专利名称：用于转动在一个波导的出口处的电磁波的偏振的装置以及相应的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于转动在一个波导的出射处的偏振电磁波的偏振的装置。该装置能够被具体用于无线电通信收发机。
在一个波导的出射处的电磁波的偏振通常是借助一种扭转波导而得到转动的。
图1显示了现有技术中已知的扭转波导。一个扭转波导TW与矩形波导GO的出口对接。扭转波导TW具有绕其纵轴AL扭转的矩形截面波导的形式，从而使其入口横截面S1及其出射横截面S2彼此处于一个预定角度α，该角度α等于所需的转动角。扭转波导的入口横截面S1具有与波导WO的横截面相同的尺寸。
采用扭转波导来转动波导出射处的偏振的一个缺点，是使用扭转波导需要较大的空间。通常需要把若干扭转波导组装成一个无线电通信收发机单元。例如，在发送器和天线之间有一个扭转波导，在接收器与天线之间有另一扭转波导，且在发送器与接收器之间有第三个扭转波导。这使得无法生产紧凑的收发机单元。
本发明的一个目的，是通过提出一种装置来补偿这种缺点，该装置利用了在波导的出口与本发明的该装置之间的接口处的电磁耦合的效应。这种耦合是借助该装置与波导的出口之间的接口的几何特性而获得的。它使得能够不用扭转波导而转动电磁波的偏振。
该目的以及将要在以下变得显而易见的其他的目的，是通过一种装置实现的，该装置用于把在一个第一波导中传播的一个偏振电磁波的偏振转动一个预定的角度。该装置包括具有一个横向端口的一个第二波导，该偏振电磁波经过一个耦合孔而在第一波导的一个端口与该第二波导的该横向端口之间传播，该孔小于第一波导的横截面且其几何形状适合于提供第一波导与第二波导之间的电磁耦合，且第二波导的其他端口处于与该横向端口垂直的一个面上。
本发明的一个优点，是它通过仔细选择第二波导相对于第一波导的取向，而结合了改变出射平面的弯曲波导和改变偏振方向的扭转波导的效果。
本发明还涉及一种系统，它包括一个波导和上述的装置。
从以下结合附图对本发明的各种实施例的详细描述，本发明的其他的特征和优点将变得显而易见。在附图中图1显示了现有技术中已知的一种扭转波导；图2显示了本发明的一种系统的一个第一实施例并显示了其物理现象；图3和4显示了本发明的一种系统的两个其他的实施例，且图5是产生本发明的一种系统的一个加工部件的剖视图。
图1在以上结合现有技术进行了描述。
图2至5显示了本发明的系统，其中第一和第二波导都是矩形的。但本发明不限于这种系统。一种系统具有在一种偏振模式下工作的圆形波导的形式的第一和第二波导，以及包括在一种偏振模式下工作的一种圆形波导和一种矩形波导的一种混合系统，也处于本发明的范围内。在上述组合中，耦合孔被包含于-并小于-该系统的两个部件的相交表面。
图2显示了本发明的一种系统的一个第一实施例并显示了其物理现象。该系统包括一个矩形波导式微波滤波器21，例如一个双工器，它被根据本发明的一个装置22所延伸以转动在滤波器21中传播的偏振电磁波的偏振。图中的部件的空间位置是相对于一种Oxyx轴的三维坐标系而确定的。波导滤波器21具有一个矩形的横截面S1和在滤波器21的端部处的在平面yOz中的一个入射端口AC1。该滤波器的纵轴是轴Ox。滤波器21具有由一个隔板或一个杆限定的一个内部腔211以及一个出射腔212。出射腔212包括在平面yOz中的一个耦合孔OC，其尺寸小于波导滤波器的横截面S1的尺寸。耦合孔较好地是矩形的。也可以采用任何其他形状的耦合孔，诸如长椭圆形的，它在圆形波导22的情况下是较好的。
