TWI548139B - 積體正模轉換器及其波導之彎扭過渡段 - Google Patents

Description

積體正模轉換器及其波導之彎扭過渡段

本案是關於在衛星天線系統中發射及接收訊號之系統、裝置、以及方法。本案尤其是關於用在具有雙線性或圓極化之天線的雙帶多埠波導元件，並針對模塑或模鑄製造生產程序組態該元件，或將系統的一個或更多的波導元件整合到收發器殼體。

參考先前技術圖1，於一些地面衛星通訊天線系統100中，單一天線(號角形饋線)120連接收發器101，其中收發器結合發射器及與接收器的功能。於這些實施例中，收發器典型地具有發射埠及接收埠。發射埠及接收埠連接到天線饋源105。天線饋源105通常包含正模轉換器(OMT)130、極化器110、以及號角形饋線120。

於此衛星通訊天線系統配置中，號角形饋線是可傳送RF訊號至/自遠端位置(例如衛星)的元件。號角形饋線120連接極化器110並在極化器及號角形饋線間傳輸發射及接收射頻(RF)訊號。典型上，將號角形饋線120與極化器110間傳遞的訊號圓極化。極化器110用以將線性極化訊號轉換成圓極化訊號，反之亦然。因此，於線性極化系統中，不需要極化器，而號角形饋線120直接連接到正模轉換器130。雖然描述為兩個訊號，但是線性極化訊號及圓極化訊號透過極化器110的單一埠傳遞到正模轉換器130的共用埠。再者，由於極化、頻率、以及時間分集至少其中之一或其任何組合，使發射及接收訊號保持隔離。

衛星通訊的天線系統可組態成操作在兩個不同的頻帶段，其中第一帶段用以在前向鏈路接收訊號，而第二帶段用以在從衛星返回之鏈路發射訊號。各頻帶段的訊號及資訊可包含於單或雙正交極化。再者，正交極化可用以隔離訊號，而透過頻率再利用來增加容量。軍事及商用衛星系統可操作於熟知的K帶及Ka帶頻率的高頻帶，分別約為20GHz及約30GHz。典型操作於K/Ka帶的衛星天線系統可組態成利用圓極化來發射及接收，以及可具有相反含義的極化，作為在系統中隔離訊號的一種方法。舉例而言，發射訊號可為右手圓極化，而接收訊號可為正交左手圓極化含義。圓極化的品質為訊號隔離的重要因素。在天線系統設備中，即天線光學件及RF饋線元件，高度圓形或低軸比增加了極化性能特性及淨系統性能。

參考圖1，正模轉換器130可在收發器101外部。除了共用埠，正模轉換器130更包含發射埠及接收埠，係連接到收發器殼體匹配的埠。因此，正模轉換器130作用為波導，用以連接共用埠與至少一發射埠及接收埠。共用埠可支援兩個正交極化。再者，共用埠可在兩個不同的帶段例如K/Ka帶支援兩個正交極化。正模轉換器作用為射頻訊號的合併器/分離器，而可透過具有正交極化的相同號角形饋線傳輸接收訊號及發射訊號。

由於圓極化訊號的操作特性，使用雙圓極化在饋源系統會有額外要求。圓極化訊號在沿RF訊號路徑從阻抗不匹配或不連續反射時，改變含義或變成相反極性。在受限制的或導引的RF訊號路徑中的單一或多反射圓極化訊號，對使用極化隔離訊號的系統之系統性能可具有不良的影響。多個反射訊號透過干擾效應可降低共同極化或相同含義極化訊號的極化性能。單一或多個反射訊號透過耦合效應可降低對交叉極化或相反含義極化訊號的隔離。

雖然衛星天線系統成功地用於許多系統，由於操作在高頻帶如K/Ka帶，仍存在著對高性能天線系統的需求，其針對了成本問題、尺寸、組裝容易、強固性、以及嚴苛的製造公差及類似者。

第一，將號角形饋線、極化器、以及正模轉換器附接到收發器會造成笨重又耗體積的天線系統。因為成本及美觀的理由以及其他原因，典型希望使電子元件越小越好。再者，一般而言，系統的元件需要相當精確地定位，像這樣笨重的組件會對號角形饋線參照反射器的方位導入困難的設計限制。

第二，收發器與號角形饋線通常位在戶外暴露元件。暴露會導致水氣入侵(洩漏進入)天線饋源而流入收發器，進而會破壞電子元件。最小化洩漏問題的一個方法為，以環氧樹脂或矽膠溶液密封天線饋源暴露的連接。然而，因為有許多的連接點及邊緣，水會滲入天線饋源。實際上，在天線饋源中的各分離元件導入額外的連接點，而提供溼氣藉由天線饋源進入收發器電子的機會。

第三，各分離天線饋源元件影響將衛星天線安裝在使用處的時間長短。再者，各分離天線饋源元件影響不正確安裝的機會，例如藉由將極化器安裝向後，或反轉發射埠及接收埠。

第四，由不同公司製造天線饋源的各部分是很常見的。然後各天線饋源元件必須連接到相鄰元件，而各連接造成公差誤差的機會增加，其可增加溼氣進入天線饋源及降低性能的機會。

第五，需要操作於雙圓極化的雙帶天線系統，以終止不利的訊號反射，而消除或減少可能降低極化品質的多反射。再者，雙帶四埠正模轉換器針對高頻操作需要嚴苛的製造公差，以達到良好的性能。因此，希望有一種正模轉換器是適合高量低成本製造技術，而且強固又達到高性能。更具體而言，希望有可以少到像兩件式模塑或模鑄的雙帶四埠正模轉換器。

因此，需要改善衛星天線的系統、方法、及裝置，以解決上述及其他問題。

根據本發明各方面，呈現積體收發器的方法及系統。積體收發器包含收發器殼體，其中至少部分的天線饋源整合到收發器殼體。於例示實施例，波導(典型為正模轉換器)形成於利用殼基底及子層元件之收發器內。殼基底或子層元件單獨都不能操作為波導。於例示實施例，部分的波導模鑄入殼基底，且為收發器殼體的一部分。

再者，於例示實施例，天線系統包含號角形饋線、極化器、及積體收發器。於例示實施例，積體收發器包含收發器殼基底，其形成部分的積體波導組件，而積體波導組件的另一部分對準收發器殼基底，以形成積體波導組件。此外，於另一例示實施例，天線系統包含收發器電路，與積體波導組件通訊，以發射及接收射頻訊號。

根據本發明各種方面，呈現模塑或模鑄的雙帶四埠正模轉換器之方法及系統。正模轉換器可於收發器殼體外部，或包含作為收發器殼體的積體部分，或是插入式模組(drop-in module)。於例示實施例，四埠正模轉換器由兩件形成，這兩件具有相鄰於或對準於共用埠軸的接合處。兩正模轉換器件利用許多分離的扣件，例如螺絲或鉚釘，連接固定在一起。

於第二例示實施例，雙帶四埠正模轉換器形成於利用殼基底與子層元件之收發器殼體內。殼基底或子層元件單獨都不能操作為正模轉換器。於例示實施例，部分的正模轉換器模鑄入殼基底，且為收發器殼體的一部分。於又另一實施例，四埠正模轉換器組態成插入式正模轉器，以整合到收發器殼體。

再者，於例示實施例，天線系統包含號角形饋線、極化器、以及包含兩個模塑或模鑄部分的雙帶四埠正模轉換器。雙帶四埠正模轉換器可於收發器殼體外部或內部。

於此足以詳盡說明例示實施例，以使熟此技藝者能實施本發明，但應了解亦可實現其他的實施例，且在不悖離本發明精神及範疇下，可有邏輯電的或機械的改變。因此，以下詳細說明僅為說明目的呈現。

根據本發明例示實施例，天線饋源的一個或多個部分製造為收發器的組成部分。具體而言，天線饋源的一個或多個部分製造為收發器殼體的組成部分。於例示實施例中，正模轉換器為收發器殼體的組成部分。於另一例示實施例，正模轉換器及極化器形成為收發器殼體的組成部分。於又一例示實施例，正模轉換器、極化器、及號角形饋線全部為收發器殼體的組成部分。

於又另一例示實施例，收發器殼體包含分塊正模轉換器。雖然於此更詳細說明於各種例示實施例中，分塊正模轉換器於例示實施例中為任何由兩個結構元件連接而成的正模轉換器，其中任一單獨的元件不會作用為正模轉換器。當形成正模轉換器的兩個結構元件的至少其中之一同時為部分的殼體本身時，正模轉換器可說是與收發器成為”一體”。舉例而言，本發明之積體正模轉換器不僅僅是將正模轉換器插入收發器殼體的內部而形成。於此方式，形成正模轉換器的相同結構也例如作用為外殼、散熱器、及/或支撐收發器電路板的結構。

根據本發明例示實施例並參考圖2A，積體收發器200包含殼基底210、子層元件220、以及收發器印刷電路板(PCB)組件230。根據本發明另一例示實施例並參考圖2B，積體收發器200更包含殼蓋240。

根據本發明例示實施例並參考圖3A-3D，殼基底210連接到子層元件220的一側。於另一例示實施例，收發器印刷電路板組件230連接到子層元件220的另一側，即子層元件220與殼基體210連接側的相對側。根據另一例示實施例，殼蓋240連接殼基底210，而形成收發器殼體205。於例示實施例，子層元件220及收發器印刷電路板組件230其中之一或兩者皆裝進入或部分裝進收發器殼體205。於又另一例示實施例，積體收發器200更包含鰭部250。

根據本發明又一例示實施例，積體收發器200包含由子層元件220與殼基底210組合而成的分塊正模轉換器(或波導結構)。具體而言，分塊正模轉換器是由分塊正模轉換器的第一部分及第二部分(分別為215及225)組合而成。

於例示實施例並參考圖4，殼基底210具有內表面401及外表面402。殼基底210亦可表示為盆、底板、或底盤。然而，應注意，雖然於此有時會用上(頂)/底的用語，但是於例示實施例中，殼體可沿邊裝設(垂直裝設)，因此底會變成側邊，而頂則是另一側邊。因此，此類參考是相對於裝置的本身，並非受限於殼體的物理方位。

於例示實施例，殼基底210包含第一正模轉換器部分415。於例示實施例，第一正模轉換器部分415本身不作用為正模轉換器，而是包含至少一部分的分塊正模轉換器。於例示實施例，第一正模轉換器部分415模塑或模鑄成殼基底210的內表面。根據例示實施例，殼基底210由導熱及導電材料形成，例如各種金屬及塑膠材料。舉例而言，殼基底210可由鋁或鋅製成。再者，殼基底210亦可包含鎂、銅、鋼、黃銅、錫、或任何適合用做波導、散熱器、外殼、及/或結構的金屬合金等至少其中之一所形成。

