DE1591428C3

DE1591428C3 - Arrangement for the selective decoupling of an electromagnetic wave from a transmission waveguide for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE1591428C3
Application number: DE19671591428
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 8000 München Künemund
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1967-01-13
Publication date: 1976-02-19

Description

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magnetische Wellen, bei der der Auskoppelstelle im Ausführungsbeispiel rechteckförmigen Querschnitt Zuge des Übertragungshohlleiters eine Querschnitts- hat und in dem sich in der gezeichneten Lage die Verengung vor- und nachgeschaltet ist, wird diese /Z₁₀-WeIIe des rechteckförmigen Hohlleiters ausbil-Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß det. Die gestrichelten Linien 10 deuten an, daß sich durch die Quersdhnittsverengungen ein Leitungsreso- 5 an den Resonator R₁₀ noch weitere Resonatoren annator für die auszukoppelnde Welle gebildet ist, daß schließen können, die über die Koppelöffnung K₂ an ! die Querschnittsverengungen doppelt konisch ver- den Resonator R₁₀ angekoppelt sind. Die Koppellaufend oder mehrfach gestuft ausgebildet sind und öffnung K₂ hat einen Blindleitwert Y₂. Im Zuge des daß an den als Leitungsresonator ausgebildeten Kop- Übertragungshohlleiters 1, 1" ist der Auskoppelstelle ! pelabschnitt wenigstens ein weiterer Resonator un- io JpC₁ ein Leitungsabschnitt 4 vorgeschaltet, der in Form j mittelbar angekoppelt ist, dem die auszukoppelnde eines Doppelkonus ausgebildet ist. In gleicher Weise j elektromagnetische Welle über ein weiteres Koppel- ist der Auskoppelstelle ein ebenfalls als Doppelorgan entnommen wird. konus ausgebildeter Leitungsabschnitt 4' nachge-AIs Übertragungshohlleiter werden vorteilhaft schaltet, an den sich der gestrichelt gezeichnete Hohlleiter mit kreisrunden oder rechteckförmigem 15 Übertragungshöhlleiter 1" anschließt. Durch die zuQuerschnitt verwendet, wenngleich auch von dieser sätzlich vorgeschaltete Querschnittsverengung 4 wird Querschnittsform abweichende Formen durchaus für die auszukoppelnde H₀₁-WeIIe ein Leitungsresoverwendbar sind. nator gebildet, da die auszukoppelnde H₀₁-WeIIe an Hierbei können die Abmessungen des Über- der Reflexionsebene RE total reflektiert wird. Durch tragungshohlleiters derart gewählt sein, daß im zu ao die vorgeschaltete Querschnittsverengung entsteht übertragenden Frequenzbereich nur der Grundwel- nämlich für die auszukoppelnde Welle eine Art lentyp des Hohlleiters fortpflanzungsfähig ist. Blende mit dem Ersatzleitwert Y₀. Es ist lediglich Um bei eventuell nicht vollständig ausgekoppelten darauf zu achten, daß der Abstand zwischen der Wellenanteilen der auszukoppelnden Welle die Fort- Blende und der Reflexionsebene RE so gewählt wird, Pflanzung im Übertragungshohlleiter mit Sicherheit 35 daß der dazwischenliegende Leitungsabschnitt bei der zu unterbinden, ist es günstig, wenn der Übertra- gewünschten Frequenz der auszukoppelnden Wellen gungshohlleiter, in der Übertragungsrichtung betrach- eine Resonanzbedingung erfüllt. Der Leitungsabtet, nacih der Auskoppelstelle mit den gleichen Quer- schnitt zwischen den Querschnittsverengungen 4 Schnittsabmessungen wie der kleinste Querschnitt der und 4' wirkt damit als erster Resonator R₀₁ für die nachgeschalteten Querschnittsverengung weiterge- 3° selektive Auskopplung der gewünschten Welle, und führt ist. die Koppelöffnung K₁ mit dem Leitwert Y₁ wirkt Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis aus- nicht mehr als Einkopplung, sondern als Zwischengegangen, daß die verhältnismäßig schmale Band- kopplung zwischen dem ersten und einem nachfolbreite der auszukoppelnden Welle dadurch zustande genden Resonator eines mehrkreisigen Filters. Beikommt, daß die Koppelöffnung K₁ (vgl. F i g. 1) die 35 spielsweise ist für ein Filter mit zwei Resonatoren die Eingangskopplung eines ein- oder mehrkreisigen FiI- Koppelöffnung K₁ so zu wählen, daß die Bedingung ters darstellt. Im Ausführungsbeispiel der bereits be- Y₁ ä; Y₀ ² gilt. Wie die Durchrechnung des Problems trachteten F i g. 1 ist lediglich ein einzelner Reso- zeigt, ist für eine derartige Anordnung die relative nator R₁₀ dargestellt. Es können sich an diesen Re- Bandbreite P proportional 1/Y₀ ² = HY₁. Ein Versonator über die Koppelöffnung K₂ noch weitere Re- 4° gleich zwischen den Bandbreiten B₁ und B₀ ergibt, sonatoren anschließen, so daß je nach dem erforder- daß B₀ = Y₁ ■ B₁ ist, d. h., die für die auszukoplichen Verlauf der Sperrdämpfungsflanke ein mehr- pelnde Welle erzielte Bandbreite kann durch diese kreisiges Filter gebildet wird. Bei gleicher Größe der Maßnahme um den Faktor Y₁ vergrößert werden. Koppelöffnung K₁ läßt sich die Bandbreite für die Durch die doppelt konische Ausbildung der vor- und auszukoppelnde Welle jedoch dann erheblich ver- 45 nachgeschalteten Leitungsabschnitte und die verhältgrößern, wenn die Koppelöffnung K₁ nicht mehr die nismäßig geringe Öffnungsgröße der Koppelöffnung Eingangskopplung, sondern die Zwischenkopplung K₁ wird gleichzeitig erreicht, daß die Wellentypen E₀₁ eines mehrkreisigen Filters bildet. und H₁₁ praktisch störungsfrei, d. h. also mit einem Nachstehend wird die Erfindung an Hand von nur sehr geringen Reflexionsfaktor, den Übertra-Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. 