DE102012011765A1

DE102012011765A1 - Hohlleitersammelschiene

Info

Publication number: DE102012011765A1
Application number: DE102012011765A
Authority: DE
Inventors: Christian Arnold; Jean Parlebas; Daniel REICHERTER
Original assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Current assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-16
Also published as: CA2818266C; FR2992102B1; US20130335165A1; US8988164B2; CA2818266A1; DE102012011765B4; FR2992102A1

Abstract

Eine Hohlleitersammelschiene 12 zum Konvertieren einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Eingangssignalen 16 in ein Hochfrequenz-Ausgangssignal 26 umfasst einen Hohlleiter 20, eine Mehrzahl von Eingangsöffnungen 18, die entlang des Hohlleiters 20 angeordnet sind, wobei jede Eingangsöffnung 18 zur Aufnahme eines Hochfrequenz-Eingangssignals 16 bestimmt ist, eine Ausgangsöffnung 24 am Hohlleiter 20 zur Abgabe des Hochfrequenz-Ausgangssignals 26, und wenigstens einen Parallelresonator 30, der zwischen zwei Eingangsöffnungen 18 mit der Hohlleitersammelschiene 12 verbunden ist. Der Parallelresonator 30 weist ein mechanisch verstellbares Volumen 32 auf, mit dem eine Phasenbeziehung des Hohlleiters 20 zwischen den beiden Eingangsöffnungen 18 einstellbar ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Temperaturkompensation von Hohlleitersammelschienen, beispielsweise zum Einsatz in Ausgangsmultiplexern und/oder zum Einsatz in einem Kommunikationssatelliten. Außerdem betrifft die Erfindung eine Hohlleitersammelschiene mit einstellbaren Phasenbeziehungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein typischer Ausgangsmultiplexer besteht aus Kanalfiltern, die an einer Hohlleitersammelschiene angeschlossen sind. Die von den Kanalfiltern abgegebenen Hochfrequenz-Signale werden in der Hohlleitersammelschiene zusammengefasst und als Ausgangssignal an einem Ende der Hohlleitersammelschiene ausgegeben.
Die Hohlleitersammelschiene ist normalerweise derart ausgeführt, dass möglichst wenig störende Interaktion zwischen den Kanalfiltern entsteht. Hierzu werden die Phasenlängen zwischen den einzelnen Kanalfiltern auf der Sammelschiene und die Phasenlängen zwischen der Sammelschiene und den Kanalfiltern während der Entwicklung optimal eingestellt, um gegenseitige Beeinflussung der Kanalfilter zu vermeiden.
Um eine gute Wärmeleitfähigkeit der Sammelschiene zu gewährleisten und um thermomechanische Probleme durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Hohlleitersammelschiene und einer Grundplatte aus Aluminium zu vermindern, wird die Hohlleitersammelschiene üblicherweise auch aus Aluminium gefertigt. Dies führt auch zu einer vergleichsweise leichten Hohlleitersammelschiene.
Durch den relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium kommt es jedoch bei Temperaturschwankungen zu unerwünschter Veränderung der Phasenbeziehungen auf der Hohlleitersammelschiene. Dies führt zu einer Degradation von Filterparametern, die umso schlimmer ist, je länger die Hohlleitersammelschiene und je größer die Abweichung von der Temperatur ist, für die die Hohlleitersammelschiene ausgelegt wurde. Demzufolge ist diese Degradation besonders kritisch für hochkanalige Multiplexer mit hoher Leistung, da hierbei lange Hohlleitersammelschienen und hohe Temperaturen zusammenkommen.
Eine übliche Lösung nutzt im Ku-Band (um 10.7–12.7 GHz) Invar-Bolzen, die mit Hilfe einer Aluminium-Finne die a-Abmessung (d. h. die Abmessung in eine erste Breitenrichtung) der Hohlleitersammelschiene verringern. Da die a-Abmessung des Hohlleiters die Hohlleiterwellenlägen im H10-Mode bestimmt, kann durch die Verringerung der a-Abmessung in gewissen Grenzen eine Kompensation der Phasenbeziehungen erreicht werden.
