DE10219650A1 - Koaxialer Orthogonal-Mode-Verbindungs-Breitbandkoppler - Google Patents

Abstract

Ein koaxialer Orthogonal-Mode-Verbindungs- oder OMJ-Breitbandkoppler ist offenbart. Der OMJ-Koppler umfaßt einen koaxialen Wellenleiter mit zwei oder mehreren Stegen, zwei oder mehrere einen Steg oder ein T-Septum aufweisende Wellenleiter, die eine entsprechende Anzahl an Stegen oder T-Septa wie der koaxiale Wellenleiter aufweisen, und einen Mechanismus zum Konvertieren des koaxialen Wellenleiters in die Sektor-Wellenleiter, der fluchtend mit dem koaxialen und den Sektor-Wellenleitern ausgebildet ist. Der Konvertier-Mechanismus umfaßt vorzugsweise zumindest zwei Metallrippen, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind und an die Sektor-Wellenleiter angeschlossen sind. Optional sind die Metallrippen in der Form verjüngt. Weiter vorzugsweise gibt es vier Metallrippen, vier Sektor-Wellenleiter und vier Stege oder T-Septa in dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im großen und ganzen Wellenleiter und zugehörige Koppler zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen und insbesondere Koppler für eine koaxiale Orthogonal-Mode-Verbindung (OMJ: Orthogonal-Mode- Junction).

Zwei Anordnungen wurden vorgeschlagen, um doppelt polari­ sierte Banden aufzuteilen, die sich in einem Hornstrahler fortpflanzen.

Die erste Anordnung ist ein vierstegiger kreisförmiger ko­ axialer Wellenleiterdiplexer: Zhang, H. Z. und James, G. L. "Characteristics of quad-ridged coaxial waveguides for dual­ band horn applications", IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., Band 145, Nr. 3, Juni 1998; und Zhang, H. Z., "Cutoff and bandwidth characteristics of a circular coaxial waveguide with four T-Septa symmetrically placed in the inner conductor", IEE Proc.-Microw. Antennas Propag. Band 145, Nr. 4, August 1998. Bei dem vierstegigen Wellenleiterdiplexer pflanzt sich ein Unterbandsignal in einem koaxialen vier­ stegigen Bereich und ein Oberband in dem inneren kreisför­ migen Wellenleiter fort. Eine erwünschte Hybrid-TE₁₁-Mode wird in dem koaxialen Bereich durch eine Sonde in jedem Rücken bei einer minimalen Störung für das Oberband angeregt, das sich in dem inneren kreisförmigen Wellenleiter fortpflanzt.

Die zweite Anordnung ist ein kreisförmiger koaxialer Orthogonal-Mode-Verbindungs-Koppler oder einfach ein kreis­ förmiger OMJ-Koppler: Zhang, H. Z., "Circular coaxial orthogonal-mode-junction coupler and its applications", IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., Band 147, Nr. 1, Februar 2000. Dieser Koppler hat einen kreisförmigen koaxialen Wellenleiter mit vier seitengekoppelten rechteckigen Wellen­ leitern und wird als ein Mehrbandkoppler eingesetzt. Ein Unterbandsignal wird aus dem koaxialen Wellenleiter durch die vier rechteckigen Wellenleiter extrahiert und später unter Verwendung einer kreisförmigen OMJ wieder gekoppelt, sobald das Oberbandsignal an dem fluchtenden Zufuhrsystem extrahiert wurde, das an dem inneren kreisförmigen Wellen­ leiter angebracht ist.

Diese beiden Anordnungen haben eine Anzahl von Nachteilen. Einer ist der, daß die Sondenanregung in dem koaxialen vierstegigen Wellenleiter schwierig zu analysieren und dadurch wirksam zu optimieren ist. Überdies kann die Kopplung zwischen den Sonden ein erhebliches Problem darstellen, insbesondere bei Doppelpolarisationsbetrieb. Überdies hat man herausgefunden, daß diese Anordnung Schwierigkeiten beim Extrahieren mehrerer Banden hat, und aktuelle Konstruktionen beruhen stark auf empirischen Verfahren.

Im Gegensatz dazu wurden die kreisförmigen koaxialen OMJ gründlich analysiert, wobei Multibandsignale von einer Reihe koaxialer OMJ extrahiert (gediplext) wurden. Jedoch ist die Bandbreite dieser koaxialen OMJ's durch die Anordnung des koaxialen Wellenleiters selber und die Verwendung der Iris­ anpassung, um eine akzeptable Leistungsfähigkeit zu erreichen, begrenzt. Bislang ist die maximal erreichte Bandbreite für diese Anordnungen geringer als 10%, wodurch das gesamte Bandbreitenpotential für die Einspeisestrahler begrenzt wird.

Daher besteht offenbar ein Bedarf für einen verbesserten OMJ-Koppler, um einen oder mehrere dieser Nachteile über die voranstehenden Anordnungen zu überwinden oder zumindest zu verbessern.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein koaxialer Orthogonal-Mode-Verbindungs-Breitbandkoppler oder OMJ- Koppler (Orthogonal mode junction) offenbart. Der OMJ- Koppler umfaßt einen koaxialen Wellenleiter mit zwei oder mehreren Stegen oder T-Septa, zwei oder mehrere Sektor- Wellenleiter mit einer entsprechenden Anzahl an Stegen oder T-Septa wie der koaxiale Wellenleiter, und einen Mechanismus zum Konvertieren des koaxialen Wellenleiters in die Sektor- Wellenleiter. Die Konvertiervorrichtung ist fluchtend mit dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern ausgebildet. Optional kann der koaxiale Wellenleiter kreis­ förmig, rechteckig oder quadratisch sein.

Vorzugsweise ist die Konvertiervorrichtung einstückig in dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern ausge­ bildet, und weist insbesondere vorzugsweise zwei oder mehr Metallrippen oder Leitbleche auf, die symmetrisch um den koaxialen Wellenleiter angeordnet und an die Sektor-Wellen­ leiter gekoppelt sind. Optional können sich die Metallrippen in der Form verjüngen, wobei sie sich von dem koaxialen Wellenleiter in Richtung der Sektor-Wellenleiter erstrecken.

Weiter vorzugsweise hat der OMJ-Koppler vier Metallrippen und vier Sektor-Wellenleiter. Optional kann die Anzahl von Stegen oder T-Septa in den koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern vier sein.