50 gungshohlleiter 1, 1" durchlaufen. An Stelle einer Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist eine selek- doppelt konischen Ausbildung der Leitungsabtive Auskoppelvorrichtung gezeigt, bei der von der schnitte 4 und 4' kann auch eine mehrfache Stufung vorstehend geschilderten Erkenntnis Gebrauch ge- vorgesehen werden.Magnetic waves in which the decoupling point in the exemplary embodiment has a rectangular cross-section of the transmission _{waveguide and in which the constriction is connected upstream and downstream in the position shown, this / Z 10} -WeIIe of the rectangular waveguide is trained according to the invention solved in that det. The dashed lines 10 indicate that the cross-sectional constrictions form a line resonator at the resonator R ₁₀ and further resonators annator for the wave to be coupled out that can close the coupling opening K ₂ ! the cross-sectional constrictions are coupled double conically to the resonator R _10. The coupling running or multiple steps are formed and the opening K ₂ has a susceptibility value Y ₂ . In the course of the coupling-out waveguide 1, 1 "formed as a line resonator, at least one further resonator un- io JpC _{1 is} preceded by a line section 4, which is indirectly coupled in form j, to which the coupling-out double cone is formed In the same way, an electromagnetic wave via a further coupling point is also taken from the decoupling point as a double organ. Conical line section 4 'is followed by a transmission waveguide, to which the waveguide with a circular or rectangular 15 transmission hollow conductor 1 "is advantageously connected. connects. Because of the additional cross-section used, even though the cross-sectional shape deviating from this additional upstream cross-sectional constriction 4, shapes deviating from the cross-sectional shape can definitely be used for the H ₀₁ -WeIIe to be coupled out as a line resolver. nator formed because the coupled out H ₀₁ -WeIIe in this case, the dimensions of the over-the plane of reflection RE is totally reflected. Be selected by the carrying waveguide in such a way that in the frequency range which is transmitted in the upstream cross-sectional constriction, only the fundamental wave for the wave to be coupled out is a type of waveguide that is capable of propagation. Orifice with the equivalent conductance Y ₀ . It is only in order to ensure that the distance between the wave parts of the wave to be coupled out, the continued aperture and the reflection plane RE is chosen so that the transmission waveguide is planted in the transmission waveguide with certainty that the line section in between is to be prevented it is favorable if the transmission waveguide, as viewed in the transmission direction, fulfills a resonance condition. The line section, after the decoupling point, has the same cross-section between the cross-sectional constrictions 4 section dimensions as the smallest cross-section of and 4 'thus acts as the first resonator R ₀₁ for the downstream cross-sectional constriction. the coupling opening K ₁ acts with the conductance Y _1. The invention is based on the knowledge that the relatively narrow band coupling between the first and a subsequent width of the wave to be decoupled is a result of a multi-circuit resonator Filters. It happens that the coupling opening K ₁ (cf. FIG. 1), for example, the input coupling of a single or multi-circuit fiI coupling opening K ₁ is to be selected for a filter with two resonators so that the condition represents ters. In the exemplary embodiment of the Y ₁ ä; Y ₀ ² applies. Like the calculation of the problem, F i g. 1 shows only a single reso, the relative nator R _{10 is} shown for such an arrangement. This Re- bandwidth P can be proportional to 1 / Y ₀ ² = HY ₁ . A sonator via the coupling opening K ₂ results in another Re- 4 ° between the bandwidths B ₁ and B ₀ , connecting sonators so that, depending on the requirement, B ₀ = Y ₁ · B ₁ , that is, the one for the To extract the course of the locking damping flank, a multiple wave bandwidth achieved can be formed by this circular filter. With the same size, the measure can be increased by a factor of Y ₁ . Coupling opening K ₁ , the bandwidth for the input coupling can be increased considerably if the coupling opening K _{1 is} no longer the small opening size of the coupling opening, but the intermediate coupling K ₁ is achieved at the same time that the wave types E _{01 forms} a multi-circuit filter. and H ₁₁ practically interference-free, that is to say with a. In the exemplary embodiment in FIG - be provided.

