具有陡變過渡特性的選頻篩制造技術

可用在衛星１０上的雙工器的選頻篩。用來將一或多個射頻信號分成第一和第二頻帶的頻率。選頻篩１８包括分立的電導元的陣列，一般把銅沉積諸如聚脂亞胺的一塊基板上形成電導元。電導元１２的幾何形狀使其等效電路５０在第一帶頻上呈高阻抗并聯諧振，在第二帶頻上呈低阻抗串聯諧振，從而傳送第一頻帶的信號而反射第二頻帶的信號。選頻篩可分成第一和第二部分１８ａ、１８ｂ，每部分里的電導元１８各自沿不同的軸定向。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術廣泛地涉及到將無線電信號分離成相應頻率分量的雙工器，特別詳盡地討論了用于將無線電信號分離成第一頻帶與第二頻帶的選頻篩。在無線電接收與發送系統里，常常要求將射頻信號分離成不同的頻帶。在某些應用里，過去一直采用一種所謂準光學雙工器來分離包含不同頻帶的入射無線電信號。如在《用一小型陳列組成掃描波束的映象反射器排列》(《貝爾系統技術雜志》，1979年2月，58卷2期，C·Dragon和M·J·Gans全著)一文中就披露了采用這種準光學雙工器。該文談及，一個頻率雙工器被放置在發射陳列和映象反射器之間。接收陳列則相對發射陳列位于雙工器的另一邊。來自發射陳列的發射頻帶信號通過雙工器到達映象反射器。而雙工器對接收頻帶的信號反射性，入射在雙工器上的接收頻帶信號則被反射到接收陳列。上述的安置方式是很精巧的，因此被用到了衛星的天線系統里。各種結構的共振柵準光學雙工器披露在《共振柵準光學雙工器》(J·A·Araud和F·A·Pelnm發表于《貝爾系統技術雜志》54卷，2期，1975年2月)及《自共振柵理論》(I·Anaerson發表于《貝爾系統技術雜志》54卷10期，1975年12月)兩篇文章中。正如這兩篇文章所論述的，在很多與通信衛星天線或赫茲電纜相關聯的毫米波系統中，準光學濾波器及雙工器是十分有用的。由于它們面積大，準光學器件有很強的處理功率的能力。并且，在某種意義上講，還避開了多問題。它們的歐姆損耗小，而且柵網容易用光板印刷來制作。上述兩篇文章，論述了很多柵或多柵雙工器。每種柵網，均包括各種結構的柵元件，它們能有效地形電容或電感。一個柵網，不論其幾何形減或設計如何，均可用電路元件來表示。等效電路可通過驗法將測得的柵網的共振曲線與計算得的等效電路相擬合來獲得。在上述《共振柵準光學雙工器》一文中，談到了很多柵網型式，其中包括一種有電容元件的柵網裝置，這與一種所謂的《杰羅塞勒姆正交》(Jerusalam Cross)相似。在共振頻率上，杰羅塞勒姆正交柵是全反射性的，其性能相似于一片展平的銅箔。但是先有工藝制作的準光學雙工器，其頻率過渡特性一直不很陡峭。因此，對于某些應用，其分離頻帶反射特性的差異一直不夠大。況且，分離頻帶的寬度對某些應用來講，也一直比要求的小。因此，必須選用多個選頻篩，它們需要細致的相互位。所以，人們總是盡量選用單個選頻篩的。本專利技術克服了上面提到的早期所用技術的種種弊端。依據本專利技術，給出了一個選頻篩或雙工器，用以分離一個射頻信號里的第一與第二兩個相接近的頻帶。特別是在微波范圍內，雙工器構成了一電導性元件陣列，它們的配置所給出的等效電路，在第一頻帶內是并聯諧振，第二頻帶內是串聯諧振。電導元件被安置在一個平面Nx M的陣列內。這樣，等效電路就由兩部分組成。第一部分包括互相并聯的第一電感和第一電容;第二部分與第一部分串聯耦合，它也含一個第二電容。每個電導元件，包括一對空間分開的邊腿(Side leg)各形成一個電感;一對空間分開的連接腿(Connecting leg)，它們彼此擴展并聯結邊腿。相鄰元件的連接腿，在空間上靠近，形成了等效電路中的一個串聯電容。每個元件還包括一對中間腿(Medial leg)，由連接腿向彼此擴展而形成一個第二電感。另外還有一對中心腿，連到中間腿的端點，空間上彼此靠攏，形成了第二電容，在等效線路中它與第一電感并聯。選頻篩可用在多層聚酯亞胺薄膜上運用傳統的光印刷術形成電感元件的辦法制作得相當完好。