本发明的装置由经过耦合孔OC而与滤波器21相连的一个矩形波导22组成。波导22具有在平面xOz中的一个矩形横截面S2，其短边b沿着轴Ox且其长边a沿着轴Oz。主要根据尺寸限制，波导22能够具有沿着方向Oy的任何长度。矩形波导22具有在与其横截面的长边对应的面之一上的一个横向端口。该横向端口与出射腔212的耦合孔OC重合并全等。矩形波导22具有在与横向端口所在的面垂直的一个面上的一个第二端口AC2。第二端口AC2对应于平面xOz中的矩形横截面S2。
一个电磁波由其电场E及其磁场H表征，该磁场H用磁力线H1、H2、H3、H4表示并通过波导滤波器21传播。波导滤波器21中的电场E沿着轴Oz的方向偏振。磁力线H1、H2、H3、H4形成了沿着各个腔211、212的壁延伸的平面xOy中的磁场环。腔211和212电磁耦合。当电磁波通过耦合孔OC传播时发生了进一步的电磁耦合。另外，由于磁力线在耦合孔OC处的连续性和平行性质，在波导22内的平面yOz中产生了磁场环。根据麦克思韦方程，波导22中的电场E的偏振是沿着轴Ox的方向的。
电场E的偏振因而已经被旋转了90°。图2所示的系统的出射端口AC2和入口端口AC1处于垂直的平面中。
这具有把一个扭转波导和一个弯曲波导的效果相结合的优点；扭转波导使偏振旋转且弯曲波导改变了出射端口的平面。例如，当把微波装置结合以便于连接各种微波部件时，这两种效果能够被结合。本发明的系统和装置以大大减小的总体尺寸满足了这些要求。
图2和随后的图3、4和5中所示的系统具有作为其第一部件的微波滤波器。本发明不限于包括作为其第一部件的波导微波滤波器的系统。包括作为第一部件的一个简单波导和具有一个耦合孔的一种系统也处于本发明的范围，如上所述。本发明涉及转动电磁波的偏振，即在根据本发明的装置22与第一部件21之间的界面处产生了一种技术效果，该装置22由一个矩形波导组成。类似地，一种圆形波导可被用作该系统的第一部件。
本发明的装置还可由一种波导微波滤波器组成。微波滤波器的传送功能的一种第一部分也可在该系统的该第一部件中得到实施，且该传送功能的一种第二部分可在波导22的延伸中得到实施。
在图1至5中，偏振被转动了90°。在本发明的其他实施例中，可选择其他的转动角度值。
象图2一样，图3显示了具有与波导32相连的作为系统的第一部件的一种矩形波导式微波滤波器31的系统，以转动在滤波器31中传播的偏振电磁波的偏振。该微波滤波器具有在一个横向面上的一个耦合孔OC，该横向面对应于波导滤波器31的横截面的短边b。
波导32具有在平面yOz中的一个矩形横截面S2，其短边b沿着轴Oy且其长边a沿着轴Oz。矩形波导32具有在一个面上的一个横向端口-该面对应于波导32的横截面的长边，该横向端口与耦合孔OC相重合，波导32还具有一个端口AC2，该端口AC2在与横向端口所在的面相垂直的一个面上并在平面yOz之内。在此配置下，且由于与前图相同的理由，该系统使通过该系统的一个偏振波的电场的偏振发生转动。在此入射和出射端口是共面的。
象图2一样，图4显示了包括与一个矩形波导42相连的矩形波导式微波滤波器41。微波滤波器41具有在一端的一个耦合孔OC。
波导42具有在平面xOy中的一个矩形横截面S2，其短边b沿着轴Ox且其长边a沿着轴Oy的方向。矩形波导42具有在与波导42的横截面的长边a对应的一个面上并与耦合孔OC重合的一个横向端口，以及一个端口AC2-它在与横向端口所在的面相垂直的一个面上并处于平面yOx中。
在此配置中，且利用与上述图相同的理由，该系统在通过该系统的偏振波上产生了与弯曲90°的波导相同的效果，但却是以小的总体尺寸做到这点的。该系统的入射端口AC1和出射端口AC2处于垂直的平面中。
