專利名稱：多輻射源天線與一個低噪聲頻率轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個具有多輻射源天線與一個低噪聲頻率轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的系統(tǒng)，本發(fā)明包括一個與若干個天線源(或饋源)相結(jié)合的低噪聲頻率轉(zhuǎn)換器(變頻器)的接收裝置，本發(fā)明特別適用于接收由若干個衛(wèi)星發(fā)射的信號。
接收由同步衛(wèi)星發(fā)射的信號，例如衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視發(fā)射，通常借助于一個拋物面來實現(xiàn)。該拋物面將被接收的波束會聚在它的焦點上。然后一個波導天線源被放置在相對拋物面的適當位置上，以便將所接收的信號耦合到一個或多個探測頭，該探測頭將其傳送到一個低噪聲頻率轉(zhuǎn)換器。后者將該信號轉(zhuǎn)換成中頻，已轉(zhuǎn)換的信號可由衛(wèi)星解調(diào)器和/或接收機譯碼器進行處理。
對于在要求有若干密集排列的同步衛(wèi)星的情況，通常使用若干個解決辦法，最顯而易見的但非最經(jīng)濟的辦法是使用與衛(wèi)星同樣多的拋物面。另一種適用于接收由兩個密集排列的衛(wèi)星發(fā)出的信號的解決方法是利用單個拋物面，但是其采用兩個波導源天線和兩個頻率轉(zhuǎn)換器。而拋物面或指向任何一個衛(wèi)星或指向兩個衛(wèi)星的中間位置，這樣由兩個衛(wèi)星發(fā)出的波束和由拋物面反射的波束聚焦在兩個不同的點上，在這種情況下至少其中一個信號不是最佳聚焦，這個事實將導致削弱接收質(zhì)量。此外，如果衛(wèi)星密集排列，那么波束的會聚點同樣地是密集排列的，拋物面越小，這種密集度越大。之后產(chǎn)生波導并排定位問題。但調(diào)整它們的尺寸是有困難的。市場上某些產(chǎn)品將波導終端進行合并，而這樣將消弱接收質(zhì)量，甚至進一步增加了波束之間的耦合。此外，若干頻率轉(zhuǎn)換器的存在將增加產(chǎn)品的費用。
為了改善起源于或多或少密集排列衛(wèi)星的波束的會聚，還備有“拋物面”反射器。設(shè)計這種反射器的目的為的是對每一波束呈現(xiàn)出一實質(zhì)上的拋物表面。
如果對地靜止軌道變得擁擠時則大量衛(wèi)星成角度地密集排列的情況將變得越來越頻繁而遠離特殊的情況。在歐洲一“群集”衛(wèi)星的例子是EuteLsat收集衛(wèi)星。
本發(fā)明的目的是提供一個用來接收由N(N＞1)個衛(wèi)星發(fā)射的信號的裝置，包括用于聚焦相應所說信號的波束的裝置其包括若干輻射源天線，所說輻射源天線是在一單獨基片上做成的印刷天線輻射源。
使用印刷在一基片上的若干開槽天線使得有可能克服使用波導產(chǎn)生的有關(guān)問題。
按照一具體實施例，所說天線在所說基片上的排列取決于所說波束聚焦點的位置。
此外，確定該天線在基片上的位置取決于對每一波束可利用的最佳聚焦點的排列。當安裝拋物面和天線時，只要參照單個衛(wèi)星就能足夠準確地確定這些接收裝置的位置，然后將自動執(zhí)行確定相對于其他衛(wèi)星的位置。
按照一具體實施例，該聚焦裝置包括一電磁透鏡，例如盧納堡(Luneburg)型的透鏡(半球狀透鏡)。
這樣的一種透鏡，可使其有可能獲得所有波束最佳聚焦，而和一僅具有一個真正的聚焦點的拋物面不同。
按照另外一具體的實施例，用于聚焦該波束的裝置包括一個拋物面反射器。對于相對密排的衛(wèi)星而言，認為一個拋物面就能足夠充分去聚焦各個波束。對于角度間隔較大的衛(wèi)星而言，盧納堡型透鏡更為適合。
按照一具體實施例，聚焦裝置是一個拋物面反射器，第一天線置于該反射器的聚焦點上，而另一天線被置于相對該第一天線的一側(cè)或另一側(cè)上。
按照一具體實施例，天線是槽形天線。
按照一具體實施例，天線是環(huán)狀的槽形天線該種天線的形式特別適合用來接收具有線性或圓極化的垂直極化波。
按照一具體實施例，所說裝置至少包括一個與所說天線制作在同一基片上的頻率轉(zhuǎn)換器。
按照一具體實施例，該裝置包括多路轉(zhuǎn)換裝置，其將由該天線接收的信號多路轉(zhuǎn)換到一頻率轉(zhuǎn)換器。
為此，要求一單個頻率轉(zhuǎn)換器。其導致了非常實質(zhì)性的在空間和元件方面的節(jié)省。
按照一具體實施例，所說頻率轉(zhuǎn)換器是與天線制作在同一基片上的。
本發(fā)明的目的、其它特征和優(yōu)點將結(jié)合具體實施例參考附圖進行說明。
附圖簡要說明


