專利名稱：線性-圓偏振器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性-圓偏振器，用來接收衛(wèi)星廣播和類似發(fā)射中使用的微波波段的電磁波。
圖13和圖14顯示了一例線性-圓偏振器的現(xiàn)有技術(shù)。圖13是從線性-圓偏振器的開口側(cè)看到的線性-圓偏振器的正視圖，而圖14是圖13的線性-圓偏振器沿線S4-S4截?cái)喽@得的剖面圖。線性-圓偏振器由包含一根波導(dǎo)管的波導(dǎo)電路組成，波導(dǎo)管剖面呈圓形空心狀，并具有1/4波長的相位板1。
1/4波長的相位板1由一種金屬材料制成，并呈扁平的梯形，梯形每端各自配備了特定的斜面1A，用以獲得自原輻射體11向相位板1觀察的阻抗(輸入阻抗)和自饋電器(feeder)向相位板1規(guī)察的阻抗(輸出阻抗)兩者極好的指標(biāo)、特定寬度(相位板厚)和平坦的安裝面(連接面的形狀)。用螺絲5或類似的裝置將該相位板1固定在圓形波導(dǎo)管6內(nèi)表面(圖14的底面)上某一特定的位置，使其與圓形波導(dǎo)管6相連，相位板1與水平軸成45度開度角，并沿圓形波導(dǎo)管6的軸延伸。相位板1與圓形波導(dǎo)管6相連的部分與看上去像一圓弧的圓形波導(dǎo)管6的內(nèi)表面(圖中用標(biāo)號(hào)4表示)之間形成一間隙，從而產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，其中只有相位板1的兩邊與圓形波導(dǎo)管6接觸而其中間部分不接觸，見相位板1連接部分的放大圖(圖13右邊的剖面圖)。
日本實(shí)用新型公報(bào)“昭59-108302”中揭示的是有關(guān)線性-圓偏振器的另一例子，它包含四條脊和扁平的相位板，脊(這里稱為相位板)具有相同的寬度和高度，位于圓形波導(dǎo)管導(dǎo)電內(nèi)壁上，且圍繞波導(dǎo)管的軸相互間隔90度排列，將由一種介電材料制成的扁平相位板插入，從而覆蓋住關(guān)于波導(dǎo)管的軸相互對(duì)稱的一對(duì)脊。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，用介電材料制成的相位板將圓偏振波轉(zhuǎn)換成線性偏振波。因此，該特定的現(xiàn)有技術(shù)原則上不同于本發(fā)明。另外，上述四條脊原是用來擴(kuò)展波導(dǎo)管帶寬特性的，與線性-圓偏振器無關(guān)。
然而，依照上述現(xiàn)有技術(shù)制作的結(jié)構(gòu)，固定螺絲5的直徑限制了相位板1的最小厚度，而且難以獲得最佳性能。另外，相位板1的結(jié)構(gòu)在其饋電側(cè)具有傾斜面1A，從而不可能在制造過程中從原輻射體一側(cè)去除陽模，也不可能將注模法(例如，鋁模鑄法)用作制造方法?；谠擖c(diǎn)，相位板1必須作為一個(gè)獨(dú)立的部件附裝在波導(dǎo)管6的內(nèi)部。
另外，按照現(xiàn)有技術(shù)的方法，圓形波導(dǎo)管的接合面是圓弧形(凹形)，而相位板1的接合面是平的，由于兩者之間的接觸面積極小，因此會(huì)導(dǎo)致接地連接不完全，更準(zhǔn)確地說，會(huì)導(dǎo)致相位板1的安裝位置產(chǎn)生大的變動(dòng)。
結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)很難獲得極好的阻抗特性和正交偏振特性。
相位板1安裝位置的小小誤差會(huì)使正交偏振特性大大變壞，從而難以獲得穩(wěn)定的性能。由于這個(gè)原因，在大批量生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)諸如為固定相位板1需要頻繁校正有關(guān)連接位置的問題。
本發(fā)明的目的在于，提供一種線性-圓偏振器，其結(jié)構(gòu)中，為提高性能和穩(wěn)定性，用注模裝置或類似裝置將1/4波長的相位板和圓形波導(dǎo)管集成為一體。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明使用一對(duì)相位板，相位板呈傾斜鰭形，并在波導(dǎo)管一端的內(nèi)表面上面對(duì)面地形成，波導(dǎo)管的另一端安裝著原輻射體。
還有另一種結(jié)構(gòu)，為了提高線性-圓偏振器的性能，將長方形的分離器安裝在波導(dǎo)管閉合蓋的內(nèi)表面上，閉合蓋位于裝有原輻射體一側(cè)的對(duì)面。
利用注模法和類似的方法，把前述的相位板與分離器同圓形波導(dǎo)管模制在一起。
