DE19839889C1 - Übergang zwischen zwei um 45 DEG gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern - Google Patents

Abstract

Ein solcher Übergang zwischen zwei um 45 DEG gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern (1, 2) kann mit wenig aufwendigen Verfahren hergestellt werden, wenn dieser Übergang aus ein oder mehreren Rundhohlleiterabschnitten (7) und/oder Quadrathohlleiterabschnitten (5, 6) mit abgerundeten Ecken besteht, wobei die Innenquerschnittsabmessungen dieser Hohlleiterabschnitte (5, 6, 7) die Innenquerschnittsabmessungen der ihnen benachbarten Quadrathohlleiter (1, 2) nicht überschreiten.

Description

Die vorliegende Erfindung hat einen Übergang zwischen zwei um eine gemeinsame Längsachse um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern zum Gegenstand und gibt auch Verwendungen für einen solchen Übergang an. Mit einem derartigen Übergang wird ein in einen Quadrathohlleiter eingespeister Grundwellentyp einer horizontalen oder vertikalen Polarisation in zwei gleich große Signalanteile der Grundwellentypen am anderen um 45° gedrehten Quadrathohlleiter aufgeteilt. Wie aus dem Buch "Waveguide Components for Antenna Feed Systems: Theory and CAD", Artech House, Boston-London, 1993, Seite 423 hervorgeht, bewirkt ein solcher Übergang eine 3 dB Leistungsteilung und er kann z. B. daher mit einem zusätzlichen Polarisator für die Umwandlung einer linearen Polarisation in eine zirkulare Polarisation verwendet werden. Gemäß der genannten Veröffentlichung erfolgt der Übergang zwischen den beiden Quadrathohlleitern durch eine gegenseitige Querschnittsverschneidung. Diese Form des Übergangs zwischen zwei gegeneinander um 45° verdrehten Quadrathohlleitern ist nur durch spezielle, aufwendige, mit hohen Kosten verbundene Fertigungsverfahren (z. B. Galvanoplastik oder Erodieren) herstellbar.

Aus IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 45, No. 5, May 1997, S. 636-639 ist ein Torsionshohlleiter bekannt, bei dem zwischen zwei um ihre gemeinsame Längsachse gegeneinander verdrehten Rechteckhohlleitern ein Rundhohlleiterabschnitt eingesetzt ist, deren Durchmesser erheblich größer ist als die Schmalseite der Rechteckhohlleiter.

Bei einem aus der DE-AS 10 31 380 bekannten Torsionshohlleiter sind zwischen zwei um ihre Längsachse gegeneinander verdrehbaren Rechteckhohlleitern mehrere Metallscheiben mit rechteckförmigen Ausspannungen angeordnet. Die Schmalseiten der rechteckförmigen Ausspannungen in den Metallscheiben sind kreisförmig abgerundet. Beim Verdrehen der beiden äußeren Rechteckhohlleiter werden die Metallscheiben schrittweise mitgedreht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Übergang der eingangs genannten Art anzugeben, der mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist.

Die genannte Aufgabe wird alternativ entweder mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3 oder des Anspruchs 5 gelöst. Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Nach Anspruch 1 ist zwischen den beiden Quadrathohlleitern ein Rundhohlleiterabschnitt vorhanden, der einen die Innenquerschnittsabmessungen beider Quadrathohlleiter nicht überschreitenden Innendurchmesser aufweist. In einer Weiterbildung kann sich in Richtung der Längsachse an den Rundhohlleiterabschnitt mindestens ein weiterer Rundhohlleiterabschnitt mit einem anderen Innendurchmesser anschließen, der ebenfalls die Innenquerschnittsabmessungen beider Quadrathohlleiter nicht überschreitet.

Gemäß dem Anspruch 3 sind zwischen den beiden Quadrathohlleitern zwei in Richtung der Längsachse aneinandergereihte Quadrathohlleiterabschnitte mit abgerundeten Ecken vorhanden. Dabei ist jeder der beiden Quadrathohlleiterabschnitte um die Längsachse so gedreht, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters ausgerichtet sind, und die Innenquerschnittsabmessungen jedes Quadrathohlleiterabschnitts überschreiten nicht die Innenquerschnittsabmessungen des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters. In einer Weiterbildung kann zwischen den beiden Quadrathohlleiterabschnitten mindestens ein Rundhohlleiterabschnitt eingefügt sein, dessen Innendurchmesser die Innenquerschnittsabmessungen der beiden Quadrathohlleiterabschnitte nicht überschreitet.

