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CN1315786A - 可降低旁瓣并提高信号接收效率的一次发射器 - Google Patents

可降低旁瓣并提高信号接收效率的一次发射器 Download PDF

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CN1315786A
CN1315786A CN01103879A CN01103879A CN1315786A CN 1315786 A CN1315786 A CN 1315786A CN 01103879 A CN01103879 A CN 01103879A CN 01103879 A CN01103879 A CN 01103879A CN 1315786 A CN1315786 A CN 1315786A
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窦元珠
佐藤桂一郎
今野智章
斋藤修司
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电介质型馈由部件上的发射部由波导管上的开口部处突出的一次发射器,它可以降低旁瓣、提高信号的接收效率。这种一次发射器在其一端部具有开口部的波导管,该波导管的内部保持有电介质型馈由部件,该电介质型馈由部件上的发射部由开口部处突出。还设置有包绕着波导管上的开口部的、呈具有底面形状的环状壁,该环状壁的深度设定为电波波长的大约1/4,环状壁上的底面宽度设定为电波波长的大约1/6～1/10。

Description

可降低旁瓣并提高信号 接收效率的一次发射器
本发明涉及配置在诸如接收卫星放送信号用反射式天线等等处的一次发射器，特别涉及使用着电介质型馈由部件的一次发射器。
图16为表示现有技术中的一种使用着电介质型馈由部件的一次发射器用的示意性剖面图，这种一次发射器可以具有其一端部开口而另一端部由闭塞面10a构成的波导管10，以及保持在该波导管10的开口部10b处的电介质型馈由部件11。第一传感器12和第二传感器13按彼此垂直的方式设置在波导管10的内部处，而且这两个传感器12、13与闭塞面10a间的距离大约为管内波长的1/4。可以用诸如聚乙烯等等的电介质材料制作电介质型馈由部件11，而且在限定着保持部11a的两端部处形成有发射部11b和阻抗变换部11c。保持部11a的外径与波导管10的内径大体相同，电介质型馈由部件11通过该保持部11a固定在波导管10处。发射部11b和阻抗变换部11c均可以呈圆锥形状，而且发射部11b由波导管10上的开口部10b朝向外部突出，阻抗变换部11c在波导管10的内部处延伸。
具有这种结构构成形式的一次发射器可以设置在接收卫星放送信号用反射式天线的反射镜焦点位置处使用，对于这种场合，由卫星放送来的信号电波在通过发射部11b集束进入至电介质型馈由部件11的内部之后，由电介质型馈由部件11上的阻抗变换部11c实施阻抗变换并进入至波导管10的内部。输入至波导管10的电波由第一传感器12和第二传感器13实施信号接收，接收到的信号通过图中未示出的转换回路实施频率变换并输出中频信号(IF频率信号)，从而对由卫星放送来的电波信号实施接收。
然而众所周知，现有技术中的这种一次发射器，其电波发射图案如图15中的虚线所示，呈包含有旁瓣的形状。这是由于波导管10的开口部10b造成的阻抗不连续引起的，表面电流在波导管10的外侧表面处呈放射线状流动。如果举例来说，对于发射部11b的设计放射角为90度(相对中心为±45度)的场合，在±50度附近处将产生高度旁瓣。因此，存在有作为放射角中心部的主瓣增益低下，难以对由卫星放送来的信号电波实施良好接收的问题。
本发明就是针对上述现有技术中实际问题的发明，本发明的目的就是提供一种可以降低电波发射图案中的旁瓣、提高信号接收效率的一次发射器。
为了能够实现上述目的，本发明提供了一种一次发射器，它可以具有在其一端部具有开口部的波导管，以及保持在该波导管内部处的、其发射部由所述开口部处突出的电介质型馈由部件，而且在所述波导管上的所述开口部外侧处还设置有其一端部呈开放状的、具有底面的环状壁，该环状壁的深度设定为电波波长的大约1/4。
