專利名稱：復(fù)合式多頻天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合式多頻天線；具體而言，本發(fā)明涉及一種供接收衛(wèi)星信號的復(fù)合 式多頻天線。
背景技術(shù)：
近來隨著太空科技的進(jìn)步，衛(wèi)星的應(yīng)用也為人類帶來越來越多的便利性。衛(wèi)星在科技 上的應(yīng)用有許多方面，例如探測、氣象、全球定位等，特別在信號傳遞的應(yīng)用上，目前的 技術(shù)己十分成熟。凡是通信、數(shù)據(jù)傳遞、影音廣播，均依賴衛(wèi)星作為信號傳遞的中繼媒介。 然而隨著衛(wèi)星信號傳遞應(yīng)用的需求成長，衛(wèi)星的數(shù)量及可應(yīng)用的頻帶亦需隨之增加，方能 達(dá)到供需平衡。
目前常用的衛(wèi)星通信頻帶包含有Ku頻帶及Ka頻帶，其中Ka頻帶較為高頻，故其受 地面微波干擾的狀況較輕微，但受降雨影響衰減的情況較嚴(yán)重。Ku頻帶較為低頻，故其 受地面微波干擾的狀況較嚴(yán)重，而受降雨影響衰減的情況較輕微。目前部分的衛(wèi)星為寬頻 衛(wèi)星，得以同時(shí)傳遞此二種頻帶的信號，因此配合的接收天線亦需有同時(shí)接收此二種頻帶 信號的能力。如圖la所示，傳統(tǒng)的雙頻衛(wèi)星天線包含有集波裝置5，其具有同軸設(shè)置的 Ka頻波導(dǎo)管10及Ku頻波導(dǎo)管20。 Ku頻波導(dǎo)管20的內(nèi)徑較大，且圍繞于Ka頻波導(dǎo)管 IO之外。Ku頻波導(dǎo)管20的外側(cè)設(shè)有抑制高頻模塊部30，供抑制電場中高階模態(tài)的產(chǎn)生, 使集波裝置5產(chǎn)生的場型較為圓滑與對稱。然而由于Ku頻波導(dǎo)管20與Ka頻波導(dǎo)管10 同軸設(shè)置，故Ku頻波導(dǎo)管20的內(nèi)徑會增加以對應(yīng)Ku頻帶的頻率。因此，此種設(shè)計(jì)的集 波裝置5具有較大的體積。
此外，以同步衛(wèi)星為例，由于軌道位置有限(360°)但釋放衛(wèi)星的需求增加，因此國 際電信聯(lián)盟(ITU)已將原規(guī)劃每3。一顆衛(wèi)星的配置改為每2。配置一衛(wèi)星。由于衛(wèi)星間的 角度減小，故衛(wèi)星天線的集波裝置亦需調(diào)整。如圖lb所示為傳統(tǒng)上可同時(shí)接收數(shù)顆衛(wèi)星 的信號的集波裝置7，其包含中央的Ku頻波導(dǎo)管20及兩側(cè)的Ka頻波導(dǎo)管10。但在此一 設(shè)計(jì)之下，其在同一角度所能接收的衛(wèi)星信號均為單頻信號。當(dāng)所對應(yīng)的衛(wèi)星信號具有雙 頻信號時(shí)，則無法同時(shí)接收。此外，在此一設(shè)計(jì)之下，由于兩側(cè)Ka頻波導(dǎo)管10間的空間 有限，因此僅容得下單一的Ku頻波導(dǎo)管20。且因兩側(cè)Ka頻波導(dǎo)管10間的空間固定，因 此無法將圖la所示的雙頻集波裝置5加設(shè)于其間。

發(fā)明內(nèi)容
4本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合式多頻天線，可接收相近角度的多顆衛(wèi)星的信號。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種復(fù)合式多頻天線，可接收同角度衛(wèi)星的雙頻信號。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種復(fù)合式多頻天線，可在相鄰的衛(wèi)星信號集波器間設(shè)置 可接收雙頻信號的集波器。
復(fù)合式多頻天線包含多個(gè)第一頻集波器及一第二頻集波器。第一頻集波器具有第一頻 波導(dǎo)管，而第二頻集波器包含有第一集波單元及第二集波單元。第一集波單元及第二集波 單元分別設(shè)置于多個(gè)第一頻集波器所排列形成的直線兩側(cè)；因此可視第二頻集波器與第一 頻集波器為非同軸的設(shè)置。第一集波單元及第二集波單元分別包含有第二頻波導(dǎo)管。第二 頻波導(dǎo)管平行前述的第一頻波導(dǎo)管并與其并列設(shè)置。第一集波單元及第二集波單元的后端 信號輸出部分彼此耦接，因此第一集波單元所接收的信號與第二集波單元接收的信號合并 形成單一信號，并向外輸出此單一信號為第二頻的信號。
