DE19734854A1 - Polarisationsweiche für zwei unterschiedliche Frequenzbänder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationsweiche für zwei unterschiedliche Frequenzbänder zur Ausleuchtung einer Antenne mit parabolischem Reflektor, bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt, in welchem pro Frequenzband zwei senkrecht aufeinander stehende, linear polarisierte Wellen führbar sind, bei welcher pro Frequenzband zwei Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt getrennt voneinander und in Achsrichtung des Hohlleiterabschnitts gegeneinander versetzt an denselben angeschlossen sind, bei welcher für das niedrigere Frequenzband für jede Polarisationsrichtung jeweils ein Hohlleiter direkt an den Hohlleiterabschnitt angeschlossen ist, bei welcher für das höhere Frequenzband jeder der beiden Hohlleiter ab einer Anschlußstelle in zwei Arme mit gleichem, rechteckigem Querschnitt aufgeteilt ist, die an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen in den Hohlleiterabschnitt einmünden und bei welcher die Stellen, an denen die Arme für die beiden unterschiedlichen Polarisationsrichtungen in den Hohlleiterabschnitt einmünden, um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind (EP 0 096 461 B1).

Polarisationsweichen werden beispielsweise für die Ausleuchtung von Antennen mit parabolischem Reflektor für Richtfunk, Satellitenfunk oder Funkortung verwendet. Sie können dabei zur Ausleuchtung des Reflektors über einen Subreflektor (beispielsweise Cassegrainprinzip) oder auch zur direkten Ausleuchtung desselben eingesetzt werden. "Ausleuchtung" soll dabei beide Übertragungsrichtungen der elektromagnetischen Wellen umfassen, also sowohl abzustrahlende als auch zu empfangende Wellen. In solchen Polarisationsweichen werden zwei linear polarisierte, elektromagnetische Wellen des gleichen Frequenzbandes so geführt, daß ihre Polarisationsrichtungen orthogonal zueinander verlaufen. Die beiden Wellen stören sich dann nicht. Es sind Polarisationsweichen für ein Frequenzband und für zwei unterschiedliche Frequenzbänder bekannt.

Die GB 2.117, 980 A1 beschreibt eine Polarisationsweiche für zwei unterschiedliche Frequenzbänder. Sie besteht aus zwei in axialer Richtung direkt hintereinander angeordneten Abschnitten mit kreisrundem Querschnitt und unterschiedlichen Innendurchmessern. Je zwei Hohlleiter sind an je einen dieser Abschnitte angeschlossen. Der Abschnitt mit dem größeren Innendurchmesser hat in sich außerdem auch noch zwei unterschiedliche Innendurchmesser, wobei die beiden Hohlleiter dieses Abschnitts in Bereiche mit unterschiedlichen Innendurchmessern einmünden. Diese Polarisationsweiche ist nur mit großem Aufwand herstellbar, weil die beiden unterschiedlich bemessenen Abschnitte einzeln und unter Einhaltung engster Toleranzen zusammengefügt werden müssen.

Bei der bekannten Polarisationsweiche nach der eingangs erwähnten EP 0 096 461 B1 sind die Hohlleiter für das höhere Frequenzband ab einer Anschlußstelle in zwei Arme aufgeteilt, die an einander diametral gegenüber liegenden Stellen in den Hohlleiterabschnitt einmünden. Die Anschlußstelle ist als T-förmiger Hybridkoppler ausgebildet und mit zwei Anschlüssen versehen. Im Normalbetrieb wird an den einen, über ein Hohlleiterstück mit dem Hybridkoppler verbundenen Anschluß der jeweilige Hohlleiter in Phase liegend angekoppelt. Der andere, nicht in Phase liegende Anschluß ist durch eine Kurzschlußplatte abgedeckt. Durch die beiden Hybridkoppler mit angeschlossenem Hohlleiterstück und die beiden zusätzlichen, beispielsweise durch Kurzschlußplatten abzudeckenden Anschlüsse, wird der Aufbau dieser Polarisationsweiche besonders in dem das höhere Frequenzband betreffenden Teil sehr aufwendig. Diese Teile stellen außerdem zusätzliche Gewichte dar, so daß die Montage der Polarisationsweiche am Reflektor einer Antenne erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Polarisationsweiche in ihrem Aufbau zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß an jeder der beiden Anschlußstellen die beiden Arme mit ihren breiteren Flachseiten derart direkt aneinander liegen, daß ihre stirnseitigen Enden zum Anschluß des jeweiligen Hohlleiters miteinander fluchten und
• - daß jeweils einer der Arme der beiden unterschiedlichen Polarisationsrichtungen in seinem Verlauf um einen Winkel von 180° tordiert ist.

