扭转间隔件偏振旋转器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于高频射频通信系统中的装置。更具体地，本发明涉及用于改变穿过波导的信号的偏振的偏振旋转器。
【背景技术】
[0002]旋转器元件被放置成与波导方向一致，用于在对信号进行进一步处理之前改变信号的偏振方向。与天线关联的波导可以包括偏振旋转功能，例如允许天线在水平偏振方向和竖直偏振方向之间的转换，而不需要旋转整个天线组件。
[0003]在线偏振旋转元件的几何构型在技术领域中是广泛已知的。插入到电信号通道中的转换元件通过期望的角度的旋转逐步地旋转信号，例如从“竖直偏振”到“水平偏振”(或从“水平偏振”到“竖直偏振”)旋转90度。转换元件可以具有多个板、层、或者类似物。但是，这些额外的元件增加了部件的总数量，使得制造复杂化。另外，多层结构会在多个板/层的各层间引入对准和/或信号泄漏的问题。
[0004]可替代地，转换元件可以采用延伸穿过波导的多个销状件。但是，波导侧壁上的每个销状件的插入和密封会是劳动密集型的。于1951年9月20日向J.F.Zaleski发布的美国专利号 2628278〃Apparatus for Rotating Microwave Energy"( “用于旋转微波能量的装置”)公开了一种可调的圆形波导偏振旋转器，其能使用通过销状件悬挂在波导内部的扭转间隔元件，所述销状件的每个端部联接到波导的两个可旋转的主体部分的侧壁。通过使得主体部分相对于彼此扭转，间隔件被扭转以获得期望的偏振角度转换。虽然所需的侧壁销状件互连的数量被减少，但是悬挂在销状件之间的薄的间隔件元件经过一段时间易受到振动、下垂和/或其他形式的畸变的影响。
[0005]取决于所使用的设备组合，还需要例如在圆形到矩形波导之间的波导的截面转换件，以作为设置在例如天线和转换件或接收件之间的又一额外部件。
[0006]波导和射频设备产业中的竞争主要集中在提升导电性能，减少整体特殊元件的数量，以及减少制造、安装和/或配置的开销上。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的在于提供一种能克服现有技术中的缺陷的装置。
【附图说明】
[0008]附图并入并且构成本说明书的一部分，说明了本发明的实施例，其中附图中相同的参考标记表示相同的特征或元件，并且可能不是每个标号出现的附图都做了详细说明，结合本发明的上述大体说明，本发明的实施例的详细描述将如下给出，用来解释本发明的原理。
[0009]图1是示例的扭转间隔件偏振旋转器的示意性的某角度等距视图。
[0010]图2是图1中的旋转器的示意性正视图。
[0011]图3是图1中的旋转器的示意性后视图。
[0012]图4是可替代的扭转间隔件偏振旋转器的示意性的某角度正视等距视图，示出了一体的圆形截面到矩形截面的转换。
[0013]图5是图4中的旋转器的示意性正视图。
[0014]图6是图4中的旋转器的示意性某角度的等距后视图。
[0015]图7是图4中的旋转器的示意性后视图。
[0016]图8是可替代的扭转间隔件偏振旋转器的示意性的某角度等距视图，示出了单体主体中的多个旋转器。
[0017]图9是图8中的旋转器的示意性正视图。
[0018]图10是图8中的旋转器的示意性后视图。
[0019]图11是可替代的扭转间隔件偏振旋转器的示意性等距视图，示出了含有平板天线和平行格栅元件的多个旋转器方阵。
[0020]图12是说明相对于用于共极化和交叉极化信号部件的间隔件的纵向长度的插入损耗。
[0021]图13示出了用于共极化、交叉极化的、有平行格栅和无平行格栅的信号分量的辐射图案性能的图表。
【具体实施方式】
[0022]发明人意识到当注意避免悬垂边缘时，具有扭转间隔件的偏振旋转器通过注塑模制、浇铸等方法进行制造可以有效节省开销，并具有高精度，并且能减少与多层偏振旋转组件有关的对准或密封问题。另外，在需要高密度阵列的偏振旋转器的应用中，与接入各自的侧壁有关的现有问题(例如用于施加穿过侧壁的销状件的互连件等的问题)可以被消除。
[0023]如图1到图3所示，示例性波导偏振旋转器I具有带孔10的单体主体5，其中，单体主体5的径向间隔件在侧壁20之间延伸。间隔件15在间隔件15的第一端部25和间隔件15的第二端部30之间扭转。因此，射频信号与沿孔10具有与间隔件15的第一端部25和间隔件15的第二端部30之间的角度相一致的偏振偏移。
[0024]本领域中的技术人员可以理解的是，本发明所采用的径向被限定为穿过图形例如圆形或者矩形(包括正方形)中心的直线段。虽然径向间隔件15的扭转改变了与直线段的侧壁20在沿径向间隔件15的连续的纵向位置处的交叉位置，但是直线段总是穿过中心，导致形成了径向间隔件15的螺旋特性。另外，本文所述的“单体”被限定为描述主体为同种材料的单一连续部分。因此，单体主体5和径向间隔件15不是由通过软焊、硬焊、粘合或类似方法一体化的分离的子元件形成的。
[0025]本领域中的技术人员可以理解的是，孔10可以具有圆形截面，如图1到图3所示，或者具有可替代的椭圆截面或者矩形的截面。另外，孔10可以具有在单体主体的第一侧35和第二侧40之间(例如在如图4到图7所示的圆形截面和矩形截面之间)的过渡的截面。因此，波导偏振旋转器I可以并入波导截面转换件，而不需要向天线组件中添加额外的独立元件。间隔件15的尺寸可以被设置成使第一端部25和单体主体5的第一侧35齐平，并且使间隔件15的第二端部30与单体主体5的第二侧40齐平。可替代地，间隔件15可以与单体主体的一侧或者另一侧齐平，或者从单体主体的两侧凹陷进入孔10中。
[0026]波导偏振旋转器I可以被配置成方阵结构，例如如图8到图11所示。在方阵结构中，多个额外的孔10可以被添加到单体主体5中，孔10的纵向轴线和每个额外的孔10彼此平行。每个额外的孔10可以相似地具有在额外的孔10的侧壁20之间延伸的单体主体5的径向间隔件15。孔10和多个额外的孔10的布置可以例如排列成相邻的行和列或者可替代的交错的行和列、同轴环或者根据期望的波导方阵的类似物，波导偏振旋转器I与所述期望的波导阵列配合。因此，波导偏振旋转器I可以被配置成例如与相应的平板阵列天线的输出层45上的多个输出喇叭配合，如图11所示。可替代地，波导偏振旋转器方阵可以被用作平板天线的内层。
[0027]本领域的技术人员可以理解的是，通过模制和/或浇铸工艺(例如聚合物材料注塑模制或金属材料浇铸)制造波导偏振旋转器I可以有效节省开销。当采用聚合物材料注塑模制时，可以采用导电聚合物，或是进行金属化至少单体主体5的孔和间隔件区域的额外的步骤。
[0028]如图1到图3所示，孔10内的特征是可以不采用沿纵向轴线的悬垂边缘，使得能通过沿孔10(并且如果存在额外的孔10，则每个孔彼此平行)的纵向轴线分隔开的两部分模具进行模制或浇铸。另外，沿间隔件15的交叉部的边缘和孔10的侧壁20可以设置圆角嵌条50或者切成圆角，如图4到图7所示。