專利名稱：寬帶－偏振濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到用于在波導管中通過的正交偏振高頻波的分離/組合，將這些高頻波可以使用在極大的帶寬上。
對于正交偏振信號的組合和分離已知各種實施形式。關于這種偏振濾波器或者組合器結構形式的概況敘述在“天線供應系統(tǒng)的波導部件理論和CAD”中，Artech出版社，1993，377頁。
因為偏振濾波器和偏振組合器的區(qū)別不是在其結構形式上，而是只在電磁波通過的方向上，下面將概念“偏振濾波器”使用在兩個方面。
如果在共同的連接波導管上安裝只有基波波型H10和H01有傳播能力的偏振濾波器，得到簡單的結構形式。這種限制將這種結構形式的有用頻帶限制在大約25％上。
帶寬大于30％的偏振濾波器要求復雜的結構，在其中由于分向濾波器分支范圍的對稱性抑制了在連接波導管中可以傳播的比較高的波型的耦合。在上述文獻397頁中是構成了具有這種對稱結構的偏振濾波器，這個有一個入口部分，在其中相互正交的偏振波型是可以傳播的，有兩個在入口部分的延長部分上延伸的通過間隔分開的對于第一個波型的第一個出口部分和兩個在間隔平面?zhèn)冗叿较蜓由斓膶τ诘诙€波型的第二個出口部分。這種結構對應于具有兩個對稱波導管副的五門-波導管分支，這個相當于第一個或者第二個出口部分，此時每個出口部分的基波波型與入口部分所屬偏振的能量信號的一半耦合。第一個和第二個出口部分是相互脫耦的。通過適當的裝置如分支，一個不可思議的T等可以將第一個或者第二個出口部分組合在一起，這樣就將兩個正交偏振各自在一個接頭上分支或者可以饋入-在使用偏振濾波器時可以將兩個正交偏振在連接波導管中組合在一起-。
在這種已知的偏振濾波器上可以達到的最大帶寬大約限制在50％。原因在于在成副的對稱的接頭部分內部其電磁場與各自的基波波型方向正交的波型是可以傳播的，如果波頻率是有關接頭部分基波波型的兩倍時。但是如果連接波導管有能力傳輸各自正交的偏振時，這個理論不再可以使用，因為在分支區(qū)不再存在對于波型要求的短路平面。
從GB 2 175 145中已知一種偏振濾波器，這在其入口部分的內面和在四個內壁延長部分延伸的接頭部分有隔板。這種偏振濾波器的結構是復雜的，此外造成事實，所有四個出口部分有與入口部分軸線平行的同樣的方向，要求使用復雜的，在多個平面振動的連接導線，以便將位于各自兩個出口部分上的正交偏振部件聯合在一起。
本發(fā)明的優(yōu)點通過本發(fā)明創(chuàng)建一個偏振濾波器，用這個可以將連接在偏振濾波器入口部分的共同波導管的正交波型在非常寬的頻帶上獨立地耦合。頻帶寬度可以是56％和超過56％。
在具有一個入口部分的偏振濾波器上的這個優(yōu)點，在其中相互正交的偏振波型是可以傳播的，兩個在入口部分延長部分延伸的，通過間隔分開的對于第一個波型的第一個出口部分和兩個在間隔平面?zhèn)冗叿较蜓由斓膶τ诘诙€波型的第二個出口部分是這樣達到的，將第二個出口部分構成為同軸導線。間隔的作用是將在入口部分可以傳播的兩個正交偏振的波型H10，H01中的那個平行于間隔方向的E-場進行反射。因此對于這個波型產生一個短路平面，這樣在相應的最大場強中在間隔的前面同軸導線進行耦合。如果間隔有一個進入入口部分逐漸變細的前邊部分是相宜的，以便達到與間隔垂直的E-場的波型與第一個出口部分盡可能無反射的耦合。第二個出口部分符合目的地于是通向尖端和入口部分前邊部分的基面之間。
為了擴大偏振濾波器的單一性范圍，將其入口部分的壁上安排向內突出的，對準縱向方向的間隔是相宜的。
在入口部分的那個壁上，在其上不通向第二個出口部分，的隔板適合于延長進入第一個出口部分，以便也擴大其單一性范圍。
用這種隔板(Stege)安排的波導管比沒有相應尺寸隔板的波導管有比較深的臨界頻率。因此具有隔板的波導管的單一性范圍比較大。
