DE19629277C2 - Anordnung zum Auskoppeln von zwei orthogonal linear polarisierten Wellen aus einem Wellenleiter für eine Antenne zum Enpfangen von Satellitenrundfunksignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anordnung zum Auskoppeln von orthogonal linear polarisierten Wellen aus einem Wellenleiter für eine Antenne zum Empfangen von Stallitenrundfunksignalen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fig. 9 bis 11 zeigen eine herkömmliche Anordnung dieser Art, wobei Fig. 9 eine Außenansicht, Fig. 10 eine seitliche Schnittansicht und Fig. 11 eine Vorderansicht der Wandlereinheit ist. Eine derartige Anordnung ist aus der DE-A1-36 22 175 bekannt.

Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, besitzt die konventionelle Anordnung eine erste Sonde 2, einen Kurzschlußstab 3 und eine zweite Sonde 4, die hintereinander entlang der Ausbreitungsrichtung von elektrischen Wellen angeordnet sind, die von einem Satelliten (in Richtung des Pfeils A) gesendet werden, wobei sich die genannten Teile an vorbestimmten Stellen innerhalb eines Wellenleiters 1 befinden, der die Form eines an einem Ende kurzgeschlossenen Zylinders aufweist. Die erste Sonde 2 dient zum Detektieren einer ersten linear polarisierten Welle (zum Beispiel einer horizontal polarisierten Welle). Der Kurzschlußstab 3 reflektiert diese erste linear polarisierte Welle, damit sie von der ersten Sonde 2 detektiert werden kann. Die zweite Sonde 4 dient zum Detektieren einer zweiten linear polarisierten Welle (zum Beispiel einer vertikal polarisierten Welle), die orthogonal zu der ersten polarisierten Welle polarisiert ist. Eine innere Bodenfläche des Wellenleiters ist als Kurzschlußfläche 1b ausgebildet, welche die zweite linear polarisierte Welle reflektiert, damit diese Welle von der zweiten Sonde 4 detektiert werden kann. Um die Wandlungsverluste zu begrenzen, sind die jeweiligen Abstände zwischen der ersten Sonde 2 und dem Kurzschlußstab 3 sowie zwischen der zweiten Sonde 4 und der Kurzschlußfläche 1b auf etwa 1/4 der Wellenlänge der empfangenen elektrischen Wellen eingestellt. Außerdem beträgt der Abstand zwischen der ersten Sonde 2 und der zweiten Sonde 4 etwa 3/4 der Wellenlänge der empfangenen elektrischen Wellen, um zu verhindern, daß die mit den Sonden 2 und 4 detektierten polarisierten Wellensignale miteinander interferieren und sich damit ihre gegenseitige Trennung verschlechtert. Sowohl der Kurzschlußstab 3 als auch die Kurzschlußfläche 1b sind mit einer (nicht dargestellten) Erdungselektrode verbunden.

Außerhalb des Wellenleiters 1 befinden sich ein erstes Schaltungssubstrat 5, auf dem die erste Sonde 2 gelagert und mit einem Verdrahtungsmuster (einer Mikrostreifenleitung) verbunden ist, und ein zweites Schaltungssubstrat 6, auf dem die zweite Sonde 4 gelagert und mit einem Verdrahtungsmuster (einer Mikrostreifenleitung) verbunden ist. Ein Ausgangsverbinder 8 für die Ausgabe von Empfangssignalen steht durch den Bodenteil eines die vorerwähnten Teile umgebenden Gehäuses 7 nach außen vor. Auf dem ersten und dem zweiten Schaltungssubstrat 5, 6 sind Verarbeitungsschaltungen angeordnet, welche die von der ersten und der zweiten Sonde 2 und 4 detektierten Signale verarbeiten (Verstärkung, Frequenzumsetzung etc.).

Die oben beschriebene konventionelle Anordnung für den Emfpang von Satellitenrundfunkt ist derart ausgebildet, daß sie eine vergleichsweise gute Trennung der Signale dadurch erreicht, daß die erste und die zweite Sonde 2 und 4 senkrecht zueinander in den Wellenleiter hineinstehen und voneinander um etwa 3/4 der Wellenlänge des elektrischen Signals in dessen Ausbreitungsrichtung beabstandet sind. Allerdings ist es bei diesem Aufbau schwierig, die Gesamt-Baugröße der Vorrichtung zu verringern; dies deshalb, weil zwischen der ersten Sonde 2 und der Kurzschlußfläche 1b der zweiten Sonde 4 ein Abstand beibehalten werden muß, der etwa gleich ist der Wellenlänge der empfangenen elektrischen Wellen. Darüber hinaus sind bei diesem herkömmlichen Aufbau die erste Sonde 2, der Kurzschlußstab 3 und die zweite Sonde 4, die als voneinander unabhängige Teile ausgebildet sind, mit dem Wellenleiter 2 vereint, wobei die Sonden 2 und 4 an getrennte Schaltungssubstrate 5 bzw. 6 angeschlossen sind. Damit ist insgesamt eine große Anzahl von Bauteilen notwendig. Eine große Anzahl von Bauteilen bedingt auch hier relativ hohe Fertigungskosten.