Optional sind die beiden oder mehrere Stege oder T-Septa des koaxialen Wellenleiters und der Sektor-Wellenleiter:
zwei oder mehrere Stege, die symmetrisch um einen Innen­ leiter oder den koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und entsprechende Stege, die in kleinen, kurzen bzw. engen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind, oder
zwei oder mehr Stege, die symmetrisch um einen Außenleiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und ent­ sprechende Stege, die in großen, langen bzw. breiten Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind, oder
zwei oder mehr Doppelstege, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und entsprechende Doppelstege, die in den Sektor-Wellenleitern angeordnet sind; oder
zwei oder mehr T-Septa, die symmetrisch um einen Innenleiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entspre­ chende T-Septa, die in kleinen Wänden der Sektor-Wellen­ leiter angeordnet sind; oder
zwei oder mehr T-Septa, die symmetrisch um einen Außenleiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entspre­ chende T-Septa, die in großen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind; oder
zwei oder mehr Doppel-T-Septa, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und entsprechende Doppel-T-Septa, die in den Sektor-Wellenleitern angeordnet sind. Vorzugsweise sind die beiden oder mehreren Stege oder T-Septa des koaxialen Wellenleiters durch eine entsprechende Anzahl von Metallrippen getrennt, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter als die Konvertierungsvorrichtung angeordnet sind, um die Stege oder T-Septa voneinander zu trennen.

Vorzugsweise wird ein doppelt polarisierter Signaleingang über den koaxialen Wellenleiter in die Sektor-Wellenleiter getrennt. Das doppelt polarisierte Signal kann in ein Ober­ bandsignal, das über den Innenwellenleiter des koaxialen Wellenleiters übertragen wird, und ein oder mehrere Unter­ bandsignale getrennt werden, die über die Sektor-Wellen­ leiter übertragen werden. Eine Hybrid-TE₁₁-Mode in dem koaxialen Wellenleiter kann in eine Hybrid-TE₁₀-Mode in jedem der Sektor-Wellenleiter transformiert werden. Optional umfaßt der OMJ-Koppler zwei oder mehr koaxiale Sonden oder rechteckige Wellenleiter, die als eine T-Verbindungs­ anordnung verwendet werden, bei der die Hybrid-TE₁₀-Mode- Signale in dem Sektor-Wellenleiter an die koaxialen Sonden oder rechteckigen Wellenleiter gekoppelt werden. Noch über­ dies kann der OMJ-Koppler einen koaxialen Leistungskoppler oder einen kreisförmigen Orthogonal-Mode-Verbinder umfassen, um gegenüberliegende Paare der Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale in den Koaxialkabeln oder den Rechteckwellenleitern wieder zu koppeln, um die Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale zu extrahieren.

Optional umfaßt der OMJ-Koppler folgendes:
eine Reihe koaxialer Sonden in den Sektor-Wellenleitern, um die Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale zu extrahieren und einen koaxialen Leistungskoppler, um die extrahierten Hybrid-TE₁₀- Signale wieder zu koppeln; oder
eine Reihe von Rechteckwellenleitern an einer breiten Wand der Sektor-Wellenleiter, um die Hybrid-TE10-Mode-Signale zu extrahieren, und einen koaxialen Leistungskoppler oder kreisförmigen Orthogonal-Mode-Verbinder, um die extrahierten Hybrid-TE10-Mode-Signale wieder zu koppeln. Optional können die rechteckigen Wellenleiter mit Stegen versehen sein oder T-Septa aufweisen.

Optional hat der OMJ-Koppler eine koaxiale Doppelsteg- oder Doppel-T-Septum-Anordnung und zwei Wellenleiter mit Sektor­ stegen oder T-Septum, um ein einfach polarisiertes Signal von einem koaxialen Strahler in Sektor-Wellenleiter zu transformieren. Auch optional können sich verjüngende Metallrippen eingesetzt werden, um einen koaxialen Wellen­ leiter mit vier Stegen oder vier T-Septa in Sektor-Wellen­ leiter mit einem Steg oder einem T-Septum aufzuteilen, um die Reflektion zu reduzieren.

Eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden im folgenden nur beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine Seiten- und Rückansicht im Querschnitt eines koaxialen Orthogonal-Mode-Verbindungs- (OMJ)-Breitbandkopplers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die an einen mit einem dielektrischen Konus gefüllten Strahler angeschlossen ist.

Die Fig. 2A und 2B zeigen eine Seiten- und Rückansicht im Querschnitt des koaxialen OMJ-Breitbandkopplers gemäß der ersten Ausführung der Erfindung, die an einen koaxialen Strahler angeschlossen ist.

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Seiten- und Rückansicht im Querschnitt des koaxialen OMJ-Breitbandkopplers gemäß der ersten Ausführung der Erfindung, die an einen kreisförmigen Strahler angeschlossen ist.

Die Fig. 4A, 4B und 4C zeigen eine Vorderquerschnitts-, Seiten- und Rückquerschnittsansicht des koaxialen OMJ-Breit­ bandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreisförmigen koaxialen Wellenleiters mit vier Stegen, die symmetrisch um einen Innenleiter angeordnet sind, und vier einstegigen Sektor-Wellenleitern gemäß den Fig. 1 bis 3 einsetzt.

Die Fig. 5A, 5B und 5C zeigen eine Vorderquerschnitts-, Seiten- und Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ- Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreis­ förmigen koaxialen Wellenleiter mit vier Stegen, die symmetrisch um einen Außenleiter angeordnet sind, und vier einstegigen Sektor-Wellenleitern gemäß einer zweiten Aus­ führung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen eine Vorderquerschnitts-, eine Seiten- und einen Rückquerschnittsansicht eines koaxia­ len OMJ-Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreisförmigen koaxialen Wellenleiter mit vier symmetrisch angeordneten Doppelstegen mit vier doppelstegigen Sektor- Wellenleitern gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 7A, 7B und 7C zeigen eine Vorderquerschnitts-, Seiten- und Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ- Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreis­ förmigen koaxialen Wellenleiter mit vier T-Septa, die symmetrisch um einen Innenleiter angeordnet sind, und vier Einzel-T-Septum-Wellenleitern gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 8A, 8B und 8C zeigen einen Vorderquerschnitt, Seiten- und Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ- Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreis­ förmigen koaxialen Wellenleiter mit vier T-Septa, die symmetrisch in einem Außenleiter angeordnet sind, und vier Einzel-T-Septum-Sektor-Wellenleitern gemäß einer fünften Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 9A, 9B und 9C zeigen eine Vorderquerschnitts-, Seiten- und Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ- Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem kreis­ förmigen koaxialen Wellenleiter mit vier symmetrisch angeordneten Doppel-T-Septa und vier Doppel-T-Septum-Sektor- Wellenleitern gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 10A, 10B und 100 zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem quadratischen koaxialen Wellenleiter mit vier symmetrisch angeordneten Doppelstegen und vier Doppelsteg- Sektor-Wellenleitern gemäß einer siebten Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 11A, 11B und 11c zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers, der eine Kopplung zwischen einem quadratischen koaxialen Wellenleiter mit vier symmetrisch angeordneten Doppel-T-Septa und vier Doppel-T- Septum-Sektor-Wellenleitern gemäß einer achten Ausführung der Erfindung einsetzt.