如果入口部分沒有隔板，但是第一個出口部分由于大的帶寬是用隔板構成的，在入口部分和第一個出口部分之間的過渡接頭上安排一個臺階，此時隔板從臺階開始只經過入口部分長度的一部分延伸是適宜的。于是可以適當地這樣決定截面，入口部分沒有隔板部分相應波型的臨界頻率和第一個出口部分的臨界頻率是相同的。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點是在附圖基礎上的實施例下面的說明中得到的。
附圖附

圖1至3表示了按照本發(fā)明的偏振濾波器不同結構的各個投影視圖。
說明實施例附圖1表示了按照本發(fā)明第一個結構的偏振濾波器1。偏振濾波器具有正方形截面的入口部分2的直角平行六面體形狀的物體，在其中波型H10和H01是可以傳播的，和兩個連接在其上的第一個出口部分3，3′，將這些是通過一個分隔壁或一個間隔4分開的，這可以由與偏振濾波器的壁同樣導電的材料構成的。在第一個出口部分3，3′上各自只有波型H10是可以傳播的。兩個第一個出口部分的截面是同樣的，則在入口部分2上出現的H10-波的能量以同樣的部分分布在這兩個出口部分3，3′上。相反在間隔4上將H10-波反射。
當H10-波型與第一個出口部分3，3′耦合時為了將反射保持盡可能的小，在間隔4上安排了一個前邊部分5，這個尖端延伸通向入口部分2。將同軸導線形狀的第二個出口部分6安裝在通過間隔連接的偏振濾波器的壁上和在對稱垂直于偏振濾波器的縱向方向上延伸，也就是說附圖表示坐標系的x-方向。與側壁接觸的間隔區(qū)域的作用對于H01-波型是一個短路。被同軸導線6耦合出現的電場強度最大值位于間隔的尖端19范圍。通過尖端的適當的形狀設計可以將寬頻率范圍的耦合功能最佳化。
同軸導線6在入口部分2借助于位于入口部分2內部前面的內部導線7的端部進行電容耦合。這個端部不會達到間隔的前邊部分5。為了改善其耦合在內部導線7上自由站立的端部上各自安排了由導電材料構成的珠子或密封8。珠子8的準確形狀是與決定寬帶耦合的間隔的輪廓相聯系的，例如它可以是球形的，平面圓柱形的或盤形的，和其直徑典型的顯著大于內部導線的直徑，但是小于整個同軸導線。
這個解決方法例如相對于在GB 2 175 145 A中只有分支的波導管門的已知解決方法的優(yōu)點是，第二個出口部分6的同軸門對于第一個出口部分3，3′的縱向的波導管分支的配置只有不重要的反作用。
偏振濾波器由于建議的裝置的對稱性也還可以使用高于入口部分的或者連接在波導管上的H20/H02-波型的臨界頻率。為此先決條件是在第一個出口部分中沒有比較高的波型是可以傳播的，入口部分的正交波型H01可以耦合在其上。
在附圖2上表示了按照本發(fā)明的偏振濾波器的一個變型，在其中入口部分2有安排在所有四個壁中間的在縱向方向定向的隔板10，11，12，13。隔板10，11，這個是從下邊或者上邊的壁向偏振濾波器內部延伸的，經過入口部分2繼續(xù)進入通過間隔4定義的第一個出口部分3，3′。因此這些隔板的作用不僅在入口部分2而且在第一個出口部分將單一性范圍擴大。在偏振濾波器的側邊的壁上在間隔4平面上延伸的隔板12，13，各自在通向同軸導線6，6′的范圍終止。間隔4前邊部分的輪廓和隔板12，13也有可能在這里將同軸導線6，6′在非常寬的頻率范圍上進行耦合，此時在這個例子中代表一個電耦合，也就是說同軸導線的內部導線7與間隔4的前邊部分5是導電連接的。
附圖3表示了一個實施例，在其中首先將入口部分2構成為正方形的和沒有隔板的，在其中隔板14，15只在入口部分上邊的和下邊的端部大約在間隔前邊部分5的高度上或者同軸導線6，6′通向入口部分的高度上延伸。
將與隔板14，15平行的隔板16，17各自構成在入口部分繼續(xù)延伸的第一個出口部分3，3′的外壁上。因為在同樣的臨界頻率時隔板波導管比沒有受干擾的矩形波導管有比較小的截面尺寸，在附圖3實施例中的第一個出口部分3，3′比沒有隔板的附圖1可以用比較小的截面構成。第一個出口部分3，3′和入口部分2在一個臺階18上相遇，臺階位于間隔前邊部分5基面的高度上，也就是說在那里，即前邊部分的側邊到達壁的地方。將從臺階18開始延伸進入入口部分2的隔板部分14，15用于逐漸地，盡可能無反射地將入口部分2的H10-波型與第一個出口部分耦合。
