雙極化的反射器天線組件的制作方法
【專利摘要】一種雙極化反射器天線組件，設(shè)置有反射盤，該反射盤耦接至具有饋送端口從其穿過的饋送轂；收發(fā)機(jī)托架，耦接至該饋送轂的背面；圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，耦接至該饋送端口；方波導(dǎo)，耦接至該圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器；OMT，耦接至該方波導(dǎo)；該OMT設(shè)置有在一方波導(dǎo)和一對彼此成90度取向的矩形波導(dǎo)之間的OMT交叉口，每個(gè)矩形波導(dǎo)的輸出端口布置成垂直于該雙極化反射器天線組件的縱軸?？蛇x擇地，可在該饋送端口和該圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器之間應(yīng)用圓波導(dǎo)，消除該方波導(dǎo)，或者，該矩形波導(dǎo)可沿縱向延伸，同樣消除該方波導(dǎo)。
【專利說明】雙極化的反射器天線組件
[0001]本申請是申請日為2010年3月12日、申請?zhí)枮?01010195269.1，發(fā)明名稱為“雙極化的反射器天線組件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及反射器天線。更具體地，本發(fā)明涉及一種雙極化的反射器天線組件，其具有提供改進(jìn)的電性能的信道和正交模式轉(zhuǎn)換器(OMT)配置。
【背景技術(shù)】
[0003]雙極化微波通信鏈路采用一對使用不同極化的信號，因此同單信號/雙極通信鏈路相比，能使鏈路容量顯著地增加。但是，由于信號分離的要求和/或每個(gè)信號之間的干擾，因此相對于每個(gè)信號，電性能會(huì)降低。隨著在地面通信系統(tǒng)中，尤其是在有限的RF頻譜環(huán)境中，對鏈路容量不斷增加的需求，雙極化通信鏈路的使用正在增加。
[0004]與單信號/雙極性通信鏈路一起使用的傳統(tǒng)地面通信反射器天線可被設(shè)置在緊湊組件中，其中收發(fā)機(jī)緊接反射盤的背部安裝。從而，對天線回波損耗的要求可放寬，插入損耗和鏈路預(yù)算得到改進(jìn)。
[0005]由于額外的信道和功能復(fù)制能使雙信號處理成為可能，典型的雙極化通信鏈路使用具有遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)座架的反射器天線，因此需要額外的波導(dǎo)管和/或收發(fā)機(jī)座架要求。
[0006]反射器天線接收的雙極化電信號由插入信道中的OMT分離。分離后的信號之后各自運(yùn)送至專用的收發(fā)機(jī)。
[0007]雙極化反射器天線組件需要考慮的電性能包括天線饋送和收發(fā)機(jī)上的兩個(gè)正交極化端口之間的端口間隔離(IPI)。OMT的IPI性能對整個(gè)天線組件的交叉極化鑒別特性作貢獻(xiàn)。如果雙極化天線組件的XPD降低，交叉極化串?dāng)_消除(XPIC)將會(huì)變?nèi)?，這意味著正交信道之間將會(huì)相互干擾，整個(gè)通信鏈路的性能降低。但是，如果OMT/信道在物理意義上很大，由于信號能量不得不在無線電端口和饋送端口之間傳播的距離增加，因此去極化成為額外因素。
[0008]國際專利申請公布W02007/088183和W02007/088184分別公開了 OMT和互連波導(dǎo)元件，可一同使用于具有緊接反射器背部安裝的收發(fā)機(jī)的雙極化反射器天線組件中。W02007/088183中的OMT的內(nèi)部信號表面包括一個(gè)復(fù)雜凸臺隔板極化器特征，由于OMT元件剖面對信道正交對準(zhǔn)，因此該特征難以成本有效地進(jìn)行精確地機(jī)加工。因?yàn)镺MT還是反射器天線的饋送轂，協(xié)調(diào)不同的反射器天線配置之間的部分和/或?qū)⒖蛇x擇的OMT配置應(yīng)用到已有的設(shè)施，例如在已有的反射器天線組件從單極化到雙極化操作的場轉(zhuǎn)換/升級中的設(shè)施，可能是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]需要OMT內(nèi)的90度信道變化以使在OMT/饋送轂收發(fā)機(jī)側(cè)的OMT輸出端口同反射器天線的縱軸對準(zhǔn)。W02007/088184中在OMT和收發(fā)機(jī)的輸入端口之間的互連波導(dǎo)元件因此必須具有額外的90度的彎曲部以在同反射器天線的縱軸正交的近耦接配置中與收發(fā)機(jī)配合。每個(gè)額外的90度信道的變化使制造復(fù)雜，延長了總的信道，并且引入了用于IPI和/或信號的去極化衰減的額外機(jī)會(huì)。
