DE2219950C3 - Verfahren zur Bestimmung der Polarissationsebenen von Hn -Wellen im Rundhohlleiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Polarisationsebene von Ηπ-Wellen im Rundhohlleiter unter Verwendung eines Hohlleiterabschnittes, der mit axial verlaufenden, der Auskopplung hochfrequenter Energie dienenden Koppelschlitzen versehen ist.

Bekanntlich werden bei Nachrichtenverbindungen im Mikrowellenbereich unter anderem auch Sendestationen verwendet, die linear polarisierte Wellen abstrahlen, dabei ihre Polarisationsebene jedoch beliebig ändern können. Solche Sendestationen sind beispielsweise Satelliten in einer Erdumlaufbahn, Raumsonden, insbesondere in der Einschußphase in ihre speziell vorgegebene Flugbahn und auch Flugzeuge. Bei derartigen Sendestationen kommt es nun darauf an, die jeweilige Lage des linearen Feldvektors der ankommenden elektromagnetischen Welle am Empfangsort möglichst exakt zu bestimmen. Die gleiche Aufgabe tritt auch bei wissenschaftlichen Experimenten auf, wie beispielsweise bei der Untersuchung der Faraday-Drehung des elektrischen Feldvektors bei Durchgang eines Signals durch ein Plasma. Als Empfangsantennen können beispielsweise Hornstrahler, eine Kombination von einzelnen Hornantennen oder Hornparabole, verwendet werden. In gleicher Weise eignen sich auch Reflektorantennen mit einem geeignet ausgebildeten Erregersystem. Die Anregung von Hohlleiterfeldern erfolgt bekanntlich dadurch, daß in einem bestimmten Teil eines Hohlleiters, insbesondere eines Rohres, elektromagnetische Wechselfelder von außen erzeugt werden und diese Wechselfelder sich von der Anregungsstelle aus fortpflanzen. Bei dem im Rundquerschnitt durch eine auf die Hohlleiteröffnung einfallende Welle angeregten Grundwellentyp läßt sich nun eine feste Beziehung zwischen der Lage des Feldvektors im Hohlleiter und der Polarisation der einfallenden Welle definieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Polarisationsebene von Hu-Wellen im Rundhohlleiter bzw. entsprechenden Wellentypen in anderen Hohlleiterquerschnitten anzugeben, mit dem sich eine automatische Einstellung bzw. Anzeige der jeweiligen Polarisationsebene relativ zu einer vorgebbaren Bezugsebene erreichen läßt.

Ausgehend von einem Verfahren zur Bestimmung der Polarisationsebene von Hn-Wellen im Rundhohlleiter unter Verwendung eines Hohlleiterabschnittes, der mit axial verlaufenden, der Auskopplung hochfrequenter Energie dienenden Koppelschlitzen versehen ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den axialen Koppelschiitzen entnommene Hochfrequenzenergie einem Vergleichsnetzwerk zugeführt und dort in ein Regelsignal umgewandelt wird, daß das Regelsignal einen Regler steuert, der seinerseits auf einen eine Drehung des Hohlleiterabschnittes bewirkenden Antrieb einwirkt.

Vorteilhaft wird dabei der Hohlleiterabschnitt über Hochfrequenzdrehkupplungen mit vor- und nachgeschalteten Hohlleitern verbunden und es lassen sich weiterhin zusätzliche Koppelschlitze anbringen, die beispielsweise der Speisung und Einstellung von Peilmodenkopplern dienen können.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in der Zeichnung

F i g. 1 schematisch die für das Verfahren erforderlichen Einzelelemente,

Fig. 2 einen Hohlleiterabschnitt mit zusätzlichen Schlitzen eines Peilmodenkopplers.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß die Hu-WeIIe im Rundhohlleiter mit axialen Koppelschlitzen oder koaxialer Leitungsankopplung am Hohlleiterumfang dann nicht ausgekoppelt werden kann, wenn der elektrische Feldvektor genau auf die Auskoppelstelle gerichtet ist. Dreht sich der Feldvektor aus dieser Lage, so liegen die Auskoppelstellen zunehmend in einem Gebiet ansteigender Wandstromdichte und ein wachsender Teil der Feldenergie wird ausgekoppelt. Aus Symmetriegründen und zur Erhöhung der Genauigkeit lassen sich vorzugsweise zwei diametral gegenüberliegende Auskoppelstellen verwenden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Hohlleiterabschnitt 1 mit kreisförmigem Querschnitt erkennbar, in dem der Feldvektor für die Hn-WeIIe eingezeichnet ist. Der Hohlleiterabschnitt 1 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden, axial verlaufenden Koppelschlitzen 2 und 2' versehen, von denen beispielsweise Rechteckhohlleiter oder Koaxialleitungen 5 und 5' zu einem Vergleichsnetzwerk führen. Als Vergleichsnetzwerk eignet sich beispielsweise das bekannte magische T, und es wird dort die über die Leitungen 5, 5' zugeführte Hochfrequenzenergie in ein Regelsignal umgewandelt. Vorteilhaft wandelt man dabei das Hochfrequenzsignal in ein Niederfrequenz- oder Gleichspannungssignal um. Das Regelsignal wird über eine Leitung 6 entnommen und steuert einen Regelkreis R an, dessen Ausgangssignal auf einen Antrieb M, wie beispielsweise einen Motor, einwirkt. Der Antrieb M dreht nun den beweglich gelagerten Rundhohlleiterabschnitt stetig so nach, daß der Vektor der Hn-WeIIe in

