[发明专利]具有可切换极化配置的波导装置

说明书

一种波导装置包括将3λ/8的相对相移赋予两个正交线性极化信号的第一圆形波导段(CWS)以及将λ/8的相对相移赋予两个正交线性极化信号的第二CWS。一种波导组装件(WGA)包括与所述第二CWS相邻地同轴设置的第一CWS。源可以将双重线性极化能量提供到WGA中。在第一模式中，第一CWS按照使第一CWS极化相对于第二CWS极化偏移90°的方式相对于第二CWS轴向取向。辐射源极化可以相对于第一CWS极化和第二CWS极化偏移45°。在第二模式中，第一CWS可以按照使第一CWS极化和第二CWS极化大致相同的方式相对于第二CWS取向。

相关申请

本申请是2017年5月26日提交的美国申请No.15/606,130的继续申请。上述申请的全部教导通过引用并入于此。

背景技术

卫星通信系统通过在无线无线电链路上传播电磁能量来在地球轨道上的卫星与地基收发器站之间传播信息。任何无线电链路通信系统中的重要组件是天线。天线是将在传输线路上传播的电磁波转换成在自由空间中传播的电磁波(发送)或者将在自由空间传播的电磁波转换成在传输线路上传播的电磁波(接收)的组件。

极化是传播电磁波的重要特征。极化描述了在电磁波行进通过空间中的点时电磁波的电场矢量所指向的运动。在电磁波经过空间中的假想点时，电场矢量尖端可以描画出线、圆或椭圆。通常，这些痕迹分别称为线性极化、圆极化或椭圆极化。

极化在许多应用中都很重要，特别是对于天线而言。天线的极化是根据天线正在发送时该天线所辐射的电磁波的场取向来限定的。天线的极化特征很重要，因为对于无线电链路之间的最大功率传递，发送天线与接收天线必须同时具有相同的匹配极化状态。例如，如果发送天线和接收天线是线性极化的，并且如果发送天线是水平极化的，而接收天线是垂直极化的，则不会接收到功率。相反地，如果发送天线和接收天线都是水平极化的或者垂直极化的，则将接收最大功率。因为天线有助于在自由空间与传输链路之间传播的电磁能的转变，所以极化也是所有天线的重要特征。

特定卫星可以被配置成接收和发送具有特定极化(例如，线性极化(LP)或者圆极化(CP))的电磁能。因为可能需要地基收发器站与不同的卫星进行通信，所以地基收发器站可能需要能够接收和发送具有不同极化的微波能量。

使用圆极化微波能量的无线电链路的优点在于，发送天线与接收天线之间的角度关系在很大程度上是不相关的。然而，对于线性极化的无线电链路，角度关系是很重要的，因为如上所述，为了最大功率传递，发送器的极化角必须与接收器的极化角匹配。

对于固定的地基收发器站，可以基于收发器站的地面位置以及卫星的位置来确定与目标卫星匹配的极化角。如果地基收发器站的位置发生变化，或者如果地基收发器站获取了不同的卫星，则收发器站的极化角可能需要更改以匹配卫星极化。改变极化角的能力在本文中称为“极化偏斜控制”。

现有技术的极化偏斜控制可能涉及旋转可能很重而且难以机械移动的整个收发器。此外，这些旋转可能需要柔性电缆/波导组装件来适应旋转。

发明内容

所描述的实施方式提出了一种圆形波导极化装置，其可以通过在两种配置之间切换来提供极化偏斜控制；双重圆极化和具有偏斜控制的双重线性极化。一些实施方式使用单个步进电动机来促进偏斜控制。所描述的实施方式在仅接收的天线和VSAT船用天线中可能是有用的。所描述的实施方式可以替代地在其它应用中使用，例如，用作具有利用圆极化的低地球轨道(LEO)卫星与具有利用线性极化的地球同步地球轨道(GEO)卫星之间的极化切换配置的天线。

所描述的实施方式的另一优点是，单独通过圆形波导子组装件的旋转来控制线性极化偏斜。极小孔径终端(VSAT)情况下的正交模式换能器(OMT)和收发器，以及仅接收情况下的全局低噪声块下变频器(LNB)可以仍固定至天线反射器的背面。这种配置消除了对用于在反射器顶点的后面旋转更大的质量的额外的柔性电缆和重载荷轴承的需要。