DE69929614T2

DE69929614T2 - Antenneneinspeisung, reflektorantennensystem und rauscharmer empfänger mit entsprechender antennenspeisung

Info

Publication number: DE69929614T2
Application number: DE69929614T
Authority: DE
Inventors: Gerard Nr. Reading KING; Jamie Reading STOKES
Original assignee: Andrew AG; Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies AG; Commscope Technologies LLC
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: EP1092246A1; AU4274399A; GB9811850D0; ES2257070T3; WO1999063624A1; RU2000133244A; US6549173B1; CN1304566A; EP1092246B1; DE69929614D1; US6831612B2; EP1092246B8; ATE316697T1; US20030132888A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Antenneneinspeisungen für eine Verwendung bei linearen oder kreisförmig polarisierten Systemen. Speziell, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung Antenneneinspeisungen mit doppelter Polarität, die speziell für die Verwendung in linear polarisierten Systemen geeignet sind, die mit S-Band-Frequenzen (annähernd im Bereich von 2 bis 3 GHz) und Ku-Band-Frequenzen (etwa 12 GHz) arbeiten.
Konventionell werden Hornantenneneinspeisungen als versetzte parabolische Antenneneinspeisungen mit doppelter Polarität für Systeme verwendet, die mit S-Band-Frequenzen arbeiten; jedoch können dielektrische Linsenantenneneinspeisungen (manchmal als Polyrod-Linsen bezeichnet) anstelle der Hornantenneneinspeisungen verwendet werden, weil Hornantenneneinspeisungen für eine Verwendung bei S-Band-Frequenzen relativ groß sind. 1 zeigt eine typische dielektrische Linsenantenne nach dem bisherigen Stand der Technik, und 2 zeigt das entsprechende symmetrische Strahlungsbild mit einer 10 dB Halbstrahlbreite von 42,5°. 3 zeigt eine typische gewellte Hornantenneneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik, und 4 zeigt das entsprechende symmetrische Strahlungsbild. Die gewellte Einspeisung, die in 4 gezeigt wird, weist eine 10 dB Halbstrahlbreite von 35° auf. Die Horneinspeisung, die in 3 gezeigt wird, zeigt vollständige runde Wellen mit einem konstanten Einspeisungswinkel θ, der zum Strahlenbild in 4 führt.
Dielektrische Linsenantenneneinspeisungen haben den Vorteil, dass sie physikalisch kleiner sind als Hornantenneneinspeisungen, aber eine gleiche elektrische Leistung bringen.
Die dielektrische Linse wird aus Vollkunststoffinaterial hergestellt, typischischerweise mittels eines Kunststoffformverfahrens, aber das führt zu Herstellungsproblemen, weil die Außenseite der geformten Linse schneller abkühlt als die Innenseite, und ein vorzeitiges Entfernen aus der Form, bevor das Kunststoffmaterial vollständig abgebunden ist, kann zu physikalischen Diskontinuitäten in der Linse, wie beispielsweise Hohlräumen, führen, die die Leistung der Linse bei der Antenneneinspeisung reduzieren. Das alleinige Warten über eine längere Zeit, damit das Kunststoffmaterial abbindet, verringert den Fertigungsausstoß und erhöht die Kosten pro Einheitsposten. Dieses Problem wird bei Linsen niedrigerer Frequenzen verstärkt, die in der Abmessung körperlich größer sind.
Das EP 0527569 A1 offenbart eine kreisförmige Hornantenne für eine Verwendung mit Signalen, mit orthogonalen Polarisationsebenen, die einen dielektrischen Kegel mit einem kreuzförmigen Querschnitt und eine dielektrische Linse aufweist, die an den Mund des Horns angebracht wird.
Das US 4490696 A offenbart einen gekreuzten Wellenleiter-Polarisationsseparator, und das WO 94/19842 A1 offenbart eine Einspeisevorrichtung für eine Mikrowellenantenne, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte integriert ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Antenneneinspeisung bereitzustellen, die mindestens einen der vorangehenden Nachteile vermeidet oder mildert.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antenneneinspeisung für eine Verwendung in einem System für das Empfangen von orthogonalen linearen oder kreisförmig polarisierten Signalen bereitgestellt, wobei die Antenneneinspeisung einen Antenneneinspeisungskörper für das Koppeln mit einem Wellenleitergehäuse aufweist,
wobei der Einspeisungskörper eine Kreuzeinspeisung ist und eine Mittelachse definiert und beabstandete Arme aufweist, die sich radial nach außen von der Mittelachse für das Empfangen der polarisierten Signale erstrecken, wobei die beabstandeten Arme durch einen Luftspalt getrennt sind, wobei die Kreuzeinspeisung mit einer Richtstrahlform angeordnet ist, um eine Reflektorschüssel für die Aufnahme der polarisierten Signale zu beleuchten.
