TWI419404B

TWI419404B - 導波管式正交模態轉換器

Info

Publication number: TWI419404B
Application number: TW098138443A
Authority: TW
Inventors: I Ching Lan; Chung Min Lai; Chang Hsiu Huang
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2013-12-11
Also published as: US8461939B2; US20110109409A1; TW201117462A

Description

導波管式正交模態轉換器

本發明係指一種導波管式正交模態轉換器(Waveguide Orthomode Transducer)，尤指一種用於雙頻段之導波管式正交模態轉換器。

衛星通訊具有覆蓋範圍廣大及不受地面環境干擾等優點，廣泛用於軍事、探測及商用通訊服務如衛星導航、衛星語音廣播或衛星電視廣播等。習知衛星通訊接收裝置由一碟型反射面(Dish Reflector)及一集波器(Low Noise Block Down-converter with Feedhorn，LNBF)組成，集波器設於碟型反射面的焦點位置，其接收透過碟型反射面反射之無線電波訊號，將無線電波訊號降頻至中頻，再傳送至後端之一衛星訊號處理器進行訊號處理，使大眾能夠收看衛星電視節目。

單頻之集波器由一號角天線(Feedhorn)、一正交模態轉換器(Orthomode Transducer，OMT)及一低雜訊降頻放大器(Low Noise Block Down-converter，LNB)所組成，正交模態轉換器為關鍵零組件之一，用以將兩個極化方向正交之無線電波訊號分離，使其由不同的輸出埠輸出。請參考第1圖，第1圖為習知一正交模態轉換器10之半剖面圖。正交模態轉換器10係一導波管(Waveguide)式正交模態轉換器，由一矩形導波管11、探測器(Probe)P₁ 、P₂ 及一短路柱12所組成。導波管11由四面導體牆圍繞形成，其一端為開口，用以連接天線，另一端則封閉。探測器P₁ 及P₂ 由同軸電纜的內導體所形成，其穿越導波管11之導體牆進入導波管11內部；探測器P₁ 平行於X軸，為X方向極化訊號之輸出埠，探測器P₂ 平行於Y軸，為Y方向極化訊號之輸出埠。短路柱12平行於X軸，位於導波管11內接近中央的位置，連接兩平行之導體牆。短路柱12提供了偏振(Polarization)功能，使大部分的X方向極化訊號被反射而能夠由探測器P₁ 輸出，但對於Y方向極化訊號只有些微影響，大部分的Y方向極化訊號可順利由探測器P₂ 輸出。

隨著大眾對於衛星電視之需求成長，直播衛星(Direct Broadcast Satellite)訊號所涵蓋的頻段數目增加，習知單頻之集波器已不敷使用。集波器必須至少能夠接收雙頻訊號，即低頻之Ku頻段(12～18GHz)及高頻之Ka頻段(26.5～40GHz)訊號。請參考第2圖，第2圖為習知一雙頻之集波器20之示意圖，集波器20由一號角天線(Feedhorn)200、一低頻段之正交模態轉換器202、一高頻段之正交模態轉換器204及一低雜訊降頻放大器(Low Noise Block Down-converter，LNB)電路206所組成。號角天線200接收低頻及高頻無線電波訊號，正交模態轉換器202及正交模態轉換器204分別分離極化方向正交的兩個低頻無線電波訊號S1、S2與極化方向正交的兩個高頻無線電波訊號S3、S4，使無線電波訊號S1～S4由對應之輸出埠輸出至低雜訊降頻放大器電路206。由上可知，正交模態轉換器202除了必須良好地分離極化方向正交之低頻無線電波訊號S1、S2，同時必須使高頻無線電波訊號S3、S4於通過正交模態轉換器202時，盡可能不被干擾。