根據(jù)本發(fā)明，相位板不需要其作為獨(dú)立元件制作時(shí)所需要的單獨(dú)制備步驟、單獨(dú)組裝過程或單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而大大降低了生產(chǎn)成本。另外，提高了線性-圓偏振器的正交偏振特性和輸入阻抗特性，從而有助于提高和穩(wěn)定作天線用的線性-圓偏振器的性能。
圖1是一張使用本發(fā)明線性-圓偏振器的衛(wèi)星廣播接收器主要部分的透視圖。
圖2是一張從線性-圓偏振器開口側(cè)觀察時(shí)，作為本發(fā)明第一個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的正視圖，圖3是一張將線性-圓偏振器沿圖2中線S1-S1截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖2線性-圓偏振器的剖面圖。
圖4是一張圖2線性-圓偏振器的俯視圖。
圖5是一張從線性-圓偏振器開口側(cè)觀察時(shí)，作為本發(fā)明第二個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的正視圖。
圖6是一張將線性-圓偏振器沿圖5中線S2-S2截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖5線性-圓偏振器的剖面圖。
圖7顯示了一張從線性-圓偏振器開口側(cè)觀察時(shí)，作為本發(fā)明第三個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的正視圖。
圖8是一張將線性-圓偏振器沿圖7中線S3-S3截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖7線性-圓偏振器的剖面圖。
圖9是一張將線性-圓偏振器沿圖7中線S4-S4截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖7線性-圓偏振器的剖面圖。
圖10顯示了本發(fā)明各個(gè)示范實(shí)施例的正交偏振特性。
圖11顯示了本發(fā)明各個(gè)示范實(shí)施例的阻抗特性。
圖12是一張作為本發(fā)明第四個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的剖面圖。
圖13是一張從線性-圓偏振器開口側(cè)觀察時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的線性-圓偏振器的正視圖，及其部分放大圖。
圖14是一張將線性-圓偏振器沿圖13中線S5-S5截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖13線性-圓偏振器的剖面圖。
下面，結(jié)合


本發(fā)明的各種示范實(shí)施例。
圖1是一張衛(wèi)星廣播接收器100主要部分的透視圖，其中臂9將裝有本發(fā)明線性-圓偏振器的轉(zhuǎn)換器10固定在拋物面天線7上。
轉(zhuǎn)換器10包含由線性-圓偏振器和原輻射體形成的波導(dǎo)電路和轉(zhuǎn)換電路，兩個(gè)電路合在一起成為單一結(jié)構(gòu)。(天線支柱8支撐拋物面天線7)。例1圖2顯示了作為本發(fā)明第一個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的正視圖，此時(shí)是從上述原輻射體11的開口16一側(cè)觀察上述組成轉(zhuǎn)換器10的波導(dǎo)電路。圖3是一張將線性-圓偏振器沿圖2中線S1-S1截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖2線性-圓偏振器的剖面圖。而圖4是圖2線性-圓偏振器的俯視圖。
圖2至圖4中，在圓形波導(dǎo)管6的一端為線性-圓偏振器30配備了原輻射體11，而且線性-圓偏振器30還包含一錐形開口16和一波紋電路20(corrugated circuit)[環(huán)狀凹陷(ring—likedepression)]。用一蓋封閉波導(dǎo)管6的另一端，并將兩個(gè)1/4波長的相位板2安裝在波導(dǎo)管6的內(nèi)部，使它們相互對(duì)軸17對(duì)稱，且自波導(dǎo)管6內(nèi)表面的特定位置延伸至波導(dǎo)管6被蓋閉合的地方。
如圖2所示，上述每塊1/4波長的相位板2各自安裝的位置與波導(dǎo)管6的垂直軸成一特定的角度(圖2中傾斜45度)。如圖3所示，每個(gè)相位板具有一特定的寬度和高度，高度朝著開口16逐漸減小，從而形成傾斜面2A，就好像每個(gè)相位板2看上去像一個(gè)散熱片。
