DE1020070B

DE1020070B - Einrichtung mit einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt zur UEbertragung senkrecht zueinander polarisierter Wellen

Info

Publication number: DE1020070B
Application number: DEG20450A
Authority: DE
Inventors: Lester Beresford Derek Ellis
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Priority date: 1955-09-02
Filing date: 1956-09-01
Publication date: 1957-11-28
Also published as: GB801627A; CH350335A; FR1158019A; US2979679A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Einrichtungen mit einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt, der an dem einen Ende abgeschlossen ist, mit einem polarisierten Gitter, das im Innern des Hohlleiters liegt und aus einer Mehrzahl von parallelen Drähten besteht, die quer zum Hohlleiter liegend angeordnet sind, und einer Kopplungsanordnung, die geeignet ist, Energie zwischen einer Übertragungsleitung und dem Teil des Hohlleiters zwischen dem Abschluß und dem Gitter zu übertragen, wobei dieser Teil in dem H₁₀-Modus mit einer solchen Polarisationsebene erregt wird, daß die genannte Energie durch das Gitter hindurchgehen kann.

Bei einer bekannten Erfindung der obigen Art hat sich gezeigt, daß unter gewissen Umständen der Hohlleiterraum zwischen dem Gitter und dem Abschluß in unerwünschten Schwingungsformen erregt wird, von denen die H_u-Schwingung am störendsten ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung der erwähnten Art, bei der solche unerwünschten Nebenerregungen auf ein Minimum reduziert werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Abschluß derart ausgebildet ist, daß er über eine Strecke des Hohlleiters hinweg, die zumindest eine Abmessung seines Querschnitts beträgt, sich zum Gitter hin abschrägt, wobei diese Abschrägung in Richtung des elektrischen Feldes oder rechtwinklig zu diesem liegen kann. Der Abschluß ist vorzugsweise von einem ebenen Teil gebildet, der senkrecht zur Längsachse des Hohlleiters liegt, und aus einem anderen ebenen Teil besteht, der zur Längsachse geneigt ist, wobei sich die beiden ebenen Teile des Abschlusses in einer Linie schneiden, die parallel zu einer Wand des Hohlleiters gerichtet ist. Diese Kopplung besteht vorzugsweise aus einer Sonde, die sich von einer Wand des Holleiters ausgehend in diesen hinein erstreckt, und die Linie, an der sich die beiden ebenen Teile des Abschlusses schneiden, Hegt parallel zu der Wand, aus der die Sonde vortritt. Der Abschluß ist in Längsrichtung des Hohlleiters einstellbar.

Eine Ausführungsform einer Antennenanlage mit einer Abstrahlvorrichtung nach der Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antennenanlage, die aus einem Reflektor und einer Abstrahlvorrichtung besteht,

Fig. 2 eine teilweise als Schnitt dargestellte Seitenansicht der Abstrahlvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Ouerschnitt nach Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht eines Teiles der Abstrahlvorrichtung,

Einrichtung mit einem Hohlleiter

mit rechteckigem Querschnitt

zur übertragung senkrecht zueinander

polarisierter Wellen

Anmelder:

The General Electric Company Limited,
Wembley, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Schmitzdorff, Dr.-Ing. H. Ruschke,

Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. September 1955

Lester Beresford Derek Ellis,

Newport, Monmouthshire, Wales (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der Abstrahlvorrichtung und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Teiles der Abstrahlvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Antennenanlage besteht aus einem Parabol- oder Paraboloidreflektor 1 und einer Abstrahlvorrichtung 2, die in der Achse des Reflektors 1 liegt, wobei das offene Ende der Abstrahlvorrichtung 2 gegen den Reflektor 1 gerichtet ist.

Die Antennenanlage ist für Duplexbetrieb bestimmt, bei dem die Übertragung in der einen Richtung auf dem 1750- bis 1900-MHz-Band und die Übertragung in der anderen Richtung auf dem 1900- bis 2050-MHz-Band erfolgt. Die elektrischen Felder der beiden Strahlungen sind in Ebenen planpolarisiert, die miteinander einen rechten Winkel bilden.

In Fig. 2 und 3 besteht die Abstrahlvorrichtung 2 aus einem Hohlleiter 3 mit rechteckigem Querschnitt. Dieser Hohlleiter ist aus. Kupfer hergestellt und besitzt Innenabmessungen von annähernd 94 und

709' 807/184

101 mm. Im Betrieb wird der Hohlleiter in dem H₁₀-Modus von den ausgesandten und den empfangenen Strahlungen in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen erregt. In dem einen Fall verlaufen die elektrischen Kraftlinien parallel zur Wandung 4 und in dem anderen Fall parallel zur Wandung 5.

