專利名稱：電磁波信號(hào)接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁波信號(hào)接收裝置，特別是一種具有雙橢圓波紋饋入式喇叭型接收器的電磁波信號(hào)接收裝置，其特別適用于接收衛(wèi)星信號(hào)。
直播衛(wèi)星(Direct Broadcast Satellite，DBS)是一種單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(point to multipoint)信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)，只要裝有小型接收天線和調(diào)諧裝置(tuner device)的住戶，均可直接接收通信衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)。通信衛(wèi)星接收地面站所傳送的數(shù)字音頻(audio)及視頻(video)信號(hào)，再直接將這種信號(hào)轉(zhuǎn)播給各接收裝置。接收裝置的接收天線包括一個(gè)收集衛(wèi)星信號(hào)并聚集在其焦點(diǎn)的拋物面反射器(parabolic reflector)，其中，更設(shè)有一個(gè)總體饋入的低噪音放大器(Low Noise Block with integrated Feed，LNBF)模組，固定在拋物面反射器的焦點(diǎn)上。此LNBF模組將入射信號(hào)轉(zhuǎn)換至較低的頻帶，并將其傳送至調(diào)諧裝置。與拋物面反射器的主軸平行的微波(microwave)信號(hào)聚集到這個(gè)LNBF模組所在的焦點(diǎn)上。LNBF模組如同一個(gè)濾波器與放大器一樣，可選擇性地傳送從碟形接收器(dish collector)所接收的信號(hào)。LNBF模組包括一個(gè)用以接收微波信號(hào)的饋入式喇叭型接收天線，以及用以處理所接收微波信號(hào)的處理電路。
因?yàn)檫@些裝置的靈敏度高，且衛(wèi)星的傳播功率又高，所以，目前拋物面反射器可以做到直徑只有大約0.4米。這種碟型天線架設(shè)在屋外，而且可利用可顯示出接收信號(hào)強(qiáng)度的檢測顯示器，用手調(diào)方式將碟型天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星方向。屋子里面，則需使用鎖相回路(phase-lock loop)調(diào)諧器，對(duì)從LNBF模組傳輸來的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使之成為適于電視或立體聲調(diào)諧器接收的視頻及音頻信號(hào)。
一般而言，可將每個(gè)衛(wèi)星碟型天線調(diào)準(zhǔn)排成一排，以接收某方向的特定衛(wèi)星群組的信號(hào)。對(duì)地面的碟型天線而言，如果屬于靠得太近的同一群組的衛(wèi)星，它們的信號(hào)與從單一衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)是難以分辨的。為了解決這個(gè)問題，當(dāng)接收來自不同衛(wèi)星群組的信號(hào)時(shí)，就必須使用多個(gè)指向不同衛(wèi)星的碟型天線。另一種解決方式是使用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)天線設(shè)備，使之指向不同的衛(wèi)星。然而，使用這些方法會(huì)使得天線過于復(fù)雜，而且，對(duì)一般家庭而言，其成本也相當(dāng)高。
當(dāng)兩個(gè)衛(wèi)星(或兩群衛(wèi)星)以小角度相隔時(shí)(這個(gè)角度必須大于同一組內(nèi)的兩個(gè)衛(wèi)星間的分隔角度)，可以在焦點(diǎn)附近同時(shí)放置兩個(gè)LNBF模組，用以接收從兩個(gè)衛(wèi)星來的信號(hào)。在現(xiàn)有技術(shù)中，請(qǐng)參考