Mittels der vorliegenden Erfindung kann eine Antenneneinspeisung mit geringerem Gewicht hergestellt werden. Das Herstellungsverfahren ist weniger kostspielig als bei den konventionellen dielektrischen Linseneinspeisungen, weil weniger dielektrisches Material erforderlich ist. Außerdem, weil eine geringere Materialmenge erforderlich ist, kühlt die Linse in der Mitte schneller ab, wodurch Diskontinuitäten minimiert und eine verbesserte Linsenqualität bereitgestellt wird. Der Ausstoß von hergestellten Linsen kann wegen der reduzierten Kühlzeitforderungen verstärkt werden.
Wo die Antenneneinspeisung eine dielektrische Linse ist, weist der Einspeisungskörper vorteilhafterweise einen im Allgemeinen kreuzförmigen Querschnitt und einen zentralen dielektrischen Kern koaxial mit der Mittelachse und peripher beabstandete dielektrische Arme des Kreuzes auf, das kreuzweise um den Kern angeordnet ist. Die Arme können voneinander durch einen Luftspalt getrennt sein, oder die Arme können voneinander durch beispielsweise ein weiteres dielektrisches Material getrennt sein. Es wird erkannt, dass der mittlere Kern und die Arme vorzugsweise als eine einzelne Einheit durch Formen oder maschinelle Bearbeitung hergestellt werden, wodurch keine Verbindung zwischen den Armen und dem mittleren Kern zu verzeichnen ist. Alternativ kann der mittlere Kern aus separaten Teilen hergestellt werden, die nachfolgend miteinander verbunden werden.
Die beabstandeten Arme können in der Form von gewellten sich radial erstreckenden Abschnitten vorliegen, wobei ein jeder Abschnitt mindestens ein Element aufweist, das sich quer zu seiner entsprechenden radialen Richtung erstreckt.
Es wird erkannt werden, dass der Einspeisungskörper und das Gehäuse für die Linse oder für die Kreuzeinspeisung als eine zusammenhängende Einheit geformt oder gegossen werden können. Das kann zu einer Verringerung des Gewichtes und der Kosten führen. Die Antenneneinspeisung kann reguliert werden, um polarisierte Signale von unterschiedlichen Richtstrahlformen durch Verändern eines Einspeisungswinkels der Antenneneinspeisung zu empfangen, indem reguliert werden: a) die Höhe der Wellen, b) der Abstand zwischen den Wellen und c) die Position der Wellen längs der Z-Achse.
Wie von den Fachleuten erkannt werden wird, sollen die Hinweise hierin und in der folgenden Beschreibung auf einen Einspeisungswinkel einer Kreuzantenneneinspeisung ein Winkel sein, der zwischen der Mittelachse des Wellenleitergehäuses und einer Ebene definiert wird, die eine Oberfläche definiert, die die Schwelle eines jeden Armes des Kreuzes verbindet.
Vorzugsweise weist das Element eine im Wesentlichen gerade Schwelle auf. Das Element kann im Wesentlichen senkrecht zum entsprechenden Armabschnittsradius angeordnet werden.
Zweckmäßigerweise weist jeder Armabschnitt zwei oder mehr Elemente auf, die in einer beabstandeten parallelen Beziehung angeordnet sind.
Alternativ kann das mindestens eine Element zwei oder mehr gerade Schwellen aufweisen, die benachbart zu und unter einem Winkel voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise weist jedes Element drei gerade Schwellen auf. Zweckmäßigerweise weist jeder Armabschnitt zwei oder mehr Elemente auf, die in einer beabstandeten parallelen Beziehung angeordnet sind.
Vorzugsweise ist der Antenneneinspeisungskörper im Allgemeinen zylindrisch. Der Antenneneinspeisungskörper kann rohrförmig sein.
