DE1028177B - UEbertragungsanordnung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, an die zwei Hohlleiter rechteckförmigen Querschnitts zur getrennten Kopplung mit in der Hohlleitung senkrecht zueinander polarisierten Wellen in der Weise angeschaltet sind, daß die Schmalseite der Hohlleiter jeweils wenigstens angenähert parallel zur Richtung der elektrischen Feldstärke der zu koppelnden Wellen an der Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts anliegt und mit dieser über eine Öffnung gekoppelt ist.

Derartige Anordnungen, die häufig auch als Polarisationsweichen bezeichnet werden, dienen beispielsweise zum gleichzeitigen Senden und Empfangen über eine Antenne. Polarisationsweichen können auch dazu dienen, zwei Wellen gleicher oder verschiedener Frequenz in einer Hohlleitung unabhängig voneinander zu übertragen. Die auftretende wesentlichste .Schwierigkeit besteht unter anderem darin, die Energie jeder Polarisation möglichst vollständig von der Kopplungsvorrichtung in die Hohlleitung zu übertragen bzw. aus der Hohlleitung zu entnehmen, ohne daß sich die Kopplungsvorrichtungen gegenseitig beeinflussen bzw. störende Reflexionen verursachen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem eine vorteilhafte Lösung dieses Problems möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Übertragungsanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, an die zwei Hohlleiter rechteckförmigen Querschnitts zur getrennten Kopplung mit in der Hohlleitung senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen in der Weise angeschaltet sind, daß die Schmalseite der Hohlleiter jeweils wenigstens angenähert parallel zur Richtung der elektrischen Feldstärke der zu koppelnden Wellen an der Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts anliegt und mit dieser über eine öffnung gekoppelt ist, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Öffnung länglich ausgebildet und durch Querstege überbrückt ist und daß die Öffnung aus einem vorzugsweise mehrere Wellenlängen langen Bereich konstanter Breite besteht, der an den Enden dreieckförmig ausläuft.

Die auf diese Weise geschaffenen beiden Kopplungsvorrichtungen können im gleichen Abschnitt der Hohlleitung angeordnet sein. In manchen Fällen ist es indes vorteilhaft, sie in Richtung der Hohlleitung hintereinanderliegend vorzusehen. In diesem Fall kann dann ein zusätzliches, die Entkopplung erhöhendes Polarisationsfilter im Hohlleiterabschnitt zwischen den beiden Kopplungsvorrichtungen vorgesehen werden.

Übertragungsanordnung für sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr, rer. nat. Erwin Gillitzer, München,
ist als Erfinder genannt worden

Es ist an sich aus der britischen Patentschrift 635 760 eine Über tr agungs anordnung bekannt, bei der an eine Hohlleitung etwa quadratischen Querschnitts zwei Vorrichtungen zur getrennten Kopplung mit in der Hohlleitung senkrecht zueinander polarisierten Wellen angeschaltet sind. Jede der Vorrichtungen besteht aus einer Hohlleitung etwa rechteckförmigen Querschnitts, die mit ihrer Stirnseite an die Wandung der Hohlleitung etwa quadratischen Querschnitts angesetzt ist und die mit deren Innenraum über eine Kopplungsöffnung in A^erbindung steht. Beim Erfindungsgegenstand liegt jeweils eine Schmalseite der Hohlleitung an der vergleichbaren Hohlleitung an, und es ist außerdem eine besonders dimensionierte Koppelöffnung vorgesehen, über die sich in der britisehen Patentschrift 635 760 ebenfalls nichts findet. In der britischen Patentschrift 706 234 ist an sich eine übertragungsanordnung beschrieben, bei der zwei Hohlleiter etwa rechteckförmigen Querschnitts, mit ihren Schmalseiten aneinander liegend, über eine besonders bemessene Kopplungsöffnung elektrisch miteinander in Verbindung stehen. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich einerseits nicht um eine Übertragungsanordnung im Sinne der Erfindung, und andererseits ist dort auch nicht die spezielle Bemessung offenbart, die für den Erfindungsgegenstand kennzeichnend ist und durch die die besonderen Vorteile erzielt werden, daß bei kürzester Baulänge und größter Refiexionsfreibeit eine praktisch vollkommene Überkopplung aus der einen Hohlleitung in die jeweils andere erreicht wird.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Hohlleiter 1, bestehend aus einem Metallrohr kreisförmigen Querschnitts, darge-

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stellt, das im Durchmesser D für den Betrieb in der sogenannten H_u-Schwi;ngungsart bemessen isi'Pieser Hohlleiter 1 ist für die Übertragung zweier senkrecht zueinander linear polarisierter Wellen bestimmt. Von den hierzu erforderlichen Kopplungsvorrichtungen ist in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine dargestellt, da die andere hierzu gleichartig ausgebildet und z. B. lediglich am Umfang des Hohlleiters um 90° verschoben angeordnet ist. Die Kopplungsvorrichtung besteht aus einer metallischen Hohlleitung 2 rechteckigen Querschnitts, die mit einer Schmalseite tangential an der Hohlleitung 1 kreisförmigen Querschnitts anliegt. Beim Ausführungsbeispiel ist dies dadurch erreicht, daß die eine Schmalseite der Hohlleitung 2 weggelassen ist und die breiten Seiten der Hohlleitung 2 unmittelbar, beispielsweise durch Auflöten an dem metallischen Mantel der Hohlleitung 1. befestigt sind. Die Querschnittsabmessungen der Hohlleitung 2 sind derart gewählt, daß für die aus der Hohlleitung 1 auszukoppelnden oder in diese einzukuppelnden Weilen die Wellenausbreitungsbedingungen in der Hohlleitung 2 erfüllt sind. Die Kopplung zwischen der Hohlleitung 2 rechteckigen Querschnitts und der Hohlleitung 1 kreisförmigen Querschnitts geschieht durch eine in der Zeichnung mittels eines Ausschnittes sichtbar gemachte Öffnung, die aus einem mittleren Bereich 3 konstanter Breite und dreieckförmig auslaufenden Endbereichen 4 besteht. Die Länge des Bereiches 3 konstanter Breite wird zweckmäßig in der Größenordnung von mehreren, insbesondere vier mittleren Betriebswellenlängen in der Hohlleitung" 1 gewählt, während die Endbereiche 4 zweckmäßig jeweils eine Länge von etwa einer mittleren Hohlleiterwellenlänge erhalten. Die Breite c im Abschnitt 3 ist in der Größenordnung von einem Zehntel der mittleren Betriebswellenlänge, bezogen auf den freien Raum, gewählt.

