DE1741663U - Einstellbares phasenlaufzeitglied fuer sehr kurze zirkular polarisierte wellen. - Google Patents

Description

• Einstellbares Phasenlaufzeitglied für sehr kurze

  zirkulär polarisierte'Jellen

  v

  Die betrifft ein einstellbares Phasenlaufzeitglied

  für sehr kurze zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen.

  In Radaranlagen, neuerdings, auch in Richtfunkstreckenverwendet

  man zur Ausstrahlung häufig zirkular polarisierte Wellen. Es ist bekannt, zur Phasenschiebung zirkular polarisierter Wellen die zirkular polarisierte Welle mittels eines Zirkularpolarisators zunächst in eine linear polarisierte Welle umzuwandeln, mit einem der für linear polarisierte Wellen bekannten Phasenschieber verändert man die Laufzeit der linear polarisierten Welle und wandelt diese danach, ebenfalls wieder in einem Zirkularpolari-

  sator, in eine zirkular polarisierte Welle um.

  v

  --3-3 m g-4

  Die-zeigt einen Weg auf 9 wie die Phasenlaufzeit von

  Zirkular polarisierten Wellen ohne Umwandlung in linear polari-

  0

  sierte Wellen und damit mit wesentlich geringerem Aufwand als bei den bekannten Anordnungen verändert werden kann.

  'Erfindunssomäcc... wird vorgeschlagen, in den Zug des ÜbertragmiGs-

  weges der zirkular polarisierten Wellen hintereinanderliogend

  zwei Paare von Zirkularpolarisatoren (Rotatoren) einzuschalten,

  von denen jedes derart ausgebildet ist, dass es den Drehsinn der' ihm zugeführten zirkular polarisierten Wellen umkehrt und eines dieser Paare, um'die durch die ttbertragungsrichtung bestimmte Achse relativ gegen das andere paar verdrehbar anzuordnen.

  An Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbcispio-

  try4.

  lehss achstehend die Bfinduw Inäher orläutert werdon.

  (1 4

  /M, tM

  Fig. 1 zeigt ; ein AusfÜhxuxipsbeispial oine-s

  einstellbaren Phasenlaufzeitgliedes, wie es, beispiolsweise zur

  Einschaltung in Zuleitungen zu Antennenkombinationon, zur Schwein-

  kung des Antennendiagrammes, Verwendung finden kann. Mit 1 und2 ist jeweils ein paar von Zirkularpolarisatoren, das auch unbor

  derBezeichnung Rotator bekannt ist, bezeichnet. Die beiden Zir-

  kularpolarisatorpaare 1 und 2 bestehen aus Hohlrohrleitungsabschnitten 3 und 4, in welchen jeweils dielektrische Platten 5 und 6 angeordnet sind. Die Länge der dielektrischen Platten 5 und 6 ist doppolt so grõss gewählt wie bei einem einzelnen Zirkularpolarisator. Die, verglichen mit einem Zirkularpolarisator, grössero Länge der dielektrischen Platte bewirkt, dass eine in

  der Ebono-dor Platte linear polarisierte Welle gegenüber oinor

  ~'Ã.-

  hierzu senkrecht linear polarisierten Welle, für die die Platte

  kein Hindernis darstellt, nicht wie beim Zirkularpolarisator um 900, sondern um 180° phasenverzögert wird. Eine zirkular polarisierte Welle, die bekanntlich in zwei räumlich und zeitlich um 900 verschobene linear polarisierte Wellenzerlegt werden kann, weist somit nach Durchlaufen eines Paares von Zirkularpolarisatoren gegenüber dem Eingang umgekehrten Drehsinn auf. Zur Vermeidung von Reflexionen sind die platten 5 und 6 an ihren Enden

