專利名稱：雙模式/雙頻帶饋電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來是關(guān)于天線饋電裝置，具體說來是關(guān)于接收正交線性極化微波信號(hào)的饋電裝置。
通訊衛(wèi)星發(fā)射的各種不同頻帶的微波信號(hào)(例如C頻帶和Ku頻帶)由專用電視接收(TVRO)系統(tǒng)接收。每一微波信號(hào)均被在兩種可能取向的方向中的一個(gè)方向被線性極化，兩種取向所形成的電場(chǎng)向量互相垂直。通常，相鄰頻道電視信號(hào)均是互相垂直的(或正交的)，以提高頻道之間的隔離性。
正交線性極化后的信號(hào)可以由做成與信號(hào)極化方向重復(fù)對(duì)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)接收系統(tǒng)接收，或者由被設(shè)計(jì)成在最初校準(zhǔn)后即保持于一固定定向的固定接收系統(tǒng)所接收。對(duì)較多的衛(wèi)星而言，由于其正交信號(hào)均保持在確定的地球物理定位中，因而，固定接收系統(tǒng)越來越受到重視。
有關(guān)接收正交線性極化信號(hào)的美國(guó)專利有2825032，3388399，3458862，3668567，3698000，4041499，4117423，4414516，4528528，4554553，4544900，5672388，4679009，4707702，4755828，4758841，4862187，4890118，4903037，4951010，5043683，及5066958，用于接收正交線性極化信號(hào)的裝置由SPCElectronics公司提供的有DPS-710系列和DPS-710R系列產(chǎn)品，和由ProBrandInternational公司提供的AspenEagleLNBF1000產(chǎn)品。
本發(fā)明涉及用于接收正交線性極化微波信號(hào)的天線饋電裝置。
按本發(fā)明的裝置包括一個(gè)確定微波諧振腔的錐形饋電輻射體，和伸入該諧振腔中并分別對(duì)準(zhǔn)此正交信號(hào)的電場(chǎng)向量的第一和第二探頭。這些探頭最好是向后穿過諧振腔的后壁，以便將所接收到的信號(hào)直接向外傳送至放大器電路。
在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)探頭終止于位于基本上在軸向和縱向延伸的接收部分中的諧振腔內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置一個(gè)由諧振腔后壁伸出的隔離件，它基本上位于諧振腔軸的中央，以減小探頭之間的耦合。發(fā)射件最好至少部分圍繞每個(gè)探頭，以提高其上的信號(hào)發(fā)射強(qiáng)度。
按本發(fā)明特征，每個(gè)控頭朝后穿過諧振腔后壁之后，終接于存在其相應(yīng)信號(hào)的發(fā)射部分。這種直接通道有利于在外部接收電路中實(shí)現(xiàn)高的信噪比。
按本發(fā)明的饋電裝置實(shí)際上易于實(shí)現(xiàn)單件鑄塑，并作為固定的衛(wèi)星接收系統(tǒng)的部件進(jìn)行安裝。
用相應(yīng)于每個(gè)頻帶的空間標(biāo)度同軸地重復(fù)饋電裝置，本發(fā)明可以擴(kuò)展到多個(gè)頻帶。
發(fā)明的新特征具體列于所附的權(quán)利要求書中。結(jié)合附圖閱讀以下說明會(huì)對(duì)發(fā)明有最好的理解。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是裝有按本發(fā)明的優(yōu)選的雙模式饋電裝置的饋電組件的頂視圖;
圖2是圖1所示饋電組件的底面圖;
圖3是圖1所示饋電組件的側(cè)視圖;
圖4是圖1所示饋電組件的前視圖;
圖5是圖1所示饋電組件的后視圖;
圖6是沿圖1所示的6-6平面的局部剖面圖;
圖7是圖6的7-7平面的放大圖;
圖8是圖6中線8包圍部分的放大圖;和圖9是按本發(fā)明的雙模式/雙頻帶饋電裝置的一個(gè)放大平面視圖。