Die Fig. 12A, 12B und 12C zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers gemäß einer neunten Ausführung der Erfindung, der sich verjüngende Metallrippen einsetzt, um den koaxialen vierstegigen Wellenleiter in vier mit einem Steg versehene Sektor-Wellenleiter aufzuteilen.

Die Fig. 13A und 13B zeigen eine Seiten- und eine Rück­ querschnittsansicht, die ein Anregungsverfahren unter Ver­ wendung koaxialer Sonden für einen koaxialen OMJ-Breitband­ koppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung dar­ stellen.

Die Fig. 14A und 14B zeigen eine Seiten- und eine Rück­ querschnittsansicht, die ein Anregungsverfahren unter Ver­ wendung rechteckiger Wellenleiter für einen koaxialen OMJ- Breitbandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung darstellen.

Die Fig. 15 zeigt eine Seitenansicht, die ein Anregungsver­ fahren unter Verwendung vier rechteckiger Wellenleiter und eines kreisförmigen OMJ für einen koaxialen OMJ-Breitband- Koppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung dar­ stellt.

Die Fig. 16A und 16B zeigen eine Seiten- und eine Rück­ querschnittsansicht, die ein Anregungsverfahren unter Ver­ wendung von vier mit Stegen versehenen rechteckigen Wellen­ leiter für einen koaxialen OMJ-Breitbandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellen.

Die Fig. 17 zeigt eine Seitenansicht, die ein Mehrband­ anregungsverfahren unter Verwendung koaxialer Sonden und koaxialer Leistungskoppler für einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellt.

Die Fig. 18 zeigt eine Seitenansicht, die ein Mehrband­ anregungsverfahren unter Verwendung rechteckiger Wellen­ leiter und kreisförmiger OMJ für einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellt.

Die Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht, die ein Multibandan­ regungsverfahren unter Verwendung rechteckiger Wellenleiter und koaxialer Leistungskoppler für einen koaxialen OMJ- Breitbandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung darstellt.

Die Fig. 20A, 20B, 20C und 20D zeigen eine Seiten-, eine Vorderquerschnitts-, eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers, die die Anpassung des mit Stegen versehenen Sektor-Wellenleiters an einen rechteckigen einstegigen Standardwellenleiter gemäß einer zehnten Aus­ führung der Erfindung betreffen.

Die Fig. 21A, 21B und 21C zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers gemäß einer elften Ausführung der Erfindung, der vier Metallrippen einsetzt, um einen koaxialen Doppelsteg-Wellenleiter in zwei einstegige Sektor-Wellenleiter für einfach polarisierte Anwendungen aufzuteilen.

Die Fig. 22A, 22B und 22C zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht eines koaxialen OMJ-Breitbandkopplers gemäß einer zwölften Ausführung der Erfindung, der vier Metallrippen einsetzt, um einen koaxialen Wellenleiter mit zwei symmetrisch angeord­ neten T-Septa in zwei Einzel-T-Septum-Wellenleiter für einfach polarisierte Anwendungen aufzuteilen.

Die Fig. 23A, 23B und 23C zeigen eine Vorderquer­ schnitts-, eine Seiten- und eine Rückquerschnittsansicht, die die Dimensionen der Kopplung zwischen dem vierstegigen Wellenleiter und den vier Einzelsteg-Wellenleitern für den koaxialen OMJ-Breitbandkoppler darstellen, der in den Fig. 4A, 4B und 4C gezeigt ist.

Die Fig. 24 zeigt ein Diagramm, das den Reflektionskoeffi­ zienten der Kopplung zwischen dem vierstegigen koaxialen Wellenleiters und den vier einstegigen Sektor-Wellenleitern, wie in den Fig. 4 und 23 gezeigt, mit der Höhe des Stegs (p) als ein Parameter darstellt.

Koaxiale Orthogonal-Mode-Verbindungs-(OMJ)-Breitbandkoppler werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Details einschließlich der bestimmten Anzahl von Stegen, T-Septa, Metallrippen und Sektor-Wellenleitern dargelegt. Es ist den Fachleuten jedoch klar, daß die vor­ liegende Erfindung ohne diese speziellen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Merkmale nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken. Auch werden in den Zeichnungen Elemente in einer Zeichnung mit ähnlichen sich entsprechenden Elemen­ ten in einer anderen Zeichnung mit der Regel bezeichnet, daß die letzten beiden Ziffern die gleichen sind. Zum Beispiel entspricht das Element XX01 in Fig. X dem Element YY01 in Figur Y. Nur der Kürze halber kann die Beschreibung von Elementen, wie z. B. YY01 nicht wiederholt werden. Außerdem können die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele derart ausgeführt werden, daß Stege und T-Septa gegen­ einander austauschbar sind.

Die koaxialen OMJ-Breitbandkoppler gemäß den Ausführungsbei­ spielen der Erfindung wurden primär entwickelt, um mehrere Banden von einem kreisförmigen, koaxialen oder mit einem dielektrischen Konus gefüllten Einspeisungsstrahler auf­ zuteilen und werden im folgenden in Bezug auf diese Anwen­ dung beschrieben. Derartige Hornstrahler können z. B. in dem 0,2 GHz bis 300 GHz Bereich verwendet werden. Jedoch ist es den Fachleuten aus dieser Offenbarung klar, daß die Erfin­ dung nicht auf dieses bestimmte Anwendungsgebiet beschränkt ist. Zum Beispiel ist der koaxiale OMJ-Breitbandkoppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung auch zum Aufteilen beliebiger Bänder beliebiger Wellenleiteranord­ nungen bei Antennenanwendungen und beliebigen anderen elek­ tromagnetischen Anwendungen einsetzbar.

Die Fig. 1A und 1B zeigen einen Orthogonal-Mode-Verbin­ dungs-Breitbandkoppler 120 gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung, der an einen Hornstrahler 110 angeschlossen ist. Der Hornstrahler 110 hat einen konzentrischen dielektrischen Konus 140 (durch diagonale Linien angedeutet), der darin angeordnet ist. Der Rest des Innenraums des Strahlers 110 ist Luft. Irise 112 sind in der inneren Oberfläche des Hornstrahlers 110 vorzugsweise angeordnet und sind mit gestrichelten Linien angedeutet. Bei dem Hornstrahler 110 werden Oberbandsignale über den dielektrischen Konus 140 geleitet, und Unterbandsignale werden durch das umgebende Luftmedium geleitet. Doppelt polarisierte Doppelbandsignale können von dem mit einem dielektrischen Konus gefüllten oder koaxialem Horn 110 in einen kreisförmigen vierstegigen koaxialen Wellenleiter 120A über den koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 120 gekoppelt werden. Wie in Fig. 1B gezeigt, sind vorzugsweise vier Stege 160 symmetrisch zu dem kreis­ förmigen inneren Wellenleiter 150 angeordnet. Das Oberband wird an den inneren kreisförmigen Wellenleiter 150 gekoppelt, der den Kern des koaxialen Wellenleiters 120 ausmacht. Das Unterband wird an den vierstegigen koaxialen Bereich gekoppelt. Der koaxiale vierstegige kreisförmige Wellenleiter 120A wird in vier einzelstegige Sektor-Wellen­ leiter 120B durch den Einsatz von vier Metallrippen 170 konvertiert.

