DE1941453A1

DE1941453A1 - Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen sowie zum Mischen der Sende- und Empfangswellen

Info

Publication number: DE1941453A1
Application number: DE19691941453
Authority: DE
Inventors: Wernli Dipl-Ing Hans
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1968-09-25
Filing date: 1969-08-14
Publication date: 1970-04-09
Also published as: NL6914097A; DE1941453C3; GB1236529A; ES371800A1; FR2018813A1; CH497088A; DE1941453B2; SE359969B; AT294922B

Description

Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen sowie zum Mischen der Sende- und Bmpfangswellen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen sowie zum Mischen der Sende- und Empfangswellen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinanderstehen, bestehend aus einem Reflektor und einem diesen ausleuchtenden primären Hornstrahler mit einem die Sendewellen zuführenden Erregerleiter sowie aus Mitteln zum Empfang der vom Hornstrahler aufgenommenen Empfangswelle,

Anordnungen dieser Art werden bei elektonischen Distanzraessgeräten verwendet, bei denen en den Endpunkten der zu messenden Strecke je ein Sender und ein Empfänger aufgebaut sind. Zur Trennung der Sende- und Empfangspfade sind die Polarisationsrichtungen der Sende- und Empfangswellen um 90 gegeneinander verdreht.

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Eine bekannte Anordnung bestellt aus einer Reflektor-Antenne mit anschliessender Seude-Empfangsweiche. Biese Sende-Empfangsweiche bezweckt ausser der Empfangswelle eisen kleinen Teil der Sendewelle auf die Mischstufe des Empfängers auszukoppeln» Die Sende-Bmpfangsweiche besteht aus sinem ersten Holilleiterabschnitt mit kreisförmigem Queischnitt, einem Uebergang auf einen zweiten Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt, sowie einem dritten rechteckigen Hohlleiteraibsclmitt, der an der Verbindungsstelle des ersten-und zweiten HoliXXeiters angeschlossen ist. Dieser dritte Hohlleiterabscluiitt ist so angeordnet, dass dessen Längsachse mit den Sdusalseitea des zweiten Hohlleiters einen kleinen Winkel einscliliesst. Durch diese Anordnung wird die von der Antenne über den ex's tan runden Hohlleiterabschnitt zugeführte Empfangswelle und ein kleiner Teil der vom zweiten rechteckigen Hohlleiter eingespeisten Sendewelle in den dritten Hohlleiter ausgekoppelt and der an diesem Zweig angeschlossenen Empfängermischstufe

Eine für den gleichen Zweck vorgesehene bekannte Anordnung enthält ebenfalls eine Sende-Empfangsweic&e. Biese besteht aus einem ersten Hohlleiterabschnitt mit quadratischem Querschnitt, einem Uebergangsstück auf einen zweiten, rechteckigen Hohlleiterabschnitt sowie einem dritten rechteckigen Holillei t er abschnitt ₈ der im Verbindungspunkt des ersten sind zweiten Abschnittes angeschlossen ist« Dieser dritte H©iaU.eiterabschnitt ist so angeordnet, dass dessen Längsachse parallel zu den Schmal®©iten des zweiten rechteckigen HeisXlelters verläuft· Es sind Mittel irorgesehen, die bewirken, dass «SJLe. am zweiten

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rechteckigen Holalleiter eingespeiste Sendewelle an die am ersten quadratischen Hohlleiter angeschlossene Antenne gelangt, Hiebt Jedoch über den dritten rechteckigen Hohlleiter in den Herpfänger, Xm weitern sind Mittel vorhanden, die bewirken, dass die von der Antenne über den ersten quadratischen Hohlleiter eintreffenden Empfan^swellen über den dritten rechteckigen Hohlleiter la den Empfänger gelangen, nicht Jedoch ±u den zweiten rechteckigen Hohlleiterabschnitt·

Xm ersten quadratischen Hohlleiterabschnitt sind zwischen der Auskoppluogsstelle des dritten Hohlleiters und der Antenne zwei Sonden angeordnet. Biese weisen gegenüber der Sende- bzw. Bmpfaogspolarisation einen Winkel von k-5 auf und sind in der Fortpflauzungsriciatung der Wellen um eine viertel Wellenlänge voneinander entfernt. Bie beiden Sonden werden von der vorbei-1aufenden Sendewelle angeregt« so dass sie ihrerseits Wellen abstrahlen. Die an Jeder Sonde erzeugte Welle besteht aus zwei gleich grossen Komponenten, wovon die erste parallel und die zweite senkrecht zur Sendewelle polarisiert sind. Die zweite Komponente weist somit eine Polarisation entsprechend der Empfangswellen.auf. Von den durch die beiden Sonden zum Geräte zurückgestrahlten Wellen addieren sich nun die in der