Zweckmäßigerweise erstrecken sich die gewellten Armabschnitte radial nach außen vom Antenneneinspeisungskörper. Es können vier gewellte Armabschnitte vorhanden sein, die um den Umfang des Antenneneinspeisungskörpers angeordnet sind. Die gewellten Armabschnitte können einander senkrecht um den Umfang des Antenneneinspeisungskörpers angeordnet sein. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten einander gegenüberliegenden der gewellten Armabschnitte unter einem ersten Einspeisungswinkel angeordnet, während die dritten und vierten einander gegenüberliegenden der gewellten Armabschnitte unter einem zweiten Einspeisungswinkel angeordnet sind. Von den Fachleuten wird erkannt werden, dass die Anordnung der gewellten Armabschnitte unter dem ersten und zweiten Einspeisungswinkel gestattet, dass die Antenneneinspeisung eine elliptische Richtstrahlform erzeugt und polarisierte Signale von einer elliptischen Schüssel empfängt.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Empfangen orthogonaler linearer oder kreisförmig polarisierter Signale bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Antenneneinspeisungskörpers, der eine Kreuzeinspeisung ist, die eine Mittelachse definiert und beabstandete Arme aufweist, die sich radial nach außen von der Mittelachse für das Empfangen der polarisierten Signale erstrecken, wobei die beabstandeten Arme durch einen Luftspalt getrennt sind, wobei die Kreuzeinspeisung mit einer Richtstrahlform angeordnet ist, um eine Reflektorschüssel für die Aufnahme der polarisierten Signale zu beleuchten;
Koppeln des Antenneneinspeisungskörpers mit einem Wellenleitergehäuse;
Anordnen des Antenneneinspeisungskörpers in Beziehung zu einer Reflektorschüssel, so dass bei Benutzung die Arme des Antenneneinspeisungskörpers polarisierte Signale empfangen, die von der Reflektorschüssel reflektiert werden, und diese Signale zum Wellenleitergehäuse weiterleiten.
Die Antenneneinspeisung kann umfassen:
ein Wellenleitergehäuse, das mit der Antenneneinspeisung gekoppelt wird, wobei das Wellenleitergehäuse darin angeordnete Sonden aufweist; und
eine Leiterplatte in elektrischer Verbindung mit den Sonden, die einen Ausgang für das Bereitstellen elektrischer Signale entsprechend den ankommenden polarisierten Signalen aufweisen, wobei das Wellenleitergehäuse und die Leiterplatte einen rauscharmen Block(LNB)-Empfänger bilden.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, die zeigen:
1 eine bildliche Darstellung einer dielektrischen Linsenantenneneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik;
2 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Linse nach dem bisherigen Stand der Technik aus 1;
3 eine bildliche Darstellung einer Hornantenneneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik;
4 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Horneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik aus 3;
5 eine bildliche Darstellung einer dielektrischen Linsenantenneneinspeisung in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
5a eine grafische Darstellung, die die Ausrichtung eines Abschnittes der Antenneneinspeisung aus 5 mit orthogonalen Komponenten eines Signals veranschaulicht, wobei die Polarisation horizontal ist;
5b eine grafische Darstellung, die die Ausrichtung eines Abschnittes der Antenneneinspeisung aus 5 mit orthogonalen Komponenten eines Signals veranschaulicht, wobei die Polarisation von der Horizontalen versetzt ist;
6 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Antenneneinspeisung aus 5;
7 eine bildliche Darstellung einer Kreuzantenneneinspeisung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
7a eine grafische Darstellung, die die Ausrichtung eines Abschnittes der Antenneneinspeisung aus 7 mit orthogonalen Komponenten eines Signals veranschaulicht, wobei die Polarisation horizontal ist;
7b eine grafische Darstellung, die die Ausrichtung eines Abschnittes der Antenneneinspeisung aus 7 mit orthogonalen Komponenten eines Signals veranschaulicht, wobei die Polarisation von der Horizontalen versetzt ist;
8 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Antenneneinspeisung aus 7;
9 eine grafische Darstellung gleich 7 von einer Kreuzantenneneinspeisung für eine Verwendung mit einer elliptischen Antenne;
10 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes für die in 9 gezeigte Kreuzantenneneinspeisung;
11 eine schematische grafische Darstellung eines Antennensystems in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
12 eine grafische Darstellung gleich 9 von einer Kreuzantenneneinspeisung für eine Verwendung mit einer elliptischen Antenne;
13 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes für die in 12 gezeigte Kreuzantenneneinspeisung;
14 eine grafische Darstellung einer Kreuzantenneneinspeisung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
15 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes für die in 14 gezeigte Kreuzantenneneinspeisung;
16 eine grafische Darstellung einer Kreuzantenneneinspeisung in Übereinstimmung mit einer noch weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
17 eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes für die in 16 gezeigte Kreuzantenneneinspeisung.
Wir beziehen uns zuerst auf 5, 5a, 5b und 6 der Zeichnungen. 5 zeigt eine dielektrische Antenneneinspeisung 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung für eine Verwendung mit S-Band-Frequenzen von annähernd 2,5 GHz. Die Einspeisung 10 ist eine dielektrische Linsenantenneneinspeisung, die aufweist: ein Wellenleitergehäuse 12 in der Form eines zylindrischen Metallrohres; und einen dielektrischen Einspeisungskörper 14, der aus Polypropylen besteht, gekoppelt mit und teilweise angeordnet innerhalb der Vorderseite des Gehäuses 12. Die Einspeisung 10 definiert eine Mittelachse (Längsachse) (mittels der gestrichelten Linie 16 gezeigt), längs der die Strahlung ausgebreitet wird.