Doppelt polarisierte Signale in den koaxialen vierstegigen Wellenleiter 120A werden dann in die vier einzelstegigen Sektor-Wellenleiter 120B getrennt. Die Hybrid-TE₁₁-Mode in dem vierstegigen Bereich wird in eine TE₁₀-Mode in jedem der Sektor Wellenleiter 120B transformiert. Die Hybrid-TE₁₀-Mode- Signale in gegenüberliegenden Paaren dieser mit einem Steg versehenen Sektor-Wellenleiter 120B durch Anregungssonden 130 extrahiert und auf verschiedene Weisen wieder gekoppelt werden, wie im folgenden beschrieben.

Die Details des koaxialen OMJ-Breitbandkopplers 120 werden in Fig. 4 gezeigt. Insbesondere zeigt Fig. 4A eine Vorder­ querschnittsansicht des kreisförmigen koaxialen Wellen­ leiters 120A, wie er von der Verbindung mit dem Hornstrahler 110, 210 und 310 gesehen wird. Fig. 4C zeigt eine Rückquer­ schnittsansicht des Sektor-Wellenleiters 120B.

Die Fig. 2A und 2B zeigen einen ähnlichen Aufbau, wie er in Fig. 1A und 1B gezeigt ist, außer daß der mit einem dielektrischen Konus gefüllte Strahler 110 durch einen ko­ axialen Strahler 210 ersetzt ist. Dieser Strahler 210 hat einen inneren konzentrischen Hornstrahler 240, der unmittel­ bar an den inneren koaxialen Wellenleiter 250 gekoppelt ist. Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie der von Fig. 1 und die gleichen Bezugszeichen werden verwendet.

Die Fig. 3A und 3B zeigen noch einen weiteren ähnlichen Aufbau, wie die in den Fig. 1 und 2 gezeigten, außer daß die Hornstrahler 110 und 210 durch einen kreisförmigen Horn­ strahler 310 ersetzt sind. Für das kreisförmige Horn 310 werden die eingehenden Wellen an den koaxialen Wellenleiter 320A gekoppelt sind, in dem einige übereinstimmende Irise eingesetzt werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Die koaxialen OMJ- Breitbandkoppler gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im folgenden beschrieben werden, können gleichermaßen mit den Hornstrahlern, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt sind, anstelle des koaxialen OMJ-Breitband­ kopplers der ersten Ausführung ausgeführt werden.

Die Fig. 5A, 5B und 5C zeigen einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 520 gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung die eine Kopplung zwischen dem kreisförmigen koaxialen Wellenleiter 520A mit vier Stegen 580, die symmetrisch um den Außenleiter angeordnet sind (und nicht um den Innen­ leiter, der durch den zentralen Wellenleiter 550 gebildet ist), und vier einstegigen Sektor-Wellenleitern 520B einsetzt, um die Hybrid-TE₁₁-Mode in dem koaxialen Wellen­ leiter 520A in die Hybrid-TE₁₀-Mode zu konvertieren. Wieder werden Metallrippen 570 eingesetzt, um die Sektor-Wellen­ leiter 520B zu bilden.

Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 620 gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung die eine Kopplung zwischen dem kreisförmigen koaxialen Wellenleiter 620A mit vier symmetrischen angeordneten Doppelstegen 660, 680 und vier doppelstegigen Sektor-Wellen­ leitern 620B umfaßt. Ein T-Septum-Wellenleiter kann für denselben Zweck eingesetzt werden. Der Innensteg 660 von jedem Paar ist kleiner als der Außensteg 680, aber anderer­ seits können die beiden symmetrisch zueinander ausgerichtet bzw. ausgebildet sein.

Die Fig. 7A, 7B und 7C zeigen einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 720 gemäß einer vierten Ausführung der Erfin­ dung, die eine Kopplung zwischen einem kreisförmigen koaxia­ len Wellenleiter 720A mit vier T-Septa 790, die symmetrisch um den Innenleiter angeordnet sind (durch den zentralen Wellenleiter 750 ausgebildet), und vier Einzel-T-Septum Sektor-Wellenleitern 720B umfaßt, die durch Metallrippen 770 ausgebildet sind, die sich zwischen dem Innen- und dem Außenleitern und entlang des OMJ-Kopplers 720 erstrecken.

Die Fig. 8A, 8B und 8C zeigen einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 820 gemäß einer fünften Ausführung der Erfin­ dung, die eine Kopplung zwischen einem kreisförmigen koaxialen Wellenleiter 820A mit vier T-Septa 892, die symmetrisch in dem Außenleiter angeordnet sind, und vier Einzel-T-Septum Sektor-Wellenleitern 820B umfaßt.

Die Fig. 9A, 9B und 9C zeigen einen koaxialen OMJ-Breit­ bandkoppler 920 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine Kopplung zwischen einem kreisförmigen koaxialen Wellenleiter 920B mit vier symmetrisch angeord­ neten Doppel-T-Septa 990, 992 und vier Doppel-T-Septum Sektor-Wellenleitern 920B umfaßt.

Die Konvertierung kann auch unter Verwendung koaxialer rechteckiger oder quadratischer Wellenleiter gemacht werden.

Die Fig. 10A, 10B und 10C zeigen einen koaxialen OMJ- Breitbandkoppler 1020 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung, die eine Kopplung zwischen einem quadra­ tischen koaxialen Wellenleiter 1020A mit vier symmetrisch angeordneten Doppelstegen 1060, 1080 und vier doppelstegigen Sektor-Wellenleitern 1020B umfaßt. Während in Fig. 10 Steg­ paare gezeigt werden, können bei weiteren Ausführungs­ beispielen auch Stege entweder auf dem Innenleiter oder dem Außenleiter gemäß den Prinzipien der Fig. 4 und 5 ausge­ bildet sein.