Dieses Verfahren ist in der Regel jedoch für höhere Frequenzen als 13 GHz nur schlecht geeignet. Zum einen wird die b-Abmessung (d. h. die Abmessung in eine zweite Breitenrichtung) der Hohlleitersammelschiene deutlich kleiner. Dadurch nimmt die Steifigkeit der Hohlleitersammelschiene stark zu, eine Verformung wird deutlich schwieriger. Zum anderen ist der Kanalabstand relativ zur Wellenlänge im Ka-Band (um 26.5–40 GHz) deutlich größer als im Ku-Band, da die Mindestabstände bedingt durch die Fertigbarkeit im Ka-Band deutlich größer sind.
Gleiches gilt für gefräste Halbschalen-Hohlleitersammelschienen, bei denen der Halbschalenflansch zu einer Versteifung der Hohlleitersammelschiene führt, wodurch eine Kompensation mit Invar-Klammern nicht möglich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hohlleitersammelschiene bereitzustellen, deren Phasenbeziehungen zwischen den Eingangsöffnungen auf einfache Art und Weise eingestellt werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, temperaturbedingte Schwankungen der Phasenbeziehungen bei einer Hohlleitersammelschiene zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Hohlleitersammelschiene zum Konvertieren einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Eingangssignalen in ein Hochfrequenz-Ausgangssignal. Eine derartige Hohlleitersammelschiene kann beispielsweise in einem Multiplexer eingesetzt werden, um die Signale von einer Mehrzahl von Kanalfiltern zu einem Ausgangssignal zusammenzufassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hohlleitersammelschiene einen Hohlleiter, eine Mehrzahl von Eingangsöffnungen, die entlang des Hohlleiters angeordnet sind, wobei jede Eingangsöffnung zur Aufnahme eines Hochfrequenz-Eingangssignals bestimmt ist, und eine Ausgangsöffnung am Ende des Hohlleiters zur Abgabe des Hochfrequenz-Ausgangssignals.
Der Hohlleiter kann beispielsweise ein Rechteck-Hohlleiter sein, d. h. ein Rohr mit rechteckigem Profil umfassen. Auch andere Querschnitte bzw. Profile sind möglich, wie etwa ein kreisförmiges oder abgerundetes Profil. Der Hohlleiter kann aus Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt sein.
An die Eingangsöffnungen können beispielsweise Kanalfilter eines Multiplexers angeschlossen werden.
Die Hohlleitersammelschiene umfasst weiter wenigstens einen Parallelresonator, der zwischen zwei Eingangsöffnungen mit der Hohlleitersammelschiene verbunden ist. Der Parallelresonator weist ein mechanisch verstellbares (Resonanz-)Volumen auf, mit dem eine Phasenbeziehung des Hohlleiters zwischen den beiden Eingangsöffnungen einstellbar ist.
Mit anderen Worten können längs der Hohlleitersammelschiene einstellbare Parallelresonatoren angebracht sein, die beispielsweise über die Temperatur und/oder zur Anpassung der Phasenbeziehungen der Hohlleitersammelschiene in ihrer Geometrie bzw. ihrem Volumen verändert werden können.
Die Phasenbeziehung eines Hochfrequenz-Signals, das vom Hohlleiter zwischen den beiden Eingangsöffnungen geleitet wird, kann mit dem Parallelresonator eingestellt werden. Der Parallelresonator bildet im Durchlassband des Filters bzw. der Hohlleitersammelschiene ein Parallelblindelement (mit Parallelinduktivität und/oder Parallelkapazität, je nach Resonanzfrequenz). Dieses beeinflusst die Phase in dem Hohlleiterabschnitt, in dem es liegt. Wird das Volumen des Parallelresonators verändert, verändern sich auch dessen Kapazität und/oder Induktivität, was zu einer unterschiedlichen Phasenbeziehung zwischen den Enden des Hohlleiterabschnitts führt, an den der Parallelresonator angeschlossen ist.
Damit kann die Temperaturdrift einer Hohlleitersammelschiene mit den längs am Hohlleiter angebrachten Parallelresonatoren als Kompensationsresonatoren kompensiert werden. Die Phasenlängen auf der Sammelschiene können auf diese Weise konstant gehalten werden.
