DE10037554A1

DE10037554A1 - Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern

Info

Publication number: DE10037554A1
Application number: DE10037554A
Authority: DE
Inventors: Udo Seewig
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-14
Also published as: CN1336698A; EP1178560A1; AU5770101A; US20020017966A1

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt angegeben, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen. Zwischen den beiden Hohlleitern ist ein Verbindungselement angeordnet, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt. Zur Realisierung einer axial kurzen Anordnung ist das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums (H3) bestimmenden Achsen (A3) unter einem Winkel von jeweils 45 DEG gegenüber den korrespondierenden Achsen (A1, A2) der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen. Der Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts ist außerdem im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum (H3) hineinragende Vorsprünge verengt. Die axiale Breite des Hohlleiterabschnitts entspricht etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen, bei welcher zwischen den beiden Hohlleitern ein Verbindungselement angeordnet ist, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt (DE-C-37 33 397).

Eine solche Anordnung wird beispielsweise benötigt, wenn ein Hohlleiter mit einem anderen Hohlleiter bzw. mit einem Gerät mit einem Hohlleiteranschluß verbunden werden soll und wenn die Achsen der jeweiligen Anschlußstellen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen liegen. Ein möglicher Einsatzbereich ist beispielsweise bei Antennen mit parabolischem Reflektor und einer durch einen rechteckigen Hohlleiter gebildeten Speiseleitung gegeben. An die am Reflektor befestigte Speiseleitung wird ein weiterführender Hohlleiter angeschlossen, welcher die Verbindung zu einer Sende- und Empfangsanlage herstellt. Zwischen die Speiseleitung und den weiterführenden Hohlleiter kann ein Gerät eingeschaltet sein, das beispielsweise Mischer oder andere elektronische Bauteile enthält. Die Polarisationsebenen, in welchen die zu übertragenden elektromagnetischen Wellen schwingen, liegen durch den rechteckigen Hohlleiter der Speiseleitung einerseits und den weiterführenden Hohlleiter bzw. das zwischengeschaltete Gerät andererseits fest. Da diese beiden Polarisationsebenen orthogonal zueinander verlaufen, müssen Übergangsbauteile eingesetzt werden, die eine möglichst verlustarme Führung der Wellen zwischen der Speiseleitung und dem an dieselbe anzuschließenden Hohlleiter bzw. Gerät ermöglichen.

Ein solches Übertragungsbauteil geht aus der eingangs erwähnten DE-C-37 33 397 hervor. Das als Hohlleitertwist bezeichnete Übergangsbauteil besteht beispielsweise aus drei Hohlleiterabschnitten, die um ihre Längsachse gegeneinander verdrehbar miteinander verbunden sind. Dadurch ist der Hohlleitertwist auf unterschiedliche Winkel zwischen den Achsen der lichten Querschnitte an seinen beiden Enden einstellbar. Am mittleren Hohlleiterabschnitt ist außen ein in Längsrichtung des Hohlleitertwists verlaufender Hebel drehbar angebracht. An den beiden Enden des Hebels stehen Zapfen ab, die in Führungsnuten eingreifen, welche außen an den beiden anderen Hohlleiterabschnitten, in Längsrichtung des Hohlleitertwists verlaufend, angebracht sind. Der Aufbau dieses bekannten Hohlleitertwists ist aufwendig. Er hat außerdem für Anordnungen mit begrenztem Platz eine zu große axiale Länge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung einfacher und kürzer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums bestimmende Achsen unter einem Winkel von jeweils 45° gegenüber den korrespondierenden Achsen der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen,
- daß der Hohlraum des Hohlleiterabschnitts im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum hineinragende Vorsprünge verengt ist und
- daß die axiale Breite des Hohlleiterabschnitts etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen entspricht.

Diese Anordnung besteht nur aus einem einzigen Teil, nämlich dem Hohlleiterabschnitt. Sie ist dadurch sehr einfach aufgebaut und ebenso einfach zu montieren. Von besonderer Bedeutung ist die sehr kleine Länge des Hohlleiterabschnitts in axialer Richtung, die nur von der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen bestimmt wird. Die Anordnung kann also mit Vorteil dort eingesetzt werden, wo nur ein sehr kleiner Abstand zwischen den zu verbindenden Hohlleitern zu Verfügung steht. Obwohl mit dem Hohlleiterabschnitt nur eine Stufe zur Drehung der Polarisationsebene der elektromagnetischen Wellen eingesetzt wird, hat diese Anordnung einen sehr günstigen Reflexionsfaktor mit entsprechend geringen elektrischen Verlusten. Dieser wesentliche Vorteil ist durch die Verengung des Hohlraums des Hohlleiterabschnitts in seinem mittleren Bereich mit den beiden einander gegenüber liegenden Vorsprüngen sichergestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antennenanordnung mit einer Anordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Anordnung in ebenfalls schematischen, vergrößerten Darstellungen.

Fig. 4 den in der Anordnung eingesetzten Hohlleiterabschnitt in weiter vergrößerter Darstellung.

Fig. 5 einen Schnitt durch Fig. 4 längs der Linie V-V.

Die Erfindung wird im folgenden für den Einsatz der Anordnung an einer Antenne mit parabolischem Reflektor beschrieben. Das stellt jedoch keine Einschränkung der allgemeinen Verwendbarkeit der Anordnung zum Verbinden von zwei rechteckigen Hohlleitern dar.