Die Fig. 11A, 11B und 11C zeigen einen koaxialen OMJ- Breitbandkoppler 1120 gemäß einer achten Ausführung der Erfindung, die eine Kopplung zwischen einem quadratischen koaxialen Wellenleiter 1120A mit vier symmetrisch angeord­ neten Doppel-T-Septa 1190, 1192 und vier Doppel-T-Septum- Sektor-Wellenleitern 1120B (durch Metallrippen 1170 ausge­ bildet) umfaßt. Während Doppel-T-Septa Paare in Fig. 11 gezeigt werden, können bei weiteren Ausführungsbeispielen die T-Septa auch an entweder dem Innenleiter oder dem Außen­ leiter gemäß den Prinzipien der Fig. 7 und 8 ausgebildet sein.

Die Trennung eines koaxialen Wellenleiters mit vier Stegen oder vier T-Septa in vier mit einem Steg oder einem T-Septum versehene Sektor-Wellenleiter kann auch erreicht werden, indem sich verjüngende Metallrippen 1270 eingesetzt werden, wie in den Fig. 12A, 12B und 12C gezeigt. Diese sich verjüngenden Metallrippen 1270 können die Reflektion vermin­ dern. Demzufolge kann die Bandbreite des OMJ-Breitband­ kopplers weiter verbessert werden. Obwohl die sich verjün­ genden Rippen 1270 mit Bezug auf die vier Stege von Fig. 4 gezeigt werden, können die sich verjüngenden Rippen auch bei irgendeinem der im vorhergehenden oder im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet werden. Außerdem können auch zum Beispiel sich verjüngende T-Septa eingesetzt werden.

Der Hauptvorteil der Transformation der Hybrid-TE₁₁-Mode in den koaxialen Wellenleitern mit vier Stegen oder T-Septa in die Hybrid-TE₁₀-Mode in vier identischen Sektor-Wellenleitern mit einem Steg oder einem T-Septum ist die Vereinfachung der Analyse und des Konstruktionsverfahrens. Der Vorteil umfaßt auch die verstärkte Isolierung zwischen orthogonalen Moden in dem koaxialen Wellenleiterbereich, weil es keine direkte Querkopplung zwischen den Quellen gibt.

Die Fig. 13A und 13B zeigen die Anwendung eines Anre­ gungsverfahren unter Verwendung koaxialer Sonden 1330 für einen koaxialen OMJ-Breitbandkoppler 1320 gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung. Fig. 13 zeigt den Fall eines koaxialen vierstegigen Wellenleiters 1320A und koaxialer einstegiger Wellenleiter 1320B, nur für Illustrak­ tionszwecke. Jeder andere OMJ-Koppler gemäß den Ausführungs­ beispielen der Erfindung kann entsprechend ausgebildet wer­ den, ohne von dem Schutzbereich und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Ähnliche Kommentare treffen für andere Anre­ gungsverfahren und Anordnungen zu, die im folgenden offen­ bart sind. Ein doppelt polarisiertes Unterband- 1390 und Oberbandsignal 1392 werden in den Außenbereich des koaxialen Wellenleiters 1320A bzw. den Innenwellenleiter 1350 einge­ speist. Die TE₁₀-Mode in jedem dieser Sektor-Wellenleiter 1320B kann unter Verwendung vier koaxialer Sonden 1330 extrahiert und dann wieder in die polarisierte TE₁₁-Mode unter Verwendung von zwei koaxialen Leistungskopplern 1382 (nur ein Koppler ist in Fig. 13A dargestellt) gekoppelt werden. Das Oberband 1396 wird von dem Innenwellenleiter 1350 zur Verfügung gestellt, und das Unterband 1394 wird an dem Ausgang der Koppler 1382 zur Verfügung gestellt. Die Sonde 1384 ist an den Leistungsteiler wie ein orthogonales Band angeschlossen. Die Sonden 1330 und 1384 sind von der gleichen Sondenart. Die Sonde 1384 kann mit der Sonde 1330 fluchtend sein und keinen Unterschied für den Betrieb der Koppler machen. Der Leistungsteiler ist eine Vorrichtung, die das eingehende Signal von einem Tor in zwei Tore mit gleicher Leistung aufteilt.

Die Fig. 14A und 14B zeigen die Anwendung eines weiteren Anregungsverfahrens unter Verwendung vier rechteckiger Wellenleiter 1432 mit koaxialen Sonden 1430 für einen ko­ axialen OMJ-Breitbandkoppler 1420 gemäß den Ausführungsbei­ spielen der Erfindung. Wieder werden ein doppelt polari­ siertes Unterband 1490 und ein Oberbandsignal 1492 in den Außenbereich des koaxialen Wellenleiters 1420A bzw. den Innenwellenleiter 1450 eingespeist. Die Anregung der erwünschten TE₁₀-Mode kann unter Verwendung der vier recht­ eckigen Wellenleiter 1432 erreicht und unter Verwendung vier koaxialer Sonden 1430 und zwei Leistungskoppler 1482 wieder gekoppelt werden. Wieder wird das Oberband 1496 von dem Innenwellenleiter 1450 und das Unterband 1494 an dem Ausgang der Koppler 1482 zur Verfügung gestellt. Die Sonden 1484 und 1430 sind wieder von der gleichen Sondenart. Überdies ist die Sonde 1484 an den Leistungsteiler wie ein orthogonales Band angeschlossen.

Fig. 15 zeigt die Anwendung eines noch weiteren Anregungs­ verfahrens für einen koaxialen OMJ-Breitbandkoppler 1520 gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung und einen herkömmlichen kreisförmigen OMJ-Koppler 1514. Wieder hat der koaxiale OMJ-Breitbandkoppler 1520 eine vierstegigen koaxia­ len Wellenleiter 1520A und Sektor-Wellenleiter 1520B mit Stegen, die nur für illustrative Zwecke wie in Fig. 4 auf­ gebaut sein können. Das doppelt polarisierte Unterbandsignal 1590 und das Oberbandsignal 1592 werden in den Außenbereich des koaxialen Wellenleiters 1520A bzw. den Innenwellenleiter 1550 eingespeist. Ein polarisiertes TE₁₁-Modensignal wird unter Verwendung des herkömmlichen kreisförmigen Orthogonal- Mode-Verbindungs-Kopplers 1514 wieder gekoppelt. Das Ober­ bandsignal 1596 geht durch den Innenwellenleiter 1550. Die Extraktion des Unterbands wird unter Verwendung rechteckiger Wellenleiter 1512 und 1518 erreicht, die an den mit einem Steg versehenen Sektor-Wellenleiter 1520B angeschlossen sind, das dann durch H-Ebenen-Irisfilter 1510 geleitet wird (durch gestrichelte Linien in 1510 angedeutet). Der extra­ hierten Signale werden durch Rechteck-Wellenleiter 1512 und 1518 der herkömmlichen kreisförmigen OMJ 1514 zur Verfügung gestellt, die an den kreisförmigen Wellenleiter 1516 ange­ schlossen sind, um das Unterband 1594 zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einer noch weiteren Variation des Anregungsverfahrens, das in den Fig. 14A und 14B gezeigt ist, zeigen die Fig. 16A und 16B ein Verfahren, das mit Stegen versehene rechteckige Wellenleiter 1632 anstatt der rechteckigen Wellenleiter 1432 von Fig. 14 verwendet. Die mit Stegen versehenen Rechteck-Wellenleiter werden eingesetzt, um die gewünschte TE₁₀-Mode in dem Sektor-Wellenleiter anzuregen. Der Kürze halber haben ähnliche Elemente in den Fig. 14 und 16 entsprechende Bezugszeichen und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.

