DE2112037C2 - Mikrowellenkanalweiche zum Aufspalten eines Frequenzbandes in einzelne Kanäle - Google Patents

Description

die halbe Phasendifferenz der neu einzufügenden phasendrehenden Glieder und die Ausgangsamplituden der Kanalweiche sind proportional cos φ bzw. sin ψ. Mit der beschriebenen Abhängigkeit der Phase ψ (F i g. 4a) von der Frequenz ergeben sich die in Fig.4b dargestellten Filterkurven.

Das Diagramm 4b zeigt deutlich, daß die Nebenmaxima wie bei F i g. 3c nicht mehr vorhanden sind. Aus dem sin-förmigen Verlauf ist ein rechteckiger Verlauf geworden und somit ein eindeutiger Durchlaß- und ι ο Sperrbereich mit steilem Flankenverlauf gewonnen.

Die Realisierung des in F i g. 4 dargestellten Diagrammes gelingt mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Hierzu eignet sich als Allpaß die in der Fig.5 dargestellte Anordnung, bestehend aus einem 3-dB-Richtkoppler, dessen eine Seite die Eingangs- und Ausgangsf.ore darstellen und die beiden Tore der anderen Ssite durch kurzgeschlossenen Wellenleiter gebildet werden.

Die Ausführungsform mit Allpässen und 3-dB-Richtkopplem ist aus der Fig.6 ersichtlich. Bei der Bemessung der Zweitore ist zu beachten, daß uir ein Zweitor einen stufenförmigen Phasengang hat Das andere Zweitor, ebenfalls ein Allpaß, hat einen linearen Phasengang und hat lediglich die Aufgabe, die durch den 3-dB-Richtkoppler auf Grund seiner elektrischen Wirkungsweise hervorgerufene Phasendrehung zu kompensieren und die Phasensprünge von π innerhalb des ersten Zweitores auf π/2 zu reduzieren. Hierbei ist gleichzeitig zu beachten, daß die Querschnittsabmessungen der Leitungen gleich sind, um keine störenden Frequenzabhängigkeiten zusätzlich einzubringen.

Als Bemessungsbeispiel sei angegeben: Bei ε2/ε\ = 4 erhält man eine Filtercharakteristik mit maximal flachem Verlauf und bei ε2/ε1 > 4 eine solche mit Tschebyscheffschem Verlauf. Dies gilt für TF.M-Weilenleiter, während für Hohlleiter das geforderte Verhalten approximiert werden muß.

Bei dieser Anordnung sind die beiden Ringschaltungen, Hybrid 1 und Hybrid 2, hintereinandergeschaltet Hybrid 1 hat ein Eingangstor. Das zweite, auf gleicher Seite liegende Tor ist mit einem Absorber abgeschlossen. In den beiden Verbindungsarmen sind je ein Zweitor, bestehend aus Hybrid 3 und Hybrid 4 und den kurzgeschlossenen Leitungen eingefügt, die in dem vorliegenden Beispiel an den beiden Eingangstoren des folgenden Hybrids 2 periodische Phasensprünge von π/2 erzeugen. An den Ausgangstoren des Hybrids 2 sind dann die Kanäle mit den Frequenzen /1 und /3 verfügbar.

Die in der F i g. 6 dargestellte Mikrowellenkanalweiche mit in Form eines Ringes angeordneten vier Hybride lassen sich konstruktiv sehr einfach aufbauen, indem die Hybride integriert zusammengefaßt werden. Ein Beispiel, bei dem die Hybride als 3-dä-Richtkoppler ausgeführt sind, zeigt die F i g. 7a. Der Vorteil dieser Anordnung liegt neben dem einfachen und raumsparenden Aufbau darin, daß die Hohlleiterzugänge wie- auch die Anschlüsse für die Leitungen auf je einer Seite der Anordnung zusammengefaßt sind. Dadurch wird die Hintereinanderschaltung von η solcher Weichen sehr einfach. Für den Fall, daß Rechteckhohlleiter verwendet werden, lassen sich sogar alle Krümmer mit Ausnahme eines am Eingang und η weiterer an den Kanalausgängen einsparen.