Auch ist es möglich, dass die Hohlleitersammelschiene durch geeignete Verstellmechanismen bzw. Aktuatoren für einstellbare Phasenbeziehungen verwendet wird; beispielsweise, um die Phasenbeziehung zwischen zwei Eingangsöffnungen alternativ auf mehrere vorgegebene Werte setzen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Parallelresonator einen Aktuator, der das Volumen des Parallelresonators ändert. Mit dem Aktuator können beispielsweise eine Länge des Resonanzvolumens des Parallelresonators geändert, eine Klappe im Resonanzvolumens geschlossen und geöffnet, oder ein Schieber im Resonanzvolumen verschoben werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Aktuator einen thermomechanischen Aktuator. Ein thermomechanischer Aktuator kann ein Aktuator sein, der aufgrund einer Temperaturänderung seine mechanischen Eigenschaften direkt ändert, sich beispielsweise ausdehnt, krümmt oder sich verlängert. Beispielsweise kann der thermomechanische Aktuator ein Bimetall und/oder Invar umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der thermomechanische Aktuator darauf abgestimmt, das Volumen des Parallelresonator derart zu ändern, dass eine Veränderung der Phasenbeziehung des Hohlleiters (zwischen den beiden Eingangsöffnungen bzw. des Hohlleiterabschnitts zwischen den beiden Eingangsöffnungen) aufgrund einer Ausdehnung des Hohlleiters durch eine Temperaturänderung durch den Parallelresonator vermindert oder ausgeglichen wird. Die durch eine Temperaturänderung erzeugte Veränderung (beispielsweise Ausdehnung oder Verlängerung) des thermomechanischen Aktuators wird mit anderen Worten dazu verwendet, das Volumen des Parallelresonators entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Aktuator einen elektromechanischen Aktuator. Es ist auch möglich, dass die Volumenänderung mit beispielsweise einem Schrittmotor, einem Gleichstrommotor und/oder einem Piezo-Element bewirkt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hohlleitersammelschiene eine elektronische Steuerung, die dazu ausgeführt ist, den elektromechanischen Aktuator derart anzusteuern, dass eine Veränderung der Phasenbeziehung des Hohlleiters (zwischen den beiden Eingangsöffnungen) aufgrund einer Ausdehnung des Hohlleiters durch eine Temperaturänderung durch den Parallelresonator vermindert oder ausgeglichen wird. Die Volumenänderung des Parallelresonators kann auch indirekt (d. h. über eine Messung der Temperatur und eine anschließende Ermittlung des entsprechenden Resonanzvolumens) eingestellt werden. Die Hohlleitersammelschiene kann dabei zusätzlich einen Temperatursensor umfassen, mit dem die Steuerung die aktuelle Temperatur des Hohlleiters ermitteln kann.
Für die Konstruktion des Parallelresonators sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Grundsätzlich umfasst der Parallelresonator einen Behälter bzw. Hohlkörper, der das Resonanzvolumen umschließt und der über eine Öffnung mit dem Hohlleiter verbunden ist. Das mit dem Hohlleiter verbundene Volumen des Parallelresonators (d. h. dessen Resonanzvolumen) kann dann durch eine mechanisch erzeugte Veränderung des Behälters (Verlängern, Schließen und Öffnen einer Klappe, Verschieben eines Schiebers) verändert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Parallelresonator einen in der Länge veränderbares Resonanzvolumen auf. Der Behälter, der das Resonanzvolumen umschließt, kann beispielsweise zylinderförmig sein und ein Rechteckprofil oder ein rundes Profil aufweisen. Auch ein tonnenförmiger Behälter ist möglich. Zur Veränderung des Volumens kann der Behälter einen Teleskopmechanismus oder Balg aufweisen.
Der Parallelresonator kann sowohl seitlich also auch stirnseitig an die Hohlleiterschiene angekoppelt ausgeführt werden. Die Kopplung in den Parallelresonator kann direkt oder über eine Einkoppelblende erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Parallelresonator ein bewegliches Schiebeelement in einem Hohlraum. Der Parallelresonator kann zylinderartig aufgebaut sein oder eine Klappe aufweisen, die bei unterschiedlichen Stellungen das Volumen des Parallelresonators ändert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hohlleitersammelschiene eine Mehrzahl von Parallelresonatoren.