於另一例示實施例，殼基底210更包含以下至少其中之一：正模轉換器共用埠410、極化器裝設介面411、一系列的鰭部430、及螺孔420，用以附接到子層元件220。於例示實施例，極化裝設介面411促使極化器直接附接到收發器殼體(例如殼基底210)，並使極化器對準正模轉換器共用埠410。

根據例示實施例並參考圖5，子層元件220包含第二正模轉換器部分225。子層元件220亦可包含以下至少其一：用以附接到收發器印刷電路板組件230之螺孔520、用以附接到殼基底210之孔521、以及用以裝設收發器印刷電路板組件230之裝設表面525。再者，於例示實施例，子層元件220包含重量減輕區域530及熱轉移區域535。於例示實施例，熱轉移區域535設計成位於靠近熱產生電子元件，並促進熱轉移。

再者，第二正模轉換器部分225包含正模轉換器共用埠551的上部、用以與收發器印刷電路板組件230介接的發射埠552、以及用以與收發器印刷電路板組件230介接的接收埠553。發射埠552及接收埠553為通過子層元件220的通孔，並促進收發器印刷電路板組件230與積體正模轉換器之間的RF訊號通訊。

於例示實施例並暫時參考圖3A，子層元件220用以附接到殼基底210的內表面。根據本發明例示實施例，殼基體210可包含凹陷部260。子層元件220可用以裝入凹陷部26內，而不會突出凹陷部頂部上方。於其他例示實施例，子層元件220不包含凹陷部。於例示實施例，第二正模轉換器部分225模塑(mold)或模鑄(cast)成子層元件220附接到殼基底210內表面的那側。

根據例示實施例，子層元件220可由單一結構形成。於另一例示實施例，子層元件220可由多個結構形成。這些多個結構的一個或更多個可包含分塊正模轉換器的第二部分225。

再者，於一實施例，子層元件220由上述殼基底210相關的任何材料所形成。於一例示實施例，子層元件220材料與殼基底210的材料相同。於其他實施例，子層元件可利用與殼基底不同的材料製成。於各種例示實施例，子層元件220包含導熱及導電材料。

根據例示實施例，第一正模轉換器部分215對準殼基底210的第二正模轉換器部分225。於例示實施例，第一正模轉換器部分215及第二正模轉換器部分225彼此互補。換言之，至少正模轉換器在這兩個部分的相關結構為實質鏡像的。第一及第二正模轉換器部分215及225結合形成分塊正模轉換器。於例示實施例，正模轉換器結構為實質對稱的。於其他例示實施例，這兩個結構不是對稱的。

思量分塊正模轉換器的各種實施例，包含第一正模轉換器部分215及第二正模轉換器部分225間之正模轉換器的劃分。於一實施例並參考圖3B，第一正模轉換器部分215鑄造所有或實質所有正模轉換器的浮雕(relief)，而第二正模轉換器部分225為平的或實質平的。因為是平的，應了解第二正模轉換器部分225主要形成波導的蓋子，但是含有更多一點波導結構。於第二實施例並參考圖3C，第一正模轉換器部分215為平的或實質平的，而第二正模轉換器部分225鑄造所有或實質所有正模轉換器的浮雕。再者，正模轉換器可利用任何劃分比例或百分比，在第一及第二正模轉換器部分215及225之間劃分。

因此，根據例示實施例，積體收發器200包含基體分塊波導，其包含至少兩個結構，其中至少兩個結構之一是整合到殼體結構，且結合的結構形成分塊正模轉換器。於此實施例，此至少兩個結構單獨都不會形成正模轉換器。

於例示實施例並參考圖3E，積體收發器200更包含發射電路232，而收發器印刷電路板組件230更包含接收埠負載234。積體收發器200可更包含電纜連接器270，用以接收電纜連接。根據例示實施例，子層元件220利用螺紋扣件、黏著劑、銅焊、焊接、或局部壓力，連接到殼基底210。再者，亦可思量將兩個元件牢接之已知或未來發展的其他技術。

<分塊正模轉換器/子層元件>

根據另一例示實施例並參考圖2A，分塊正模轉換器有三個通道及對應的埠：共用通道及共用埠251、發射通道及發射埠252、以及接收通道及接收埠253。然而，應注意，可使用其他/額外的通道及埠。共用埠251用以與極化器通訊，且作為發射及接收RF訊號的通路。發射通道傳輸發射RF訊號，而接收通道傳輸接收RF訊號。

發射埠252及接收埠253可用以與收發器印刷電路板組件230通訊。舉例而言，發射埠252及接收埠253可經由貫穿子層元件220之開口而連接到收發器印刷電路板組件230。再者，可使用任何將發射埠252及接收埠253連接到收發器印刷電路板組件230的其他配置。

<收發器印刷電路板組件>

於例示實施例，收發器印刷電路板組件230包含印刷電路板，且用以發射及接收RF訊號。根據例示實施例，收發器印刷電路板組件230包含單石微波積體電路(MMIC)及其他電元件。於另一例示實施例，收發器印刷電路板組件230包含分離的元件。根據例示實施例，收發器印刷電路板組件230包含羅傑斯(Rogers)微波印刷電路板材料，且佈有電子表面封裝元件，或可包含被動元件蝕刻入印刷電路板表面。再者，可使用任何習知有助於發射及接收RF訊號的適當收發器印刷電路板組件230。於例示實施例，收發器印刷電路板組件230操作於Ka帶，具有接收頻率在約17-21GHz範圍，以及發射頻率在約27-31GHz範圍，而天線增益在約40-50dBi範圍。

<殼蓋>

再者，於例示實施例，殼蓋240連接殼基底210，且用以保護收發器印刷電路板組件230。於例示實施例，殼蓋240包含兩件式或更多件。舉例而言，殼蓋240可包含環境蓋如沖壓鋁，以及由塑膠或其他合適材料形成的外蓋。殼蓋240亦可表示為頂板及上基座。於一實施例，殼蓋240利用多個突耳附接到殼基底210。突耳可位在殼體外或可位在殼體內，以牢接殼體各半。於例示實施例，突耳由金屬及塑膠至少其中之一形成。於其他各種實施例，殼蓋240藉由螺紋扣件、黏著劑、掛鉤、按扣、插栓、或其他習知的適當附接機制，而附接到殼基底210。於各種例示實施例，殼蓋240包含塑膠、金屬、或任何其他合適的材料。舉例而言，於一例示實施例，殼蓋240由沖壓及牽引5052鋁片形成。

<鰭部>

於例示實施例並參考圖4，積體收發器殼體400更包含鰭部430。鰭部430可位於殼蓋240及/或於殼基底210。於例示實施例，鰭部430用以散熱。具體而言，鰭部430可整合於殼基底210，並用以將來自收發器印刷電路板組件230通過正模轉換器的熱散去。於一例示實施例，鰭部430鑄造為積體收發器殼體400的一部分。鰭部430可設計成增加對流熱轉移表面的量。舉例而言，可選擇間隔及厚度以最大化熱轉移到環境大氣。再者，鰭部設計可考慮可容許的鑄造外觀比及鰭效率(係隨長度降低)。

<熱轉移>

如上所述，積體收發器200可組態用以促進從收發器印刷電路板組件230離開的熱轉移。於例示實施例，子層元件220及殼基底210組態用以一起作為收發器印刷電路板組件230的散熱器。於一例示實施例，積體正模轉換器中的RF訊號路徑及收發器印刷電路板組件230中的熱源位置設計成，促進通過積體正模轉換器的熱流。舉例而言，MMIC位於正模轉換器不包含RF訊號通道之部分上方，或正模轉換器訊號設計成不直接位在收發器印刷電路板組件中的熱源下方。因此，積體正模轉換器200可設計成使得顯熱源不是垂直位於積體正模轉換器200中的通訊通道的上方。顯熱源可界定為超過幾瓦及功耗密度超過10瓦/cm2的組件。

於另一例示實施例，子層元件及殼基底做為收發器電路板的結構支撐。於又另一例示實施例，子層元件220設計做為收發器的DC接地及RF接地。

根據例示實施例，在子層元件及殼基底間使用密封件。舉例而言，可使用O形環，且子層元件及/或殼基底可組態成可利用子層及殼基底間之O形環，形成密閉的密封。密封件可用以降低或最小化正模轉換器的RF洩漏，並保護電元件。

再者，於例示實施例，組件元件特別設計成由利用共用又非新穎的製造技術來製成，以最小成本。舉例而言，可實施的各種製程包含：晶粒鑄造、熔模鑄造、RPM鑄造、機械加工(即研磨)、以及沖壓/拉引。其他可考慮的製程可包含貴一點但完全可行的製程，例如EDM機械加工、電鑄及其他。

參考圖7，揭露設計的例示方法。界定所需的收發器性能以及環境操作條件及可靠度標準(步驟701)。然後，界定收發器封套及介面(步驟702)。再者，選擇收發器殼體材料、表面加工、及製造方法(步驟703)。

於例示方法中，使用電磁模擬工具設計正模轉換器(步驟704)。若測試表示正模轉換器的性能是不能接受的，則可重新選擇材料及製造方法(步驟703)，或正模轉換器可重新模擬(步驟704)。若測試表示正模轉換器的性能是可接受的，則開始設計環繞正模轉換器的收發器殼體(步驟706)。收發器應適合於界定的收發器封套內，並符合介面要求(步驟707)。若收發器並非如此，則於例示方法中重新設計正模轉換器(步驟704)及/或重新設計收發器殼體殼體(步驟706)。

於例示方法，希望收發器殼體具有低的件數及/或成本。因此可修改設計以針對這些方面改善(步驟708)。一旦正模轉換器及收發器殼體設計達成後，決定將顯熱消散之收發器組件的裝設位置(步驟709)。然後，評估收發器組件是否適合界定的收發器封套，是否符合介面要求，以及是否不會干涉正模轉換器訊號路徑(步驟710)。再者，決定散熱路徑是否有通到收發器外部表面的清楚路徑(步驟711)。舉例而言，決定從熱源到收發器殼體的鰭部使否有清楚的路徑。若有，則完成熱模型，以驗證有令人滿意的散熱(步驟712)。若預測的元件溫度是在可接受的範圍內而符合可靠度及性能的要求(步驟713)，則將設計定案(步驟714)。然而，若其中一個設計參數並未滿足，則可重新設計正模轉換器(步驟704)，可重新設計收發器殼體(步驟706)，或可修改元件裝設位置(步驟709)。

<天線系統>

積體收發器可為整體天線系統的一部分。現參考圖6，於例示實施例，天線系統600包含積體收發器601、極化器610、以及號角形饋線620。天線系統600可更包含子反射器630及反射器650。於其他例示實施例，天線系統600可更包含支撐桿640。雖然可使用各種組態，但是於一例示實施例，支撐桿640將反射器650連接到子反射器630，並支撐積體收發器601。

於例示實施例，號角形饋線620附接到極化器610，即連接到積體收發器601。因此，根據例示實施例，天線系統可包含單獨由號角形饋線構成的天線饋源、或單獨由號角形饋線及極化器構成的天線饋源。因此，根據例示實施例，天線系統可僅具有號角形饋線，或僅具有極化器及號角形饋線，位在收發器殼體外。