图5显示了具有根据图2示意显示的本发明的系统的特征的加工部件的部分横截面图。该横截面图显示了由波导滤波器51组成的系统的第一部件，而该波导滤波器51具有多个内部腔511、514以及一个出射腔515。具有小于波导滤波器的横截面的尺寸的尺寸的一个耦合孔提供了根据本发明的波导滤波器51与一个矩形波导52之间的界面。耦合孔OC在与波导52的横截面的长边a对应的波导52的一个面上开放。该部件也可以是铸造的，而不是加工的。
权利要求
1.用于使在一个第一波导(21)中传播的一种偏振电磁波的偏振转动一个预定角度的一种装置，所述装置的特征在于它由具有一个横向端口的一个第二波导(22)构成，所述偏振电磁波经过一个耦合孔(OC)而在所述第一波导(21)的一个端口与所述第二波导(22)的所述横向端口之间传播，该耦合孔(OC)小于所述第一波导(21)的横截面(S1)且其几何形状适合于提供所述第一波导(21)与所述第二波导(22)之间的电磁耦合，且所述第二波导(22)的另一端口(AC2)处于与所述横向端口垂直的一个面上。
2.根据权利要求1的一种装置，其特征在于所述耦合孔(OC)具有小于所述第一波导的横截面的面积(S1)的一个面积且所述第一波导的所述端口、所述第二波导的所述横向端口和所述耦合孔(OC)在几何上是全等的。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于所述第一波导(21)由一种矩形波导型微波滤波器组成，该微波滤波器包括多个相继的腔(211)且所述耦合孔(OC)直接开放到所述第一波导(21)的一个端腔(212)中。
4.根据权利要求1至3中的任何一项的装置，其特征在于所述第二波导(22)是一个矩形波导-它具有在与所述第二波导(22)的该横截面(S2)的长边(a)相对应的面之一上的所述横向端口。
5.根据权利要求1至3中的任何一项的装置，其特征在于所述第二波导是一个圆形波导-它在一种偏振模式下工作，且所述耦合孔处于所述第一波导与所述圆形第二波导相交的表面之中。
6.根据权利要求1至5中的任何一项的装置，其特征在于所述第二波导还包括一个矩形波导型微波滤波器，该微波滤波器包括多个相继的腔且所述耦合孔(OC)直接开放至所述第二波导的一个端腔中。
7.用于使一种偏振电磁波的偏振转动一个预定角度的一种系统，其特征在于它包括通过一个耦合孔(OC)而与根据权利要求1至5中的任何一项的装置的一个第二波导(22)相连的一个第一波导(21)，该耦合孔(OC)小于所述第一波导(21)的横截面(S1)且其几何性质适合于提供电磁耦合，且该系统包括在所述第一波导(21)中的一个端口(AC1)和在所述第二波导(22)中的一个端口(AC2)。
8.根据权利要求7的系统，其特征在于所述第一波导(21)中的所述端口(AC1)的平面和所述第二波导(22)中的所述端口(AC2)的平面垂直。
全文摘要
本发明涉及把在一个第一波导中传播的一个偏振电磁波的偏振转动一个预定角度的一种装置。根据本发明,该装置包括具有一个横向端口的第二波导,该偏振电磁波通过一个耦合孔而在第一波导的一个端口与第二波导的该横向端口之间传播,该耦合孔小于第一波导的横截面且其几何性质适合于提供第一波导与第二波导之间的电磁耦合,且第二波导的另一端口处于与该横向端口垂直的一个面上。
文档编号H01P1/165GK1330428SQ0112183
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月27日 优先权日2000年6月30日
发明者让－丹尼斯·舒伯特, 马克·索瓦奇, 罗伯特·勒·鲁克斯 申请人:阿尔卡塔尔公司