Werden die Parallelresonatoren nun durch geeignete Maßnahmen (z. B. mit Hilfe von Bimetallen, Invar-Stäben oder Faltenbälgen) abhängig von der Temperatur in ihrer Länge verkürzt, so bilden sie entlang der Hohlleitersammelschiene verteilte Parallelblindelemente, die bei geeigneter Wahl der Parameter zur Einstellung der Phase verwendet werden können. Hiermit ist eine temperaturkompensierte Hohlleitersammelschiene realisierbar.
Werden die Parallelresonatoren mit Hilfe von elektromechanischen Aktuatoren bewegt, kann auch eine einstellbare Sammelschiene realisiert werden, bei der die Phasenbeziehungen zwischen den Kanalfiltern angepasst werden kann, wenn die Kanalfilter in ihrer Mittenfrequenz oder Bandbreite verstellt werden. Hiermit ist eine phasenverstellbare Hohlleitersammelschiene realisierbar.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen zwei Eingangsöffnungen wenigstens ein Parallelresonator mit dem Hohlleiter verbunden. Jeder Hohlleiterabschnitt zwischen benachbarten Eingangsöffnungen kann mit einem oder mehreren Parallelresonatoren verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind zwischen zwei benachbarten Eingangsöffnungen wenigstens zwei Parallelresonatoren mit dem Hohlleiter verbunden. Beispielsweise können mit gleichartig oder identisch aufgebauten Parallelresonatoren unterschiedliche Phasenbeziehungen für einen Hohlleiterabschnitt erzeugt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hohlleitersammelschiene weiter eine Mehrzahl von Anschlussstücken, die an die Eingangsöffnungen angeschlossen sind. Beispielsweise können am Hohlleiter weitere beispielweise rechteckige Rohre befestigt sein, die den Hohlleiter mit einem Kanalfilter verbinden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Phasenlängen der Hohlleiterabschnitte zwischen den Eingangsöffnungen und/oder die Phasenlängen der Anschlusstücke auf vordefinierte Frequenzbereiche der Hochfrequenz-Eingangssignale abgestimmt. Die Phasenlängen des Hohlleiters zwischen den Eingangsöffnungen können verschiedene Werte aufweisen. Auch die Phasenlängen der Anschlussstücke können verschiedene Werte aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Resonanzbereich des Parallelresonators auf einen Durchlassbereich der Hohlleitersammelschiene abgestimmt. Der Resonanzbereich des Parallelresonators kann beispielsweise unterhalb oder oberhalb des Durchlassbereichs liegen.
Die Parallelresonatoren können (konstruktiv) so eingestellt werden, dass ihre Resonanzfrequenz abseits des Filter-Durchlassbandes liegt. Die Parallelresonatoren können so dimensioniert werden, dass ihre Resonanzfrequenz weit ab vom Durchlassband des Multiplexers liegt, um die Verluste des Multiplexers nicht zu erhöhen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Ausgangsmultiplexer der eine Hohlleitersammelschiene, so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist, umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Ausgangsmultiplexer eine Mehrzahl von Kanalfiltern, die, beispielsweise über Anschlussstücke, jeweils mit einer Eingangsöffnung der Hohlleitersammelschiene verbunden sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Hohlleitersammelschiene, so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist, in einem Ausgangsmultiplexer eines Kommunikationssatelliten.
Eine derartiger Multiplexer kann beispielsweise in einem Satelliten eingesetzt werden. Der Satellit empfängt ein komplexes Signal, das in Bänder zerlegt wird, die verstärkt werden. Die verstärkten Signale der Bänder werden mit den Kanalfiltern des Multiplexers gefiltert und mit der Hohlleitersammelschiene zu einem Ausgangssignal zusammengefasst, das vom Satelliten versendet wird.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Multiplexer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Multiplexers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
3A zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Parallelresonator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3B zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Parallelresonator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
3C zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Parallelresonator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
4A zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Parallelresonators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4B zeigt ein Diagramm mit dem Resonanzverhalten des Parallelresonators aus der 4A.
5A zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Parallelresonators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5B zeigt ein Diagramm mit dem Resonanzverhalten des Parallelresonators aus der 4A.
6 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Parallelresonators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt einen Ausgangsmultiplexer 10, der eine Hohlleitersammelschiene 12 und eine Mehrzahl von Kanalfiltern 14 umfasst. Hochfrequenz-Signale 16 werden durch die Kanalfilter 14 gefiltert und über Eingangsöffnungen 18 in die Hohlleitersammelschiene 12 eingeleitet.