圖1，其包括SHARP公司所提供的雙圓波紋饋入式喇叭型接收器(Dual Circular corrugated feed horn)技術(shù)，此接收器用以接收來自兩個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。因?yàn)閽佄锩娣瓷淦髦挥幸粋€(gè)焦點(diǎn)，因此該雙圓波紋狀饋入式喇叭接收器中的任何一個(gè)接收器都不是準(zhǔn)確地位于拋物面的焦點(diǎn)上，所以雙圓波紋狀饋入喇叭必須適當(dāng)配置以補(bǔ)償上述誤差。但是這樣一來，這和將饋入系統(tǒng)直接放置在碟型天線焦點(diǎn)，分別指向兩個(gè)衛(wèi)星的情況比起來，會(huì)造成天線方向性圖(radiation pattern)在水平與垂直方向變寬。水平方向較寬的天線方向性圖可以利用調(diào)整雙圓饋入式喇叭接收器的水平距離來做補(bǔ)償。然而，垂直方向的較寬的天線方向性圖會(huì)引起垂直方向的信息漏失損耗(spill-over loss)增加。這種信息漏失損耗會(huì)使載波強(qiáng)度(從衛(wèi)星接收到的信號(hào))與噪音的比值(C/N)降低，而影響到信號(hào)接收的質(zhì)量。更進(jìn)一步來說，較寬的天線方向性圖會(huì)影響到擬制(Rejection)來自其他衛(wèi)星的干擾能力。
饋入式喇叭接收器的方向性圖與喇叭孔徑的寬度有關(guān)。喇叭口徑的寬度越寬，則方向性圖越窄。雖然可以利用較寬口徑的喇叭，使雙圓饋入式喇叭型接收器垂直方向的方向性圖變窄，使信息漏失損耗減少，但是，這樣也同時(shí)使水平方向饋入的方向性圖變窄。較窄的饋入方向性圖會(huì)導(dǎo)致從反射器反射并朝向衛(wèi)星的方向性圖變寬。當(dāng)在雙圓饋入式喇叭型接收器中采用較寬的喇叭口徑時(shí)，對(duì)水平方向而言，這種較寬的方向性圖會(huì)引起嚴(yán)重的來自兩個(gè)種類不同衛(wèi)星間的信號(hào)干擾。
基于上述原因，一種輕巧且有效的信號(hào)接收裝置是極為需要的，這種信號(hào)接收裝置可識(shí)別從多個(gè)不同的信號(hào)源所產(chǎn)生的信號(hào)并且可減少信號(hào)間的干擾。
本發(fā)明的目的在于提供一種可識(shí)別多個(gè)不同信號(hào)源信號(hào)的信號(hào)接收裝置，用以有效地接收從兩個(gè)不同信號(hào)源傳送來的電磁波信號(hào)。
本發(fā)明的信號(hào)接收裝置包括拋物面反射器，用以反射與收集從兩個(gè)信號(hào)源來的電磁波信號(hào)；雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，放置在拋物面反射器的近于(substantially)焦點(diǎn)上，用以接收拋物面反射器所聚集的電磁波信號(hào)。該雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，包括一對(duì)平頭錐體。此平頭錐體的橫切面呈圓形，形成連接端，該圓形端漸近地變化至預(yù)定的(predetermined)大體上(substantially)呈橢圓狀的端部。此雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器更包括一個(gè)具有波紋狀內(nèi)表面的“8”字形雙橢圓喇叭口徑，此“8”字形雙橢圓喇叭口徑與平頭錐體的橢圓端相耦合。
此信號(hào)接收裝置還包括兩個(gè)圓柱形波導(dǎo)管。每個(gè)波導(dǎo)管均連接至每個(gè)平頭錐體的圓形連接端。圓柱形波導(dǎo)管的半徑約與圓形連接端的半徑相同。
本發(fā)明采取如下具體結(jié)構(gòu)本發(fā)明的電磁波信號(hào)接收裝置，用以接收從兩個(gè)不同信號(hào)源傳送來的電磁波信號(hào)，該裝置包括一拋物面反射器，用以反射及接收從兩個(gè)信號(hào)源傳送來的電磁波信號(hào)；一雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，放置在拋物面反射器的近于焦點(diǎn)處，用以接收拋物面反射器聚集的電磁信號(hào)；其特征在于，雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器包括一對(duì)平頭錐體，平頭錐體的橫切面由一呈近于圓形的連接端線性地漸變至一預(yù)定的近于橢圓端；以及一具有波紋狀內(nèi)表面的“8”字形雙橢圓喇叭孔，連接至平頭錐體的近于橢圓端；以及兩個(gè)圓柱型波導(dǎo)管，分別連接至平頭錐體的近于圓形的連接端，圓柱型波導(dǎo)管的半徑約與圓形的連接端相同。
其中，所述兩個(gè)不同信號(hào)源以近于四個(gè)經(jīng)度分隔。
其中，所述兩個(gè)不同信號(hào)源分別為位于東經(jīng)124度的衛(wèi)星與位于東經(jīng)128度的衛(wèi)星。
其中，所述預(yù)定的近于橢圓端的長軸對(duì)短軸的比值約為1.2。
其中，還包括一用以覆蓋所述雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器的外殼，外殼設(shè)有至少二個(gè)箝位點(diǎn)，用以連接至雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，并設(shè)有一用以防水的環(huán)狀溝槽。
