專利名稱：正交極化發(fā)送-接收雙工微波頭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種正交極化發(fā)送-接收雙工微波頭。
在所有的微波中繼系統(tǒng)中現(xiàn)行的通用做法是使用雙工器。其中大多數(shù)雙工器利用處在兩不同極性下的波導入口，或是利用呈矩形或正方形喇叭狀的同軸入口。它們一般所依據(jù)的原則是超大尺寸的波導能夠傳播正交極化的兩束波(這一點特別適用于圓形或正方形TE11波導)。
電磁場由波模濾波效應(例如使用通過低于截止頻率的一種傳播的退耦板)和不同長度的波導結(jié)合進行分隔。
一般來說，一個高質(zhì)量的雙工器在入口之間提供40dB到50dB的退耦，而且做為一個波導，這一點必須在其所有的入口上做到，以維持電磁場的分布。這個原則總是離不開的，這是因為它在再現(xiàn)方面具有較高的保真度，以及其改善的對稱性。
在當前的國際競爭中，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括與廉價的小型地面站進行通訊操作的衛(wèi)星的再傳播。借助這種系統(tǒng)的電視再傳播顯示出很廣泛的應用前景。
技術(shù)改進在于下述領域，諸如使用硅(Si)或砷化鎵(GaAs)的單片電路制作;
使用表面裝配元件進行線路的自動布線;
計算機輔助電路設計;
使得有可能較便宜地且大規(guī)模地獲得下列類型的可靠的半導體電路高功率放大器(HPA);低噪聲放大器(LNA);和低噪聲變換器(LNC)。
在這種情況下，競爭存在于使用鑄造金屬箱和混合電路或綜合電路技術(shù)的機械環(huán)境。
法國專利申請2502405號描述了一種用于接收線性正交極化微波信號的系統(tǒng)，實質(zhì)上這種系統(tǒng)是由處于拋物面反射器后的接收喇叭、
濾波器、波模分隔器和包涵用來完成放大和頻率轉(zhuǎn)換的電子電路的外殼構(gòu)成。喇叭和濾波器作成波導，并與波模分隔器及外殼一起置于共用支座上，該支座由兩個半殼體組成。半殼體對它們的縱向裝配平面成對稱，并適用于普通工業(yè)方法制造，特別適用于鑄造或注入金屬或隨后要金屬化的塑料材料的方法。
然而，在這種系統(tǒng)中，導組成的部分與電子電路之間的連接，是通過將分隔器再分成兩個波導來提供的，這兩個波導具有正交的矩形截面，而且這兩個波導被耦合到兩個分別的電路支座板上。
這樣一種設置不利于高度集成，因為存在由正交極化微波信號之間的耦合引起場畸變的問題。
本發(fā)明的目的是克服這些不足。
為此目的，本發(fā)明提供了一種正交極化發(fā)送-接收雙工微波頭，這個微波頭包括一個位于一端的細長外殼。該外殼帶有一個縱向孔形成第一波導和一個橫向鏜孔，形成第二波導的。第二波導向外開口于第一波導。上述微波頭還有一個伸進第一波導中的天線。上述微波頭的特征在于上述天線是一個接收天線。它伸進上述第一波導的位于上述第一波導的內(nèi)端和第二波導的向上述第一波導開口的位置之間的位置上。發(fā)射天線伸進第二波導的自由端，以上述天線分別與各同軸通道連接，并且有一塊金屬板縱向置于第一波導內(nèi)的含有兩個天線的兩個橫向平面之間。
有利的是，這樣一種微波頭適用于混合波導共軸集成。整個實施例因這兩種技術(shù)的結(jié)合而大大簡化了。
更具體地說，本發(fā)明提供了一種微波頭，它含有一個圓柱形或半圓柱形外殼，該外殼有一些同心式葉片，起輻射器作用。這些葉片在上述外殼的第一端加工而成，以形成三個平面部份，頭兩個平面部份是頂平面部份和與之平行的底平面部份，第三個平面部份與前兩個平面部分相 。在鮮鋈銎矯娌糠蕕拿懇桓瞿冢幸桓
長腔體用來容納相應的電路。第三平面部份通過一些平行孔與其它兩個平面部份連接，而這些平行孔用來容納各電路間的連接導線。這三個腔中每個都通過對應的孔與外殼的第一端接通。裝在上述縱向鏜孔的兩側(cè)的第一、第二腔分別通過第一圓柱形橫向鏜孔和構(gòu)成第二波導的第二鏜孔與縱向鏜孔接通。
這樣的微波頭提供了許多有利的機械特性一種可通過模壓制造的單個外殼;
通過腔體到電源和放大功能組件的入口;
高度的緊湊性(可用在天線的焦點處);
它還提供了許多有利的電氣特性;
優(yōu)于45dB的發(fā)送-接收退耦;
當使用新的高電子遷移率晶體管(HEMT)和三級放大的低噪聲放大器(LNA)電路，以及使用低噪聲轉(zhuǎn)換器(LNC)電路時，其入口噪聲溫度小于150°K;以及對高功率放大器(HPA)的有效功率為1瓦到2瓦。
最后，它還提供了較好的熱特性散出的熱量通過葉片狀物體的自然對流和激勵支座或支承架的傳導被消散。
本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點將從下述的描述中顯示出來，這個描述通過很多例子并參照附圖進行。
