[发明专利]圆形极化的微波的发送和接收装置

说明书

本发明涉及一种圆形极化的微波的发送和接收装置。

此种装置通常被使用在电讯系统中。这种发送和接收装置通常被用于发送大功率和接收小功率。例如其中信号由地球同步卫星进行中继的电讯系统的情况就是这样。

在这种装置中，发送频率和接收频率不同，这样可以避免接收信号被发送信号干扰。另外也有必要准备好滤波装置，使得在每个信道中能够接收或发送希望要的频率而消除另一信道的频率。当发送和接收是同时进行时信号之间的隔离应该是特别注意的。

这种装置通常在各自的发送和接收带中包括有一个波导源和一个高抑制的天线转换开关。因而它们是体积庞大的，故不能适用于所有的应用，特别是不能用于电讯系统的终端，因为其中每个用户都必需拥有一台发送器和一台接收器。

特别是，该种微波发送和接收装置通常能够使用于卫星电讯系统中供作民用或专业应用。

例如，此种类型的电讯系统是为所谓的“多媒体”的应用而发展出的。在这种系统中，准备有一组高度在800至1500km之间的低轨道卫星，或高度在6000和12000km之间的中轨道卫星。这些轨道对比高度为36000km的地球同步卫星而被称为低轨道或中轨道。这些卫星的目的是保证地面用户之间的通讯。这样发送的通讯是多媒体性质的，也就是说涉及电视信号、音频、视频信号、各种性质的数字数据、程序、电话信号或传真信号。和由地球同步卫星进行中继的通讯相比，卫星的低高度使通讯距离缩短并因而减小了由传播引起的延迟，这使得这些系统的相互配合更容易。另外，通过卫星群可以使覆盖最佳化，例如优先人口密度大的地区，而一个同步轨道则优先赤道附近地区。

一个地面用户只能在一个卫星被该用户看见的期间内和此卫星进行通讯。这一时间长度通常约为二十来分钟。因此一方面该用户的天线必须能跟踪轨道上的卫星，另一方面当前一个卫星正要离开其视野时，该用户必须能将通讯立即转换到进入其视野的下一颗卫星。这种立即转换对于那些即使短时间的服务中断都是不可想象的相互对话式通讯是特别必要的。为了解决此问题，通常准备一个有两根天线的发送和接收装置。其中一根天线移动跟踪用户与之进行通讯的卫星，而另一根等待备用并指向下一颗卫星的可见区域的开始处。

用于这样的电讯系统的此发送和接收装置，尤其是它们的天线应该是特别轻且尺寸小，以便于移动和安装在房屋(特别是单个的房子)的屋顶上，并同样顾及美观。

另外，将发送和接收的两种装置和一个共同聚焦的透镜联结起来可能是很有好处的。在这种情况下，这两个装置应该共同处于一个有限大小的空间内，这使得更加有必要使这两种装置有小的体积和重量。

在这种情况下，很难想象去求助于庞大笨重的高抑制的波导/双工器结构。因而人们求助于一种较紧凑的技术，其中最流行的叫做“微带”。但使用这种技术对发送和接收之间隔离问题的已知的解决办法会引起很大的损耗，能使通讯品质下降或不得不加大天线尺寸。

例如，文献JP10022728叙述一种使用这种技术，且只使用于单独一种传输类型即发送或接收，因而只使用于单独一个频带的圆形极化天线。因此，既然这两个频带都使用同一类型的极化，一个发送和接收装置就应该包含有两个这种类型的带有一个混合式耦合器的天线。

文献JP06140835涉及一种圆形极化天线。这种天线有一个接插片用于发送，一个接插片用于接收。这样便每个频带准备有一个端口。这意味着天线的尺寸很大。

本发明提供一种特别紧凑的发送和接收装置，能同时进行发送和接收，并能保证发送信号对接收信号的干扰最小、低损耗发送和接收时的低噪声因子，也就是说高信噪比。

按照本发明的该发送和接收装置其特征在于，发送信号和接收信号是方向相反的圆形极化信号，而且在于该装置的天线包含一个有两个正交的端口或路线的辐射部件，一个入口用于发送，一个用于接收。

按照第一种实现方式，该辐射部件是一个紧凑部件，它包含的一组结构有：

-  一个短路空腔；

-  一个中间空腔；

-  一个匹配空腔；

-  极化波导的一个矩形部分，

短路腔、中间腔和匹配腔这三个空腔能调节各个端口和所希望的各个频带的匹配，一个端口被安排在短路腔和中间腔之间，另一个进端口被安排在中间腔和匹配腔之间。

按照第二种实现方式，该辐射部件至少包含有一个平面盖板。

为了获得方向相反的圆形极化，该平面辐射部件不必为圆形，而可以是一种变样的，例如有截边的圆形。

发送信号和接收信号为正交极化的，因此已经可以保证在发送和接收之间有大约20dB的一定程度的隔离。