Empfangsebene polarisierten Wellen, während sich diejenigen in des· Sendeebene aufheben. Es gelangt somit eine von der Sendewelle abgeleitete, in der Empfangsebene polarisierte Bezugswelle in den Empfänger«

Die eiste erwähnte bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass

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neben der direkt vom Sender kommenden Sendewelle auch, eine von der Antenne reflektierte Sende-Welle in den Empfänger gelangen kann, was erhebliche Fehler in der Distanzmessung verursachen kann.

Bei der zweiten erwähnten bekannten Anordnung ist dieser Nachteil zwar behoben, was jedoch durch einen erheblichen Aufwand erkauft werden muss. Zudem ist diese Anordnung nur für einen schmalen Frequenzbereich geeignet, da der /4-Abstand der Sonden nur für eine Frequenz eingehalten ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen sowie zum Mischen der Sende- und Empfangswellen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinanderstehen, bestehend aus einem Reflektor und einem diesen ausleuchtenden primären Hornstrahler mit einem die Sendewellen zuführenden Erregerleiter sowie aus Mitteln zum Empfang der vom Hornstrahler aufgenommenen Empfangswelie.

Die erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang aus einem im Hornstrahler angeordneten, die Empfangswelle sowie einen Teil der Sendewelle auskoppelnden und diese ausgekoppelten Wellen mischenden Element bestehen.

Der Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, dass sie keine separaten Sende-Empfangsweiche aufweist. Durch den einfachen Aufbau der Anordnung ergeben sich geringe Herstellungskosten. Die Aaoidnung enthält keine kritisch auf eine Wellenlänge ab-

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gestimmten Teile und ist deshalb für einen grossen Frequenzbereich, brauchbar. Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird bereits in der Empfangseinrichtung des PrimärStrahlers ein Zwlschenfrequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz niedriger ist als die 'Empfangsfrequenz. Dieses Zwischenfrequenzsignal stellt weniger hohe Anforderungen an dxe Uebertragungsmittel zwischen dem Primärstrahler und dem Empfangsgerät als das Empfangssignal«

An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei eine erfindungsgemässe Anordnung, bestehend aus einem primären Hornstrahler und einem von diesem ausgeleuchteten Reflektor.

Xn Fig. 2 ist ein Hornstrahler dargestellt, bei dem als Empfangsvorrichtung ein im Hohlraum des Hornstrahlers angeordnetes Halbleiterelement vorhanden ist_e

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Empfangsvorrichtung im Hornstrahler dargestellt, die aus einem in den Hohlraum des Kornstrahlers ragenden Auskopplungsstift mit anschlieseendem Halbleiterelement besteht»

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einem primären Hornstrahler 1 und einem von diesem ausgeleuchteten Reflektor 11. Der Hornstrahler J ist mittels Stützen 12, 1g, 1&,

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15 auf dem Reflektor 11 befestigt. Die Zuführung einer Sendewelle erfolgt über eine Koaxialleitung 17· Diese Koaxialleitung 17 führt von einem nicht dargestellten Sende-Empfangs-Gerät durch eine Oeffnung im Reflektor 11 und entlang der Stütze 13 zum Hornstrahler 1. Ein in der EmpfangsVorrichtung des Horn— Strahlers 1 erzeugtes Zwischenfrequenzssignal wird über eine Koaxialleitung 16 entnommen. Diese Koaxialleitung i6 ist entlang der Stütze 12 verlegt und ist ebenfalls durch eine Oeffnung des Reflektors 11 auf das Sende-Empfangs-Gerät geführt»

Die Anordnung eines als Horn ausgebildeten PrimärstralaXers bezüglich des auszuleuchtenden Reflektors ist genügend bekannt, weshalb auf diesbezügliche Einzelheiten nicht näher eingegangen wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Hornstrahler 1 ist auf der Rückseite durch eine Kurzschlussplatte 4 abgeschlossen. Der Hornstrahler 1 weist im Bereich der Kürzschlussplatte 4 einen Querschnitt entsprechend einem rechteckigen Hohlleiter zur XJebertragung des Grundmode der Smpfangswelle SE auf· Der Oeffnungsquer·— schnitt des Börse tr ahlers 1 stellt eisa Re elite eic dar, dessen längere Seite parallel zum elektrischen Feld EE der Empfangswellen steht. Die Mantelflächen 5, 6, 7, 8 des Hornstrahler-Hohlrauraes sind ebene Flächen, welche die jeweils zueinander parallelen Seiten der beiden erwähnten Recht eek-Querseimitte verbinden«

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Die Sichtung des elektrischen Feldes der Empfangswelie ist durch einen Pfeil EE und diejenige der Sendewelle durch, einen Pfeil ES eingezeichnet.