Die Hohlleitung 2 ist für den Betrieb in der sogenannten H₁₀-Schwingungsart bestimmt. Die Kopplung mit der Hohlleitung 1 geschieht daher durch die sogenannten Querströme. Damit diese durch die Kopplungsöffnung im Bereich der Kopplungsvorrichtung nicht unterbrochen werden, ist die Kopplungsöfinung über ihre gesamte Länge mit leitenden Querstegen 5 überbrückt, deren gegenseitiger Abstand d derart gering gewählt ist, daß er mit Sicherheit für die kürzeste Betriebswellenlänge noch kleiner als eine halbe Betriebswellenlänge in Luft ist. Die Stärke bzw. Dicke e der Ouerstege wird zweckmäßig zwischen einem Fünfzigste!, und einem Hundertstel einer mittleren Betriebs wellenlänge in Luft gewählt. Je dichter die Querstege gesetzt werden und je stärker die Querstege ausgebildet werden, um so schwächer wird die Kopplung zwischen der Hohlleitung 2 rechteckigen Querschnitts und der Hohlleitung 1 kreisförmigen Quer-Schnitts. Zweckmäßig werden daher sowohl die Kopplungslänge insbesondere im Bereich 3 als auch die Abmessungen der Kopplungsöffnung und der Querstege in Abhängigkeit von den Abständen der Querstege derart gewählt, daß eine praktisch völlige Überkopplung von der Hohlleitung 1 in die Hohlleitung 2, und umgekehrt, gegeben ist, und zwar in Form einer gerichteten Kopplung.

Die Verwendung einer Hohlleitung 1 kreisförmigen Querschnitts in Verbindung mit Hohlleitungen 2 rechteckigen Querschnitts hat den besonderen Vorteil, daß bei der Kopplung über eine schmale Seite der Hohlleitung rechteckigein Querschnitts der Frequenzabstand unerwünschter Schwingungsarten, beispielsweise von der E₀₁-Schwing-ungsart, im Hohlleiter 1 kreisförmigen Querschnitts wesentlich größer ist als bei andersartiger Einkopplung und daß außerdem eventuell erforderliche Anpassungsvorrichtungen ■ in dem Abschnitt der Hohlleitung 1, in dem beide Polarisationen vorhanden sind, für beide Polarisationen zu einer Anpassirngsvorrichtung zusammengefaßt werden können, die dann rotationssymmetrisch auszubilden ist. Es ist an sich bekannt, zwei Rechteckhohlleiter über einen Kopplungsspalt ähnlicher Ausbildung, wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt, gerichtet zu koppeln, doch handelt es sich dort nicht um eine \^rorrichrung, die man im Sinne der Erfindung als Polarisationsweiche bezeichnen könnte. Es ist also bei dieser bekannten Anordnung weder das der Erfindung zugrunde liegende Problem gegeben, geschweige denn gelöst, noch werden dort die Wirkungen erzielt, die beim Erfindungsgegenstand auftreten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Übertragungsanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend- aus einer Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, an die zwei Hohlleiter rechteckigen Querschnitts zur getrennten Kopplung mit in der Hohlleitung senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen in der Weise angeschaltet sind, daß die Schmalseite der Hohlleiter jeweils wenigstens angenähert parallel zur Richtung der elektrischen Feldstärke der zu koppelnden Wellen an der Hohlleitung vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts anliegt und mit dieser über eine Öffnung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung länglich ausgebildet und durch Ouerstege überbrückt ist und daß die Öffnung aus einem vorzugsweise mehrere Wellenlängen langen Bereich konstanter Breite besteht, der an den Enden dreieckförmig ausläuft. ;

2. Übertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der dreieckförmig auslaufenden Bereiche jeweils etwa eine mittlere Hohlleiterwellenlänge und die Länge des mittleren, konstante Breite besitzenden Bereichs etwa vier Hohlleiterwellenlängen beträgt.

3. Übertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Querstege kleiner als die halbe kürzeste Betriebswellenlänge im freien Raum gewählt ist.

4. Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Öffnung im mittleren Bereich in der Größenanordnung von einem Zehntel der mittleren Betriebswellenlänge im freien Raum gewählt ist.

5. Übertragungs anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Querstege in der Größenanordnung von einem Fünfzigstel bis zu einem Hundertstel der mittleren Betriebswellenlänge im freien Raum gewählt i'st.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 635 760, 706 234; »The Bell System Technical Journal«, November 1954, S. 1257. '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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