Der Einspeisungskörper 14 weist die allgemeine Form eines eingekerbten Kegels mit einem im Allgemeinen kreuzförmigen Querschnitt auf, wie in 5a, 5b gezeigt wird (quer zur Längsachse 16). Die Länge des Körpers 14 beträgt annähernd 140 mm, und der Durchmesser des Körpers 14 im breitesten Abschnitt (das ist der Abschnitt benachbart dem Gehäuse 12) beträgt annähernd 85 mm. Der Körper 14 weist einen mittleren dielektrischen Kern 18 (Polypropylen) koaxial mit der Längsachse 16 auf. Vier peripher beabstandete dielektrische Arme 20 (in der Form von Polypropylenfingern) sind um den mittleren Kern 18 angeordnet und erstrecken sich radial nach außen von der Mittelachse 16. Der Kern 18 und die Finger 20 sind als eine zusammenhängende Einheit geformt. Wie in 5a, 5b gezeigt wird, definieren die Zwischenräume zwischen den benachbarten Fingern 20 Kerben oder Luftspalte 21, die dazu führen, dass der Einspeisungskörper 14 ein gekerbtes Aussehen aufweist. Das sichert, dass eine maximale Menge an Material verbleibt, wo das elektrische Feld maximal ist.
Bei Benutzung wird die Einspeisung 10 mit einer Antenne mittels einer Halterung 23 (11) gekoppelt, um eine Reflektorantenne zu beleuchten (11). Obgleich der Einspeisungskörper 14 mit Bezugnahme auf die Antenne so angeordnet und ausgebildet ist, dass die Finger 20 mit den orthogonal linear polarisierten Signalen ausgerichtet sind, die von der Antenne weitergeleitet werden, wie zeichnerisch in 5a, b und 7a, b gezeigt wird, besteht tatsächlich keine Notwendigkeit, dass die Kreuzform mit der Polarisation ausgerichtet wird, weil jegliche Polarisation in zwei orthogonale Komponenten zerlegt werden kann, die mit der Kreuzform ausgerichtet sind. Wenn die Ausrichtung vorgenommen wird, erfolgt das durch Drehen des Einspeisungskörpers 14 und des Wellenleitergehäuses 12 so, dass sich die Winkelposition der Finger 20 mit Bezugnahme auf die Längsachse 16 verändert.
In 5a werden die orthogonalen linear polarisierten Signale durch Pfeile gezeigt, die mit SV und SH gekennzeichnet sind; diese Signale sind jeweils senkrecht und parallel zur horizontalen Achse polarisiert. 5b zeigt den allgemeinen Fall, wo die Signale S_V, S_H senkrecht und parallel zu einem Winkel (versetzt von der horizontalen Achse) polarisiert sind. Die zerlegten Komponenten S_V1, S_V2, S_H1, S_H2 werden ausgerichtet mit den Fingern 20 in einem gestrichelten Umriss gezeigt. Es ist üblich, dass man Signale hat, die unter einem Winkel versetzt von der horizontalen Achse polarisiert sind.
6 ist eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Antenneneinspeisung aus 5. Es wird offensichtlich sein, dass das symmetrische Strahlungsbild, 10 dB Halbstrahlbreite von 44°, von der Antenneneinspeisung 10 dem Strahlungsbild von der in 2 gezeigten Antenneneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik sehr ähnlich ist. Die Form der zwei Strahlungsbilder ist sehr ähnlich: der Hauptunterschied zwischen den zwei Bildern ist, dass die Einspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik eine 10 dB Halbstrahlbreite von 40,6° aufweist, wohingegen die Einspeisung 10 eine 10 dB Halbstrahlbreite von 44° aufweist.
7, 7a, 7b und 8 zeigen eine Antenneneinspeisung 30 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Einspeisung 30 ist eine Antennenkreuzeinspeisung, die ein Wellenleitergehäuse 12 (in der Form eines zylindrischen Metallrohres) und einen Kreuzeinspeisungskörper 32 aufweist, der mit der Vorderseite des Wellenleitergehäuses 12 gekoppelt ist. Der Körper 32 besteht ebenfalls aus Metall und weist vier peripher beabstandete gewellte Armabschnitte 34 in einer gegenseitig orthogonalen Beziehung auf. Die Armabschnitte 34 erstrecken sich radial nach außen von der Längsachse 16, die durch den Einspeisungskörper 32 definiert wird.