Diese Polarisationsweiche ist nicht nur im Bereich des niedrigeren Frequenzbandes, sondern auch in ihrem das höhere Frequenzband betreffenden Teil einfach aufgebaut. Es ist pro Polarisationsrichtung nur ein Anschluß für den jeweiligen Hohlleiter vorhanden, welcher gleichzeitig Anschlußstelle ist. An diese Anschlußstelle, die auch die Funktion eines Leistungsteilers hat, sind die beiden Arme direkt angeschlossen. Jeweils einer der Arme ist in seinem Verlauf um 180° tordiert. Es ist dadurch ohne zusätzlichen Materialaufwand auf einfache Weise sichergestellt, daß die an der Anschlußstelle geteilten Wellen phasengleich in Hohlleiterabschnitt eingespeist werden, so daß sie sich störungsfrei addieren. Das Gewicht dieser Polarisationsweiche ist entsprechend gering.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antenne mit Subreflektor und Polarisationsweiche.

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Polarisationsweiche nach der Erfindung in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Anschlußstelle der Polarisationsweiche nach Fig. 2 in weiter vergrößerter Darstellung.

Im folgenden wird der Einfachheit halber statt des Wortes "Polarisationsweiche" das kürzere Wort "Weiche" verwendet. Die Weiche kann sowohl für von einer Antenne abzustrahlende als auch für zu empfangende Wellen verwendet werden. Sie ist beispielweise zur getrennten Führung von Wellen des Frequenzbandes 3,6 bis 4,2 GHz einerseits und des Frequenzbandes 6,425 bis 7,125 GHz andererseits geeignet. Von den beiden unterschiedlichen Frequenzbändern wird im folgenden das mit den niedrigeren Frequenzen als "Unterband" und das mit den höheren Frequenzen als "Oberband" bezeichnet. In Fig. 1 ist eine Antenne mit Subreflektor dargestellt. Die Weiche W kann aber auch zur direkten Ausleuchtung einer Antenne eingesetzt werden.

Mit 1 ist der parabolische Reflektor einer Antenne bezeichnet, an dem über Haltelemente 2 ein Subreflektor 3 befestigt ist. Zentral im Reflektor 1 ist eine Weiche W angebracht, die als Hohlleiterabschnitt ausgebildet ist. Auf der dem Reflektor 1 zugewandten Seite ist an dem Hohlleiterabschnitt ein Speisehorn 4 angebracht. An den Hohlleiterabschnitt sind vier Hohlleiter 5, 6, 7 und 8 angeschlossen. Montage und Anordnung der Einzelteile der Antenne sind bekannter Stand der Technik. Es wird daher nicht genauer darauf eingegangen.

Die Hohlleiter 5 und 6 sind für das Unterband vorgesehen, während in den Hohlleitern 7 und 8 die Wellen des Oberbandes geführt werden. Die vier Hohlleiter 5 bis 8 haben einen rechteckigen Querschnitt. Sie sind in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Weiche W ist mit vier Flanschen 9, 10, 11 und 12 ausgerüstet, an welche jeweils einer der Hohlleiter 5 bis 8 angeschlossen wird. Am Flansch 13 kann das Speisehorn 4 angebracht werden.

Die Weiche W besteht aus einem Bereich 14 für das Unterband und einem Bereich 15 für das Oberband. Der Bereich 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rundhohlleiter ausgeführt. Der Hohlleiter 5 ist über den Flansch 9 stirnseitig an die Weiche W angeschlossen, während der Hohlleiter 6 über den Flansch 10 radial in deren Bereich 14 einmündet. Durch Kreise 16 sind Kurzschluß- und Abstimmelemente angedeutet, die zur störungsfreien Ausbreitung der orthogonal polarisierten Wellen in der Weiche W erforderlich sind.

Der Bereich 15 der Weiche W kann ebenfalls als Rundhohlleiter ausgeführt sein. Die Weiche W könnte dann einteilig durch einen kreisrunden Hohlleiter gebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Bereich 15 einen quadratischen Querschnitt. Zwischen den Bereichen 14 und 15 der Weiche W ist ein reflexionsarmer Übergang 17 angebracht. An den Bereich 15 sind der Hohlleiter 7 über den Flansch 11 und der Hohlleiter 8 über den Flansch 12 angeschlossen.

Da auch im Bereich 15 der Weiche W die Wellen des Unterbandes geführt werden müssen, hat derselbe entsprechend große lichte Abmessungen. Für die Wellen des Oberbandes ist daher ein symmetrischer Anschluß erforderlich, damit keine höheren Moden angeregt werden. Von der durch den Flansch 11 gebildeten Anschlußstelle für den Hohlleiter 7 gehen dafür zwei Arme 18 und 19 aus, die an zwei einander diametral gegenüber liegenden Stellen in den Bereich 15 der Weiche W einmünden. Die Arme 18 und 19 sind als rechteckige Hohlleiter ausgeführt. Sie haben gleiche Abmessungen, also den gleichen Querschnitt. Der Arm 19 ist in seinem Verlauf um einen Winkel von 180° tordiert.

