DE1128491B

DE1128491B - Broadband polarization filter for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE1128491B
Application number: DET18629A
Authority: DE
Inventors: Dr Sc Nat Erich Schuettloeffel; Ernst-Wilhelm Kaffenberger
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-07-05
Filing date: 1960-07-05
Publication date: 1962-04-26
Also published as: NL266268A; CH390337A

Description

Breitbandige Polarisationsweiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung betrifft eine breitbandige Polarisationsweiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen. Solche Weichen können aus einem Hohlleiterabschnitt quadratischen Querschnittes bestehen, in welchem zwei aufeinander senkrecht stehende H"-Wellen verlaufen.Broadband polarization splitter for very short electromagnetic Waves The invention relates to a broadband polarization switch for very short waves electromagnetic waves. Such switches can be square from a waveguide section Cross-section in which two mutually perpendicular H "waves get lost.

In derartigen Polarisationsweichen entstehen oft störende Schwingungsformen oder Moden, von denen besonders kritisch der H11- und der EM-Mode ist. Diese Störmoden verschlechtern die Anpassung und setzen die Polarisationsdämpfung herab. Aus diesem Grunde ist man bemüht, derartige Störmoden zu unterdrücken.Disturbing waveforms often arise in polarization switches of this type or modes, of which the H11 and EM modes are particularly critical. These disruptive modes worsen the matching and reduce the polarization attenuation. For this Basically, efforts are made to suppress such interference modes.

Eine bekannte Polarisationsweiche, bei der Mittel zur Unterdrückung der Störmoden angewendet sind, besteht aus einem Hohlleiterabschnitt quadratischen Querschnittes, der durch ein Polarisationsgitter in zwei Räume unterteilt ist. In dem Hohlleiterabschnitt quadratischen Querschnittes verlaufen zwei senkrecht aufeinander stehende Hlo-Wellen, von denen die eine vor dem Polarisationsgitter und die andere hinter dem Polarisationsgitter ausgekoppelt wird. Bei dieser Weiche ist der Abschluß des Hohlleiterabschnittes hinter dem Polarisationsgitter derart ausgebildet, daß er über eine Strecke des Hohlleiters hinweg, die zumindest eine Abmessung seines Querschnittes beträgt, sich zum Polarisationsgitter hin abschrägt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß es wohl gelingt, bei der in diesem Raum ausgekoppelten Hlo-Welle den Störmode zu schwächen; bei der Auskopplung der anderen Polarisationsrichtung dagegen vor dem Polarisationsgitter tritt eine Beseitigung der Störmoden nicht auf.A well-known polarization switch with means of suppression the interference modes are applied consists of a waveguide section square Cross-section, which is divided into two spaces by a polarization grid. In the waveguide section of square cross-section, two run perpendicular to each other standing Hlo waves, one of which is in front of the polarization grid and the other is coupled out behind the polarization grating. This turnout is the end of the waveguide section behind the polarization grating formed in such a way that he over a stretch of the waveguide that is at least one dimension of his Cross-section amounts to beveled towards the polarization grating. This arrangement has the disadvantage that the Hlo wave decoupled in this room will succeed to weaken the perturbation mode; when decoupling the other polarization direction on the other hand, no elimination of the interference modes occurs in front of the polarization grating.

Im Gegensatz zu der bekannten Verengung des Querschnittes des Hohlleiterabschnittes einer Polarisationsweiche zur Unterdrückung der Störmoden wird bei einer breitbandigen Polarisationsweiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen aus einem Hohlleiterabschnitt quadratischen Querschnittes, in welchem zwei aufeinander senkrecht stehende HlrWellen verlaufen, mit Mitteln zur Unterdrückung störender Moden erfindungsgemäß die Kantenlänge des Hohlleiterabschnittes derart gewählt, daß die Grenzwelle des H11- bzw. EI,-Störmodes oberhalb des Betriebswellenbereiches liegt.In contrast to the known narrowing of the cross section of the waveguide section a polarization filter for suppressing the interference modes is used in the case of a broadband Polarization switch for very short electromagnetic waves from a waveguide section square cross-section in which two mutually perpendicular HlrWaves run, with means for suppressing interfering modes according to the invention the edge length of the waveguide section selected so that the limit wave of the H11 or EI, -störmodes is above the operating wave range.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß bei breiten Frequenzbändern durch den H11- und den Ell-Mode Resonanzstellen entstehen können. So ergibt z. B. das Band mit einer Betriebsfrequenz von 3,6 bis 4,2 GHz entsprechend einer Wellenlänge von 8,33 bis 7,14 cm bei Verwendung des genormten Hohlleiters mit einer Kantenlänge von a = 5,8 cm eine schädliche Resonanz der ganzen Anordnung bei 8,18 cm Wellenlänge. Untersuchungen haben ergeben, daß diese schädliche Resonanzerscheinung durch die Grenzwelle des H11- bzw. Ell-Modes bewirkt wird. Dies soll im folgenden kurz aufgezeigt werden.The invention is based on the idea that with wide frequency bands resonance points can arise through the H11 and Ell modes. So z. B. the band with an operating frequency of 3.6 to 4.2 GHz corresponding to one wavelength from 8.33 to 7.14 cm when using the standardized waveguide with one edge length of a = 5.8 cm a harmful resonance of the entire arrangement at 8.18 cm wavelength. Studies have shown that this harmful resonance phenomenon is caused by the Boundary wave of the H11 or Ell mode is caused. This is briefly shown below will.