圖1中顯示了裝有按本發(fā)明的最佳實(shí)施例的雙模式饋電裝置的，用于接收正交線性化過的微波信號(hào)的饋電組件20的頂視圖。圖2進(jìn)一步顯示其底平面圖，圖3是饋電組件的側(cè)視圖，圖4和5是饋電組件的前視圖和后視圖。
饋電組件20包括用作饋電裝置24的基底的外殼22。饋電裝置24包括圓錐形輻射體26，它確定諧振腔28，諧振腔28有一開口端30用于輸入正交線性極化過的信號(hào)。諧振腔28的另一端被支撐有一對(duì)微波探頭34、36的后壁32封閉，每個(gè)探頭安裝成各自接收不同的線性極化過的信號(hào)。
探頭34、36伸過諧振腔后壁32進(jìn)入由外殼22限定的分隔室38，在此與它們相應(yīng)的信號(hào)允許輸入位于外殼22中的低噪聲放大器和裝在微帶電路板上的其它接收電路中(為使示圖清晰，沒有畫出微帶電路板;圖2中所見的插件40用于安裝;微帶電路板發(fā)出的信號(hào)穿過外殼上的孔42穿出外殼22)。饋電裝置還有構(gòu)成U形波導(dǎo)的發(fā)射件50、52，和確定旋臂56的隔離件54，促使穿過后壁32的信號(hào)沿著探頭34、36接收和發(fā)射。
因此從圖1至圖5可以正確地理解為，當(dāng)探頭34、36與衛(wèi)星信號(hào)的正交電場(chǎng)向量最初對(duì)準(zhǔn)后，饋電裝置24接收這些信號(hào)并直接發(fā)送到外部接收電路。饋電裝置24的新特征有利于縮短將信號(hào)傳送至外部接收電路的路徑長(zhǎng)度(例如低噪聲放大器)，以降低附加的噪聲而獲得高信噪比，此外，饋電裝置24實(shí)際上有助于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的單件鑄塑，如圖1至圖5所示;可以作為固定的衛(wèi)星接收系統(tǒng)的部件安裝。
參考沿圖1的6-6平面剖開的圖6，沿圖6的7-7平面的放大視7和圖6中線8包圍區(qū)的放大視8可以對(duì)饋電裝置24更詳細(xì)說明。
在這些圖中看到探頭36(也包括探頭34)包括基本上是在徑向和縱向延伸進(jìn)諧振腔28的接收部分60，和伸進(jìn)隔離室38與發(fā)射部分64之間的發(fā)射部分62。
發(fā)射件52伸進(jìn)諧振腔28，以后壁32部分包圍探頭36，從而與探頭36一起形成發(fā)射裝置以便將接收到的相應(yīng)信號(hào)發(fā)送到隔離室38。探頭36由同軸介質(zhì)70與后壁32隔離。在一些采用本發(fā)明的實(shí)施例中，可能希望連接到探頭發(fā)射部分26的外部接收電路在工作狀態(tài)和暫停狀態(tài)中轉(zhuǎn)換。后壁32，探頭36和發(fā)送件52可以選擇性的轉(zhuǎn)換不同的阻抗，使在發(fā)射部分52處出現(xiàn)適合于諧振腔28的阻抗。
僅管饋電裝置實(shí)施例24被選擇成適合于探頭36從諧振腔開口端30插入。從圖6發(fā)現(xiàn)，發(fā)送件52的開口壁結(jié)構(gòu)能使其他實(shí)施例被選擇成允許探頭36從后壁32插入諧振腔28中(例如，較薄的壁32，較大的直徑的同軸介質(zhì)70和較短的探頭接收部分60)，為更有利于這種插入，由后壁32確定的用以接受同軸介質(zhì)70的孔71可以在靠近后壁32的諧振腔表面向里開一個(gè)槽。
隔離件54以后壁32伸進(jìn)諧振腔28以減小探頭34、36之間的信號(hào)直接耦合。隔離件54的尺寸可以選擇以便給探頭34、36提供終端負(fù)載，而且也傳送一個(gè)適當(dāng)?shù)淖杩菇o諧振腔28。當(dāng)隔音件54從后壁32伸出時(shí)可以向內(nèi)傾斜，以利于這些阻抗匹配，也有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)鑄塑。隔離件54的其它實(shí)施例可以制成圓柱體和截頭圓錐體，其端部可以具有盤式和圓錐式結(jié)構(gòu)。
圖8表明饋電裝置24可以在同軸介質(zhì)70與后壁32之間設(shè)置一O形環(huán)74以使外殼22內(nèi)的接收電路有環(huán)境保護(hù)。