Aus der EP-A2 0 458 226 ist eine Auskoppelanordnung für Satellitenrundfunk-Signale bekannt, bei der Sonden und Kurzschlußteile in Ausbreitungsrichtung der Empfangssignale jeweils voneinander um λ/4 beabstandet sind. Eine diesbezüglich ähnliche Anordnung ist in der US-PS 4 737 741 dargestellt. Auch hier wird durch die in Ausbreitungsrichtung der empfangenen Signale jeweils beabstandete Anordnung von Sonden und Kurzschlußteilen eine beträchtliche Bautiefe der Anordnung erreicht. Aus der DE-A1-42 07 503 ist eine Auskoppel- Anordnung für orthogonale linear polarisierte Satellitenrundfunk-Signale bekannt, bei der die beiden Sonden in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellen liegen und eine gemeinsame Kurzschlußplatte aufweisen. Dies ist einer guten Signaltrennung abträglich. Eine solche Sensor- und Kurzschlußteilanordnung ist auch der DE-A1-31 29 425 sowie der EP-A2-0 350 324 und der JP-A-4-35507 entnehmbar.

Aus der US-PS 4 403 221 ist eine Mikrostreifenantenne für Millimeterwellen bekannt, bei der in Ausbreitungsrichtung der empfangenen Wellen hintereinander ein erstes und ein zweites Substrat angeordnet sind. Auf der den empfangenen Wellen zugewandten Seite des vorderen Substrats befinden sich Mikrostreifenleitungen als erste Sonde, auf der dem ankommenden Signalen zugewandten Seite des zweiten Substrats befindet sich eine zweite Sonde, die Rückseiten der beiden Substrate tragen ebenfalls Leiterbahnen. Teile dieser Leiterbahnen auf den "Rückseiten" der beiden Substrate sind elektrisch miteinander verbunden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch geringe Baugröße und niedrige Fertigungskosten auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Rückansicht, die den inneren Aufbau der Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines äußeren Erscheinungsbildes der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Vorderansicht der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Darstellung, die den Vorgang des Einsetzens der ersten Sonde in den Wellenleiter gemäß der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 8 eine Skizze, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem die erste Sonde in den Wellenleiter gemäß der Erfindung eingesetzt ist;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines äußeren Erscheinungsbildes einer konventionellen Anordnung;

Fig. 10 eine seitliche Schnittansicht der konventionellen Anordnung; und

Fig. 11 eine Vorderansicht des konventionellen Anordnung.

Die in den Fig. 1-8 dargestellte Anordnung besitzt einen Wellenleiter 10 in Form eines an einander abgewandten Enden offenen Rohrstücks. Ein Schaltungssubstrat 11, auf dem Mikrostreifen-Leitungen ausgebildet sind, erstreckt sich an dem hinteren Öffnungsende 10a des Wellenleiters 10. Ein Metallgehäuse 12 mit geschlossenem Boden und einem Flansch 12a ist in einer solchen Lage angebracht, daß es das Öffnungsende 10a abdeckt, wobei sich das Schaltungssubstrat 11 zwischen dem Öffnungsende und dem Gehäuse befindet. In dem Wellenleiter 10 ist eine erste Sonde 13 zum Detektieren einer ersten linear polarisierten Welle (zum Beispiel einer horizontal polarisierten Welle) der empfangenen elektrischen Wellen auf der Vorderseite des Schaltungssubstrats angeordnet, wobei die Sonde von dem Schaltungssubstrat einen Abstand aufweist, der etwa 1/4 der Wellenlänge der empfangenen Wellen entspricht. Die erste Sonde 13 ist etwa L- förmig ausgebildet und besitzt einen Basisabschnitt, der mit dem Schaltungssubstrat 11 verbunden ist. Ein Teil der ersten Sonde 13, der sich von dem Basisabschnitt aus geradlinig wegerstreckt, ist in einen mit einer Ausnehmung ausgestatteten Wandabschnitt 10b des Wellenleiters 10 eingesetzt, gemeinsam mit einem Isolierstück 14, welches diesen geradlinigen Abschnitt des Basisteils abdeckt. Das Isolierstück 14 besteht aus Polytetrafluorethylen oder dergleichen. In diesem Zustand steht ein Endabschnitt der ersten Sonde 13, der dem Basisabschnitt abgewandt ist, in den Wellenleiter 10 um ein vorbestimmtes Stück vor. In der Innenwand des Wellenleiters 10 ist an dessen hinterem Ende eine Nut 26 ausgebildet. Die Nut 26 verläuft in axialer Richtung des Wellenleiters 10 und besitzt an dem Öffnungsende 10a des Wellenleiters eine Öffnung. Derjenige Abschnitt der L-förmigen ersten Sonde 13, der sich von dem Basisende aus geradlinig erstreckt, ist im isolierten Zustand in die Nut 26 eingesetzt. Wie deutlich in Fig. 8 erkennbar ist, besitzt die Nut 26 einen Schlitzabschnitt 26a geringer Breite, der in die Innenwandfläche 10b des Wellenleiters 10 mündet, und einen Abschnitt 26b großer Breite, der gegenüber dem Schlitzabschnitt 26a relativ verbreitert ist und mit dem Inneren des Wellenleiters 10 über den Schlitzabschnitt 26a in Verbindung steht. Der Abschnitt 26b großer Breite hat kreisförmigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser, der etwa dem Außendurchmesser des Isolierstücks 14 entspricht.