  V-formig. ausgeschnitten. Das Zirkularpolarisatorpaar 2 ist um

  seine Achsrichtung verdrehbar angeordnet, in gleicher Weise kinn-

  te natürlich auch das Zirkularpolarisatorpaar 1 verdreht worden

  und das Paar 2 feststehen. Zur Einstellung der gewünschten Pha-

  sonvrschiebung kann man beispielsweise einen Bedienungsknopf vorsehon, der über'ein Schneckengetriebe die Drehung bewirkt. Wie weiter unten noch bewiesen werden soll, ist der. Verdrehungswinkol proportional der Phasenverschiebung. Es empfiehlt sich doshalb, zur Anzeige dur Große des Verdrehungswinkels eine Skala mit einer Anzeigevorrichtung vorzusehen.
• An Hand der in Fig. 2 dargestellten Skizze und einer mathematischen Ableitung soll nachstehend die Abhängigkeit der Phasenverschiebung vom Verdrehungswinkel @ zwischen den beiden Zirku-

  larpolarisatorpaaren bestimmt und die Wirkungsweise des in

  , u"11

  nAvv) << ? <8<t.

  Ail-

  1 dargestellten Ausführungsbeispiels der

  ordnung näher orläutert worden. Die beiden Zirkularpolarisator-

  paare seien mit 7 und 8 bezeichnet. Ein auf das Paar 7 bezogenos

  Koordinatensystem hat die Koordinaten Die Ebene der dielek-

  trischen Platte des. Zirkularpolarisatorpaaros 7 vorlaufe in der

  I

  Richtung Fintsprochend ist ein zweites auf die jeweilige Stol-

  <f

  lung dos Zirlularpolarisatorpaares 8 bozogenes Koordinatensystem

  eingezeichnet. Die Koordinaten liegt wieder in der Ebene

  't liogt wiadar in der Biboni

  der dielektrischen Platte des Zirkularpolarisatorpaares 8. In dJn

  Eingangdos Rotators 7 werde eine zirkulär polarisierte Welle mit

  Rechtsdrehsinn'eingespeist. Die Gleichung dieser v7elle lautet :

  a ( +) (l)

  --

  Die ankommende Welle kann man sich in zwei linear polarisierte

  Wellen aund a gerlegt denken, wobei die Komponente a, vliù

  p

  die Multiplikation mit der imaginären Einheit i angibt, der Kon-

  0

  ponente a zeitlich um 90 voreilto Durch die dieloktrischü Plat-

  te des Zirkularpolarisatorpaares'7 erfährt die Komponente a i

  w

  einePhasenverzögerung von 180° gegenüber der Komponente a, dio

  durch die dielektrische Platte nicht beeinflusst wird. Die Glei-

  chung der Wolle am Ausgang des Rotators 7 lautet demnach :

  = a ('+ i) (2)

  &ist oino linksdrehende zirkular polarisierte Welle. Die Gloi-

  , t

  chung muss nun auf das neue Koordinatonsystem. , bezogen wer-

  den. Dies geschieht durch Einsetzen der bekannten Koordinaten-

  transformationsgleichungen

  Z. Y- sin

  ; cosJ- sin, 7

  I I LI'

  =1 sin. 1+ * cosj1

  r : ;-

  in die Gleichung 2. Bie Gleichung der Welle am Eingang dos Zir-

  kularpolarisatorpaares 8 lautet dann :

  .'= a (.'ccs +'sinY i'sin. y 1'cos )

  = af-' (cos- isinY) + i.' (cos-isin) J

  : ; c a (-' + i ') (cesjf- i sin ; Y)

  (cos isiu

  EIL

  Nunerfährt dio Komponente a. ' durch die dielektrische Platte

  des Zirkularpelarisatprpaaros g eine Verzögerung von 1800, so

  ..

  daß man als Ausgangswelle bezogen auf das Koordinatensystem

  die Wolle

  a (i At) a-i 3

  erhält. UM die gesamte Phasenverschiebung zwischen Eingangs-und

  Ausgangswelle bestimmen zu können, geht man wieder auf das ur-

  sprünglicho Koordinatensystom , . über, was durch Einsetzen dur

  Transformationsgleichungen

  '='cos 'f+sin

  ?' =-sin-i-cosjf

  7

  in die Gleichung (3) geschieht. Dann erhält man für die Ausa-

  welle

  i

  t= a ('cosf+siny+ i cos*-isin. ) e"

  ?- V -,. M ?