本發(fā)明的學(xué)說可以擴(kuò)展到接收多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)頻帶。圖9的放大圖表明，饋電裝置124有一確定具有開端130和后壁132的諧振腔128的饋電錐形輻射體126，正如上述饋電裝置24(圖1至圖8)所教導(dǎo)的，探頭134、136，發(fā)送件150，152和隔離件154的外表面均制作在諧振腔128中，而且尺寸選擇成適用于第一頻帶。
隔離件154的內(nèi)表面確定與諧振腔128同軸的第二諧振腔128′，它有開口端130′和后壁132′，第二諧振腔內(nèi)裝有探頭134′，136′，發(fā)送件150′，152′和隔離件154′，用于接收第二頻帶的正交線性極化過的信號(hào)(后壁132，132′不必是同一平面)。
正如本行業(yè)的普通技術(shù)人員所知的，微波裝置的尺寸與信號(hào)波長(zhǎng)直接相關(guān)(不直接與信號(hào)頻率相關(guān))。圖9所示的雙頻帶饋電裝置的尺寸選擇成能接收兩個(gè)頻帶(例如C和K頻帶)，其波長(zhǎng)有近似3∶1的比例關(guān)系。
僅管圖9所示的諧振腔128，128′有圓形截面，以提高反射器(未畫出)的照度，其他對(duì)稱的諧振腔截面也可以是方形。每個(gè)諧振腔截面也可以從一種形狀轉(zhuǎn)彎成另一種形狀(當(dāng)截面離開諧振腔后壁時(shí))以提高如反射器照度和信號(hào)隔離這些性能參數(shù)(例如，后壁處的方形轉(zhuǎn)換成面對(duì)反射器的圓形)。
對(duì)第一頻帶結(jié)構(gòu)而言(諧振腔132，探頭134，136，發(fā)送件150，152和隔離件154)，圖9進(jìn)一步示出每個(gè)探頭和相應(yīng)的發(fā)送件是如何沿兩個(gè)正交的平面180，182中的不同的一個(gè)平面通過軸，而與諧振腔的軸隔開，而隔離件截面(隔離件154的外表面153)基本上位于軸中央。
饋電裝置24構(gòu)造成適用于兩個(gè)頻帶，兩個(gè)頻帶中的每個(gè)頻帶的正交線性極化過的信號(hào)均做相同的校準(zhǔn)。若不是這種情況，探頭134′136′，和相應(yīng)的發(fā)送件150′，152′將會(huì)沿穿過諧振腔軸的不同正交平面離開諧振腔軸。
類似于圖1至圖8的饋電裝置的圖9還表明，隔離件154具有離開諧振腔而延伸的徑向旋臂156。旋臂件156呈對(duì)稱安裝，以提高與正交信號(hào)的阻抗匹配。一個(gè)旋臂伸進(jìn)由諧振腔壁和正交平面180，182確定的四分之一區(qū)域內(nèi)。該旋臂可以伸過探頭134，136的接收部分160的終端之間的校準(zhǔn)線190，以降低探頭間的耦合電容量。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，發(fā)送件(圖1至8中的50，52和圖9中的150，152，150′，152′)可以省去，它們的功能由相鄰的諧振腔壁完成。這些實(shí)施例中，可以使探頭遠(yuǎn)離諧振腔軸，以從諧振腔壁獲得附加的電容性負(fù)載。
圖1所示的尺寸大小適合于C頻帶的最佳實(shí)施例的典型尺寸如下;諧振腔28的直徑為2·262英寸，至后壁32的深度為4·64英寸;探頭34，36的直徑為0·062英寸;以后壁32伸出的探頭發(fā)送部分64長(zhǎng)為0·62英寸;探頭接收部分60長(zhǎng)為0.67英寸;探頭接收部分60從發(fā)送部分64彎曲70°;隔離件54從后壁32伸出1·15英寸;隔離件旋臂件156從諧振腔28的軸伸出0·430英寸;發(fā)送件50，52從后壁32伸出0·700英寸;發(fā)送件50，52與探頭發(fā)送部分64之間的最小間隙為0·0425英寸。
從上述內(nèi)容可以認(rèn)為，本發(fā)明所公開的饋電裝置實(shí)施例是，在一諧振腔內(nèi)利用探頭，發(fā)送件和隔離件構(gòu)成能接收一個(gè)頻帶或多個(gè)頻帶中的正交線性極化過的信號(hào)的饋電裝置。按本發(fā)明的裝置，實(shí)際上有助于同接收電路直接耦合，以降低接收噪聲，并且也有助于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的鑄塑結(jié)構(gòu)，并使其成為固定衛(wèi)星接收系統(tǒng)的部件安裝。