根據本發明又一例示實施例，極化器610也整合於收發器殼體。舉例而言，極化器可由收發器殼體及子層元件的組合所形成。於此例示實施例，號角形饋線620會附接到積體收發器殼體，而與積體極化器通訊。

根據又一例示實施例，號角形饋線620及極化器610整合到收發器殼體。舉例而言，於一實施例，極化器610是由收發器殼基底與子層元件的組合所形成，而號角形饋線620是由收發器殼基底或收發器殼基底與子層元件的組合至少其中之一所形成。

於各種天線饋源組件中，正模轉換器的共用埠小於極化器的內部。因此，於例示實施例，過渡區設計在正模轉換器之共用埠與極化器之間，而使過渡區極化器尺寸漸漸變細到共用埠尺寸。漸細的共用埠開口的額外益處在於，在正模轉換器部分中變細的角度作用為從模件移除鑄造元件的側滑(亦稱為拉環)。

根據各種例示實施例，包含積體收發器的天線系統小於並未整合正模轉換器的比較天線系統，其中天線系統界定為包含至少一號角形饋線、極化器、正模轉換器、以及收發器。再者，小於應解讀為體積比較小、長度比較小、寬度比較小、高度比較小、及/或比較不笨重。關於此點，包含積體收發器之天線系統亦因為較不顯眼，而可能更美觀又賞心悅目。再者，可能比較不會阻礙反射器的訊號。換言之，因為較小的天線系統不會「遮蔽」或「遮擋」部分的反射器，而促進反射器更有效率的操作。因此，更多的反射器收集及發射訊號。

此外，包含積體收發器的天線系統比並未整合正模轉換器及/或極化器之比較天線，可能具有較少要組裝的元件。不具有要組裝的各元件造成至少較少要組裝的連接點。因此，包含積體收發器的天線系統比並未整合正模轉換器及/或極化器之比較天線，可能具有較少的安裝時間。類似地，包含積體收發器的天線系統比並未整合正模轉換器及/或極化器之比較天線，可能較不會有不正確的組裝。舉例而言，安裝者不會忘記O形環或不充分鎖緊與正模轉換器相關的任何扣件。越少的元件亦促進設計及建構天線系統，因為可能有越少的製造商涉入合作整個組件。類似地，越少的元件傾向於降低容許誤差。

<降低洩漏的機會>

根據例示實施例的各種觀點，包含積體收發器之天線系統比並未整合正模轉換器及/或極化器之比較天線，可能比較不會遭遇到水氣漏進電子元件。相較於先前技術，整合正模轉換器消除了正模轉換器與收發器殼體間的連接點，而消除在正模轉換器之正模轉換器兩半相接處的連接接合部。因此，整合正模轉換器降低了接合部可能讓水氣侵入的線性長度。類似地，相較於非積體的正模轉換器，透過使用積體正模轉換器，降低了要密封的接合部線性長度。於此方式中，相較於先前技術，積體正模轉換器改善了天線系統的強固性。

<模鑄正模轉換器>

根據例示實施例，雙帶天線饋源系統包含號角形饋線、極化器、以及波導。於例示實施例，波導為正模轉換器。例示的正模轉換器包含共用埠以及雙帶系統中四個相關的訊號埠。簡言之，四個訊號埠中，第一對訊號埠用於第一頻帶段的訊號傳輸。第二對訊號埠用於第二頻帶段的訊號傳輸。各對的訊號埠定位成彼此正交，對應於正交極化。再者，各對訊號埠的其中一個訊號埠對應於與另一頻帶段相同的極化。換言之，各對的一個訊號埠具有相同的極化。因此，例示正模轉換器除了共用埠還具有四個波導埠。

雖然於此詳細說明各種例示實施例，但是於例示實施例中，分塊正模轉換器是任何由兩個或更多的結構件連接而形成的正模轉換器，其中單件不能單獨做為正模轉換器。於例示實施例，正模轉換器為分塊模組或元件，其可能為收發器殼體的外部或內部。若正模轉換器為收發器殼體的內部，則於一例示實施例，正模轉換器可為收發器殼體的組成部分。換言之，第一件及第二件中的至少一件是藉由將特徵鑄造或模鑄到收發器殼體所形成。當形成正模轉換器的兩個結構件的至少其中一件本身亦為殼體的一部分，就可以說正模轉換器是與收發器殼體「一體」。於此方式，舉例而言，形成正模轉換器的相同結構亦作用為外殼、散熱器、及/或支撐收發器電路板的結構。收發器殼體可含有從兩個部分的分線或接面延伸的波導通道內部的拔模特徵。

圖8A至圖8C顯示整合有收發器殼體的正模轉換器。根據例示實施例，類似於積體收發器200，收發器800包含殼基底810及殼蓋840。於例示實施例，殼基底810及/或殼蓋840可包含鰭部850。鰭部850可促進從殼體部分離開的熱轉移。收發器800可更包含收發器印刷電路板組件830。於例示實施例，收發器印刷電路板組件830可支撐於子層元件820上。於例示實施例，殼基底810包含第一正模轉換器部分815。子層元件820可包含第二正模轉換器部分825。

根據例示實施例，第一正模轉換器部分815對準殼基底810的第二正模轉換器部分825。於例示實施例，第一正模轉換器部分815及第二正模轉換器部分825彼此互補。換言之，至少正模轉換器在這兩個部分的相關結構為實質鏡像的。第一及第二模轉換器部分815及825結合形成分塊正模轉換器。於例示實施例，正模轉換器結構為實質對稱的。於其他例示實施例，這兩個結構不是對稱的。

思量積體的分塊正模轉換器的各種實施例，包含第一正模轉換器部分815及第二正模轉換器部分825間之正模轉換器的不同劃分。於一實施例並參考圖8B，第一正模轉換器部分815鑄造所有或實質所有正模轉換器的浮雕，而第二正模轉換器部分825為平的或實質平的。因為是平的，應了解第二正模轉換器部分825主要形成波導的蓋子，但是含有更多一點波導結構。於第二實施例並參考圖8C，第一正模轉換器部分815為平的或實質平的，而第二正模轉換器部分825鑄造所有或實質所有正模轉換器的浮雕。再者，正模轉換器可利用任何劃分比例或百分比，在第一及第二正模轉換器部分815及825之間劃分。於例示實施例，第一及第二正模轉換器部分815及825劃分成實質相等並考慮到拔模角(draft angles)。

根據習知實施例並參考圖9A，遍及正模轉換器結構的波導通道及正模轉換器的埠典型設計有方形或矩形的基本截面。換言之，習知藉由機械加工或電鑄程序製造的正模轉換器內部特徵的方法，是實施方形或矩形的內部特徵。於例示實施例，正模轉換器結構的內部特徵設計用於鑄造或模鑄製造程序若有需要的拔模。習知方法在角落或邊緣亦可包含半徑特徵。

相對地，於例示實施例，針對製造目的修改波導設計，而使截面為適度的六角形。例示六角形結構顯示於圖9B。當六角型截面劃分為二時，造成截面形狀些微梯型的穿通區域。再者，截面形狀可具有任何角度，而使截面側邊形成梯形。針對低成本製造方法如鑄造及模鑄，是希望得到梯形截面特徵。

梯形截面亦熟知為拔模或拔模角。於例示實施例，拔模角設計成橫越共用埠的軸，且在一些區域亦可沿此埠的軸發生。拔模特徵影響正模轉換器的電設計及性能，且負責RF性能的設計。最小拔模角及最小通道或特徵尺寸的細節，是依據模鑄或鑄造所用材料而異。於例示實施，正模轉換器元件是由以下至少其中之一所鑄造：鋅、鋁、塑膠、或其他習知適合的材料。舉例而言，UltemTM是可以模鑄然後電鍍導電材料之尺寸穩定的塑膠材料。UltemTM為GP塑膠研發，而現在由SABIC Innovative PlasticTM(其為Saudi Basic Industries Corporation的部門)所擁有的樹脂。

於另一實施例，波導通道的內部特徵除了在完成正模轉換器組件之波導通道的兩個部分的邊緣外，通常不包含任何尖角或邊緣。半徑過渡在內部特徵間形成接面，且促進模鑄或鑄造期間的材料分布。如此可具有降低製造工具磨損的效益。此外，沿形成波導通道周邊之接合邊緣全部範圍的電接觸，會影響RF性能。任何的裂痕或間隙通常導致RF訊號功率的高損失，且可能降低極化品質及埠間的總訊號隔離性能。因此，於例示實施例中，正模轉換器設計成沒有裂痕或間隙。再者，於另一例示實施例，正模轉換器包含沿接合邊緣增加接觸壓力之特徵。

於例示實施例，正模轉換器在靠近波導通道包含有壓力脊(pressure ridge)。壓力脊可藉由切除或鑄造而從形成波導通道周邊之邊緣移除部分材料所形成。具體而言，壓力脊形成於利用鎖扣件壓在一起的兩個正模轉換器部分的接面。因此，形成緊密的邊緣接合處。

於例示實施例，正模轉換器包含波導，係具有實質正方形、矩形、或六角型之截面形狀。在兩部分二分式正模轉換器設計中，因為極化模式在遍及正模轉換器結構可能更容易維持原始發射方位，所以矩形波導可能優於圓形截面。圓形截面對任何單一發射模式而言容許方位的連續模式簡併，且圓形截面的程度必須維持在高程度。

於例示實施例，正模轉換器包含於共用波導通道支援兩個不同極化操作的兩個正交波導模式。於特定實施例中，兩個正交波導模式為一般矩形波導模式中的TE10及TE01主模式。於例示實施例，主模式為載送訊號能量之傳播模式，並為波導通道的最低階模式。額外的簡併模式或更高階的模式可能會有問題，且可能導致較低的極化隔離以及較高的不利交叉極化能量。將兩個部分鑄造或模鑄成這樣的尺寸而言，圓形截面的連續模式簡併可能會有問題，整體性能對於在包含以此方式分成兩個部分或模鑄組件達到雙正交模式狀況，可更為敏感。

根據本發明例示實施例並參考圖10，正模轉換器1000包含第一件1001及第二件1002。具體而言，正模轉換器包含共用埠1010及四個額外埠1020、1030、1040、1050。四個額外埠1020、1030、1040、1050可個別地關於特定的頻帶段與極化。於例示實施例，第一件1001及第二件1002實質沿共用波導通道之主軸1003二分正模轉換器。除了各種埠，參考圖11A及圖11B，正模轉換器1000更包含共用波導過渡區1015、第一過渡區1025、第二過渡區1035、及第三過渡區1045，其中過渡區是在波導通道內。

