專利名稱：電磁波發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收/傳輸電磁波的設(shè)備。
無(wú)線交互型的電信服務(wù)正在飛速發(fā)展。這些服務(wù)涉及電話、傳真?zhèn)鬏?、電視、特別是數(shù)字電視、所謂的“多媒體”領(lǐng)域以及互聯(lián)網(wǎng)。用于這些批量市場(chǎng)服務(wù)的設(shè)備必須能夠以一個(gè)合理的成本獲得。這樣，特別是就必須與服務(wù)器通信的用戶接收機(jī)/發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)，經(jīng)常要經(jīng)過(guò)通信衛(wèi)星或者在MMDS(Multi-point Multi-channel Distribution System，多點(diǎn)多通道分布系統(tǒng))、LMDS(Local Multi-point Distribution System，本地多點(diǎn)分布系統(tǒng))或者M(jìn)VDS(Multi-point Video Distribution System，多點(diǎn)視頻分布系統(tǒng))系統(tǒng)的作用域中，這些內(nèi)容在SAMS出版的書(shū)“Reference Data for Engineers，工程師參考資料”中在第20頁(yè)的第35章進(jìn)行了解釋。這些通信方法一般使用在微波范圍。例如，在MMDS系統(tǒng)的作用域中，使用大約40GHz的頻帶。
對(duì)于這些頻率范圍，通常使用波導(dǎo)接收機(jī)和波導(dǎo)發(fā)射機(jī)，這兩種波導(dǎo)是分開(kāi)的。
如果為了從用戶向服務(wù)源輸送信息流或指令必須從用戶到基站形成一個(gè)返回鏈路(例如在視聽(tīng)節(jié)目、每個(gè)節(jié)目要付費(fèi)的領(lǐng)域)，使用這種技術(shù)是復(fù)雜的。因此也是昂貴的。另外，它的重量和它的體積與私人專門用途是不兼容的。另外，它的優(yōu)點(diǎn)是提供傳輸鏈路和接收鏈路之間的隔離，從而避免了傳輸信號(hào)時(shí)接收信號(hào)的下降。
本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的設(shè)備包括耦合到微帶接收電路和微帶傳輸電路的波導(dǎo)，所述電路分別配置在所述波導(dǎo)的第一直線部分和并行于第一直線部分的第二直線部分，所述波導(dǎo)還包括配置的濾波裝置，使得由所述傳輸電路廣播的波在接收電路中被衰減到不會(huì)在所述接收電路中引起干擾。
使用混合微帶和波導(dǎo)技術(shù)的這樣一種設(shè)備能夠以適中的成本生產(chǎn)。減少了它的體積和它的重量，并且傳輸和接收仍然可能同時(shí)進(jìn)行。此外，波導(dǎo)的使用使得可能得到傳輸和接收的寬頻帶的好處。
另外，以這種方式獲得傳輸和接收信號(hào)之間很好的隔離。
本發(fā)明涉及一種接收/傳輸電磁波的系統(tǒng)，包括所述波的聚焦裝置，其特征在于它配備著一個(gè)本發(fā)明的設(shè)備。
以下參照附圖、借助于非限定實(shí)例對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，其中

圖1表示本發(fā)明采用的MMDS、LMDS或MVDS衛(wèi)星接收/傳輸系統(tǒng)的返回鏈路的基本概念。
圖2表示本發(fā)明設(shè)備的一實(shí)施例的示意分解圖，圖3a、3b、3c、3d、3e是根據(jù)本發(fā)明的隔離裝置的五個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖4表示根據(jù)本發(fā)明分別在微帶接收和傳輸電路中存在的變頻電路實(shí)施例的方框圖。更具體地說(shuō)，圖4a表示連接到接收探頭的接收電路的簡(jiǎn)化圖，而圖4b表示連接到傳輸探頭的本發(fā)明設(shè)備的傳輸電路的簡(jiǎn)化圖，為了簡(jiǎn)化描述，在不同的圖中將使用相同的標(biāo)記來(lái)表示完成相同功能的那些部件。
圖1表示本發(fā)明采用的MMDS、LMDS或MVDS接收/傳輸系統(tǒng)的返回鏈路的基本概念。