與現(xiàn)有技相比，本發(fā)明具有如下效果本發(fā)明的信號(hào)接收裝置結(jié)構(gòu)輕巧，且成本低，可與拋物面反射器相連接，能接收從兩個(gè)衛(wèi)星來的信號(hào)。
本發(fā)明的信號(hào)接收裝置，其包括雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器，用以提高載波強(qiáng)度與噪音比值(C/N)，且可減低從兩個(gè)衛(wèi)星所接收信號(hào)的信息漏失損失。
本發(fā)明的信號(hào)接收裝置，對(duì)從其他衛(wèi)星來的干擾可提供足夠的抗拒能力。
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下附圖簡單說明
圖1現(xiàn)有技術(shù)中雙圓波紋狀饋入式喇叭型接收器的前視圖。
圖2A、2B本發(fā)明的衛(wèi)星信號(hào)接收裝置的平面圖。
圖3(A)本發(fā)明實(shí)施例中雙信號(hào)饋入式喇叭的前視圖。
圖3(B)本發(fā)明實(shí)施例中雙信號(hào)饋入式喇叭的截面圖。
圖4(A)-4(B)本發(fā)明的雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器，對(duì)準(zhǔn)位于東經(jīng)124度衛(wèi)星時(shí)的遠(yuǎn)場輻射圖。
圖5(A)-5(B)本發(fā)明的雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器，對(duì)準(zhǔn)位于東經(jīng)128度衛(wèi)星時(shí)的遠(yuǎn)場輻射圖。
圖6本發(fā)明中外殼的實(shí)施例，用以覆蓋雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器。
本發(fā)明的衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，用以接收從兩個(gè)衛(wèi)星傳送而來的信號(hào)。此信號(hào)接收裝置包括有一個(gè)雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器。為了使描述更清楚，本實(shí)施例以組合饋入的低噪音放大器(LowNoise Block with integrated Feed，LNBF)為例做說明，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖2A、2B所示，其為本發(fā)明的衛(wèi)星信號(hào)接收裝置200的平面圖，衛(wèi)星信號(hào)接收裝置200包括一個(gè)基座202，一個(gè)直桿204，一個(gè)碟面支撐架206，一個(gè)拋物面反射器208，一個(gè)延伸臂210以及一個(gè)雙LNBF模組212。基座202支撐整個(gè)接收裝置200。直桿204、基座202和碟面支撐架206相連接。碟面支撐架206分別與拋物面反射器208和延伸臂210的一端連接。延伸臂210的另一端連接到雙LNBF模組212。利用調(diào)整拋物面反射器208和雙LNBF模組212的位置，拋物面反射器208可以指向兩個(gè)衛(wèi)星，并可使信號(hào)聚集到雙LNBF模組212。
如圖3(A)和圖3(B)所示，其為本發(fā)明中雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器實(shí)施例的前視圖與剖面圖。雙LNBF模組212上裝設(shè)有一個(gè)雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300，其約放置在拋物面反射器208的近于焦點(diǎn)處，用以接收由拋物面反射器208聚焦的電磁波信號(hào)。此喇叭型接收器300包括有一對(duì)平頭錐體302與312。平頭錐體302(312)的橫切面是從近于圓形的連接端304(314)漸進(jìn)地變化至既定的近于橢圓端306(316)。換句話說，平頭錐體302(312)橫切面的長軸與短軸的長度，分別以一個(gè)比例常數(shù)呈線性增加，以形成既定的近似橢圓端306(316)。
雙信號(hào)饋入喇叭型接收器300更包括一個(gè)有波紋狀內(nèi)表面322的“8”字形雙橢圓喇叭孔320?！?”字型雙橢圓喇叭孔320與既定的近似橢圓端306和316相連。“8”字形雙橢圓喇叭孔320由一對(duì)似橢圓(quasi-elliptical)喇叭型元件308和318所組成?！?”字形雙橢圓喇叭孔320的形狀很像是，將兩個(gè)橢圓喇叭型元件重疊的部分切掉，然后再將這兩個(gè)橢圓喇叭型元件的其他部分(在此稱為“似橢圓”喇叭元件308和318)組合起來。似橢圓喇叭型元件308和318的長軸和短軸的比例是固定的，其長軸和短軸的比例與既定的近于橢圓端306和316是一樣的。