繼續參考圖11A及圖11B，正模轉換器1000更包含Ka帶斥拒(reject)波導濾波器1022於與埠1020相關的波導通道中。Ka帶斥拒波導濾波器反射可能存在於埠1020與共用波導過渡區1015或附近的Ka帶訊號。Ka帶斥拒波導濾波器用於隔離在埠1020及埠1040之間的共極化訊號。於另一例示實施例，第二Ka帶斥拒濾波器可操作地連接到埠1030，以隔離第二Ka帶斥拒濾波器的輸出與共極化埠1050間的訊號。

根據本發明例示實施例並參考圖12A及圖12B，饋線子系統1200包含雙帶四埠正模轉換器1203，連接雙帶圓極化器1202，其連接反射器天線之號角形饋線1201。於例示實施例，正模轉換器1203包含共用埠1210、共用波導1215、與低雜訊放大器(LNA)1221通訊之第一埠1220、終止成匹配負載1231之第二埠1230、終止成另一匹配負載1241之第三埠1240、以及與高功率放大器(HPA)1251通訊之第四埠1250。於另一例示實施例，為系統性能考量，第三埠1240及第四埠1250可更包含針對第二頻帶段之通帶濾波器。

類似於正模轉換器1000，選替的正模轉換器設計具有共用埠及四個傳輸埠。於例示實施例並參考圖13A及圖13B，共平面(in-plane)雙帶四埠正模轉換器1300包含共用埠1310、第一訊號通道1325、第二訊號通道1335、第三訊號通道1345、及第四訊號通道1355。於另一例示實施例，共平面正模轉換器1300更包含線性開關1360，於下將更完整地詳述。於例示實施例，共平面正模轉換器1300更包含五個訊號埠：接收有效埠1311、發射有效埠1312、接收終止埠/負載1313、第一發射終止埠/負載1314、以及第二發射終止埠/負載1315。於例示實施例，線性開關1360用於控制訊號通道1325、1335、1345、1355及各種訊號埠1311、1312、1313、1314、1315間的連接。

根據例示實施例，線性開關1360(有時稱為喇叭閥開關或滑動開關)用於促進系統中傳輸訊號的極化切換。於一實施例，選替訊號通道對準共平面正模轉換器1300中不同的極化通道。舉例而言，一對訊號通道可將天線對準RHCP，而另一對訊號通道可將天線對準LHCP。藉由變換線性開關1360的位置，實體改變天線系統的極化。

為了變換線性開關1360，可使用各種切換機制。舉例而言，切換機制可包含電感、電磁、螺線管、彈簧、馬達、電機裝置、或其任何組合。再者，切換機制可為用於移動及維持線性開關1360位置的任何機制。再者，於例示實施例，線性開關1360藉由閂鎖(latching)機制固定在適當位置。閂鎖機制可例如為固定磁鐵。閂鎖機制使線性開關1360固定在位置，直到天線變換到另一極化。於另一例示實施例，切換機制組態成手動致動。

於例示實施例，線性開關1360具有兩個位置，而正模轉換器通道與埠的連接隨著線性開關1360的位置改變，如圖13A及13B所示。舉例而言，於圖13A所示的例示實施例，第一訊號通道1325終止成接收終止埠/負載1313，而第二通訊號道1335耦接接收有效埠1311。類似地，第三訊號通道1345連接發射有效埠1312，而第四訊號通道1355終止成第一發射埠/負載1314。相對地，於圖13B所示的例示實施例，連接改變了。於此例示實施例，第一訊號通道1325連接到接收有效埠1311，而第二通訊號道1335終止成接收終止埠/負載1313。類似地，第三訊號通道1345終止成第二發射埠/負載1315，而第四訊號通道1355連接發射有效埠1312。

繼續參考圖13A及圖13B，正模轉換器1300在第一訊號通道1325更包含Ka帶斥拒波導濾波器1322。Ka帶斥拒波導濾波器反射可能存在於第一訊號通道1325與共用波導通道或附近的Ka帶訊號。於另一例示實施例，第二Ka帶斥拒濾波器可操作地位於第二訊號通道1335。第二Ka帶斥拒濾波器反射可能存在於第二訊號通道1335與共用波導通道或附近的Ka帶訊號。

於例示實施例，第三訊號通道1345或第四訊號通道1355可更包含濾波器。若個別波導尺寸之操作帶對第一操作帶提供不足的訊號抑制，則可加入這些濾波器。於另一例示實施例，共平面正模轉換器1300針對三個操作帶而組態。於具有三個操作帶之波導中，第三訊號通道1345或第四訊號通道1355包含過濾以抑制第三操作帶的訊號。再者，若個別波導尺寸對第二操作帶的訊號提供不足的抑制，則可在第五及第六訊號通道埠加入額外的濾波器。

雖然共平面正模轉器1300具有通道在實質相同的平面，以及正模轉換器的結構實質為平的，所以可呈現各種其他元件。實質平的正模轉換器具有大部分的訊號通道埠是配置在共用波導通道的相同平面。舉例而言，例示正模轉換器1300的四個訊號通道埠中的三個是配置在共用波導通道的相同平面，且實質為平的。需注意，雖然正模轉換器描述為共平面，但是結構是具有長、寬、高的3維結構。

再者，於例示實施例，共平面正模轉換器1300更包含跨越元件。參考圖14，例示跨越元件1410將正模轉換器之共用通道連接到第二訊號通道1335。於例示實施例，跨越元件1410可由任何適當材料及利用任何適當繼續構成，而從正模轉換器的共用通道傳輸訊號到第二訊號通道1335。此外，於例示實施例，跨越元件1410利用鎖扣件、黏著劑、或其任何組合之至少其中之一，附接到共平面正模轉換器1300。於另一例示實施例，跨越元件1410利用任何適合形成具有低RF訊號損失連接的手段，附接到共平面正模轉換器1300。典型地，跨越元件1410為C形或U形，視界面波導通道埠間的距離而定。然而，也可使用其他形狀，例如適合用於將不在共用平面的波導通道與共用埠連接的任何形狀。此外，於例示實施例，跨越元件1410包含過濾元件，用以增加波導系統訊號埠之間的隔離品質。過濾元件可位於靠近跨越元件1410的一端，或可沿著波導通道長度分布於跨越元件1410內。

關於改變訊號方向，使用俗稱波導方位轉變，例如步階扭曲及連續扭曲。然而，步階扭曲及連續扭曲不能製造於僅具有兩個部分個別鑄造或模鑄的積體正模轉換器組件。有利的結構是能分成兩個部分，以及更能鑄造或模鑄。

根據例示實施例並額外參考圖15，共平面正模轉換器1300於一些訊號通道更包含「彎扭」過渡段。舉例而言，第一訊號通道1325可包含接收「彎扭」段1421。再者，於例示實施例，第三訊號通道1345包含發射「彎扭」段1422。於例示實施例，彎扭段1421、1422將電場的幾何方位改變90度，並將訊號方向改變90度。於例示實施例，彎扭段1421、1422為旋轉訊號相位90度的過渡區域。

根據例示實施例，彎扭段1421、1422包含水平通道部1423、垂直通道部1424、水平過渡部1425、垂直過渡部1426，並在中間兩個分塊正模轉換器部分連接的接合線1426處分為二部分。於例示實施例，水平通道部1423的二分平面及垂直通道部1424的二分平面為相同平面。再者，於例示實施例，過渡區域藉由逐漸下降水平過渡部1425而形成。二分線的底部(亦稱下部)增加，而二分線的頂部(亦稱上部)減少，直到水平過渡部1425是低於或實質低於二分線。具有訊號路徑低於二分線之水平過渡部1425，與垂直過渡部1426相交並連接。於例示實施例，垂直過渡部1426相對於二分線的平面與水平過渡部1425正交地相交，以及於二分線的平面正交地相交。為促進訊號的極化改變，垂直過渡部1426朝二分線平面的垂直通道部1424逐漸增加寬度。

於例示實施例，彎扭操作發生在兩端皆有轉變的單一接面1427。接面1427包含垂直過渡部1426與水平過渡部1425正交的斜接壁1428。在接面1427兩端的轉變俗稱E平面步階。水平過渡部1425的E平面步階移動水平過渡部1425的中心線，所以波導的頂部是在組件的兩個半部的分離線或附近。垂直過渡部1426的E平面步階針對沿坡導通道低電阻(歐姆)損失的傳輸，執行從接面1427的垂直過渡部1426的阻抗到較高所需阻抗的阻抗轉變。

於例示實施例並參考圖11A及圖11B，正模轉換器中的過渡區用於過濾並分離各種頻帶段，例如高頻及低頻。再者，正模轉換器1000及共平面正模轉換器1300的過渡區各可組態成透過過渡區容許所選的極化，但排除其他極化。舉例而言，正模轉換器1000包含過渡區1015、1025、1035、及1045。於例示實施例並參考圖13A，共平面正模轉換器1300更包含共用波導過渡區1316、第一過渡區1326、第二過渡區1336、及第三過渡區1346。於例示實施例，過渡區亦用於提供足夠的阻抗匹配及最小的訊號反射。換言之，過渡區用於提供低訊號反射損失。舉例而言，若正模轉換器1000或共平面正模轉換器1300利用第一頻帶發射並利用第二頻帶接收，則過渡區可促進第一頻帶及第二頻帶的分離，而使發射訊號及接收訊號彼此只有一點點影響或沒有影響。

更具體而言，於正模轉換器1000之例示實施例，第一過渡區1025組態成容許雙極化Ka帶訊號及單極化K帶訊號的雙向傳輸。於另一實施例，第二過渡區1035組態成轉變雙極化Ka帶訊號。換言之，第二過渡區1035組態成容許雙極化Ka帶訊號的雙向傳輸。於又另一實施例，第三過渡區1045組態成轉變單極化Ka帶訊號。換言之，第三過渡區1045組態成容許單極化Ka帶訊號的雙向傳輸。

類似地，於共平面正模轉換器1300之例示實施例，第一過渡區1326組態成容許雙極化Ka帶訊號及單極化K帶訊號的雙向傳輸。於另一實施例，第二過渡區1336組態成轉變雙極化Ka帶訊號。換言之，第二過渡區1336組態成容許雙極化Ka帶訊號的雙向傳輸。於又另一實施例，第三過渡區1346組態成轉變單極化Ka帶訊號。換言之，第三過渡區1346組態成容許單極化Ka帶訊號的雙向傳輸。

於另一例示實施例，第三埠及第二埠之間的距離包含複數波導通道段，其中各段具有與相鄰截面尺寸不同的截面。於例示實施例，第二過渡區1336在靠近到第三訊號通道1345的埠的末端之波導截面積，比第二過渡區1336在靠近到第二訊號通道1335的埠的末端之波導截面積還大。換言之，隨著距離共用埠1310的距離增加，第二過渡區133的截面積增加。舉例而言，截面可隨著遠離共用埠1310而逐漸地增加。