由系統(tǒng)分布的信息可能來(lái)自衛(wèi)星、錄音室或有線網(wǎng)絡(luò)。在圖1所示的例子中，衛(wèi)星10發(fā)送信息11到地面站13的接收天線12。這個(gè)信息11被發(fā)送到配備有發(fā)射機(jī)/接收機(jī)15的公共天線14，該發(fā)射機(jī)/接收機(jī)廣播用戶可得到的信息和節(jié)目。例如，微波發(fā)射機(jī)/接收機(jī)15在MMDS系統(tǒng)的作用域廣播信息16。這個(gè)信息和這些節(jié)目16在每個(gè)用戶方面借助于例如放置在住宅18屋頂?shù)男≈睆教炀€17(對(duì)于40 GHz MMDS系統(tǒng)的作用域中的應(yīng)用大約為10cm)拾取。當(dāng)然，在一組寓所的情況下，這些天線可以借助于它們的小尺寸緊靠著各層的陽(yáng)臺(tái)放置。天線17包括用于聚焦接收的能量的反射器19、一個(gè)形成主源20的本發(fā)明接收/傳輸設(shè)備，該主源調(diào)整在反射器19的焦點(diǎn)上并且它對(duì)于輻射波的開(kāi)口端是喇叭或電磁透鏡的形狀，所述設(shè)備還包括一個(gè)變頻器，它將來(lái)自天線14的向下信號(hào)變換為中頻，并且將要傳送到所述天線14的中頻信號(hào)變換到高頻。這個(gè)變換器集成在本發(fā)明的接收/傳輸設(shè)備中。根據(jù)圖2表示的一種變型，它可以在變頻設(shè)備21中隔離地放置。變換器21將接收的信號(hào)變換為中頻，并且經(jīng)過(guò)連接裝置，例如同軸電纜22，將它們發(fā)送到內(nèi)部單元23，該單元配置在住宅18的內(nèi)部，并且包括連接到使用廣播信息的設(shè)備，例如電視機(jī)25的譯碼器/編碼器24。
在本發(fā)明中，所述天線17也用于返回鏈路。這樣，用戶在交互服務(wù)的作用域例如經(jīng)過(guò)遙控來(lái)應(yīng)答。對(duì)該信息編碼然后借助于電纜22發(fā)送到高頻變換器，該變換器轉(zhuǎn)換所述信息到傳輸頻帶?！坝脩簟鄙闲墟溌?6廣播返回?cái)?shù)據(jù)到地面站13，它因此也具有收集和集中由用戶廣播并且在它的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)15上接收的數(shù)據(jù)的作用。
這個(gè)上行鏈路例如對(duì)于歐洲的40GHz MMDS系統(tǒng)在頻帶[40.5-40.55GHz]和[42.45-42.5GHz]上工作，而表示天線17經(jīng)其接收由發(fā)射機(jī)/接收機(jī)14廣播的信息的下行鏈路則在例如頻帶[40.55-41.5GHz]和[41.5-42.45GHz]上工作。
在上行鏈路上廣播的數(shù)據(jù)可以是關(guān)于付費(fèi)電視的數(shù)據(jù)，或者更一般地是使用戶中間訪問(wèn)電影的交互式電視、交互式游戲、電視購(gòu)物、軟件下載以及如數(shù)據(jù)庫(kù)詢問(wèn)、保存等等的服務(wù)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備27的實(shí)施例的示意性分解圖。
它包括一個(gè)圓柱形帽28，其開(kāi)口端配置在用于電磁波的接收/傳輸?shù)奶炀€的焦點(diǎn)29上(圖2中未示出該天線)。帽28的開(kāi)口端在平截頭圓柱體(frustoconical)部分或喇叭30中延伸，該平截頭圓柱體部分或喇叭30具有允許良好的接收/傳輸所述波的不連續(xù)部或凹槽。這些不連續(xù)部(未示出)本身是公知的。波導(dǎo)的帽28分為三個(gè)部分281、282和283。部分281連接到喇叭30，部分282是圓柱形帽28的中心部分而部分283是波導(dǎo)的末端部分，包括一個(gè)諧振腔。在第一和第二波導(dǎo)部分281和282之間，用于傳送電磁波的微帶電路板32相對(duì)于波導(dǎo)28的主軸31橫向配置，而在第二和第三波導(dǎo)部分282和283之間，用于接收電磁波的微帶電路板33相對(duì)于軸31橫向配置。各形成一個(gè)基片的這兩個(gè)板32和33由一種具有給定的介電常數(shù)并且本身是公知的材料組成。所述板32和33具有朝向要輻射或拾取能量的空間轉(zhuǎn)動(dòng)的相應(yīng)上表面321、331，以及配置在基片另一面上的下表面322、332。下表面321、331被金屬化，形成一個(gè)地電位面，并且與波導(dǎo)28的導(dǎo)電壁接觸。板32和33分別提供有兩個(gè)探頭341、342和351、352，它們分別蝕刻在板32、33的上表面321、331上并且經(jīng)過(guò)開(kāi)口穿入波導(dǎo)28圓周的內(nèi)部，而不接觸波導(dǎo)28的壁。為了使得可能接收和傳送正交極化波，每對(duì)(341,342)和(351,352)中的兩個(gè)探頭相互間以直角配置。這兩個(gè)探頭(341、342)和(351、352)分別通過(guò)微帶線(361、362)和(371、372)在板32和板33上分別連接到傳輸電路和接收電路，這種技術(shù)本身是公知的，這些電路在圖5中詳細(xì)示出。包括用于兩個(gè)鏈路的變頻設(shè)備的設(shè)備27連接到位于住宅18內(nèi)部的內(nèi)部單元23(這些未示出)。
