DE2058485A1 - Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler - Google Patents

Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler

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DE2058485A1
DE2058485A1 DE19702058485 DE2058485A DE2058485A1 DE 2058485 A1 DE2058485 A1 DE 2058485A1 DE 19702058485 DE19702058485 DE 19702058485 DE 2058485 A DE2058485 A DE 2058485A DE 2058485 A1 DE2058485 A1 DE 2058485A1
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Manuali Bertrand Claude M Jean
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2/00—Networks using elements or techniques not provided for in groups H03H3/00 - H03H21/00
    • H03H2/005—Coupling circuits between transmission lines or antennas and transmitters, receivers or amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Description

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Negendank
Dipl. !ng. H. Heuck Dipl. Phys, W. Schmilz
ϊεΙ. J3J-5 36
CENTRE NATIONALE D1ETUDES
SPATIALES
12 9, Rue de l'Universite
75-Paris/ Frankreich 26. November 197 ο
ί Anwaltsakte M-llo9
' Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler
; Die Erfindung betrifft einen Stromwender und -verteiler, insbesondere einen Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler.
! Die Erfindung dient vorallem, wenn auch nicht ausschließlich,
dazu, Hyperfrequenzenergie von mehreren ÜbertragungsZweigleitungen I auf eine einzelne Übertragungshauptleitung oder umgekehrt von ' einer einzigen Übertragungshauptleitung auf mehrere Übertragungs-
ι Zweigleitungen zu übertragen. Solche Problemstellungen treten [ bei Sende- oder Empfangs-Antennenanlagen mit Strahlungselementen ,auf, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung ι die
No. P 16 16 5o8.5 (vom 2. 3. 1968) beschrieben sind und/als Flug- ] zeugantennen zur Flugbahnsteuerung verwendet werden.
Durch die Erfindung soll in einfacher und verhältnismäßig wirtschaftlicher Weise ein Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler geschaffen werden, der eine größere Anwendungsmöglichkeit und .eine bessere Funktionsfähigkeit als die bekannten vergleichbaren j Einrichtungen hat. Insbesondere soll er, wenn er beispielsweise
i - 2 -
109829/1044
2USB485
! als Stromwender- und verteiler für die Strahlungselemente eines
j Antennennetzes (etwa für den oben angegebenen Zweck) eingesetzt
wird, die richtige Verteilung der Energie über der Strahlungsfläche sicherstellen, wobei jedoch die Anzahl der Stromwender, die für diese Stromverteilung erforderlich sind, verringert werden soll. Diese Eigenschaft ermöglicht bei Antennen mit elektronischer
für Diagrammschwenkung die großen Strahlablenkungen, die insbesondere/ die radioelektrische Verbindung zwischen Flugzeugen und Satelliten erforderlich sind.
Der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler ist dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten eines Anschlußpunktes einer einzelnen Hochfrequenz-Übertragungshauptleitung, jeweils im Abstand \M je eine Übertragungszweigleitung angeordnet ist, die jeweils über eine Umschaltdiode an Masse anliegt, wobei die beiden Dioden jeweils zwischen ihrem Durchschaltzustand und ihrem Sperrzustand umschaltbar sind, derart, daß eine Hochfrequenzverbindung wahlweise zwischen der Übertragungshauptleitung und entweder einer der beiden Übertragungszweigleitungen oder beiden Übertragungszweigleitungen gleichzeitig herstellbar ist.
Die Erfindung betrifft ferner Verbindungskreise zum Verbinden von . mehreren Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen mit einer einzelnen Übertragungshauptleitung unter Verwendung von erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Stromwender und -verteilern, wie sie oben gekennzeichnet sind. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
ι Unteransprüchen angegeben.
109829/1044
Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stromwender und -verteiler,
ι Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungskreises mit zwei Paaren von Strahlungselementen,
I Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ver-
I bindungskreises mit fünf Paaren von Strahlungselementen.
! Wie in Fig. 1 zu sehen, speist eine Antenne bei E beispielsweise : über gewöhnliche Leitungen oder Wellenleiter zwei Ausgänge S^, ι S-. Im elektrischen Abstand /4 von dem Anschlußpunkt A befinden ■ sich zu beiden Seiten jeweils eine Umschaltdiode 1, 2, die beij spielsweise P.I.N.-Dioden sind. Die Dioden sind an ihrem anderen Ende unter Zwischenschaltung eines Kondensators 3 bzw. 4- geerdet. ' Wenn die Diode 1 - durch Anlegen einer entsprechenden Spannung ; an einen Punkt der Verbindungsleitung zwischen Diode 1 und Konden-
I sator 3 - in Durchlaßrichtung gepolt und die Diode 2 gleichzeitig
umgekehrt gepolt ist, induziert die Diode 1 in der Leitung einen
j Kurschluß, der, übertragen nach A, einer sehr großen Reihenimpedanz
! entspricht, während die Diode 2 eine sehr große Parallelimpedanz in der Übertragungsleitung bildet; dies bewirkt, daß die Energie
:an die Obertragungszweigleitung S- übertragen wird. Durch Umkehrung der Polung wird die Energie an die Übertragungszweigleitung :S^ übertragen. Wenn schließlich beide Dioden 1, 2 in Sperrichtung
'gepolt werden, verteilt sich die Energie auf die beiden Ubertragungs-
[Zweigleitungen S1 und S . - 4 -
t ·*■ ^
109829/1(U'.
Diese drei Schaltmöglichkeiten sind in der Figur durch die Verwen4 dund eines Dreistellungsschalters 5 angedeutet, der in seinen ' drei Stellungen folgende Schaltzustände ermöglicht: 1) Anlegen ! einer Spannung +U an der Diode 1 und -V an der Diode 2, 2) Anlegen einer Spannung +U an der Diode 2 und -V an der Diode 1, 3) Anlegen einer Spannung +U an beiden Dioden. j
Gegebenenfalls kann man, entsprechend einer vierten Stellung des
Schalters, gleichzeitig eine Spannung an beiden Dioden anlegen,
derart, daß die beiden Ausgänge S^ und S„ gesperrt werden. Zweckmäßigerweise sind die beiden Kontakte des Schalters mechanisch
miteinander verbunden, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich
ist.
Der dargestellte Stromwender und -verteiler kann auch umgekehrt ip der Weise arbeiten, daß S. und S„ die Eingänge und E der gemeinsame Ausgang sind.
In der Praxis wird der Stromwender und -verteiler als Dreischichtj-Schaltkreis mit dielektrischen Schichten aus Teflon-Glas ausgebildet, wobei die Dioden an der Leitung angeschlossen und über
das Gehäuse geerdet sind. Um in der Praxis für jede der Schaltmöglichkeiten eine im wesentlichen konstante Anpassung bei Belastungen von 5o Ohm zu erhalten, sollten die beiden Arme des
im Stromwender und -verteiler gebildeten T eine Impedanz von ungejfähr 6ο Ohm haben.
Die Fig. 2 zeigt die Ausführungsform, bei der zwei Paare von
Strahlungselementen auf einer konvexen Fläche verteilt sind.
- 5 -
109829/1046
Die Verwendung dreier Stromwender und -verteiler CR von der Art,
wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, bietet die folgenden Kombina- j
tionsmöglichkeiten bei der Speisung der Strahlungselemente:
A, B, C, D ι
A + D, B + C, A + C, B + D, C+ D, A+ B I
A+B+C, B+C+D, C+D+A,D+A+B ;
A + B + C + D.
Im Hinblick auf Fig. 2 ist es leicht verständlich, daß die Ver- i Wendung der konvexen Form und der einfachen Energieaufteilung eine; maximale Ablenkung der Strahlungskeule ermöglicht. :
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit fünf Paaren von Strahlungselementen la bis Ie, 2a bis 2e dargestellt, die auf den j beiden gleichschenkligen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks
angeordnet sind. Diese Anordnung mit zehn Strahlungselementen \ erfordert neun Stromwender und -verteiler CR.
Allgemein ausgedrückt: Wenn die Stromwende - und Stromverteilerfunktion in einer einzigen Vorrichtung integriert sind (wie dies ■
bei der Erfindung der Fall ist), genügen bei 22n Schaltmöglich- : keiten und 2n Strahlungselementen 2n - 1 Stromwender und -verteile}?,
wogegen H (2n - 1) Stromwender und n+1 Stromteiler erforderlich ! wären, wenn für jede Schaltfunktion eine eigene Vorrichtung vorge-j sehen wäre. !
mit
Man sieht also, daß bei einem Verbindungskreis/2n Hochfrequenz-Energiequellen unter Verwendung der oben genannten Stromwender und -verteiler die Energiequellen paarweise durch die Strom- g
109829/1044
2üböA85
wender und -verteiler miteinander verbunden sind, wobei deren Ausgangsleitungen ebenfalls paarweise durch solche Stromwender und -verteiler verbunden sind, und so weiter, bis nur noch eine einzige Ausgangsleitung übrig bleibt/Selbstverständlich kann der Verbindungskreis auch im umgekehrten Sinne arbeiten.
109829/«PU

Claims (3)

  1. 2UbH485
    Patentanwälte
    Dr. Ing. H. Negendank
    Dipl. ing. H. Hftud
    Dipl. Phys. VV. Sdmifz
    8MUnch»n 'tS,i<lot -;:-tst.-.2j
    Tel. 538C586
    CENTRE NATIONALE D'ETUDES
    SPATIALES
    129, rue de 1'University
    - Paris / Frankreich 26. November 197ο
    Anwaltsakte M-Ho9
    Patentansprüche
    Iy Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler, dadurch gekennzeichnet!, daß zu beiden Seiten eines Anschlußpunktes (A) einer einzelnen Hochfrequenz-Übertragungshauptleitung (E), jeweils im Abstand A, je eine Übertragungszweigleitung (S1, S-) angeordnet ist, die jeweils über eine Umschaltdiode (1, 2) an Masse anliegt, wobei die beiden Dioden (1, 2) jeweils zwischen ihrem Durchschaltzustand und ihrem Sperr zustand umschaltbar sind, derart, daß eine Hochfrequenzverbindung wahlweise zwischen der Übertragungshauptleitung (E) und entweder einer der beiden Übertragüngszweigleitungen (S1, S„) oder beiden ÜbertragungsZweigleitungen (S , S9) gleichzeitig herstellbar ist. 1 l
  2. 2. Hochfrequenz-Stromwender und -verteiler, dadurch gekennzeichnet daß die Dioden (1, 2) P.I.N.Dioden sind und daß an die Dioden eine Spannung zum Sperren und zum Durchschalten der Dioden anlegbar ist, und zwar über einen Dreistellungsschalter (5), dessen drei Stellungen den oben genannten drei Schaltmöglichkeiten entsprechen.
    109829/10U
    2068485
  3. 3. Verbindungskreis zum Verbinden von vier Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen mit einer einzigen Übertragungshauptleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Übertragungszweigleitungen (A, D) an einem Stromwender und -verteiler (CR) nach Anspruch 1 oder 2 und die beiden anderen Übertragungszweigleitungen (B, C) ebenfalls an einem Stromwender und -ver-
    nach Anspruch 1 oder 2
    teiler (CR)/angeschlossen sind, und daß die Übertragungshauptleitungen der beiden Stromwender und -verteiler (CR) durch einen weiteren Stromwender und -verteiler miteinander verbunden sind, so daß die Übertragungshauptleitung dieses Stromwenders und -Verteilers die eigentliche Übertragungshauptleitung des Verbindungskreises bildet (Fig. 2).
    H. Verbindungskreis zum Verbinden von 2n Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen mit einer einzigen Übertragungshauptleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszweigleitungen (la, 2a; Ib, 2c; ...) paarweise einander zugeordnet sind, daß die beiden Übertragungszweigleitungen eines jeden Paares durch einen Stromwender und -verteiler (CR) nach Anspruch 1 oder 2 miteinander verbunden sind, daß die Übertragungshauptleitungen der Stromwender und -verteiler paarweise durch weitere Stromwender und -verteiler untereinander verbunden sind und so weiter, bis eine einzige Übertragungshauptleitung übrig bleibt, die die eigentliche Übertragungshauptleitung des Verbindungskreises bildet.
    109829/10/4
    JMSPECTED
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DE2058485B2 DE2058485B2 (de) 1973-06-28
DE2058485C3 DE2058485C3 (de) 1974-01-31

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