然而，若雙頻之集波器20使用第1圖之正交模態轉換器10做為低頻正交模態轉換器202，正交模態轉換器10之短路柱12也會將部分高頻之X方向極化訊號反射而由探測器P₁ 輸出，使得高頻之X方向極化訊號無法順利通過正交模態轉換器202傳輸至正交模態轉換器204。另外，由於探測器P₁ 及P₂ 過於伸入導波管11內部，高頻之極化訊號會被反射而由探測器P₁ 及P₂ 輸出，如此一來不僅增加高頻訊號損耗，也降低高頻訊號與低頻訊號之間的隔離度。再者，高頻之極化訊號在通過正交模態轉換器10時，會於探測器P₁ 及P₂ 這兩個不連續處被激發出高階模態(Higher-order Mode Excitation)，這些高階模態若傳播至天線端，將導致高頻段的天線輻射場型嚴重變形。基於以上缺點，正交模態轉換器10不適用於雙頻之集波器20，可能導致集波器20接收高頻段衛星訊號的效能低落，影響衛星電視的播放品質。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種導波管式正交模態轉換器。

本發明揭露一種導波管式正交模態轉換器，包含有一導波管，具有一第一段部以及一第二段部；一第一探測器，穿遂該第一段部之一第一位置；一第二探測器，穿遂該第一段部之一第二位置；一第三探測器，穿遂該第二段部之一第三位置；以及一第四探測器，穿遂該第二段部之一第四位置。

請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一正交模態轉換器(Orthomode Transducer，OMT)30之半剖面圖。正交模態轉換器30係一導波管式(Waveguide)正交模態轉換器，可用於雙頻之集波器(Low Noise Block Downconverter with Feedhorn，LNBF)中做為低頻段之正交模態轉換器，其一端連接天線，另一端連接高頻段之正交模態轉換器。正交模態轉換器30包含有導波管部31、32及探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 。實際上，正交模態轉換器30為一完整的導波管，但其導體牆的厚度不均一，為了方便說明，因此於第3圖將導波管分段表示為導波管部31及導波管部32。導波管部31及導波管部32分別由多面厚度不一的導體牆(Conducting Wall)結合形成。探測器P₁ 及P₂ 用來作為正交模態轉換器30中所傳輸之低頻無線電波訊號的輸出埠，分別輸出低頻之X方向極化訊號及Y方向極化訊號，探測器P_1S 與探測器P_2S 短路(未顯示於圖式中)。在此請注意，下述正交模態轉換器30之剖面係平行於Z軸，即導波管之縱軸，而正交模態轉換器30之截面係平行於XY平面。

由第3圖可得知，正交模態轉換器30與第1圖之正交模態轉換器10明顯不同之處在於，形成正交模態轉換器30之導波管孔徑尺寸並非均一化；一部分的導體牆內壁平行於導波管之縱軸，即第3圖中Z軸，另一部分的導體牆內壁則向Z軸傾斜，使得正交模態轉換器30之導波管內部空間呈現朝＋Z方向(即無線電波訊號的傳輸方向)漸縮(Tapered)之樣貌。另一方面，儘管正交模態轉換器30之導波管內部空間為漸縮狀，導體牆仍可製造使正交模態轉換器30為截面尺寸均等的矩形管柱，如第3圖所示，或為圓管柱。正交模態轉換器30之導波管的孔徑及外型可獨立設計，其外型不影響本發明之精神，因此以下實施方式及部分圖式中，將省略描述導體牆厚度，僅描述導波管內部空間，以求簡潔。

請參考第4A圖及第4B圖，第4A圖為正交模態轉換器30之透視圖，第4B圖為正交模態轉換器30之導波管部31及導波管部32之分解圖，此兩圖僅繪出導體牆所形成的導波管內部空間，省略導體牆厚度。另外，請同時參考第5A圖及第5B圖，分別為第3圖之正交模態轉換器30沿第4A圖之P-P’剖面線及R-R’剖面線之剖面圖，其中描述了導體牆厚度。由第4A圖及第4B圖可知正交模態轉換器30中各個導波管部及探測器的相對位置，而由第5A圖及第5B圖則可了解導波管內部空間之漸縮位置。

配合第3至5B圖，詳細來說，導波管部31係一導波管部310及一導波管部312結合形成，導波管部32係一導波管部320及一導波管部322結合形成；導波管部31及導波管部32結合成為一完整的導波管。導波管部310由四面導體牆圍繞形成，其一端開口可連接集波器之天線，另一端開口與導波管部312結合。導波管部310中每一導體牆皆平行於Z軸，因此其孔徑尺寸均一。如第4B圖所示，導波管部312由導體牆A、B、C、D圍繞形成，其一端開口與導波管部310結合，另一端開口與導波管部320結合。導波管部312之導體牆A、C平行於YZ平面且為梯形，因此導體牆B、D為矩形並且朝＋Z方向傾斜，使得導波管部312在Y方向之孔徑尺寸平滑地漸縮。由第4B圖可知，導波管部312在Y方向之孔徑尺寸由W₀ 漸縮至W₁ ，因此導波管部312內部空間朝＋Z方向漸縮，其孔徑尺寸由W₀ ×L₀ 漸縮至W₁ ×L₀ 。