此外，於共平面正模轉換器1300之特定例示實施例，第二過渡區1336為最長的過渡區。於例示實施例，第三埠及第二埠間的距離大於一個導引波長(λg)。於例示實施例，λg對應第二頻帶段中最低的頻率。越長的過渡區促進降低反射並避免越高階的模式激發。於例示實施例，越長的過渡區也容許越寬的帶寬，以及在過渡區任一端截面積的越大改變。

於共平面正模轉換器1300之特定例示實施例，共用波導過渡區1316具有長度為1.134英吋(2.88cm)。於選替實施例，第三埠及第二埠間的距離大於兩個導引波長。第二過渡區1336的長度，以及在靠近到第三訊號通道1345的埠之截面積比在靠近到第二訊號通道1335的埠之截面積還大的關係，對於達到共平面正模轉換器1300的頻帶寬度是有幫助的。於共平面正模轉換器1300之特定例示實施例且僅作為範例，共用波導過渡區1316具有長度為0.492英吋(1.250cm)，且第一過渡區1326具有長度為0.611英吋(1.552cm)。

於共平面正模轉換器1300之例示實施例，各種傳輸的訊號及對應通道依順序毗連共平面正模轉換器1300之共用通道。於特定的例示實施例，第一訊號通道1325傳輸具有第一極化的共平面K帶接收訊號，而第二訊號通道1335傳輸具有第二極化的非共平面K帶接收訊號。再者。於特定實施例，第三訊號通道1345傳輸具有第一極化的共平面Ka帶發射訊號，而第四訊號通道1355傳輸具有第二極化的共平面Ka帶發射訊號。如於此所用的，共平面正模轉換器1300的平面為分塊正模轉換器分界所表示的平面。換言之，分塊正模轉換器的兩個半部連接形成正模轉換器，且形成於連接處的邊緣界定為共平面正模轉換器1300的平面。

於例示實施例，透過第一及第三訊號通道1325、1345傳輸的訊號的第一極化為垂直線性，且透過第二及第四訊號通道1335、1355傳輸的訊號的第二極化為水平線性，或反之亦然。再者，第一極化可為RHCP，而第二極化可為LHCP，或反之亦然。

於例示實施例，正模轉換器為具有兩個不同又分開的頻帶或操作範圍之雙帶裝置。頻帶或頻率範圍為頻帶段。再者，在頻帶段之間有著正模轉換器性能特徵可能降低的頻率範圍。於例示實施例，兩個波導埠對應射頻訊號路徑，其針對第一頻帶段以相當低損失的傳輸特性來導引訊號。於此例示實施例，另外兩個波導埠針對第二頻帶段支援相當低損失的訊號傳輸。相較於第一頻帶段，第二頻帶段選擇性為頻率值較高的範圍，且對應地支援較小的訊號波長。

正模轉換器的共用埠針對第一及第二帶段皆支援低損失的訊號傳輸。於第一實施例，第一帶段為K帶，其為約18.3至20.2GHz的頻率範圍，導致約1900MHz的帶寬。第二帶段為Ka帶，其為約28.1至30.0GHz的頻率範圍，導致約1900MHz的帶寬。這些操作帶段選替地熟知為操作通帶。再者，操作於這兩個例示頻率範圍的雙帶裝置亦熟知為K/Ka帶裝置。

於第二實施例，第一帶段為K帶，而第二帶段為Q帶，其為約43.5至45.5GHz的頻率範圍，典型用於軍事通訊。於此實施例，K帶頻率範圍可為約20.2至21.2GHz。再者，於第三實施例，第一帶段為K帶、第二帶段為Ka帶、以及第三帶段可為Q帶。於此，應了解需要兩個額外的埠來支援第三頻帶操作。

根據例示實施例，正模轉換器結構組態成於帶間段支援低損失的訊號傳輸，並可具有降低的性能。帶間段為操作帶段或通帶間的頻率範圍。舉例而言，上述的K/Ka帶裝置中，帶間段為20.2至28.1GHz的頻率範圍。於例示實施例，正模轉換器可設計成使正模轉換器除了第一頻率共用埠與及共用埠間共用埠區域的部分，對於帶間段的一個或兩個訊號極化具有降低的性能。

根據例示實施例並參考圖12A及圖12B，共用埠1210支援第一頻帶段及第二頻帶段之雙向低損失的訊號傳輸。於例示實施例，第一頻帶段對應以接收來自衛星的前向鏈路的訊號，而第二頻帶段對應以發射到衛星的返回鏈路的訊號。於例示實施例，第二頻帶段具有較高的頻率值，且對應地具有比第一頻帶段還小的波長。舉例而言，第一頻帶段可為頻率的K帶操作組，而第二頻帶段可為頻率的Ka帶操作組。

第一埠1220對應饋源系統1200之第一頻帶段的圓極化含義或第一極化狀態。於例示實施例，第一埠1220將共用埠1210的中心軸二分為，使第一埠1200相較於其他埠到共用埠1210具有最短的相對距離。再者，第一埠1200組態成接收來自衛星的前向鏈路的訊號。此外，將共用埠1210及與第一埠1220相關的濾波器之間的波導通道，組態成針對第一頻帶段及第二頻帶段皆支援兩正交極化之雙向低損失的訊號傳輸。第一埠1220更包含波導通道濾波器，用以斥拒或反射第二頻帶段的訊號。

第二埠1230對應第一頻帶段的第二極化狀態，其正交於與第一埠1220相關的第一極化狀態。於例示實施例，第二埠1230沿共用通道鄰近第一埠1220。波導通道1225是第一埠1220接面與第二埠1230接面間的共用通道的一部分，用以支援第一頻帶段的第二極化狀態之雙向低損失的訊號傳輸，以及支援第二頻帶段兩個正交極化的雙向低損失的訊號傳輸。第二埠1230可更包含波導通道濾波器，用以斥拒或反射第二頻帶段的訊號。匹配負載用以有效地終止接收頻帶中任何與第一極化狀態交叉極化的訊號。於例示實施例，接收頻帶對應第一頻帶段。於例示實施例，正模轉換器1203配合雙帶圓極化器1202操作，並藉由終止第二極化狀態中不要的訊號，來改善第一極化狀態的圓極化品質。

第三埠1240對應饋源系統之圓極化含義或第二極化狀態。再者，第三埠1240用於發射到衛星的返回鍊路之訊號。於例示實施例，第三埠1240對應第二頻帶段之第一極化狀態，且與第一頻帶段的第一埠1220共極化。再者，於例示實施例，第三埠1240沿共用通道鄰近第二埠1230。將與第二埠1230相關的濾波器及與第三埠1240相關的濾波器之間的波導通道1235，組態成支援第二頻帶段之兩正交極化之雙向低損失的訊號傳輸，但是不用於支援第一頻帶段之低損失的訊號傳輸。於例示實施例，波導1235及相關第三埠1240的尺寸，足以抑制第一頻帶段的訊號傳播，而不需要埠濾波器。

第四埠1250對應第二頻帶段的第二極化狀態，其正交於與第三埠1240相關的極化。再者，於例示實施例，第二頻帶段的第二極化正交於第一埠1220的極化。於例示實施例，第四埠1250沿共用通道鄰近第三埠1240。在第三埠1240接面與第四埠1250接面間的波導通道1245，用以支援第二頻帶段的第二極化狀態之雙向低損失的訊號傳輸，但是不用於支援第二頻帶段之第一交極化的低損失的訊號傳輸。於例示實施例，與第三埠1240通訊的匹配負載，用以有效地終止發射頻帶中任何與第二極化狀態交叉極化的訊號。於例示實施例，發射頻帶對應第二頻帶段。再者，於例示實施例，饋源系統1200的接收極化狀態與發射極化狀態為正交極化的。

於例示實施例，正模轉換器不同於迴轉欄(turnstile)接面式正模轉換器，其為正模轉換器的一種類型，其中迴轉欄接面具有四根柱子沿著共用埠的軸對準在相同位置。如圖10、圖11A、及圖11所示的例示正模轉換器實施例優於迴轉欄接面式之處在於，不需要形成個別埠訊號的模式或功率結合個別埠訊號，且不需要雙工濾波器，來分開不同頻帶段，以介接發射及接收訊號路徑。例示正模轉換器實施例也不同於其他類型的正模轉換器，其中針對頻帶段分開正交極化元件的兩個埠，實質沿共用埠的軸對準在相同平面。例示正模轉換器實施例具有兩個埠，針對帶段分開沿共用埠1210波導通道相隔的正交元件。舉例而言，第一埠1220及第二埠1230沿波導通道相隔，且在第一埠1220及第二埠1230之間具有波導通道1225。再者，第三埠1240及第四埠1250沿波導通道相隔，且在第三埠1240及第四埠1250之間具有波導通道1245。於例示實施例，過渡區支援對應頻帶段僅一個極化的低損失傳輸。此佈局或配置對於針對第一或第二帶段來設計寬帶寬性能是有利的。再者，對正交極化模式發射及個別埠的阻抗匹配與各部分間的轉變而言，此佈局提供額外的自由度及獨立的特徵於結構。換言之，例示正模轉換器實施例比其他以之類型的正模轉換器，併入更多的獨立性到雙帶正模轉換器1203的個別極化模式埠設計中。

根據例示實施例，圖16A顯示滑動開關1604於一個位置的訊號通道，而圖16B顯示線性開關1604(亦稱滑動開關)於另一個位置的訊號通道。於圖16A所示的例示實施例中，第一訊號通道1625連接到接收有效埠1611，第二訊號通道1635終止成接收終止埠/負載1613，第三訊號通道1645終止成第二終止埠/負載1615，以及第四訊號通道1655連接到發射有效埠1612。相對地，於圖16B所示的例示實施例中，第一訊號通道1625終止成接收終止埠/負載1613，第二通道1635連接到接收有效埠1611，第三訊號通道1645連接到發射有效埠1612，以及第四訊號通道1655終止成第一終止埠/負載1614。

根據例示實施例，滑動開關1604由金屬化塑料形成。金屬化塑料比金屬重量輕又較便宜。再者，重量較輕的滑動開關需要比較少的力來改變位置。於例示實施例，呈現於滑動開關1604的波導部分是短的，因而造成最小的RF損失。於一實施例，滑動開關1604的波導部分不包含額外的特徵。然而，於例示實施例，滑動開關1604的短波導部分可包含RF負載、濾波器、或阻抗匹配結構。如此可造成天線性能增加以及波導更加密實。

於例示實施例，滑動開關1604的位置由微控制器控制。如先前所述，微控制器可從各種來源接收指令，包含中央控制器、區域電腦、數據機、或區域開關。再者，如熟此技藝者所熟知的，可使用各種其他裝置及方法來控制滑動開關1604。

根據例示實施例並參考圖17，天線系統1700包含具有波導1703之收發器殼體1701。於例示實施例，波導1703整合到收發器殼體1701。於另一例示實施例，波導1703為「插入」收發器殼體1701之結構的一部分。收發器殼體1701更包含滑動開關1704。於例示實施例，切換機制用以使滑動開關在兩個不同極化間改變。為了變換滑動開關1704，可使用各種切換機制。舉例而言，切換機制可包含電感、電磁、螺線管、彈簧、馬達、電機裝置、或其任何組合。再者，切換機制可為用於移動滑動開關1704位置的任何機制。

