专利名称：多辐射源天线与一个低噪声频率转换器相结合的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个具有多辐射源天线与一个低噪声频率转换器相结合的系统，本发明包括一个与若干个天线源(或馈源)相结合的低噪声频率转换器(变频器)的接收装置，本发明特别适用于接收由若干个卫星发射的信号。
接收由同步卫星发射的信号，例如卫星转播的电视发射，通常借助于一个抛物面来实现。该抛物面将被接收的波束会聚在它的焦点上。然后一个波导天线源被放置在相对抛物面的适当位置上，以便将所接收的信号耦合到一个或多个探测头，该探测头将其传送到一个低噪声频率转换器。后者将该信号转换成中频，已转换的信号可由卫星解调器和/或接收机译码器进行处理。
对于在要求有若干密集排列的同步卫星的情况，通常使用若干个解决办法，最显而易见的但非最经济的办法是使用与卫星同样多的抛物面。另一种适用于接收由两个密集排列的卫星发出的信号的解决方法是利用单个抛物面，但是其采用两个波导源天线和两个频率转换器。而抛物面或指向任何一个卫星或指向两个卫星的中间位置，这样由两个卫星发出的波束和由抛物面反射的波束聚焦在两个不同的点上，在这种情况下至少其中一个信号不是最佳聚焦，这个事实将导致削弱接收质量。此外，如果卫星密集排列，那么波束的会聚点同样地是密集排列的，抛物面越小，这种密集度越大。之后产生波导并排定位问题。但调整它们的尺寸是有困难的。市场上某些产品将波导终端进行合并，而这样将消弱接收质量，甚至进一步增加了波束之间的耦合。此外，若干频率转换器的存在将增加产品的费用。
为了改善起源于或多或少密集排列卫星的波束的会聚，还备有“抛物面”反射器。设计这种反射器的目的为的是对每一波束呈现出一实质上的抛物表面。
如果对地静止轨道变得拥挤时则大量卫星成角度地密集排列的情况将变得越来越频繁而远离特殊的情况。在欧洲一“群集”卫星的例子是EuteLsat收集卫星。
本发明的目的是提供一个用来接收由N(N＞1)个卫星发射的信号的装置，包括用于聚焦相应所说信号的波束的装置其包括若干辐射源天线，所说辐射源天线是在一单独基片上做成的印刷天线辐射源。
使用印刷在一基片上的若干开槽天线使得有可能克服使用波导产生的有关问题。
按照一具体实施例，所说天线在所说基片上的排列取决于所说波束聚焦点的位置。
此外，确定该天线在基片上的位置取决于对每一波束可利用的最佳聚焦点的排列。当安装抛物面和天线时，只要参照单个卫星就能足够准确地确定这些接收装置的位置，然后将自动执行确定相对于其他卫星的位置。
按照一具体实施例，该聚焦装置包括一电磁透镜，例如卢纳堡(Luneburg)型的透镜(半球状透镜)。
这样的一种透镜，可使其有可能获得所有波束最佳聚焦，而和一仅具有一个真正的聚焦点的抛物面不同。
按照另外一具体的实施例，用于聚焦该波束的装置包括一个抛物面反射器。对于相对密排的卫星而言，认为一个抛物面就能足够充分去聚焦各个波束。对于角度间隔较大的卫星而言，卢纳堡型透镜更为适合。
按照一具体实施例，聚焦装置是一个抛物面反射器，第一天线置于该反射器的聚焦点上，而另一天线被置于相对该第一天线的一侧或另一侧上。
按照一具体实施例，天线是槽形天线。
按照一具体实施例，天线是环状的槽形天线该种天线的形式特别适合用来接收具有线性或圆极化的垂直极化波。
按照一具体实施例，所说装置至少包括一个与所说天线制作在同一基片上的频率转换器。
按照一具体实施例，该装置包括多路转换装置，其将由该天线接收的信号多路转换到一频率转换器。
为此，要求一单个频率转换器。其导致了非常实质性的在空间和元件方面的节省。
按照一具体实施例，所说频率转换器是与天线制作在同一基片上的。
本发明的目的、其它特征和优点将结合具体实施例参考附图进行说明。
附图简要说明
图1是表示在一抛物面反射器周围，由两个角度状密集间隔的卫星发射的波束的聚焦点；图2是表示在一卢纳堡型透镜周围，由三个卫星发射的波束的聚焦点；图3是表示在图2结构范围内按照本发明的用于接收的装置的最佳实施例；图4是表示由图3剖面获得的一种不同的实施例；图5是表示用于耦合圆极化波的混合耦合器。