In Fig. 1 ist schematisch die Spitze eines Mastes 1 angedeutet, auf welchem ein parabolischer Reflektor 2 einer Antenne montiert ist. Am Reflektor 2 ist eine als rechteckiger Hohlleiter ausgeführte Speiseleitung 3 befestigt, an deren freiem Ende ein der Ausleuchtung der Antenne dienender Erreger 4 angebracht ist. Auf der der Speiseleitung 3 abgewandten Seite des Reflektors 2 ist ein Gerät 5 auf dem Mast 1 montiert, an welches ein Hohlleiter 6 angeschlossen ist, der mit einer nicht mit dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist. Zwischen dem Gerät 5 und der Speiseleitung 3 ist eine der Verbindung dienende Anordnung 7 angebracht, deren genauerer Aufbau aus Fig. 4 hervorgeht.

Fig. 2 gibt in einer schematischen Darstellung die Verbindungsstelle zwischen dem Hohlleitereingang 8 des Geräts 5 und der Speiseleitung 3 wieder. Zwischen beiden Teilen ist die als Hohlleiterabschnitt 9 ausgeführte Anordnung 7 so montiert, daß sich für die zu übertragenden elektromagnetischen Wellen ein reflexionsarmer Übergang von der einen Polarisationsebene in die dazu orthogonale ergibt. Das ist durch zwei schräge Linien 10 und 11 angedeutet.

Die Zuordnung der rechteckigen Hohlräume H1 und H2 der zu verbindenden Hohlleiter und H3 des Hohlleiterabschnitts 9 relativ zueinander geht aus Fig. 3 hervor. Die großen Achsen A1, A2 und A3 der Hohlräume H1, H2 und H3 als korrespondierende Achsen sind dabei mit eingezeichnet. Die anderen korrespondierenden Achsen sind die kleinen Achsen. Sie sind der Einfachheit halber nicht mit dargestellt. Der Hohlraum H1 mit der Achse A1 gehört zur Speiseleitung 3. Der dazu um 90° versetzte Hohlraum H2 mit der Achse A2 ist der Hohlraum des Hohlleitereingangs 8. Der Hohlraum H3 des Hohlleiterabschnitts 9 mit der Achse A3 ist so angeordnet, daß die Achse A3 sowohl mit der Achse A1 als auch mit der Achse A2 einen Winkel von 45° einschließt.

Der Hohlleiterabschnitt 9 hat einen rechteckigen Hohlraum H3, der gemäß Fig. 4 im mittleren Bereich eingeengt ist. Dazu sind in der Mitte der langen Seiten des Hohlraums H3 einander diametral gegenüber liegende Vorsprünge 12 und 13 angebracht, die in den Hohlraum H3 hineinragen. Ihre Enden sind in bevorzugter Ausführungsform abgerundet. Die Vorsprünge 12 und 13 können aber jede beliebige geometrische Form haben. Sie können neben der runden Form beispielsweise auch rechteckig, dreieckig oder pilzförmig sein. Die Ecken des Hohlraums H3 sind in bevorzugter Ausführungsform abgerundet.

Der Hohlleiterabschnitt 9 hat eine Dicke D, die etwa einem Viertel der mittleren Frequenz des Frequenzbandes entspricht, das für die Übertragung der elektromagnetischen Wellen verwendet wird. Bei einer mittleren Frequenz von beispielsweise 12,975 GHz im Frequenzband 12,7 bis 13,25 GHz, dem sogenannten 12 GHz-Band, ergibt sich eine Dicke D und damit eine axiale Länge für den Hohlleiterabschnitt von 7,2 mm. Die dem Frequenzband zugeordnete Hohlleiterwellenlänge liegt bei 29 mm.

Die kurzen Seiten des Hohlraums H3 des Hohlleiterabschnitts 9 sind gegenüber den kurzen Seiten der Hohlräume H1 und H2 der beiden Hohlleiter vorzugsweise geringfügig länger, und zwar um einen Betrag, der unter 5% liegt. Wenn die kurzen Seiten der Hohlräume H1 und H2 beispielsweise 30 mm lang sind, können die kurzen Seiten des Hohlraums H3 beispielsweise um 0,9 mm länger sein. Das entspricht einer Verlängerung von 3%.

Die Vorsprünge 12 und 13 ragen bei einem Einsatz der Anordnung 7 zur Übertragung des 12 GHz-Bandes beispielsweise jeweils um 0,9 mm in den Hohlraum H3 des Hohlleiterabschnitts 9 hinein. Das sind etwa 3% der Hohlleiterwellenlänge. Sie können an ihrer Spitze mit einem entsprechenden Radius von 0,9 mm abgerundet sein. An beiden Seiten können die Vorsprünge 12 und 13 jeweils mit einem Radius von etwa 1,5 mm in die lange Kante des Hohlraums H3 des Hohlleiterabschnitts 9 übergehen.

Claims

1. Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen, bei welcher zwischen den beiden Hohlleitern ein Verbindungselement angeordnet ist, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt (9) mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums (H3) bestimmende Achsen unter einem Winkel von jeweils 45° gegenüber den korrespondierenden Achsen der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen,
daß der Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum (H3) hineinragende Vorsprünge (12, 13) verengt ist und
daß die axiale Breite (D) des Hohlleiterabschnitts (9) etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen entspricht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Seiten des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) geringfügig länger als die kurzen Seiten der Hohlräume (H1, H2) der beiden zu verbindenden Hohlleiter sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Seiten des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) um weniger als 5% länger als die entsprechenden Seiten der beiden Hohlleiter sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12, 13) im Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) an ihren in den Hohlraum (H3) weisenden Enden abgerundet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) abgerundet sind.