具有这种结构构成的一次发射器，可以使流经波导管上开口部的外侧表面处的表面电流和流经环状壁上内侧表面处的表面电流的相位彼此相反，从而可以大幅度降低旁瓣，增加主瓣的增益，因此可以对由卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
而且，在如上所述的结构构成形式中，最好还进一步将所述环状壁的底面宽度设定为电波波长的大约1/6～1/10，采用这种构成形式时可以进一步提高降低旁瓣的技术效果。
而且，在如上所述的结构构成形式中，可以使所述环状壁至少设置为一个，然而当设置有呈同心圆状的若干个环状壁时，还可以进一步提高降低旁瓣的技术效果。
而且，为了能够实现上述目的，本发明还提供了一种一次发射器，它可以具有在其一端部具有开口部的波导管，以及保持在该波导管内部处的、其发射部由所述开口部处突出的电介质型馈由部件，而且在所述波导管上的所述开口部的内侧壁面与所述电介质型馈由部件上的外侧表面间，还设置有深度大约为电波波长1/4的间隙。
具有这种结构构成的一次发射器，可以利用这种间隙使流经电介质型馈由部件上外侧表面处的表面电流和流经波导管上内侧表面处的表面电流的相位彼此反转而抵消，从而可以大幅度降低旁瓣，增加主瓣的增益，因此可以对由卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
而且，所述间隙可以通过使波导管上的开口部朝向外侧突出的方式获得，然而当通过呈切口状的凹入部在电介质型馈由部件的外侧表面处形成间隙时，可以使波导管的形状简单，从而还可以降低其制造成本。
而且，在如上所述的结构构成形式中，最好还进一步将所述间隙的宽度(电介质型馈由部件与波导管间的相对距离)设定为波导管开口部口径的大约1/6～1/10，采用这种构成形式时可以进一步提高降低旁瓣的技术效果。
而且，在如上所述的结构构成形式中，可以将所述间隙设置在包绕着波导管开口部上的内侧壁面的整个周部处，然而也可以按照保持对称性的方式，仅在波导管开口部上的内侧壁面的一部分处设置这种间隙，对于这种场合，最好还进一步在所述电介质型馈由部件的外侧表面处形成有若干个凹入部，并且将位于各凹入部间的凸起部保持在波导管上的开口部内侧壁面处，采用这种构成形式时可以进一步提高电介质体馈由部件的保持强度。
如果按照如上所述形式实施本发明，将可以获得如下所述的技术效果。
对于本发明提供的一种电介质型馈由部件上的发射部由波导管上的开口部处突出的一次发射器，由于在波导管开口部的外侧处设置有呈开放状的、具有底面的环状壁，该环状壁的深度被设定为电波波长的大约1/4，所以可以使流经波导管上开口部的外侧表面处的表面电流和流经环状壁的内侧表面处的表面电流的相位彼此反转而抵消，从而可以大幅度降低旁瓣，增加主瓣的增益，因此可以对由卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
对于本发明提供的一种电介质型馈由部件上的发射部由波导管上的开口部处突出的一次发射器，由于在波导管上开口部的内侧壁面与电介质型馈由部件上的外侧表面间设置有深度大约为电波波长1/4的间隙，所以可以利用这种间隙使流经电介质型馈由部件的外侧表面处的表面电流和流经波导管的内侧表面处的表面电流的相位彼此反转而抵消，从而可以大幅度降低旁瓣，增加主瓣的增益，因此可以对卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
下面参考附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图1为表示根据本发明第一实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图。
图2为表示该一次发射器用的右侧视图。
图3为说明该一次发射器中主要部分用的示意性说明图。
图4为表示根据本发明第二实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图。
图5为表示该一次发射器用的右侧视图。
图6为表示根据本发明第三实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图。
图7为表示该一次发射器用的右侧视图。
图8为说明该一次发射器中主要部分用的示意性说明图
