用于引导波导路线的装置和方法与流程

本发明总体上然而并不排他地涉及卫星系统以及设计和结合波导网络于卫星系统中以简化复杂的波导网络，并且更具体地，涉及被配置为能够使波导路线重定向至特定或者预定的输出端口的装置。

背景技术：

有史以来，设计和结合波导网络具有挑战性的机械难题。主要是由于当前的波导制造技术需要大量独立部件和启发式波导路由方法的事实。

技术实现要素：

提供本发明内容以用简化的形式引入将在以下详细说明中进一步描述的概念的选择。本发明内容不旨在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，本发明内容也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。

以下描述的示例性实例提供了通过采用将波导路线作为输入接受然后以任何期望配置输出相同路线(例如，“梳理”路线)的单个部件或装置(例如，“波导网络装置”)对卫星系统的改进设计。波导网络装置还可称为“波导梳理器”。这个装置有效地简化复杂的波导网络，使它们更灵活并且使相关工程更承受得起。波导网络装置可以具有任意数量的壳体并且能够在这些壳体的任一个中输入或者输出信号。此外，波导网络装置放置在接口位置处使得能够提供分解复杂的波导网络的设计的能力。换言之，大型卫星系统变得更加灵活。波导路由要求中的任何延迟变化都可以由波导网络装置吸收。换言之，改变波导路径的设计变化将需要制造新的波导网络装置。传统地，这样的变化将导致重新设计许多波导路线，但是本发明可以用于将该变化隔离为仅一个部件，即，波导网络装置。

在本公开内容的示例性实例中，提供了用于引导卫星系统中的波导路线的装置和方法。根据一个具体实施方式，一种波导网络装置包括：附接在一起的至少两个壳体。第一壳体包括一个或多个波导通道，每一个波导通道包括第一输入端口和第一输出端口。类似地，第二壳体包括一个或多个波导通道，每一个波导通道包括第二输入端口和第二输出端口。第二壳体被配置为接收来自第一壳体的波导通道的第一输入端口的信号，并且将信号重定向至第二壳体的输出端口或者第一壳体中的波导通道的输出端口。

根据另一具体实施方式，一种波导网络装置包括附接在一起的至少两个壳体。波导网络装置被配置为从至少两个壳体中的一个中的一个或多个波导通道的输入端口接收信号。波导网络装置进一步被配置为将信号重定向到至少两个壳体中的任一个中的一个或多个波导通道的预定输出端口。

根据又一具体实施方式，本文中公开了一种方法。发明方法的实例包括确定第一壳体或者第二壳体中的一个或多个波导通道的输出端口，并且将第一壳体附接至第二壳体以形成被配置为将信号重定向至第一壳体或者第二壳体中的波导通道的确定的输出端口的单个装置。

附图说明

当结合附图阅读时，上述发明内容和以下详细说明将被更好地理解。为了说明本公开内容，示出了本公开内容的各个方面。然而，本公开内容不限于讨论的特定方面。包括以下附图：

图1示出了卫星系统中的波导网络的已知实例和波导网络装置的替换实例。

图2示出了具有两个壳体以及中间的焊接层的波导网络装置的实例的总览。

图3描述了波导网络装置的立体图。

图4a-图4c描述了图3的波导网络装置的顶视图和横截面图。

图5示出了图4c的波导网络装置的详细横截面图。

图6a-图6c描述了图3的波导网络装置的替换顶视图和替换横截面图。

图7描述了图6c的波导网络装置的替换的详细横截面图。

图8-图9描述了没有波导网络装置的卫星系统中的有效载荷的一部分的实例以及具有波导网络装置的卫星系统中的有效载荷的一部分的替换实例。

图10示出了创建波导网络装置的设计方法学的实例。

图11a-图11n描述了图3中描述的波导网络装置的单独的rf路径的实例。

图12是表示卫星系统中的波导网络装置的创建和应用的流程图。

图13示出了具有被配置为制造图3的波导网络装置的计算装置的系统的示例性示意图。

具体实施方式

在卫星系统环境中，波导通常用于路由信号(例如，rf信号)。例如，这个卫星系统环境可包括多波束卫星。通常，通过将肘管和凸缘焊接至铝材的挤压件来执行传统波导的制造。然后，传统波导的单独件被机械地固定在一起以形成波导网络。尽管单独的传统波导件的制造便宜，但是整个波导网络由于以下工程挑战而会变得非常昂贵、效率低并且不灵活：