Gemäß dem Anspruch 5 sind zwischen den beiden Quadrathohlleitern in Richtung der Längsachse ein Rundhohlleiterabschnitt und ein Quadrathohlleiterabschnitt mit abgerundeten Ecken aneinandergereiht. Der Quadrathohlleiterabschnitt ist um die Längsachse so gedreht, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters ausgerichtet sind, und der Rundhohlleiterabschnitt weist einen die Innenquerschnittsabmessungen des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters nicht überschreitenden Innendurchmesser auf.

Wie aus weiteren Unteransprüchen hervorgeht, können Ausführungsarten der Erfindung darin bestehen, daß die beiden Quadrathohlleiter gleiche Innenquerschnittsabmessungen aufweisen und daß der (die) Rundhohlleiter- bzw. Quadrathohlleiterabschnitt(e) eine Länge von ca. nλ/4 (n = 1, 3, 5, ....) hat (haben), wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des jeweiligen Hohlleiterabschnitts ist.

Der Übergang zwischen den beiden um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern kann z. B. für eine Polarisationswandlung oder als 3 dB Leistungsteiler verwendet werden.

Die verschiedenen Varianten eines Übergangs zwischen zwei um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern sind sehr reflexionsarm und sie erlauben es, daß die einzelnen Abschnitte des Übergangs von den Stirnseiten her mittels einer Fräsmaschine bearbeitet werden können. Das Fräsen ist mit einem erheblich geringeren Aufwand verbunden als Galvanoplastik- oder Erodierprozesse.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a bzw. b Umwandlung einer vertikal bzw. einer horizontal polarisierten Grundwelle in zwei orthogonale Signalanteile,

Fig. 2 einen Übergang zwischen zwei um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern, bestehend aus einem Rundhohlleiterabschnitt,

Fig. 3 einen Übergang, bestehend aus 2 Rundhohlleiterabschnitten,

Fig. 4 einen Übergang, bestehend aus zwei Quadrathohlleiterabschnitten mit abgerundeten Ecken,

Fig. 5 einen Übergang mit zwei Quadrathohlleiterabschnitten mit abgerundeten Ecken und einem Rundhohlleiterabschnitt und

Fig. 6 einen Übergang, bestehend aus einem Rundhohlleiterabschnitt und einem Quadrathohlleiterabschnitt mit abgerundeten Ecken.

Die Fig. 1a und 1b verdeutlichen, daß eine in einen Quadrathohlleiter 1 eingespeiste vertikal polarisierte (Fig. 1a) bzw. horizontal polarisierte (Fig. 1b) Grundwelle durch den Übergang auf einen Quadrathohlleiter 2, der gegenüber dem Quadrathohlleiter 1 um seine Längsachse um 45° gedreht ist, in zwei gleich große orthogonal zueinander polarisierte Signalanteile vom Grundwellentyp aufgeteilt wird. Die Pfeile in den Fig. 1a und 1b deuten die Polarisationsrichtungen der Signalanteile an. Würde man an den zweiten Quadrathohlleiter 2 eine Weiche anschließen, welche die beiden orthogonal zueinander polarisierten gleich großen Signalanteile voneinander trennt, hätte man einen 3 dB-Leistungsteiler.

Würde man in den zweiten Quadrathohlleiter 2 ein auf einen der beiden Signalanteile einwirkendes phasenschiebendes Medium einfügen, welches eine 90° Phasendifferenz zwischen den beiden Signalanteilen hervorriefe, so ließe sich ein Polarisator realisieren, der eine lineare Polarisation in eine zirkulare Polarisation umwandelt.

In den Fig. 2 bis 6 sind einige Ausführungsbeispiele für die Realisierung eines Übergangs zwischen den beiden um 45° um deren gemeinsame Längsachse gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern 1 und 2 dargestellt. Die Übergänge sind so gestaltet, daß sie möglichst reflexionsarm sind und einen möglichst geringen Fertigungsaufwand erfordern.

