1 fixée à une pièce diélectrique 2, raccordée au boîtier 3 du convertisseur, ladite fixation étant effectuée au moyen d'une augmentation du diamètre d'une pièce diélectrique 4 qui se trouve dans une entaille supplémentaire 5 dans le corps du boitier, en se maintenant en position grâce à la superposition de la plaque support 6 du circuit micro-bande. L'extrémité inférieure de la structure est introduite dans le guide d'ondes, en se comportant comme une sonde du champ électrique.
  • De plus, cette structure établit l'isolation électrique de l'entrée dans le convertisseur et concrètement de l'entrée dans l'amplificateur, en assurant la protection nécessaire des composants actifs pendant la phase de montage et de réglage du convertisseur.

Claims (6)

1. Unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes, caractérisée par le fait qu'elle est constituée d'une structure modulaire composée d'un feeder, d'un convertisseur de fréquence et d'un discriminateur de polarisation, ces éléments étant intégrés en un bloc compact qui est monté au foyer de l'antenne à micro-ondes de façon indépendante du diamètre de l'antenne, ladite structure étant susceptible de recevoir un deuxième convertisseur pour l'utilisation de l'unité avec deux polarisations, un raccordement entre le discriminateur de polarisation et le convertisseur de fréquence étant effectué au moyen d'une transition guide-micro bandes, laquelle transition assure l'isolation électrique à l'entrée du convertisseur.
2. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le raccordement entre le discriminateur de polarisation et le convertisseur de fréquence est effectué au moyen d'une transition guide-coaxial qui est introduite dans le guide d'ondes, en se comportant comme une sonde du champ électrique.
3. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le feeder est excité au moyen d'un guide circulaire et comprend des anneaux ondulés de façon à présenter un circuit ouvert aux courants superficiels dans le plan de l'ouverture.
4. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les boîtiers des convertisseurs sont montés de préférence sur les faces latérales orthogonales d'une barre carrée qui constitue un filtre de polarisation.
5. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le discriminateur de polarisation est formé d'un guide court-circuité à une extrémité et par deux sondes de champ électrique espacées de λ/2, la première étant à X/4 du court-circuit, lesquelles sondes sont perpendiculaires à l'axe du guide et entre elles.
6.- Unité selon les revendications 1 et 5, caractérisée par le fait que le guide court-circuité est dimensionné de façon à présenter un rejet à la fréquence image.
EP86401780A 1985-08-09 1986-08-08 Unité externe pour foyer d'antenne à micro-ondes Withdrawn EP0213040A3 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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ES546018 1985-08-09

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EP0213040A2 true EP0213040A2 (fr) 1987-03-04
EP0213040A3 EP0213040A3 (fr) 1988-09-14

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Non-Patent Citations (1)

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Title
SYMPOSIUM RECORD JOINT SESSIONS OF THE 14th INTERNATIONAL TV SYMPOSIUM, Montreux, 6 - 12 juin 1985, pages 164-171; W.R. LANGE: "Design of outdoor units for satellite TVRO stations" *

Also Published As

Publication number Publication date
ES8700505A1 (es) 1986-10-01
ES546018A0 (es) 1986-10-01
EP0213040A3 (fr) 1988-09-14

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