由于第一集波單元和第二集波單元與第一頻集波器采用非同軸設(shè)計(jì)，故可增加天線設(shè) 計(jì)上空間的可變化性。藉由此一設(shè)計(jì)，得以在衛(wèi)星密度高時(shí)以同一天線接收數(shù)顆角度接近 且具有雙頻信號的衛(wèi)星所發(fā)出的信號。


圖la為傳統(tǒng)雙頻衛(wèi)星集波裝置的示意圖lb為傳統(tǒng)衛(wèi)星集波裝置的示意圖2為本發(fā)明的復(fù)合式多頻天線的實(shí)施例示意圖3為復(fù)合式多頻天線接收多顆衛(wèi)星信號的實(shí)施例示意圖4為復(fù)合式多頻天線接收雙頻信號的實(shí)施例示意圖5a為復(fù)合式多頻天線的實(shí)施例剖視圖5b為圖5a所示實(shí)施例的另一角度剖視圖6為圖2所示實(shí)施例的頂視圖7a至圖7d為復(fù)合式多頻天線使用集波塊的實(shí)施例示意圖。
主要組件符號說明
100第一頻集波器 101中央第一頻集波器
iio第一頻波導(dǎo)管
113、 251號角部分
170、 270、 800抑制高階模塊部
180、 280集波塊
200第二頻集波器210第一集波單元 220第二集波單元 250第二頻波導(dǎo)管 500碟面 710第一衛(wèi)星 720第二衛(wèi)星 730第三衛(wèi)星
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種復(fù)合式多頻天線。在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的復(fù)合式多頻天線為供接 收衛(wèi)星信號的衛(wèi)星信號接收裝置。特別是針對同角度或接近角度范圍內(nèi)具有多顆同頻或不 同頻衛(wèi)星的狀況，本發(fā)明提供的復(fù)合式多頻天線可發(fā)揮良好的信號接收效果。
如圖2所示，復(fù)合式多頻天線包含多個(gè)第一頻集波器100及一第二頻集波器200。第 一頻集波器100具有第一頻波導(dǎo)管U0。在此實(shí)施例中，第一頻波導(dǎo)管110形成于第一頻 集波器100的中心位置。第一頻波導(dǎo)管110較佳地具有方形的截面，亦即形成為一方柱形 空間；然而在不同實(shí)施例中，第一頻波導(dǎo)管110亦可具有圓形的截面。此外，所述多個(gè)第 一頻集波器100呈線形排列。在圖2所示的實(shí)施例中，共包含有三組第一頻集波器100。 各第一頻集波器100的第一頻波導(dǎo)管110彼此相互平行，且各第一頻集波器100沿一直線 排列形成如排笛的形式。為有效接收衛(wèi)星信號，第一頻集波器100較佳地還設(shè)有極化片及 集波探針(未繪示)形成于第一頻集波器100的后端部分。每一第一頻集波器100均獨(dú)立 接收信號，且其后端亦獨(dú)立輸出接收的信號成為第一頻信號。
如圖2所示，第二頻集波器200包含有第一集波單元210及第二集波單元220。第一 集波單元210及第二集波單元220分別設(shè)置于多個(gè)第一頻集波器100所排列形成的直線兩 側(cè)。換言之，第一集波單元210及第二集波單元220的分布方向橫跨第一頻集波器100的 分布方向，且第一集波單元210及第二集波單元220分隔于第一頻集波器100的兩側(cè)。因 此可視第二頻集波器200與第一頻集波器100為非同軸的設(shè)置。在較佳實(shí)施例中，如圖2 所示，第一集波單元210中具有位于中央位置的中央第一頻集波器101 。第一集波單元210 及第二集波單元220分別設(shè)置于中央第一頻集波器101的相對兩側(cè)，且此三者的排列方向 與第一頻集波器210的分布排列方向正交。
第一集波單元210及第二集波單元220分別包含有第二頻波導(dǎo)管250。第二頻波導(dǎo)管 250平行前述的第一頻波導(dǎo)管110并與其并列設(shè)置。在此較佳實(shí)施例中，第一頻集波器100 為高頻集波器，且較佳接收Ka頻的信號；而第二頻集波器200為低頻集波器，且較佳接 收Ku頻的信號，但不以此為限。因此，第二頻波導(dǎo)管250的內(nèi)徑較佳地大于第一頻波導(dǎo) 管110的內(nèi)徑。為有效接收衛(wèi)星信號，第一集波單元210及第二集波單元220較佳地還設(shè) 有極化片及集波探針(未繪示)形成于第二頻波導(dǎo)管250的后端。第一集波單元210及第輸出部分彼此耦接，因此第一集波單元210所接收的信號與第 二集波單元220接收的信號合并形成單一信號，并向外輸出此單一信號為第二頻的信號。 換言之，第二頻集波器200被一分為二后分別接收信號后再加以整合。由于第一集波單元 210與第二集波單元220與第一頻集波器100采用非同軸設(shè)計(jì)，故可增加天線設(shè)計(jì)上空間 的可變化性。