在一個實體的選頻篩上，將電感元件分成兩半，其半個篩上的元件相對另一半旋轉90°，這樣的雙工器的兩半可分別工作于水平和垂直極化的信號上。因此，本專利技術的基本目的是提供一種選頻篩，它可用作有尖銳過渡特性的雙工器，用以分離無線信號成第一、第二兩個頻帶，特別適用于該兩頻帶彼此相對很接近時。本專利技術的進一步目的是提供一個如上所述的雙工器。它在一個頻帶內呈現并聯諧振，故有高阻抗;在另一個頻帶內則呈現串聯諧振，低阻抗。再進一步的目的是提供一個上述的雙工器，它適用于將兩個信號-這兩個信號有不同的極化-中的一個分成第一頻帶和第二頻帶信號。本專利技術的某些目標，以及更深遠的目的和優越性，在下面對專利技術描述的過程中將變得更為清楚和直觀。在所給的附圖中圖1是采用了本專利技術選頻篩的通信衛星天線透視圖;圖2是圖1所示天線系統的頂視圖;圖3是沿圖2(3-3)線所作的剖視圖;圖4是沿圖2(4-4)線所作的剖視圖;圖5是圖1所示天線系統選頻篩的正視圖;圖6是圖5所示篩的部分放大的截面圖;圖7是沿圖6(7-7)線的剖視圖;圖8是圖5所示選頻篩電感元件中的一個等效線路的詳細示意圖;圖9是本專利技術選頻篩的頻率過渡特性曲線。首先參看圖1-圖4。本專利技術廣泛地論及一個選頻篩(圖中標記“18”)。舉例說它可以用在通信衛星(10)的天線系統里。衛星(10)可以構成一個被放置在地球同步軌道上的一顆典型的自旋移動衛星。天線系統一般放在消旋平臺上，以使天線波來可以穩定地指向地球。然而，這一點是可以理解的-這里講的衛星天線系統純粹是本專利技術選頻篩(18)許許多應用中的一項。衛星(10)的天線系統包括兩個主要的天線分系統及一個常規的全向天線(13)。第一個分系統是點一點式的，在這個分系統中，衛星系統用于雙向通信，聯結需雙向通信的地面站。第二個分系統即所謂的CONUS(大陸 美國)基本上作為廣播用的轉發器，它以較寬的天線方向圖復蓋整個美國或其他地理區域，從一個或數個特定的地點接收信號。點一點發射信號和CONUS接收信號是垂直極化的。CONUS發射信號和點一點接收信號則是水平極化的。天線系統包括一個大的反射面組合12，由兩個反射面12a、12b組成。它們彼此相對一公共軸稍有點旋轉，以使它們相對于下面描述的天線系統的其余部分稍稍能給出些指向上的差別。反射器12a、12b彼此正交安裝并交于它們的中點時，反射波的干擾最小，反射器12a被水平極化，故工作于水平極化信號，而反射器12b則被垂直極化，隨垂直極化信號工作。因而，反射器12a12b分別反射由另一反射面所發射的信號。選頻篩18分成兩半-18a、18b，裝在支架30上，這樣選頻篩之半18a、18b分別位于通過衛星直徑的中心線的兩側，如圖2能清晰地看出那樣。后面將對選頻篩18作詳盡的討論。CONUS分系統有一個接收機14，包裝在支架30上，位于選頻篩18之半18b的反面。這樣，由反射面12b接收與反射垂直極化信號，通過選頻篩18b傳輸到接收器14并聚集在反射器12b的焦點上。典型的COnus發射器24可以由一對喇叭或類似的部件組成，裝在稍稍偏下的選頻篩18a的上方。發射機24是定向的，因此，可將水平發射的極化信號入射在選頻篩18a的上面，18a的功能是反射此信號到水平極化的反射面12a上，由12a再將信號反射到地面上。點-點分系統主要包括一個發射陣列20，一個付反射面22和一個接收機16。發射陣列20裝在支架30上，位于選頻篩18的下面。付反射面22安在發射陣列20的正面，在選頻篩稍偏下的地方。發射陣列20發出的信號由付發射面22反射到選頻篩之半18b上，付反射面22的功能是有效地增大發射陣列20發出的信號。被放大的信號由付發射面22反射，再經選頻篩之半18b反射到大反射面1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用以分離一個射頻信號的第一和第二頻帶的雙工器，它由一個平面型的電導元陣列組成，陣列的排列使它的等效電路在上述的第一頻帶內是并聯諧振，在上述第二頻帶內是串聯諧振。

【技術特征摘要】