[0010]微波工作頻率在一個(gè)寬的頻率范圍內(nèi)擴(kuò)展，通常在6-42GHZ之間?，F(xiàn)有的反射器天線的解決方案典型地僅針對該頻段的窄帶設(shè)計(jì)，因此需要全部重新設(shè)計(jì)、加工、制造和完全不同的反射器天線組件的庫存以滿足市場需求。
[0011]反射器天線市場的競爭將注意力集中于提高電性能和將總的制造、庫存、分配、安裝和維護(hù)成本減到最小。因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的雙極化反射器天線配置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]結(jié)合于且組成本說明書一部分的附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，其中附圖中相似的附圖標(biāo)記代表同一特征或元件，并且可能不會(huì)在每一幅它們出現(xiàn)的附圖中，都作詳細(xì)描述，并且同上面給出的本發(fā)明的大體說明和下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理；
[0013]圖1是雙極化反射器天線組件的第一個(gè)實(shí)施例的示意性的等角背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉；
[0014]圖2是圖1所示組件的示意性的等距背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉，并且OMT/饋送組件被抽出；
[0015]圖3是圖1中OMT/饋送組件的示意性的等距背面分解視圖；
[0016]圖4是圖3中的方波導(dǎo)模塊裝配后的示意性的等距底部視圖；
[0017]圖5是圖3中的方波導(dǎo)模塊的示意性的等距底部分解視圖；
[0018]圖6是圖3中OMT的示意性的等距背面分解視圖；
[0019]圖7是圖3中OMT裝配后的示意性的等距背面視圖；
[0020]圖8是雙極化反射器天線組件的第二個(gè)實(shí)施例的等角的示意性的背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉；
[0021]圖9是圖8所示組件的示意性的等距背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉，并且OMT/饋送組件被抽出；
[0022]圖10是圖8中OMT/饋送組件的示意性的等距背面分解視圖；
[0023]圖11是圖10中OMT的示意性的等距背面分解視圖；
[0024]圖12是圖10中OMT裝配后的示意性的等距背面視圖；
[0025]圖13是雙極化反射器天線組件的第三個(gè)實(shí)施例的示意性的等角的背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉；
[0026]圖14是圖13所示組件的示意性的等距背面視圖，為了清楚起見收發(fā)機(jī)被去掉，并且OMT/饋送組件被抽出；
[0027]圖15是圖13中OMT/饋送組件的示意性的等距背面分解視圖；
[0028]圖16是圖13中OMT的示意性的等距背面分解視圖；
[0029]圖17是圖13中OMT裝配后的示意性的等距背面分解視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]發(fā)明人發(fā)明了一種雙極化反射器天線組件，其中可安裝于反射器/反射器饋送轂的背面上的OMT/互連波導(dǎo)元件，能使收發(fā)機(jī)座架緊接反射器的背面且改進(jìn)電性能。此外，OMT/波導(dǎo)元件的模塊特征還能使便于互換/配置，用于以不同工作頻率和/或要求的電性能折衷特性進(jìn)行工作。
[0031]在雙極化反射器天線組件2的第一個(gè)實(shí)施例中，如圖1和2中所示，為了清楚起見收發(fā)機(jī)(可選擇為單獨(dú)的接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī))被去掉，收發(fā)機(jī)托架4緊接反射盤6的背面耦接，固定于反射器天線10的饋送轂8上。例如，OMT/饋送組件12可在近端16耦接至饋送轂8的饋送端口 14，并且在遠(yuǎn)端18由收發(fā)機(jī)托架4支承。
[0032]本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到，近端16和遠(yuǎn)端18是便于解釋元件取向和/或互連關(guān)系而引入的端部名稱。組件中的每個(gè)元件還具有近端16和遠(yuǎn)端18，S卩，元件的端部分別面向相關(guān)組件的近端16或遠(yuǎn)端18。