關(guān)閉波導(dǎo)28的波導(dǎo)部分283是一個(gè)四分之一波長(zhǎng)λr/4的波導(dǎo)部分，該部分形成一個(gè)諧振腔并且對(duì)于接收波作為基片33的平面的開(kāi)路工作，λGR表示接收波的波長(zhǎng)。相反，波導(dǎo)部分282是一個(gè)電磁濾波器，使得可能將探頭351、352與由于探頭341、342廣播的波造成的能量損失隔離開(kāi)。
圖3a、3b、3c、3d、3e示意地示出了電磁濾波器的各種實(shí)施例，使得可能接收波而不會(huì)受到由于來(lái)自探頭341、342的輻射的干擾影響。
這種電磁濾波器的技術(shù)在百科全書(shū)“Techniques del’Ingenieur”[工程技術(shù)]卷E-3-ⅡE3250第二章，標(biāo)題為“filters hyperfrequences”[微波濾波器]中作了解釋。在波導(dǎo)中，諧振腔可以通過(guò)將兩個(gè)電抗元件相互間以一個(gè)確定的距離放置而產(chǎn)生。
圖3a表示使用一些由膜片39感應(yīng)耦合的諧振腔的帶通濾波器38。選擇波導(dǎo)28長(zhǎng)度方向上兩個(gè)相繼膜片39之間的距離，使得兩個(gè)膜片之間的反射在腔的諧振頻率上相互抵銷。這個(gè)距離大約是λGR/2,λGR是由探頭351、352接收的頻率的波導(dǎo)波長(zhǎng)。以這種方式產(chǎn)生的帶通濾波器38在它的輸入端還具有一個(gè)四分之一波長(zhǎng)λGT/4波導(dǎo)部分，λGT是由探頭341、342廣播的頻率的波長(zhǎng)，該濾波器對(duì)于在基片32的平面中由所述探頭341、342輻射的能量可以被認(rèn)為是開(kāi)路，并且對(duì)于接收的頻帶不濾波。引入一些由膜片39分開(kāi)的連續(xù)的腔被認(rèn)為是有利的，這使得可能改進(jìn)濾波器38的頻率響應(yīng)同時(shí)具有尖銳的關(guān)閉。作為說(shuō)明，隨著膜片39數(shù)量的增加，濾波器38的頻率響應(yīng)變得較陡。由于通過(guò)增加膜片39的數(shù)量獲得的性能和可能由此產(chǎn)生的復(fù)雜性之間的折衷，最好使用一個(gè)具有2和3個(gè)之間的膜片39的濾波器38。應(yīng)該注意分開(kāi)板33中最后一個(gè)膜片的距離l是任意的，這適用于下面的濾波器。
圖3b表示另一個(gè)帶通濾波器38的水平部分的平面圖。
圖3c表示使用一系列螺絲41產(chǎn)生的帶通濾波器40。為了允許精確調(diào)節(jié)要制做的每個(gè)空腔的諧振頻率，放置具有可變的止端(insertion)并且相當(dāng)于電容性電納的這些螺絲41使得可能最優(yōu)化濾波器40的設(shè)置。
圖3d表示陷波濾波器50。使用諧振腔501產(chǎn)生這個(gè)濾波器50，該諧振腔通過(guò)與膜片502耦合橫向地連接到波導(dǎo)282的本體上。這些腔之間的距離是大約由探頭341和342廣播的波的波導(dǎo)波長(zhǎng)的四分之一。
圖3e表示稱為鰭線(finline)的帶通濾波器51。這些濾波器51通過(guò)插入一個(gè)金屬化基片52很容易產(chǎn)生，它在矩形波導(dǎo)的E平面中具有窗口53。也可以使用與所述基片52具有相同幾何形狀的金屬片。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明分別在微帶接收和傳輸電路中存在的變頻電路實(shí)施例的方框圖。
圖4a表示連接到探頭351、352的接收電路的簡(jiǎn)化圖。在本實(shí)施例中，所述接收電路在頻帶[41.5GHz；42.45GHz]中接收。如引用的任何數(shù)字值，這個(gè)頻帶當(dāng)然應(yīng)當(dāng)僅僅被認(rèn)為是為了清楚描述的舉例，并不構(gòu)成對(duì)本專利申請(qǐng)范圍的限制。