導波管部32係一導波管部320及一導波管部322結合形成。如第4B圖所示，導波管部320由導體牆A’、B’、C’、D’圍繞形成，其一端開口與導波管部312結合，另一端開口與導波管部322結合。導波管部320之導體牆B’、D’平行於XZ平面且為梯形，因此導體牆A’、C’為矩形並且朝＋Z方向傾斜，使得導波管部320在X方向之孔徑尺寸平滑地漸縮。由第4B圖可知，導波管部320在X方向之孔徑尺寸由L₀ 漸縮至L₁ ，因此導波管部320內部空間朝＋Z方向漸縮，其孔徑尺寸由W₁ ×L₀ 漸縮至W₁ ×L₁ 。導波管部322由四面導體牆圍繞形成，其一端開口與導波管部320結合，另一端開口可連接高頻段之正交模態轉換器。導波管部322中每一面導體牆皆平行於Z軸，其孔徑尺寸均一。

由上可知，由於正交模態轉換器30具有兩段漸縮之導波管部，其孔徑尺寸係於不同的方向上平滑漸縮。由於第一段漸縮之導波管部312在Y方向之孔徑尺寸先行漸縮，低頻之X方向極化訊號在導波管部312內行進時，會逐漸進入截止(Cut-off)狀態而無法傳播，大部份能量反射進入對應之低頻訊號輸出埠，即探測器P₁ 。換言之，導波管部312產生了類似習知正交模態轉換器10之短路柱12的功效。對高頻之X方向極化訊號而言，只須確定漸縮後的導波管部312之孔徑尺寸(如第4B圖所示為W₁ ×L₀ )不會使其進入截止狀態，高頻之X方向極化訊號就能順利通過，抵達高頻段之正交模態轉換器。另一方面，導波管部312對高頻及低頻之Y方向極化訊號只有些微影響。簡言之，漸縮之導波管部312提供了類似短路柱的功效，卻不具有短路柱導致高頻之X方向極化訊號無法順利通過的缺點。

同理，由於第二段漸縮之導波管部320在X方向之孔徑尺寸漸縮，低頻之Y方向極化訊號在導波管部320內行進時，會逐漸進入截止狀態而無法傳播，大部份能量反射進入對應的低頻訊號輸出埠，即探測器P₂ 。對高頻之Y方向極化訊號而言，只須確定漸縮後的導波管部320之孔徑尺寸不會使其進入截止狀態，高頻之Y方向極化訊號就能順利通過。另一方面，導波管部320對高頻及低頻之X方向極化訊號只有些微影響。通過二階段的導波管孔徑尺寸漸縮，正交模態轉換器30能夠將高頻及低頻無線電波訊號良好地隔離，同時使低頻的兩個極化訊號之運作擁有寬頻的特性。

正交模態轉換器30之探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 說明如下。探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 為導體，於第3圖中以同軸電纜(Coaxial Cable)之內導體為例。探測器P₁ 及探測器P_1S 以Z軸為對稱軸相互對稱，兩者由漸縮之導波管部312之外部，分別穿遂(Tunneling)導體牆A及導體牆C，伸入導波管部312之內部，並且在導波管部312內部向＋Z方向形成一彎折，彎折角度如第3圖所示之θ，大約為90度。探測器P₁ 及探測器P_1S 穿遂導體牆之位置的連線，與Z軸大約垂直。探測器P₂ 及探測器P_2S 以Z軸為對稱軸相互對稱，兩者由漸縮之導波管部320之外部，分別穿遂導體牆B’及導體牆D’，伸入導波管部320之內部，並且在導波管部320之內部向＋Z方向形成一彎折，彎折角度θ大約為90度。探測器P₂ 及探測器P_2S 穿遂導體牆之位置的連線，與Z軸大約垂直，並且其在正交模態轉換器30之截面上的投影線(即在XY平面上的投影線)，與探測器P₁ 及探測器P_1S 穿遂導體牆之位置的連線在正交模態轉換器30之截面上的投影線，大約垂直。