der Ebene der Auskoppelschlitze 2,2' liegt, d. h„ daß die bei Drehung des Vektors entstehende Fehlerspannung zu Null geregelt wird. Als Regler eignet sich grundsätzliche jede Schaltung, die geeignet ist, einen Minimumsabgleich ausreichender Empfindlichkeit S durchzuführen. Beispielsweise kommt hierfür eine der bekannten Brückenschaltungen mit einem nachgeschalteten Verstärker in Frage. Aus der geeichten Winkelposition des Hohlleiterabschnittes 1 ergibt sich somit die Lage des Feldvektors für die Hn-Welle. Die Lage dieses Feldvektors kann beispielsweise durch eine dem Regler R zugeordnete Anzeigevorrichtung 7 ermittelt bzw. festgestellt werden.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß im eingeregelten Zustand dem Hohlleiterabschnitt 1 keine Energie entnommen und damit das Nachrichtensignal nicht beeinflußt wird. Es eignet sich vorteilhaft auch zum Anpassen der Polarisation eines Sendesignals an die Polarisation eines Empfangssignals, was bekanntlich auch als Polarisationstracking bezeichnet wird. Weiterhin läßt sich zum Nachdrehen der Polarisalionsebene zum Empfang maximalen Pegels am Antennenausgang verwenden. Auch ist die Polarisationsnachführung von Antennen bewegter Empfangsstationen, wie z. B. von Schiffen, Flugzeugen oder Fahrzeugen, zum Ausgleich von Bewegungsfehlern möglich.

Bestimmte Typen von Peiimodenkopplern, die zur Nachführung von Antennen mit Hilfe höherer Wellentypen im Hohlleiter eingesetzt werden, sollen aus Gründen der Empfindlichkeit stets so nachgedreht werden, daß der Vektor der Grundwelle des linearen Empiangssienals unter einem definierten Winkel zu den Peilkoppelschlitzen steht Dies ist möglich durch eine Kombination von Peilmodenkoppler und Koppelschlitzen zur Ermittlung des linearen Vektors. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 2 gezeigt, die im Schnitt und in der Daufsicht einen Ausschnitt aus dem Hohlleiterabschnitt 1 zeigt. Es sind wiederum die axial verlaufenden Koppelschlitze 2 und 2' für die Feststellung des linearen Vektors der Hn-Welle erkennbar. Weiterhin sind im Hohlleiterabschnitt 1 noch die in Umiangsrichtung verlaufenden Koppelschlitze 3 und 3' des Peilmodenkopplers vorgesehen. Die zu den Koppelschlitzen für die Peilmoden gehörende Symmetrielinie ist mit Pbezeichnet und gestrichelt eingetragen. Je nach der relativen Lage der Koppelschlitze 2, 2' zu den Koppelschlitzen 3, 3' läßt sich der Winkel λ zwischen dem Vektor der Hn-Welle und der Symmetrielinie Pan sich beliebig einstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Polarisationsebene von H n-Wellen im Rundhohlleiter unter Verwendung eines Hohlleiterabschnittes, der mit axial verlaufenden, der Auskopplung hochfrequenter Energie dienenden Koppelschlitzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den axialen Koppelschlitzen (2, 2') entnommene Hochfrequenzenergie einem Vergleichsnetzwerk (V) zugeführt und dort in ein Regelsignal umgewandelt wird, daß das Regelsignal einen Regler (R) steuert, der seinerseits auf einen eine Drehung des Hohlleiterabschnittes (1) bewirkenden Antrieb (M) einwirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Regler (R) gleichzeitig eins die Polarisationsebene anzeigende Vorrichtung (7) betätigt wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die axialen Koppelschlitze enthaltende Hohlleiterabschnitt (1) über Hochfrequenzdrehkupplungen mit vor- bzw. nachgeschalteten Hohlleitern verbunden ist.

4. Schaltung unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 und der Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die axialen Koppelschlitze (2, 2') enthaltende Hohlleiterabschnitt (1) noch weitere Koppelschlitze (3, 3'), insbesondere zur Speisung von Peilmodenkopplern, enthält.