DE3010360C2 - Polarisationsweiche - Google Patents

Description

ze im folgenden zu verstehen, was zu bedeuten hat, daß sich an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seiten ein £-Knick bzw. an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seien ein //-Knick anschließt. In F i g. 2 ist entsprechend mit EHVein sogenannter E-H-Versatz bezeichnet Weiterhin ist im folgenden unter einem £//-Knick ein Rechteckhohlleiterabschnitt zu verstehen, der sowohl über die schmale als auch Ober die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelt ist Der E-H-Versatz EHV besteht aus einem geraden HohCeiter GH(Fig. 2), an den zu beiden Seiten mit entgegengesetzter Knickrichtung je ein £-//-Knick angeschlossen ist

In F i g. 1 ist nun zu erkennen, daß die vier zyklisch jeweils um 90° gegeneinander gedrehten Rechteckhohlleiterzugänge der Doppelverzweigung D V mit je einem Paar E- und //-Versätze E- V und V-H gespeist werden. Damit werden zwar beide Polarisationen in sich symmetrisch — also £01- und //21-frei — angeregt, so daß der eindeutige Frequenzbereich auf 2,08 :1 steigt Die E-Versätze E- V sind jedoch hinsichtlich Aufbau, Phase und Reflexion nicht mit den //-Versätzen H- ^identisch; denn in F > g. 1 b sind der obere und untere 'Rechteckhohlleiter im Anschluß an die Doppelverzweigung DV über die Schmalseite abgewinkelt und bilden somit je einen //-Versatz H-V, während der rechte und linke Hohlleiter über ihre Breitseiten abgewinkelt sind und somit E- Versätze E- ^bilden.

Die vier Rechteckhohlleiter in F i g. 1 a sind in der Zeichenebene paarweise um den Winkel <x nach rechts bzw. nach links abgewinkelt Die Endquerschnitte H\ und .'/2 sowie E\ und £2 sind nach einer gewissen Länge soweit gegenseitig versetzt daß sie mit zwei exakt gleichen Hohlleiterverzweigungen SV (in Fig. Ib punktiert) durchdringungsfrei zusammengefaßt werden können.

Die bei einer Ausführung nach F i g. 1 noch vorhandene strukturelle Unsymmetrie kann wie folgt vollständig beseitigt werden.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 werden alle vier Rechteckhohlleiteratischnitte GHi, GH₂, GH₃ und GH* zusätzlich nach oben (oder unten) ebenfalls um den Winkel λ abgewinkelt. Es wird also die exakte Phasensymmetrie der Polarisationsweiche in F i g. 2 deshalb erreicht, weil dann alle vier Rechteckhohlleiterabschnitte EHV (einschließlich Endknicken) untereinander exakt gleich sind; denn der obere und untere Hohlleiter, die in F i g. 1 nur über ihre Schmalseite abgewinkelt sind, werden in F i g. 2 (GHy und GH2) um den gleichen Winkel auch über ihre Breitseite abgewinkelt. Analog werden der in F i g. 1 nur über die Breitseiten abgewinkelte rechte und linke Hohlleiter in F i g. 2 GH₂ und GHi, auch über ihre Schmalseiten abgewinkelt.

Der rechte Hohlleiter GHi, in F i g. 2 links verläuft in der Seitenansicht von F i g. 2 rechts parallel und somit durchdringungsfrei zwischen dem oberen und dem unteren Hohlleiter.

Die gegenseitige Lage der Endquerschnitte EH] und £//2 sowie EHi und EHa in F i g. 2 ist gegenüber F i g. 1 unverändert Diese Endquerschnitte könnet; also paarweise und durchdringungsfrei wieder mit zwei exakt eo gleichen Hohlleiterserien Verzweigungen 5 V (punktiert) zusammengefaßt werden. Damit sind beide Durchgangswege der Polarisationsweiche in F i g. 2 untereinander exakt symmetrisch. Es entfällt daher der schwierige Phasenabgleich, mit dem bisher die elektrischen Langen beider Durchgangswege der Weiche nach F i g. 1 mehr oder weniger gut aneinander angeglichen wurden. Außerdem ist die Anpassungsarbeit bei der Weiche von Fig.2 nur noch für einen der beiden exakt gleichen Durchgangswege zu leisten.