探測器P_1S 與探測器P_2S 於導波管內部空間以外之處短路，連接至導波管之導體牆。在第3圖中，探測器P₁ 及探測器P₂ 與同軸電纜連接器結合，因此正交模態轉換器30可通過同軸電纜與後端電路連接。

上述各個探測器在導波管內部形成彎折之主要目的，在於縮短探測器伸入導波管內的長度，避免干擾高頻訊號在導波管中的傳輸，進而提升高頻訊號的品質。本發明不限制彎折之角度，其可大於或小於90度，惟彎折角度不超過90度時，探測器等於是向導波管中心靠近，可能對高頻訊號的傳輸產生較多干擾。正交模態轉換器30中探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 皆是向＋Z方向彎折，此彎折方向僅為本發明之一實施例；於其它正交模態轉換器之實施例中，探測器亦可朝-Z方向彎折，且於同一段導波管部之兩探測器的彎折方向可相同或相反。請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一正交模態轉換器40之半剖面圖，正交模態轉換器40類似於第3圖之正交模態轉換器30，不同之處在於正交模態轉換器40中，部分探測器朝＋Z方向彎折，另一部分則朝-Z方向彎折。

值得注意的是，正交模態轉換器30中對稱之探測器P₁ 及探測器P_1S 以及對稱之探測器P₂ 與探測器P_2S ，能夠使高頻無線電波訊號於通過正交模態轉換器30時，在探測器P₁ 處被激發之高階模態與在探測器P_1S 處被激發之高階模態的能量大小相等且相位相反，可互相抵消而無法在正交模態轉換器30之導波管中傳播。同樣地，在探測器P₂ 處被激發之高階模態與在探測器P_2S 處被激發之高階模態能夠互相抵消，無法在正交模態轉換器30之導波管中傳播。因此，當高頻無線電波訊號於通過正交模態轉換器30時，被探測器所激發的高階模態不會傳播至天線端，能夠確保高頻段之天線輻射場型穩定不變形。請注意，於正交模態轉換器30中將探測器P_1S 與探測器P_2S 短路，是基於系統設計所需或為降低元件成本等，以減少輸出埠數量。在其它應用中，亦可將探測器P_1S 及探測器P_2S 與同軸電纜連接器結合，使得同軸電纜可連接於其上，如此一來，探測器P_1S 及探測器P_2S 同樣可輸出之低頻的X、Y方向極化訊號，同時，各個探測器處被激發之高階模態同樣能夠有效地互相抵消。

由上可知，本發明之精神係於低頻段之正交模態轉換器的多段導波管部中，藉兩段導波管部之孔徑尺寸於不同的方向上漸縮，使低頻之水平及垂直極化訊號在導波管部中傳播時，會因為導波管部之孔徑尺寸漸縮而分別進入截止狀態，順利反射至對應之輸出埠。簡單來說，透過導波管部之孔徑尺寸的漸縮，本發明之正交模態轉換器可將低頻之水平及垂直極化訊號反射至對應之輸出埠。

上述圖式中正交模態轉換器30之各導波管部的形狀僅為本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同的變化及修飾，例如調整漸縮之導波管部的長度等。請參考第7A圖及第7B圖，第7A圖為本發明實施例一正交模態轉換器50之半剖面圖，正交模態轉換器50包含有導波管部51、52及探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 。第7B圖為正交模態轉換器50之導波管部51及導波管部52之分解圖。由第7A圖及第7B圖可知，正交模態轉換器50僅包含兩段導波管部，其孔徑尺寸於不同方向上平滑地漸縮，類似正交模態轉換器30之導波管部312及320。正交模態轉換器50可視為正交模態轉換器30的變化例，係將導波管部312及320的長度縮短至最小限度。