附

圖1是本發(fā)明的微波頭的正視圖;
附圖2是沿圖1的箭頭Ⅱ看去的本發(fā)明的微波頭的側(cè)視圖;
附圖3是沿圖1的Ⅲ-Ⅲ切開的本發(fā)明的微波頭的剖視圖;
附圖4是本發(fā)明的微波頭的俯視圖;
附圖5是本發(fā)明的微波頭的仰視圖;
附圖6是沿圖7的Ⅵ-Ⅵ垂直平面切開的本發(fā)明的微波頭的剖面圖;
附圖7是沿圖6的Ⅶ-Ⅶ平面切開的本發(fā)明的微波頭的剖面圖;
本發(fā)明的微波頭所包含如圖1到圖5所示的外殼。
外殼10是圓柱形或半圓柱形，它由起散熱作用的同心式葉片11組成。上述散熱片被加工做在外殼10的第一端12上以便形成三個平面部份。以頭兩個平面部分13和14是頂平面部份和底平面部份，兩者互相平行，而
三個平面部份15與13和14垂直。
這三個平面部份13、14、15中的每一個都有相應的長方形的腔16、17和18形成于其中。
這三個平面部份的每一個都包括孔19，孔19用來將平面蓋板固定其上。
三個腔16、17和18還包括孔20?？?0使上述的每個腔有一個電路固定于其中。
第三個腔18通過一些平行孔21被連接到另兩個腔上，而孔21是用來容納各電路之間的連接導
的。
三個腔16、17、18通過對應的三個孔22、23、24與外殼10的第一端12接通。
縱向圓柱孔25被加工做在外殼上，并在外殼的第二端26向外開口，以便形成第一個TE11模波導。
放置在上述孔25的兩側(cè)的第一和第二腔16和17分別通過第一橫向孔27和第二橫向孔28彼此相通，孔27是圓柱形的，而孔28是矩形的并且通過模片29在鄰近第一縱向孔處部份地閉合，以便構(gòu)成模片補償?shù)腡E10模矩波導。
一個極化板31將第一腔沿縱向方向在居中平面處分隔開，該板位于第一和第二橫向孔27和28之間。這個板用來將所有電場中與其平行的那個電場短路。
本發(fā)明的微波頭組裝后情況示于圖6和圖7。
腔16、17和18中的每一個都被相應的平面蓋35、36和37封閉，上述平面蓋置于相應的三個平面部份13、14和15之一上，因此構(gòu)成了相應的電磁屏蔽罩。
這些腔分別包括下列的電路第一腔16包括接收電路38;第二腔17包括發(fā)送電路39;第三腔18含有為兩個電路37和38供電的電源電路40。
這三個電路中的每一個都被連接在一個連接器上，而這種連接器又被固定在孔22、23和24中的一個上，頭兩個連接器是共軸連接器41和42，而第三個連接器在圖中沒有示出。
接收電路38，例如是低噪聲轉(zhuǎn)換器(LNC)型電路，用它對接收信號進行放大，它包括一個天線44，44通過第一橫向孔27，以便使其接收部份本身放置在縱向孔25中。
發(fā)射電路39，例如是高功率放大器(HPA)型電路，該電路被用來放大發(fā)射信號，它包括位于第二橫向孔28中的天線45。這個電路封閉上述橫向孔28。
第三電路40為其它兩個電路38和39的各個元件饋電，特別是通過從孔21中穿過的導線為其中的晶體管饋電。
按照本發(fā)明的微波頭可以與安裝在外殼10的第二端并位于縱向孔25的延伸段上的激勵喇叭共同操作，這樣一種天線是精于此道的人所共知的，并且未在圖中示出。
起地平面作用的金屬底板可被置于電路38、39和40的每一個上的外殼側(cè)面上。
因此，本發(fā)明的微波頭的要點在于，它是一個綜合集成系統(tǒng)，用來發(fā)射和接收正交極化信號，具體地說，具有下列特征一個雙工源，它憑借其綜合配置(在圓柱形TE11模波導25中的共軸天線和對TE10模矩形波導28進行補償?shù)哪て哂懈叨鹊娜ヱ?大于50dB);
一個直接裝在雙工器鑄造殼體上的接收放大器電路38，該接收放大器電路38上裝有天線44，使38與圓柱形波導25直接連通，而且還有一個直接裝在雙工器鑄造殼體上的發(fā)射放大器電路39，上述發(fā)射放大器電路39上裝有天線45，39將發(fā)射波導28封閉，并提供其軸至波導的轉(zhuǎn)移段。
微波頭裝置包括一個密封塊，它形成一個熱輻射體，適于在室外或室內(nèi)安裝在拋物面天線的焦點上，或者用一個波紋形或陷波形雙極性圓形輻射源將其偏移。
本發(fā)明涉及到雙工器與發(fā)射和接收放大器電路一起的綜合配置，同時它又起到所耗能量的輻射體的作用，該輻射體沒有傳輸線路損耗并且具有很低的接收噪聲溫度。
本發(fā)明的微波頭的具體實施例具有下列特征物理尺寸長130mm;
外徑72mm;
第一腔直徑17.8mm，深91mm;
矩形開口截面19mm×9.5mm;深22mm。
所用材料外殼10可以很方便的利用金屬，例如輕合金機加工而成，或者用塑料先經(jīng)模壓成型，然后將其金屬化，例如金屬化的環(huán)氧樹脂;
電路可以做在諸如杜羅艾德鉻合金鋼或聚四氟乙烯玻璃上，這種玻璃厚0.254mm，而且被配置在一個厚度小于2mm的剛性金屬基板上。