再者，於例示實施例，滑動開關1704藉由閂鎖機制1705固定在適當位置。閂鎖機制1705可例如為固定磁鐵1705a及附接到磁鐵的金屬插入器1705b。閂鎖機制1705使滑動開關1704固定在位置，直到指揮天線到另一極化。

於例示實施例，螺線管1750用作移動滑動開關1704於線性路徑之切換機制。螺線管1750可由表面接合電感所形成。再者，於例示實施例，螺線管1750包含柱塞1751、第一線圈1752、第二線圈1753、連接柱塞1751第一端之第一離件(standoff)1754、以及連接柱塞1751第二端之第二離件1755。於另一例示實施例，天線系統1700更包含鄰近偵測器1756、1757。

於例示實施例，柱塞1751由鐵磁合金所形成，而離件1754、1755為非磁性。於一例示實施例，非磁性離件1754、1755是由鋁形成。非磁性離件容許額外的力施加到柱塞。於例示實施例，螺線管1750在試圖從閂鎖機制1705脫離的時刻，提供尖峰力。柱塞1751移動的距離包含較高及較低磁力區，使得例示的設計最佳化柱塞1751的長度與行進的長度，以利用最高磁力區。如此容許較小的電磁體移動相同質量，以及容許電磁體在切換期間使用較低的電流。然後柱塞1751可將滑塊舌推入任一位置。

於另一例示實施例，鄰近偵測器1756，1757使系統能基於滑動開關1704的位置，決定當前的極化。舉例而言，鄰近偵測器可為磁性的例如舌簧開關、電性的例如接觸開關、或光學感測器。再者，於一實施例，僅實施單一鄰近偵測器。此外，可使用熟此技藝者所熟知的其他各種鄰近偵測器及方法。於例示實施例，藉由將偵測位置關聯到波導的當前極化，使滑動開關的偵測位置表示波導當前的路徑。

於例示實施例並參考圖18A及圖18B，例示天線系統1800包含殼體1801、波導1803、以及滑動開關1804。天線系統1800可更包含子層元件1802、印刷電路板1806、及切換機制1805。

於一例示實施例，波導1803形成為殼體1801的一部分。於此例示實施例，滑動開關1804放置於殼體1801的凹穴。再者，子層元件1802放置於殼體1801內，且用於覆蓋、包覆波導1803，以及夾設至少一部分的滑動開關1804。於一實施例，印刷電路板1806位於子層元件1802頂上。於另一實施例，切換機制1805位於印刷電路板1806。

於一實施例，殼體1801包含天線系統1800的外部結構。再者，於例示實施例，殼體1801包含波導1803的埠，其中波導1803包含多個波導通道。於例示實施例，一些波到通道連接共用埠1810。於一例示實施例，波導路徑整合到殼體1801的內部。於另一例示實施例，波導路徑1803為插入殼體1801之「插入(drop in)」元件的一部分。

於例示實施例，殼體1801或選替地插入式元件，形成有凹穴，用以收納滑動開關1804。凹穴可大到足以促進滑動開關1804與適當的波導路徑對準，並促進從置少第一位置滑到第二位置。此外，滑動開關1804可藉由子層元件1802駐留在凹穴內。子層元件組態成可放在殼體1801的至少一部分內部表面上方。選替地，子層元件1802可為插入式元件的另一半。於例示實施例，子層元件1802藉由形成波導路的頂部，而用於完成波導路徑。子層元件1802亦可用於提供開口，讓部分的滑動開關1804延伸的夠遠而與切換機制1805作用。

於另一例示實施例，天線系統1800更包含裝設在印刷電路板1806上的切換機制1805。積體波導1803及連接的滑動開關1804是在殼體1801內部。如此促成更精簡的系統，並增加元件針對天氣的保護。於此方式中，滑動開關1804能有較長的使用壽命。舉例而言，對塵土及其他物質進入及破壞切換機制1805有著更多的保護。

於例示實施例，波導1803(一般為正模轉換器)形成於利用殼體1801及子層元件1802的天線系統內。殼體1801或子層元件1802單獨都不能用於操作為波導。於例示實施例，部份的波導鑄造成殼體1801，且為系統殼體1801的一部分。

於例示實施例，極化器及號角形饋線仍在天線系統殼體的外部。於另一例示實施例，號角形饋線在天線系統殼體的外部，而極化器整合到天線系統殼體。於又另一例示實施例，號角形饋線與極化器以及波導1803及滑動開關1804皆位於天線殼體中。

雖然在上述的例示實施例中滑動開關1804具有線性運動，根據另一例示實施例，也可實施旋轉運動的開關。需注意，物理旋轉可能發生於天線系統殼體內部或外部。再者，物理旋轉是天線饋源與收發器間的相對運動。換言之，至少一部分的天線饋源或收發器殼體可旋轉。於例示實施例，天線系統包含殼體、整合於殼體的波導、與波導通訊並連接殼體的極化器、以及連接極化器的號角形饋線。於例示實施例，極化器包含齒輪，而天線系統更包含齒輪馬達。極化器利用齒輪及齒輪馬達繞著中心軸旋轉。於一實施例，訊號傳送到天線系統，並經由齒輪來控制轉動極化器的齒輪馬達。

再者，所述發明不限於在兩個不同極化間的切換。於例示實施例，天線系統組態成在三個或更多極化間切換。天線系統可包含比一個還多的滑動開關。此外，於例示實施例，滑動開關設計成相對於波導垂直或水平地移動。額外動可用於配合額外的波導路由及額外的極化。

<4色系統>

於點波束通訊衛星系統中，頻率及極化的多元性皆用於降低相鄰點波束的干擾。於例示實施例，頻率與極化皆再用於幾何分離的其他光束，以最大化通訊通量(traffic capacity)。點波束圖案通常利用不同顏色在地圖上識別，以辨識用於點波數的頻率與極化組合。然後，藉由使用多少個不同的組合(或「顏色」)，來界定頻率與極化再用圖案。

根據各種例示實施例，天線系統針對頻率及極化切換來組態。於一特定例示實施例，頻率及極化切換包含在兩個頻率範圍間以及在兩個不同極化間切換。此可熟知為四色切換。於其他例示實施例，頻率及極化切換包含在三個頻率範圍間以及在兩個不同極化間切換，共有六種不同顏色。再者，於各種例示實施例，頻率及極化切換可包含以任何適當數目的頻率範圍在兩個極化間切換。於另一例示實施例，頻率及極化切換可包含以任何適當數目的頻率範圍在比兩個還多的極化間切換。

根據各種例示實施例，執行頻率及極化切換的能力對於陸上微波通訊終端有許多益處。於一例示實施例，陸上微波通訊終端包含點對點終端。於另一例示實施例，陸上微波通訊終端包含用於衛星通訊的接地終端。陸上微波通訊終端點波束式系統。

習知點波束式系統利用頻率與極化多元性來降低或消除相鄰點波束的干涉。如此容許頻率再用於非相鄰的點波束，造成衛星容量及流通量增加。不幸的是，於先前技術中，為了具有這樣的多元性，此類系統的安裝者在安裝時必須能夠設定正確的極性，或攜帶終端的不同極性型式。舉例而言，於安裝處，安裝者必須攜帶用於左手極化的第一終端以及右手極化的第二終端，並在一個地理區域使用第一終端，且在另一個地理區域使用第二終端。選替地，安裝者必須能夠拆裝或重組終端，而從一個極化切換到另一個極化。舉例而言，此可藉由移除極化器、旋轉90度、以及重新安裝極化器於新方位來達成。習知的解決方案非常繁重複雜，因為不希望攜帶各種元件於安裝處。再者，手動拆裝/重組步驟導入人為失誤及/或缺陷的可能性。

再者，針對實際目的，這些習知解決方案對特定終端永久地設定頻率範圍及極化。此乃因任何頻率範圍及極化的改變將牽涉到時間及叫修服務的費用。安裝者必須親訪實體位置，並藉由利用拆裝/重組技術或斷開整個終端，來改變極化。在消費寬帶衛星終端市場中，叫修服務的成本可能超過設備的成本，且一般而言手動改變此類終端的極性在經濟上是不可行的。

根據各種例示實施例，提供電子地或機電地切換頻率範圍及/或極性的低成本系統及方法。於例示實施例，可改變終端的頻率範圍及/或極化，而不需要人去碰觸終端。換言之，終端的頻率範圍及/或極化不需叫修服務就可改變。於例示實施例，此系統組態成遠端造成終端的頻率範圍及/或極化改變。

於一例示實施例，此系統及方法有助於安裝能從兩個或更多的頻率範圍電子設定為所需頻率範圍之單一類型終端。一些例示頻率範圍包含接收10.7GHz至12.75GHz、發射13.75GHz至14.5GHz，接收18.3GHz至20.2GHz、以及發射28.1GHz至30.0GHz。再者，點對點系統其他所需頻率範圍落入15GHz至38GHz。於另一例示實施例，此系統及方法有助於安裝能從兩個或更多的極性電子設定為所需極性之單一類型終端。舉例而言，極性可包含左手環形、右手環形、垂直線性、水平線性、或任何其他正交極化。再者，於各種例示實施例，可安裝於單一類型的終端，其能從眾多頻率範圍及極性分別電子選擇頻率範圍與極性。

於例示實施例，發射及接收訊號配成對，而使共用切換機制同時切換兩個訊號。舉例而言，一個「顏色」可為利用RHCP在頻率範圍19.7GHz至20.2GHz的接收訊號，以及利用LHCP在頻率範圍29.5GHz至30.0GHz的發射訊號。其他「顏色」可使用相同的頻率範圍但是利用RHCP發射及利用LHCP接收。因此，於例示實施例，發射及接收訊號操作於相反極化。然而，於一些例示實施例，發射及接收訊號操作於相同極化，其針對無自我干涉操作而增加對訊號隔離的要求。

因此，可安裝單一終端類型，其可針對第一地理區域以第一方式組態，並針對與第一區域不同的第二地理區域以第二方式組態。

根據例示實施例，陸上微波通訊終端用於促進負載平衡。負載平衡涉及將點對點系統或衛星上的一些負載，從一個極性/頻率範圍「顏色」或「束」移到另一個。負載平衡藉由遠端切換頻率範圍及/或極性的能力達到。

因此，於例示實施例，負載平衡的方法包含遠端切換一或更多陸上微波通訊終端之頻率範圍及/或極性之步驟。舉例而言，系統操作員或負載監控電腦可決定系統帶寬的動態改變，已產生較佳將某些使用者移到可能較不壅塞的相鄰波束的狀況。於一範例，之後負載再次改變時，可能將這些使用者移回。於例示實施例，可週期性地執行訊號切換(因此為衛星容量「負載平衡」)。於其他例示實施例，負載平衡可同時或實質同時地執行於許多終端(例如成百或成千的終端)。於其他例示實施例，負載平衡可執行於許多終端而不需要手動重新組態成千的使用者終端。

