DE1024591B - Richtungskoppler und Hybridenverzweigung fuer Mikrowellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Richtungskoppler und eine Hybridenverzweigung für Mikrowellen, wie sie beispielsweise in Radarsystemen Verwendung finden.

Es ist bekannt, derartige Richtungskoppler aus zwei parallelen Hohlleitern aufzubauen, die ein gemeinsames Wandteil aufweisen, in dem durch zwei nebeneinander an jeder Seite des Wandteiles befindliche und parallel zur Mittellinie des sich in Richtung der Achsen der Hohlleiter erstreckenden Wandteiles verlaufende Schlitze ein Steg gebildet wird. Durch diese Anordnung der Kopplungsschlitze soll eine sogenannte Hybridenverzweigung der dem Richtungskoppler zugeleiteten Wellenenergie erreicht werden, d. h. die Vektorsumme der in zwei der durch die zwei parallelen Holleiter gebildeten vier Strahlflächen oder -kanälen erregten Wellenenergie soll nur einem der beiden anderen Kanäle zugeleitet werden, um damit den Richtungscharakter des Kopplers zu erreichen.

Eine derartige Verzweigung wird aber nur erreicht, wenn die in dem einen Kanal erzeugte Energie gleich und in Phase mit der in dem anderen Kanal erzeugten Energie ist.

Es hat sich aber gezeigt, daß mit der bekannten Anordnung, bei der die Schlitze gegeneinander um eine Viertelwellenlänge versetzt sind, die gewünschte Energieverteilung in den Kanälen unmöglich zu erreichen ist und daß dadurch neben den großen Anpassungsschwierigkeiten vor allem die fehlende Richtcharakteristik einen praktischen Einsatz dieser Richtungskoppler unmöglich machte.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesen Nachteil zu beheben, indem bei einem aus zwei parallelen, ein gemeinsames Wandteil aufweisenden Hohlleitern aufgebauten Richtungskoppler und einer Hybridenverzweigung für Mikrowellen die Abmessungen der zwei nebeneinander verlaufenden, an jeder Seite des Wandteiles befindlichen und parallel zur Mittellinie des sich in Richtung der Achsen der Hohlleiter erstreckenden Wandteiles verlaufenden Schlitze erfindungsgemäß so gewählt sind^:, daß der dadurch gebildete Steg als Innenleiter für eine sich koaxial ausbreitende TEM-WeIIe dient, während sich gleichzeitig in den zugehörigen Hohlleiterstücken Hohlleiterwellen fortpflanzen, wobei die Phasen-langen der Schlitze für beide Wellenarten um 90 elektrische Grade voneinander abweichen.

Dem erfindungsgemäßen Richtungskoppler können Energien beliebiger Größe mit gleichbleibend gutem Anpassungsverhältnis zugeleitet werden, und seine Isolationseigenschaften und seine Richtcharakteristik sind aus gezeichnet.

Die Hohlleiter können rechteckig sein, wobei die gemeinsame Wandung eine der breiteren Wände eines jeden Hohlleiters sein kann. In diesem Falle können die Schlitze rechteckig ausgebildet sein und bis zu den Richtungskoppler und Hybridenverzweigung für Mikrowellen

Anmelder: Ferranti Ltd.

Electrical & General Engineers, Hollinwood, Lancashire (Großbritannien)

Vertreter: Dr. B. Quarder, Patentanwalt, Stuttgart, Kienestr. 37

¹S Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 18. Dezember 1964

John Paterson, Edinburgh (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

gegenüberliegenden Rändern der Hohlleiter verlaufen.

Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Richtungskopplers gemäß der Erfindung (ein Teil der Wandungen wurde ausgespart, um einen Einblick in das Innere zu gewähren),

Fig. 2 und 3 je einen Querschnitt durch die Mitte des in Fig. 1 dargestellten Kopplers mit einer schematischen Darstellung der Feldlinienbilder.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Mikrowellen-Richtungskoppler aus zwei kurzen rechteckigen Hohlleitern von gleichem Querschnitt, die parallel zueinander angebracht sind, so daß sie einen gemeinsamen Teil 13 besitzen, der eine der breiteren Leiterwände eines jeden Leiters bildet. Die Dicke der gemeinsamen Leiterwand 13 ist nicht kritisch.

In der Nähe der Mitte dieser Kombination sind in der gemeinsamen Leiterwand 13 symmetrisch zwei

So gleiche, rechteckige, einander gegenüberliegende Schlitze 14 und 15 angebracht, welche sich an jeder Seite und parallel zu der Mittellinie 16 der gemeinsamen, sich in Richtung der Hohlleiterachsen erstreckenden Leiterwand 13 befinden.

709 88G/310

Die Schlitze 14 und 15 sind so angeordnet, daß sie bis zu den Außenrändern der gemeinsamen Leiterwand. 13 reichen, d. h. die äußeren Begrenzungen der Schlitze liegen an den Seitenrändern der Leiterwand 13.

Die Schlitze 14 und 15 schließen einen schmalen Steg 17 der gemeinsamen Leiterwand 13 ein, der ebenfalls parallel zu den Achsen der Hohlleiter verläuft. Der Steg 17 kann als der innere Leiter für eine koaxiale Übertragungsleitung dienen, deren äußerer Leiter durch die verbleibenden Wände gebildet wird. Der Koppler besteht daher aus den vier Armen 21 bis 24 von rechteckigen Hohlleitern, von denen zwei durch einen Teil 25 einer koaxialen Übertragungsleitung mit den beiden anderen Armen gekoppelt sind.