Die Hohlleitersammelschiene 12 umfasst einen Hohlleiter 20, der längs seiner Erstreckungsrichtung die Eingangsöffnungen 18 aufweist, die in seiner Wandung gebildet sind. Zwischen den Kanalfiltern 14 und den Eingangsöffnungen 18 befinden sich Anschlussstücke 22, die den entsprechenden Kanalfilter 14 mit der zugehörigen Eingangsöffnung 18 verbinden.
Die von den Filtern erzeugten Hochfrequenz-Signale 16 durchwandern die Anschlussstücke 22 und werden vom Hohlleiter 20 überlagert und an eine Ausgangsöffnung 24 am Ende des Hohlleiters 20 weitergeleitet, wo ein Ausgangssignal 26 die Hohlleitersammelschiene 12 verlässt.
An jeden Hohlleiterabschnitt 28, der jeweils zwei benachbarte Eingangsöffnungen 18 verbindet, ist am Hohlleiter 20 ein Parallelresonator 30 angebracht, der ein variables Volumen 32 aufweist, wie durch den Balg angedeutet ist.
Die Phasenlänge 34, der Hohlleiterabschnitt 28 und die Phasenlänge 36 der Anschlussstücke 22 sind (bei einer vordefinierten Stellung der Parallelresonatoren 30) derart eingestellt, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Kanalfilter 14 gering ist und auch die Dämpfung der Hohlleitersammelschiene 12 minimal ist.
Die Phasenlänge 34 eines Hohlleiterabschnitts 28 bzw. die Phasenbeziehung zwischen den beiden Eingangsöffnungen 18 an den Enden des Hohlleiterabschnitts 28 kann durch Verändern des Resonanzvolumens 32 des entsprechenden Parallelresonators 30 verändert und eingestellt werden.
Insbesondere bei einer Temperaturveränderung in der Umgebung der Hohlleitersammelschiene 12 kann sich das Material des Hohlleiters 20 ausdehnen oder schrumpfen, was die geometrische Länge der Hohlleiterabschnitte 28 und somit auch deren Phasenlänge 34 verändert. Genau diese Änderung der Phasenlänge kann durch eine entsprechende Änderung des Resonanzvolumens 32 ausgeglichen werden. Dies kann, wie weiter unten in Bezug auf die 3A bis 3C beschrieben wird, entweder direkt durch einen thermomechanischen Aktuator oder indirekt über einen elektromechanischen Aktuator erfolgen.
Auch ist es möglich, mit der Hohlleitersammelschiene 12 die Phasenlänge 34 eines Hohlleiterabschnitts 28 im Betrieb einzustellen, beispielsweise um die Hohlleitersammelschiene an veränderte Filterparameter anzupassen.
Die 2 zeigt einen Ausgangsmultiplexer 10, der zwischen zwei benachbarten Kanalfiltern 14 jeweils zwei Parallelresonatoren 30 umfasst. Wie aus der 2 hervorgeht, kann der Hohlleiter 20 ein rechteckiges Profil aufweisen.
Die Parallelresonatoren 30 können in gleicher oder in anderer Richtung von dem Hohlleiter 20 abstehen wie die Kanalfilter 14 bzw. wie die Anschlussstücke 22, beispielsweise auf der degenüberliegenden Seite (1) oder orthogonal zueinander (2).
Die 3A zeigt einen Parallelresonator 30, der ein zylinderförmiges Resonanzvolumen aufweist. Der Parallelresonator 30 umfasst zwei ineinander verschiebbare Rohre 42 und kann damit teleskopartig seine Länge verändern.
Die Länge des Resonanzvolumens 32 kann mit einem Aktuator 46 eingestellt werden, der ein thermomechanischer Aktuator sein kann. Ein thermomechanischer Aktuator 46 umfasst beispielsweise ein Bimetall, das die Länge des Aktuators 46 abhängig von der Umgebungstemperatur verändert. Die Längenänderung des Aktuators 46 und die Volumenänderung des Resonanzvolumens 32 können dabei konstruktiv derart aufeinander abgestimmt werden, dass die temperaturbedingte Längenänderung des Aktuators 46 und die damit einhergehende Volumenänderung des Volumens 32 eine Phasenlängenänderung durch die Ausdehnung des Hohlleiterabschnitts 28 ausgleicht.