圖1是表示在一拋物面反射器周圍，由兩個角度狀密集間隔的衛(wèi)星發(fā)射的波束的聚焦點；圖2是表示在一盧納堡型透鏡周圍，由三個衛(wèi)星發(fā)射的波束的聚焦點；圖3是表示在圖2結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)按照本發(fā)明的用于接收的裝置的最佳實施例；圖4是表示由圖3剖面獲得的一種不同的實施例；圖5是表示用于耦合圓極化波的混合耦合器。
請參考圖1，其中說明當一拋物面反射器反射由兩個角度間隔為θ的衛(wèi)星發(fā)射的波束時在該拋物面反射器周圍的最佳會聚點的位置。一個直徑為φ的拋物面1具有一個焦點F1。該拋物面被假定按這樣一種方式定位，即一衛(wèi)星S1處于該拋物面的軸上，并且其波束的波平面垂直于該軸。被反射的波束會聚于F1上，落在該拋物面的軸上。
第二個衛(wèi)星S2發(fā)射第二個波束，其波平面相對拋物面的軸傾斜角度θ。其會聚最佳點落在相對該軸傾斜角度為θ的一條直線上。
圖2說明使用盧納堡(Luneburg)型透鏡情況下焦點的位置。為清楚表示起見，該透鏡2為球形，這樣，可使物點和相應像點表示在該所說球的一側(cè)成另一側(cè)。具體實施將采用一個反射器平面上的半球形。
該盧納堡型透鏡的半徑為R。焦點處在離透鏡中心約1.5×R的周圍。一個焦點落在平行于照射透鏡并通過其中心的波束的直線上。如早先所說明的，該透鏡比拋物面的優(yōu)點在于只要有信號源存在，它就具有許多焦點，不存在已知的透鏡球?qū)ΨQ的散焦。
直言之，盧納堡透鏡在該透鏡表面周圍具有其多個焦點。在這里使用的近似，允許這些焦點偏離其半徑1.5倍。這樣將改善焦點之間的間距。
三個衛(wèi)星S3、S4、S5分別按角度θ1和θ2相間隔。對于這三個衛(wèi)星，分別相應于焦點F3、F4和F5。如果認為角度θ1和θ2較小時(例如小于5°)分別使F3和F4以及F4和F5分開的線性距離d34和d45等于1.5Rè1和1.5Rè2米，這里θ1和θ2以弧度給出。
對于半徑為30cm以及角度為3°的透鏡，該線性距離大約等于2.4cm。
在圖2中為清楚起見，在焦點和該透鏡中心之間的距離沒有相對于該同樣透鏡的半徑進行標度。
一個作為本發(fā)明裝置的最佳實施例在圖3中說明。該圖示的實施例和用來接收從三個衛(wèi)星產(chǎn)生的信號的裝置相關(guān)，例如，圖2的衛(wèi)星S3、S4和S5。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將應用本發(fā)明于其它合適的場合，例如適應于圖1的場合。
本發(fā)明的裝置包括一介質(zhì)基片17，以供將環(huán)形開槽天線3a、3b、3c直接蝕刻在該基片上。這些天線由微帶線4a-4f按以下描述方式進行激勵。開槽的中心按這樣的方式定位在該基片上，即它們相隔的距離等于相隔焦點F3、F4和F5的距離。
一個音頻放大器11放大從該微帶線中產(chǎn)生的一個信號。該信號被傳送到一混頻器12，該混頻器以合適的振蕩器接收頻率F1或F2中的一個頻率?；祛l器的輸出信號由一中頻放大器13進行放大，在傳輸之前，例如由同軸電纜(未圖示)傳送到一內(nèi)部單元(解調(diào)器，解碼器，TV接收機)。
圖4是通過圖3中環(huán)形槽3a中心的剖面圖。該圖說明了一種不同的實施例，某些元件在圖3中未表示出。該介電基片的邊5由一金屬層復蓋，在該金屬層中蝕刻該環(huán)形物6。作為一級近似值，該槽的諧振模式產(chǎn)生在這樣一些頻率上，對于這些頻率，槽的周長等于波導波長的整數(shù)倍。
該金屬層被接到地。按照一具體實施例，該基片以這樣的方式排列使提供該環(huán)形槽于該反射器。
該基片的邊7包括該槽的激勵裝置。在圖4中，可以看到微帶線4b。該微帶線以直角穿透到由該環(huán)形槽6形成的境內(nèi)中，其深度量級為該波導波長的1/4，直角穿透相應于最大耦合。只要在工作頻率附近出現(xiàn)一個寬的通帶，則說明該微帶線的尺寸是最佳的。具體地，在寬透到由該環(huán)形槽形成的境內(nèi)之前，它們呈現(xiàn)窄的通帶(未圖示)。
按照一具體的實施例，一基底8安置在基片的表面7上。未在圖3中加以說明的是該基底的作用在于使得有可能在環(huán)形槽的周圍得到一個波腹點。該基底借助傳導線9由連接到表面5的金屬平面的一傳導腔形成。一個小孔10使微帶線4b穿透到該基底8的內(nèi)側(cè)，而在電性能上是互相隔離的?；椎纳疃菻約等于波導波長的1/4，基片和金屬平面的厚度在圖4中已經(jīng)放大其是為了更好地強調(diào)所描述的特性。
按照本發(fā)明的最佳實施例并返回到圖3，每一個環(huán)形槽均配備兩根成直角的微帶線，這樣就能接收沿水平方向和垂直方向線性地被極化的波。這樣分別在每個微帶線的端部產(chǎn)生了可利用的六個信號。多路轉(zhuǎn)換裝置(由開關(guān)18-21所示并由虛線表示連接位置)選擇其中之一個信號傳送到放大器11。這些多路轉(zhuǎn)換裝置例如是阻塞(blocker)放大器，其通過或阻塞狀態(tài)是由一DC電壓加以控制的。