如圖3及圖4所示，復(fù)合式多頻天線進(jìn)一步包含一碟面500。第一頻集波器100及第 二頻集波器200均朝向碟面500設(shè)置。在圖3中，此一實(shí)施例示意圖為截取多個(gè)第一頻集 波器100排列的剖視圖。如圖3所示，天空中分布有第一衛(wèi)星710、第二衛(wèi)星720及第三 衛(wèi)星730，多個(gè)第一頻集波器100則分別對應(yīng)接收第一衛(wèi)星710、第二衛(wèi)星720及第三衛(wèi) 星730經(jīng)由碟面500反射后的信號。由于天空中衛(wèi)星密度與日俱增，因此第一衛(wèi)星710、 第二衛(wèi)星720及第三衛(wèi)星730相對于復(fù)合式多頻天線的角度差異可能在2度之內(nèi)，例如分 別分布于99.2° W、 101° W、 102.8° W。第一衛(wèi)星710、第二衛(wèi)星720及第三衛(wèi)星730 的信號經(jīng)由碟面500反射后，分別進(jìn)入對應(yīng)的第一頻集波器100中，經(jīng)過第一波導(dǎo)管UO 內(nèi)的傳播與極化轉(zhuǎn)換后，由集波探針將信號導(dǎo)入低噪聲降頻放大器中。低噪聲降頻放大器 在處理后再向后輸出至解調(diào)器，以將信號解調(diào)播出。
圖4所示為截取第一集波單元210與第二集波單元220排列的剖示圖。如圖4所示， 第一集波單元210和第二集波單元220與中央第一集波器101并列，并因此可接收同一角 度的第二衛(wèi)星720的信號。第二衛(wèi)星720可傳送雙頻信號，例如Ka頻及Ku頻，因此可 在不增加衛(wèi)星密度的狀況下增加信號傳遞的管道。此外，若第二衛(wèi)星720僅傳送單頻信號， 則亦可在第二衛(wèi)星720的同一角度設(shè)置另一衛(wèi)星傳送不同頻域的信號。
在此實(shí)施例中，中央第一集波器101接收Ka頻的信號，而第一集波單元210與第二 集波單元220則分別接收Ku頻的信號。Ku頻信號經(jīng)由碟面500反射后，分別進(jìn)入第一集 波單元210與第二集波單元220中，經(jīng)過第二波導(dǎo)管250內(nèi)的傳播與極化轉(zhuǎn)換后，由集波 探針將信號導(dǎo)入低噪聲降頻放大器中。低噪聲降頻放大器在處理后再向后輸出至解調(diào)器， 以將信號解調(diào)播出。在較佳實(shí)施例中，第一集波單元210與第二集波單元220所接收的信 號在導(dǎo)入低噪聲降頻放大器前即先行合并；然而在不同實(shí)施例中，亦可在經(jīng)低噪聲降頻放 大器處理后再行合并。藉由此一設(shè)計(jì)，得以在衛(wèi)星密度高時(shí)以同一天線接收數(shù)顆角度接近 且具有雙頻信號的衛(wèi)星所發(fā)出的信號。
如圖5a所示，第一頻波導(dǎo)管110接收信號的一端形成為號角部分U3。號角部分U3 具有向外開的張角角度e,。在較佳實(shí)施例中，此張角角度e,介于65度至70度之間。同 樣地，如圖5b所示，第二頻波導(dǎo)管250接收信號的一端形成為號角部分251。號角部分 251具有向外開的張角角度62。在較佳實(shí)施例中，此張角角度62介于65度至70度之間。
如圖5a、圖5b及圖6所示，第一頻集波器100包含有抑制高階模塊部170，形成于 第一頻波導(dǎo)管110接收信號端的外緣。在此實(shí)施例中，抑制高階模塊部170由數(shù)面弧形壁
7所構(gòu)成。此數(shù)面弧形壁的高度由內(nèi)而外遞增，且同軸圍繞第一頻波導(dǎo)管110。每一弧形壁 的兩端則分別連接第一集波單元210及第二集波單元220的外壁。然而在不同實(shí)施例中， 抑制高階模塊部170中亦可具有封閉的完整環(huán)狀壁，并圍繞第一頻波導(dǎo)管IIO。同樣地， 第一集波單元210及第二集波單元220亦分別具有形成于第二頻波導(dǎo)管250信號接收端外 緣的抑制高階模塊部270。抑制高階模塊部270由數(shù)面弧形壁所構(gòu)成。此數(shù)面弧形壁的高 度較佳由內(nèi)而外遞增，且同軸圍繞第二頻波導(dǎo)管250。然而在不同實(shí)施例中，此數(shù)面弧形 壁的高度亦可均相等。此外，每一弧形壁的兩端則跨接相異的第一頻集波器100，以將第 二頻波導(dǎo)管250圍繞在其中。藉由此一設(shè)計(jì)，得以限制及改變電場中高階模態(tài)的產(chǎn)生，使 第一頻集波器100或第二頻集波器200所產(chǎn)生的場型較為圓滑與對稱，或可作其他調(diào)整以 符合設(shè)計(jì)上的需要。
