极化波分离器、接收卫星广播的变换器以及天线装置 【技术领域】
本发明涉及在用于接收卫星广播和卫星通信的天线的变换器中所采用的极化波分离器，旨在接收圆形极化波。另外，本发明涉及变换器和用于接收卫星广播的天线装置。
背景技术
在卫星广播以及卫星通信中使用的微波大致包括两个分量。典型的微波包括用于圆形极化波的右手极化波和左手极化波两个分量，于是，在变换器中设置了将这两个分量分离的极化波分离器，旨在在卫星广播和卫星通信中接收圆形极化波。
在日本专利公开第04-271601号中公开了极化波分离器的一个示例。已知一种类型的极化波分离器，该极化波分离器在一管状元件内侧包括一个台阶状渐变的隔壁。这种分离器一般由导体制成。管状元件和其中的隔壁由金属一体形成，该金属尤其诸如是铝。
传统极化波分离器是利用诸如铝的金属材料通过铸造借助于模具生产的。一旦确定的构型并制造了模具，则在为了改善特性等而要对隔壁的状况加以变化时，由于在管状元件内隔壁上进行加工非常困难，因此，隔壁的状况不能任意变化。
【发明内容】
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种极化波分离器、用于接收卫星广播的变换器、以及用于接收卫星广播的天线装置，即使已经开始利用模具进行生产，这种天线装置也允许对特性进行精密调整。
根据本发明的一个方面，极化波分离器包括管状波导，以及在波导内沿着波导的纵向延伸的隔壁。隔壁在纵向上的端部在从一侧看时是采取台阶构型的台阶状渐变的端部。设置一介电部分，以便在从纵向看时该介电部分覆盖台阶状渐变端部地至少一部分。借助于这种结构，通过改变设置在隔壁的台阶状渐变端部处的介电部分的构型、位置以及材料，可以轻易调节该特性。由于介电部分可以由易于在后续步骤中加工的材料，如树脂形成，因此可以提供允许在后续步骤中对特性进行精密调整的极化波分离器。
在本发明的这个方面中，介电部分优选地由介电树脂形成。借助于这种结构，介电部分可以轻易并低成本地形成。
在本发明的这个方面中，介电树脂优选地是从由硅型、环氧型、乙烯型、以及氨基甲酸乙脂型构成的组中选出的树脂。借助于这种结构，适于进行特性调节的介电部分可以轻易并低成本地形成。
根据本发明的另一方面，用于接收卫星广播的变换器包括上述任一种极化波分离器。通过采用这种结构，可以提供一种允许在随后步骤中对特性精密调整的卫星广播接收变换器，这是由于该特性可以通过改变设置在隔壁台阶状渐变端部处的介电部分的构型、位置和材料予以轻易调整。
根据本发明的再一方面，用于接收卫星广播的天线装置包括如上所述的卫星广播接收变换器。通过采用这种结构，可以提供一种允许在后续步骤中精密调整特性的卫星广播接收天线装置，这是由于该特性可以通过改变设置在隔壁台阶状渐变端部处的介电部分的构型、位置和材料予以轻易调整。
根据本发明，不仅由铝等形成的基本元件的构型，而且设置在隔壁台阶状渐变端部的介电部分的构型、位置和材料都可以加入进来作为确定隔壁特性的因素。因此，可以通过改变介电部分的构型、位置和材料来轻易调整特性。与由诸如金属的难于加工的材料形成的隔壁相比，由于介电部分可以由随后易于加工的材料，如树脂形成，因此，可以轻易进行对特性的后续精密调整。
本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点从下面参照附图对本发明的详细描述中将变得更清楚。
【附图说明】
图1示出根据本发明第一实施例的极化波分离器，该图是从极化波分离器纵向上的一个端部看到的；
图2是在箭头II-II方向的图1的极化波分离器的剖面图；
图3是描绘本发明第一实施例中介电部分的结构的视图；
图4A-4H示出第一实施例的介电部分的变形；