仍然如圖2和圖4所示，線性-圓偏振器30有一條饋電的激勵(lì)槽12，激勵(lì)槽12沿線性-圓偏振器的垂直軸方向做在圓形波導(dǎo)管6的閉合蓋21附近，用以饋電。
上述槽12可以呈任何形狀，諸如長方形、橢圓形或類似形狀，好像槽12在圓形波導(dǎo)管6上形成一個(gè)饋通孔。
通過諸如模鑄、失蠟鑄造或類似的注模法，用諸如鋁、鋅和類似的金屬材料，將由上述原輻射體11、波紋電路20、1/4波長的相位板2及激勵(lì)槽12組成的線性-圓偏振器30鑄成一體。
圖10和圖11顯示了包括例1中線性-圓偏振器30特性的正交偏振鑒頻特性和輸入阻抗特性。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的線性-圓偏振器30通過在波導(dǎo)管中改變波長而產(chǎn)生相當(dāng)于1/4波長的相位差，并將圓偏振波的兩個(gè)線性偏振分量合并成一個(gè)具有同相位的偏振波，然后通過激勵(lì)槽為其饋電。例2圖5顯示了從線性-圓偏振器的開口側(cè)觀察時(shí)作為本發(fā)明第二個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器40的正視圖。圖6是將線性-圓偏振器40沿圖5中線S2-S2截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖5線性-圓偏振器40的剖面圖。本例線性-圓偏轉(zhuǎn)器40的結(jié)構(gòu)除了圖2至圖4所示的例1的結(jié)構(gòu)外，在閉合蓋2的內(nèi)表面上裝有特定寬度和高度的矩形分離器15。如圖5所示，將上述分離器15安裝得使其與上述1/4波長的相位板2成直角，并且理所當(dāng)然將其與波導(dǎo)管的其余部分鑄成一體。如圖10和圖11所示，與例1相比，將該分離器與線性-圓偏振器合并在一起有助于提高正交偏振鑒頻特性和輸入阻抗特性。例3圖7顯示了從線性-圓偏振器的開口側(cè)觀察時(shí)作為本發(fā)明第三個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器的正視圖，而圖8是將線性-圓偏振器沿圖7中線S3-S3截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖7線性-圓偏振器的剖面圖。圖9是將線性-圓偏振器沿圖7中線S4-S4截?cái)嗲覐慕財(cái)嘁粋?cè)觀察時(shí)，圖7線性-圓偏振器的剖面圖。該例中，相位板3(帶錐形表面的鰭狀的1/4波長相位板)的形狀不同于例2中相位板2的形狀。換句話說，相位板3除了高度與例2的相位板2相同外，其寬度也沿著波導(dǎo)管的軸17朝著其開口方向逐漸減小(見圖9)，另外，將圓形波導(dǎo)管本身制成錐形(圖中為具有錐形表面的波導(dǎo)管18)，從而共同為注鑄提供方便。如圖10和圖11所示，例3線性-圓偏振器50的性能等于或優(yōu)于例2線性-圓偏振器40的性能。例4圖12是作為本發(fā)明第四個(gè)示范實(shí)施例的線性-圓偏振器60的剖面圖。本例通過把1/4波長的相位板19的傾斜表面做成具有特定數(shù)目個(gè)階梯的階梯狀結(jié)構(gòu)，每級(jí)階梯伸展特定的距離，幾乎具有例3同樣的效果。例1和例2中也可使用此類相位板。
如上所述，圖10顯示了在輸入頻率從11.7千兆赫茲至12.0千兆赫茲范圍內(nèi)本發(fā)明示范實(shí)施例的正交偏振特性，并將其與現(xiàn)有技術(shù)型的特性作了比較。正交偏振特性數(shù)據(jù)清楚地表明，在性能上，本發(fā)明的例子比現(xiàn)有技術(shù)型要好。上述性能的提高歸功于不受固定螺絲直徑的限制而為預(yù)期的線性-圓偏振器的最佳性能選擇相位板材料厚度的結(jié)構(gòu)。
另外，當(dāng)如圖14所示，雖然在線性-圓偏振器的饋電側(cè)給相位板1配備緩慢傾斜的表面1A，從而使現(xiàn)有技術(shù)的線性-圓偏振器在相位板1和激勵(lì)槽12間建立匹配，但是按說明制做安裝在波導(dǎo)管閉合端上并像梯形一樣凸出的分離器15的形狀，可以有效地提高本發(fā)明線性-圓偏振器的阻抗特性。另外，分離器15的形狀還影響線性-圓偏振器的正交偏振特性，因此可以優(yōu)化調(diào)節(jié)這兩個(gè)特性以滿足要求。
因此，如圖10和圖11所示，例1的性能在正交偏振特性和輸入阻抗特性兩個(gè)方面，可以提高至例2的性能。
由于例3的性能在輸入阻抗特性和正交偏振特性兩個(gè)方面與例2的情況沒有很大不同，因此可以確切地說，由于將整個(gè)器件鑄成一體，所以不存在副作用。圖11中，箭頭1和2所指的點(diǎn)表示衛(wèi)星廣播(BS)波段。