图9为表示根据本发明第四实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图。
图10为表示根据本发明第五实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图。
图11为表示该一次发射器用的右侧视图。
图12为表示沿图10中的线A-A剖开时的示意性剖面图。
图13为表示配置在这种一次发射器中的电介质型馈由部件用的示意性正面图。
图14为表示该电介质型馈由部件用的左侧视图。
图15为说明现有技术和本发明的电波发射图案用的示意性说明图。
图16为表示现有技术中的一种一次发射器用的示意性剖面图。
正如这些图所示，作为该实施例的一次发射器，可以具有其一端部开口而另一端部由闭塞面1a构成的、剖面呈方形形状的波导管1，以及保持在该波导管1上的开口部1b内部处的电介质型馈由部件2，而且在开口部1b的外侧处还设置有环状壁3。第一传感器4和第二传感器9呈彼此垂直的方式设置在波导管1的内部处，而且这两个传感器4、9与闭塞面1a间的距离，大约为管内波长λg的1/4，两个传感器4、9还与图中未示出的转换回路相连接。
可以利用诸如铝模铸制品等等整体成型制作波导管1和环状壁3，也可以通过诸如熔接等等方式随后将环状壁3安装在波导管1的外侧表面上。这种环状壁3可以成型为在与波导管1上开口部1b的相同侧呈开放的有底形状，如果取L为环状壁3的深度，则L的尺寸可以设定为在环状波导管1内部传播的电波波长λ的大约1/4。而且，如果取H为环状壁3的底面宽度(波导管1与环状壁3间的间隔)，则H的尺寸可以设定为电波波长λ的大约1/6～1/10。
可以用诸如聚乙烯等等的电介质材料制作电介质型馈由部件2，而且在限定着保持部2a的两端部处还形成有发射部2b和阻抗变换部2c。保持部2a可以呈棱柱形状，并且可以通过诸如压入和粘接等等方式，将该保持部2a固定在开口部1b的内部处，进而将电介质型馈由部件2保持在波导管1中。发射部2b和阻抗变换部2c均可以呈角锥形状，而且发射部2b由波导管1上的开口部1b朝向外部突出，阻抗变换部2c在波导管1的内部处延伸。
下面对具有这种结构构成形式的一次发射器的动作方式进行说明。
由卫星放送来的信号电波，可以通过天线上的反射镜汇集至一次发射器，进而在通过发射部2b集束进入至电介质型馈由部件2的内部之后，由阻抗变换部2c实施阻抗变换并进入至波导管1的内部。输入至波导管1处的电波到达第一传感器4和第二传感器9处，由两个传感器4、9接收到的信号通过图中未示出的转换回路实施频率变换并输出中频信号(IF频率信号)，从而可以对由卫星放送来的电波信号实施接收。在这时，由于设置有包绕着波导管1上的开口部1b的外侧处的、深度大约为波长λ/4的环状壁3，所以可以如图3所示，使沿着波导管1的外侧表面由开口部1b朝向环状壁3的底面处流动的表面电流io，与沿着环状壁3的内侧表面由环状壁3上的底面朝向开放端处流动的表面电流il，彼此相位反转而抵消。因此正如图15中的实线所示，本发明和现有技术中的实例(由虚线表示)相比可以大幅度降低旁瓣，随之可以使主瓣的增益提高0.2～0.5dB左右，从而可以对由卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
图4为表示根据第二实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图，图5为表示该一次发射器用的右侧视图，与图1、图2中相对应的部分已经赋予了相同的参考标号。
本实施例与前述第一实施例之间的不同点主要在于在波导管1上的开口部1b的外侧处，还设置有两个呈同心圆状的环状壁3a、3b，除此之外的结构构成基本上相同。换句话说就是，本实施例不仅设置有包绕着波导管1的开口部1b的第一环状壁3a，而且还设置有包绕着该第一环状壁3a的第二环状壁3b。与第一实施例中的环状壁3相类似，这两个环状壁3a、3b的深度尺寸L可以设定为电波波长λ的大约1/4，底面宽度尺寸H可以设定为电波波长λ的大约1/6～1/10。如果采用这种结构构成形式，流经波导管1的外侧表面处的表面电流中的一部分，将通过第一环状壁3a上的开放端而流入至第二环状壁3b之内，所以该表面电流可通过第二环状壁3b而实施抵消，从而可以获得能够进一步降低旁瓣的效果。
