DE2058485C3

DE2058485C3 - Anordnung für die Umschaltung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie

Info

Publication number: DE2058485C3
Application number: DE2058485A
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: 1974-01-31
Also published as: DE2058485A1; FR2071347A5; DE2058485B2; US3720888A; GB1311138A

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 Hochf.requenz-Übertragungsleitung jeweils im Abstand von λ/4 jeweils eine Hochfrequenz-Übertragungszweigleitung angeordnet ist, die jeweils über ein elektronisches Scbnl'dement kurzschließbar isi, wobei die beiden Schaltelemente jeweils durch geeignete Mitte! zwischen ihrem Durchschaltzustand und ihrem Sperrzustand umschaltbar sind.

Es ist eine solche Anordnung bekannt (USA.-Patentschrift 3 076 155), 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 Kurzschlüsse auf die Anfänge der beiden Hochfrequenz-Übertragungszweigleitungen übeisetzt werden,so daß die die Verbindung mit dem Ver-

'5 zweigungspunkt 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 kurzge-

schlossen ist, wird nicht ?nit Energie versorgt, während der Verbraucher, dessen λ/4-Leitung am Ende offen ist, mit Energie versorgt wird. Die gasgefüllten Röhren sind in Leitungen eingebaut, die an dem Verbindungspunkt der λ/4-i.eitung und der Hochfrequenz-

»5 Übertragungszweigleitung einmünden. Diese Leitungen weisen eine bestimmte Länge in bezug auf die Wellenlänge der den Verbrauchern zuzuführenden Hochfrequenz-Energie auf. Sinn und Zweck der bekannten Anordnung ist es, beim Zurückschalten von einem Verbraucher auf den anderen Verbraucher die das Rückschaltverhalten der Anordnung beeinflussenden Wirkungen der verhältnismäßig großen Entionisierungszeiten der gasgefüllten Röhren zu vermeiden. Eine gleichzeitige Speisung beider Verbraucher ist nicht vorgesehen.

Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 516 727), mit deren Hilfe jeweils ein Senderausgang oder ein Empfängereingang an eine Antenne angekoppelt werden sollen.

Zwischen Senderausgang und Antenne und Empfängereingang und Antenne ist jeweils ein π-GIied geschaltet, 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 Senderiiusgang bzw. Empfängereingang wird dadurch erreicht, daß eine ihm parallel liegende Diode durch eineii 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-

Oo 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 ubertra-

gungszwciglcitungen oder beiden Obern agiingszweigleitungen gleichzeitig auf der ander.cn Seile herstellen kann.

Die erfindungsgeitiäßc Anordnung kann mit besonderem Vorteil bei der Speisung von Strahlungselementen von Antennenfeldcrn 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 Hochfrcquenz-Überiragungszweigleitungen, die jeweils im Abstand von λ/4 vom Verzweigungspunkt der einzelnen Hochfrequenz-Übertragungsleitung angeordnet sind, werden >5 also nicht nur einzeln gespeist, sondern es können auch beide Leitungen gleichzeitig gespeist werden. Gerade dadurch wird bei Verwendung mehrerer der erfindungsgemäßen Anordnungen eine Vielzahl von Speisungsmöglichkeiten der Strahlungselemente eines *° Antennenfeldes erreicht. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere für die Verwendung an 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 e'rfindungsgemäße Anordnung

Fig. 2 eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Strahlungselementen,

Fig. 3eine weitere Ausführungsform mit fünf Paaren von Strahlungselementen.

Wie iii Fig. »zu sehen, speist eine Antenne bei E beispielsweise über gewöhnliche Leitungen oder Wellenleiter zwei Ausgänge 5,, S₁. Im elektrischen Abstand λ/4 von dem Anschlußpunkt A befinden sich zu beiden Seiten jeweils eine Umschaltdiode 1, 2, die beispielsweise P./.M-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 Verbindungsleitupg zwischen Diode 1 und Kondensator 3 - in Durchlaßrichtung gepolt und die Diode 2 gleichzeitig umgekehrt gepolt ist, induziert dit 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; dies bewirkt, daß die Energie an die ÜbertragungszweigJeitung S₁ übertragen wird. Durch Umkehrung der Polung wird die Energie an die Übertragungszweigleitung 5, übertragen. Wenn schließlich beide Dioden 1,2 in Sperrichtung gepolt werden, verteilt sich die Energie auf die beiden Übertragungszweiglcitungen 5, und S₁.

Diese drei Schaltmöglichkeiten sind in der Figur durch die Verwendung eines Dreistellungsschalters 5 angedeutet, der in seinen drei Stellungen folgende SchaI!zustände ermöglicht: 1) Anlegen einer Spannung -i- U an der Diale 1 und ~ V an der Diode 2, 2) Anlegen einer Spannung r U an der Diode 2 und - l'andcr Diode 1,3) Anlegen einer Spannung t U un beiden Dioden.

Gegebenenfalls kann man, entsprechend einer vierten Stellung ilcs Schalters, gleichzeitig eine Spannung an beiden Dioden anlegen, derart, daß die beiden Ausgange S₁ und S₂ gesperrt werden. Zweckmaßigerweise 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 S und S₁ die Eingänge und E der penieins;>me Ausgang sind.

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

Die F i g. 2 zeigt die Ausführungsform, bei der zwei Paare vor. Strahlungselementen auf einer konvexen Fläche verteilt sind. Die Verwendung dreier Einrichtungen CR von der Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, bietet die folgenden Kombinationsmöglichkeiten bei der Speisung der Strahlungselemente:

A, B, C, D

A+ D, Bi-C, A+ C, B+ D, C + D, A + B

A+B+C, B+ C+ D, C+ D-t A, D+ A+ B 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 zehn 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 In Mrahlungselementen 2n— 1 Einrichtungen, wogegen 4 (In — 1) Umschalter und η+ \ Verteiler erforderlich wären, wenn für jede Schaltfunktion eine eigene Vorrichtung vorgesehen wäre.

Man sieht also, daß bei einem Verbindungskreis mit In Hochfreq lenz-Energiequellen unter Verwendung der obengenannten 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

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, dji" Einrichtung (CR) einen Schalter (S) 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 Hochfrequenzverbindung zwischen der einzelnen Hochfrequenzübertragungsleitung (E) auf der einen Seite und entweder einer der beiden Übertrr.gnngszweigleitungen (S₁, S₁) oder beiden Übertragungszweigieitungen gieichzeitig auf der anderen Seite herstellen kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, für die Verbindung von vier Hochfrequen. Übertragungsleitungen mit einer einzigen Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Leitungen (B, C) durch eine erste Einrichtung (CA) verbunden sind, daß die beiden anderen der vier Leitungen (A, D) durch eine zweite Einrichtung verbunden sind und die den beiden Einrichtungen zugeordneten Einzciübertragungsleitungcn 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 Verbindung von ?. n-Hochfrequenzübertragungszweigleitungen mit einer anderen einzelnen Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszweigleitungen (la, 2a; Ib, 2b) paarweise einander zugeordnet sind, daß die beiden Übertragungszweig'eitungen eines jeden Paares durch je eine gesonderte Einrichtung miteinander verbunden sind, daß die den einzelnen gesonderten Einrichtungen zugeordneten einzelnen Übertragungshauptleitungen paarweise durch wettere Einrichtungen untereinander verbunden sind und so weiter, bis eine einzige Übertragungshauptleitung übrig bleibt, die die eigentliche einzige Übertragungshauptleitung der Anordnung bildet.