在探頭351、352上接收的信號(hào)發(fā)送到混頻器42，它的第二輸入端連接到頻率為40.55GHz的振蕩器43?；祛l器42的輸出端連接到低噪聲放大器430的輸入端，該放大器的輸出端提供一個(gè)中頻帶是[950MHz；1950MHz]的信號(hào)并且它通過(guò)電纜22連接到內(nèi)部單元23。
圖4b表示連接到探頭341、342的設(shè)備27傳輸電路的簡(jiǎn)化圖。來(lái)自內(nèi)部單元23的中頻信號(hào)的頻帶是[450MHz；500MHz]。這些信號(hào)施加到第一混頻器44，它的第二輸入端連接到頻率為2.4GHz的振蕩器45并且它的輸出端連接到低噪聲放大器46的一個(gè)輸入端。該放大器的輸出端施加到混頻器47，該混頻器的第二輸入端連接到頻率為37.6GHz的振蕩器48。這個(gè)混頻器47的輸出端連接到放大器49，該放大器的輸出端在頻帶[40.45GHz；40.5GHz]提供傳輸?shù)教筋^341、342的信號(hào)。
在建立的頻率平面中可以清楚地設(shè)想各種其他的配置，例如一個(gè)接收頻帶[40.55GHz；41.5GHz]和一個(gè)傳輸頻帶[42.45GHz;42.5GHz]，一個(gè)接收頻帶[41.5GHz；42.45GHz]和一個(gè)傳輸頻帶[40.5GHz；40.55GHz]。
以這些高接收/傳輸頻率，當(dāng)前的濾波器需要在接收頻帶和傳輸頻帶之間提供大約一千兆赫的頻率空間。各種頻率平面配置以及其他沒(méi)有提到的需要滿足這個(gè)條件。
根據(jù)本發(fā)明的一種變型，本發(fā)明的接收/傳輸系統(tǒng)可以包括一個(gè)電磁透鏡，該透鏡具有實(shí)際上設(shè)置在它的焦點(diǎn)29上的本發(fā)明設(shè)備27。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備27工作如下到達(dá)天線19的電磁波聚焦在沿著波導(dǎo)28被引導(dǎo)的焦點(diǎn)上。在選擇頻率平面中傳輸頻帶的情況下，這些波分別經(jīng)過(guò)可以是一個(gè)僅允許接收頻帶通過(guò)的帶通濾波器的濾波器282、一個(gè)截止傳輸頻帶的陷波濾波器或高通濾波器、或者低通濾波器，使得傳輸頻率分別比接收頻率低或者高。所述波隨后被探頭351、352接收并拾取，它們提供到變頻電路，例如在圖4a中的一個(gè)，在變換到中頻后，接收的信號(hào)要送到內(nèi)部單元23。
同時(shí)，來(lái)自所述單元23的信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻電路，例如圖4b中一個(gè)，并且為探頭341、342提供用于廣播到源天線29的波。由這些探頭在濾波器282一側(cè)輻射的能量被衰減或者被完全濾除，使得傳送波的泄漏小到不會(huì)引起接收電路的干擾。通過(guò)例子，如果在傳輸期間由探頭341、342廣播的波衰減到它們初始電平以下70dB，則干擾將被認(rèn)為可以忽略。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于僅作為舉例給出的已經(jīng)描述和表示的實(shí)施例。因此，波導(dǎo)可以是允許良好地接收/傳輸電磁波的任何形狀。通過(guò)例子，如果一種極化優(yōu)于另一種，波導(dǎo)可以是矩形。類似地，波導(dǎo)的軸可以彎曲。另外喇叭30可以是任何類型，例如一個(gè)槽紋喇叭，或者可以由一個(gè)電磁透鏡代替。
權(quán)利要求
1．一種接收/傳輸電磁波的設(shè)備，其特征在于它包括一個(gè)耦合到微帶接收電路(33)和微帶傳輸電路(32)的波導(dǎo)(28)，所述電路(32,33)分別配置在所述波導(dǎo)(28)的第一直線部分和平行于第一直線部分的第二直線部分，所述波導(dǎo)還包括配置的濾波裝置，使得由所述傳輸電路(32)廣播的波在接收電路(33)上被衰減到不會(huì)在所述接收電路(33)中引起干擾。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于傳輸電路(32)配置在接收所述波的方向上接收電路(33)的上游。
3．如權(quán)利要求1和2中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述濾波裝置包括一個(gè)在所述傳輸(32)和接收(33)電路之間配置的波導(dǎo)空腔濾波器(282)。
4．如權(quán)利要求1至3中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述濾波裝置包括一個(gè)具有諧振腔的濾波器(33)，每個(gè)空腔長(zhǎng)度是λGR/2并且放置在至少兩個(gè)膜片(39)之間，所述濾波器(38)用于形成實(shí)際上集中在由接收電路(33)接收的波頻率上的帶通濾波器。