macht ist. Der Übertragungshohlleiter kreisförmigen Das elektrische Ersatzschaltbild der Gesamtanord-power is. The transmission waveguide circular The electrical equivalent circuit diagram of the overall arrangement

Querschnitts ist mit 1 und 1" bezeichnet, die Ein- 55 nung für die auszukoppelnde Welle ist in der Fig.3Cross-section is denoted by 1 and 1 ″, the input for the shaft to be coupled out is shown in FIG. 3

speisung der elektromagnetischen Energie erfolgt in gezeichnet. Es ergibt sich ein Vierpol, bei dem imThe electromagnetic energy is fed in. The result is a quadrupole in which im

Richtung des Pfeiles 2. Es ist wiederum angenom- Eingangsquerzweig ein Blindleitwert Y₀ liegt, derDirection of arrow 2. It is again assumed input cross-branch a susceptibility value Y ₀ , which

men, daß die elektromagnetische Energie in Form durch die Querschnittsverengung K₀ realisiert ist.men that the electromagnetic energy is realized in the form of the cross-sectional constriction K _0.

der Wellentypen H₀, E₀₁ und H₁₁ des kreisförmigen Ferner liegt im Längszweig der Schaltung ein ersterof the wave types H ₀ , E ₀₁ and H _{11 of} the circular Furthermore, there is a first in the series branch of the circuit

Hohlleiters eingespeist wird, d. h., der Übertragungs- 60 Resonanzkreis R₀^, der durch den LeitungsresonatorWaveguide is fed, that is, the transmission 60 resonance circuit R ₀ ^, through the line resonator

hohlleiter ist hinsichtlich seiner Abmessungen derart R₀₁ gebildet wird. Im Querzweig der SchaltungWith regard to its dimensions, the waveguide is formed in such a way that R _{01 is formed.} In the cross branch of the circuit

gewählt, daß außer dem Grundwellentyp, nämlich schließt sich dann der von der Koppelöffnung K₁ be-chosen that apart from the fundamental wave type, namely the one determined by the coupling opening K ₁

der H₁₁-WeIIe, noch Wellentypen höherer Ordnung stimmte Blindleitwert Y₁ an; es folgt im Längszweigthe H ₁₁ wave, still higher order wave types, matched susceptance Y ₁ ; it follows in the longitudinal branch

fortpflanzungsfähig sind. Die selektive Auskopplung der Schaltung der Reihenresonanzkreis Rl₀, derare fertile. The selective decoupling of the circuit of the series resonance circuit Rl ₀ , the

der in einer H₀₁-WeIIe enthaltenen elektromagneti- 65 durch den rechteckigen Hohlraumresonator A₁₀ re-the electromagnetic contained in an H ₀₁ wave by the rectangular cavity resonator A ₁₀

schen Energie erfolgt über die Koppelöffnung K₁, die alisiert ist, und schließlich liegt im Ausgangsquer-energy takes place via the coupling opening K ₁ , which is alized, and finally lies in the output transverse

einen Blindleitwert Y₁ hat. Über die Koppel- zweig der Blindleitwert Y₂', der von der Koppel-has a susceptibility value Y ₁ . Via the coupling branch the susceptance Y ₂ ', which is generated by the coupling

öffnune K. wird der Resonator/?.» eesoeist. der im öffnung K/ gebildet wird.open K. becomes the resonator / ?. " eesoeist. which is formed in the mouth K / .

Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem als Übertragungshohlleiter ein Hohlleiter kreisrunden Querschnitts verwendet ist. Die gleichen elektrischen Verhältnisse lassen sich auch dann erreichen, wenn als Übertragungshohlleiter ein Hohlleiter rechteckförmigen Querschnitts bzw. ein von dieser Querschnittsform abweichender Querschnitt verwendet wird. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, im Übertragungshohlleiter elektromagnetische Energie in Form unterschiedlicher Wellentypen zu übertragen. Vielmehr kann der Übertragungshohlleiter so bemessen sein, daß im zu übertragenden Frequenzbereich nur der Grundwellentyp existenzfähig ist. In diesem Fall wird dann vom gesamten zu übertragenden Frequenzband der im unteren Teilbereich liegende Energieanteil ausgekoppelt, während der frequenzhöhere Teilbereich im Übertragungshohlleiter fortgeführt wird. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, den Übertragungshohlleiter nach der Auskoppelstelle wiederum auf ao den Durchmesser vor der Auskoppelstelle aufzuweiten, wie es in der F i g. 2 bei dem mit 1" bezeichneten Abschnitt gezeigt ist. Vielmehr kann, wie einleitend bereits erwähnt wurde, der Übertragungshohlleiter nach der Auskoppelstelle mit den gleichen Querschnittsabmessungen wie der kleinste Querschnitt der der Auskoppelstelle nachgeschalteten Querschnittsverengung weitergeführt werden, wie es in der F i g. 2 durch den mit 1' bezeichneten Abschnitt angedeutet ist. Diese Maßnahme ist immer dann zweckmäßig, wenn nach der Auskoppelstelle nur mehr bestimmte Wellentypen, wie beispielsweise die E₀₁- oder H_n-Welle oder nur mehr ein oberer Teilbereich eines breiteren zu übertragenden Frequenzbandes weitergeführt werden sollen. Als Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren kommen außer der Lochkopplung auch andere Kopplungen, wie beispielsweise eine Stiftkopplung, in Betracht, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Koppelorgane im Bereich eines Strom- bzw. eines Spannungsmaximums angeordnet sind, je nachdem ob die Kopplung überwiegend induktiv oder überwiegend kapazitiv wirkt.The invention has been described using an exemplary embodiment in which a waveguide with a circular cross section is used as the transmission waveguide. The same electrical conditions can also be achieved if a waveguide with a rectangular cross-section or a cross-section deviating from this cross-sectional shape is used as the transmission waveguide. It is also not absolutely necessary to transmit electromagnetic energy in the form of different wave types in the transmission waveguide. Rather, the transmission waveguide can be dimensioned in such a way that only the fundamental wave type can exist in the frequency range to be transmitted. In this case, the energy portion lying in the lower subrange is decoupled from the entire frequency band to be transmitted, while the higher frequency subrange is continued in the transmission waveguide. It is also not absolutely necessary to widen the transmission waveguide after the coupling-out point again to ao the diameter before the coupling-out point, as shown in FIG. Rather, as already mentioned in the introduction, the transmission waveguide can be continued after the coupling-out point with the same cross-sectional dimensions as the smallest cross-section of the cross-sectional constriction downstream of the coupling-out point, as shown in FIG This measure is always useful if only certain wave types, such as the E ₀₁ or H _n wave or only an upper part of a wider frequency band to be transmitted, are continued after the decoupling point As a coupling between the individual resonators, in addition to the hole coupling, other couplings, such as a pin coupling, come into consideration, whereby it is only necessary to ensure that the coupling elements are arranged in the area of a current or a voltage maximum, depending on whether the Coupling predominantly inductive or predominantly has a capacitive effect.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 The transmission waveguide is denoted by 1 and 1 '. A conical transition 3 is connected between the waveguide sections 1 and V. To the