请参考图1，其中说明当一抛物面反射器反射由两个角度间隔为θ的卫星发射的波束时在该抛物面反射器周围的最佳会聚点的位置。一个直径为φ的抛物面1具有一个焦点F1。该抛物面被假定按这样一种方式定位，即一卫星S1处于该抛物面的轴上，并且其波束的波平面垂直于该轴。被反射的波束会聚于F1上，落在该抛物面的轴上。
第二个卫星S2发射第二个波束，其波平面相对抛物面的轴倾斜角度θ。其会聚最佳点落在相对该轴倾斜角度为θ的一条直线上。
图2说明使用卢纳堡(Luneburg)型透镜情况下焦点的位置。为清楚表示起见，该透镜2为球形，这样，可使物点和相应像点表示在该所说球的一侧成另一侧。具体实施将采用一个反射器平面上的半球形。
该卢纳堡型透镜的半径为R。焦点处在离透镜中心约1.5×R的周围。一个焦点落在平行于照射透镜并通过其中心的波束的直线上。如早先所说明的，该透镜比抛物面的优点在于只要有信号源存在，它就具有许多焦点，不存在已知的透镜球对称的散焦。
直言之，卢纳堡透镜在该透镜表面周围具有其多个焦点。在这里使用的近似，允许这些焦点偏离其半径1.5倍。这样将改善焦点之间的间距。
三个卫星S3、S4、S5分别按角度θ1和θ2相间隔。对于这三个卫星，分别相应于焦点F3、F4和F5。如果认为角度θ1和θ2较小时(例如小于5°)分别使F3和F4以及F4和F5分开的线性距离d34和d45等于1.5Rè1和1.5Rè2米，这里θ1和θ2以弧度给出。
对于半径为30cm以及角度为3°的透镜，该线性距离大约等于2.4cm。
在图2中为清楚起见，在焦点和该透镜中心之间的距离没有相对于该同样透镜的半径进行标度。
一个作为本发明装置的最佳实施例在图3中说明。该图示的实施例和用来接收从三个卫星产生的信号的装置相关，例如，图2的卫星S3、S4和S5。本领域的技术人员将应用本发明于其它合适的场合，例如适应于图1的场合。
本发明的装置包括一介质基片17，以供将环形开槽天线3a、3b、3c直接蚀刻在该基片上。这些天线由微带线4a-4f按以下描述方式进行激励。开槽的中心按这样的方式定位在该基片上，即它们相隔的距离等于相隔焦点F3、F4和F5的距离。
一个音频放大器11放大从该微带线中产生的一个信号。该信号被传送到一混频器12，该混频器以合适的振荡器接收频率F1或F2中的一个频率。混频器的输出信号由一中频放大器13进行放大，在传输之前，例如由同轴电缆(未图示)传送到一内部单元(解调器，解码器，TV接收机)。
图4是通过图3中环形槽3a中心的剖面图。该图说明了一种不同的实施例，某些元件在图3中未表示出。该介电基片的边5由一金属层复盖，在该金属层中蚀刻该环形物6。作为一级近似值，该槽的谐振模式产生在这样一些频率上，对于这些频率，槽的周长等于波导波长的整数倍。
该金属层被接到地。按照一具体实施例，该基片以这样的方式排列使提供该环形槽于该反射器。
该基片的边7包括该槽的激励装置。在图4中，可以看到微带线4b。该微带线以直角穿透到由该环形槽6形成的境内中，其深度量级为该波导波长的1/4，直角穿透相应于最大耦合。只要在工作频率附近出现一个宽的通带，则说明该微带线的尺寸是最佳的。具体地，在宽透到由该环形槽形成的境内之前，它们呈现窄的通带(未图示)。
按照一具体的实施例，一基底8安置在基片的表面7上。未在图3中加以说明的是该基底的作用在于使得有可能在环形槽的周围得到一个波腹点。该基底借助传导线9由连接到表面5的金属平面的一传导腔形成。一个小孔10使微带线4b穿透到该基底8的内侧，而在电性能上是互相隔离的。基底的深度H约等于波导波长的1/4，基片和金属平面的厚度在图4中已经放大其是为了更好地强调所描述的特性。
按照本发明的最佳实施例并返回到图3，每一个环形槽均配备两根成直角的微带线，这样就能接收沿水平方向和垂直方向线性地被极化的波。这样分别在每个微带线的端部产生了可利用的六个信号。多路转换装置(由开关18-21所示并由虚线表示连接位置)选择其中之一个信号传送到放大器11。这些多路转换装置例如是阻塞(blocker)放大器，其通过或阻塞状态是由一DC电压加以控制的。