  .-= ' (cosf i sinf) + i. (cosf-i sin) e'"

  == a (+ i) (cos. i sinY) e"

  = a (y+ i) e" (4)

  Der Saktor a) ist also sowohl in der Gleichung dor"eince-

  G

  -- 6-

  speisen volle als auch in der Gleichung der auftretenden Wolle

  vorhanden. -n- !- ist ebenso wie .I da dor Vektor a gegenüber

  a. '-zeitlich um 90 voroilt, eine zirkular polarisierte Wollo

  mit Rechtsdrehsinn. Der Exponent der Zahl e gibt die Phasenver-

  schiebung zwischen der eingespeisten Wolle f I und der austreten-

  den Wolle an. Die Phasenverschiebung ist nach Gleichung

  102111 1-'>

  (4)glaich. dem doppelton VerdrehungswinkolJ zwischun beiden

  Rötatoren.

  Anstelle der in den Fig. 1 und 2 dargestollten an sich bekann-

  ton Zirkularpolarisatorpaare können auch andere bekannte Rota-

  toren Verwendung finden. So beispielsweise einer, bei dem in Ji-

  nom Hohlrohrleitungsabschnitt, vorzugsweise runden Querschnitts :

  drei gegenüberliegende Wandungsteilo verbindende Stäbe ansoord-

  notsind. Der Abstand zwischen zwei Stäben beträgt jeweils 3/8

  derBetricbswollenlänge, die Dicke der Stäbe ist derart gewählte

  daß der Absolutwert des induktiven Blindwidcrstandes der äuss.-

  ren Stäbe gloich der Hälfte, der Absolutwort des induktiven

  Blindwiderstandos das mittleren Stabes gleich 1/4 dos Wullom ; l-

  dorstandes der Hohlrohrleitung ist.

  ,, ÇoV+aX

  qvjl-ll%

  Gcmäss der Erfindung ist auch oine Anderung der Phasonlau-fzi'b

  einer sich im freien Raum fortpflanzendon zirkular polarisiort,

  , pfiohlt ; c ; s si-chs als

  Welle möglich. In diesem Fall empfiehlt es sich, als Zirkulär-

  7-.-

  polärisatorpaar, beispielsweise jalousioartig angeordnete, parallel zueinander liegende leitende platten zu verwenden, deron Ebenen parallel und deren Längsrichtungen senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung verlaufen. Für eine Welle, deren Polarisationsobenc senkrecht zu den Ebenen der Platten verläuft, stellen diese kein Hindernis dar. Eine selche Welle wird sich also auch im Bereich des Rotators wie im freien Raum ausbreiten. Für eine Welle, deren Polarisationsebene parallel zu den Ebenen der Platten verläuft, wirkon zwei jeweils hobeneinander liegende Platt@n

  wie ein Hohlrohrloitungsabschnitt, in wolchom die Fortpflanze---

  geschwindigkeit andors als im freien Raum ist. Die Breite der Platten in Richtung der Wollenausbreitung und dar Abstand der Platten voneinander ist derart gewählt, daß die zwei senkrecht zueinander stehenden Komponenten einer Wolle beim Durchlaufen dos Rotators oino gegenseitige Phasenverschiebung von 1800 erfahren.

Claims (1)

1) Einstellbaroa phasenlaufz0itgliod für sehr lurze zirkular põlarisierto elektromagnetische Wollen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zug dos Üburtragungswegos der zirkular polarisier- tonWollen hintjreinandorliegond zwei paaro von Zirkularpolari- satoren (Rötatoron) eingeschaltet sind, von denen jedes derart ausgebildet ist, daß es den Drohsinn der ihm zugeführten ührtin polarisierten Wellen umkehrt, und daß eines dieser paare um die : durch die übertragungsrichtung bestimmte Achse relativ go. en dG andere Paar vordrohbar angeordnet ist. 2) Phasonlaufzeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dies-zur Übertragung der zirkular polarisierten m ains-C} rohrleitung, vorzugweise runden odor quadratischen QuorschnitLc vorgesehenist. 3) Phasenlaufzcitglied nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekenn- zeichnet,dass Mittel zur Anzeige des Vordrehungswihkels ziscr- den beiden Paaren von Zirkularpolarisatorcn vorgesehen sind.