Die Grenzwelle eines Hohlleiters errechnet sich bekanntlich wie folgt: Im Hohlleiter quadratischen Querschnittes ist die Kante a gleich der Kante b und gemäß der Norm gleich 5,8 cm, der Seite a des Rechteckhohlleiters für diesen Wellenbereicht. Dies ergibt für den El,- und HU-Mode folgende Grenzwelle: Da a = 5,8 cm ist, ergibt dies 5,8 - 1,41 = 8,18 cm. Zur Verhinderung dieser Störung innerhalb des Betriebsbereiches von 8,33 bis 7,14 cm wird durch geringfügige Vergrößerung der Abmessungen der Kantenlänge des Hohlleiters die Grenzwelle nach oberhalb des Betriebsbereiches verschoben, d. h., die Abmessungen der Kantenlänge des Hohlleiters quadratischen Querschnittes wurden derart gewählt, daß die Grenzwelle für den H11- bzw. EM-Mode oberhalb des Betriebsbandes zu liegen kommt. Zu diesem Zweck wurde bei der nach der Erfindung gebauten Polarisationsweiche die mit 5,8 cm genormte Kantenlänge des Hohlleiters auf 6 cm -vergrößert. Hierdurch ergibt sich eine entsprechende Verschiebung der Grenzwelle für den 11i,- bzw. El,-Mode auf 8,46 cm, so daß diese Grenzwelle damit außerhalb des Betriebsbereiches von 8,33 bis 7,14 cm liegt.As is well known, the limit wave of a waveguide is calculated as follows: In the waveguide with a square cross-section, edge a is equal to edge b and, according to the standard, equal to 5.8 cm, side a of the rectangular waveguide for this wave region. This results in the following limit wave for the El, - and HU mode: Since a = 5.8 cm, this results in 5.8 - 1.41 = 8.18 cm. To prevent this disruption within the operating range from 8.33 to 7.14 cm, the limit wave is shifted above the operating range by slightly increasing the dimensions of the edge length of the waveguide, that is, the dimensions of the edge length of the waveguide with a square cross-section were chosen so that the The threshold wave for the H11 or EM mode comes to lie above the operating band. For this purpose, in the case of the polarization switch built according to the invention, the edge length of the waveguide, standardized at 5.8 cm, was enlarged to 6 cm. This results in a corresponding shift of the limit wave for the 11i or E1 mode to 8.46 cm, so that this limit wave is outside the operating range of 8.33 to 7.14 cm.

Ein Ausführungsbeispiel einer -erfindungsgemäß ausgebildeten Polarisationsweiche ist in der Zeichnung dargestellt. Der obere linke Teil zeigt einen Längsschnitt der Weiche, während der untere Teil die Weiche von oben zeigt. Die durch den Teil I des Hohlleiters mit quadratischem Querschnitt eingespeiste Hlo-Welle dringt in geringem Maße in den rechteckigen Abzweig (Teil III) ein; sie wird jedoch aperiodisch in ihrer Amplitude gedämpft. Um dieses Eindringen weiter zu vermindern und dadurch nur eine geringe Störung zu erreichen, ist der Hohlleiter rechteckigen Querschnittes (Teil III) mittels eines oder mehrerer Bleche 1 an der Einkoppelstelle serienverzweigt. Zur Gewährleistung einer hohen Polarisationsselektivität der Anordnung ist der Hohlleiter rechteckigen Querschnittes (Teil III), wie der untere Teil der Zeichnung zeigt, symmetrisch zur Mittelebene des Hohlleiters mit quadratischem Querschnitt angeordnet.An embodiment of a polarization splitter designed according to the invention is shown in the drawing. The upper left part shows a longitudinal section the switch, while the lower part shows the switch from above. The through the part I of the waveguide with a square cross-section fed into the Hlo wave penetrates a small amount in the rectangular branch (part III); however, it becomes aperiodic attenuated in their amplitude. To further reduce this penetration and thereby To achieve only a slight disruption, the waveguide is rectangular in cross section (Part III) branched in series by means of one or more metal sheets 1 at the coupling point. To ensure a high polarization selectivity of the arrangement, the waveguide rectangular cross-section (part III), as the lower part of the drawing shows, arranged symmetrically to the center plane of the waveguide with a square cross-section.