根据本发明构造的一次发射器并不仅限于上述各实施例，还可以形成种种变形实施例。如果举例来说，本发明还适用于剖面呈圆形形状的波导管，而且对于这种场合，还可以在波导管圆形开口部的外侧处，设置呈同心圆状的环状壁。而且，这种环状壁的数目可以达三个以上。
下面参考图，对本发明的第三实施例进行说明，其中图6为表示根据第三实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图，图7为表示该一次发射器用的右侧视图。
正如这些图所示，作为该实施例的一次发射器，可以具有其一端部开口而另一端部由闭塞面1a构成的、剖面呈方形形状的波导管1，以及保持在该波导管1内部处的电介质型馈由部件2，而且在波导管1上的开口端处还形成有扩张部1c。这种扩张部1c使波导管1上的开口部分朝向外侧扩展，所以该扩张部1c的开口尺寸比其他部分大。第一传感器4和第二传感器9呈彼此垂直的方式设置在波导管1的内部处，而且这两个传感器4、9与闭塞面1a间的距离，大约为管内波长λg的1/4，两个传感器4、9还与图中未示出的转换回路相连接。
可以用诸如聚乙烯等等的电介质材料制作电介质型馈由部件2，而且在限定着位于中央处的保持部2a的两端部处，形成有发射部2b和阻抗变换部2c。保持部2a可以呈棱柱形状，其外形尺寸可以与波导管1上除了扩张部1c之外部分的尺寸大体相同。可以通过诸如压入和粘接等等方式，将该保持部2a固定在波导管1的内部处，并通过这种方式在波导管1上的扩张部1c与电介质型馈由部件2上的外侧表面间形成呈环状的间隙5。在这儿，如果取L为间隙5的深度(扩张部1c沿轴线方向的长度)，取H为间隙5的宽度(扩张部1c的底面宽度)，则L的尺寸可以设定为在电介质型馈由部件2内部传播的电波波长λε的大约1/4,H的尺寸可以设定为作为波导管1上开口端的扩张部1c的口径的大约1/6～1/10。发射部2b和阻抗变换部2c均可以呈角锥形状，而且发射部2b由波导管1上的大直径部1c处朝向外部突出，阻抗变换部2c在波导管1的内部处延伸。
下面对具有这种结构构成形式的一次发射器的动作方式进行说明。
由卫星放送来的信号电波，可以通过天线上的反射镜汇集至一次发射器，进而在通过发射部2b集束进入至电介质型馈由部件2的内部之后，由阻抗变换部2c实施阻抗变换并进入至波导管1的内部。输入至波导管1的电波进入至第一传感器4和第二传感器9处，由两个传感器4、9接收到的信号通过图中未示出的转换回路实施频率变换并输出中频信号(IF频率信号)，从而可以对由卫星放送来的电波信号实施接收。在这时，由于在波导管1上的扩张部1c与电介质型馈由部件2上的外侧表面之间，形成有深度大约为波长λε/4的间隙5，所以可以如图3所示，使由间隙5上的开放端朝向底面处流过电介质型馈由部件2的外侧表面处的表面电流io，与由间隙5上的底面朝向开放端处流过开口部1b的内侧表面处的表面电流il，彼此相位反转而相互抵消。因此正如图15中的实线所示，本发明和现有技术中的实例(由虚线表示)相比可以大幅度降低旁瓣，随之可以使主瓣的增益提高0.2～0.5dB左右，从而可以对由卫星放送来的信号电波实施良好的接收。
图9为表示根据第四实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图，与图1～图8中相对应的部分已经赋予了相同的参考标号。
本实施例与前述第三实施例之间的不同点主要在于波导管1上各部分的开口尺寸使其呈相同的直线形，在电介质型馈由部件2上的保持部2a与发射部2b间的分界部分处还形成有台阶部2d，并且可以通过该台阶部2d在波导管1上的开口部内壁与电介质型馈由部件2上的外侧表面之间形成呈环状的间隙5，除此之外的结构构成基本上相同。
具有这种结构构成形式的第四实施例，不仅具有与第三实施例相类似的技术效果，而且由于波导管1呈单纯的直线形状，所以在利用诸如铝模铸制品等等成型制作波导管1的场合，还可以使模型结构简单化，而且还可以通过对金属板材实施冲压加工的方式制造波导管1，因此具有能够降低制造成本的优点。
图10为表示根据第五实施例构造的一种一次发射器用的示意性剖面图，图11为表示该一次发射器用的右侧视图，图12为表示沿图10中的线A-A剖开时的示意性剖面图，图13为表示配置在该一次发射器中的电介质型馈由部件用的示意性正面图，图14为表示该电介质型馈由部件用的左侧视图，与图1～图9中相对应的部分已经赋予了相同的参考标号。