還可以有選擇地將多個臺階安排在入口部分和第一個出口部分之間的過渡區(qū)域，和它們還可以經過同軸導線6，6′的連接區(qū)域向外在與入口部分2連接的正方波導管的方向延伸。
間隔前邊部分的曲線不僅可以是連續(xù)的，如附圖1至附圖3表示的，而且還可以是臺階形狀的。此外有可能，間隔在其下邊和上邊有一個隔板，這樣例如在附圖2和3上第一個出口部分各自在兩個寬邊有可能有一個隔板。在這種情況下是有益的，將間隔在前邊部分的區(qū)域與在前邊部分的尖端19方向同樣構成為減小尺寸，例如具有連續(xù)減小的高度或臺階，以便達到盡可能無反射的分支。
可以將第一個和第二個出口部分只用非常簡單的通過適當的手段用這種方法連接在一起，將每個偏振的信號部分進行組合和在一個所屬的接口上進行分支或當使用偏振濾波器時可以饋入作為組合器。
對于在偏振濾波器的縱向方向延伸的第一個出口部分可以將這個簡單地通過使用E-平面-分支或在間隔端部通過折疊的不可思議的T完成。有益的是如果為此在間隔區(qū)域將第一個出口部分的窄邊減小，以便在分支區(qū)域或者不可思議的T區(qū)域達到單一的截面和這樣就排除了由于比較高的波型的損害。
將同軸導線可以經過同軸的耦合裝置組合在一起。另外的可能性在于，將同軸導線用適合的波導管過渡接頭連接在一起，這樣就可以將信號經過E-平面-分支或不可思議的T組合在一起。與波導管技術唯一的解決方法相反在這里避免了為了減小截面的非常長的波導管變換器，因為在同軸導線過渡接頭上可以考慮相應地減小分支的截面。因此偏振濾波器裝置得到了非常緊湊的結構。
權利要求
1.在波導管中引導高頻波的偏振濾波器，具有一個入口部分(2)，在其上兩個相互正交偏振的波型是可以傳播的，兩個在入口部分(2)的延長部分上延伸的、通過間隔(4)分開的對于第一個波型的第一個出口部分(3，3′)和兩個在間隔(4)平面的側邊延伸的對于第二個波型的第二個出口部分(6，6′)，其特征為，將第二個出口部分(6，6′)構成為同軸導線。
2.按照權利要求1的偏振濾波器，其特征為，間隔(4)有一個逐漸變細的前邊部分(5)，和前邊部分(5)的尖端(19)和基面(20)之間的第二個出口部分(6，6′)通向入口部分(2)。
3.按照權利要求1或2的偏振濾波器，其特征為，在入口部分(2)的壁上安排了向內突出的，在縱向方向定向的隔板(10，11，12，13)。
4.按照權利要求3的偏振濾波器，其特征為，在入口部分(2)的壁上的間隔是延長進入第一出口部分(3，3′)的，第二個出口部分(6，6′)不通向那個壁。
5.按照權利要求3或4的偏振濾波器，其特征為，在入口部分(2)和第一個出口部分(3，3′)之間的過渡接頭上構成一個臺階(18)，和隔板(14，15)從臺階(18)開始只在入口部分(2)長度的一部分上面延伸。
6.按照上述權利要求之一的偏振濾波器，其特征為，同軸導線(6，6′)有一個內導線(7)，該內導線在其入口部分向外突出的端部支撐一個珠子(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到在波導管中引導高頻波的偏振濾波器。上述濾波器由一個進入部分(2),在其中波型是正交偏振的涉及到另外的是有能力傳播的。本發(fā)明的偏振濾波器由兩個出口部分(3,3′)組成的,這是沿著入口部分(2)的長度延伸的,是用間隔(4)分開的,和這些倘若是第一個波型。另外偏振濾波器有兩個第二個出口部分,這些是在間隔(4)平面的側邊延伸的第二個波型,和將這個構成為同軸導線(6,6′)。
文檔編號H01P1/16GK1379920SQ00814251
公開日2002年11月13日 申請日期2000年8月10日 優(yōu)先權日1999年8月12日
發(fā)明者U·羅森貝格, W·斯佩爾德里希 申請人:馬科尼通訊股份有限公司