在圖6所示的實(shí)施例中，相鄰的第一頻波導(dǎo)管110的外緣間距小于第一集波單元210 及第二集波單元220各自的半徑。如圖6所示，中央第一頻集波器101的第一頻波導(dǎo)管110 與其相鄰的第一頻集波器100所含第一頻波導(dǎo)管110間的外緣間隔D，即小于第一集波單 元210或第二集波單元220的半徑R。在此實(shí)施例中，第一集波單元210或第二集波單元 220的半徑R包含號角部分251與抑制高階模塊部270的厚度。然而在較佳實(shí)施例中，相 鄰的第一頻波導(dǎo)管110的外緣間距可更進(jìn)一步小于第二頻波導(dǎo)管250的半徑r。此外，當(dāng) 衛(wèi)星分布的角度差在2度左右時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的反射面參數(shù)，相鄰的第一頻波 導(dǎo)管110的中心間距約為18.8mm。
在圖7a所示的實(shí)施例中，第一頻集波器100可包含有集波塊180設(shè)置于第一頻波導(dǎo) 管110的信號接收端。在此實(shí)施例中，集波塊180采用球體設(shè)計(jì)。藉由集波塊180的設(shè)置， 可省去號角部分113或抑制高階模塊部170的設(shè)計(jì)及其占用的體積。如圖7a所示，由于 中央第一頻集波器101夾設(shè)于二第一頻集波器110之間，故可利用空間較小。因此以集波 塊180配合第一頻波導(dǎo)管110使用，以節(jié)省空間。然而在不同實(shí)施例中，如圖7b所示， 亦可將并列的三組第一頻集波器IIO采用同一設(shè)計(jì)，均使用集波塊180配合第一頻波導(dǎo)管 110。
在圖7c所示的實(shí)施例中，第一集波單元210及第二集波單元220分別包含有集波塊 280設(shè)置于第二波導(dǎo)管250上。在此實(shí)施例中，設(shè)置于第二波導(dǎo)管250上的集波塊180采 用圓柱體設(shè)計(jì)。藉由集波塊280的設(shè)置，可省去號角部分251或抑制高階模塊部270的設(shè) 計(jì)及其占用的體積。然而在不同實(shí)施例中，如圖7d所示，此一設(shè)計(jì)亦可配合抑制高階模 塊部800的設(shè)置。在此實(shí)施例中，抑制高階模塊部800包含至少一封閉的環(huán)形壁，并包圍 于第一頻集波器100及第二頻集波器200之外。當(dāng)環(huán)形壁為多個(gè)時(shí)，其壁高較佳由內(nèi)向外 遞增，以產(chǎn)生較圓滑與對稱的場型。
本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。必須 指出的是，已公開的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，包含于權(quán)利要求書范圍的精 神及范圍的修改及等同設(shè)置均包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式多頻天線，包括多個(gè)第一頻集波器，分別具有一第一頻波導(dǎo)管，其中所述多個(gè)第一頻集波器呈線形排列以及一第二頻集波器，包括一第一集波單元及一第二集波單元，所述第一集波單元及第二集波單元分別包括一第二頻波導(dǎo)管；其中所述第一集波單元及所述第二集波單元分別設(shè)置于所述多個(gè)第一頻集波器形成的線形排列兩側(cè)，并為所述多個(gè)第一頻集波器所分隔；所述第一集波單元接收的信號與所述第二集波單元接收的信號合并形成單一信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第一頻波導(dǎo)管的內(nèi)徑小于所述第 二頻波導(dǎo)管的內(nèi)徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中相鄰的所述第一頻波導(dǎo)管的外緣間距 小于所述第一集波單元及所述第二集波單元的內(nèi)徑。
4. 如權(quán)利要求3所述的復(fù)合式多頻天線，小于所述第二頻波導(dǎo)管的半徑。
5. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線， 約為18.8mm 。
6. 如權(quán)利要求l所述的復(fù)合式多頻天線， 部分，所述號角部分具有一張角角度。