1)复杂的波导网络需要大量部件以保证波导正确地路由rf信号，同时还保持结构支撑和完整性。设计这些网络是试探性的的并且劳动密集型的，并且通常还导致非优化路线和线路长度。

2)对于具有高波导密度的波导网络，经常难以保证每个机械附件被适当地扭转和支撑。这些机械约束使复杂的波导网络的集成繁重且昂贵。

3)一旦完成，波导网络的任何变化几乎毫无疑问地具有级联效应，潜在要求完整的重新设计。这使较大系统对所需要的后续变化不够灵活。

4)通常，波导网络变得如此大以致它们必须在不同的子系统组之间划分，然后路由至共用接口位置。例如，在卫星上，天线组和有效载荷布局组这两者将波导路由至天线-有效载荷接口。保证全部路线在这个位置正确地对准被证明是重复的且劳动密集型的过程。

5)为了处理大量数据，高流通量多点波束有效载荷变成商用卫星行业中的标准并且这些多点波束有效载荷本身具有非常复杂的波导网络。

因此，具有至少两个壳体的波导网络装置会是有利的，其中至少两个壳体被配置为从至少两个壳体中的一个接收信号，重定向接收信号，并且将信号输出至信号接收自的相同壳体中的预定输出端口或者特定输出端口或者输出至不同壳体中的输出端口。即，本文中描述的技术方案是波导网络装置的实例，这种波导网络装置显著减少所需机械附件或部件的数量但是包含重定向或者变更(reroute，重新路由)信号路径以有益于包含波导网络的任何通信系统的一些功能。

与由挤压铝材的单独件组成的传统波导不同，波导网络装置在单一部件中包括许多波导通道。具体地，波导网络装置可包括焊接在一起的至少两个或更多个壳体。这使波导路线或者信号能够从一个波导通道紧凑(compactly，紧密地)地“跳跃”至另一个波导通道，并且有效地为波导网络装置提供任何输入端口将被路由至任何期望输出端口的灵活性。

本公开内容中使用的不同实例是在卫星系统的设计和发展的背景下，但是应当理解，所描述的原理可应用于涉及通信网络中的卫星系统的其他发展的情形。

图1示出了用于卫星系统的两种类型的波导网络解决方案。波导网络105在本领域中是已知的。即，对于本领域的普通技术人员，波导网络105通常已知为具有由挤压铝材组成的传统波导的波导网络的一部分。然而，如图1所示并且如在本公开内容中将进一步详细描述的，波导网络装置110是波导网络105的简化版本。这个波导网络装置110结合某些工程设计方面可简化卫星系统中的信号导航。

根据本发明的装置的实例是波导网络装置110，其接受作为输入的射频(rf)信号，然后以任何期望配置输出相同路由(route，信号)。波导网络装置110由被配置为相互附接的至少两个壳体部分组成。使用真空钎焊附接各个壳体。然而，如本领域技术人员所知，存在将壳体部分附接在一起的其他可能方式。

图2示出了具有被配置为附接在一起的两个壳体部分的16-通道波导网络装置200的实例。为装置200选择的波导通道的数量是非限制性的；因此，可以配置任何可能数量的波导通道。因此，例如，波导通道的数量可包括：10个、50个、100个或者更多个通道。此外并且如关于图3进一步详细描述的，用于装置200的壳体的数量也可配置有多于附接在一起的的仅两个壳体部分。