這兒所述的發(fā)明實(shí)施例是典型例，可以容易地預(yù)見，為獲得同樣結(jié)果還會(huì)有許多本發(fā)明的改型和尺寸變化和重新調(diào)整配置，所有這些均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求書要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于接收正交線性極化過的信號(hào)的雙模式饋電裝置，包括一個(gè)確定沿縱軸的微波諧振腔的饋電錐形輻射體，所說諧振腔一端為后壁，相對(duì)的另一端為開口，以接收所說的正交線性極化過的信號(hào)；和一對(duì)穿過所說諧振腔后壁而進(jìn)入諧振腔的探頭，每個(gè)探頭與所說后壁電氣絕緣，并沿通過所說軸的兩個(gè)正交平面中的一個(gè)不同平面與所說軸隔開，以接收所說信號(hào)中的一個(gè)不同的信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1的裝置，其中，所說探頭終接于所說的諧振腔內(nèi)，在接收部分中朝所說的軸徑向延伸。
3.按權(quán)利要求2的裝置，其中，所說探頭接收部分離開所說后壁縱向延伸。
4.按權(quán)利要求1的裝置，其中，每個(gè)探頭與存在相應(yīng)信號(hào)的發(fā)射部分內(nèi)的所說諧振腔外邊相連，并連接至外部接收電路。
5.按權(quán)利要求1的裝置，其中鄰近諧振腔的每個(gè)探頭彼此離開，以促進(jìn)沿所說的探頭發(fā)送。
6.按權(quán)利要求1的裝置，其中所說的諧振腔有對(duì)稱截面。
7.按權(quán)利要求1的裝置，其中所說的諧振腔有圓形截面。
8.一種用于接收正交線性極化過的信號(hào)的雙模式饋電裝置，包括一個(gè)饋電圓錐形輻射體，它確定沿縱軸的微波諧振腔，所說的諧振腔一端為后壁，另一端開口，以允許所說的正交線性極化過的信號(hào)輸入;一對(duì)穿過所說諧振腔后壁進(jìn)入所說諧振腔的探頭，每個(gè)探頭均與所說后壁電絕緣，并沿穿過軸的兩個(gè)正交平面的不同的一個(gè)平面與軸離開，以接收所說信號(hào)中的不同的一個(gè);和一個(gè)從所說的后壁插入所說諧振腔的隔離件，應(yīng)基本上位于所說軸的中央，以提高所說探頭之間的電氣絕緣。
9.按權(quán)利要求8的裝置，還包括一對(duì)發(fā)送件，每個(gè)所說的發(fā)送件從所說的后壁插入所說的諧振腔，并至少部分圍繞所說探頭中的一個(gè)探頭，以促使所說的信號(hào)中的一個(gè)沿該探頭發(fā)送。
10.按權(quán)利要求9的裝置，其中每個(gè)所說的發(fā)送件確定一個(gè)開口邊基本上面對(duì)所說的隔離件，所說的開口邊有利于所說探頭中的相應(yīng)的一個(gè)探頭插入并穿過所說后壁。
11.按權(quán)利要求9的裝置，其中每個(gè)發(fā)送件具有一個(gè)U形截面，所說U形截面的開口邊基本上面對(duì)隔離件，所說U形截面有利于所說探頭中的相應(yīng)一個(gè)探頭插入穿過所說后壁。
12.按權(quán)利要求9的裝置，其中每個(gè)所說發(fā)送件的面積隨發(fā)送件與所說后壁之間的距離的增加而減小。
13.按權(quán)利要求8的裝置，其中每個(gè)探頭終接于所說諧振腔內(nèi)，在發(fā)射部分內(nèi)朝軸徑向延伸。
14.按權(quán)利要求13的裝置，其中所說的探頭接收部分離開所說的后壁縱向延伸。
15.按權(quán)利要求13的裝置，其中所說探頭接收部分從所說后壁延伸，比其相應(yīng)的發(fā)送件伸得更遠(yuǎn)。
16.按權(quán)利要求8的裝置，其中所說的探頭終接于有相應(yīng)信號(hào)存在的發(fā)射部分中的所說諧振腔的外邊與外部接收電路相接。
17.按權(quán)利要求8的裝置，其中所說的隔離件確定多個(gè)徑向旋臂，每個(gè)旋臂伸入位于探頭之間的正交平面確定的四分之一區(qū)域內(nèi)。
18.按權(quán)利要求17的裝置，其中所說隔離件的截面形狀相對(duì)所述的軸對(duì)稱。
19.按權(quán)利要求18的裝置，其中所說的多個(gè)是四個(gè)。