Zwischen dem Hohlleiter 3 und zwei koaxialen Übertragungsleitungen (in Fig. 2 und 3 nicht dargestellt) sind zwei Kopplungsanordnungen 6 vorgesehen,

Gitter 17 annähernd um eine Viertelwellenlänge hinter der Sonde 10, während der Abschluß 12 um etwa eine Viertelwellenlänge hinter der Sonde 9 liegt.

Die zusätzlichen Drähte 21 bewirken eine Verschiebung der Resonanzfrequenz des zwischen dem Gitter 17 und dem Abschluß 12 gebildeten Hohlraumes, damit keine Nebenresonanzen erzeugt werden. Die zusätzlichen Drähte 21 unterstützen ferner die Gitterwirkung der Drähte 18. Das offene Ende 11 des Hohl-

so daß in dem einen Fall das auszustrahlende Signal io leiters 3 wird durch ein Glimmerfenster 24 abgeschlosin den Hohlleiter 3 abgestrahlt werden kann, während sen und steht mit einer abgeschrägten Öffnung 25 in in dem anderen Fall die empfangene Strahlung der
zugehörigen Übertragungsleitung zugeführt werden

kann. Zu diesem Zweck erstrecken sich die Mittel-

Verbindung, die gegen den· Parabol- oder Paraboloidreflektor der Antennenanlage gerichtet ist. Die Abstrahlvorrichtung kann mit einem Hohlleiter verwen-

leiter der beiden Anschlüsse 7 und 8 als Sonden 9 und 15 det werden, dessen Innenraum unter einem gegenüber 10 in den Hohlleiter 3 hinein. Diese beiden Sonden dem atmosphärischen Druck erhöhten Druck steht.

sind in Längsrichtung des Hohlleiters mit Abstand zueinander derart angeordnet, daß sich jede Sonde von einem Punkt der Mittellinie einer Wandung 5

Der Tauchkern oder Abschluß 12 (Fig. 5) besteht aus einem rechteckigen Messingblech, das so abgebogen ist, daß zwei ebene Teile 26 und 27 entstehen, bzw. 4 des Hohlleiters 3 zur Hälfte in diesen parallel ao die beide rechteckig sind. Der Winkel zwischen den zu der Wandung 4 bzw. 5 erstreckt. Bei einer anderen ebenen Teilen 26 und 27 beträgt ungefähr 110°. Der Ausführungsform der Abstrahlvorrichtung wurden die Abschluß 12 ist so angebracht, daß der kleinere ebene Anschlüsse 7 und 8 fortgelassen, wobei die Innenleiter Teil 26 senkrecht zur Achse des Hohlleiters 3 liegt, der beiden koaxialen Übertragungsleitungen in den wobei die freien Kanten dieses Teiles mit einer AnHohlleiter 3 hinein verlaufen und die Sonden 9 und 10 25 zahl Kupfer-Beryllium-Finger 28 versehen sind, die bilden. an den drei Wandungen 4, 5 und 37 des Hohlleiters 3

Das Ende 11 des Hohlleiters 3 ist offen, während anliegen. Der größere ebene Teil 27 ist daher unter das andere Ende durch einen bewegbaren Tauchkern einem Winkel zur Längsachse des Hohlleiters geneigt, oder Abschluß 12 abgeschlossen wird. Der Abschluß und dessen freie Kanten sind in gleicher Weise mit 12, der später noch eingehend beschrieben wird, kann 30 Fingern 28 versehen, die an den Wandungen 4, 37 und an einer Scheibe 13 aus Dämpfungsmaterial ange- 38 des Hohlleiters 3 anliegen. Der Abschluß 12 ist mit bracht sein, die mit Feinpassung in dem Hohlleiter 3 zwei Winkelgliedern 29 und 30 aus Messing versehen, sitzt. die an der Hinterseite des kleineren ebenen Teiles 26

Ein aus elf parallelen Drähten 18 bestehendes Gitter angebracht sind. Die Glieder 29 und 30 sind gleich lang 17 ist zwischen den Sonden 9 und 10 angeordnet. Die 35 und zueinander sowie zur Wand 4 des Hohlleiters 3 Drähte 18 sind an einem Rahmen 19 angebracht, der parallel und besitzen eine solche Länge, daß der kleiin Längsrichtung des Hohlleiters bewegt werden kann
und eine Anzahl Finger 20 trägt, die an den vier
Wandungen des Hohlleiters 3 anliegen, so daß sie mit
diesem elektrischen Kontakt herstellen. Die Drähte 18 40
haben gleiche Abstände zueinander und liegen parallel
zur Sonde 10. Der Rahmenl9 trägt vier zusätzliche
Drähte 21, die parallel und unmittelbar hinter den
zugehörigen Drähten 18 in bezug auf das offene Ende
11 des Hohlleiters 3 liegen.