在維持正交模態轉換器30之導波管孔徑尺寸漸縮的條件下，漸縮之導波管部的位置可適當變更。請參考第8A圖，第8A圖為本發明實施例一正交模態轉換器80之透視圖，正交模態轉換器80類似正交模態轉換器30，包含有多個導波管部及探測器。另請參考第8B圖及第8C圖，其分別為正交模態轉換器80沿P-P’剖面線及R-R’剖面線之剖面圖。由第8A圖至第8C圖可知，正交模態轉換器80中漸縮之導波管部的相對位置，與正交模態轉換器30中漸縮之導波管部312及320的相對位置不同，但仍維持使正交模態轉換器80具有兩段平滑漸縮之導波管部。探測器位於平滑漸縮之導波管部，因此低頻之極化訊號於正交模態轉換器80中傳播時，能夠逐漸進入截止狀態，被反射由各探測器輸出，而高頻之極化訊號能順利通過。請參考第9A圖至第9C圖。第9A圖為本發明實施例一正交模態轉換器90之透視圖，第9B圖及第9C圖分別為正交模態轉換器90沿P-P’剖面線及R-R’剖面線之剖面圖。正交模態轉換器90中漸縮式導波管部的相對位置及探測器的位置，與正交模態轉換器30及正交模態轉換器80不同。

請參考第10A圖，第10A圖為本發明實施例一正交模態轉換器100之透視圖。正交模態轉換器100類似正交模態轉換器30，包含有導波管部101、102及探測器P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 。導波管部101係一導波管部112及一導波管部114結合形成，導波管部102係一導波管部122及一導波管部124結合形成，其中漸縮處係導波管部114及導波管部122。各個導波管部之分解圖表示如第10B圖，可知導波管部114在Y方向之孔徑尺寸不若導波管部312平滑地地由W₀ 漸縮至W₁ ，而是直接由W₀ 縮減至W₁ ，使得平行於YZ平面之導體牆呈階梯狀而非梯形。探測器P₁ 及P_1S 穿遂導波管部114中Y方向之孔徑尺寸較大的一部分，因此低頻之X方向極化訊號行進至導波管部114中Y方向之孔徑尺寸較小的一部份時，會逐漸進入截止狀態而被反射由探測器P₁ (或者以及探測器P_1S ，視探測器P_1S 有無與導體牆短路而定)輸出。類似地，導波管部122在X方向之孔徑尺寸由L₀ 直接縮減至L₁ ，平行於XZ平面之導體牆呈階梯狀。類似地，探測器P₂ 及P_2S 穿遂導波管部122中X方向之孔徑尺寸較大的一部分，因此低頻之Y方向極化訊號行進至導波管部122中X方向之孔徑尺寸較小的一部份時，能夠進入截止狀態而由探測器P₂ (或者以及探測器P_2S )輸出。

整體來說，正交模態轉換器100之導波管孔徑尺寸係階梯狀漸縮，仍可達到如前述正交模態轉換器30之功效，使低頻之X方向及Y方向極化訊號之傳播先後進入截止狀態，進而被反射至對應之輸出埠輸出，同時使高頻之極化訊號順利通過。本領域具通常知識者可根據前述多個正交模態轉換器30之變化例，將正交模態轉換器100加以變化應用，在此不贅述。

正交模態轉換器中的探測器除了為同軸電纜之內導體之外，也可以其它形式實現，例如設置於印刷電路基板上的微帶線(Microstrip)。請參考第11圖，第11圖為本發明實施例一正交模態轉換器110之半剖面圖，正交模態轉換器110中多段導波管部之形式與第3圖之正交模態轉換器30相同，在此不贅述，不同之處在於正交模態轉換器110所包含之探測器P₃ 、P_3S 、P₄ 、P_4S 係蜿蜒形(Meander)微帶線，每一探測器所在之印刷電路基板皆平行於XY平面。第11圖中的探測器係位於面向＋Z方向之平面，亦可改為面向-Z方向之平面，不會影響極化訊號之輸出。導波管管壁在探測器P₃ 、P_3S 、P₄ 、P_4S 上方各具有一間隙，用以避免探測器與導波管管壁接觸，造成短路。利用蜿蜒式微帶線做為探測器之目的，與正交模態轉換器30中將同軸電纜內導體做一彎折之目的相同，係縮短探測器伸入導波管內的長度，以避免干擾高頻訊號傳輸，進而提升高頻訊號之品質。另外，請參考第12圖，第12圖為本發明實施例一正交模態轉換器120之半剖面圖。正交模態轉換器120所包含之探測器P₅ 、P_5S 、P₆ 、P_6S 同樣為蜿蜒式微帶線，探測器P₅ 及P_5S 所在之印刷電路基板平行於XZ平面，探測器P₆ 及P_6S 所在之印刷電路基板平行於YZ平面，導波管管壁在探測器P₅ 、P_5S 、P₆ 、P_6S 的側面各具有一間隙，以避免探測器與導波管管壁接觸。探測器之實施方式不侷限於同軸電纜之內導體或微帶線，亦可由金屬片彎折形成。上述導體彎折形探測器位於導波管內部的導體總長度，或是蜿蜒式微帶線探測器位於導波管內部的微帶線總繞線長度，在適用頻段中，大約介於八分之一波長(指電磁波在真空中傳播的波長)與二分之一波長之間。