In der Fig.7b sind weitere, mögliche Zusammenschaltungen von Leitungen verschiedener Formen aufgeführt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. in Fig. 1, wobei die Umwegleitungen in B und C Patentansprüche: spezifisch zu dimensionieren sind- Im Idealfall haben

   also die vier Ausgänge Ai, A 2, A3, AA der

   t. Mikrowellenkanalweiche zum Aufspalten eines Kanalweichen Bund C die Kanäle mit den Frequenzen Frequenzbandes in einzelne periodisch aneinander- 5 /1,/2,/3,/4 einzeln verfügbar, gereihte Kanäle, bestehend aus zwei über zwei Hierbei ergeben sich folgende Übertragungsfunktio-

   Verbindungszweitore . hintereinandergeschalteten nen: In der Weiche A entsteht eine Übertragungsfunk-Ringschaltungen (Hybride), wobei die die Übertra- tion gemäß der F i g. 3a. Die Kanäle /1 und /3 gungseigenschaften der Weiche bestimmenden (gestrichelt dargestellt) werden von den Kanälen /2 und Verbindungszweitore Allpässe sind, dadurch io /4 (ausgezogen dargestellt) getrennt Der Bereich von 0 gekennzeichnet, daß der eine Allpaß (4) einen bis 1 bedeutet die normierte Amplitude, frequenzperiodisch stufenförmigen Phasengang und Am Eingang der Weiche B steht demzufolge ein

   der andere Allpaß (3) einen linearen Phasengang Signal gemäß der F ig. 3b, wie es ausgezogen dargestellt besitzt ist Der gestrichelt gezeichnete Amplitudenverlauf zeigt
2. 2. Mikrowellenkanalweiche nach Anspruch 1, 15 die Übertragungsfunktion dieser Weiche B zum dadurch gekennzeichnet daß der Allpaß mit Ausgang Λ 3.

   frequenzperiodisch stufenförmigem Phasengang aus Am Ausgang A 3 der Weiche B hat das Signal einen

   einem 3-dB-Leistungsteiler und kurzgeschlossenen Verlauf gemäß der F i g. 3c, & h. es erschein··, nicht nur

   Wellenleitern mit einem Dielektrikum besteht Energie des Kanals 3, sondern auch Energie der übrigen
3. 3. Mikrowellenkanalweiche nach Anspruch 1, 20 Kanäle (Nebenmaxima).

   dadurch gekennzeichnet, daß der AUpaß mit Dieser Verlauf sagt aus, daß die Selektion dieser

   frequenzperiodisch stufenförmigem Phasengang aus Weiche für die Praxis nicht ausreichend ist Es bedarf

   einem 3-dB-Leistungsteiler und Resonatoren mit also einer Verbesserung der Selektion einer solchen

   periodischem Frequenzverhalten besteht Anordnung. Diese Aufgabe hat sich die vorliegende
4. 4. Mikrowellenkanalweiche nach Anspruch 3, 25 Erfindung gestellt Sie wird erfindungsgemäß dadurch dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren mit gelöst, daß der eine AUpaß einen frfxjuenzperiodisch periodischem Frequenzverhalten aus am Ende stufenförmigen Phasengang und der andere Allpaß kurzgeschlossenen, geometrisch periodischen WeI- einen linearen Phasengang besitzt

   lenlcitern bestehen. Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus

   30 den Unteransprüchen hervor.

