本发明专利技术涉及一种热优化微波信道多路复用设备及具该设备的信号中继设备。微波信道多路复用设备包括通过横向波导平行地与公共输出端连接的多个单元滤波器，每个滤波器包括固定到所有滤波器的公共支撑件上的下端和远离支撑件的上端，外周壁，限定内信道的至少一个内腔，连接到内腔的信号输入端和连接到横向波导的信号输出端。所述多路复用设备进一步包括机械以及热耦合到至少两个滤波器的传导辐射设备，该传导辐射设备包括至少一个导热板，并且连接到所述至少两个滤波器的每一个的外周壁，所述板固定在滤波器的上端的水平。本发明专利技术特别应用于卫星远距离通信以及卫星上的信号中继设备的领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热优化微波信道多路复用设备(thermally optimized microwave channel multiplexing device)，并涉及包括至少一个多路复用设备的信号中继设备(signalsrepetition device)。本专利技术特别应用于卫星远距离通信以及卫星上的信号中继设备的领 域。
技术介绍
例如，如图1所示，卫星2上的中继设备1通常包括用于在地面站和位于特定地 理区域中的用户之间传输、放大和发送信号的微波信号发射和接收链。接收后，由接收 天线3接收的信号通过接收滤波器5被发送到接收器4，然后被放大器6放大并在通过发 射滤波器7之后通过发射天线8被重新发射。由于放大技术上的原因，放大之前，接收信 号的带宽通过传统上被叫做IMUX(输入多路复用器)的多路分配器9被分成几个子带， 子带的宽度较小且等于用户信道的宽度，放大之后，被放大的信号被重新组合成单一带 宽的信号。通常通过传统上被叫做OMUX(输出多路复用器)的输出多路复用设备10来 执行多个信号至单一的输出宽带信号的重新组合，所述OMUX包括多个单元滤波器11， 每个单元滤波器具有预定的中心频率和带宽。例如，如图2所示，每个滤波器11包括信号输入端13和信号输出端14，滤波器 通过横向波导16平行地与公共输出端15连接，其中波导16被称为复式接头，其将所有 信道的输出14连接在一起。每个滤波器11包括至少一个谐振内腔或通过例如耦合挡板 (coupling irises)被耦合在一起的多个谐振内腔，以便形成RF射频信号通过的信道。通常OMUX的不同滤波器11被水平且彼此平行地固定到导热的、通常是金属的 公共支撑件12上，使得每个信道的纵轴Z基本上平行于支撑件12的平面。每个腔的纵 向壁直接或者通过固定支架7接触支撑件12，从而可以通过热传导来除去由滤波器11的 腔散发到支撑件12的热能。通常，热通量垂直于滤波器11朝向设置在卫星板上的热管 道穿过支撑件12。在对应于滤波器在对其进行标称的频带内的操作的额定操作模式中，该热能主 要来自于滤波器的壁中焦耳效应导致的表面效应(skineffect)所引起的损耗，这些损耗 通过传导从滤波器的内部散发到外部。在对应于OMUX的滤波器的发射频率附近的异 常的、被称为“带外(off-band)”的操作模式中，滤波器在对其进行标称的频带之外操 作。在这种带外操作模式中，滤波器吸收并耗散信号的大部分能量。在带外操作模式中 由滤波器耗散的功率比在额定操作模式中由滤波器耗散的功率高三个数量级。在OMUX 是热补偿型以及每个滤波器包括能够控制腔的体积从而以温度为函数调节操作频率的柔 性膜的情况下，由于柔性膜具有高阻抗并且产生强温度梯度，因此该大功率耗散对柔性 膜有不利影响。因此OMUX的滤波器的信道总是相对于带外模式被热标称。OMUX的水平结构非常适于控制信道的热梯度(thermal gradients)，但是其仍然不能满足在空间应用的结构中遇到的新要求，因为，一方面，在要求大于或等于500W的 很大功率的应用的情况下，这种结构在卫星板的热管道上的带外信道的接口处产生很大 的热通量密度，这意味着这些热管道有烧干的风险；另一方面，这种结构要求在支撑件 的平面中具有大安装区域，在有效载荷设置的体积非常有限的情况下，这是不利的。为了解决通量密度对于热管道的限制的问题，通常开发超标称 (overdimensioned)的热管道，这不利于卫星的有效载荷的设置。为了解决OMUX体积的问题以及优化其安装，垂直结构比水平结构更优选，但 是垂直结构比水平结构引起大得多的热梯度。目前，用于解决热梯度问题的已知方案包 括通过增大每个滤波器的壁的厚度来增大每个信道的传导截面。但是，这必然要求额外 的材料，从而显著增大了 OMUX的质量，这对于空间应用是不利的或者实际上是禁止 的。
