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Mikrowellen-Richtkoppler
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Richtkoppler mit zwei Wellenleitern, die durch zwei Koppelstrecken miteinander gekoppelt sind.
Es sind bereits mehrere Arten von Richtkopplern bekannt. Bei einem der bekannten Richtkoppler wird die Kopplung durch eine Lochreihe zwischen Hohlleitern von kreisförmigem und rechteckigem Querschnitt erreicht. Bei andern Richtkopplern wird die Kopplung durch einen oder zwei Kopplungsspalte zwischen nichtparallelen Hohlleitern von rechteckigem Querschnitt bewirkt. Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Richtkopplers stimmt mit der Wirkungsweise jener bekannten Richtkoppler überein, die aus zwei gleichartigen Hohlleitern von z. B. rechteckigem Querschnitt bestehen und deren Längsachsen zueinander parallel liegen, wobei die Kopplung zwischen den Hohlleitern durch zwei gleichförmige Spalte bewirkt wird. Im folgenden soll diese Richtkopplerart näher beschrieben werden.
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angeordnet, wobei Xcs die den Hohlleitern des Richtkopplers entsprechende Wellenlänge bezeichnet.
Die Koppelspalte können dabei an einer schmalen oder an einer breiten Seitenfläche des Hohlleiters angeord-
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schreitet in der Hauptwellenleitung des Richtkopplers in Richtung von der Seite I zur Seite 11 fort. Ein kleiner Teil des Signals gelangt durch die Koppelspalte a und b in die Nebenleitung. Nach Durchgang durch die Koppelspalte verbreitet sich das Signal in der Nebenleitung nach beiden Richtungen ; es schreitet nämlich die eine Hälfte gegen die Seite III, die andere Hälfte gegen die Seite IV fort ; das resultierende Signal an je einer Seite der Nebenleitung ergibt sich aus der Addition der Signale, die aus den Spalten a und b ausgehen.
Wie aus Fig. l ersichtlich, besteht zwischen den einzelnen Signalen, die in der Richtung nach Seite IV fortschreiten, keine Phasenverschiebung ; die Signale verstärken sich also gegenseitig. Hingegen sind die Signale in Richtung nach Seite III gegeneinander um 1800 phasenverschoben (die Signale aus dem
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erhält man in der Nebenleitung nur ein Signal auf der Seite IV, falls das elektromagnetische Signal in der Hauptleitung in der Richtung von der Seite I zur Seite II fortschreitet. Es ist auf Grund derselben Überlegung klar, dass von einem elektrischen Signal, das in der Hauptwellenleitung des Richtkopplers von der Seite II zur Seite I fortschreitet, ein umgekoppeltes Signal in der Nebenleitung nur auf der Seite III zu erhalten ist. Gerade deshalb werden solche Koppelapparate als Richtkoppler bezeichnet.
Als Kopplung des
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obachten kann ; selbstredend stärkere Signale auf der einen Seite. Die Verhältniszahl der in der Nebenleitung gemessenen Signale an beiden Seiten wird als Richtwirkung bezeichnet.
Ein Richtkoppler mit zwei Koppelspalten kann auch derart gestaltet werden, dass der Abstand zwischen
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Grund ähnlicher Überlegungen kann leicht eingesehen werden, dass, wenn in der Hauptleitung das elektromagnetische Signal von der Seite I zur Seite Il fortschreitet, lediglich auf der Seite III ein umgekoppeltes Signal erhalten wird.
In gewissen Fällen wäre es nun vorteilhaft, wenn die Hauptleitung als rechteckige Hohlleitung und die Nebenleitung als koaxiale Leitung ausgeführt werden könnte. Die Erfindung ermöglicht eine solche Ausführung.
Die Wellenlänge bei gleichen elektromagnetischen Frequenzen ist dabei in den zwei Wellenleitern nicht dieselbe. (Im Folgenden ist die dem rechteckigen Wellenleiter entsprechende Wellenlänge mit An. jene des koaxialenWellenleitersmit\kbezeichnet.) Bekannterweise ist xk CAn, In diesem Fall kann der Richtkoppler nicht derart ausgeführt werden, dass der Abstand der Koppelspalte in beiden Wellenleitern in gleicher Weise eine Viertel-Wellenlänge beträgt. Man kann aber an Stelle der Koppelspalte tretende Öffnungen in den Haupt- und Nebenleitern miteinander mit Hilfe von koaxialen Leiterstrecken (in der folge "Koppelstrecken" genannt) verbinden und auf diese Weise den Abstand der Offnungen in der Haupt- und Nebenleitung beliebig bemessen.