於例示實施例，基於系統負載需要經常性執行負載平衡。舉例而言，負載平衡可以季節為單位進行。舉例而言，當學校、大學、及類似的開學及結束時期，負載可顯著地改變。於另一範例，休假季節可能顯著發生負載變化。於另一範例，負載平衡以小時為單位執行。再者，負載平衡可在任何適當的時間執行。於一範例，若最大使用是在6-7PM，則可將最重負載波束區的一些使用者切換到不同時區的相鄰波束。於另一範例，若地理區域包含辦公室及家用終端，辦公室終端與家用終端在不同時間歷經最重負載。於又另一實施例，特定區域可能增加區域性通量，例如在運動類活動或會議時。

於例示實施例，切換可規則性發生。舉例而言，極化可在晚上時間切換，然後在上班時間切換回來，以反應隨著時間發生的傳輸負載變化。於例示實施例，極化可在裝置壽命其切換上千次。

根據例示實施例並參考圖19，衛星可具有下行鏈路、上行鏈路、以及涵蓋區。涵蓋區可包含各對應點波束的較小區域，以照射個別的區域。點波束可彼此相鄰以及具有重疊區域。衛星通訊系統具也許多參數來作用：(1)正交時間數或頻隙數(於後定義為顏色圖案)；(2)波束間隔(特徵為於交叉點之波束滾降)；(3)頻率再用圖案(再用圖案結構可為規則的，其中需要均勻分布的容量)；以及(4)許多波束(具有越多波束的衛星提供越大的系統彈性及越佳的帶寬效率)。除了時間及頻隙，極化可用做為定義再用圖案的量化因子。於一例示實施例，點波束可包含第一點波束及第二點波束。第一點波束可照射在地理區域內的第一區域，以傳送資訊到第一複數訂戶終端。第二點波束可照射在地理區域內與第一區域相鄰的第二區域，以傳送資訊到第二複數訂戶終端。第一區域及第二區域可重疊。

第一點波束可具有第一特性極化。第二點波束可具有與第一極化正交之第二特性極化。極化的正交性做為在相鄰波束間提供隔離量。極化可結合頻隙，而在相鄰波束及個別區域間達到更高度的隔離。第一波束的訂戶終端可具有匹配第一特性極化的極化。第二波束的訂戶終端可具有匹配第二特性極化的極化。在相鄰波束重疊區域的訂戶終端可選擇性地分派到第一波束或第二波束。此選擇性分派在衛星系統內是種彈性，且可透過在重疊區的任何訂戶終中開始服務後的重新分派而改變。遠端改變由相鄰波束照射的重疊區訂戶終端的極化能力，對操作是重要改善以及針對改變訂戶分布及量最佳化衛星資源的使用。舉例而言，將使用者或一群使用者從第一波束重新分派到第二波束，或從第二波束重新分派到第一波束，可能是衛星資源的有效率使用以及對個別服務訂戶的改善。利用極化做為量化因子而於相鄰波束間提供隔離的衛星系統，因此可藉由傳送含有命令的訊號將極化從第一極化狀態切換或改變成第二正交極化狀態，而遠端地改變極化。極化的意圖改變可有助於重新分派到利用極化的點波束衛星系統中的相鄰波束，以增加波束隔離量。

根據例示實施例，此系統用於促進訂戶終端選端定只能力。於一例示實施例，此系統用於遠端定址特定的終端。此系統可用於定址各訂戶終端。於另一例示實施例，可定址一組訂戶終端。因此，遠端訊號可命令終端或一組終端從一個顏色切換到另一顏色。終端可以適當的方式定址。於一例示實施例，終端可透過數據機或機上盒定址。因此，根據例示實施例，系統組態成藉由傳送定址到特定終端的命令，而遠端改變訂戶終端之特性極化。

下行鏈路基於所選的頻率及/或極化組合，可包含多個「顏色」。雖然可使用其他頻率及頻率範圍以及其他極化，提供多顏色實施例的範例。舉例而言，於下行鏈路中，顏色U1、U3、及U5為左手圓極化(LHCP)，而顏色U2、U4、及U6為右手圓極化(RHCP)。於頻率域中，顏色U3及U4是從18.3-18.8GHz，顏色U5及U6是從18.8-19.3GHz，而顏色U1及U2是從19.7-20.2GHz。應注意，於此例示實施例，各顏色代表500MHz的頻率範圍。於其他實施例可使用其他頻率範圍。因此，選擇LHCP或RHCP其中之一，並從眾多可用選項中指定頻帶將指明顏色。類似地，上行鏈路包含頻率/極化組合，其各可指定為顏色。通常，LHCP及RHCP如所示的為反向，提供增加的訊號隔離，但不是一定要這樣。於上行鏈路中，顏色U1、U3、及U5為RHCP，而顏色U2、U4、及U6為LHCP。於頻率域中，顏色U3及U4是從28.1-28.6GHz，顏色U5及U6是從28.6-29.1GHz，而顏色U1及U2是從29.5-30.0GHz。應注意，於此例示實施例，各顏色纇似地代表500MHz的頻率範圍。

於例示實施例，衛星可廣播多個點波束。一些點波束為一個顏色，而其他點波束為不同的顏色。針對訊號分離，類似顏色的點波束典型不位於彼此相鄰。於例示實施例並參考圖19，所示的分布圖案提供四色點波束頻率再用的例示佈局。應了解此圖案中，顏色U1不會在另一個顏色U1旁邊，以此類推等等。然而，應注意，典波束典型地會重疊，且點波束可能較佳以圓形涵蓋區來表示。再者，應了解訊號的強度可能隨著與圓心的距離降低，而使此圓僅為近似特定點波束的涵蓋。圓形涵蓋區可覆蓋在地圖上，以決定特定區域有哪個點波束可用。

因此，位在地圖位置A(見圖19，實際分布圖)並具有四色可切換收發器的人，將有可用的顏色U1、U2、及U3。可切換收發器以操作這三個顏色中最適合當時需求的一個。類似地，地圖上位置B具有可用的顏色U1及U3。最後，地圖上位置C具有可用的顏色U1。於許多實際狀況下，收發器在特定區域會具有兩個或三個可用的顏色選擇。

應注意，亦可使用顏色U5及U6，而更增加點波束圖案使用顏色的選擇。如此也更增加特定收發器在特定區域可用選擇。雖然說明四個或六個顏色的實施例，但是針對顏色切換可使用任何適當的顏色數目，如於此所述。再者，雖然於此所述為衛星，但是本說明意欲用於與收發器進行通訊的其他類似遠端通訊系統。

終端的頻率範圍/極化可藉由以下至少其中一種方式選擇：遠端地、區域地、手動地、或其一些組合地。於一例示實施例，終端組態成遠端控制，而從一個頻率範圍/極化切換到另一個。舉例而言，終端可從控制切換頻率範圍/極化的中央系統接收訊號。中央系統可決定負載改變顯著減緩左手極化通道，但是右手極化通道具有可用的帶寬。然後中央系統可遠端地切換數個終端的極化。如此針對切換及未切換使用者，可改善通道的可用性。再者，切換的單位可基於地理、天氣、使用特性、個別帶寬需求、及/或其他考量來選擇。再者，頻率範圍/極化的切換可因應於客戶通知公司傳輸品質不良。

應注意，雖然於此在切換頻率範圍及極化兩者的背景下說明，但是於此所論的益處及優點在單單切換頻率範圍及極化其中一個時也可實現。

於此所述的頻率範圍切換可以任何數量的方式執行。於例示實施例，頻率範圍切換電子地執行。舉例而言，頻率範圍切換的實施可藉由調整相陣列的相位轉變器、在固定頻率的震盪器或轉換器間切換、及/或包含可調震盪器訊號之可調雙轉換發射器。頻率範圍切換用於本發明的額外觀點揭露於申請中與本案具有相同申請日的美國專利申請案「具有單一區域震盪器之雙轉換發射器(DUAL CONVERSION TRANSMITTER WITH SINGLE LOCAL OSILLATOR)」，其整體揭露於此作為參考。

根據另一例示實施例，所述的極化切換可以任何數量的方式執行。於例示實施例，極化切換藉由調整正交天線埠的訊號相對相位而電子地執行，或於另一實施例為機械地執行。舉例而言，極化切換可利用喇叭(trumpet)開關實施。喇叭開關可電子地致動。舉例而言，喇叭開關的致動可藉由電磁、伺服機、電感、螺線圈、彈簧、馬達、電機裝置、或其任何組合。再者，切換機制可為用於移動及維持喇叭開關位置的任何機制。再者，於例示實施例，喇叭開關藉由閂鎖機制固定。舉例而言，閂鎖機制可為固定磁鐵。閂鎖機制將喇叭開關固定在位置直到天線切換到另一極化。

如於此所述，終端可用於接收造成切換的訊號，且此訊號可來自遠端來源。舉例而言，遠端來源可為中央辦公室。於另一範例，安裝者或客戶可利用連接到終端傳送命令給開關的區域電腦來切換極化。於另一實施例，安裝者或客戶可利用傳送訊號到開關的電視機上盒，來切換極化。極化切換可發生在安裝時，做為一種增性能的手段，或解決不良性能的另一種選擇方案。

於其他例示實施例，手動方法可用於將終端從一個極化改變到另一個。如此可藉由實體移動系統內的開關或藉由江開關延伸到殼體外而使其易於手動切換極化來達成。此可由安裝者或客戶進行。

於此已說明關於特定實施例的益處、其他優點、及問題的解決方案。然而，這些益處、其他優點、問題的解決方案、以及可造成任何益處、其他優點、及解決方案發生或變得鮮明的元件，並不解釋為任一或全部申請專利範圍的關鍵的、必須的、或重要的特徵或元件。於此所用的用語「包含」、「包括」、「含有」、「包含有」、或任何其他變化，意欲涵蓋非排他性的包含，而使包含表列元件的製程、方法、製成品、或裝置不僅僅包含所列元件，而可包含未明確表列或此類製程、方法、製成品、或裝置固有的元件。再者，除非有明確說明是「重要」或「關鍵」，不然於此所述的元件對於實施本發明並非必要的。