Der Hornstrahler 1 wird durch einen Erregerleiter 2 angeregt. Als Erregerleiter 2 wird das in den Hohlraum des Hornstrahlers 1 ragende Ende des Innenleiters 20 des Koaxialkabels 17 benutzt. Der Abschirmmantel 1-8 der Koaxialleitung 17 ist zu einem Flansch 21 gebördelt und wird mittels einer Platte 22 an die Aussenseite des Hornstrahlers 1 gepresst. Das Dielektrikum 19 der Koaxialleitung 17 ist in deir Ebene der Mantelfläche 6 abgeschnitten.

Zur Verbesserung der Anpassung des Erregerleiters 2 an den Hornstrahler 1 ist ein Stab 23 aus dielektrischem Material vorhanden, der den Erregerleiter 2 umgibt und der sich bis zur gegenüberliegenden Mantelfläche 5 des Hornstrahlers 1 fortsetzt. Die Anordnung eines Erregerieiters 2 und des dielektrischen Stabes 23 zur Anregung eines Hohlleitersystems ist an sich bekannt, weshalb sieh eine nähere Beschreibung dieses Details erübrigt.

Zwischen dem Erregerleiter 2 und der Kurzschlussplatte k ist eine Empfangsvorrichtung vorhanden. Diese dient zur Auskopplung der Empfangswelle EE sowie eines Teils der Sendewelle ES und zur Mischung dieser beiden ausgekoppelten Wellen ES und EE.

Diese Empfangsvorrichtung besteht im Äusführungsbeispiel ge-

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mass FIg. 2 aus einem im Hohlraum des Hornstrahlers 1 angeordneten Halbleiterelement 3. Als Halbleiterelement ist eine handelsübliche Empfangsdiode 1N23 vorgesehen. Der Aufbau der Empfangsvorrichtung entspricht demjenigen eines an sich bekannten Hohlleiterdetektors« Die Diodenpatrone 3 ist am kra— genförmigen Anschluss durch die Schraube 2k an der Wellenleiterwand befestigt. Der andere, stiftförmige Diodenanschluss ist auf den Innenleiter 25 eines Koaxialsteckers 26 geführt. Ein Drosseleinstich 27 dient in bekannter Weise zur Anpassung der Empfangsvorrichtung an den Hornstrahler 1»

Bei der Betrachtung der Punktion des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei angenommen, dass zwei gleiche Anordnungen vorhanden sind, wobei der von jeder Anordnung erzeugte Richtstrahl auf den Heflektor der andern Anordnung gerichtet ist. Ferner sei angenommen, dass die Polarisations-* richtung der einen Sendewelle senkrecht zu derjenigen der andern Sendewelle steht* Die in jeder Anordnung eintreffende Empfangswelle EE ist also senkrecht zur eigenen Sendewelle ES polarisiert. Ferner besteht die Bedingung, dass die Frequenzen der beiden Sendewellen ES voneinander verschieden sind·

Die vom Erregerleiter 2 ausgehende Sendewelle ES wird einerseits über die Oeffnüng des Hornstrahlers 1 gegen den Reflektor 1.1 abgestrahlt, andererseits pflanzt sich auch ein Teil der Sendewelle ES gegen die Diode 3. fort. Die Anordnung ist so dimensioniert, dass der Querschnitt des Hornstrahlers im Bereich der Diode für die Sendewelle ES einen Kurzschluss

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darstellt. Der vom Erregerleiter 2 in Richtung der Diode 3 abgestrahlte Teil der Sendewelle ES wird deshalb reflektiert und ebenfalls zum Reflektor 11 abgestrahlt. Xm Bereich der Diode erscheint die Sendewelle ES stark gedämpft« Obwohl die Diode derart angeordnet ist, dass sie für den Empfang einer senkrecht zur Sendewelle ES polarisierten Empfangswelle EE geeignet ist, wird ein kleiner Teil der Sendewelle ES von der Diode 3 aufgenommen»

