[发明专利]用于发射电磁信号的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月22日在美国专利商标局提交的发明名称为“使用多个线极化信号在单个频率上传递不同数据(Communicating Distinct Data Over A Single Frequency Using Multiple Linear Polarized Signals)”的非临时专利申请第13/477,084号的利益。

上文提到的专利申请的说明书以引用方式全文并入本文中。

技术领域

本文中公开的方法和系统一般涉及信息传递。更具体来说，本文中公开的方法和系统涉及使用多个线极化信号在同一个频率上同时传递多个信道的不同数据。

背景技术

当前的基于卫星和地面的无线电通常通过以两种极化方案中的一种极化方案的两个正交的极性(即，左旋和右旋圆极化或垂直和水平线极化)来发射信号而复用频率。通常，沿相同或邻近路径只能传输不超过两个信号，每个信号占用两种极化方案中的仅一种方案中的两个正交的极化中的一个极化。共同转让给本申请人的专利#US 7,590,191 B1和US7,957,425以及美国申请13/237,846已描述了通过使用圆极化和线极化信号的组合来增加所发射电磁信号的容量的方法。需要一种用于仅使用线极化信号来增加数据携载容量的方法。

在线极化中，电磁波的电分量或磁分量被限制在沿所述电磁波的传播方向的单个平面内。线极化信号是水平极化或垂直极化的，每一信号与另一信号正交，即，环绕发射轴线旋转90度。它们一旦被发射就不会彼此干扰，且使用极化接收天线单独地接收而不会受到来自另一个信号的干扰。

电磁信号的极化可以通过各种方法来建立，例如，在较低频率天线的情况中经由天线中的辐射元件的形状，或者在较高频带中通过对抛物面天线的喇叭和反射器馈电的偶极子，或者在光的情况中通过专门的发射器或通过滤波器。

电磁波的基本原理是线性叠加原理：“当同一个地方同时存在两个或两个以上波时，所得波是各个波的总和”。《物理学》第三版，Cutnell/Johnson著，Wiley and Sons出版社出版，1995.ISBN0-471-59773-2，第521页。“反相信号”是异相正好180度的两个相同信号，使得当相同振幅的两个反相信号组合时，它们共计为零功率，彼此抵消。

如本文中使用，术语“馈源喇叭”或“馈源”指代包括喇叭和换能器两者的设备，也被称作极化器。换能器可以含有发射极化信号以便传输的辐射器或偶极子。典型换能器是附接到喇叭的机械装置。喇叭照亮天线，以及拾取已极化的数据信号以便接收且将所接收的信号传递给换能器。换能器还将数据信号从输入凸缘的发射侧路由到喇叭或从喇叭路由到输出凸缘的接收侧。

如本文中使用，“数据信号”指代经调制以携载任何种类的信息的电磁信号。“信息信号”和“数据信号”均指代含有待传递的经编码信息的电磁信号。

频带是具有中心频率和多个边频率的一组连续的频率。“相同频率”的两个信号表示用以传输数据信号的频带的频率中的至少一个频率对于两个信号来说是相同的，即，频带的至少一部分重叠。两个数据信号可以占用同一个频带或部分重叠的频带。数据信号可以传送数字或模拟信息。“发射轴线”是发射天线与对应的接收天线之间的线。

当经由非吸收性介质(例如空间)传输时，电磁波不会相互作用。水平和垂直线极化数据信号一旦被发射就不会彼此相互修改，且在没有干扰的情况下通过空间传递。直到现在，由于涉及到噪声和干扰，在单个极化方案中通常仅可以使用两个数据信号来在相同频率上传递不同数据信号。这表示在给定频率上，最多可以同时传输两个数据信号，所选极化方案的每一个极性上一个。需要单单使用线极化方案来传输额外数据信号，导致数据携载容量增加。需要一种通过使用线极化信号在相同频率上同时传输高达(例如)三个数据信号的方法。

因此，长久以来就存在但还没得到解决的需要是使用多个线极化数据信号在单个频率上传递额外的不同数据。

发明内容

提供本发明内容部分来以简化形式介绍是选择的一些概念，在本发明的详细描述中对所述概念作进一步公开。本发明内容部分不打算限制所主张主题的范围。