5．如權(quán)利要求1至3中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述濾波裝置包括一個(gè)螺絲(41)空腔濾波器(40)，所述濾波器(40)用于形成實(shí)際集中在由接收電路(33)接收的波頻率上的帶通濾波器。
6．如權(quán)利要求1至3中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述濾波裝置包括一個(gè)具有諧振腔的濾波器(50)，它由通過(guò)與膜片(502)耦合而與波導(dǎo)(282)本體橫向連接的至少兩個(gè)諧振腔(501)形成并且在空間上分開(kāi)λGR/4，它用于形成實(shí)際集中在由傳輸電路(32)傳輸?shù)牟l率上的陷波濾波器。
7．如權(quán)利要求1至3中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述濾波裝置包括一個(gè)鰭線型濾波器(51)，包括在一個(gè)金屬化基片(52)上產(chǎn)生的至少一個(gè)諧振器或者在波導(dǎo)的E平面中插入的一個(gè)開(kāi)槽金屬片，它用于形成實(shí)際集中在由接收電路接收的波頻率上的帶通濾波器。
8．如權(quán)利要求1至7中之一所述的設(shè)備，其特征在于它分別包括兩個(gè)接收探頭(351,352)和兩個(gè)傳輸探頭(341,342)，它們分別配置在接收電路(33)和傳輸電路(32)上，相互成直角并且能夠分別接收和傳輸正交極化波。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于接收探頭(351,352)和傳輸探頭(341,342)分別蝕刻在微帶接收電路(33)和微帶傳輸電路(32)的基片上。
10．如權(quán)利要求1至9中之一所述的設(shè)備，其特征在于每個(gè)微帶電路(32,33)包括一個(gè)變頻電路。
11．如前述權(quán)利要求中之一所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)(28)由一個(gè)四分之一波長(zhǎng)(λGR/4)的空腔(283)關(guān)閉，空腔(283)的長(zhǎng)度等于接收波的波導(dǎo)波長(zhǎng)(λGR)的四分之一。
12．一種接收/傳輸電磁波的系統(tǒng)，包括波聚焦裝置，其特征在于它配備著一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設(shè)備。
13．如前一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦裝置包括一個(gè)拋物面反射器，并且所述設(shè)備實(shí)際上配置在所述拋物面反射器(19)的焦點(diǎn)(29)上。
14．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦裝置包括一個(gè)電磁透鏡，并且所述設(shè)備實(shí)際上配置在所述電磁透鏡的焦點(diǎn)(29)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種接收/傳輸微波的設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)耦合到微帶接收電路(33)和微帶傳輸電路(32)的波導(dǎo)(28),所述電路(32,33)分別配置在所述波導(dǎo)(28)的第一直線部分和平行于第一直線部分的第二直線部分,所述波導(dǎo)還包括濾波裝置。在MMDS、LMDS或MVDS系統(tǒng)的作用域中,本發(fā)明具體應(yīng)用于站與住宅之間交換的廣播電磁波領(lǐng)域,或者在衛(wèi)星遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的作用域中,應(yīng)用于衛(wèi)星與住宅之間交換的廣播電磁波領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01P1/213GK1230057SQ9812656
公開(kāi)日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者吉拉德·哈奎特, 帕特里斯·赫茲林, 郭超英, 戴維·哈里森 申請(qǐng)人:湯姆森多媒體公司