图5是描绘在仿真中用于输入侧的圆形波导的视图；
图6是描绘在仿真中用在输出侧的圆形波导的视图；
图7是表示通过仿真获得的在各个频率处的相位差S21的曲线；
图8是表示通过仿真获得的各个频率处的相位差S11的曲线；
图9是表示在各个频率处实际测得的相位差S21的数值的曲线；
图10是根据本发明第二实施例的卫星广播接收变换器的剖面图；
图11是描绘根据本发明第三实施例的卫星广播接收天线的视图。
【具体实施方式】
第一实施例
下面参照图1和2根据本发明第一实施例的极化波分离器10。极化波分离器10包括管状波导1以及在波导1中沿着波导1的纵向延伸的隔壁2。隔壁2在纵向上的至少一个端部在从与图2相对应的那一侧看时为采取台阶构型的台阶状渐变端部3。图1对应于图2的箭头91方向上的视图。在沿着箭头91的方向，即纵向观察台阶状渐变端部3时，介电部分4布置成覆盖台阶状渐变端部3的至少一部分。波导1和隔壁2通过用铝作为材料进行铸造而一体形成。
在本示例中，介电部分4布置在图2的台阶状渐变端部3的多个台阶中从顶部起的第二个台阶处。可以理解到这些描述仅仅是举例性的，介电部分4所设置的区域可以适当地加以选择，而不局限于第二台阶。此外，介电部分4可以以分散的方式布置在台阶状渐变端部3的多个台阶中的两个或更多个台阶上。另外，介电部分4可以跨过台阶状渐变端部3的多个台阶中的两个或多个台阶设置。
即使在介电部分4设置在一个台阶上的情况下，例如如图3中的线框51所指出的，介电部分4的布置方式包括如图4A-4H所示的各种图案。图4A-4H示出图3的线框51的内部的放大。介电部分4也可以布置成仅覆盖一个台阶的一部分。此外，多个介电部分4可以设置在一个台阶中。
介电部分4的材料优选为绝缘树脂。更优选的是，绝缘树脂由硅型、环氧型、乙烯型和氨基甲酸乙脂型中的任一种形成。这是由于这些类型易于加工。
鉴于改善特性的情况，介电部分的构型、位置和材料可以适当地变化。
根据本发明，不仅由铝等形成的基本元件的构型、而且设置在隔壁的台阶状渐变端部的介电部分的构型、位置和材料都可以加入进来作为确定隔壁的特性的因素。因此，通过改变介电部分的构型、位置和材料，可以轻易调节特性。与隔壁由诸如金属的难于加工的材料形成相比，由于介电部分可以由即使在后来也易于加工的材料，如树脂，形成，因此，可以提供一种允许在随后步骤中对特性加以精密调整的极化波分离器。
例如，考虑到它的生产情况，即在根据仿真和试验确定铝制部分的构型时由铝所制造的极化波分离器不能呈现所需特性这一情况。在本发明的极化波分离器中提供介电部分使得可以通过精密调整介电部分的构型、位置和材料来改善特性。另外，在极化波分离器的大规模生产过程中模具和其他制造设备经历变动并且可以预计到所获得的极化波分离器可能不会呈现出最初所设想的预定特性的情况下，在极化波分离器中提供介电部分使得可以通过精密调整介电部分的构型、位置和材料来改善特性。
虽然上述实施例是在波导1和隔壁由铝形成的情况下加以描述的，但是这些元件可能由铝之外的其他材料形成。
进行仿真来确认由于介电部分4的存在可以改善特性。这个仿真是在相对于图1的极化波分离器10输入受到图5的圆形波导11的影响而输出受到图6的半圆形波导12的影响的条件下进行的。圆形波导11、极化波分离器10和半圆形波导12的这三个构件都连接，且它们的取向布置成隔壁的取向完全相同。硅树脂形成的介电部分4设置在极化波分离器10的隔壁2处。从圆形波导11向极化波分离器10提供圆形极化波，该圆形极化波包括在平行于隔壁2方向上(对应于箭头41)的电场Eh和垂直于隔壁2的方向上(对应于箭头42)的电场Ev，如图5所示。通过仿真来评价由于圆形极化波穿过极化波分离器10而在半圆形波导12处的接收水平，该接收水平由在垂直于隔壁2的方向上(对应于图6的箭头43)的电场来表示。