[0033]如圖3中最好地被示出，OMT/饋送組件12包括圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22、方波導(dǎo)模塊24、0MT26和一對極化適配器28，它們串聯(lián)耦接以形成從饋送轂8的饋送端口 14到收發(fā)機(jī)輸入端口的波導(dǎo)信道。
[0034]圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22可形成為一整體式元件，消除沿信道側(cè)壁的縫隙，縫隙可引入信號衰減。
[0035]在近端16與圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22耦接且在遠(yuǎn)端18與0MT26耦接的方波導(dǎo)模塊24具有在近端16和遠(yuǎn)端18之間延伸的方波導(dǎo)30。如圖4和5中最好地被示出，方波導(dǎo)30的三個(gè)側(cè)壁34被形成在方波導(dǎo)模塊24的凹槽部分32中，并且方波導(dǎo)30的第四側(cè)壁34被形成在方波導(dǎo)模塊24的蓋部分36中。凹槽部分32和蓋部分36可通過鍵部件38比如插入插口內(nèi)的銷釘和/或多個(gè)緊固件40比如螺釘?shù)扰浜显谝黄稹?br> [0036]由于方波導(dǎo)30的三個(gè)邊形成于凹槽部分32中，在凹槽部分32和蓋部分36之間沿著方波導(dǎo)30的縫隙位于方波導(dǎo)30的兩個(gè)角內(nèi)，遠(yuǎn)離波導(dǎo)側(cè)壁34的中心，在方波導(dǎo)信號傳播過程中所述中心處電流密度最高，因此降低信號的衰減。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)至IJ，在經(jīng)由機(jī)加工的制造過程中，方波導(dǎo)30的高容差方形度可用非常高的容差以成本有效的方式獲得，由于沿波導(dǎo)側(cè)壁34的中心配合的部分之間的緊密斜向?qū)?zhǔn)不是問題。
[0037]為了允許0MT26 (圖3)的輸出端口 42與OMT/饋送組件12的縱軸對稱對準(zhǔn)，同時(shí)使0MT26的矩形波導(dǎo)44的要求長度最小化,可米取方波導(dǎo)30的遠(yuǎn)端18橫向偏移，使得OMT/饋送組件12成流線型并且不需要一對90度彎曲部和矩形波導(dǎo)30路徑上的過渡部分。方波導(dǎo)30的縱向長度被選擇成以將輸出端口 42設(shè)置于相對于收發(fā)機(jī)托架4的所需耦接位置31，用于同收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。
[0038]如圖6和7中示出的，0MT26可由兩個(gè)OMT半片46形成，該兩個(gè)OMT半片通過鍵部件比如銷釘和插口和/或多個(gè)緊固件比如螺釘?shù)扰浜显谝黄稹?MT26分離且轉(zhuǎn)換從方波導(dǎo)輸入端口 48進(jìn)入到彼此成90度取向的矩形波導(dǎo)44的每個(gè)極性，即，在OMT的交叉口 49處轉(zhuǎn)換為垂直和水平極化信號。根據(jù)本領(lǐng)域熟知的微波傳播理論，OMT交叉口 49的設(shè)計(jì)和尺寸取決于輸入和輸出波導(dǎo)的尺寸和工作頻率，因而在此不再進(jìn)一步詳細(xì)描述。雖然兩個(gè)OMT半片46之間的縫隙位于各自矩形波導(dǎo)側(cè)壁34的中心，但是僅通過將方波導(dǎo)30的一個(gè)極小的部分設(shè)置于0MT26的方波導(dǎo)輸入端口 48，可使出現(xiàn)在中心側(cè)壁縫隙的信道部分最小化。此外，0MT26的兩個(gè)OMT半片結(jié)構(gòu)極大地簡化了方波導(dǎo)30和每個(gè)矩形波導(dǎo)44之間過渡表面的加工，例如消除了任何精密凸臺特征。
[0039]如圖3中最好地被示出，饋送端口 14和輸出端口之間的波導(dǎo)信道包括僅三個(gè)的90度彎曲部，每個(gè)彎曲部位于0MT26內(nèi)。
[0040]90度彎曲部的數(shù)量的減少可縮短總的信道長度并且提高電性能。
[0041 ] 極化適配器28可與每個(gè)輸出端口 42相耦接以將各自信道同每個(gè)收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。每個(gè)收發(fā)機(jī)可取向?yàn)樵谕硪皇瞻l(fā)機(jī)成鏡像的位置，保持收發(fā)機(jī)的任何散熱、引流和/或環(huán)境封焊優(yōu)選/要求的取向。
[0042]在13Ghz工作頻段評估，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的雙極化反射器天線組件2與常規(guī)的遠(yuǎn)程安裝收發(fā)機(jī)裝置相比在IPI方面具有顯著的改進(jìn)。