In den Fig. 2 bis 6 ist jeweils auf der linken Seite eine Ansicht von der Stirnseite des ersten Quadrathohlleiters 1 her in den Übergang hinein dargestellt. Und auf der rechten Seite der Fig. 2 bis 6 ist ein Längsschnitt A-A, B-B, C- C, D-D und E-E durch den Übergang dargestellt. Die Linien in den Fig. 2 bis 6 geben jeweils nur die Konturen der Innenquerschnitte bzw. Längsschnitte der einzelnen Hohlleiterabschnitte wieder. Die in den einzelnen Hohlleiterabschnitten auf der rechten Seite der Fig. 2 bis 6 eingezeichneten Quadrat- bzw. Kreissymbole deuten die Querschnittsform des jeweiligen Hohlleiterabschnitts an.

Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführung eines Übergangs zwischen dem ersten Quadrathohlleiter 1 und dem ihm gegenüber um 45° verdrehten zweiten Quadrathohlleiter 2 besteht aus einem Rundhohlleiterabschnitt 3, der einen die Innenquerschnittsabmessungen beider Quadrathohlleiter 1 und 2 nicht überschreitenden Innendurchmesser aufweist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Innendurchmesser des Rundhohlleiterabschnitts 3 genau der Seitenlänge der Quadrathohlleiter 1 und 2.

Bei der Ausführung des Übergangs in der Fig. 3 ist an den Rundhohlleiterabschnitt 3 noch ein weiterer Rundhohlleiterabschnitt 4 mit einem kleineren Durchmesser als der Hohlleiterabschnitt 3 angeschlossen. Man kann auch mehr als nur zwei solcher Transformationsstufen hintereinander schalten, um den Übergang reflexionsärmer zu gestalten.

Der in der Fig. 4 dargestellte Übergang zwischen dem ersten Quadrathohlleiter 1 und dem zweiten Quadrathohlleiter 2 besteht aus zwei in Richtung der Längsachse hintereinander angeordneten Quadrathohlleiterabschnitten 5 und 6 mit abgerundeten Ecken. Der dem ersten Quadrathohlleiter 1 direkt benachbarte Quadrathohlleiterabschnitt 5 jeder der beiden Quadrathohlleiterabschnitte 5 und 6 ist gleich ausgerichtet wie der ihm jeweils direkt benachbarte Quadrathohlleiter 1 und 2. Das heißt, der Quadrathohlleiterabschnitt 5 ist bezüglich des ersten Quadrathohlleiters 1 so gedreht, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des Quadrathohlleiters 1 ausgerichtet sind, und der Quadrathohlleiterabschnitt 6 ist um die allen Hohlleiterabschnitten gemeinsame Längsachse so gedreht, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des Quadrathohlleiters 2 ausgerichtet sind. Wie der Ansicht im linken Teil der Fig. 4 zu entnehmen ist, ist der Innenquerschnitt des Quadrathohlleiterabschnitts 5 nicht größer als der Innenquerschnitt des ihm benachbarten Quadrathohlleiters 1. Ebenso ist der Innenquerschnitt des Quadrathohlleiterabschnitts 6 nicht größer als der Innenquerschnitt des ihm benachbarten Quadrathohlleiters 2. Es können auch zwischen den beiden Quadrathohlleiterabschnitten 5, 6 mit abgerundeten Ecken ein oder mehrere weitere Quadrathohlleiterabschnitte mit abgerundeten Ecken eingefügt werden, dess Innenquerschnitte nicht größer sein dürfen als jeweils der auf einer Seite benachbarte Hohlleiterabschnitt.

Der Übergang in Fig. 5 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dadurch, daß zwischen den beiden Quadrathohlleiterabschnitten 5 und 6 noch ein Rundhohlleiterabschnitt 7 eingefügt ist.

Mit dieser zusätzlichen Transformationsstufe lassen sich die Reflexionseigenschaften des Überganges noch weiter verbessern. Anstelle des Rundhohlleiterabschnitts kann auch ein Quadrathohlleiterabschnitt mit abgerundeten Ecken eingesetzt werden, dessen Innenquerschnitt kleiner ist als der der beiden benachbarten Hohlleiterabschnitte.

Der in Fig. 6 dargestellte Übergang setzt sich aus einem Rundhohlleiterabschnitt 8 und einem Quadrathohlleiter 9 zusammen. Der sich an den Quadrathohlleiter 1 anschließende Rundhohlleiterabschnitt hat einen Durchmesser, der nicht über die Seitenlänge des Quadrathohlleiters 1 hinausgeht. Im speziellen Fall ist der Durchmesser des Rundhohlleiterabschnitts 8 gleich der Seitenlänge des Quadrathohlleiters 1. An den Rundhohlleiterabschnitt 8 schließt sich ein Quadrathohlleiterabschnitt 9 mit abgerundeten Ecken an. Dieser Quadrathohlleiterabschnitt 9 ist um die Längsachse so gedreht, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters 2 ausgerichtet sind. Außerdem überschreiten die Innenquerschnittsabmessungen des Quadrathohlleiterabschnitts 9 nicht die Innenquerschnittsabmessungen des Quadrathohlleiters 2.

Dadurch, daß bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des Übergangs die zwischen die beiden Quadrathohlleiter 1 und 2 eingefügten Hohlleiterabschnitte mit ihren Innenquerschnittsabmessungen nicht die Innenquerschnittsabmessungen der ihnen benachbarten Quadrathohlleiter 1, 2 überschreiten, ist eine Bearbeitung der Hohlleiterabschnitte von den Stirnseiten der Quadrathohlleiter 1 und 2 her mittels einer Fräsmaschine möglich. Durch Fräsen lassen sich auch die runden bzw. quadratischen Querschnittsformen mit abgerundeten Ecken der Hohlleiterabschnitte einfach herstellen.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Innenquerschnitte der Quadrathohlleiter 1 und 2 gleich groß. Sie können sich aber auch von einander unterscheiden. Damit die einzelnen Hohlleiterabschnitte des Übergangs wie Transformationsstufen wirken, sollten sie eine Länge von ca. nλ/4 (n = 1, 3, 5, ....) haben, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des jeweiligen Hohlleiterabschnitts ist.

Claims (9)

1. Übergang zwischen zwei um eine gemeinsame Längsachse um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Quadrathohlleitern (1, 2) ein Rundhohlleiterabschnitt (3) vorhanden ist, der einen die Innenquerschnittsabmessungen beider Quadrathohlleiter (1, 2) nicht überschreitenden Innendurchmesser aufweist.

2. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Richtung der Längsachse an den Rundhohlleiterabschnitt (3) mindestens ein weiterer Rundhohlleiterabschnitt (4) mit einem anderen Innendurchmesser anschließt, der ebenfalls die Innenquerschnittsabmessungen beider Quadrathohlleiter (1, 2) nicht überschreitet.

3. Übergang zwischen zwei um eine gemeinsame Längsachse um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Quadrathohlleitern (1, 2) zwei in Richtung der Längsachse aneinandergereihte Quadrathohlleiterabschnitte (5, 6) mit abgerundeten Ecken vorhanden sind, daß jeder der beiden Quadrathohlleiterabschnitte (5, 6) um die Längsachse so gedreht ist, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters (1, 2) ausgerichtet sind und daß die Innenquerschnittsabmessungen jedes Quadrathohlleiterabschnitts (5, 6) die Innenquerschnittsabmessungen des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters (1, 2) nicht überschreiten.

4. Übergang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Quadrathohlleiterabschnitten (5, 6) mindestens ein Rundhohlleiterabschnitt (7) eingefügt ist, dessen Innendurchmesser die Innenquerschnittsabmessungen der beiden Quadrathohlleiterabschnitte (5, 6) nicht überschreitet.

5. Übergang zwischen zwei um eine gemeinsame Längsachse um 45° gegeneinander verdrehten Quadrathohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Quadrathohlleitern (1, 2) in Richtung der Längsachse ein Rundhohlleiterabschnitt (8) und ein Quadrathohlleiterabschnitt (9) mit abgerundeten Ecken aneinander gereiht sind, daß der Quadrathohlleiterabschnitt (9) um die Längsachse so gedreht ist, daß seine Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters (2) ausgerichtet sind, und daß der Rundhohlleiterabschnitt (8) einen die Innenquerschnittsabmessungen des ihm direkt benachbarten Quadrathohlleiters (1) nicht überschreitenden Innendurchmesser aufweist.

6. Übergang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Quadrathohlleiter (1, 2) gleiche Innenquerschnittsabmessungen aufweisen.

7. Übergang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Rundhohlleiter- bzw. Quadrathohlleiterabschnitt(e) (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) eine Länge von ca. nλ/4 (n = 1, 3, 5, ...) hat (haben), wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des jeweiligen Hohlleiterabschnitts ist.

8. Verwendung eines Übergangs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für einen Polarisationswandler.

9. Verwendung eines Übergangs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für einen 3 dB-Leistungsteiler.