100．．．天線系統

101．．．收發器

105．．．天線饋源

110．．．極化器

120．．．號角形饋線

130．．．正模轉換器

200．．．積體收發器

205．．．收發器殼體

210．．．殼基底

215．．．分塊正模轉換器的第一部分

220．．．子層元件

225．．．分塊正模轉換器的第二部分

230．．．收發器印刷電路板組件

232．．．發射電路

234．．．接收埠負載

240．．．殼蓋

250．．．鰭部

251．．．共用埠

252．．．發射埠

253．．．接收埠

260．．．凹陷部

270．．．電纜連接器

400．．．積體收發器殼體

401．．．內表面

402．．．外表面

410．．．正模轉換器共用埠

411．．．極化器裝設介面

415．．．第一正模轉換器部分

420．．．螺孔

430．．．鰭部

520．．．螺孔

521．．．孔

525．．．裝設表面

530．．．重量減輕區域

535．．．熱轉移區域

551．．．正模轉換器共用埠

552．．．發射埠

553．．．接收埠

600．．．天線系統

601．．．積體收發器

610．．．極化器

620．．．號角形饋線

630．．．子反射器

640．．．支撐桿

650．．．反射器

800．．．收發器

810．．．殼基底

815．．．第一正模轉換器部分

820．．．子層元件

825．．．第二正模轉換器部分

830．．．收發器印刷電路板組件

840．．．殼蓋

850．．．鰭部

1000．．．正模轉換器

1001．．．第一件

1002．．．第二件

1003．．．主軸

1010．．．共用埠

1015．．．共用波導過渡區

1020．．．額外埠

1022．．．Ka帶斥拒波導濾波器

1025．．．第一過渡區

1030．．．額外埠

1035．．．第二過渡區

1040．．．額外埠

1045．．．第三過渡區

1050．．．額外埠

1200．．．饋線子系統

1201．．．號角形饋線

1202．．．雙帶圓形極化器

1203．．．雙帶四埠正模轉換器

1210．．．共用埠

1215．．．共用波導

1220．．．第一埠

1221．．．低雜訊放大器

1225．．．波導通道

1230．．．第二埠

1231．．．匹配負載

1235．．．波導通道

1240．．．第三埠

1241．．．匹配負載

1245．．．波導通道

1250．．．第四埠

1251．．．高功率放大器

1300．．．共平面雙帶四埠正模轉換

1310．．．共用埠

1311．．．接收有效埠

1312．．．發射有效埠

1313．．．接收終止埠/負載

1314．．．第一發射終止埠/負載

1315．．．第二發射終止埠/負載

1316．．．共用波導過渡區

1322．．．Ka帶斥拒波導濾波器

1325．．．第一訊號通道

1326．．．第一過渡區

1335．．．第二訊號通道

1336．．．第二過渡區

1345．．．第三訊號通道

1346．．．第三過渡區

1355．．．第四訊號通道

1360．．．線性開關

1410．．．跨越元件

1421．．．彎扭段

1422．．．彎扭段

1423．．．水平通道部

1424．．．垂直通道部

1425．．．水平過渡部

1426．．．垂直過渡部

1427．．．接面

1428．．．斜接壁

1604．．．滑動開關

1611．．．接收有效埠

1613．．．接收終止埠/負載

1614．．．第一終止埠/負載

1615．．．第二終止埠/負載

1625．．．第一訊號通道

1635．．．第二訊號通道

1645．．．第三訊號通道

1655．．．第四訊號通道

1700．．．天線系統

1701．．．收發器殼體

1703．．．波導

1704．．．滑動開關

1705．．．閂鎖機制

1705a．．．固定磁鐵

1705b．．．金屬插入器

1750．．．螺線管

1751．．．柱塞

1752．．．第一線圈

1753．．．第二線圈

1754．．．第一離件

1755．．．第二離件

1756．．．鄰近偵測器

1757．．．鄰近偵測器

1800．．．天線系統

1801．．．殼體

1802．．．子層元件

1803．．．波導

1804．．．滑動開關

1805．．．切換機制

1806．．．印刷電路板

1810．．．通道連接共用埠

參考詳細說明及申請專利範圍，並配合圖式，可得到對本發明更完整的了解，其中圖式中類似的參考符號表示類似的元件，以及其中：

圖1顯示與收發器有關的習知天線饋源；

圖2A、圖2B顯示例示積體收發器之爆炸圖；

圖3A顯示例示積體收發器之截面圖；

圖3B顯示另一例示積體收發器之截面圖；

圖3C顯示又另一例示積體收發器之截面圖；

圖3D顯示例示積體收發器之透視圖；

圖3E顯示例示積體收發器之截面圖；

圖4顯示具有鰭部之收發器殼體之例示實施例之透視圖；

圖5顯示例示子層元件；

圖6顯示例示天線系統；

圖7顯示例示設計程序及流程圖；

圖8A顯示例示積體收發器之截面圖；

圖8B顯示另一例示積體收發器之截面圖；

圖8C顯示又另一例示積體收發器之截面圖；

圖9A顯示例示共用波導通道之習知初始設計；

圖9B顯示具有拔模角之例示共用波導通道；

圖10顯示例示分塊四埠正模轉換器；

圖11A顯示例示分塊四埠正模轉換器之截面與透視圖；

圖11B顯示例示分塊四埠正模轉換器之截面圖；

圖12A以方塊圖形式顯示饋線子系統之例示實施例；

圖12B以方塊圖形式顯示雙帶四埠正模轉換器之例示實施例；

圖13A顯示滑動開關在第一位置之共平面波導之例示實施例之俯視圖；

圖13B顯示滑動開關在第二位置之共平面波導之例示實施例之俯視圖；

圖14顯示例示共平面波導之透視圖；

圖15顯示例示波導之例示「彎扭」部分之兩個特寫圖；

圖16A及圖16B顯示由於極化切換而具有交替訊號路徑之例示天線系統；

圖17顯示具有滑動開關及切換機制之例示天線系統之截面圖；

圖18A顯示具有滑動開關以促進極化切換之另一例示天線系統；

圖18B顯示具有滑動開關之例示天線系統之爆炸圖；以及

圖19顯示顏色分布之例示實施例。

200．．．積體收發器

205．．．收發器殼體

210．．．殼基底

215．．．分塊正模轉換器的第一部分

220．．．子層元件

225．．．分塊正模轉換器的第二部分

230．．．收發器印刷電路板組件

240．．．殼蓋

250．．．鰭部

260．．．凹陷部

Claims (14)

1. 一種正模轉換器，包含：一共用埠，用以支援一第一頻帶段及一第二頻帶段，且用以支援兩個操作極化；一共用波導通道，沿該共用埠之中心軸；一第一接面及一第二接面沿該共用波導通道設置，其中該第一接面及該第二接面彼此正交；以及一第三接面及一第四接面沿該共用波導通道設置，其中該第三接面及該第四接面彼此正交；其中該第一接面、該第三接面及該第四接面在一共用平面中皆連接至該共用波導通道，及其中該第二接面在與該共用平面正交的一平面中連接至該共用波導通道；一跨越元件，在該第二接面處連接至該共用波導通道，其中該跨越元件係用以連接該共用波導通道到一第二波導通道；在該共用平面中的一第一波導通道，其中該第一波導通道連接該第一接面；在該共用平面中的該第二波導通道，其中該第二波導通道連接該第二接面；在該共用平面中的一第三波導通道，其中該第三波導通道連接該第三接面；及在該共用平面中的一第四波導通道，其中該第四波導通道連接該第四接面；其中該第一波導通道及該第三波導通道操作於兩極化的一第一極化中，其中該第二波導通道及該第四波導通道操作於該兩極化的一第二極化，以及其中該第一極化不同於該第二極化；及 其中該第一頻帶段與該第一接面及該第二接面相關，以及其中該第二頻帶段與該第三接面及該第四接面相關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中該跨越元件為C型。
3. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中該跨越元件包含過濾元件，用以增加該正模轉換器之該共用波導通道和該第二波導通道間之一隔離量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中該第一頻帶段為具有一帶寬約1900MHz之K帶，以及其中該第二頻帶段為具有一帶寬約1900MHz之Ka帶。
5. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中該第一頻帶段接收頻率範圍在18.3-20.2GHz之一接收訊號，以及其中該第二頻帶段發射頻率範圍在28.1-30.0GHz之一發射訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，更包含一線性開關，用以切換操作於該第一及第四波導通道或該第二及第三波導通道其中之一之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中沿該共用波導通道，從該共用埠之依序實體順序為該第一接面、該第二接面、該第三接面、以及該第四接面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，更包含複數個過渡距離，其中該等複數個過渡距離包括個別過渡距離介於以下之間：該共用埠及該第一接面、該第一接面及該第二接面、該第二接面及該第三接面、以及該第三接面及該第四接面；其中介於該第二接面到該第三接面過渡間的該個別過渡距離具有比其餘該等過渡距離較長的長度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之正模轉換器，其中在該第三接面之該共用波導通道之截面積大於在該第二接面之該共用波導通道之截面積。
10. 一種波導之彎扭過渡段(bend-twist transition section)，該彎扭過渡段包含：一水平通道部及一水平過渡部；一垂直通道部及一垂直過渡部；該水平通道部及該垂直通道部之一共用二分(bisecting)平面，由該波導之一連接邊緣面所形成；其中該彎扭過渡段用於通訊在該水平通道部及該垂直通道部之間的一訊號；其中該彎扭過渡段用於將該訊號的電場之幾何方位改變90度，以及將該訊號的方向改變90度；其中該水平過渡部逐漸下降直到低於該共用二分平面；其中該水平過渡部及該垂直過渡部在低於該共用二分平面處與該水平過渡部相交；其中該垂直過渡部在該共用二分平面與該水平過渡部相交； 其中該垂直過渡部相對於該共用二分平面亦與該水平過渡部正交相交；以及其中該水平過渡部及該垂直過渡部於一單一接面相交。
11. 一種波導之彎扭過渡段(bend-twist transition section)，該彎扭過渡段包含：一水平通道部及一水平過渡部；一垂直通道部及一垂直過渡部；該水平通道部及該垂直通道部之一共用二分(bisecting)平面，由該波導之一連接邊緣面所形成；其中該彎扭過渡段用於通訊在該水平通道部及該垂直通道部之間的一訊號；以及其中該彎扭過渡段用於將該訊號的電場之幾何方位改變90度，以及將該訊號的方向改變90度；該垂直過渡部及該水平過渡部的每一個都包含一上半部及一下半部；其中該水平過渡部之該下半部朝該垂直過渡部與該水平過渡部相交處變得越深；其中該水平過渡部之該上半部朝該垂直過渡部與該水平過渡部相交處變得越淺；其中該垂直過渡部從該垂直通道部朝該垂直過渡部與該水平過渡部相交處變窄；以及其中該水平過渡部及該垂直過渡部於一單一接面相交。
12. 如申請專利範圍第11項所述之彎扭過渡段，其中該垂直過渡部之該上半部與該水平過渡部之該上半部不相交，且其中該 垂直過渡部之該下半部與該水平過渡部之該下半部相交成一直角。
13. 如申請專利範圍第12項所述之彎扭過渡段，其中該垂直過渡部之該上半部在該垂直過渡部與該水平過渡部相交處與該水平過渡部之該下半部重疊。
14. 如申請專利範圍第12項所述之彎扭過渡段，其中該垂直過渡部之該上半部在該垂直過渡部與該水平過渡部相交處與該垂直過渡部之該下半部充分連接。