Die Fig. 17, 18 und 19 zeigen Mehrbanddiplexverfahren, die durch das Einsetzen einer Reihe mehrerer Koaxialsonden, mehrerer rechteckiger Wellenleiter und mehrerer Kombina­ tionen aus Sonden und rechteckigen Wellenleitern gemäß den Lehren verwirklicht wird, die die in den Fig. 13, 15 bzw. 14 gezeigten Verfahren betreffen, wobei eine geeignete Anpassung für die mehreren Sonden, Wellenleiter oder Kombi­ nationen erfolgt, die anstelle der einzelnen Sonden, Wellen­ leiter oder Kombinationen vorhanden sind. Wie in Fig. 17 gezeigt, wird ein Oberband 1796 von dem Innenwellenleiter 1750 zur Verfügung gestellt, und n Unterbänder (Band 1, . . ., Band n) werden von Leistungskopplern 1782 erzeugt. Entspre­ chend wird in Fig. 18 ein Oberband 1896 von dem inneren Wellenleiter 1850 zur Verfügung gestellt, und n doppelt polarisierte Unterbänder (Band 1894A, . . ., Band 1894B, die Band n bzw. 1 entsprechen) werden von Leistungskopplern bzw. herkömmlichen kreisförmigen OMJ-Kopplern 1814 erzeugt. Wie in Fig. 19 gezeigt, wird ein Oberband 1996 von dem Innen­ wellenleiter 1950 zur Verfügung gestellt, und n Unterbänder (Unterband 1, . . ., Unterband n) werden von rechteckigen Wellenleitern 1932 extrahiert, und koaxiale Sonden 1930 sind an Leistungskoppler (nicht gezeigt) angeschlossen, die beispielsweise durch Leistungskoppler 1782 gebildet werden. Jeder der rechteckigen Wellenleiter 1932 kann Irisfilter umfassen.

Um die Konstruktion weiter zu vereinfachen kann der ein­ stegige Sektor-Wellenleiter in einen einstegigen recht­ eckigen Standardwellenleiter unter Verwendung eines Lamda- Viertel-Anpassungsglied oder eines sich leicht verjüngenden Abschnitts 2020C angepaßt werden, wie in den Fig. 20A-20C gezeigt. Fig. 20A zeigt den koaxialen OMJ-Koppler 2020 mit einem koaxialen Wellenleiterabschnitt 2020A, einem Sektor- Wellenleiterabschnitt 2020B und einen sich verjüngenden Wellenleiterabschnitt 2020C mit rechteckigen Wellenleitern, die sich von dem Innenwellenleiter weg konisch erweitern. Fig. 20B zeigt einen kreisförmigen koaxialen Wellenleiter 2020A gemäß Fig. 4 mit einem inneren Wellenleiter 2050 und vier Stegen 2060. Fig. 20C zeigt den Sektor-Wellenleiter 2062 entlang des Schnitts A-A, der unter Verwendung von Metallrippen 2070 mit Einzelstegen 2060 in jedem Sektor- Wellenleiter 2062 ausgebildet ist. Fig. 20D zeigt den kreis­ förmigen inneren Wellenleiter 2050, der von vier recht­ eckigen Wellenleitern 2020C nach der Transformation umgeben ist. Jeder rechteckige Wellenleiter 2084 hat einen rechteck­ igen Steg 2082. Im Anschluß dieser Transformation können die gebrauchsfertigen Komponenten dann unmittelbar verwendet werden, um die erforderliche Hybrid-TE₁₀-Mode anzukoppeln.

Der koaxiale Wellenleiter mit vier Stegen bzw. vier T-Septum und der Sektor-Wellenleiter mit Steg bzw. T-Septum sind als Anordnungen mit großer Bandbreite gut bekannt. Der koaxiale Orthogonal-Mode-Verbindungs-Breitbandkoppler gemäß den Aus­ führungsbeispielen der Erfindung ist ein Transformator, der diese beiden Arten von Wellenleitern verbindet. Die Band­ breite des koaxialen OMJ-Kopplers wird von den Reflektions- und Transmissionsparametern des Kopplers bestimmt. Üblicher­ weise muß die Anordnung nur in der Grundmode betrieben werden, und daher wird die Bandbreite durch die gemeinsame Bandbreite der Viersteg- und Einsteg-Wellenleiter fest­ gelegt.

Bei einigen Anwendungen kann nur eine einzelne Polarisation benötigt werden. Weitere Variationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können gemacht werden, ohne den Schutzbereich und den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Eine koaxiale Kopplung zwischen einem doppel­ stegigen Wellenleiter oder einem Wellenleiters mit zwei T- Septa und zwei mit einem Steg oder einem T-Septum versehenen Sektor-Wellenleitern wird für diese Anwendungen bevorzugt. Die Fig. 21A, 21B und 21C zeigen koaxiale OMJ-Breitband­ koppler 2120 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, die vier Metallrippen 2170 einsetzen, um einen koaxi­ alen doppelstegigen Wellenleiter 2120A in zwei einstegige Sektor-Wellenleiter 2120B für einfach polarisierte Anwendun­ gen aufzuteilen.

Die Fig. 22A, 22B und 22C zeigen einen koaxialen OMJ- Breitbandkoppler 2220 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Metallrippen 2270, um einen koaxialen Wellenleiter 2220A mit zwei symmetrisch angeordneten T-Septa 2290 in zwei Sektor-Wellenleiter 2220B mit einem einzelnen T-Septum für einfach polarisierte Anwendungen aufzuteilen.