Jeder der vier räumlich schräg verlaufenden Rechteckhohlleiter GZZ₁, GH₂, GH₃ und GH₄ in Fig.2 links wird an seinen beiden Enden über die schmale und breite Hohlleiterseite zugleich mit einem sogenannten E-H-Knick in Richtung parallel zur Längsachse der Weiche abgewinkelt f£-//-Versatz E-H- V). Der einzelne E-H-Knick stellt eine sehr vorteilhafte Komoination eines £-Knicks mit einem //-Knick im selben Rechteckhohlleiterquerschnitt dar; denn die Parallelkapazität des H-Knickes und die Serieninduktivität des £-Knickes kompensieren sich gegenseitig zum größten TeiL Da die Serieninduktivität des unkompensierten £-Knickes vom Seitenverhältnis seines Rechteckhohlleiters abhängt die Parallelkapazität des unkompensierten //-Knickes dagegen nicht gibt es ein bestimmtes Seitenverhältnis, bei dem sich E- und //-Knick — gleichen Knickwinkel et vorausgesetzt — gegenseitig vollständig kompensieren. Dies gilt in sehr breiten Frequenzbändern vor allem bei kleineren Knickwinkeln (etwa λ<30°), -weil hier die Reflexion des einzelnen E- bzw. //-Knickes nahezu frequenzunabhängig ist Weicht das Seitenverhältnis von dem obengenannten ab, so läßt sich die verbleibende Reflexion mit einer zusätzlich anzubringenden Reaktanz kompensieren, deren Vorzeichen entgegengesetzt zu demjenigen der Blindkomponente der Reflexion zu wählen ist Es ist auch möglich, die Restreflexionen beider £-//-Knicke eiens E-//-Versatzes dadurch zu kompensieren, daß diese £-//-Knicke im Nutzfrequenzbereich einen Abstand von A_H/4 oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon erhalten. Bei zwei relativ weit voneinander entfernten Nutzfrequenzbereichen sind Abstände von z. B. 3 ■ /J///4 im unteren und 5 · /2^/4 im oberen Bereich vorteilhaft

Der £-H-Knick erzeugt ein Eu- und ein //20-Störfeld.

Damit diese Störfelder nicht mit denen anschließender Knicke der Doppelverzweigung bzw. der Serienverzweigungen in Wechselwirkung treten, sind im Ausführungsbeispiel als zweckmäßige Ausgestaltung an jeden E-H-Versatz EHV parallel zur Weichenachse verlaufende Hohlleiterabschnitte angeschlossen, die in F i g. 2 nur durch ihre Längsachsen 1,2,3,4,5,6 kenntlich gemacht sind. Ihre Länge ist so bemessen, daß der Störwellentyp mit der niedrigsten Grenzfrequenz bei der höchsten Betriebsfrequenz ausreichend aperiodisch gedämpft wird. Dazu genügt bei normalen Symmetrieforderungen eine aperiodische Störwellendämpfung von 20 dB zwischen benachbarten Knicken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

I 2 gangswege im Sende- und im Empfangsband möglichst Patentansprache: reflexionsarm und möglichst im Phasengleichlauf sein sollen. Bei der praktischen Realisierung obiger bckann-

1. Polarisationsweiche, die aus einer elektrisch ter Polarisationsweichen sind jedoch noch Koaxialleisymmetrischen Doppelverzweigung und zwei unter- 5 tungen verwendet, um die exakte Phasensymmetrie zu einander gleich ausgebildeten, in sich elektrisch sym- erzielen. Wenn es darauf ankommt, mit solchen Polarimetrischen Serienverzweigungen besteht und bei sationsweichen große Mikrowellenleistungen zu überder die Doppelverzweigung und die beiden Serien- tragen, dann ist deshalb mit Schwierigkeiten zu rechnen, Verzweigungen über vier untereinander gleiche Ver- weil HohlleiterkoaxiaJübergänge und Koaxialleitungen bindungen zusammengeschaltet sind, dadurch io im allgemeinen nicht mit einer hohen Leistung belastbar gekennzeichnet, daß jede der vier Verbindun- sind.

gen zwischen der Doppelverzweigung (DV) und den Es sind zwischenzeitlich auch sogenannte phasensym-

beiden Serienverzweigungen (SV) aus einem gera- metrierte Polarisationsweichen bekannt bzw. vorge-

den Rechteckhohlleiterabschnitt (GH, bis GH*) be- schlagen worden, wozu auf die DE-OS 27 08 271 und die

steht, an dessen beiden Enden bei untereinander ent- is DE-OS 28 42 576 hingewiesen sei. Bei solchen phasen-

gegengesetzter Knickrichtung je ein sowohl Ober symmetrierten Polarisationsweichen muß allerdings die

die schmale als auch über die breite Rechteckhohl- Phasensymmetrie durch ?inen Abgleich angestrebt wer-

leiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelter den.

