DE20006916U1

DE20006916U1 - Vorrichtung zur Umwandlung zirkular schwingender elektromagnetischer Strahlen

Info

Publication number: DE20006916U1
Application number: DE20006916U
Authority: DE
Original assignee: RR Elektronische Geraete GmbH and Co KG
Current assignee: RR Elektronische Geraete GmbH and Co KG
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2010-04-15
Also published as: DE50107331D1; EP1154510A3; EP1154510A2; US6693497B2; EP1154510B1; ATE304225T1; US20020154402A1

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung zirkulär schwingender elektromagnetischer Strahlen in linear schwingende Strahlen.

In der Satellitentechnik werden Sender benutzt, die linear schwingende Strahlen aussenden, und andere, die zirkulär schwingende Strahlen aussenden. Soweit die Sender linear schwingende Strahlen aussenden, können diese mit einem Schwingungsumwandler (OMT) von einer horizontal verlaufenden Schwingung in eine vertikal verlaufenden Schwingung bzw. von einer vertikal verlaufenden Schwingung in eine horizontal verlaufende Schwingung umgewandelt werden, so daß die Möglichkeit besteht, die empfangenen Strahlen den Bedürfnissen einer Antenne entsprechend auszurichten.

Schwierigkeiten machten bisher solche Strahlen, die eine zirkuläre Schwingung aufweisen. Sie konnten lediglich von Antennen aufgefangen werden, die in der Lage waren, zirkulär schwingende Strahlen zu empfangen. Eine Umwandlung zirkulär schwingender Strahlen in solche, die von einer für linear schwingende Strahlen geeigneten Antenne aufgefangen werden konnten, war nicht möglich.

Aufgabe -ier vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, zirkulär schwingende Strahlen für den Empfang von Antennen geeignet zu machen, die linear schwingende Strahlen empfangen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Depolarisator in einem Schwingungsumformer drehbar zwischen einem Vertikalausgang für vertikal schwingende Strahlen und einem Horizontalausgang für horizontal schwingende Strahlen gelagert ist und zwischen dem Horizontalausgang und dem Vertikalausgang eine Depolarisationsstellung für zirkulär schwingende Strahlen vorgesehen ist, in der abhängig von der Drehrichtung des Depolarisators ein linksdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Horizontal- oder dem Vertikalausgang und ein rechtsdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Vertikalausgang oder dem Horizontalausgang

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Auf diese Weise können aus den jeweiligen Ausgängen des Schwingungsumformers linear schwingende Strahlen austreten, unabhängig davon, ob dem Schwingungsumformer linear oder zirkulär schwingende Strahlen zugeleitet werden. Je nach der Ausstattung einer Antenne können der Vorrichtung horizontal oder vertikal schwingende Strahlen entnommen werden. Unabhängig von der jeweiligen Strahlenquelle können daher zum Empfang der Strahlen immer Antennen Verwendung finden, die zum Empfang von linear schwingenden Strahlen geeignet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Depolarisationsstellung für zirkulär schwingende Strahlen im Winkel von 45° sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung. Bei Einhaltung dieser Winkelstellung von 45 ist eine besonders energiereiche Ausbeute der zirkulär schwingenden Strahlen möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Depolarisator mit einem Motorantrieb zu seiner Verdrehung versehen. Dabei werden zweckmäßigerweise als Antriebe Elektroantriebe eingesetzt, da diese sehr günstig gesteuert werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Motorantrieb eine Steuerung auf, die Abhängig von der Schwingungsrichtung einfallender Strahlen ist. Mit Hilfe dieser Steuerung können unabhängig von der Schwingungsrichtung der einfallenden Strahlen automatisch Verdrehungen des Depolarisators vorgenommen werden, die geeignet sind, den Depolarisator innerhalb des Schwingungsumformers so zu positionieren, daß aus dem Schwingungsumformer Strahlen mit einer jeweils gewünschten Schwingungsrichtung austreten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Depolarisator depolarisierende Elemente, die bei vertikaler Schwingung der einfallenden Strahlen vertikal ausgerichtet sind. Auf diese Weise verlassen den Schwingungsumformer in vertikaler Richtung schwingende Strahlen, ohne daß eine Umformung stattgefunden hätte. In ähnlicher Weise kann auch hinsichtlich horizontal schwingender Strahlen verfahren werden.