Die 3B zeigt einen weiteren Parallelresonator 30, der im Unterschied zur 3B einen Balg 48 umfasst.
In der 3C ist ein Parallelresonator 30 gezeigt, der zylinderartig aufgebaut ist. Ein Schieberelement 50 in einem Hohlkörper 52 kann durch einen Aktuator 46 verschoben werden, um so das Resonanzvolumen 32 zu verändern. Der Aktuator 46 kann analog den 3A und 3B einen thermomechanischer Aktuator umfassen.
Es ist auch möglich, dass der Aktuator 46 einen elektromechanischen Aktuator, wie beispielsweise einen elektrischen Motor oder ein Piezo-Element umfasst. Der elektromechanische Aktuator 46 kann beispielsweise über eine Steuerung 54 angesteuert werden. Falls eine temperaturabhängige Steuerung gewünscht ist, kann die Hohlleitersammelschiene 12 einen Temperatursensor 56 umfassen, über den die Steuerung 54 die Temperatur der Hohlleiterschiene 20 erfassen kann.
Um eine temperaturbedingte Phasenverschiebung auszugleichen, kann die Steuerung dann beispielsweise aus einer Tabelle die notwendige Stellung des Aktuators 46 bei einer bestimmten Temperatur ermitteln.
Die 4A zeigt einen Parallelresonator 30 für den berechnet wurde, dass eine Verkürzung der Resonanzvolumenlänge von 8 mm auf 7,65 mm eine Phasenveränderung eines Hohlleiterabschnitts 28 ausgleichen kann, der einer Temperaturdifferenz von 100°C ausgesetzt ist. In diesem Fall kann die Phasenbeziehung zwischen den Öffnungen 18 zwischen 68,426° und 66,759° variieren, was durch die oben genannte Veränderung des Resonanzvolumens ausgeglichen werden kann.
Die 4B zeigt ein Diagramm mit dem Resonanzverhalten des Parallelresonators 30 aus der 4A. Nach oben ist die Dämpfung in dB und nach rechts die Frequenz in GHz aufgetragen. Die Kurve 60 zeigt die Resonanz des Parallelresonators 30, dessen Resonanzfrequenz bei etwa 24,5 GHz liegt. Die Kurve 62 zeigt dessen Reflektionsverhalten, das bei etwa 20,5 GHz minimal wird.
Der mögliche Durchlassbereich 64 des Multiplexers 10 kann dann beispielsweise zwischen in etwa 18 GHz und 23 GHz liegen, wo die Reflektion möglichst niedrig ist und keine Verluste durch Resonanz auftreten. Die Resonanzfrequenz des Parallelresonators 30 liegt dabei über dem Durchlassbereich.
Die 5A zeigt einen Parallelresonator 30 analog der 4A mit einem kürzeren Resonanzvolumen 32. Analog der 4A kann eine Änderung der Resonanzvolumenlänge zwischen 1,9 mm und 2 mm eine durch eine Temperaturdifferenz von 100°C erzeugte Änderung der Phasenbeziehung zwischen 98,398° und 96,644° ausgleichen.
Die 5B zeigt ein Diagramm analog der 4B, jedoch für Kurven 60, 62 für den Parallelresonator 30 aus der 5A. Die Resonanzfrequenz des Parallelresonators 30 liegt bei etwa 15,75 GHz, das Minimum der Reflektion bei in etwa 24,5. Der mögliche Durchlassbereich 64 des Multiplexers 10 kann dann beispielsweise zwischen in etwa 20 GHz und 25 GHz liegen. Die Resonanzfrequenz des Parallelresonators 30 liegt unter dem Durchlassbereich.
Die 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Parallelresonators 30, der über eine Einkoppelblende 70 mit dem Hohleiter 20 der Hohlleitersammelschiene 12 gekoppelt ist. Der Parallelresonator 30 ist seitlich über die Einkoppelblende 70 an der Hohlleitersammelschiene 12 angebracht. Am Hohlleiter 20 ist dazu ein erster Anschlusshohlleiter 72 angebracht, der mit einem zweiten Anschlusshohlleiter 74 mit geringerem Durchmesser verbunden ist, der wiederum mit dem Behälter des Parallelresonators 30 verbunden ist.