正如这些图所示，作为该实施例的一次发射器，其中的波导管1可以与第四实施例相类似，为剖面呈方形形状的直线形状，而且电介质型馈由部件6可以具有其内部呈中空棱筒状的保持部6a，与该保持部6a连续构成的阻抗变换部6c，以及由该阻抗变换部6c处起呈喇叭状连续形成的发射部6b。保持部6a的外形尺寸可以与波导管1上的开口尺寸大体相同，并且可以将该保持部6a由波导管1上的开口端处插入，进而通过诸如压入和粘接等等方式固定在波导管1的内部处。在阻抗变换部6c的内部处还形成有朝向发射部6b连续形成的、由大小两个筒状孔构成的台阶状孔7，两个筒状孔的深度尺寸可以设定为在电介质型馈由部件6内部传播的电波波长λε的大约1/4。而且，在阻抗变换部6c上彼此垂直的四个外侧表面处还形成有凹入部8，各个凹入部8可以沿着发射部6b上呈喇叭状扩展着的周面延伸。这种阻抗变换部6c由波导管1上的开口端处插入，并且可以利用位于各凹入部8之间的、呈凸起形状的四个角而保持在波导管1的内壁处，从而可以在由保持部6a至波导管1上的开口端之间的部分处，按照保持有预定间隙的方式使各凹入部8与波导管1上的内侧壁面相对设置(参见图12)。而且，由各凹入部8构成的间隙的深度和宽度，可以按照与如前所述的第三和第四实施例说明过的间隙5相类似的方式实施设定。发射部6b由波导管1上的开口端处突出至外侧，在该发射部6b的端面处还形成有若干个呈同心圆状的环状沟槽9，这些环状沟槽9的深度尺寸可以设定为在空气中传播的电波波长λ0的大约1/4。
具有如上所述结构构成的第五实施例，是通过位于波导管1上的开口部内侧处的各凹入部8，构成深度大约为波长λε/4的间隙的，所以可以使朝向电介质型馈由部件6上的保持部6a处流经阻抗变换部6c的外侧表面处的表面电流，与由保持部6a朝向波导管1上的开口端流经波导管1的内侧表面处的表面电流，彼此相位反转而相互抵消，从而可以获得与第二实施例相类似的技术效果。而且，在电介质型馈由部件6上外侧表面中除了凸起部分之外的部分处，还形成有若干个凹入部8，通过将这些凸起部分保持在波导管1的内壁处，还可以提高电介质型馈由部件6的保持强度。而且，在电介质型馈由部件6的内部处还设置有可作为阻抗变换部6c使用的台阶状孔7，从而还可以缩短电介质型馈由部件6的整体长度，进而可以使一次发射器小型化。
根据本发明构造的一次发射器并不仅限于上述各实施例，还可以形成种种变形实施例。如果举例来说，波导管和电介质型馈由部件上保持部的剖面形状也可以不呈方形形状，而是呈圆形形状。

Claims (10)

1．一种一次发射器，其特征在于具有在其一端部具有开口部的波导管，以及保持在该波导管内部处的、其发射部由所述开口部处突出的电介质型馈由部件，而且在所述波导管上的所述开口部外侧处还设置有其一端部呈开放状的、具有底面的环状壁，该环状壁的深度设定为电波波长的大约1/4。
2．如权利要求1所述的一次发射器，其特征在于所述环状壁的底面宽度设定为电波波长的大约1/6～1/10。
3．如权利要求1所述的一次发射器，其特征在于所述环状壁设置为若干个。
4．如权利要求2所述的一次发射器，其特征在于所述环状壁设置为若干个。
5．一种一次发射器，其特征在于具有在其一端部具有开口部的波导管，以及保持在该波导管内部处的、其发射部由所述开口部处突出的电介质型馈由部件，而且在所述波导管上的所述开口部的内侧壁面与所述电介质型馈由部件上的外侧表面间，还设置有深度大约为电波波长1/4的间隙。
6．如权利要求5所述的一次发射器，其特征在于所述间隙的宽度设定为所述开口部口径的大约1/6～1/10。
7．如权利要求5所述的一次发射器，其特征在于所述间隙设置在包绕着所述开口部上内侧壁面的整个周部处。
8．如权利要求6所述的一次发射器，其特征在于所述间隙设置在包绕着所述开口部上内侧壁面的整个周部处。
9．如权利要求5所述的一次发射器，其特征在于在所述电介质型馈由部件的外侧表面处形成有若干个凹入部，并通过这些凹入部构成所述的间隙。
10．如权利要求6所述的一次发射器，其特征在于在所述电介质型馈由部件的外侧表面处形成有若干个凹入部，并通过这些凹入部构成所述的间隙。
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