Ein Kurzschlußmuster 15 zum Reflektieren der ersten linear polarisierten Welle, damit diese Welle von der ersten Sonde 13 detektiert wird, ist auf einer der beiden Flächen des Schaltungssubstrats 11 ausgebildet, welches senkrecht zu der axialen Richtung des Wellenleiters 10 angeordnet ist. Insbesondere ist das Kurzschlußmuster auf der der ersten Sonde 13 zugewandten Fläche des Substrats ausgebildet. Eine zweite Sonde 16 zum Detektieren einer zweiten linear polarisierten Welle (zum Beispiel einer vertikal polarisierten Welle), die senkrecht auf der ersten linear polarisierten Welle steht, ist durch Ausbildung eines Musters auf der anderen Fläche des Schaltungssubstrats 11 ausgebildet. Die Dicke des Schaltungssubstrats 11 ist so gering, daß sie im Vergleich zu der Wellenlänge der empfangenen elektrischen Wellen vernachlässigbar ist. Folglich befindet sich das Kurzschlußmuster 15 ebenso wie die zweite Sonde 16 in einem Abstand von der ersten Sonde 13 in Laufrichtung der elektrischen Welle (Richtung gemäß dem Pfeil A), der etwa 1/4 der Wellenlänge entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist die innere Bodenfläche des Metallgehäuses 13 als Kurzschlußfläche 12b ausgebildet, welche die zweite linear polarisierte Welle reflektiert, damit diese Welle von der zweiten Sonde 16 erfaßt werden kann.

Auf dem Schaltungssubstrat 11 sind Verarbeitungsschaltungen zur geeigneten Verarbeitung von Signalen vorgesehen, die von der ersten Sonde 13 und der zweiten Sonde 16 detektiert werden (diese Verarbeitung der Signale beinhaltet eine Verstärkung, eine Frequenzumsetzung etc.). Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind die erste und die zweite Sonde 13 und 16 über Leitungsmuster 19 und 20 auf dem Schaltungssubstrat 12 an Eingangsstufen-Verstärkungstransistoren 21 bzw. 22 angeschlossen. Das Metallgehäuse 12 besitzt Ausnehmungen 12c und 12d, die vorab in dem Gehäuse ausgebildet sind, um einen Kontakt mit den Leitungsmustern 19 und 20 zu vermeiden.