Die Wellen in den Armabschnitten 34 werden durch Schwellen 36 gebildet, die sich weg vom Wellenleitergehäuse 12 und parallel zur Längsachse 16 erstrecken. Die Schwellen 36 an jedem Armabschnitt 34 sind durch Absätze 38 quer zur Längsachse 16 beabstandet. Die Absätze 38 verbinden benachbarte Schwellen 36. Daher werden entsprechende Schwellen 36 an jedem Armabschnitt 34 konzentrisch um die Längsachse 16 und in einer parallelen Beziehung angeordnet, wobei die Schwelle 36, die dem Wellenleitergehäuse 12 am nächsten ist, der Längsachse 16 am nächsten ist, und wobei die aufeinanderfolgenden Schwellen 36 nacheinander weiter von der Längsachse 16 vorhanden sind, um den Schwellen 36 ein aufgestapeltes Aussehen zu verleihen. Wenn von der Vorderseite betrachtet, wie am besten in 7a, 7b gesehen wird, und entlang der Längsachse 16, erscheint die Einspeisung 30 wie ein Kreuz mit einer hohlen Mitte. Die Richtstrahlform kann durch Verändern des Einspeisungswinkels γ reguliert werden, indem reguliert werden: a) die Höhe der Wellen; b) der Abstand zwischen den Wellen; und c) die Position der Wellen entlang der Z-Achse.
In der gleichen Weise wie bei der Ausführung in 5 wird bei Benutzung die Einspeisung 30 in einem Antennensystem (11) angeordnet, um eine Reflektorantenne (11) zu beleuchten, und der Einspeisungskörper 32 wird in Beziehung zur Antenne so angeordnet, dass orthogonale linear polarisierte Signale von der Antenne weitergeleitet werden. Obgleich die Armabschnitte 34 wie bei der in 5a gezeigten dielektrischen Linse ausgerichtet werden können, besteht ebenfalls keine Forderung, dass die Kreuzform mit der ankommenden Polarisation aus dem gleichen Grund ausgerichtet werden muss; jegliche Richtung der Polarisation kann in zwei orthogonale Komponenten zerlegt werden, die in den Kreuzarmabschnitten 34 ausgerichtet werden. Wenn eine Ausrichtung erforderlich ist, wird sie durch Drehen des Einspeisungskörpers 32 und des Wellenleitergehäuses 12 so zustande gebracht, dass sich die Winkelposition der Armabschnitte 34 mit Bezugnahme auf die Längsachse 16 verändert.
8 ist eine grafische Darstellung des Strahlungsbildes von der Antenneneinspeisung aus 7, wenn die Armabschnitte 34 mit den orthogonalen linear polarisierten Signalen ausgerichtet werden, die von der Antenne weitergeleitet werden. Es wird offensichtlich sein, dass das Strahlungsbild von der Antenneneinspeisung 30 gleich dem Strahlungsbild von der in 3 gezeigten Antenneneinspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik ist. Die Form der zwei Strahlungsbilder ist gleich: der Hauptunterschied zwischen den zwei Bildern ist der, dass die Einspeisung nach dem bisherigen Stand der Technik eine 10 dB Halbstrahlbreite von 35,0° bei 11,7 GHz aufweist, wohingegen die Einspeisung 30 eine 10 dB Halbstrahlbreite von 40,9° bei 11,7 GHz aufweist.
9 ist eine Darstellung gleich 7, aber von einer Kreuzeinspeisung für das Aufnehmen einer elliptischen Richtstrahlform für eine Verwendung bei einer elliptischen Schüssel. Das wird zustande gebracht, indem man unterschiedliche Einspeisungswinkel θ und φ in der horizontalen und vertikalen Ebene hat, wie in 9 gezeigt wird. Der jeweilige Einspeisungswinkel θ, φ ist der Winkel zwischen der Mittelachse 16 des Wellenleitergehäuses 12 und einer Ebene, die die Fläche definiert, die die Schwellen der Ränder 17a eines jeden der Armabschnitte 34 verbindet. Die Positionen und Abmessungen der Schwellen 17 werden so ausgewählt, dass a) die erforderlichen Einspeisungswinkel θ und φ erhalten werden und b) der Doppelpolaritätsaspekt der Einspeisung beibehalten wird. 10 zeigt das elliptische Richtstrahlform-Strahlungsbild mit der 10 dB Halbstrahlbreite von 34° in der vertikalen Ebene (V) und 46,5° in der horizontalen Ebene (H) bei 11,7 GHz, wobei die Ebenen V und H in 9 gezeigt werden. Die Anzahl der Schwellen kann in einem oder beiden der Querschnitte verringert werden, um die Abmessung der Einspeisung zu verringern. Es besteht wiederum keine Forderung, dass die ankommende Polarisation mit den Kreuzteilen der Einspeisung ausgerichtet wird. Die Schwellen 17 können parallel zur Mittelachse 16 sein, oder sie können einen Teil einer elliptischen Form bilden, die auf der Achse 16 zentriert ist.