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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen bei zirkulierender Schwingung der einfallenden Strahlen auf der Oberfläche des Depolarisators vorgesehene depolarisierende Elemente im Winkel von 45° sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung. Bei dieser Einstellung des Depolarisators treten von den einfallenden Strahlen entweder der horizontale oder der vertikale Anteil aus dem Schwingungsumformer aus.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Ableitung zirkulär schwingender Strahlen als horizontal schwingende Strahlen der Depolarisator von der vertikalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente in Richtung auf die horizontale Richtung seiner depolarisierenden Elemente um 45° verschwenkbar. Durch diese Drehrichtung von der vertikalen Richtung der depolarisierenden Elemente in deren horizontale Richtung wird der Schwingungsumformer in den Stand versetzt, zentral schwingende Strahlen in horizontal schwingende Strahlen umzusetzen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Asuführungsform der Erfindung ist zur Ableitung zirkulär schwingender Strahlen als vertikal schwingende Strahlen der Depolarisator von der horizontalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente in Richtung auf die vertikale Richtung seiner depolarisierenden Elemente um 45° verschwenkbar. In dieser Stellung verlassen den Umformer die zirkulär schwingenden Strahlen zu einem großen Anteil als in vertikaler Richtung schwingende Strahlen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgen ausführlichen Beschreibungen und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfingung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine räumliche Darstellung eines Schwingungsumformers ,

Figur 2: eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers,

Figur 3: eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers, gegenüber Figur 2 um 90° gedreht,

Figur 4: eine Vorderansicht eines Schwingungsumformers,

Figur	5
Figur	6
Figur	7
Figur	8
Figur	9
Figur	10
Figur	11
Figur	12

eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers um 90° gegenüber Figur 3 gedreht, eine Seitenansicht eines zylindrischen Depolarisators,

einen Querschnitt durch einen Depolarisator entlang der Schnittlinie VII-VII in Figur 6, einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer, gegenüber Figur 7 um 45° gedreht, einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit eingesetztem Depolarisator entsprechend der Schnittlinie IX-IX in Figur 5, einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 90° gedrehtem Depolarisator,

einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 45° nach rechts verdrehtem Depolarisator und

einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 45° nach links verdrehtem Depolarisator.

Eine Vorrichtung zur Umwandlung zirkulär schwingender elektromagnetischer Strahlen besteht im wesentlichen aus einem Schwingungsumformer 1 und einem Depolarisator 2. Der Schwingungsumformer 2 besitzt ein zylindrisches Teil 3, das einen zylindrischen Innenraum 4 umschließt. Dieser ist auf einem seiner beiden Enden 5 mit einem Flansch 6 versehen, durch den sich Schraubenlöcher 7, 8, 9 erstrecken. Mit Hilfe dieses Flansches 6 wird der Schwingungsumformer 1 an einer nicht dargestellten Strahlenquelle befestigt, so daß die aus der Strahlenquelle austretenden Strahlen in den Innenraum 4 eintreten können.

Darüberhinaus besitzt der Schwingungsumformer 1 auch noch einen weiteren Flansch 10, der ebenfalls mit Schraubenlöchern 11, 12, 13, 14 versehen ist. Durch diesen weiteren Flansch 10 erstreckt sich eine Öffnung 15, die mit einem Zugang 16 zum Innenraum 4 verbunden ist. Dieser Zugang 16 verläuft mit seiner sich durch ihn erstreckenden Mittelachse 17 senkrecht zu einer sich durch den Innenraum 4 erstreckenden Mittelachse 18.

Der zylindrische Teil 3 wird auf seiner dem Flansch 6 abgewandten Seite von einem Auslaß 19 begrenzt. Dieser Auslaß 19 ist mit Schlitzen 20, 21 versehen, die sich durch einen Mittelteil 22 des Auslasses 19 erstrecken. Dieser Mittelteil 22 ist um die Mittelachse 18 des Innenraumes 4 drehbar gelagert. Auf diese Weise können die Schlitze 20, 21 bezüglich des Innraumes 4 so eingestellt werden, daß die Schlitze 20, 21 sich in horizontaler Richtung (Figur 4) erstrecken oder senkrecht dazu in vertikaler Richtung. Die Schlitze 20, 21 verlaufen parallel zueinander.

