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Abstimmsystem für Mikrowellenhybriden
Die Erfindung betrifft ein Abstimmsystem für Mikron ellenhybriden, die aus zwei längs je einer ihrer Schmalseiten aneinandergrenzenden Rechteckhohlleitern bestehen, wobei die Kopplung zwischen den Hohlleitern durch einen Ausschnitt von bestimmter Länge in der gemeinsamen Seitenwand zustandekommt. Hybriden dieser Art werden im folgenden als "kurze quadratische Hybriden" bezeichnet. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Ausbildung solcher Hybriden, die besonders für Breitbandweichen bedeutsam ist.
Die bekannte Ausbildung einer kurzen, quadratischen Hybride ist in den Fig. 1-4 der Zeichnung dargestellt, wobei 1 und 2 Rechteckhohlleiter, 3 eine Kopplungsöffnung, 4 eine Abstimmschraube und 5, 6 gebogene Wandteile bezeichnen, die insgesamt ein System mit zwei Symmetrieebenen bilden. In Fig. 2 ist die eine Symmetrieebene mit A-A. die zweite mit B-B bezeichnet. In den Fig. 3 bzw. 4 ist die Symmetrieachse t-t des Systems in je einem Schnitt nach der Linie A-A bzw. B-B in Fig. 2 dargestellt. Die zur richtigen Arbeitsweise der Hybride erforderlichen Bedingungen können durch die geeignete Wahl der Länge der Kopplungsöffnung 3, der Tauchtiefe der Abstimmschraube 4 sowie der Form und Länge der Wandteile 5 und 6 erfüllt werden.
Es ist aber zu bemerken, dass durch die Form der Wandteile 5 und 6 alle vier Eigenwerte der Streumatrix ("Scattering Matrix") und durch die Kopplungsöffnung 3 jene zwei Eigenwerte beeinflusst werden, bei welchen in der der Symmetrieebene A-A entsprechenden Öffnung eine magnetische Wand vorhanden ist, während durch die Schraube 4 der Eigenwert beeinflusst wird, bei dem das System sowohl in der der Symmetrieebene A-A als auch in der der Symmetrieebene B-B entsprechenden Öffnung je eine magnetische Wand aufweist. Es wäre nun wünschenswert, die Eigenwerte durch Abänderung der erwähnten Konstruktionselemente voneinander unabhängig veränderlich zu gestalten. Bei den Wandteilen 5 und 6 ist eine solche unabhängige Änderung der Eigenwerte nicht möglich.
Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Unzulänglichkeiten des Abstimmsystems zu beheben. Sie besteht darin, dass die zur richtigen Arbeitsweise der Hybride erforderlichen Bedingungen ausser durch geeignete Wahl der Länge der Kopplungsöffnung und der Tauchtiefe der in der Symmetrieachse t-t liegenden Schraube durch die Einstellung von zwei Schrauben erfüllt werden, die in der Symmetrieebene A-A liegen, zu beiden Seiten der transversalen Symmetrieebene B-B symmetrisch angeordnet und zur Symme- trieachse t-t parallel sind.
Das erfindungsgemässe Abstimmsystem ist somit dadurch gekennzeichnet, dass drei zur Symmetrieachse der Hybride parallele Abstimmschrauben vorgesehen sind ; deren Achsen in der zu den Achsen der Hohlleiter parallelen Symmetrieebene der Hybride liegen und die bezüglich der zur Achse der Hohlleiter senkrechten Symmetrieebene symmetrisch angeordnet sind.
In den Fig. 5-8 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 5 eine axonometrische Darstellung, Fig. 6 eine Draufsicht und die Fig. 7 bzw. 8 je einen Schnitt nach der Linie C-C bzw.
D-D in Fig. 6 zeigen.
In Fig. 5 sind ausser der in Fig. 1 bereits vorhandenen Kopplungsöffnung 3 und der Abstimmschrau- be 4 noch Abstimmschrauben 7 und 8 dargestellt. Die Lage der Abstimmschrauben 7 und 8 im Verhältnis zu den Symmetrieebenen C-C und D-D ist aus Fig. 6 ersichtlich.
Um das Prinzip der Erfindung klarzulegen, sei die von R. H. Dicke entwickelte algebraische Theorie
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der symmetrischen Wellenleiter-Systeme angewendet. Die Grundlagen dieser Theorie sind im Kapitel 12 des Werkes"Principles of Microwave Circuits, Mc Graw-Hill. [1957]" von. Momgomery, Dicke und Purcell dargelegt. Im folgenden werden diese Grundlagen als bekannt vorausgesetzt und es werden nur die im Rahmen der Erfindung notwendigen weiteren Betrachtungen ausgeführt.