11 ist eine schematische grafische Darstellung eines Antennensystems 50 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. 11 zeigt einen rauscharmen Block(LNB)-Empfänger 52, der im Brennpunkt einer parabolischen Reflektorantenne 54 für das Aufnehmen von linear polarisierten Signalen angeordnet ist. Der LNB 52 weist einen Einspeisungskörper 14 und ein Wellenleitergehäuse 12 auf, das mit dem Einspeisungskörper 14 gekoppelt ist. Das Wellenleitergehäuse 12 weist zwei Sonden auf, die darin für das Empfangen der orthogonalen Komponenten der linear polarisierten Signale angeordnet sind, die sich im Wellenleitergehäuse 12 bewegen. Das Wellenleitergehäuse 12 weist ebenfalls eine Leiterplatte 64 auf, die darin angeordnet ist, wobei die Leiterplatte 64 in elektrischer Verbindung mit den Sonden für das Empfangen der Signale ist, die von den Sonden aufgenommen werden. Die Signale werden vom LNB 52 mittels einer koaxialen Kopplung 68 weitergeleitet.
Vor der Benutzung können die Finger 20 des Einspeisungskörpers 14 wahlweise mit den orthogonalen Komponenten der linear polarisierten Signale ausgerichtet werden, wie es vorangehend mit Bezugnahme auf 5a und 5b beschrieben wird, obgleich das nicht wirklich notwendig ist.
12 zeigt eine Kreuzeinspeisung, die im Allgemeinen mit der Bezugszahl 70 gekennzeichnet wird, gleich den Kreuzeinspeisungen aus 7 und speziell aus 9, für das Empfangen von Signalen einer elliptischen Richtstrahlform, wobei gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen aufweisen. Die Einspeisung 70 weicht von der Einspeisung aus 9 darin ab, dass weniger Schwellen 36 in den Armabschnitten 74 und 76 der Einspeisung 70 vorhanden sind als in den entsprechenden Armabschnitten der Kreuzeinspeisung in 9. 13 zeigt das elliptische Richtstrahlform-Strahlungsbild für die Einspeisung 70 mit einer 10 dB Halbstrahlbreite von annähernd 43,5° in der vertikalen Ebene (V) und annähernd 51° in der horizontalen Ebene (H) bei 11,7 GHz.
14 zeigt eine Kreuzeinspeisung, die im Allgemeinen mit der Bezugszahl 78 gekennzeichnet ist, in Übereinstimmung mit einer weiteren alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Einspeisung 78 umfasst gewellte Armabschnitte 80, 82, 84 und 86, von denen ein jeder Schwellen 36 umfasst. Eine jede der Schwellen 36 ist eine gerade, im Allgemeinen rechteckige Platte, die sich von einem Basisabschnitt 90 der Einspeisung 78 erstreckt, die die Armabschnitte 80, 82, 84 und 86 mit einem Wellenleitergehäuse 12 der Einspeisung 78 koppelt. Die Schwellen 36 an jedem Armabschnitt 80, 82, 84 und 86 sind radial beabstandet von der Mittelachse 16 der Einspeisung 78 und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und die Armabschnitte 80, 82, 84 und 86 sind senkrecht um das Wellenleitergehäuse 12 beabstandet. Ebenfalls sind die Schwellen 36 an den Armabschnitten 80 und 82 unter einem ersten Einspeisungswinkel θ von der Mittelachse 16 angeordnet, während die Schwellen 36 an den Armabschnitten 84 und 86 unter einem zweiten Einspeisungswinkel φ angeordnet sind. Wie von Fachleuten erkannt wird, gestattet das, dass die Einspeisung 78 Signale von einer elliptischen Richtstrahlform empfängt, wodurch gestattet wird, dass die Einspeisung 78 mit einer elliptischen Schüssel verwendet wird. 15 zeigt das elliptische Richtstrahlform-Strahlungsbild für die Zuführung 78 mit einer Halbstrahlbreite von annähernd 42,5° in der vertikalen Ebene (V) und annähernd 53° in der horizontalen Ebene (H) bei 11,7 GHz.