Der Teil des Schaltungsubstrats 12, der sich in dem Wellenleiter 10 befindet, ist durch in Fig. 2 und 3 zu sehende Ausschnitte 11b insgesamt etwa T-förmig ausgestaltet, und die zweite Sonde 16 ist auf diesem T- förmigen Abschnitt ausgebildet. Die Ausschnitte 11b haben den Zweck, eine Dämpfung der von der zweiten Sonde 16 detektierten elektrischen Welle (der oben erwähnten zweiten linear polarisierten Welle) zu vermeiden. Auf den zwei Flächen des Schaltungssubstrats 11 befinden sich an solche Stellen, die einem Umfangsabschnitt des hinteren Öffnungsendes 10a des Wellenleiters 10 entsprechen, Erdungselektroden 17, die aus lötfähigen Schichten gebildet sind. Die Erdungselektroden 17 sind miteinander über mehrere Durchkontaktierungslöcher 11a verbunden, die in dem Schaltungssubstrat 11 entlang dem Umfangsbereich des Öffnungsendes 10a ausgebildet sind, und sind außerdem mit dem Kurzschlußmuster 15 verbunden. Der Flansch 12a des Metallgehäuses 12 ist am Umfang des Öffnungsendes 10a des Wellenleiters 10 mit Hilfe von Schrauben 18 befestigt, wobei das Schaltungssubstrat 11 dazwischenliegt. Deshalb werden der Wellenleiter 10 und das Metallgehäuse 12 gegen die Erdungselektroden 17 auf den beiden Flächen des Schaltungssubstrats 11 gedrückt, so daß der Kontakt mit den Erdungselektroden 17 aufrechterhalten bleibt. Das Schaltungssubstrat 11 und das am hinteren Teil des Wellenleiters 10 angebrachte Metallgehäuse 12 werden in einem Chassis 23 untergebracht, welches als Schaltungsaufnahmeeinheit fungiert und von einem Deckel 24 verschlossen wird. Ein Ausgangsverbinder 25 dient zur Ausgabe der empfangenen Signale aus dem Chassis 23.

Der Vorgang des Befestigens der etwa L-förmigen Sonde 13 an dem Wellenleiter 10 wird im folgenden beschrieben. Wie in Fig. 7 zu sehen ist, befindet sich ein abgebogener Abschnitt 13a der ersten Sonde 13 in der Nut 26, die in dem hinteren Öffnungsende 10a des Wellenleiters 10 offen ist, und ist direkt in die Nut 26 eingesetzt. Bei dem Einsetzen wird ein Teil der ersten Sonde 13 an dem äußeren Ende des gebogenen Abschnitts 13a von dem Schlitzabschnitt 26a geführt, während das die Sonde 13 bedeckende Isolierstück 14 von dem aufgeweiteten Abschnitt 26b geführt wird, so daß die erste Sonde 13 sich einfach in eine vorbestimmte Lage bringen läßt. Von der auf diese Weise an dem Wellenleiter 10 angebrachten ersten Sonde 13 bildet der in der Nut 26 befindliche gestreckte Abschnitt eine Koaxialleitung, die das empfangene Signal an das Schaltungssubstrat 11 führt. Die Dicke der Sonde 13, die Dicke und die Dielektrizitätskonstante des Isolierstücks 14 sowie der Innendurchmesser des aufgeweiteten Abschnitts 26b können so ausgewählt werden, daß eine vorbestimmte Impedanz präzise eingestellt wird. Auch die Länge des in das Innere des Wellenleiters 10 hineinragenden Abschnitts der ersten Sonde 13 läßt sich aufgrund der Nut 26 genau einstellen. Der Vorgang des Verbindes des Basisendabschnitts der ersten Sonde 13 mit dem Schaltungssubstrat 11 kann vor oder nach dem Anbringen der Sonde 13 an dem Wellenleiter 10 ausgeführt werden.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel besitzt das Schaltungssubstrat einen Abschnitt, der sich an einer Stelle erstreckt, die von der ersten Sonde 13 in Ausbreitungsrichtung der elektrischen Welle einen Abstand von etwa 1/4 Wellenlänge hat, und das Kurzschlußmuster 15 sowie die zweite Sonde 16 sind auf der Vorderseite bzw. der Rückseite dieses Abschnitts des Schaltungssubstrats 11 ausgebildet, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Deshalb läßt sich der Abstand zwischen der ersten Sonde 13 und der Kurzschlußfläche 12b in Relation zu dem herkömmlichen Wandler verringern, das heißt, er beträgt etwa 1/2 der Wellenlänge der elektrischen Wellen, wenn die Distanz zwischen der ersten Sonde 13 und dem Kurzschlußmuster 15 sowie die Distanz zwischen der zweiten Sonde 16 und der Kurzschlußfläche 12b jeweils auf etwa 1/4 Wellenlänge der empfangenen elektrischen Wellen eingestellt ist, um den Wandlungsverlust zu dämpfen. Damit erhält man eine Auskoppel-Anordnung, die in vorteilhafter Weise mit geringer Baugröße ausgebildet ist. Wenn außerdem der Abstand zwischen der ersten Sonde 13 und der Kurzschlußfläche 12b auf etwa 1/2 Wellenlänge eingestellt ist, läßt sich eine Interferenz zwischen mit den Sonden 13 und 16 detektierten polarisierten Wellen vermeiden, was ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Signaltrennung führen würde.