在此請注意，上述正交模態轉換器之實施例中使用矩形導波管(在此係指導波管的孔徑形狀而言)，然而本發明不侷限於使用矩形導波管，亦可用其它形狀的導波管實現二段式漸縮，如橢圓形導波管。請參考第13圖，第13圖為本發明實施例一正交模態轉換器130之導波管的分解圖。正交模態轉換器130包含有導波管部132、134、136、138以及分別位於漸縮之導波管部134及136中的兩對探測器。正交模態轉換器130中的探測器與正交模態轉換器30中的探測器相同，在此省略標示。導波管部132係半徑為a₀ 之圓形導波管。導波管部134之一端孔徑連接導波管部132，為半徑為a₀ 之圓形，另一端孔徑則是長軸為2a₀ ，短軸為2a₁ 之橢圓形；換言之，導波管部134在Y方向之孔徑尺寸由2a₀ 漸縮至2a₁ 。導波管部136之一端孔徑連接導波管部134，另一端孔徑之一軸長為2a₁ ，另一軸長為2a₂ ；換言之，導波管部136在Y方向的孔徑尺寸維持2a₁ 不變，在X方向之孔徑尺寸由2a₀ 漸縮至2a₂ 。導波管部138係半徑為a₂ 之圓形導波管。因此，正交模態轉換器130之二段式漸縮導波管能夠使低頻之極化訊號在導波管部中傳播時，分別進入截止狀態，順利反射至對應之輸出埠；同時，只須注意設計各漸縮導波管部的孔徑尺寸，高頻之極化訊號也能夠順利通過。

綜上所述，在本發明所提出的分段漸縮之導波管式正交模態轉換器中，由於導波管部的孔徑尺寸係於不同方向上漸縮，低頻之極化訊號在導波管部中傳播時，能夠分別進入截止狀態，順利反射至對應之輸出埠，同時使高頻之極化訊號順利通過；對稱設置之探測器能夠較佳地將被激發的高階模態互相抵消，對於天線之輻射場型的影響可降至最低；此外，彎折形式之探測器能夠將伸入導波管內的探測器長度降低，避免干擾高頻之極化訊號的傳輸。因此，本發明之導波管式正交模態轉換器更適用於必須接收雙頻訊號之衛星通訊接收裝置中。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、30、40、50、80、90、100、110、120、130、202、204．．．正交模態轉換器

11．．．導波管

12．．．短路柱

20．．．集波器

200．．．號角天線

206．．．低雜訊降頻放大器電路

31、32、310、312、320、322、51、52、101、102、112、114、122、124、132、134、136、138．．．導波管部

P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S 、P₃ 、P_3S 、P₄ 、P_4S 、P₅ 、P_5S 、P₆ 、P_6S ．．．探測器