为使附图更清晰起见，在图3中未示出基底8。
为接收正、反时针园极化波，在每个环形槽和该多路转换装置之间插入一混合耦合器。图5说明该耦合器14。该混合耦合器通过两根微带线4a和4b馈电，该耦合器每边的长度约为波导波长的1/4。
将要指出的是，该两根微带线端部被弯曲地进入该环形槽的境内，为的是回避波导分量间不希望有的耦合。
假定(o、i、j)是正交参数系，O是环形槽3a的中心，i和j分别是平行于垂直穿透进入由槽形成的境内的微带线4a和4b部分的矢量。
一个在端口16上出现的信号V＝Acos(wt)在连接到线4a和4b的端口上分别产生以下形式的信号Vx=A2Cos(ωt+φ)]]>Vx=A2Cos(ωt+φ-π2)]]>该电压Vx和Vy利用耦合到槽产生以下形式的电场E-x=A2Cos(ωt+φ)i-]]>E-y=A2Sin(ωt+φ)j-]]>整个径向电场相应于这两个电场的和。能够证实该和矢量反时针旋转，并且该矢量的顶部将描绘成一个园。
利用可逆性原理，一个反时针旋转的园极化波耦合到槽3a，将在端口16上产生电压V＝ACoswt。
按照一具体实施例，结合本明使用的反射器是一个试图改善不同波束的聚焦的抛物面反射器。
最后，环形槽可以不是环状的，这取决于接收的波和极化的型式。
本专业技术人员将容易地使本发明适用于各种可以实现的结构，本发明的保护范围以本发明的权利要求的限定为准。
权利要求
1.用于接收由N、N＞1个卫星(S1、S2、S3、S4、S5)发射的信号的装置，包括用于聚焦相应所说信号的波束的装置(1、2)，其特征在于，它包括若干辐射源天线，所说辐射源天线是在一块基片(17)上制作的印刷天线(3a、3b、3c)。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，所说天线(3a、3b、3c)在所说基片(17)上的排列取决于所说波束聚焦点(F1、F2、F3、F4、F5)的位置。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，该聚焦装置包括一个电磁透镜(2)。
4.按照权利要求1或2的装置，其特征在于，用于聚焦该波束的装置包括一个抛物面反射器(1)。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，一第一辐射源天线放置在所说反射器的聚焦点(F1)上，而其他的天线放置在相对所说第一天线的一边或另一边。
6.按照在先权利要求中之一的权利要求的装置，其特征在于，所说天线是槽形天线(3a、3b、3c)。
7.按照在先权利要求中之一的权利要求的装置，其特征在于，所说天线是环形槽天线(3a、3b、3c)。
8.按照在先权利要求中之一的权利要求的装置，其特征在于，该装置包括多路转换装置(18、19、20、21)，它们将由天线(3a、3b、3c)接收的信号多路转换到一频率转换器(11、12、13、f1、f2)。
9.按照权利要求8的装置，其特征在于，所说频率转换器(11、12、13、f1、f2)是如天线(3a、3b、3c)那样制作在同一基片(17)上。
10.按照权利要求1-8中的一个权利要求的装置，其特征在于，所说装置至少包括一个如所说天线(3a、3b、3c)那样制作在同一基片(17)上的频率转换器(11、12、13、f1、f2)。
全文摘要
本发明涉及用于接收由N个卫星发射的信号的装置，所说装置包括用于聚焦相应于所说信号的波束的装置。本装置包括若干辐射源天线，所说辐射源天线是被制作在一个基片上的印刷天线。应用于接收卫星发射的信号。
文档编号H04B1/18GK1127943SQ9511772
公开日1996年7月31日 申请日期1995年10月9日 优先权日1994年10月10日
发明者艾利·洛兹尔 申请人:汤姆森多媒体公司