由于雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300偏離于焦點(diǎn)位置，所以要求在水平和垂直方向有較寬的方向性圖，水平方向較寬的方向性圖可以利用調(diào)整平頭錐體302和312的分隔距離來補(bǔ)償。更重要的是，使用本發(fā)明的雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300，可明顯地使垂直方向較寬的方向性圖的寬度變窄。這是因?yàn)楹蛡鹘y(tǒng)的雙圓饋入式喇叭型接收器比起來，把“8”字形雙橢圓喇叭孔320與漸變的橢圓形平頭錐體302和312相組合，會(huì)使得在垂直方向的方向性圖的寬度變窄。換句話說，這種結(jié)合方式將可提供較窄的垂直方向的方向性圖，用以濾掉不需要的信號(hào)和減低信息漏失損失。因而可有效地提高載波功率與噪聲(C/N)的比值，且可提高擬制來自其他衛(wèi)星的干擾的能力。
LNBF模組212還包括兩個(gè)圓柱形波導(dǎo)管350和360。圓柱形波導(dǎo)管350、360與平頭錐體302、312的近于圓形的連接端304、314相連接。圓柱形波導(dǎo)管350、360的半徑約與圓形連接端304、314的半徑相同。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300的平頭錐體302和312依次指向東經(jīng)124度和128度的衛(wèi)星，用以接收由這兩個(gè)衛(wèi)星傳送來的電磁波信號(hào)。對(duì)于F/D(拋物面的焦點(diǎn)長度除以拋物面的直徑)的比值為0.46的拋物面反射器而言，既定的近于橢圓端306、316的長軸對(duì)短軸的比值約為1.2。平頭錐體302、312的橫切面是從近于圓形的連接端304、314線性地漸變至既定的近于橢圓端304、314，對(duì)于在適當(dāng)位置和適當(dāng)?shù)男l(wèi)星間隔的其他對(duì)的衛(wèi)星而言，可以適當(dāng)調(diào)整這個(gè)比值。對(duì)于雙似橢圓喇叭型元件308和318的橫切面而言，其長軸對(duì)短軸的比值是固定的，并與既定的近于橢圓端306與316相同。
如圖4(A)-4(B)和圖5(A)-5(B)所示，本發(fā)明中，對(duì)于東經(jīng)124度與128度的衛(wèi)星的水平極化(圖4(A)和圖5(A))與垂直極化(圖4(b)和圖5(b)所得到的遠(yuǎn)場幅射方向性圖。圖4(a)-圖4(b)和圖5(a)-圖5(b)的X軸與Y軸分別為方位角和仰角。圖中顯示在方位角到達(dá)±4.5度時(shí)，不管是水平極化或是垂直極化，增益都至少下降20dB，這樣，就提高了擬制來自于其他衛(wèi)星的干擾能力。
表1表示Sharp公司的雙圓饋入天線，與本發(fā)明使用的雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器的天線，指向東經(jīng)124度與東經(jīng)128度的衛(wèi)星的C/N比值比較的結(jié)果數(shù)據(jù)。該表為使用AIWA CS數(shù)字調(diào)諧器(Model No.SU-CS1)所測量的結(jié)果。
每一行所代表的意義分別是，這些衛(wèi)星的傳輸頻率f1(GHz)、LNBF的輸出頻率f2(MHz)、極化方向、JCSAT4衛(wèi)星在東經(jīng)124度與JCSAT3衛(wèi)星在東經(jīng)128度的C/N比值。其中，上方的C/N比值和下方的C/N比值分別對(duì)應(yīng)到Sharp公司的天線(以S標(biāo)示)和本發(fā)明所實(shí)施的使用雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器的天線(以A標(biāo)示)。根據(jù)表1，可以很明顯的看到，使用雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器的天線比使用傳統(tǒng)雙圓饋入式喇叭型接收器天線具有較佳的性能和較高的C/N比值。
表1