Diese Bauart hat den Nachteil, dass im Fall der Ungleichheit kk k die Koppelstrecken zu den Längsachsen der Haupt- und Nebenleiter nicht senkrecht liegen, was wieder gewisse Schwierigkeiten der Erzeugung mit sich bringt.
Der diese Schwierigkeiten vermeidende, gemäss der Erfindung ausgebildete Richtkoppler mit zwei Wellenleitern, die durch zwei Koppelstrecken miteinander verbunden sind, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Koppelstrecken zwischen einem rechteckigen Hohlleiter und einem koaxialen Hohlleiter die Achsen der beiden Wellenleiter in an sich bekannter Weise einander kreuzen und der zwischen den beiden Koppelstrecken liegende Abschnitt des koaxialen Hohlleiters mit einem verlustfreien dielektrischen Stoff ausgefüllt ist.
Bei diesen Richtkopplern sind die Kopplungsöffnungen an der breiten Seitenwand des als Hauptleiter dienenden rechteckigen Wellenhohlleiters derart angeordnet, dass die Projektion ihres Abstandes auf die Xn % Längsachse des Hohlleiters--beträgt. Der Abstand der Kopplungsöffnungen beträgt entlang des als Ne-
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ser Seitenfläche. Deshalb ist es unumgänglich, die Wellenlänge Ak zu reduzieren, u. zw. dadurch, dass man die koaxialen Nebenleiter entlang der Strecke zwischen den Kopplungsöffnungen mit einem verlustfreien dielektrischen Material (z. B. Trolitul) ausfüllt. Der erfindungsgemässe Richtkoppler ist in perspektivischem Bild in Fig. 3, der Längsschnitt des koaxialen Nebenleiters in Fig. 4 dargestellt.
Der Körper des rechteckigen Wellenhohlleiters ist von den schmalen Seitenwänden 1, 2 und von den brei-
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7 und einen Innenleiter 8 aufweisen und mit ihrer Achse vertikal zu beiden Längsachsen (des Hauptwellenhohlleiters und des koaxialen Nebenleiters) verlaufen. Es besteht keine metallische Verbindung zwischen dem Innenleiter 6 des koaxialen Nebenleiters und dem Innenleiter 8 der Koppelstreckei letzterer endet nach oben im Nebenleiter scheibenförmig bei 9 ungefähr in einer Entfernung von 2 mm vom andem Innenleiter 6 und endet nach unten als ein in den Hohlraum des Hauptwellenleiters hängender Zapfen von zirka 3-4 mm Länge. Dieser Innenleiter 8 ist in zentraler Lage durch Stützfutter 10 aus Trolitul festgehalten.
Zur Herabsetzung der eigenen Wellenlänge kk des koaxialen Nebenleiters wird das Rohrstück 11 aus Trolitul in den koaxialenNebenleiter mit Aussenleiter 5 und Innenleiter 6 zwischen den Koppelstrecken montiert. An Stelle von Trolitul kann auch ein anderer dielektrischer Stoff verwendet werden, mit der Bedingung, dass die Dielektrizitätskonstante einen Wert zwischen 2 und 3 hat. Im erfindungsgemässen Richtkoppler beträgt der Abstand im rechteckigen Wellenleiter zwischen den beiden Koppelstrecken ein Viertel der Wellenlänge (wobei der "elektrische" Abstand im rechteckigen Wellenleiter als
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die axiale Längsprojektion des wirklichen Abstandes verstanden werden muss) ; hingegen ist dieser Abstand im koaxialen Nebenleiter drei Viertel der Wellenlänge.
Auf Grund der früheren Überlegungen bezüglich des Funktionsprinzips des Richtkopplers ist es offenkundig, dass im erfindungsgemässen Richtkoppler das umgekoppelte Signal im Nebenleiter nur in der Richtung III erscheinen kann, falls die Sendung des elektromagnetischen Signals im Hauptleiter in der Richtung von der Seite I zur Seite II fortschreitet.