Der Parallelresonator 30 aus der 6 weist einen zylinderförmigen bzw. tonnenförmigen Behälter auf, dessen Achse im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Hohlleiters 20 verläuft. Im Resonanzvolumen 32 befindet sich ein Verstellmechanismus mit einem Schieber 50 oder eine Klappe 50, der einen Aktuator 46 aufweist, der, wie oben ausgeführt, thermomechanisch und/oder elektromechanisch ausgeführt sein kann.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Hohlleitersammelschiene (12) zum Konvertieren einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Eingangssignalen (16) in ein Hochfrequenz-Ausgangssignal (26), die Hohlleitersammelschiene (12) umfassend: einen Hohlleiter (20), eine Mehrzahl von Eingangsöffnungen (18), die entlang des Hohlleiters (20) angeordnet sind, wobei jede Eingangsöffnung (18) zur Aufnahme eines Hochfrequenz-Eingangssignals (16) bestimmt ist; eine Ausgangsöffnung (24) am Hohlleiter (20) zur Abgabe des Hochfrequenz-Ausgangssignals (26); wenigstens einen Parallelresonator (30), der zwischen zwei Eingangsöffnungen (28) mit der Hohlleitersammelschiene (12) verbunden ist; wobei der Parallelresonator (30) ein mechanisch verstellbares Volumen (32) aufweist, mit dem eine Phasenbeziehung des Hohlleiters (20) zwischen den beiden Eingangsöffnungen (28) einstellbar ist.
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 1, wobei der Parallelresonator (30) einen Aktuator (46) umfasst, der das Volumen des Parallelresonators (30) ändert.
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 2, wobei der Aktuator (46) einen thermomechanischen Aktuator umfasst.
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 3, wobei der thermomechanische Aktuator (46) darauf abgestimmt ist, das Volumen des Parallelresonators (30) derart zu ändern, dass eine Veränderung der Phasenbeziehung des Hohlleiters (20) aufgrund einer Ausdehnung des Hohlleiters (20) durch eine Temperaturänderung durch den Parallelresonator (30) vermindert wird.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Aktuator (46) einen elektromechanischen Aktuator umfasst.
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 5, weiter umfassend: eine elektronische Steuerung (54), die dazu ausgeführt ist, den elektromechanischen Aktuator (46) derart anzusteuern, dass eine Veränderung der Phasenbeziehung des Hohlleiters (20) aufgrund einer Ausdehnung des Hohlleiters (20) durch eine Temperaturänderung durch den Parallelresonator (30) vermindert wird.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parallelresonator (30) ein in der Länge veränderbares Resonanzvolumen (32) aufweist.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parallelresonator (30) ein bewegliches Schiebeelement (50) in einem Hohlraum (52) umfasst.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Mehrzahl von Parallelresonatoren (30).
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 9, wobei zwischen zwei Eingangsöffnungen (18) wenigstens ein Parallelresonator (30) mit dem Hohlleiter (20) verbunden ist.
Hohlleitersammelschiene (12) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwischen zwei benachbarten Eingangsöffnungen (18) wenigstens zwei Parallelresonatoren (30) mit dem Hohlleiter (20) verbunden sind.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Mehrzahl von Anschlussstücken (22), die an die Eingangsöffnungen (18) angeschlossen sind; wobei die Phasenlängen (34) von Hohlleiterabschnitten (28) zwischen den Eingangsöffnungen (18) und die Phasenlängen (36) der Anschlussstücke (22) auf vordefinierte Frequenzen der Hochfrequenz-Eingangssignale (16) abgestimmt sind.
Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Resonanzbereich (60) des Parallelresonators (30) auf einen Durchlassbereich (64) der Hohlleitersammelschiene (12) abgestimmt ist.
Ausgangsmultiplexer (10), umfassend: eine Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13; eine Mehrzahl von Kanalfiltern (14), die mit den Eingangsöffnungen (18) der Hohlleitersammelschiene (12) verbunden sind.
Verwendung einer Hohlleitersammelschiene (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Ausgangsmultiplexer (10) eines Kommunikationssatelliten.