图7和图8示出仿真结果。图7示出在各个频率处的相位差S21。从图7可以看出与不存在介电部分4的情况相比，在存在介电部分4时相位差大约90度那么大。图8示出在各个频率处被反射的输入损失，即S11。从图8可以看出，与不存在介电部分4的情况相比，存在介电部分4时S11较低，即，由反射造成的损失变小。
在图9和表1中，取代仿真，示出实际进行的试验结果。在没有介电部分4的情况下，制备类似于本实施例中上面描述的极化波分离器。通过在隔壁2上施加硅树脂，可以提供硅树脂的介电部分4。实际测量相位差。
图9示出在各个频率处的相位差特性S21。可以理解到，与没有介电部分4的情况相比，当存在硅树脂形成的介电部分4时，相位差大约90度那么大。
表1 (单位：dB)左手极化波是理想的，而右手极化波是不期望有的右手极化波是理想的，而左手极化波是不期望有的 第1号无介电部分 28.50 23.83存在介电部分 29.33 25.00 第2号无介电部分 25.66 23.83存在介电部分 27.00 27.50 第3号无介电部分 28.00 24.50存在介电部分 30.67 27.33 第4号无介电部分 25.50 26.34存在介电部分 28.66 30.83 第5号无介电部分 26.00 24.66存在介电部分 27.00 25.31
表1示出交叉极化的测量值。在左手极化波和右手极化波之一是所需的极化波而另一个是不期望的极化波的基础上，交叉极化对应于从所需的电平中减去的不需要的电平的值。更大的交叉极化是优选的。这个试验是对五个样本第1号到第5号中的每一个分别进行的，这五个样本包括硅树脂形成的介电部分4。12.2GHz到12.7GHz的波段内的交叉极化的较差值，即在各测量值中最小的值在表1中给出。从表1可以理解到与没有介电部分4的情况相比，在存在由硅树脂形成的介电部分4时，所有样本呈现出更大的交叉极化值。
虽然在此仅公开了基于硅型的示例，但是对于环氧型、乙烯型和氨基甲酸乙酯型树脂可以实现类似的效果，只要介电部分4的介电常数不同即可。
第二实施例
参照图10，根据本发明第二实施例的用于接收卫星广播的变换器20包括在第一实施例中描述的极化波分离器10。
在本实施例中，即使在卫星广播接收变换器制造好之后，通过改变介电部分的构型、位置和材料，可以轻易改变特性。与由诸如金属的难于加工的材料形成的隔壁相比，由于介电部分由甚至在后来也易于加工的诸如树脂的材料形成，因此可以提供一种允许在后续步骤中轻易对特性进行精密调整的卫星广播接收变换器。
在卫星广播接收变换器的介电部分之外的所有其他部分都通过利用金属铸造而一体形成的情况下，由于模具是笨重和成本高的，因此，在不改变模具的情况下通过调节介电部分来对特性加以精密调整是非常有益的。
第三实施例
参照图11，下面描述根据本发明第三实施例的用于接收卫星广播的天线装置30。卫星广播接收天线装置30包括天线单元21和如前面第二实施例中所描述的卫星广播接收变换器20。卫星广播接收天线装置30功能为从广播卫星25接收圆形极化波26。圆形极化波26在天线单元21处反射，以被收集，该圆形极化波26被输入到变换器20中，并通过IF(中频)电缆22传输到调谐器23，调谐器23连接到电视机24，通过电视机，观众可以收看卫星广播。
由于在卫星广播接收天线装置30内配备的卫星广播接收变换器20包括可以轻易修正特性的极化波分离器10，因此在不改变模具的情况下，可以按需要修正特性。从而，可以以低成本实现性能优越的卫星广播接收天线装置。
虽然已经详细描述和图示了本发明，但可以清楚地理解到该描述和图示仅仅是说明和举例性质的，而绝非用于限制目的。本发明的精髓和范围仅由所附权利要求书的术语加以限定。