An ihren freien Enden liegen die Arme 18 und 19 mit ihren großen Flachseiten direkt aneinander. Sie fluchten mit ihren stirnseitigen Enden, die in den Flansch 11 hinein ragen. Der Hohlleiter 7 wird damit direkt an die Arme 18 und 19 angeschlossen. Innerhalb des Flansches 11 findet eine Leistungsaufteilung der über den Hohlleiter 7 zugeführten Wellen in zwei gleichstarke Teilwellen statt. Sie werden mit gleicher Leistung in den Armen 18 und 19 weitergeführt und wegen der Torsion des Armes 19 um 180° phasengleich in den Bereich 15 der Weiche W eingespeist. Dort findet eine Addition der beiden Teilwellen statt. Diese Wirkungsweise der beiden Arme 18 und 19 gilt analog auch für die andere Übertragungsrichtung.

Die Arme 18 und 19 sind als Flachhohlleiter ausgeführt. Sie haben in bevorzugter Ausführungsform die gleiche Breite wie der am Flansch 11 anzuschließende Hohlleiter 7, aber nur die halbe Höhe desselben. Beide Arme 18 und 19 liegen an ihrem Ende mit fluchtenden Stirnseiten flach aufeinander. Es ergibt sich bei einem Blick auf den Flansch 11 das in Fig. 3 dargestellte Bild. Dieses Bild sieht dann anders aus, wenn die Arme 18 und 19 andere Abmessungen haben, insbesondere größere. Für die Arme 18 und 19 können dann auch Flachhohlleiter mit den Abmessungen des Hohlleiters 7 eingesetzt werden. In diesen Fällen ist der Übergangsbereich zwischen Hohlleiter 7 und Armen 18 und 19 so anzupassen, daß keine Reflexionen entstehen. Im Bereich des Flansches 11 können in allen Ausführungsformen der Arme 18 und 19 übliche kapazitive und induktive Abstimmelemente angebracht werden.

Vom Flansch 12, an den der Hohlleiter 8 angeschlossen wird, gehen die beiden Arme 20 und 21 aus. Der Arm 21 ist in seinem Verlauf um 180° tordiert. Die Arme 20 und 21 münden an zwei einander diametral gegenüber liegenden Stellen in den Bereich 15 der Weiche W. Diese Stellen sind gegenüber den Stellen, an denen die Arme 18 und 19 in den Bereich 15 einmünden, in Achsrichtung der Weiche W und um 90° in Umfangsrichtung versetzt. Die Wirkungsweise der Arme 20 und 21 und ihre Anordnung im Flansch 12 sind die gleichen wie für die Arme 18 und 19 beschrieben.

Durch die Kreise 22 und 23 sind wieder der störungsfreien Ausbreitung der Wellen dienende Abstimmelemente angedeutet.

Claims (3)

1. Polarisationsweiche für zwei unterschiedliche Frequenzbänder zur Ausleuchtung einer Antenne mit parabolischem Reflektor, bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt, in welchem pro Frequenzband zwei senkrecht aufeinander stehende, linear polarisierte Wellen führbar sind, bei welcher pro Frequenzband zwei Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt getrennt voneinander und in Achsrichtung des Hohlleiterabschnitts gegeneinander versetzt an denselben angeschlossen sind, bei welcher für das niedrigere Frequenzband für jede Polarisationsrichtung jeweils ein Hohlleiter direkt an den Hohlleiterabschnitt angeschlossen ist, bei welcher für das höhere Frequenzband jeder der beiden Hohlleiter ab einer Anschlußstelle in zwei Arme mit gleichem, rechteckigem Querschnitt aufgeteilt ist, die an zwei einander diametral gegenüber liegenden Stellen in den Hohlleiterabschnitt einmünden und bei welcher die Stellen, an denen die Arme für die beiden unterschiedlichen Polarisationsrichtungen in den Hohlleiterabschnitt einmünden, um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß an jeder der beiden Anschlußstellen (11, 12) die beiden Arme (18, 19, 20, 21) mit ihren breiteren Flachseiten derart direkt aneinander liegen, daß ihre stirnseitigen Enden zum Anschluß des jeweiligen Hohlleiters (7, 8) miteinander fluchten und
• - daß jeweils einer der Arme (19, 21) der beiden unterschiedlichen Polarisationsrichtungen in seinem Verlauf um einen Winkel von 180° tordiert ist.

2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt durchgehend einen kreisrunden Querschnitt hat.

3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt im Bereich des niedrigeren Frequenzbandes einen kreisrunden und im Bereich des höheren Frequenzbandes einen quadratischen Querschnitt hat, mit einem reflexionsarmen Übergang (17) zwischen den beiden unterschiedlichen Querschnittsformen.