Der koaxiale Leitungsteil 25 dient während des Betriebes als Träger für zwei Arten von Leistungsübertragung. Diese beiden Arten sind in den Fig. 2 und 3, welche das Feld der elektrischen Vektoren in diesem Teil des Kopplers zeigen, schematisch dargestellt, wobei der den inneren Leiter bildende Steg wieder die Bezugsziffer 17 trägt.

Die Fig. 2 zeigt das Feldlinienschema für die Ε-Welle (TEM-modej der koaxialen Leitung, welche die normale Art des Leistungstransports in einer as koaxialen Leitung ist.

Die Leitung stellt auch eine Art der Fortpflanzung der Hohlleitenvelle H_1-1 (TR_1-1) dar, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Die Richtung und die Lage der das elektrische Feld darstellenden Linien ist ähnlich, wie wenn der innere Leiter 17 fehlen würde, die Leitung also ein gewöhnlicher Hohlleiter wäre.

Die Abmessungen der Schlitze 14 und 15 sind so gewählt, daß die Länge des Steges 17 (und daher der koaxialen Leitung) und die Breite des Steges so groß sind, daß bei der Frequenz der Eingangsenergie die Phasenlängen der Leitung für die Ausbreitung der E-WeUerT^TEM-mode) und der H_1-1-Wellen (TE_1-,-mode) längs der Leitung um 90 elektrische Grade differiert, und zwar unter der Annahme abgestimmter Endstücke an den Ausgangsarmen des Kopplers.

Während des Betriebs wird in irgendeinem der vier Arme des Kopplers — beispielsweise in dem Arm 21 — die H_0-1-WeIIe (TE_ü-1--mode) erregt. Beim Erreichen des Teils 25 des Kopplers teilt sich die Energie des Arms 21 in zwei Teile, welche sich durch das Ausgangsende der koaxialen Leitung (das von dem Eingangsarm entfernte Ende) um 90° phasenverschoben als Ε-Wellen (TEM-modej bzw. H^-Wellen (TE_1-1-mode) ausbreiten. Die beiden Wellen vereinigen sich in den Armen 23 und 24 an diesem Ende des Kopplers wieder, so daß jeder dieser beiden Arme eine einzige Welle mit der Ausgangsenergie der H_3-1-WeIIe (TE_0-1-mode) abgibt, wobei die zugehörigen Spannungen die gleiche Amplitude haben, jedoch um 90° phasenverschoben sind. Der letzte neben dem Eingangsarm 21 Hegende Arm 22 erhält praktisch keine Energie.

Ein Koppler gemäß der Erfindung kann Energie mit hoher Leistung bei geringstmöglicher Eingangs-Verstimmung und bei maximaler Isolation und Richtungsgen auigkeit übertragen.

Der Koppler ist — neben anderen Vorteilen gegenüber früheren Anordnungen — sowohl was seine Gesamtlänge als auch was seinen Gesamtumfang betrifft, sehr kompakt, was ein für die Flugzeugausrüstung wichtiger Gesichtspunkt ist. Darüber hinaus ist er sehr einfach herzustellen.

Die Verwendbarkeit des Kopplers als Kreuzungsabzweigung od. dgl. ist so naheliegend, daß sie nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht.

Verschiedene Einzelheiten der oben beschriebenen Anordnung können im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden. Beispielsweise brauchen die Schlitze nicht bis ganz an die gegenüberliegenden Außenränder der gemeinsamen Leiterwand heranzureichen, obwohl die Konstruktion des Kopplers vereinfacht wird, wenn dies der Fall ist. Die beiden Hohlleiter brauchen nicht rechteckig zu sein. Das gemeinsame Organ kann — anstatt eine Wand eines jeden Hohlleiters zu bilden — einen Teil einer Wand eines Hohlleiters oder die ganze Wand und einen Teil der Wand des anderen Hohlleiters bilden. Wenn der Hohlleiter kreisrund ist. stellt das gemeinsame Organ einen Teil der einen Wand dieses Hohlleiters dar.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Richtungskoppler und Hybridenverzweigung für Mikrowellen, bestehend aus zwei parallelen Hohlleitern mit einem gemeinsamen Wandteil, in dem durch zwei nebeneinander an jeder Seite des Wandteiles befindliche und parallel zur Mittellinie des sich in Richtung der Achsen der Hohlleiter erstreckenden Wandteiles verlaufende Schlitze ein Steg gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen so gewählt sind, daß der Steg als Innenleiter für eine sich koaxial ausbreitende TEM-Welle dient, während sich gleichzeitig in den zugehörigen Hohlleiterstücken Hohlleiterwellen fortpflanzen, wobei die Phasenlängen der Schlitze für die beiden Wellenarten um 90elektrische Grade voneinander abweichen.

2. Koppler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter rechteckig sind.

3. Koppler nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die einander berührenden Wände der beiden Hohlleiter je eine der breiteren Wände sind.

4. Koppler nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen so gewählt sind, daß die Hohlleiter-Welle eine H_1-1-WeIIe (TE_1-1-mode) ist.

5. Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (14, 15) rechteckig sind.

6. Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (14, 15) so breit sind, daß sie sich bis zu den gegenüberliegenden Seitenrändern des gemeinsamen Organs (13) erstrecken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 512 191. 2 684 469.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 880/310 2.58