20.按權(quán)利要求17的裝置，其中所述探頭接收部分一端相連，旋臂伸過連接一個(gè)探頭一端的連接線與所述的探頭中的另一探頭的一端相連。
21.按權(quán)利要求8的裝置，其中所說的隔離件有圓形截面。
22.按權(quán)利要求8的裝置，其中所說隔離件的截面積隨隔離件與所說后壁間距離的增加而減小。
23.按權(quán)利要求8的裝置，其中所說諧振腔有對(duì)稱的截面。
24.按權(quán)利要求23的裝置，其中所說諧振腔有圓形截面。
25.一雙模式/雙頻帶饋電裝置，用于接收正交線性極化過的信號(hào)，包括一個(gè)確定沿縱軸的第一微波諧振腔的錐形輻射體，所說第一諧振腔的一端為第一后壁，另一端為開口，所說第一諧振腔的尺寸選擇成適合于通過所說開口端接收第一頻帶中的正交線性極化過的信號(hào);一對(duì)第一探頭，穿過所說第一后壁進(jìn)入所說第一諧振腔，每個(gè)第一探頭與所說第一后壁電氣絕緣，并沿穿過所說軸的兩個(gè)正交平面中的一個(gè)與所說的軸隔開，以接收第一個(gè)頻帶信號(hào)中的一個(gè)不同的信號(hào);一個(gè)第一隔離件，穿進(jìn)所說的第一諧振腔并基本上位于所述軸的中央，以提高所述第一探頭之間的電絕緣，所說的第一隔離件限定在與第一諧振腔基本上同軸的第二微波諧振腔的內(nèi)表面上，所說第二諧振腔一端為第二后壁，相對(duì)的一端為開口，第二諧振腔的尺寸選擇成適合于通過所說的相對(duì)端接收高于所說第一頻帶的第二頻帶中的正交線性極化過的信號(hào);和一對(duì)第二探頭，穿過所說的第二后壁進(jìn)入所說的第二諧振腔，每個(gè)第二探頭與所說的第二后壁電氣絕緣，并沿穿過所述軸的兩個(gè)正交平面中的一個(gè)不同平面與所述軸隔開，以接收第二頻帶信號(hào)中的一個(gè)不同信號(hào)。
26.按權(quán)利要求25的裝置，還包括一對(duì)第一發(fā)送件，所說的每個(gè)第一發(fā)送件從所說的第一后壁伸進(jìn)第一諧振腔，并使其構(gòu)成為至少一部分圍繞所說的第一探頭中的不同的一個(gè)探頭，使有利于沿該發(fā)送件發(fā)送所說的第一頻帶信號(hào)中的一個(gè)信號(hào);和一對(duì)第二發(fā)送件，每個(gè)第二發(fā)送件從所述的第二后壁伸進(jìn)所述的第二諧振腔，并使之構(gòu)成為至少部分圍繞所說第二探頭中的一個(gè)不同探頭，以利于沿著該發(fā)送件發(fā)送第二頻帶信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
27.一種接收雙模式微波信號(hào)的方法，包括步驟在縱向限定于相關(guān)軸上的一個(gè)諧振腔內(nèi)接收兩個(gè)正交的線性極化過的信號(hào);接收在一對(duì)探頭中的一個(gè)探頭內(nèi)的所說的每個(gè)信號(hào)，所說的探頭伸進(jìn)所說的諧振腔，穿過諧振腔后壁，在諧振腔內(nèi)沿著穿過所說軸的兩個(gè)正交平面中的一個(gè)不同平面所說的軸與探頭隔開;沿著所說探頭中的相應(yīng)探頭發(fā)送每個(gè)所說的信號(hào)，發(fā)送件的輔助件從后壁伸出穿過所說后壁，并至少部分圍繞所說的相應(yīng)探頭;和使每個(gè)探頭相互隔絕的隔離件穿入所說諧振腔并基本上位于所說軸的中央。
全文摘要
公開了一種饋電裝置(24)，有利于從通信衛(wèi)星接收正交的線性極化過的信號(hào)。裝置包括在諧振腔(28)中與發(fā)送件(50、52)組合在一起的探頭(34，36)和一個(gè)隔離件(54)。裝置由于具有至外部接收電路的短的路徑長(zhǎng)度，而實(shí)際上能提高信噪比，并能用簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)裝置的單件鑄塑。本發(fā)明技術(shù)能擴(kuò)展到雙頻帶饋電裝置(124)。
文檔編號(hào)H01P5/103GK1089395SQ93102539
公開日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月6日
發(fā)明者勞里斯·J·威斯特 申請(qǐng)人:加利福尼亞放大器公司