这里，在图2中，装置200至少由第一壳体203和第二壳体201组成。第一壳体203包括一个或多个波导通道。每一个波导通道进一步包括输入端口和输出端口。如图2所示，第二壳体201被配置为利用两者之间的焊接片202附接至第一壳体203。在一个实例中，这个第二壳体201被配置为从第一壳体203的输入端口接收一个或多个信号并且将一个或多个信号重定向至第一壳体203的或者第二壳体201的特定输出端口或者预定输出端口。第二壳体201利用旨在简化某种类型的卫星系统(例如，intelsat-33、viasat-2或者inmarsatf4)的设计被预先配置或者制造。简而言之，第二壳体201被配置为接收输入信号并且将该信号重定向至位于第一壳体203或者第二壳体201中的波导通道中的一个的所期望的输出端口。

与第一壳体203的配置相似，第二壳体201也包括多个输入端口和输出端口。在一个替换实例中，第二壳体201包括较少波导通道。换言之，第二壳体201具有的波导通道的数量小于第一壳体203的波导通道的数量。然而，也可以是，第二壳体201包括的波导通道的数量比第一壳体203的波导通道的数量多。

具体地，图2中的装置200示出了波导网络装置的分解图，这可表示在用于这个具体实例的焊接操作之前波导网络装置看起来的样子。结合有波导网络装置200的卫星系统使总体波导网络简化。此外，如果卫星系统的用户或者操作员决定改变一些信号路径，则可以更换波导网络装置200。波导网络装置200放置在接口位置处提供了分解复杂的波导网络的设计的能力。换言之，大型卫星系统变得更加灵活。波导路由要求中的任何后续变化都由波导网络装置200完全承担。

图3示出了波导网络装置300的立体图。图3描述了仅具有附接在一起的两个壳体的波导网络装置300；然而，如以上分析和本文中描述的，壳体的数量可以变化(例如，多于两个壳体)。因此，当至少两个壳体部分附接在一起时，这个波导网络装置300可包括单一单元或者部件。即，在替换实例中，波导网络装置300包括附接在一起的三个壳体部分或者四个壳体部分。换言之，单个部件可以包括附接在一起的任何数量的壳体并且接受任意数量的波导路由并且以任何配置输出这些路由，只要空间允许。

图4a-图4c描述了波导网络装置的顶视图和多个横截面图。如图4a所示，示出了波导网络装置的顶视图。在图4b中，示出了波导网络装置的横截面图。在图4c中，波导网络装置的第一壳体403包括一个或多个波导通道402。第一壳体中的一个或多个波导通道中的每一个还包括输入端口和输出端口。此外，图4c示出了层叠或者附接至第一壳体403的第二壳体401的更详细的说明。第二壳体401包括一个或多个波导通道404。与第一壳体403的配置相似，第二壳体401也包括多个输入端口和输出端口。以下参考图5描述了用于每一个壳体的输入端口和输出端口的更详细的说明。

图5描述了图3和图4c中描述的波导网络装置300的更详细的横截面图。图5示出了其中信号可开始于第一壳体中，跳至第二壳体，然后在第一壳体的输出端口中的一个中输出的视图。如图5所示，第一壳体包括一个或多个波导通道。第一壳体中的一个或多个波导通道中的每一个还包括输入端口和输出端口。例如，图5中的波导网络装置示出了第一壳体的第一输入端口520和第一输出端口518。还示出了第一壳体的第二输入端口514和第二输出端口510。此外，图5示出了层叠或者附接至第一壳体的第二壳体。第二壳体包括一个或多个波导通道。与第一壳体的配置相似，第二壳体还包括多个输入端口和输出端口。即，图5示出了第二壳体的输入端口516和输出端口512。

图6a至图6b示出了波导网络装置的顶视图。图6c和图7示出了波导网络装置的更详细的横截面图。更具体地，图7中的波导网络装置提供了其中信号可开始于第一壳体中并且重定向至第二壳体的输出端口的视图。图7中的波导网络装置与以上关于图5描述的相似，但是不同之处在于，现在的横截面是从第二壳体输出的rf路径，这与从第一壳体输出的路径相反。第一壳体中的一个或多个波导通道中的每一个还包括输入端口和输出端口。例如，图7中的波导网络装置示出了第一壳体的第一输入端口720和第一输出端口718。此外，图7示出了层叠或者附接至第一壳体的第二壳体。第二壳体包括一个或多个波导通道。与第一壳体的配置相似，第二壳体还包括多个输入端口和输出端口。即，图7示出了第二壳体的输入端口716和输出端口712。