   Die Erfindung wird anhand der Zeichnung mit Hilfe

   von schematischen Darstellungen und an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt die

   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrowellen- F i g. 1 die bisherige Mikrowellenkanalweiche, beste-

   kanalweiche zum Aufspalten eines Frequenzbandes in 35 hend aus zwei hintereinandergeschalteten 3-dB-Koppeinzelne periodisch aneinandergereihte Kanäle, beste- lern, die

   hend aus zwei über zwei Verbindungszweitore hinter- F i g. 2 das Schema einer Anordnung von Mikrowel-

   einandergeschalteten Ringschaltungen (Hybride), wobei lenkanalweichen zur kommutativen Aufspaltung von die die Übertragungseigenschaften der Weiche bestim- Frequenzbändern, die

   menden Verbindungszweitore Allpässe sind. 40 Fig. 3a—c die Übertragungsfunktionen der bisheri-

   Eine Mikrowellenkanalweiche, bestehend aus zwei gen Anordnung, die zur Aufspaltung des Frequenzbanüber zwei Allpässe zusammengeschalteten Hybriden, ist des führen, die

   aus der DE-AS 1616 673 bekannt Hierin ist aber nichts F i g. 4 ein Vergleichsdiagramm nach dem Stand der

   über bestimmte Filtercharakteristiken ausgesagt die Technik und die erfindungsgemäße Lösung, die eine optimale Selektion der Mikrowellenkanalweiche 45 Fig.5 ein Allpaßzweitor, bestehend aus 3-dB-Richtgewährleisten. koppler mit kurzgeschlossenen Leitungen, die

   Es ist auch bereits eine Mikrowellenkanalweiche Fig.6 eine Mikrowellenkanalweiche mit Zweitoren

   vorgeschlagen worden, die aus zwei über Verbindungs- aus Allpässen, die

   leitungen hintereinandergeschalteten 3-dB-Kopplern Fig.7 praktische Ausführungsbeispiele von Mikrobesteht und in deren eine Verbindungsleitung zusatz! ch 50 wellenkanalweichen.

   eine Umwegleitung mit der elektrischen Länge 2 Bl Die F i g. 1 bis 3 wurden bereits in der Beschreibungseingeschaltet ist (vgl. Fig. 1 der Zeichnung). Diese einleitung näher erläutert

   Umwegleitung bewirkt eine Frequenzselektion. Für In der Fig.4 ist die Frequenzcharakteristik der

   diese Form der Mikrowellenweiche gelten folgende Weiche nach dem Stand der Technik, wie sie eingangs Dimensionierungsbedingungen: 55 beschrieben wurde, (gestrichelt gezeichnet), der Fre

   quenzcharakteristik der Weiche nach der Erfindung

   2/ » η ■ Λ, «* (η+1/2) A₂ (ausgezogen gezeichnet) in einem Diagramm gegen

   übergestellt Der gestrichelt gezeichnete Verlauf der

   «(/»+1)/1_, » (η+ 3/2) λ,. Selektion (sin ψ dünn und cos ψ stark gezeichnet)

   60 resultiert aus einem linearen Phasenverlauf y(f). Will

   η = ganze Zahl, die so gewählt wird, daß sich eine man nun die Selektion erhöhen, d. h. steile Flanken optimale Näherung für die Länge / der Zusatzleitung ' erzielen, so muß q>(f) stufenförmig verlaufen. Im ergibt. Ein Beispiel zur Aufspaltung eines Frequenzban- Durchlaßbetrieb muß jeweils möglichst lange der Wert des in einzelne Kanäle ist in F i g. 2 angegeben. π/2 (+ π η) gehalten werden und an der Grenze von

   Am Eingang Fliegt ein Signal mit den Frequenzen/1, 65 Durchlaß- zum Sperrbereich muß sich die Phase sehr f2, f3, /4 an, die in periodischer Folge aneinanderge- rasch um n/2 ändern, um dann im Sperrbereich wieder reiht sind und in die einzelnen Frequenzen aufzuspalten diesen neuen Wert möglichst lange zu behalten. Dieser sind. A, Bund Centsprechen je einer Kanalweiche wie Vorgang wiederholt sich periodisch, ψ bezeichnet nun