因此，根據(jù)本發(fā)明，原來受固定螺絲直徑限制的相位板的厚度，可以通過將1/4波長的相位板制成鰭形并將其與圓形波導(dǎo)管的內(nèi)表面鑄成一體來加以調(diào)節(jié)，以獲得線性-圓偏振器的最佳性能。結(jié)果，提高了線性-圓偏振器的性能。另外，由于可以通過消除圓形波導(dǎo)管和相位板間的空隙而使圓形波導(dǎo)管的內(nèi)表面良好地接地，所以能夠大大減少大批量生產(chǎn)的線性-圓偏振器由于機(jī)械組裝加工期間引起的誤差而產(chǎn)生的性能上的變化，從而進(jìn)一步有助于偏振器性能的穩(wěn)定。
另外，根據(jù)例2，把形成于波導(dǎo)管閉合端上的梯形凸出物的寬度和高度制成規(guī)定值，從而可以精細(xì)調(diào)整例1的性能，進(jìn)一步提高例1線性-圓偏振器的性能。
另外，利用圓形波導(dǎo)管和沿波導(dǎo)管的軸呈錐形的相位板這一結(jié)構(gòu)，就能用注模工藝生產(chǎn)線性-圓偏振器。結(jié)果，無需對(duì)波導(dǎo)管進(jìn)行任何附加處理，并不必單獨(dú)制備和組裝相位板(不然它們會(huì)作為分立元件來處理)，從而有助于降低成本并提高生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種線性-圓偏振器，其特征在于，它包含一對(duì)面對(duì)面放置在波導(dǎo)管一端波導(dǎo)管的內(nèi)表面上的相位板，該端與原輻射體所在的另一端相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性-圓偏振器，其特征在于，每塊相位板的一端分別與波導(dǎo)管的閉合端接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性-圓偏振器，其特征在于，在波導(dǎo)管閉合端附近開一條槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性-圓偏振器，其特征在于，每一相位板各自有一傾斜表面，其高度朝著原輻射體所在的波導(dǎo)管的開口處逐漸減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性-圓偏振器，其特征在于，每一相位板各自有一錐形表面，其寬度朝著原輻射體所在的波導(dǎo)管開口處逐漸減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的線性-圓偏振器，其特征在于，在波導(dǎo)管閉合端的內(nèi)表面形成一分離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性-圓偏振器，其特征在于，將所述分離器安裝得使其與所述相位板成直角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線性-圓偏振器，其特征在于，在波導(dǎo)管閉合端附近開一條槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5、7或8所述的線性-圓偏振器，其特征在于，所述每個(gè)相位板的傾斜表面各自呈階梯狀。
10.一種線性-圓偏振器的制造方法，其特征在于，至少包含將相位板與波導(dǎo)管鑄成一體的步驟。
11.一種線性-圓偏振器的制造方法，其特征在于，它至少包含將相位板及分離器與波導(dǎo)管鑄成一體的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在微波波段傳輸?shù)木€性-圓偏振器，其目的在于，通過將1/4波長的相位板和圓形波導(dǎo)管的內(nèi)表面制成一體來獲得極好的阻抗特性和穩(wěn)定的正交偏振特性，達(dá)到降低成本和減少生產(chǎn)步驟的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明揭示了這樣的結(jié)構(gòu)，即在波導(dǎo)管(6)一端的內(nèi)表面上形成一對(duì)面對(duì)面安置的，具有特定寬度和高度且對(duì)波導(dǎo)管的軸(17)對(duì)稱的1/4波長的相位板(2)，圓形波導(dǎo)管的另一端具有一原輻射體。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1120249SQ95105818
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1995年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月12日
發(fā)明者德田勝彥, 吉村芳和, 永津達(dá)也 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社