Ein Umschalter 23 ist auf den zylindrischen Teil 3 in einem Bereich drehbar gelagert, in dem der weitere Flansch 10 in den zylindrischen Teil 3 einmündet. Durch Verdrehen dieses Umschalters 23 können nicht dargestellte Umlenkflächen innerhalb des Innenraumes 4 verschwenkt werden. Für ggfs. in den zylindrischen Teil 3 in Richtung der Mittelachse 17 eintretenden Strahlung kann die nicht eingezeichnete Umlenkfläche so verstellt werden, daß die durch die Öffnung 15 in Richtung der Mittelachse 17 eintretende Strahlung in Richtung der Mittelachse 18 umgelenkt wird, so daß sie im Bereich des Auslasses 19 aus dem Innenraum 4 austritt. Je nach der Stellung der Schlitze 20, 21 treten die innerhalb des Innenraumes 4 umgelenkten Strahlen als horizontal schwingende oder als vertikal schwingende Strahlen aus.

In ähnlicher Weise werden mit Hilfe der Schlitze 20, 21 auch solche Strahlen hinsichtlich ihrer Schwingungsebene beeinflußt, die durch das Ende 5 in Richtung der Mittelachse 18 in den Innenraum 4 eintreten und diesen durch den Auslaß 19 wieder verlassen. Auch diese in Längsrichtung des zylindrischen Teils 3 durch diesen verlaufende Strahlung wird mit Hilfe der Schlitze 20, 21 je nach deren Stellung umgeformt oder in ihrer ursprünglichen Schwingungsrichtung durchgelassen.

Der Depolarisator 2 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 24, dessen Zylinderfläche 25 mit depolarisierenden Elementen 26 versehen ist. Diese depolarisierenden Elemente 26 besitzen die Fähigkeit, polarisierte Strahlen zu depolarisieren, so daß sie eine Vielzahl von Schwingungsrichtungen besitzen.

Der Depolarisator 2 ist in den Innenraum 4 so eingepaßt, daß er um die Mittelachse 18 drehbar gelagert ist. Zur Ausführung dieser Drehbewegungen kann dieser Depolarisator 2 manuell angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, den Depolarisator 2 an mindestens einem Ende 17 mit einem Antriebsmotor 28 zu versehen, mit dessen Hilfe der Depolarisator 2 um seine Längsachse 29 gedreht werden kann. Durch diese Drehungen können die depolarisierenden Elemente 26 in eine gegenüber dem Innenraum 4 beliebige Stellung gebracht werden.

Wird beispielsweise das depolarisierende Element 26 in eine Lage gebracht, in der seine Längsachse 30 in Richtung der Schlitze 20, 21 verläuft, so wird annähernd der gesamte vom depolarisierenden Element 26 depolarisierte Strahl als horizontal linear schwingender Strahl durch die Schlitze 20, 21 in horizontaler Richtung hindurchgelassen. Diese Einstellung des Depolarisators 26 ist in Figur 10 dargestellt. Werden hingegen in vertikaler Richtung schwingende Strahlen benötigt, so werden die Schlitze 20, 21 gegenüber dem in Figur 4 dargestellten Zustand um 90° verschwenkt und entsprechend das depolarisierende Element 26 des Depolarisators 2 in die gleiche Richtung der vertikal verlaufenden Schlitze 21, 22 verschwenkt. Diese Stellung ist in Figur 9 angedeutet. In diesem Falle verlassen in vertikaler Richtung schwingende Strahlen den Innenraum 4.

Treten hingegen in den Schwingungsumformer 1, in dessen Innenraum 4 der Depolarisator 2 eingepaßt ist, durch das Ende 5 zirkulär schwingende Strahlen in den Innenraum 4 ein, so wird der Depolarisator 2 um die Mittelachse 18 so verdreht, daß die depolarisierenden Elemente 26 in einem Winkel von 45° bezüglich der Horizontalen bzw. Vertikalen verlaufen. Diese Schwenkstellung des Depolarisators ist in den Figuren 8, 11 und 12 dargestellt. In dieser Schwenkstellung werden die zirkulär polarisierenden Strahlen entweder in horizontal oder vertikal schwingende Strahlen umgewandelt.