Für die von der gegenüberliegenden Anordnung eintreffende Empfangswelle EE stellt die Anordnung einen allgemein üblichen Empfangsdetektor dar« Bei der Anordnung der Empfangsvorrichtung in der Mitte des Hornstrahlerquerschnittes würde sich wegen dem Einfluss des Erregerleiters 7i eine kleine Unsymmetrie im Empfangsdiagramm ergeben. Diese ist jedoch korrigiert, indem der Abstand der Empfangsvorrichtung zu derjenigen Mantelfläche 6 des Hornstrahlers 1, auf welcher die Koaxialleitung 17 eingeführt ist, grosser gewählt ist, als derjenige zur gegenüberliegenden Mantelfläche 5· Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Empfangswelle EE vom Erregerleiter 2 kaum beeinflusst wird.

Durch die Diode 3 flieset nun je ein von der Sendewelle ES und ein von der Empfangswelle EE herrührender Strom. Infolge der gekrümmten Kennlinie der Diode 3 entstehen als Mischprodukte dieser Ströme Komponenten, die bekanntlich u.A. die

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Summe bzw. die Differenz der Frequenzen der beiden Signale aufweisen« Das erwünschte Zwisahenfrequenzsignal wird am Koaxialstecker 26 abgenommen.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Empfangs— vorrichtung dargestellt. Diese kann anstelle der in der Anordnung, nach. Fig. 2 verwendeten Empfangsvorrichtung vorgesehen werden· Sie besteht aus einem in den Hohlraum des Horn— Strahlers 1 ragenden Auskopplungsstift 30 mit einem an— ^ schliessenden Halbleiterelement 31· Zur Verbesserung der Anpassung des Auskopplungsstiftes 30 an den Hornstrahler 1 ist ein dielektrischer Stab 32 angebracht. Das Halbleiterelement 31, z.B. eine handelsübliche Diode 1N23 ist als Verbindung zwischen dem Auskopplungsstift 30 und einem Koaxialstecker geschaltet und dient zur Mischung.

Die in Fig. 3 dargestellte Empfangsvorrichtung entspricht einer an sich bekannten Ausführungsform eines Hohlleiterdetektors. Die Funktion eines solchen Detektors ist genügend bekannt ι weshalb sich eine weitere Erläuterung erübrigt.

24,9.1968
Sck/Bu.

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Claims

Patentansprüche

1 . !Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen sowie zum Mischen der Sende— und Empfangswellen, deren Polari— sationsrichtungen senkrecht aufeinanderstehen, bestehend aus einem- Reflektor und einem diesen ausleuchtenden primären Hornstrahler mit einem die Sendewellen zuführenden Erregerleiter sowie aus Mitteln zum Empfang der vom Hornstrahler aufgenommenen Empfangswelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang aus einem im Hornstrahler angeordneten, die Empfangswelle sowie einen Teil der Sendewelle auskoppelnden und diese ausgekoppelten Wellen mischenden Element bestehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang und Mischen aus einem im Hohlraum des Hornstrahlers (i) angeordneten Halbleiterelement -(3) bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ^um Empfang und Mischen aus einem wenigstens teilweise in den Hohlraum des Hornstrahlers ragenden Auskopplungsstift (30) mit anschliessendep-Halbleiterelement (31) bestehen.

k. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang und Mischen zwischen dem Erregerleiter (2) und einer den Hornstrahler (1) abschliesaenden Kurzschlussplatte (4) angeordnet aind.

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5* Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mittel zum Empfang und Mischen zu derjenigen Mantelfläche (6) des Hornstrahlers (i), auf welcher die Koaxialleitung (1?) eingeführt ist, grosser"ist als derjenige der gegenüberliegenden Mantelfläche (5)·

6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch'gekennzeichnet, dass der Hornstrahler (i) im Bereich der Kurzschlussplatte (4) einen Querschnitt entsprechend einem rechteckigen Hohl— ^ leiter zur Uebertragung des Grundmode der Empfangswelle

(EE ) aufweist, dass ferner der Oeffnungsquerschnitt des Hornstrahlers (1) ein Rechteck darstellt, dessen längere Seite parallel zum elektrischen Feld (BE) der Empfangswellen steht und dass die Mantelflächen (5t 6, 7> 8) des Hornstrahler-Hohlräumes ebene Flächen sind, welche die jeweils zueinander parallelen Seiten der beiden erwähnten Rechteck-Querschnitte verbinden.

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