為使附圖更清晰起見，在圖3中未示出基底8。
為接收正、反時針園極化波，在每個環(huán)形槽和該多路轉(zhuǎn)換裝置之間插入一混合耦合器。圖5說明該耦合器14。該混合耦合器通過兩根微帶線4a和4b饋電，該耦合器每邊的長度約為波導波長的1/4。
將要指出的是，該兩根微帶線端部被彎曲地進入該環(huán)形槽的境內(nèi)，為的是回避波導分量間不希望有的耦合。
假定(o、i、j)是正交參數(shù)系，O是環(huán)形槽3a的中心，i和j分別是平行于垂直穿透進入由槽形成的境內(nèi)的微帶線4a和4b部分的矢量。
一個在端口16上出現(xiàn)的信號V＝Acos(wt)在連接到線4a和4b的端口上分別產(chǎn)生以下形式的信號Vx=A2Cos(ωt+φ)]]>Vx=A2Cos(ωt+φ-π2)]]>該電壓Vx和Vy利用耦合到槽產(chǎn)生以下形式的電場E-x=A2Cos(ωt+φ)i-]]>E-y=A2Sin(ωt+φ)j-]]>整個徑向電場相應于這兩個電場的和。能夠證實該和矢量反時針旋轉(zhuǎn)，并且該矢量的頂部將描繪成一個園。
利用可逆性原理，一個反時針旋轉(zhuǎn)的園極化波耦合到槽3a，將在端口16上產(chǎn)生電壓V＝ACoswt。
按照一具體實施例，結(jié)合本明使用的反射器是一個試圖改善不同波束的聚焦的拋物面反射器。
最后，環(huán)形槽可以不是環(huán)狀的，這取決于接收的波和極化的型式。
本專業(yè)技術(shù)人員將容易地使本發(fā)明適用于各種可以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的保護范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求的限定為準。
權(quán)利要求
1.用于接收由N、N＞1個衛(wèi)星(S1、S2、S3、S4、S5)發(fā)射的信號的裝置，包括用于聚焦相應所說信號的波束的裝置(1、2)，其特征在于，它包括若干輻射源天線，所說輻射源天線是在一塊基片(17)上制作的印刷天線(3a、3b、3c)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所說天線(3a、3b、3c)在所說基片(17)上的排列取決于所說波束聚焦點(F1、F2、F3、F4、F5)的位置。
3.按照權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，該聚焦裝置包括一個電磁透鏡(2)。
4.按照權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，用于聚焦該波束的裝置包括一個拋物面反射器(1)。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，一第一輻射源天線放置在所說反射器的聚焦點(F1)上，而其他的天線放置在相對所說第一天線的一邊或另一邊。
6.按照在先權(quán)利要求中之一的權(quán)利要求的裝置，其特征在于，所說天線是槽形天線(3a、3b、3c)。
7.按照在先權(quán)利要求中之一的權(quán)利要求的裝置，其特征在于，所說天線是環(huán)形槽天線(3a、3b、3c)。
8.按照在先權(quán)利要求中之一的權(quán)利要求的裝置，其特征在于，該裝置包括多路轉(zhuǎn)換裝置(18、19、20、21)，它們將由天線(3a、3b、3c)接收的信號多路轉(zhuǎn)換到一頻率轉(zhuǎn)換器(11、12、13、f1、f2)。
9.按照權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，所說頻率轉(zhuǎn)換器(11、12、13、f1、f2)是如天線(3a、3b、3c)那樣制作在同一基片(17)上。
10.按照權(quán)利要求1-8中的一個權(quán)利要求的裝置，其特征在于，所說裝置至少包括一個如所說天線(3a、3b、3c)那樣制作在同一基片(17)上的頻率轉(zhuǎn)換器(11、12、13、f1、f2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于接收由N個衛(wèi)星發(fā)射的信號的裝置，所說裝置包括用于聚焦相應于所說信號的波束的裝置。本裝置包括若干輻射源天線，所說輻射源天線是被制作在一個基片上的印刷天線。應用于接收衛(wèi)星發(fā)射的信號。
文檔編號H04B1/18GK1127943SQ9511772
公開日1996年7月31日 申請日期1995年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月10日
發(fā)明者艾利·洛茲爾 申請人:湯姆森多媒體公司