16 zeigt eine Kreuzeinspeisung, die im Allgemeinen mit der Bezugszahl 94 angezeigt wird, in Übereinstimmung mit einer noch weiteren alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Einspeisung 94 gleicht im Aufbau der Einspeisung 78 in 14, außer dass die Einspeisung 94 Schwellen 36 umfasst, von denen eine jede eine Reihe von geraden Platten 98 aufweist, deren Innenflächen so angeordnet sind, dass sie in Richtung einer Mittelachse 16 der Einspeisung 94 liegen. Die Platten 98 sind winkelig, so dass die Schwellen 36 im Allgemeinen der Form eines Bogenabschnittes eines Kreises folgen, wenn die Antenneneinspeisung 94 von vorn betrachtet wird, längs der Achse 16. 17 zeigt das elliptische Richtstrahlform-Strahlungsbild für die Einspeisung 94 mit einer Halbstrahlbreite von annähernd 43° in der vertikalen Ebene (V) und annähernd 50,5° in der horizontalen Ebene (H) bei 11,7 GHz.
Verschiedene Abwandlungen können bei den vorangehend beschriebenen Ausführungen vorgenommen werden. Beispielsweise können das Gehäuse und der Einspeisungskörper als eine einzige Einheit hergestellt werden. Materialien außer Metall können für das Gehäuse verwendet werden. Bei anderen Ausführungen kann der dielektrische Linseneinspeisungskörper aus Materialien außer Polypropylen hergestellt werden, wie beispielsweise anderen Kunststoffen, keramischem Material oder Wachs.
Weitere Abwandlungen der Erfindung umfassen das Gießen der Kreuzeinspeisung aus einem Kunststoffmaterial und danach Beschichten der geeigneten Teile des Kunststoffmaterials mit einer metallisierten Schicht, um ein elektrisches Äquivalent der dielektrischen Kreuzeinspeisung zu der in 7 und 9 gezeigten bereitzustellen. Eine weitere Abwandlung wäre die Verwendung von dielektrischen Einsätzen in den Wellen, um die dielektrischen Eigenschaften der Kreuzeinspeisung zu verstärken, was die Abmessung der Kreuzeinspeisung für das Empfangen einer speziellen Frequenz minimieren würde.
Die dielektrischen Linseneinspeisungen und Kreuzeinspeisungen, die vorangehend beschrieben werden, sind ebenfalls für die Aufnahme von kreisförmig polarisierten Signalen geeignet, und mit dem Hinzufügen eines Zirkular-Linear-Wandlers danach kann die Einspeisung mit einem konventionellen LNB gekoppelt werden. Zirkular-Linear-Wandler sind im Fachgebiet gut bekannt und können verschiedene Formen annehmen. Zusätzlich sind die beschriebenen Ausführungen speziell für eine Verwendung mit versetzten Parabol- oder Primärfokus-Parabolantennen geeignet.
Es wird ebenfalls erkannt, dass die hierin vorangehend beschriebene Verfahrensweise bei anderen Wellenleiter-Aufweitungskreuzeinspeisungen angewandt werden könnte, beispielsweise konischen Kreuzeinspeisungen, so dass das Material von der Kreuzeinspeisung entfernt werden kann, um eine kreuzförmige Form gleich der zurückzulassen, die für die dielektrische Linsen- und gewellte Kreuzeinspeisung gezeigt wird.
Es wird erkannt, dass die Ausführungen der hierin vorangehend beschriebenen Erfindung bei einem breiten Bereich von Frequenzen zur Anwendung gebracht werden können, einschließlich des S-Bandes, Ku-Bandes und verschiedener anderer Frequenzen.