Außerdem sind bei der oben erläuterten Ausführungsform der äußere Endabschnitt der L-förmigen ersten Sonde 13, der in den Wellenleiter 10 vorsteht, und das Schaltungssubstrat 11, an dem der Basisendabschnitt der Sonde 13 befestigt ist, parallel zueinander angeordnet. Deshalb können das Kurzschlußmuster 15 für die erste Sonde 13 und die zweite Sonde 16 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite des Schaltungssubstrats 11 ausgebildet werden, wobei sie als Teile des Schaltungssubstrats 11 betrachtet werden können. Folglich reicht lediglich ein Schaltungssubstrat erfindungsgemäß aus, während bei der konventionellen Anordnung zwei Schaltungssubstrate für die beiden Sonden benötigt werden. Außerdem läßt sich das Erfordernis vermeiden, daß ein Kurzschlußstab und eine Sonde als getrennte Teile ausgebildet werden müssen. Hierdurch verringert sich die Anzahl der Bauteile spürbar, und damit auch die Fertigungskosten. Außerdem werden bei dieser Ausführungsform, die aus aufgalvanisierten lötfähigen Schichten gebildeten Erdungselektroden 17 zusammengedrückt, wenn die Schrauben 18 beim Befestigen des Metallgehäuses 12 angezogen werden. Die Erdungselektroden 17, der Wellenleiter 10 und das Metallgehäuse 12 (Kurzschlußfläche 12b) lassen sich auf diese Weise zuverlässig miteinander verbinden, so daß die Anordnung stabile Betriebseigenschaften besitzt.

Sowohl das Kurzschlußteil für die erste Sonde zum Detektieren der ersten linear polarisierten Welle als auch die zweite Sonde zum Detektieren der zweiten linear polarisierten Welle, die senkrecht auf der ersten Welle steht, sind um etwa 1/4 Wellenlänge von der ersten Sonde in Ausbreitungsrichtung der elektrischen Welle beabstandet, so daß die Entfernung zwischen der ersten Sonde und dem Kurzschlußteil für die zweite Sonde auf etwa 1/2 der Wellenlänge der elektrischen Empfangswelle eingestellt werden kann. Als Ergebnis läßt sich eine vergleichsweise gute Signaltrennung erreichen, wobei außerdem die gesamte Baugröße der Anordnung gering ist.

Claims (6)

1. Anordnung zum Auskoppeln von zwei orthogonal linear polarisierten Wellen aus einem Wellenleiter für eine Antenne zum Empfangen von Satellitenrundfunk-Signalen, mit
dem an einem Ende kurzgeschlossenen Wellenleiter (10);
einer ersten Sonde (13) zum Detektieren der ersten linear polarisierten Welle an einer in Ausbreitungsrichtung der Welle vorderen Stelle innerhalb des Wellenleiters (10);
ein erstes Kurzschlußteil (15) zum Reflektieren der ersten linear polarisierten Welle, wobei das erste Kurzschlußteil von der ersten Sonde (13) in Ausbreitungsrichtung (A) der elektrischen Welle einen Abstand von etwa 1/4 Wellenlänge aufweist;
einer zweiten Sonde (16) zum Detektieren der zweiten linear polarisierten Welle;
und einem zweiten Kurzschlußteil (12b) zum Reflektieren der zweiten linear polarisierten Welle, das durch das kurzgeschlossene Ende des Wellenleiters (10) gebildet wird und in Ausbreitungs­ richtung (A) der elektrischen Welle von der zweiten Sonde (16) einen Abstand von etwa 1/4 Wellenlänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Sonde (16) auf der einen, dem zweiten Kurzschlußteil zugewandten Seite eines Substrats (11), und sich das erste Kurzschlußteil auf der anderen, der ersten Sonde (13) zugewandten Seite des Substrats (11) befindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Wellenleiters (10) ein Metallgehäuse (12) aufweist, das das Substrat hält, und dessen innere Bodenfläche (12b) das zweite Kurzschlußteil bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Umfangsbereich beider Seiten des Substrats (11) Erdungselektroden (17) ausgebildet sind, die miteinander über mindestens ein Durchkontaktierungsloch (11a) in dem Substrat (11) verbunden sind, wobei das Metallgehäuse (12) das Substrat gegen das Wellenleiterende drückt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchkontak­ tierungslöcher (11a) über den Umfang des Öffnungsendes (10a) verteilt angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungselektroden (17) aus aufgalvanisierten lötfähigen Schichten gebildet sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem aus dem Wellenleiter herausgeführten Abschnitt des Substrats (11) Schaltungen zum Bearbeiten von durch die erste und die zweite Sonde detektierten Signalen vorgesehen sind.