Die Umwandlung zirkulär schwingender Strahlen in solche, die lineare Schwingungen ausführen, erfolgt abhängig von der Drehrichtung, in der der Depolarisator 2 in dem Innenraum 4 verdreht wird. Dabei rüihtjert sjqh*^ie.Ura^e.fe«zung. der.eirkuJ.ar schwingenden

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Strahlen in linear schwingende Strahlen jeweils nach der Richtung, in die eine Verdrehung des Depolarisators 2 erfolgt. Wird beispielsweise der Depolarisator 2 aus seiner Ausgangsstellung, in der er für horizontal schwingende Strahlen durchlässig ist, beim Auftreffen von zirkulär schwingenden Strahlen in die in Figur 8 dargestellte Position verdreht, so daß das depolarisierende Element 26 aus seiner horizontalen Richtung um 45° in Richtung auf die vertikale Stellung verschwenkt wird, so werden die auftreffenden zirkulär schwingenden Strahlen in linear vertikal schwingenden Strahlen umgesetzt. Wird aus dieser Position der Depolarisator 2 um weitere 45° in Richtung auf die horizontale Position verschwenkt, so werden zirkulär schwingende Strahlen in linear horizontal schwingenden Strahlen umgesetzt.

Bei Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors 28 zum Verdrehen des Depolarisators 2 kann für den Antriebsmotor 28 eine Steuerung vorgesehen sein, die jeweils abhängig von der auszurichtenden Strahlung ist. Wird infolge dessen bei der auftreffenden Strahlung festgestellt, daß diese zirkulär schwingend ist, so erhält der Antriebsmotor 28 von seiner nicht dargestellten Steuerung einen Impuls, der das depolarisierende Element in eine zwischen der Horizontal- und Vertikalstellung liegende 45-Grad-Position verschwenkt. Wird nach dem Verschwenken jedoch festgestellt, daß die den Auslaß 19 verlassende Strahlung nicht in Übereinstimmung mit der empfangenden Antenne ist, so wird automatisch wiederum von der nicht dargestellten Steuerung der Antriebsmotor 28 angesteuert, so daß bei einer weiterhin auftreffenden zirkulär schwingenden Strahlung der Depolarisator 2 um weitere 90° verschwenkt wird. In dieser Stellung wird die auf den Schwingungsumformer 1 eintreffende zirkulär schwingende Strahlung umgesetzt in eine vertikal schwingende Strahlung.

Claims

1. Vorrichtung zur Umwandlung zirkular schwingender elektromagnetischer Strahlen in linear schwingende Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Depolarisator (2), dessen Oberfläche (25) depolarisierende Elemente (26) aufweist, in einem Schwingungsumformer (1) drehbar zwischen einem Vertikalausgang für vertikal schwingende Strahlen und einem Horizontalausgang für horizontal schwingende Strahlen gelagert ist und zwischen dem Horizontalausgang und dem Vertikalausgang eine Depolarisationsstellung für zirkular schwingende Strahlen vorgesehen ist, in der abhängig von der Drehrichtung des Depolarisators (2) ein linksdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Horizontal- oder dem Vertikalausgang und ein rechtsdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Vertikal- oder dem Horizontalausgang zuleitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Depolarisationsstellung für zirkular schwingende Strahlen im Winkel von 45° sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator (2) mit einem Handantrieb zu seiner Verdrehung versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator (2) mit einem Motorantrieb zu seiner Verdrehung versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorantrieb eine Steuerung aufweist, die abhängig von der Schwingungsrichtung einfallender Strahlen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikaler Schwingung der einfallenden Strahlen die depolisierenden Elemente (26) vertikal ausgerichtet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Schwingung der einfallenden Strahlen die depolarisierenden Elemente (26) horizontal ausgerichtet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei zirkularer Schwingung der einfallenden Strahlen die depolarisierenden Elemente (26) im Winkel von 45° sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung zirkular schwingender Strahlen als horizontal schwingende Strahlen der Depolarisator (2) von der vertikalen Richtung seiner depolarisierten Elemente (26) in Richtung auf die horizontale Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) um 45° verschwenkbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung zirkular schwingender Strahlen als vertikal schwingende Strahlen der Depolarisator (2) von der horizontalen Richtung seiner depolarisierten Elemente (26) in Richtung auf die vertikale Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) um 45° verschwenkbar ist.