Ein vorläufiges Studium der Reflektionskoeffizienten der Kopplung wurde unter Verwendung des Finite-Elemente-Ver­ fahrens durchgeführt. Zur Vereinfachung bei dem mathemati­ schen Modellieren wird eine Sektor-Metallrippe, wie in Fig. 23 gezeigt, eingesetzt, um die vierstegigen Wellenleiter aufzuteilen. Insbesondere zeigen die Fig. 23A, 23B und 23C die Dimensionen der Kopplung zwischen dem vierstegigen Wellenleiter 2320A und den vier einstegigen Wellenleitern 2320B für den koaxialen OMJ-Breitbandkoppler 2320. Die relevanten Parameter sind p, r, R, ϕ und ψ, die mit Bezug auf Fig. 24 beschrieben werden. Dabei ist r = 60,8 mm, R = 160 mm, ϕ = 2° und ψ = 45°.

Fig. 24 zeigt den Reflektionskoeffizienten (dB) bei dem koaxialen vierstegigen Wellenleiterende 2320A als eine Funktion der Frequenz bei verschiedenen Höhen (p) der Stege als Parameter (d. h., p = 135 mm, 140 mm, 145 mm und 150 mm). Um die Bandbreite zu beurteilen, sind die Abschneide­ frequenzen für den gegebenen vierstegigen koaxialen Wellen­ leiter 2320A (TE₁₁ und TE₃₁, mit einem "*" gekennzeichnet) und des einstegigen Sektor-Wellenleiters 2320B (TE₁₀ und TE₃₀, mit "**" gekennzeichnet) in der gleichen Figur auch angegeben. Diese Abschneidefrequenzen wurden unter Verwen­ dung des Moden-Abstimmungsverfahrens verifiziert.

Fig. 24 zeigt, daß sich der Reflektionskoeffizient mit zunehmender Frequenz vermindert. Die Figur zeigt auch an, daß der Reflektionskoeffizient mit einer Zunahme der Höhe der Stege abnimmt. Das ist der Fall, weil die Feldintensität in den Metallrippenbereich mit der Zunahme der Höhe der Stege abnimmt; die von der Wand (Metallrippe) des Sektor- Wellenleiters erzeugte Reflektion nimmt bei der Zunahme der Höhe der Stege ab. Wenn eine Rückflußdämpfung von 20 dB als die minimale Leistungsfähigkeit betrachtet wird, und jede Anordnung in der Grundmode arbeiten soll, zeigt Fig. 24, daß die Anordnung mehr als 40% der Bandbreite sperrt, die von dem koaxialen vierstegigen Wellenleiter 2320A angeboten wird. Zum Beispiel hat die Bandbreite der Anordnung bei einer Steghöhe p = 150 mm eine Bandbreite, die größer als 1 : 2,5 ist (sperrt 45% der 1 : 5,5 Bandbreite, die von dem vierstegigen Wellenleiter 2320B angeboten wird). Da die Bandbreite des koaxialen mit einem Steg versehenen Sektor- Wellenleiters 2320A, 2320B mit der Höhe der Stege zunimmt, kann die Bandbreite des koaxialen OMJ 2320A gemäß den Aus­ führungsbeispielen der Erfindung vergrößert werden, indem die Höhe der Stege erhöht wird.

Die Kopplung zwischen einem koaxialen Wellenleiter mit vier Stegen oder vier T-Septa und vier mit einem Steg oder einem T-Septum versehenen Sektor-Wellenleitern gemäß den Ausfüh­ rungsbeispielen der Erfindung ist als die Grundlage für einen Orthogonal-Mode-Verbindungs-Breitbandkoppler offen­ bart. Die Analyse zeigt, daß die Bandbreite dieser Anordnung groß ist und ohne eine komplizierte Analyse und Optimierung erreicht werden kann. Die Transformation von einem doppelt polarisierten mit vier Stegen versehenen oder mit vier T- Septa versehenen koaxialen Wellenleiter in vier identische, mit einem Steg oder einem T-Septum versehenen Wellenleitern reduziert die Komplexität des mathematischen Modellierens erheblich. Als eine Folge kann der koaxiale OMJ-Breitband­ koppler gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Verwendung genauer Verfahren konstruiert werden, und mit der Trennung zwischen den Ankopplern wird die Isolierung zwis­ chen den Polarisationen stark verbessert. Die Anordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung schafft eine verstärkte Flexibilität für einen Strahlerkonstrukteur, um den koaxialen OMJ für Einband- oder Mehrbandanwendungen auszulegen. Außerdem kann der mit einem Steg versehene Sektor-Wellenleiter ohne Weiteres an einen mit einem Steg versehenen Standard-Wellenleiter angepaßt werden, wenn es gewünscht ist, um dadurch gebrauchsfertige Standardkompo­ nenten einzusetzen.

Aus dem Voranstehenden ist es den Fachleuten auf dem Gebiet klar, daß die koaxialen OMJ-Breitbandkoppler gemäß den Aus­ führungsbeispielen der Erfindung eine Anzahl von Vorteilen aufweisen. Diese Vorteile umfassen die Konvertierung von der TE₁₁-Mode zu der TE₁₀-Mode, was eine niedrigere Dämpfung für Sektor-Wellenleiter bedeutet. Überdies ist die Wellenleiter­ konstruktion vereinfacht, weil die Sektor-Wellenleiteran­ ordnung einfacher ist; ein Tor wird in vier Tore konver­ tiert. Weiterhin ermöglichen die koaxialen OMJ-Breitband­ koppler die unmittelbare Übertragung auf rechteckige mit einem Steg versehene Standard-Wellenleiter unter Verwendung des Sektor-Wellenleiters. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die mathematische Modellierung als eine Folge der Trennung in vier Segmente nicht kompliziert ist. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Extrahieren von Mehrbandsignalen vereinfacht und leichter gemacht ist. Die optional sich verjüngenden Rippen verbessern auch das An­ passen mit dem Wellenleiter, indem das Nichtübereinstimmen von dem koaxialen Wellenleiter zu dem Sektor-Wellenleiter reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die koaxiale OMJ-Breitbandkoppler größere Bandbreiten bei bestimmten Strahleranwendungen, insbesondere Hornstrahlern, ermöglichen.

Voranstehend wurde eine Anzahl von koaxialen Orthogonal- Mode-Verbindungs-Breitbandkopplern offenbart. Während eine kleine Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es den Fachleuten auf dem Gebiet angesichts dieser Offenbarung klar, daß verschiedene Veränderungen und/oder Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Schutz­ bereich oder dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Die Erfindung betrifft somit auch einen koaxialen Orthogonal-Mode-Verbindungs- oder OMJ-Breitbandkoppler. Der OMJ-Koppler umfaßt einen koaxialen Wellenleiter mit zwei oder mehr Stegen, zwei oder mehrere einen Steg oder ein T- Septum aufweisende Wellenleiter, die eine entsprechende Anzahl an Stegen oder T-Septa wie der koaxiale Wellenleiter aufweisen, und einen Mechanismus zum Konvertieren des koa­ xialen Wellenleiters in die Sektor-Wellenleiter, der fluch­ tend mit dem koaxialen und den Sektor-Wellenleitern ausge­ bildet ist. Der Konvertier-Mechanismus umfaßt vorzugsweise zumindestens zwei Metallrippen, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und an die Sektor- Wellenleiter angeschlossen sind. Optional sind die Metall­ rippen in der Form verjüngt. Weiter vorzugsweise gibt es vier Metallrippen, vier Sektor-Wellenleiter und vier Stege oder T-Septa in dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor- Wellenleitern.