[0043]在雙極化反射器天線組件2的第二個(gè)實(shí)施例中，如圖8和9中示出的，為了清楚起見收發(fā)機(jī)(可選擇為單獨(dú)的接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī))被去掉，收發(fā)機(jī)托架4緊接反射盤6的背面耦接，并固定在反射器天線10的饋送轂8上。OMT/饋送組件12在近端16耦接于饋送轂8的饋送端口 14，并且在遠(yuǎn)端18由收發(fā)機(jī)托架4支承。
[0044]如圖10中最好地被示出，OMT/饋送組件12包括圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22、0MT26和極化適配器28，它們串聯(lián)耦接以形成從饋送轂8的饋送端口 14到收發(fā)機(jī)輸入端口的信道。
[0045]如圖11和12中示出，0MT26可由兩個(gè)OMT半片46形成，該兩個(gè)OMT半片也通過鍵部件38比如銷釘和插口和/或多個(gè)緊固件40比如螺釘?shù)扰浜显谝黄稹?MT26分離并且轉(zhuǎn)換從方波導(dǎo)輸入端口 48進(jìn)入彼此成90度取向的矩形波導(dǎo)44的每個(gè)極性，即，在OMT的交叉口 49處轉(zhuǎn)換為垂直和水平極化信號。根據(jù)本領(lǐng)域熟知的微波傳播理論，OMT交叉口 49的設(shè)計(jì)和尺寸取決于輸入和輸出波導(dǎo)的尺寸和工作頻率，因而，在此不再進(jìn)一步詳細(xì)描述。矩形波導(dǎo)44的縱向長度被選擇為以將輸出端口 42設(shè)置于相對于收發(fā)機(jī)托架4的所需耦接位置31，用于同收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。0MT26的兩個(gè)OMT半片結(jié)構(gòu)極大地簡化了方波導(dǎo)30和每個(gè)矩形波導(dǎo)44之間過渡表面的加工，例如消除了任何精密凸臺特征。
[0046]如圖10中最好地示出的，饋送端口 14和輸出端口之間的信道包括僅五個(gè)90度的彎曲部,每個(gè)彎曲部位于0MT26內(nèi)。90度彎曲部的數(shù)量的減少可縮短總的信道長度并且提高電性能。
[0047]極化適配器28 (圖10)可與每個(gè)輸出端口 42耦接以將各自信道同每個(gè)收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。從而每個(gè)收發(fā)機(jī)可被取向在同另一收發(fā)機(jī)成鏡像的位置，保持收發(fā)機(jī)的任何散熱、引流和/或環(huán)境封焊優(yōu)選/要求的取向。
[0048]本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)到，隨著頻率增加，高性能的雙模式波導(dǎo)信號傳播會(huì)更加依賴于波導(dǎo)的高尺寸公差特性。因此，第二個(gè)實(shí)施例通過盡可能靠近饋送端口設(shè)置OMT使方波導(dǎo)的長度最小化，而不是使用單極性矩形波導(dǎo)44獲得要求的用于將收發(fā)機(jī)靠近反射盤6背面安裝的信道偏移。
[0049]在雙極化反射器天線組件2的第三個(gè)實(shí)施例中，如圖13和14中示出的，為了清楚起見收發(fā)機(jī)(可選擇為單獨(dú)的接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī))被去掉，收發(fā)機(jī)托架4緊接反射盤6的背面耦接，并固定在反射器天線10的饋送轂8上。OMT/饋送組件12在近端16耦接于饋送轂8的饋送端口 14，并且在遠(yuǎn)端18由收發(fā)機(jī)托架4支承。
[0050]如圖15中最好地示出的，OMT/饋送組件12包括饋送端口適配器50、圓波導(dǎo)52、圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22、0MT26和極化適配器28，它們串聯(lián)耦接以形成從饋送轂8的饋送端口 14到收發(fā)機(jī)輸入端口的信道。
[0051]如圖16和17中示出的，0MT26可由兩個(gè)OMT半片46形成，該兩個(gè)OMT半片也通過鍵部件38比如銷釘和插口和/或多個(gè)緊固件40比如螺釘?shù)扰浜显谝黄稹?MT26分離并且轉(zhuǎn)換從方波導(dǎo)輸入端口 48進(jìn)入彼此成90度取向的矩形波導(dǎo)44的每個(gè)極性，即，在OMT的交叉口 49處轉(zhuǎn)換為垂直和水平極化信號。根據(jù)本領(lǐng)域熟知的微波傳播理論，OMT交叉口 49的設(shè)計(jì)和尺寸取決于輸入和輸出波導(dǎo)的尺寸和工作頻率，因而，在此不再進(jìn)一步詳細(xì)描述。圓波導(dǎo)52的縱向長度被選擇為以將輸出端口 42設(shè)置于相對于收發(fā)機(jī)托架4的所需耦接位置31，用于同收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。因此，矩形波導(dǎo)44的長度可顯著縮短。0MT26的兩個(gè)OMT半片結(jié)構(gòu)極大地簡化了方波導(dǎo)30和每個(gè)矩形波導(dǎo)44之間過渡表面的加工，例如消除了任何精密凸臺特征。