US 1986-8-14 896,5341.用以分離一個射頻信號的第一和第二頻帶的雙工器，它由一個平面型的電導元陣列組成，陣列的排列使它的等效電路在上述的第一頻帶內是并聯諧振，在上述第二頻帶內是串聯諧振。2.權利要求1的雙工器，其中所述的等效線路包括第一部分，有一個第一電容和一個第一電感，它們互相并聯;第二部分，與第一部分分相耦合，包含一個第二電容。3.權利要求2的雙工器，其中所講的第一電容，由一個上述的電導元的一對空間分開的腿部分組成。4.權利要求3的雙工器，其中所述的第二電容，由相鄰電導元的空間分隔腿的部分所確定。5.權利要求1的雙工器，其中所述的電導元包括一個連接腿的外框;一個與所提到的連接腿外框相連并沉積在框內的電容部分。6.權利要求1的雙工器，其中所提到的腿外框，包括一條腿平行延伸并在空間上靠近一個相鄰電導元的腿，定義成相鄰電導元間的一個電容。7.權利要求1的雙工器，其中所講的電導元包括一對空間分開的邊腿，每個有予定的寬度，并形成了第一電感;一對空間分開的連接腿，彼此延伸并連接所述的邊腿，這對腿中的一個連接腿與相鄰電導元的一條連接腿相對并在空間上相靠攏到一予選的間距。這樣至少在某些相鄰的電導元間形成一個第一電容;一對中間腿自所述的連接對起向彼此延伸，每條中間腿都有一予選的寬度，定義成一個第二電感。同時，連到所述的中間腿的一個端點，裝置定義為一個第二電容。8.權利要求7的雙工器，其中所提到的電導元安排成m行n列。因此，相鄰行電導元間的空隙實際上大于同一行內相鄰電導元的相對的連接腿間予選的空隙。9.權利要求7的雙工器，其中所提及的每條連接腿的相對的末端與所述的一組邊腿的末端相互靠近。10.權利要求7的雙工器，其中所提及的連接腿與邊腿一起構成一個矩形框架。11.權利要求7的雙工器，其中所提及的中間腿實際上通常是延伸到相對互連的連接腿。12.權利要求7的雙工器，這里所提及的連接裝置定義成一個電容，其中一對平行的相對的腿，這里所提及的相對的腿是指它們在空間上分割開一個予定的距離。13.權利要求12的雙工器，其中所提及的相對的腿平行地延伸到所述的連接腿。14.權利要求7的雙工器，包括一個實際的平面基板，所提及的信號可以通過它;所提到的電導元，每一個均由在所述的基板表面上的一層電導物質層所定義。15.權利要求14的雙工器，其中所講的基板是一種聚脂亞胺和包含銅的導電材料。16.權利要求7的雙工器，其中所講的第一和第二電感，第一和第二電容組成上述的等效電路。所述等效電路包括第一分支，是上述的第二電感和第二電容，它們互相串聯;第二分支，與上述第一分支平行，包括上述的第一電感;第三分支，與上述第一和第二分支的組合串聯，它包括上述的第一電容。17.用于分離射頻信號的第一和第二頻帶的雙工器包括實質上是一個平板型的電導NXM陳列，分立的電導元安排成N到M行，每一個所述電導元包括(1)一對空間分開的邊腿，每個有一個予選的寬度，并形成一個第一電感;(2)一對空間上分開的連接腿，互相擴展并連接上述的邊腿，上述一對連接腿中的一條，與一個相鄰陳列元的一條連接腿相對并在空間上相隔予選的距離，以使至少在某些相鄰的上述陳列之間形成第一電容;(3)一對中間腿，各自由上述的連接腿向彼此擴展，上述中間腿中的每一條均有一予選寬度，構成第二電感;(4)上述中間腿的一端上的連接裝置定義成第二電容。18.權利要求17雙工器，其中相鄰行里的陳列元間隙實際上大于一行里相鄰陳列元相對的連接腿間的予定的間隙。19.權利要求17雙工器，其中相鄰行的陳列元間的空間是夠大，因而實質上相鄰行的陳列之間不會形成電容。20.權利要求17雙工器，其中上述每條連接腿的相對的未端分別與一組上述的邊腿的末端相連。21.權利要求17雙工器，其中上述的連接腿與邊腿，一起構成一個矩形的框架。22.權利要求17雙工器，其中上述的中間腿實際上通常是延伸到各自聯結的連接腿。23.權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅森哈羅德A，
申請(專利權)人：休斯航空公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]