技术实现思路
本专利技术的目的是制造一种质量优化的微波信道多路复用设备，能够减小带外信 道的接口处(at the interface of the off-band channel)的热通量密度，特别是在应用要求很大功率的情况下。为此，本专利技术涉及一种微波信道多路复用设备，包括通过横向波导平行地与 公共输出端连接的多个单元滤波器(several elementary filters connected in parallel with a common output port by way of a transverse waveguide)，每个滤波器包括固定至Ll所有滤波器的公共支撑件上的下端和远离支撑件的上端，外周壁，限定内信道的至少一个内腔，连 接到内腔的信号输入端和连接到横向波导的信号输出端，其特征在于，所述设备进一步 包括机械以及热连接到至少两个滤波器的传导辐射设备(conducto-radiative device)，该传 导辐射设备包括至少一个导热板，并且连接到所述至少两个滤波器的每一个的外周壁， 所述板被固定在滤波器的上端的水平。有利的，所述板包括与所述至少两个滤波器的外周壁配合的凹陷，使得所述滤 波器的外周壁装配在板的相应的凹陷中。优选地，每个滤波器包括固定到外周壁的外环形轴环，且板安装并固定到所述 至少两个滤波器的轴环。根据一个实施例，每个滤波器的上端包括用于封闭纵向信道的盖，且板固定在 环形轴环与所述至少两个滤波器的盖之间。有利的，板可装配有小型热管道(mini-heat pipes)，该小型热管道包括配备有用 于循环载热流体的回路的传导材料壁。根据一个实施例，板可以包括两个不同的壁，分别为下壁和上壁，且小型热管 道固定在两个壁之间。有利的，板由导热材料制成，该导热材料选自金属材料或具有通过传导纤维加 强的金属基体的合成材料。传导辐射设备可以包括单独的导热板，被连接并固定到所有滤波器的外周壁的 上。可选的，传导辐射设备可以包括分别连接到第一组至少两个滤波器和第二组至少两个滤波器的外周壁上的至少两个导热板。在传导辐射设备包括两块板的情况下，这 两块板可以相互热耦合。根据一个实施例，单元滤波器平行设置在公共支撑件上，且其纵轴垂直于公共 支撑件，传导辐射设备热耦合到滤波器的每个信道的单个的腔。根据另一个实施例，单元滤波器平行设置在公共支撑件上，且其纵轴平行于公 共支撑件，传导辐射设备热耦合到滤波器的每个信道的所有的腔。本专利技术还涉及包括至少一个所述多路复用设备的信号中继设备。附图说明参考附图，通过以下仅仅为示例性的非限制性实例的描述，本专利技术的其他特征 和优点将更加明显，其中图1 示例性信号中继设备的基本视图；图2 根据现有技术的具有水平结构的示例性微波信道多路复用设备的视图；图3:组装过程中，根据本专利技术的示例性的具有垂直结构的热优化微波信道多 路复用设备的视图；图4a 根据本专利技术的包括两个腔的用于OMUX的示例性滤波器的示意性剖面 图；图4b和4c 根据本专利技术的用于OMUX的示例性滤波器的两个示意性侧视图；图5 根据本专利技术的配备有传导辐射板的具有垂直结构的OMUX的俯视细节 图；图6a和6b:组装过程中以及组装完毕后，根据本专利技术的具有垂直结构的热优化 微波信道多路复用设备的变化实施例的两幅视图；图7a和7b 根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微波信道多路复用设备，包括通过横向波导（１６）平行地与公共输出端（１５）连接的多个单元滤波器（１１），每个滤波器（１１）包括固定到所有滤波器的公共支撑件（１２）上的下端（３１）和远离支撑件（１２）的上端（３３），外周壁（３０），限定内信道的至少一个内腔（３５，３６），连接到内腔的信号输入端（１３）和连接到横向波导（１６）的信号输出端（１４），所述设备进一步包括机械以及热耦合到至少两个滤波器（１１）的传导辐射设备（３８，４１，４２，４３），该传导辐射设备（３８，４１，４２，４３）包括至少一个导热板（３８），并且连接到所述至少两个滤波器（１１）的每一个的外周壁（３０），所述板（３８）固定在滤波器的上端（３３）的水平。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J拉格洛瑟，JC拉孔布，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：FR
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