如圖6所示其為本發(fā)明的實(shí)施例中信號(hào)接收裝置更可包括一個(gè)外殼600，用以覆蓋雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300。外殼600包括有連接到雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器300的多個(gè)箝位點(diǎn)602以及一個(gè)用以防水的環(huán)狀溝槽604。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種結(jié)果輕巧的信號(hào)接收器，其中包括了一個(gè)增加C/N比值和減少從兩衛(wèi)星所接收信號(hào)的能量漏失損耗的雙橢圓波紋狀饋入式喇叭型接收器。更可對(duì)防止從其他衛(wèi)星來的干擾。
雖然以上利用特定實(shí)施例進(jìn)行描述，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，但若使用不同的選擇性構(gòu)架與相等的裝置。例如，可以根據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)其他對(duì)的衛(wèi)星來改變長軸對(duì)短軸的比值，和改變波紋的數(shù)目，仍應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁波信號(hào)接收裝置，用以接收從兩個(gè)不同信號(hào)源傳送來的電磁波信號(hào)，該裝置包括一拋物面反射器，用以反射及接收從兩個(gè)信號(hào)源傳送來的電磁波信號(hào)；一雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，放置在拋物面反射器的近于焦點(diǎn)處，用以接收拋物面反射器聚集的電磁信號(hào)；其特征在于，雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器包括一對(duì)平頭錐體，平頭錐體的橫切面由一呈近于圓形的連接端線性地漸變至一預(yù)定的近于橢圓端；以及一具有波紋狀內(nèi)表面的“8”字形雙橢圓喇叭孔，連接至平頭錐體的近于橢圓端；以及兩個(gè)圓柱型波導(dǎo)管，分別連接至平頭錐體的近于圓形的連接端，圓柱型波導(dǎo)管的半徑約與圓形的連接端相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述兩個(gè)不同信號(hào)源以近于四個(gè)經(jīng)度分隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述兩個(gè)不同信號(hào)源分別為位于東經(jīng)124度的衛(wèi)星與位于東經(jīng)128度的衛(wèi)星。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號(hào)接收裝置，其特征在于，所述預(yù)定的近于橢圓端的長軸對(duì)短軸的比值約為1.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)接收裝置，其特征在于，還包括一用以覆蓋所述雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器的外殼，外殼設(shè)有至少二個(gè)箝位點(diǎn)，用以連接至雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，并設(shè)有一用以防水的環(huán)狀溝槽。
6.一種天線系統(tǒng)，用以接收從兩個(gè)不同信號(hào)源傳送而來的電磁信號(hào)，包括一雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器，包括一對(duì)平頭錐體和一具波紋狀內(nèi)表面的“8”字形雙橢圓喇叭孔，并連接至平頭錐體的預(yù)定近于橢圓端；以及兩個(gè)圓柱型波導(dǎo)管，均連接至所述平頭錐體的近于圓形的連接端，圓柱型波導(dǎo)管的半徑與圓形連接端的半徑相同。
全文摘要
一種電磁波信號(hào)接收裝置,包括:一拋物面反射器及一雙信號(hào)饋入式喇叭型接收器;接收器放置在反射器的近于焦點(diǎn)處;喇叭型接收器包括:一對(duì)平頭錐體,錐體的橫切面由一呈近于圓形的連接端線性地漸變至一預(yù)定的近于橢圓端;一具有波紋狀內(nèi)表面的“8”字形雙橢圓喇叭孔,連接至平頭錐體的橢圓端;兩個(gè)圓柱型波導(dǎo)管,分別連接至平頭錐體的圓形連接端,波導(dǎo)管的半徑約與圓形連接端的半徑相同。本裝置的載波強(qiáng)度與噪音的比值高,抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01Q13/06GK1270427SQ9912627
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月8日
發(fā)明者詹長庚, 鄭維禮 申請(qǐng)人:啟碁科技股份有限公司