Nach der erwähnten Theorie werden die Eigenschaften eines symmetrischen Wellenleiter-Systems mit Hilfe der Eigenwerte der Streumatrix ("Scattering Matrix") erklärt.
Es seien nun die Eigenwerte der Streumatrix des in den Fig. 5-8 dargestellten Systems betrachtet. S. sei der Eigenwert, bei dem in den Öffnungen, welche sich in den beiden Symmetrieebenen C-C und D-D befinden, je eine magnetische Wand auftritt. 5z sei der Eigenwert, bei dem in der Öffnung von C-C eine
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D-D je eine elektrische Wand vorhanden ist.
Das betrachtete System hat vier Rechteckhohlleiterenden, durch die elektromagnetische Wellen einund ausgekoppelt werden können. Zwei Rechteckhohlleiter werden benachbart genannt, wenn diese nur durch eine zwischen den zwei parallelen Rechteckhohl1. itern liegende gemeinsame Wand getrennt sind.
Das betrachtete System wird als Hybride bezeichnet, wenn eine an einem Rechteckhohlleiterende des Systems einfallende Welle am benachbarten Rechteckhohlleiterende keine Welle und an den andern
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<tb> durchS1 <SEP> = <SEP> -S2 <SEP> (1)
<tb> S, <SEP> =-S <SEP> (2) <SEP>
<tb> S2 <SEP> = <SEP> ¯ <SEP> j <SEP> S4 <SEP> (3).
<tb> wobei <SEP> j <SEP> = <SEP> #- <SEP> 1 <SEP> ist.
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ist Beaingungschrauben 7 und 8 erfüllt. Durch Variation der Länge der Kopplungsöffnung 3 und der Tauchtiefe der Ab- stimmschrauben 7 und 8 ist eine Änderung von 5z bei konstantem 54 möglich, weil im Falle S4 längs der
Kopplungsöffnung 3 und an den Achsen der Abstimmschrauben 7 und 8 eine elektrische Wand auftritt.
Während aber durch Variation der Länge der Kopplungsöffnung 3 auch die Längen der Wände zwischen der Kopplungsöffnung und den nächstliegenden Rechteckhohlleiterenden geändert werden, beeinflusst eine gemeinsame Regelung der Abstimmschrauben 7 und 8 den Wert S, nur durch eine Änderung der effektiven
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füllt, ebenso wie bei dem in den Fig. 1-4 dargestellten System.
Die Abstimmschrauben 7 und 8 ermöglichen durch verschiedene Kombinationen von Länge der Kopp- lungsöffnung 3 und Tauchtiefe der Abstimmschrauben 7 und 8 die Bildung einer Hybride für ein sehr breites Frequenzband. Verschiedene Kombinationen von Wandteilen 5 und 6 und der Länge der Kopplungsöff- nung 3 ermöglichen zwar auch im Falle des in Fig. 1-4 dargestellten bekannten Systems den Versuch, die
Bandbreite zu vergrössern. Dieses Verfahren Ist aber beim bekannten System, wie schon erwähnt, dadurch wesentlich erschwert, dass die Wandteile 5 und 6 alle vier Eigenwerte der Streumatrix beeinflussen, wo- gegen bei der Erfindung durch die Abstimmschrauben 7 und 8 nur der Eigenwert su beeinflusst wird.
Durch eine Feinregelung der Abstimmschrauben 7 und 8 ist die Bedingung (3) genau und leicht ein- stellbar. Es ist möglich, die gleiche Hybride bei der gleichen Länge der Kopplungsöffnung 3 durch ene einfache Regelung der Abstimmschrauben in verschiedenen benachbarten Frequenzbändern zu verwenden, welche insgesamt ein Vielfaches der Bandbreite einer eingestellten Hybride überdecken.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht somit in der besonderen Anordnung der Abstimmschrauben 7 und 8 in der quadratischen Hybride. Es sei bemerkt, dass die Abstimmschraube 4 einerseits und die Ab- stimmschrauben7 und 8 anderseits für die Einstellung von verschiedenen Hybriden-Bedingungendienenund nicht eine blosse Vervielfachung vonAbstimmschrauben mit untereinander gleichenfunktionen darstellen