S1～S4．．．無線電波訊號

A、B、C、D、A’、B’、C’、D’．．．導體牆

W₀ 、W₁ 、L₀ 、L₁ 、a₀ 、a₁ 、a₂ ．．．孔徑尺寸

P-P’、R-R’．．．剖面線

θ．．．彎折角度

第1圖為習知一正交模態轉換器之半剖面圖。

第2圖為習知一雙頻之集波器之示意圖。

第3圖為本發明實施例一正交模態轉換器之半剖面圖。

第4A圖為第3圖之正交模態轉換器之透視圖。

第4B圖為第3圖之正交模態轉換器中導波管部之分解圖。

第5A圖及第5B圖為第3圖之正交模態轉換器之剖面圖。

第6圖為本發明實施例一正交模態轉換器之半剖面圖。

第7A圖為本發明實施例一正交模態轉換器之半剖面圖。

第7B圖為第7A圖之正交模態轉換器中導波管部之分解圖。

第8A圖為本發明實施例一正交模態轉換器之透視圖。

第8B圖及第8C圖為第8A圖之正交模態轉換器之剖面圖。

第9A圖為本發明實施例一正交模態轉換器之透視圖。

第9B圖及第9C圖為第9A圖之正交模態轉換器之剖面圖。

第10A圖為本發明實施例一正交模態轉換器之透視圖。

第10B圖為第10A圖之正交模態轉換器中導波管部之分解圖。

第11圖為本發明實施例一正交模態轉換器之半剖面圖。

第12圖為本發明實施例一正交模態轉換器之半剖面圖。

第13圖為本發明實施例一正交模態轉換器之導波管部之分解圖。

30．．．正交模態轉換器

31、32、310、312、320、322．．．導波管部

P₁ 、P_1S 、P₂ 、P_2S ．．．探測器

θ．．．彎折角度

Claims

一種導波管式正交模態轉換器(Waveguide Orthomode Transducer)，包含有：一導波管，具有一第一段部以及一第二段部；一第一探測器，穿遂該第一段部之一第一位置；一第二探測器，穿遂該第一段部之一第二位置；一第三探測器，穿遂該第二段部之一第三位置；以及一第四探測器，穿遂該第二段部之一第四位置。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第二段部之孔徑尺寸小於該第一段部之孔徑尺寸。
如請求項2所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一段部至少包含有一第一子段部，該第一子段部之孔徑尺寸朝無線電波訊號之傳遞方向漸縮。
如請求項3所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第二段部至少包含有一第二子段部，該第二子段部之孔徑尺寸朝無線電波訊號之傳遞方向漸縮。
如請求項4所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一子段部之孔徑尺寸及該第二子段部之孔徑尺寸係平滑漸縮。
如請求項5所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置及該第二位置位於該第一子段部，以及該第三位置及該第四位置位於該第二子段部。
如請求項4所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一子段部之孔徑尺寸及該第二子段部之孔徑尺寸係階梯狀漸縮。
如請求項7所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置及該第二位置位於該第一子段部中孔徑較大之一部分，以及該第三位置及該第四位置位於該第二子段部中孔徑較大之一部分。
如請求項2所述之導波管式正交模態轉換器，其中該導波管之孔徑為四邊形。
如請求項9所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一探測器與該第二探測器分別位於兩相對面之導波管內壁面。
如請求項9所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一探測器與該第三探測器分別位於兩相鄰面之導波管內壁面。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置與該第二位置之連線非平行於該第三位置與該第四位置之連線。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置與該第二位置之連線於該導波管之一截面上之一投影線，與該第三位置與該第四位置之連線於該截面上之一投影線大約垂直。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置與該第二位置之連線與該導波管之一中心軸大約垂直。
如請求項14所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第三位置與該第四位置之連線與該導波管之一中心軸大約垂直。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一位置及該第二位置連線之距離大於第三位置及該第四位置連線之距離。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該導波管具有漸縮式孔徑。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一探測器用來傳輸一第一極化訊號，以及該第三探測器用來傳輸一第二極化訊號，該第二極化訊號與該第一極化訊號的極化方向正交。
如請求項18所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第二探測器用來傳輸該第一極化訊號，以及該第四探測器用來傳輸該第二極化訊號。
如請求項18所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第二探測器及該第四探測器與該導波管之外壁短路。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一及該第二探測器分別包含至少一彎折，使該第一及該第二探測器各別之一自由端遠離該導波管之中心。
如請求項21所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一及該第二探測器的彎折方向相同。
如請求項21所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一及該第二探測器的彎折方向相異。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一探測器係導體。
如請求項1所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一探測器包括：一第一基板；以及一第一金屬微帶線(Microstrip)，設置於該第一基板。
如請求項25所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第二探測器包括：一第二基板；以及一第二金屬微帶線，設置於該第二基板。
如請求項26所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一基板與該第二基板平行。
如請求項27所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一基板所在之一平面與該導波管之截面平行。
如請求項27所述之導波管式正交模態轉換器，其中該第一基板所在之一平面與該導波管之截面垂直。