1. Arrangement for the selective decoupling of the waveguide section 1 is a rectangular hollow of an electromagnetic wave from an over-space resonator R ₁₀ via a coupling opening K ₁ for very short electromagnetic waves. The decoupling from the resonator R ₁₀ table waves at which the decoupling point takes place via a further coupling opening K ₂ . The course of the transmission waveguide has a coupling level indicated by a dash-dotted line and is denoted by KE sdhnittsverengung upstream and downstream. The electrical mode of operation of the Ged Characterized by the fact that the entire arrangement can be explained as follows. Cross-sectional constrictions (4, 4 ') a line reso- are formed in the circular waveguide 1 in the direction of the nator (R ₀₁ ) for the wave to be decoupled arrow 2 electromagnetic waves, for example in that the cross-sectional constrictions (4, 4') double form the H ₀₁ -, the E ₀₁ - and the / Z ₁₁ -WeIIe pepeled conically running or multiple stepped feeds, then these wave types are initially formed and that on the line 15 in the direction of the smaller circular waveguide section 1 'resonator (R ₀₁ ) trained coupling section. The diameter of the circular waveguide 1 'is at least one further resonator (R ₁₀ ) selected so that only the E ₀₁ and the / Z ₁₁ wave is continuously coupled (K ₁ ) to which the decoupled can be planted. For the / Z ₀₁ wave there is an electromagnetic wave via a further head in the course of the conical transition 3 a reflection reflector (K ₂ ) is removed. 20 level shown in FIG. 1 is labeled RE. On

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the plane of reflection to be coupled out / Z ₀₁ indicates that the transmission waveguide (1, wave totally reflected, while the Zi ₀₁ - and the H _n - V, 1 ") has a circular cross-section. Wave can continue to run largely without reflection.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the transmission waveguide (1, 25 section 3 serves to achieve the coupling effect over 1 ', 1 ") has a rectangular cross-section. The coupling opening K ₁ is enlarged by the Away-

4. Arrangement according to one of the preceding stood between the coupling plane KE and the ReAnsprüche, characterized in that the deflection plane RE is chosen so that in the measurements of the transmission waveguide (1, 1 ', 1 ") coupling plane KE is a maximum, z. B. the Wandderart are chosen such that currents in the .to be transmitted frequency 30, for the coupled out shaft type, namely frequency range only the fundamental type of the hollow the / Z ₀₁ -WeIIe results. the conductivity of the coupling head is capable of reproduction. mouth K ₁ is denoted by Y _1. The relative band

5. Arrangement according to one of claims 1 wide B ₁ for the shaft to be coupled out is in this to 3, characterized in that the case is proportional to 1 / Y ₁ ² . Therefore, the larger the band measurements of the transmission waveguide (1, 1 ', 1 ") 35 wide Zi _{1 of} the wave to be coupled out should be, that is to say are chosen such that the frequency range to be transmitted, the larger the frequency range of the frequency range to be coupled out except for the fundamental wave type the coupling

, still be wave types of higher order propagation opening K ₁ . As it turns out, this is the maximum

are able to communicate. achievable bandwidth for the wave to be decoupled

6. Arrangement according to one of the preceding 40 even relatively small if the claims, characterized in that the coupling opening comes in the order of magnitude of the rectangular transmission waveguide (1,1 '), in the over-cross section of the attached resonator R ₁₀ , Large coupling openings, however, inevitably have a point (K ₁ ) with the same cross-section for the continuing shafts, such as the measurements as the smallest cross-section of the 45 E ₀₁ and ZZ ₁₁ shafts relatively high switched cross-sectional constriction (4 ') further reflection factor, that is to say a considerable disturbance, is performed. result. Analogous considerations also apply if

when it comes to getting out of a transmission hollow

head in which only a single wave type can exist

50 is electromagnetic energy of a lower frequency range decoupling while the rest of the

The invention relates to an arrangement for the selective component lying in the higher frequency band, the instiven Decoupling of an electromagnetic wave total fed into the waveguide 1 electro-out a transmission waveguide for very short magnetic energy as undisturbed further electromagnetic Waves in which the decoupling 55 should run.

place in the course of the transmission waveguide in a The invention is based on the object

Cross-sectional constriction is upstream and downstream. the difficulties outlined above in

In the case of transmission devices, the microwave-wise easy way to counteract. In particular technology, such as in satellite technology, should be an arrangement for selective decoupling It is often necessary from a transmission 60 of an electromagnetic wave from a Uberhohlleiter selectively an electromagnetic wave carrier waveguide can be specified, in which a certain frequency or a certain for the wave to be coupled out a much larger one Decoupling the wave type. The remaining part of the frequency bandwidth can be achieved without the need for electromagnetic wave should cause a noticeable disturbance in the transmission hollow with as little interference as possible, d. H. so with 65 if possible occurs.

low reflection and attenuation as low as possible. Starting from an arrangement for selective

keep walking. A known embodiment is the coupling out of an electromagnetic wave from FIG. 1 seiet. a transfer waveguide for very short electro- '<