7. 如權(quán)利要求6所述的復(fù)合式多頻天線，其中相鄰的所述第一頻集波器的外緣間距 其中相鄰的所述第一頻波導(dǎo)管的中心間距 其中所述第一頻波導(dǎo)管的一端形成一號角 其中所述張角角度介于65度至70度之間。
8. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第一頻集波器包括一抑制高階模 塊部，所述抑制高階模塊部形成于所述第一頻波導(dǎo)管的一端外緣。
9. 如權(quán)利要求8所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述抑制高階模塊部包括至少一弧形 壁圍繞所述第一頻波導(dǎo)管，所述弧形壁的兩端分別連接所述第一集波單元及所述第二集波 單元。
10. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第二頻波導(dǎo)管的一端形成一號角 部分，所述號角部分具有一張角角度。
11. 如權(quán)利要求10所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述張角角度介于65度至70度之
12. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第一集波單元及所述第二集波單元分別包括一抑制高階模塊部，所述抑制高階模塊部形成于所述第二頻波導(dǎo)管的一端外 緣。
13. 如權(quán)利要求12所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述抑制高階模塊部包括至少一弧 形壁圍繞所述第二頻波導(dǎo)管，所述弧形壁的兩端跨接相異的所述第一頻集波器。
14. 如權(quán)利要求l所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述多個(gè)第一頻集波器包括一中央第 一頻集波器，所述第一集波單元及所述第二集波單元分別設(shè)置于所述中央第一頻集波器的 兩側(cè)，且所述第一集波單元、所述中央第一頻集波器及所述第二集波單元的排列方向正交 于所述多個(gè)第一頻集波器的排列方向。
15. 如權(quán)利要求l所述的復(fù)合式多頻天線，進(jìn)一步包括一抑制高階模塊部包圍于所述 多個(gè)第一頻集波器及所述第二頻集波器之外。
16. 如權(quán)利要求15所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述抑制高階模塊部包括至少一封 閉環(huán)形壁。
17. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第一頻集波器包括一集波塊設(shè)置 于所述第一頻波導(dǎo)管上。
18. 如權(quán)利要求17所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述集波塊形成為球體。
19. 如權(quán)利要求l所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述第一集波單元及所述第二集波單 元分別包括一集波塊設(shè)置于所述第二頻波導(dǎo)管上。
20. 如權(quán)利要求19所述的復(fù)合式多頻天線，其中所述集波塊形成為柱體。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合式多頻天線。具體地，本發(fā)明提供一種復(fù)合式多頻天線，包含多個(gè)第一頻集波器及一第二頻集波器。第一頻集波器具有第一頻波導(dǎo)管，而第二頻集波器包含有第一集波單元及第二集波單元。第一集波單元及第二集波單元分別設(shè)置于多個(gè)第一頻集波器所排列形成的直線兩側(cè)。第一集波單元及第二集波單元分別包含有第二頻波導(dǎo)管。第一集波單元及第二集波單元的后端信號輸出部分彼此耦接，且兩者接收的信號合并形成單一信號，并向外輸出此單一信號為第二頻的信號。藉由此一設(shè)計(jì)，得以在衛(wèi)星密度高時(shí)以同一天線接收數(shù)顆角度接近且具有雙頻信號的衛(wèi)星所發(fā)出的信號。
文檔編號H01Q19/10GK101677150SQ20081021122
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者賴中民, 黃章修 申請人:啟碁科技股份有限公司