Die beiden Sonden 10 und 9 liegen annähernd eine halbe bzw. eine Wellenlänge von dem offenen Ende 11 des Hohlleiters 3 bei den Frequenzen entfernt, bei denen die Antennenanlage verwendet werden soll.

nere ebene Teil 26 unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Hohlleiters 3 gehalten wird, wenn sich der Abschluß 12 an seinem Platz befindet.

Die Anordnung des Abschlusses 12 in dem Hohlleiter 3 ist aus Fig. 3 erkennbar. Die Finger, die mit derjenigen Kante des kleinen ebenen Teiles 26 verbunden sind, die parallel zur Schnittlinie der Ebenen der beiden Teile 26 und 27 verläuft, liegt an der 4-5 Wand 5 des Hohlleiters 3 an, durch welche die näher am Abschluß 12 befindliche Sonde 9 vortritt. Die Finger, die mit der entsprechenden Kante des anderen ebenen Teiles 27 verbunden sind, drücken auf gleiche Weise gegen die gegenüberliegende Wand 38 des Das Gitter 17 wirkt als Reflektor der Sonde 10 für die 5° Hohlleiters 3, wobei sich der ebene Teil 27 unterhalb" dieser Sonde in dem Hohlleiter 3 zugeordnete elektro- der Sonde 9 erstreckt.

magnetische Energie. Die Lage der dieses Gitter bil- Die Arbeitsweise des Tauchkerns oder Abschlusses

denden Drähte 18 zur Sonde 10 kann eingestellt wer- 12-bei der Unterdrückung der unerwünschten Schwinden, um eine maximale Kopplung zwischen dem an gungsformen in dem Raum zwischen dem Gitter 17 die Sonde 10 angeschlossenen Hohlleiter und der zu- 55 und dem Ende des von dem Abschluß 12 abgeschlosgehörigen Übertragungsleitung herzustellen. Der senen Hohlleiters 3 ist folgende: Da der Hohlleiter 3 Rahmen 19 ist mit Führungsstiften 22 versehen, die im wesentlichen quadratischen Querschnitt hat, kann in Schlitzen 23 in den Wandungen des Hohlleiters 3 er die H₁₁- und H₀₁-Schwingungsformen zusätzlich zu gleiten können. dem erforderlichen H₁₀-Modus führen. Wenn der

Das Gitter 17 hat keine wesentliche Wirkung auf ^6o Hohlleiter 3 rechteckigen Querschnitt dergestalt hätte, die elektromagnetische Energie in dem Hohlleiter in daß eine Abmessung des Querschnitts doppelt so groß der anderen Polarisationsebene, so daß im wesent- wie die andere wäre, würde er nur die H₁₀-Schwinlichen keine Dämpfung zwischen der Sonde 9 und dem gung führen. Die Wirkung des Abschlusses 12 besteht offenen Ende 11 des Hohlleiters 3 zu der in dieser in einer Änderung des effektiven Querschnitts des anderen Ebene polarisierten Energie vorhanden ist. 65 Hohlleiters 3 an der Stelle, an der die Sonde 9 Ener-Durch Einstellen des Abschlusses 12 kann deshalb eine gie aufnimmt. An dieser Stelle hat der Hohlleiter 3 maximale Kopplung zwischen der an die Sonde 9 an- im wesentlichen keinen quadratischen Querschnitt, so geschlossenen Übertragungsleitung und dem Hohl- daß die Sonde 9 den Hohlleiter 3 in ihrer Nähe nur in leiter 3 hergestellt werden. Diese Einstellung erfolgt dem H₁₀-Modus und nicht in den unerwünschten H₁₁-mit einem Mechanismus 39. Praktisch befindet sich das 70 und Hoj-Schwingungsformen erregen kann. Außerdem