性能可以使用下列頻帶接收10.95GHz到12.75GHz;
發(fā)射14.0GHz到14.5GHz。
當然，本發(fā)明已被敘述和表示出的只不過是推薦的實施例，而它的構(gòu)成零件可以用等效零件加以替換而不因此超過本發(fā)明的范圍。
這樣，為第一波導25和第二波導28之間提供匹配的膜片29可以用一個接線柱(端子)取代。
縱向孔可以是方形或矩形的，在這種情況下，它可以一直傳播TE11模。
第二波導28可以是方形或矩形的，在這種情況下它可以傳播TE10模，要不然它可以是圓形的，這時它可以傳播TE11模。
權(quán)利要求
1.一種正交極化發(fā)送-接收雙工微波頭，它包括一個細長的外殼(10)，在其一端(26)上有一個縱向孔(25)，(25)組成第一波導；它還有一個橫向孔(28)，(28)組成其開口伸進第一波導的第二個波導；還有一個天線(44)，(44)伸進第一個波導中，上述微波頭的特征在于上述天線(44)是一個接收天線，它伸進上述第一波導，而伸進的位置處在上述第一波導(25)的內(nèi)端和上述第二波導(28)伸進第一波導的開口位置之間，而發(fā)射天線(45)在第二波導的自由端伸展進該波導中，上述天線與相應的共軸入口(41，42)相連接，而金屬板(31)沿縱向被置于第一波導上容納兩個天線(44，45)的兩個橫向平面之間處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波頭，其特征在于圓柱形或半圓柱形外殼上有同心的葉片(11)，這樣形式的葉片(11)起到輻射體的作用并用機加工方法制作在外殼(10)的第一端(12)上，形成三個平面部份，頭兩個平面(13，14)部份是頂平面部份和底平面部份，兩者互相平行，而第三個平面(15)部份與前兩個平面部份垂直，上述三個平面部份(13，14，15)中的每一個均有一個長方形腔(16，17，18)，腔內(nèi)裝有電路，第三個腔(18)通過一些平行孔(21)與另兩個腔連接起來，而孔(21)是用來裝各電路之間的連接導線的，上述三個腔(16，17，18)通過相應的三個孔(22，23，24)與外殼(10)的第一端(12)接通，第一和第二腔(16，17)被分置于縱向孔(25)的兩側(cè)，并通過第一橫向孔(27)和第二橫向孔(28)分別與它連通，(27)是圓柱形的，而(28)構(gòu)成第二波導(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波頭，其特征在于，每個腔(16，17，18)都由相應的平蓋(35，36，37)所封閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波頭，其特征在于縱向孔(25)構(gòu)成第一個波導，(25)是圓形的以便以TE11模傳播。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波頭，其特征在于第二個波導(28)是一個由膜片(29)補償?shù)木匦尾▽А?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波頭，其特征在于它含有一個位于第一腔(16)中的接收電路(38);一個位于第二腔(17)中的發(fā)射電路(39);一個位于第三腔(18)中用來如前兩個電路(38和39)供電的電源電路(40);上述三個電路中的每一個都被連到一個連接器上，第一和第二連接器是共軸連接器(41，42)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波頭，其特征在于外殼是用金屬加工制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一個所述的微波頭，其特征在于外殼是用模壓材料制成的，在材料上有沉積成形的金屬。
全文摘要
一種正交極化發(fā)送接收雙工微波頭，有一個細長的外殼一端上有一個縱向孔組成第一波導還有橫向孔或第二波導，該波導的開口伸進第一波導中，上述微波頭特征在于上述天線是一個接收天線，它伸進上述第一波導中，而伸進的位置處在上述第一波導的內(nèi)端和上述第二波導，朝向第一波導的開口位置之間。發(fā)射天線伸進第二波導的自由端內(nèi)，而上述天線被接到相應的共軸通道上，此外，一個金屬板沿縱向被置于第二波導上的兩個橫向平面之間的位置上，而這兩個橫向平面裝有兩個天線。
文檔編號H04J11/00GK1030162SQ8810368
公開日1989年1月4日 申請日期1988年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月18日
發(fā)明者吉恩·克羅特·克魯沖, 弗蘭克·馮塔恩, 米歇爾·布魯吉多 申請人:阿爾卡塔爾有限公司