[0052]如圖15中最好地示出的，饋送端口 14和輸出端口之間的信道包括僅三個(gè)90度的彎曲部,每個(gè)彎曲部位于0MT26內(nèi)。90度彎曲部的數(shù)量的減少可縮短總的信道長度并且提高電性能。[0053]極化適配器28 (圖15)可與每個(gè)輸出端口 42耦接以將各自信道同每個(gè)收發(fā)機(jī)的輸入端口對準(zhǔn)。從而每個(gè)收發(fā)機(jī)可被取向在同另一收發(fā)機(jī)成鏡像的位置，保持收發(fā)機(jī)的任何散熱、引流和/或環(huán)境封焊優(yōu)選/要求的取向。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)到，隨著頻率增加，在圓波導(dǎo)52中高性能的雙模式波導(dǎo)信號傳播變得更加依賴于圓波導(dǎo)52的橢圓率。由于柱狀圓波導(dǎo)52從副反射器(未示出)延伸過饋送轂8到達(dá)圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22，沒有尺寸上的變化或縱向側(cè)壁縫隙，因此，就橢圓率來說，延伸的圓波導(dǎo)信道的高容差可成本有效地得到保持。此外，因?yàn)?MT26的單極性矩形波導(dǎo)44部分通過使0MT26緊接收發(fā)機(jī)設(shè)置得以最小化，因此0MT26中的90度彎曲部的數(shù)量和互連矩形波導(dǎo)44的總長度得以最小化。
[0055]使用了共同的反射盤6、饋送轂8和收發(fā)機(jī)托架4，每個(gè)OMT/饋送組件12的實(shí)施例可彼此互換，因此可獲得在典型微波頻率的寬頻段范圍內(nèi)的最優(yōu)操作的簡單配置，而不必要求單獨(dú)設(shè)計(jì)、制造和庫存多個(gè)頻率專用的反射器天線配置。此外，能使現(xiàn)有的單極性天線組件裝置簡單地就地升級到雙極化配置，因?yàn)轲佀洼?和相聯(lián)系的副反射器/饋送組件不需要被打亂，包括副反射器/饋送、饋送轂8和/或反射盤6之間的對準(zhǔn)和/或封焊。
[0056]元件表
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種雙極化反射器天線組件，包括: 反射盤，該反射盤耦接至具有饋送端口從其穿過的饋送轂； 收發(fā)機(jī)托架，該收發(fā)機(jī)托架耦接至該饋送轂的背面； 圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，該圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器耦接至該饋送端口 ； OMT,該OMT耦接至該圓-方波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器上；該OMT設(shè)置有在一方波導(dǎo)和一對彼此成90度取向的矩形波導(dǎo)之間的OMT交叉口，每個(gè)矩形波導(dǎo)的輸出端口布置成垂直于該雙極化反射器天線組件的縱軸。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中設(shè)置該矩形波導(dǎo)縱向尺寸以將所述輸出端口置于相對于所述收發(fā)機(jī)托架的耦接位置。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中從該饋送端口到每個(gè)該輸出端口的信道具有五個(gè)90度的波導(dǎo)彎曲部。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其中該OMT是沿該OMT的縱軸一個(gè)耦接至另一個(gè)的兩個(gè)OMT半片。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其中該兩個(gè)OMT半片通過鍵部件相互對準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中該OMT的遠(yuǎn)端由該收發(fā)機(jī)托架支承。
【文檔編號】H01P1/161GK103647154SQ201310648841
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2010年3月12日
【發(fā)明者】朱奈德·塞德, 基思·塔平, 阿倫·塔斯克, 加里·麥克勞德, 朱文杰, 陳海東 申請人:安德魯有限責(zé)任公司