图8描述了没有波导网络装置801的卫星系统中的有效载荷(payload)的一部分的实例并且图9描述了具有波导网络装置901的卫星系统中的有效载荷的一部分的替换实例。如图9所示，利用包含在卫星系统中的波导网络装置905简化波导网络。此外，当卫星系统结合或者整合波导网络装置时所需的必要部分和机械附件的量明显小于没有波导网络装置的卫星系统。换句话说，当在卫星系统内部使用波导网络装置时，可以降低与设计和集成相关联的成本和费用。

图10示出了创建波导网络装置的设计方法学1000的实例。如图10所示，在设计方法学的一个实例中，在波导网络装置集成在卫星系统中之前，预先确定和设计用于每个单独信号的路由路径。该过程包括为每个单独的波导通道设计或者配置路线或者路由路径。换言之，在制造波导网络装置之前，预先确定第一壳体中的一个或多个波导通道和第二壳体中的一个或多个波导通道的设计或者配置。一旦确定设计，在一个示例性实例中并且如以下关于图13进一步描述的，该设计可传递至单独的计算装置。计算装置然后可利用该设计引导打印机、三维(3-d)打印机、或者制造波导网络装置的一些制造装置。

图11a-图11n描述了图3中描述的波导网络装置的各个单独的rf路径。图11a-图11n描述了仅具有两个壳体的波导网络装置；然而，如以上所分析的，壳体的数量可改变(例如，多于两个壳体)。这里，在图11a中，第二壳体以使得第一壳体和第二壳体的波导通道互相垂直的方式附接至第一壳体。这个配置可通过rf路径中的定制设计的(例如，使用高频结构仿真(hfss)软件)双90度弯管1101创建。这个定制设计的弯管1101使波导路线能够以最小损失尽可能的紧凑(例如，保持共享壁)。此外，通过具有这个定制设计的弯管(例如，双90度弯管)1101，全部rf路径被定向在垂直(例如，上或者下)或者水平(例如，左或者右)方向。例如，第二壳体中的弯曲部分被配置为使得通过波导通道导航的信号将不能向后反射或者在与设计的路径方向不同的方向上。换言之，第二壳体可以以某种形状、尺寸和/或角度预配置，以使得信号不会偏离它们的路径。剩余的图11b-图11n示出了通过波导网络装置路由的其他单独的rf路径。

图12示出了用于在卫星系统中创建和利用波导网络装置的示例性过程的流程图1200。参考块1201-1202，确定输入通道和输出通道。在波导网络装置的创建之前，首先确定用于壳体的信号路径和设计规格。现在参考块1204，一旦做出确定，设计与装置的输入通道和输出通道匹配的装置的内部几何形状。

在块1206中，然后产生或者制造波导网络装置。波导网络装置可以通过印刷1208、加工1210和/或其他制造过程1212制造。对于传统加工的壳体，壳体之间的附接可以是真空钎焊1214、焊接1216或者经由本领域中已知的一些其他工艺1218。

参考块1220，一旦制造波导网络装置，然后，该装置被配置为集成到卫星系统(例如，航天器)中。在块1222中，当在卫星装置中实现时，波导网络装置可接收来自至少两个壳体中的一个中的一个或多个波导通道的输入端口的rf信号。

参考块1224，然后，波导网络装置被配置为以所期望的配置输出信号。

图13是可用于引导波导网络装置1350的制造的计算装置1399的示例性示意图1300。如上所述，计算装置1399连接至打印机1340，该打印机连接以提供装置的设计方案或者设计规格。在一个实例中，打印机是三维(3-d)打印机。设计规格被配置为引导打印机1340制造波导网络装置1350。在一个实例中，计算装置1399可包括处理器1302、耦接至处理器1302的存储装置1304、一个或多个无线发送器1306、一个或多个无线接收器1308。