Rechteckholleiterabschnitt ^EW-Knick) angeschlos- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Polarisationsweisen ist, und daß die Knickwinkel («) Ober die Hohllei- 20 ehe anzugeben, deren beide Durchgangswege in einem terbreitseiten und über die Hohlleiterschmalseiten breiten Frequenzbereich exakt phasensymmetrisch sind gleich groß sind. und die darüber hinaus auch mit einer hohen Mikrowel-

2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch lenleistung belastbar sind.

gekennzeichnet, daß die geraden Rechteckhohllei- Erfindungsgemäß wird für die eingangs genannten

terabschnitte CGWi bis GH*) ein Seitenverhältnis 2s Polarisctionsweichen diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

von etwa 4:1 (a: b - 4 :1 mit a als Breitseite und b jede der vier Verbindungen zwischen der Doppelver-

als Schmalseite) haben. zweigung und den beiden Serienverzweigungen aus ei-

3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, nem geraden Rechteckhohlleiterabschnitt besteht, an dadurch gekennzeichnet, daß im einzelnen EH- dessen beiden Seiten bei untereinander entgegenge-Knick eine zusätzliche Reaktanz vorgesehen ist. 30 setztet- Knickrichtung je ein sowohl über die schmale als

4. Polarisationsweiche nach Anspruch 3, dadurch auch über die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen gekennzeichnet, daß die zusätzliche Reaktanz im Querschnitt abgewinkelter Rechteckhohlleiterabschnitt Knickquerschnitt angeordnet ist angeschlossen ist, und daß die Knickwinkel über die

5. Polarisationsweiche nach einem der vorherge- Hohlleiterbreitseiten und über die Hohlleiterschmalseihenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 35 ten gleich groß sind.

aufeinander folgende £W-Knicke einen Abstand von Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un-

einer Viertelwellenlänge oder eines ungeradzahli- teransprüchen angegeben.

gen Vielfachen davon haben. Anhand eines Ausführungsbeispiels wird nachstehend

6. Polarisationsweiche nach einem der vorherge- die Erfindung noch näher erläutert,
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 40 In den Zeichnungen zeigt

zwischen jedem £7/-Knick und einem darauf folgen- F i g. 1 in wesentlichen Bestandteilen ein Schema der

den Einfach-Knick (E- oder W-Knick) ein gerader phasensymmetrierten Polarisationsweiche nach der be-

Hohlleiterabschnitt (1 bis 6) solcher Länge eingefügt reits genannten deutschen Patentanmeldung DE-OS

ist, daß der jeweils dominante Störwellentyp (Ew, 28 42 576 und zwar zeigt

//20) eine vorgegebene, aperiodische Dämpfung 45 Fig. la den Aufriß, während in

(z. B. 20 dB bei der höchsten zu übertragenden Be- F i g. 1 b der hierzu gehörige Grundriß dargestellt ist

triebsfrequenz) erfährt F i g. 2 zeigt in einer Draufsicht und einer Seitenansicht schematisch die exakt symmetrische Polarisations-

weiche gemäß der Erfindung in reiner Hohlleitertech-

50 nik.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationswei- gangen, Polarisationsweichen der einleitend genannten

ehe, die aus einer elektrisch symmetrischen Doppelver- Art nur mit Hohlleitern aufzubauen und sie dadurch für

zweigung und zwei untereinander gleich ausgebildeten, hohe Mikrowellen-Durchgangsleistungen geeignet zu

in sich elektrisch symmetrischen Serienverzweigungen 55 machen. Die exakte Phasensymmetrie dieser Polarisa-

besteht und bei der die Doppelverzweigung und die tionsweichen wird in der Weise erreicht, daß ihre beiden

beiden Serienverzweigungen über vier untereinander Durchgangswege an gleichen Leitungsorten stets glei-

gleiche Verbindungen zusammengeschaltet sind. ehe Leitungselemente enthalten. Im folgenden wird an-

Polarisationsweichen de;· vorgenannten Art sind bei- hand der F i g. 1 und 2 im einzelnen erläutert, wie dieses

spielsweise aus der DE-OS 27 03 878 bekannt gewor- 60 Prinzip zu verwirklichen ist.

den. Ein wesentliches Anwendungsgebiet solcher PoIa- Die phasensymmetrierte Polarisationsweiche in

risationsweichen ist der Satellitenfunk, bei dem die ver- F i g. 1 enthält eine exakt symmetrische Doppelverzwei-

P fügbaren Sende- und Empfangsfrequenzbänder mit gung DV, die in der bereits erwähnten DE-OS 28 42 576

fei rechts- und linksdrehender Zirkularpolarisation belegt beschrieben ist und die hier als Anwendungsbeispiel

;"w sind und so bei gleicher Bandbreite zweifach genutzt 65 beibehalten werden soll. In den F i g. 1 und 2 sind ferner

|.| werden können. Beispielsweise zur Realisierung von die anzuschließenden Serienverzweigungen SV durch

|] Antennenspeisesystemen muß von solchen Polarisa- punktierte Linien kenntlich gemacht Mit EV und HV

%; tionsweichen gefordert werden, daß ihre beiden Durch- sind sogenannte E-Versätze bzw. sogenannte W-Versät-