Claims (20)

1. Koaxialer Orthogonal-Mode-Verbindungs-Breitbandkoppler mit
einem koaxialen Wellenleiter mit zwei oder mehr Stegen;
zwei oder mehreren Sektor-Wellenleitern mit einer entsprechenden Anzahl an Stegen oder T-Septa wie der koaxiale Wellenleiter; und
einer Vorrichtung zum Konvertieren des koaxialen Wellenleiters in die Sektor-Wellenleiter, wobei die Konvertiervorrichtung fluchtend mit dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern ausgebildet ist.

2. Orthogonal-Mode-Verbindungs-Koppler nach Anspruch 1, bei dem der koaxiale Wellenleiter kreisförmig ist.

3. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 1, bei dem der koaxiale Wellenleiter rechtwinklig oder quadra­ tisch ist.

4. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 1, bei dem die Konvertierungsvorrichtung einstückig in dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern ausgebildet ist.

5. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 1, bei dem die Konvertierungsvorrichtung zwei oder mehr Metallrippen umfaßt, die symmetrisch um den koaxialen Wellenleiter angeordnet und an die Sektor-Wellenleiter angekoppelt ist.

6. Orthogonal-Verbindungskoppler nach Anspruch 5, bei dem die Metallrippen sich in der Form von dem koaxialen Wellenleiter in Richtung der Sektor-Wellenleiter ver­ jüngen.

7. Orthogonal-Verbindungskoppler nach Anspruch 5, bei dem die Konvertierungsvorrichtung vier Metallrippen umfaßt, und die Anzahl von Sektor-Wellenleitern vier ist.

8. Orthogonal-Verbindungskoppler nach Anspruch 7, bei dem die Anzahl der Stege in dem koaxialen Wellenleiter und den Sektor-Wellenleitern vier ist.

9. Orthogonal-Verbindungskoppler nach Anspruch 1, bei dem die zwei oder mehrere Stege und/oder T-Septa des koaxialen Wellenleiters und der Sektor-Wellenleiter aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus folgendem besteht:
zwei oder mehr Stege, die symmetrisch um einen Innen­ leiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entsprechende Stege, die in den langen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind;
zwei oder mehr Stege, die symmetrisch um einen Außen­ leiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entsprechende Stege, die in den kurzen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind;
zwei oder mehr Doppelstege, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und entspre­ chende Doppelstege, die in den Sektor-Wellenleitern angeordnet sind;
zwei oder mehr T-Septa, die symmetrisch um einen Innen­ leiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entsprechende T-Septa, die in den langen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind;
zwei oder mehr T-Septa, die symmetrisch um einen Außen­ leiter des koaxialen Wellenleiters angeordnet sind, und entsprechende T-Septa, die in den kleinen Wänden der Sektor-Wellenleiter angeordnet sind; und
zwei oder mehr Doppel-T-Septa, die symmetrisch in dem koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, und entspre­ chende Doppel-T-Septa, die in den Sektor-Wellenleitern angeordnet sind.

10. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 9, bei dem die zwei oder mehrere Stege des koaxialen Wellen­ leiters durch eine entsprechende Anzahl von Metall­ rippen getrennt sind, die symmetrisch in den koaxialen Wellenleiter als die Konvertierungsvorrichtung ange­ ordnet sind, um die Stege oder T-Septa voneinander zu trennen.

11. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 1, bei dem ein doppelt polarisiertes Eingangssignal über den koaxialen Wellenleiter in die Sektor-Wellenleiter ge­ trennt wird.

12. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 11, bei dem das doppelt polarisierte Signal in ein Ober­ bandsignal, das von einem Innenwellenleiter des ko­ axialen Wellenleiters übertragen wird, und ein oder mehrere Unterbandsignale getrennt wird, die über die Sektor-Wellenleiter übertragen werden.

13. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 12, bei dem eine Hybrid-TE₁₁-Mode in dem koaxialen Wellen­ leiter in eine Hybrid-TE₁₀-Mode in jedem der Sektor- Wellenleiter transformiert wird.

14. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 13, des weiteren mit zwei oder mehr koaxialen Sonden oder rechteckigen Wellenleitern, die eine T-verbindungs­ artige Anordnung einsetzen, bei der die Hybrid-TE₁₀ Mode-Signale in den Sektor-Wellenleitern an die koaxia­ len Sonden oder rechteckigen Wellenleiter angeschlossen werden.

15. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 14, des weiteren mit einem koaxialen Leistungskoppler oder einen kreisförmigen Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler, um gegenüberliegende Paare der Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale in den koaxialen Sonden oder rechteckigen Wellenleitern wieder zu koppeln, um die Hybrid-TE₁₂-Signale zu extrahieren.

16. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 13, des weiteren mit:
einer Reihe koaxialer Sonden in den Sektor-Wellen­ leitern, um die Hybrid-TE₁₀-Mode Signale zu extrahieren; und
einem koaxialen Leistungskoppler, um die extrahierten Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale wieder zu koppeln.

17. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 13, des weiteren mit:
einer Reihe von rechteckigen Wellenleitern auf einer langen Wand der Sektor-Wellenleiter, um die Hybrid-TE₁₀- Mode-Signale zu extrahieren; und
einem koaxialen Leistungskoppler oder einen kreisförmi­ gen Orthogonal-Mode-Koppler, um die extrahierten Hybrid-TE₁₀-Mode-Signale wieder zu koppeln.

18. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 17, bei dem die Rechteck-Wellenleiter mit Stegen versehen sind oder T-Septa aufweisen.

19. Orthogonal-Mode-Verbindungskoppler nach Anspruch 5, mit einer koaxialen Doppelsteg-Anordnung und zwei mit einem Steg oder einem T-Septum versehenen Sektor-Wellen­ leitern zum Transformieren eines einfach polarisierten Signals von einem koaxialen Horn in Sektor-Wellen­ leiter.

20. Orthogonal-Mode-Verbindungskopplern nach Anspruch 6, bei dem die sich verjüngenden Metallrippen eingesetzt werden, um einen koaxialen Wellenleiter mit vier Stegen oder vier T-Septa in mit einem Steg oder einem T-Septum versehenen Sektor-Wellenleiter aufzuteilen, um die Reflektion zu reduzieren.