计算装置1399还可以包括用于将信息呈现给用户1301和打印机1340的至少一个输出部件1389。输出部件1389可以是能够将信息传送给用户1301和打印机1340的任何部件。在一些实现中，输出部件1389包括诸如视频适配器和/或音频适配器等的输出适配器。输出适配器可操作地耦接至处理器1302并且被配置为可操作地耦接至输出装置，诸如，显示装置(例如，液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、阴极射线管(crt)、“电子墨水”显示器等)或者音频输出装置(例如，扬声器、头戴耳机等)。在一些实施方式中，至少一个这种显示装置和/或音频装置包括有输出部件1389。

计算装置1399还可以包括用于从用户1301接收输入的至少一个输入部件1388。例如，输入部件1388可包括键盘、点击装置、鼠标、触控笔、触敏控制板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器或音频输入装置等。诸如触摸屏的单个部件可用作输出部件1389的输出装置以及输入部件1388。在一些实施方式中，输出部件1389和/或输入部件1388包括用于在节点与连接至此的计算机之间通信数据和/或指令的适配器。

本文使用的条件语言，诸如，其中，“可以(can)”、“能够(could)”、“会(might)”、“可能(may)”、“例如”等通常旨在传达一些实例包括而其他实例不包括一些特征、元件和/或步骤，除非另有特别地陈述之外，或者另外在如使用的上下文中理解的。因此，这种条件语言通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤以一个或多个实例需要的或者必需包括用于判定逻辑的一个或多个实例的任何方式，有或者没有创造者输入或者提示，是否这些特征、元件和/或步骤包括或者在任何具体实例中执行。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”等是同义的并且包含地以开放式的方式使用，并且不排除附加的元件、特征、行为、操作等。另外，术语“或者”以其包含意义(而不是以其排他的意义)使用，例如，当用以连接一列元件时，术语“或者”意指列表中的一个、一些、或者所有的元件。如本公开内容的描述和所附权利要求中使用的，除非上下文另有明确表示，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”旨在还包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定了陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。此外，当在本说明书中使用时，术语“资产”和“计算装置”可互换地使用。

一般而言，上述各种特征和处理可以独立于彼此使用，或者可以以不同的方式结合。所有可能的组合和子组合旨在落入本公开内容的范围内。另外，在一些实现中可以省去一些方法或者处理块。本文中描述的方法和处理也不局限于任何具体顺序，并且联系到那的块或者状态可以以适当的其他顺序进行。例如，描述的块或者状态可以以除了具体公开的顺序进行，或者多个块或者状态可以结合为单个块或者状态。示例性块或者状态可以以串行、并行、或者以一些其他方式进行。可以从公开的实例添加或者去除块或者状态。本文中描述的示例性系统和部件可以除了描述的以外不同地配置。例如，与公开的示例性实例相比，可以添加、去除、或者重新布置元件。

例如，各种实例可包括用于引导波导路线的装置(200)。该装置包括至少两个壳体(201，203)，它们被配置为：从至少两个壳体(201，203)中的一个中的一个或多个波导通道(402，404)的输入端口(520，516)接收信号；并且将信号重定向(1224)到至少两个壳体(201，203)中的任一个中的一个或多个波导通道(402，404)的预定输出端口(518，512)，其中，至少两个壳体(201，203)被配置为相互附接。

有利地，该装置是其中至少两个壳体(201，203)被真空钎焊在一起以附接并形成单个装置(200)的装置。

优选地，装置(200)在天线-有效载荷接口处定位在卫星系统的有效载荷腔的内部。

有利地，装置(200)进一步被配置为由三维(3-d)打印机(1340)制造。

有利地，该装置是其中信号包括射频(rf)信号的装置。

有利地，该装置是其中至少两个壳体的第一壳体(203)中的波导通道(402)的数量小于至少两个壳体(201，203)的第二壳体(201)中的波导通道(404)的数量的装置。

有利地，该装置是其中至少两个壳体(201，203)被配置为使用定制设计的双90度弯管(1101)附接的装置。

本领域技术人员将理解在不偏离本文中教导的范围的情况下，可进行各种变化并且可为元件取代等同物。此外，在不偏离本文的范围的情况下，可以做出多种修改以使本文中的教导适应特定情况。因此，本文的意图是所述权利要求不限于本文中所公开的具体实现。