Claims

Antenneneinspeisung für eine Verwendung in einem System für das Empfangen von orthogonalen linearen oder kreisförmig polarisierten Signalen, wobei die Antenneneinspeisung einen Antenneneinspeisungskörper (14; 32) für das Koppeln mit einem Wellenleitergehäuse (12) aufweist, wobei der Einspeisungskörper (14; 32) eine Kreuzeinspeisung (10; 30; 70; 78; 94) ist und eine Mittelachse (16) definiert und beabstandete Arme (20; 34) aufweist, die sich radial nach außen von der Mittelachse (16) für das Empfangen der polarisierten Signale erstrecken, wobei die beabstandeten Arme (20; 34) durch einen Luftspalt getrennt sind, wobei die Kreuzeinspeisung (10; 30; 70; 78; 94) mit einer Richtstrahlform angeordnet ist, um eine Reflektorschüssel (54) für die Aufnahme der polarisierten Signale zu beleuchten.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 1, bei der die Antenneneinspeisung (10) eine dielektrische Linse ist.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 1, bei der die beabstandeten Arme (20; 34) an einem Ende mit dem Wellenleitergehäuse (12) gekoppelt sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 2, bei der der Einspeisungskörper (14) einen im Allgemeinen kreuzförmigen Querschnitt aufweist und einen zentralen dielektrischen Kern (18) koaxial mit der Mittelachse (16) und peripher beabstandete dielektrische Arme (20) aufweist, die um den Kern (18) angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 4, bei der die dielektrischen Arme (20; 34) voneinander durch einen Luftspalt getrennt sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 4, bei der die dielektrischen Arme (20; 34) voneinander durch ein weiteres dielektrisches Material getrennt sind.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der der mittlere Kern (18) und die dielektrischen Arme (20) als eine einzelne Einheit hergestellt werden.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 1, bei der die beabstandeten Arme (34) in der Form von gewellten sich radial erstreckenden Abschnitten vorhanden sind, wobei jeder Abschnitt mindestens ein Element (36) aufweist, das sich quer zu seiner entsprechenden radialen Richtung erstreckt.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der der Einspeisungskörper (14) und ein Gehäuse für die dielektrische Linse eine zusammenhängende Einheit sind.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 8, bei der der Einspeisungskörper (14; 32) und ein Gehäuse für die Kreuzeinspeisung (10; 30) eine zusammenhängende Einheit sind.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der die zusammenhängende Einheit gespritzt wird.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der die zusammenhängende Einheit gegossen wird.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 8, bei der die Antenneneinspeisung (10; 30) eingestellt wird, um polarisierte Signale von unterschiedlicher Richtstrahlform durch Verändern eines Einspeisungswinkels (γ) der Antenneneinspeisung zu empfangen.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 8, bei der das Element eine im Wesentlichen gerade Schwelle (36) ist.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 8, bei der das Element (36) im Wesentlichen senkrecht zum Radius des entsprechenden Armabschnittes angeordnet ist.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 14 oder 15, bei der jeder Armabschnitt zwei oder mehr Elemente (36) aufweist, die in einer beabstandeten parallelen Beziehung angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 14 oder 15, bei der das mindestens eine Element zwei oder mehr gerade Schwellen (36) aufweist, die angrenzend aneinander und unter einem Winkel voneinander angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 17, bei der jedes Element drei gerade Schwellen (36) aufweist.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei der jeder Armabschnitt zwei oder mehr Elemente (36) aufweist, die in einer beabstandeten parallelen Beziehung angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei der sich die gewellten Armabschnitte radial nach außen vom Antenneneinspeisungskörper (10; 32) erstrecken.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 20, bei der vier gewellte Armabschnitte (34) vorhanden sind, die um einen Umfang des Antenneneinspeisungskörpers (32) angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 21, bei der die gewellten Armabschnitte (34) einander senkrecht um den Umfang des Antenneneinspeisungskörpers (32) angeordnet sind.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 22, bei der die ersten und zweiten einander gegenüberliegenden der gewellten Armabschnitte (34) unter einem ersten Einspeisungswinkel angeordnet sind, während die dritten und vierten einander gegenüberliegenden der gewellten Armabschnitte unter einem zweiten Einspeisungswinkel angeordnet sind.
Verfahren zum Empfangen orthogonaler linearer oder kreisförmig polarisierter Signale, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Antenneneinspeisungskörpers, der eine Kreuzeinspeisung (10; 30; 70; 78; 94) ist, die eine Mittelachse (16) definiert und beabstandete Arme (20; 34) aufweist, die sich radial nach außen von der Mittelachse (16) für das Empfangen der polarisierten Signale erstrecken, wobei die beabstandeten Arme (20; 34) durch einen Luftspalt getrennt sind, wobei die Kreuzeinspeisung mit einer Richtstrahlform angeordnet ist, um eine Reflektorschüssel für die Aufnahme der polarisierten Signale zu beleuchten; Koppeln des Antenneneinspeisungskörpers (14; 32) mit einem Wellenleitergehäuse; Anordnen des Antenneneinspeisungskörpers (14; 32) in Beziehung zu einer Reflektorschüssel, so dass bei Benutzung die Arme des Antenneneinspeisungskörpers polarisierte Signale empfangen, die von der Reflektorschüssel (54) reflektiert werden, und diese Signale zum Wellenleitergehäuse (12) weiterleiten.
Antenneneinspeisung nach Anspruch 1, die umfasst: ein Wellenleitergehäuse (12), das mit der Antenneneinspeisung (10; 20) gekoppelt wird, wobei das Wellenleitergehäuse darin angeordnete Sonden aufweist; und eine Leiterplatte (64) in elektrischer Verbindung mit den Sonden, die einen Ausgang für das Bereitstellen elektrischer Signale entsprechend den ankommenden polarisierten Signalen aufweisen, wobei das Wellenleitergehäuse (12) und die Leiterplatte (64) einen rauscharmen Block-Empfänger (52) bilden.