Zur Schaffung einer breitbandigen Anpassung der auf diese Hohlleiteränordnung einzuspeisenden Hlo-Wellen an den Wellenwiderstand der nachfolgenden Leitungselemente wurde die Serienverzweigung des Teils I des Hohlleiters mit quadratischem Querschnitt durch drei Bleche 2, 3 und 4 in elektrisch nahezu gleichwertige Räume als sehr günstige Lösung gefunden. Dabei enden die beiden der Einkoppelstelle des Hohlleiters mit rechteckigem Querschnitt am nächsten liegenden Bleche (2 und 3) in- einer Querschnittsebene, die in der Verlängerung der Schmalseite des Teils III liegt.To create a broadband adaptation of the Hlo waves to be fed into this waveguide arrangement to the wave resistance of the following line elements, the series branching of part I of the waveguide with a square cross-section through three sheets 2, 3 and 4 into electrically almost equivalent spaces was found to be a very favorable solution. The two sheets (2 and 3) lying closest to the coupling point of the waveguide with a rectangular cross-section end in a cross-sectional plane which lies in the extension of the narrow side of part III.

Das dritte Blech 4 ist bis zur Verlängerung der Mittellinie des Hohlleiters rechteckigen Querschnittes weitergeführt, wodurch sich eine wesentliche Verbesserung der Breitbandigkeit der Anpassung der in den Hohlleiter rechteckigen Querschnittes einzuspeisenden H"-Welle ergibt. Zur weiteren breitbandigen Verminderung des Reflektionsfaktors am Eingang des Hohlleiters des rechteckigen Querschnittes befinden sich an Orten, die wesentlich weniger als von dem Einkoppelort des Hohlleiters rechteckigen Querschnittes in den Hohlleiter quadratischen Querschnittes entfernt sind, zwei symmetrisch angeordnete, induktiv wirkende Draht- oder Vollblenden 5 und 6 zur Erzielung sehr geringer Reflexionsfaktoren < 0,01.The third sheet 4 is continued up to the extension of the center line of the waveguide of rectangular cross-section, which results in a significant improvement in the broadband capability of the adaptation of the H ″ wave to be fed into the waveguide of rectangular cross-section Cross-section are in places that are much less than are removed from the coupling point of the waveguide rectangular cross-section into the waveguide square cross-section, two symmetrically arranged, inductively acting wire or full screens 5 and 6 to achieve very low reflection factors <0.01.

Der durch den Anfang der Bleche 2, 3 und 4 im Teil I des Hohlleiters quadratischen Querschnittes hervorgerufene Wellenwiderstandsfehler kann für die durch diesen Teil eingespeiste mittels symmetrisch angeordneter, induktiv wirkender Blenden 7 und 8 in Abständen von < - von der Ebene, in der die Bleche beginnen, kompensiert werden.The wave resistance error caused by the start of the sheets 2, 3 and 4 in part I of the waveguide with a square cross section can be used for the symmetrically arranged, inductively acting diaphragms 7 and 8 at intervals of <- be compensated by the plane in which the sheets start.

Die mit einer solchen Weiche erreichte Polarisationsselektivität durch die Erhöhung der Kantenlänge von 5,8 cm auf 6 cm beträgt mehr als 60 db, wobei gleichzeitig die Fehlanpassung äußerst gering wird.The polarization selectivity achieved with such a switch the increase in the edge length from 5.8 cm to 6 cm is more than 60 db, and at the same time the mismatch becomes extremely small.

Claims

Claim: Broadband polarization switch for very short electromagnetic waves from a waveguide section of square cross-section, in which two mutually perpendicular Hlo waves run, with means for suppressing interfering modes, characterized in that the edge length of the waveguide section is chosen such that the limit wave of the 11th , 1 or Ell fault modes is above the operating wave range. Considered publications: German Patent Specifications No. 1 020 070, 1081086; British Patent No. 767,518; French patent specification No. 1 193 160.