wurde gefunden, daß bei allmählicher Zunahme einer Querschnittsabmessung des Hohlleiters 3 in Richtung des Gitters 17 infolge des abgeschrägten ebenen Teiles 27 für die unerwünschten H₁₁- oder H₀₁-Schwingungen nur geringe Tendenz besteht, sich in dem Raum zwischen dem Gitter 17 und dem von dem von dem Tauchkern 12 abgeschlossenen Ende des Wellenleiters 3 zu entwickeln.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Abschluß 12 zum Ermitteln einer günstigsten Stellung in Längsrichtung bewegt werden. Dieses Merkmal ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich, da der erwähnte Messingteil an den Hbhlleiterwandungen beispielsweise durch Anlöten rund um die Kanten des Teiles herum starr befestigt werden kann. In diesem *5 Falle sind die Finger und die Glieder 29 und 30 nicht erforderlich. Überdies kann der Hohlleiterabschluß anstatt aus einem einzigen Metallstück aus zwei gesonderten Stücken hergestellt werden, welche die ebenen Teile 26 bzw. 27 bilden.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform eines bewegbaren Tauchkolbens 12 dargestellt, der im wesentlichen den gleichen Hohlleiterabschluß bietet und aus einer rechteckigen Messingplatte 31 besteht, die in dem Hohlleiter 3 Bewegungssitz hat und mit dessen ^a5 Längsachse einen rechten Winkel bildet. Jede Kante der Platte 31 ist mit einer Anzahl Finger 32, wie bereits beschrieben, versehen, die gegen die vier Wandungen des Hohlleiters 3 drücken und dabei mit diesen eine elektrische Verbindung herstellen. An der Platte 31 ist, beispielsweise durch Schrauben, ein Messingkeil 33 befestigt, der in den Hohlleiter 3 vortritt. Eine rechteckige Fläche 34 des Keiles 33 liegt mit einem kleinen Abstand parallel zu der Hohlleiterwandung, die der Wandung gegenüberliegt, durch welche die Sonde 9 vortritt. Zu diesem Zweck sind an der Fläche 34 im Bereich des dünnen Teiles des Keiles 33 zwei Füße 35 aus Isoliermaterial befestigt, die zum Abstützen des Keiles 33 von der angrenzenden Wandung des Hohlleiters 3 aus dienen. Zwei gleiche Füße 36 sind an jeder Dreieckfläche des Keiles 33 so befestigt, daß sie diese beiden Flächen in einem Abstand von den angrenzenden Wänden des Hohlleiters, zu denen sie parallel sind, halten.

Wenn der Abschluß 12 nicht bewegbar sein, sondern starr an den Wänden des Hohlleiters 3 befestigt werden soll, dann sind die Füße 35 und 36 sowie die Finger 32 nicht nötig.

In einer anderen Ausführungsform braucht die beschriebene Antennenanlage keinen Reflektor zu haben, wobei das offene Ende 11 der Abstrahlvorrichtung gegen eine Linse gerichtet wird oder mit einer abgeschrägten Öffnung versehen werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung mit einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt, der an dem einen Ende abgeschlossen ist, mit einem polarisierten Gitter, das im Innern des Hohlleiters liegt und das aus einer Mehrzahl von parallelen Drähten besteht, die quer zum Hohlleiter liegend angeordnet sind, und einer Kopplungsanordnung, die geeignet ist, Energie zwischen einer Übertragungsleitung und dem Teil des Hohlleiters zwischen dem Abschluß und dem Gitter zu übertragen, wobei dieser Teil in dem H₁₀-Modus mit einer solchen Polarisationsebene erregt wird, daß die genannte Energie durch das Gitter hindurchgehen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß derart ausgebildet ist, daß er über eine Strecke des Hohlleiters hinweg, die zumindest eine Abmessung seines Querschnitts beträgt, sich zum Gitter hin abschrägt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung in der Richtung des elektrischen Feldes liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ahschrägung unter rechten Winkeln zum elektrischen Feld liegt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß von einem ebenen Teil gebildet wird, der senkrecht zur Längsachse des Hohlleiters liegt, und aus einem anderen ebenen Teil besteht, der zur Längsachse geneigt ist, wobei sich die beiden ebenen Teile des Abschlusses in einer Linie schnei den, die parallel zu einer Wand des Hohlleiters gerichtet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsanordnung aus einer Sonde besteht, die sich von einer Wand des Hohlleiters ausgehend in diesen hinein erstreckt, und daß die Linie, an der sich die beiden ebenen Teile des Abschlusses schneiden, parallel zu der Wand liegt, aus der die Sonde vorspringt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß in der Längsrichtung des Hohlleiters bewegbar ist.

7. Antennenanlage, bestehend aus einer Abstrahlvorrichtung, die Einrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Verbindung mit einem Parabol- oder paraboloiden Reflektor oder einer Linse verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 718 828.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen