DE2058485B2

DE2058485B2 - Anordnung fuer die umschaltung und verteilung von hochfrequenz-energie

Info

Publication number: DE2058485B2
Application number: DE19702058485
Authority: DE
Inventors: Bertrand Claude Marcel Jean Villiers-Sur-Orge Manuali (Frankreich)
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2058485A1; DE2058485C3; GB1311138A; FR2071347A5; US3720888A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Umschaltung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie mit wenigstens einer Einrichtung, bei der zu beiden Seiten eines Verzweigungspunktes einer einzelnen Hochfrequenz-Übertragungsleitung jeweils im Abstand von λ/4 jeweils eine Hochf requenz-Übertragungszweigleining angeordnet ist, die jeweils über ein elektronisches Schaltelement kurzschließbar ist, wobei die beiden Schaltelemente jeweils durch geeignete Mittel zwischen ihrem Durchschaltzustand und ihrem

Sperrzustand umschaltbar sind.

Es ist eine solche Anordnung bekannt (USA.-Patentschrift 3 075 155), bei der zwei Antennen gespeist werden, wobei die gewöhnlich gespeiste Antenne während der kurzzeitigen Speisung der anderen Antenne nicht gespeist werden soll. Mit Hilfe von gasgefüllten Röhren als elektronische Schaltelemente können Kuizschlüsse auf die Anfänge der beiden Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen übersetzt werden, so daß die die Verbindung mit dem Verzweigungspunkt herstellenden λ/4-Leitungen und damit die Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen für die von ihnen versorgten Verbraucher als Leitungen hoher Impedanz erscheinen. Der Verbraucher, dessen zugeordnete λ/4-Leitung am Ende kur/ge-

schlossen ist, wird nicht mit Energie versorgt, während der Verbraucher, dessen λ/4-Leitung am Ende 'Hen ist, mit Energie versorgt wird. Die gasgefüllten Rohren sind in Leitungen eingebaut, die an dem \ erhindungspunkt der λ/4-Leitung und der Hochfreqim r>_z-

^a5 Übertragungszweigleitung einmünden. Diese Lei-nneen weisen eine bestimmte Länge in bezug au' J ie Wellenlänge der den Verbrauchern zuzuführcr,!on Hochfrequenz-Energie auf. Sinn und Zweck de ί<kannten Anordnung ist es, beim Zurückschalte;; on einem Verbraucher auf den anderen Verbraucht- i-e das Rückschaltverhalten der Anordnung been _Jssenden Wirkungen der verhältnismäßig großen l· rf.onisierungszeiten der gasgefüllten Röhren zu vor ;,<iden. Eine gleichzeitige Speisung beider Verbraucher ist nicht vorgesehen.

Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 516 727). mit deren Kufe jeweils ein Senderausgang oder ein Empfängercingang an eine Antenne angekoppelt werden soik-η.

Zwischen Sendera:isgan^ und Antenne und Emp! >ngereingarg und Antenne ist jeweils ein -τ-Glied eeschaltet, dessen Charakteristik so gewählt ist, daß es für die übertragene Frequenz als λ 4-Leitung wirkt. die am einen Ende offen ist, wenn sie am anderen Ende kurzgeschlossen ist. Der Kurzschluß am Sendet ausgang bzw. Empfängereingang wird dadurch erreicht, daß eine ihm parallel liegende Diode durch einen sie durchfließenden Gleichstrom durchgeschaltet wird, während die an dem anderen Ein- bzw. Ausgang parallel liegende Diode sich im Sperrzustand befindet. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für die Umschaltung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie der oben genannten Art zu schaffen, bei der auf einfachste Weise mit geringem Aufwand eine Hochfrequenz-Übertragungsleitung mit einer Menge von Zweigleitungen oder einer Teilmenge derselben hochfrequenzmäßig verbindbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrischen Schaltelemente an Masse lie-

gende Dioden sind, die Einrichtung einen Schalter mit wenigstens drei Schaltstellungen aufweist und die Einrichtung derart geschaltet ist, daß sie gemäß der entsprechenden aus den drei Schaltstellungen ausgewählten Schaltstellung und durch entsprechendes Anlegen einer Spannung an die Dioden mittels des Schalters eine Hochfrequenz-Verbindung zwischen der einzelnen Hochfrequenz-Übertragungsleitung auf der einen Seite und entweder einer der beiden Obertra-

gungszweigieitungen oder beiden Übertragungszweigleitungen gleichzeitig auf der anderen Seite herstellen kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit besonderem Vorteil bei der Speisung von Strahlungselementen von Antennenfeldern benutzt werden, damit ihr bei Antennenfeldern mit einer hohen Zahl von .Strahlungselementen die Speisung der einzelnen Strahlungselemente nach vorgegebenem Muster auf einfachste und wirtschaftlichste Weise zu erreichen ist, wobei die verschiedensten Speisungskombinationen möglich sind. Die beiden Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen, die jeweils im Abstand von λ/4 vom Verzweigungspunkt der einzelnen Hochfrequenz-Übertragungsleitung angeordnet sind, werden ¹S also nicht nur einzeln gespeist, sondern <;s können auch beide Leitungen gleichzeitig gespeist werden. Gerade dadurch wird bei Verwendung mehrerer der erfindungsgemäßen Anordnungen eine Vielzahl von Speisungsmöglichkeiten dei Strahlungselemente eines Antennenfeldes erreicht. Damit eijnet sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere für die Verv. ndungan Bord von Flugzeugen und Satelliten, bei denen bei einem vorgegebenen Antennenfeld eine Strahlablenkung um einen großen Winkel wünschens- ^a5 wert ist. Dabei wird die Anzahl der erforderlichen Schalter auf ein Minimum reduziert.

An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung

Fig. 2 eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Strahlungselementen,

F;g. 3 eine weitere Ausführungsform mir fünf Paaren von Strahlungselementen.

Wie in Fig. 1 zu sehen, speist eine Antenne bei E beispielsweise über gewöhnliche Leitungen oder Wellenleiter zwei Ausgänge S₁, S₂. Im elektrischen Abstand λ/4 von dem Anschlußpunkt A befinden sich zu beiden Seiten jeweils eine Umschaltdiode 1, 2, die beispielsweise f././V.-Dioden sind. Die Dioden sind an ihrem anderen Ende unter Zwischenschaltung eines Kondensators 3 bzw. 4 geerdet. Wenn die Diode 1 - durch Anlegen einer enisprechenden Spannung an einen Punkt der Verbindungsleitung zwischen Diode 1 und Kondensator 3 - in Durchlaßrichtung gepolt und die Diode 2 gleichzeitig umgekehrt gepolt ist, induziert die Diode 1 in der Leitung einen Kurzschluß, der, übertragen nach A einer sehr großen Reihenimpedanz entspricht, während die Diode 2 eine sehr große Parallelimpedanz in der Übertragungsleitung bildet; die« bewirkt, daß die Energie an die Übertragungszweigleitung S₂ übertragen wird. Durch Umkehrung der Polung wird die Energie an die Übertragungszweigleitung S, übertragen. Wenn !schließlich beide Dioden 1,2 in Sperrichtung gepolt we rden, verteilt sich die Energie auf die beiden Übertragungszweigleitungen S₁ und S₂-

Diese drei Schaltmöglichkeiten sind in der Figur durch die Verwendung eines Dreistellungssichalters 5 angedeutet, der in seinen drei Stellungen folgende Schaltzustände ermöglicht: 1) Anlegen einer Spannune + U an der Diode 1 -md — 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.

Gegebenenfalls kann man, entsprechend einer vierten Stellung des Schalters, gleichzeitig eine Spannung an beiden Dioden anlegen, derart, daß die beiden Ausgänge S₁ und S₂ gesperrt werden. Zweckmäßigerweise sind die beiden Kontakte des Schalters mechanisch miteinander verbunden, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist.

Die dargestellte Anordnung kann auch umgekehrt in der Weise arbeiten, daß S₁ und S₂ die Eingänge und E der gemeinsame Ausgang sind.

In der Praxis wird die Anordnung als Dreischicht-Schaltkreis mit dielektrischen Schichten aus Teflon-Gas ausgebildet, wobei die Dioden an der Leitung angeschlossen und über das Gehäuse geerdet sind. Lm in der Praxis für jede oer Schaltmöglichkeiten eine im wesentlichen konstante Anpassung bei Belastungen von 50 Ohm zu erhalten, sollten die beiden Arme des gebildeten T eine Impedanz von ungefähr 60 Ohm haben.

Die Fi g. 2 zeigt die Ausführungsform, bei der zwei Paare von Strahlungselcmenten auf einer konvexen Fläche verteilt sind. Die Verwendung dieier Einrichtungen CR von der Art, »vie sie in Fig. 1 dargestellt sind, bietet die folgenden Kombinationsrnoglichkeiten bei der Speisung der Strahlungselemente:

A, B, C, D

A + D. B + C, A + C, B τ D, C + D, A + B

A+B+ C, B+ C+ D, C+ D+ A, D+ A+ H

A+ B+ C+ D.

Im Hinblick auf Fig. 2 ist es leicht verständlich, daß die Verwendung 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 beiden gleichschenkligen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind. Diese Anordnung mit zehu Strahlungselementen erfordert neun Einrichtungen CR.

Allgemein ausgedrückt: Wenn die Umschaltungsund Verteilungsfunktion in einer einzigen Vorrichtung integriert sind (wie dies bei der Erfindung der Fall ist), genügen bei 2²" Schaltmöglichkeiten und 2n Strahlungselementen In— 1 Einrichtungen, wogegen 4 (2n- 1) Umschalter und n+ 1 Verteiler erforderlich wären, wenn für jede Schaltfunktion eine eigene Vorrichtung vorgesehen wäre.

Man iieht also, daß bei einem Verbindungskreis mit 2n Hochfrequenz-Energiequellen unter Verwendung der oben genannten Einrichtungen die Energiequellen paarweise miteinander verbunden sind, wobei deren Ausgangsleitungen ebenfalls paarweise verbunden sind, und so weiter, bis nur noch eine einzige Ausgangsleitung übrig bleibt. Selbstverständlich kann die Anordnung auch im umgekehrten Sinne arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

UOO Patentansprüche:

1. Anordnung für die Umschaltung und Verteilung von Hochfrequenzenergie mit wenigstens einer Einrichtung, bei der zu beiden Seiten eines Verzweigungspunktes einer einzelnen Hochfrequenzübertragungsleitung jeweils im Abstand von λ/4 jeweils eine Hochfrequenzübertragungszweigleitung angeordnet ist, die jeweils über ein elektronisches Schaltelement kurzschließbar ist, wobei die beiden Schaltelemente jeweils durch geeignete Mittel zwischen ihrem Durchschaltzustand und ihrem Sperrzustand umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Schaltelemente an Masse liegende Dioden (1, 2) sind, die Einrichtung (Ci?) einen Schalter (5) mit wenigstens drei Schaltstellungen aufweist und die Einrichtung derart geschaltet ist, daß sie gemäß der entsprechenden aus den drei Schaltstellungen ausgewählten Schaltstellung und durch entsprechendes Anlegen einer Spannung art die Dioden mittels des Schalters eine Hochfrequen7-verbindung zwischen der einzelnen Hochfrequenzübertragungsleitung (E) au' der einen Seite und entweder ein r der beiden Übertragungszweigleitungen (.S₁. S,) oder beiden übertragungszweigleitungen gleichzeitig auf der anderen Seite herstellen kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, für die Verbindung von vier Hochfrequenzübertragungsleitungei mit einer einzigen Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Leitungen ( B, C) durch eine erste Einrichtung (CÄ) verbunden sind, daß die beiden anderen der vier T Hfungen (A, D) durch eine zweite Einrichtung verbunden sind und die den beiden Einrichtungen zugeordneten Einzelübertragungsleitungen durch eine dritte Einrichtung (CR) verbunden sind, so daß die einzelne Übertragungsleitung dieser Einrichtung die eigentliche Übertragungshauptleitung der Anordnung bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 zur Vci bindung von 2 n-Hochfrequenzübertragungszweigleitungen mit einer anderen einzelnen Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszweigleitungen (Ια, 2α; Ib, 2b) paarweise einander zugeordnet sind, daß die beiden Übertragungszweigleitungen eines jeden Paares durch je eine gesonderte Einrichtung miteinandei verbunden sind, daß die den einzelnen gesonderten Einrichtungen zugeordneten einzelnen Übertragungshauptleitungen paarweise durch weitere Einrichtungen untereinander verbunden sind und $o weiter, bis eine einzige Übertragungshauptleitung übrig bleibt, die die eigentliche einzige Übertragungshauptleitung der Anordnung bildet.