DE2243851C2

DE2243851C2 - Frequenzselektive Abzweigschaltung

Info

Publication number: DE2243851C2
Application number: DE2243851A
Authority: DE
Inventors: Edward Allen Holmdel N.J. Ohm
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2152794A1; AU4632672A; US3768039A; IT962296B; AU473128B2; JPS4838016A; JPS5650441B2; GB1382176A; BE788467A; SE386771B; DE2243851A1; NL7212175A; FR2152794B1; CA945643A

Description

Die Erfindung betrifft eine frequenzselektive Abzweigschaltung zum Koppeln erster und zweiter elektromagnetischer Wellensignale, die in verschiedenen Frequenzbändern zwischen einem ersten und zweiten getrennten Wellenpfad auftreten und in einem gemeinsamen Wellenpfad geführt werden, wobei die Signale auf jedem der Wellenpfade beliebig polarisiert sind.

Bei der Übertragung elektromagnetischer Wellen von einem Sender zu einem Empfänger ist es für eine optimale Arbeitsweise erforderlich, daß die Polarisation ίο des elektrischen Feldes nach der Orientierung des Eingangsdurchlasses zum Empfänger ausgerichtet ist. Anderenfalls werden die ankommenden Signale nur teilweise von dem Empfänger erfaßt, was zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses am ts Ausgang des Empfängers führt. Wird die Polarisationsebene auf dem Übertragungsweg durch den sogenannten Faraday-Effekt gedreht — z. B. bei einem Satelliten-Nachrichtensystem in der Ionosphäre —, so muß diese Faraday-Drehung zur Erzielung der genannten Ausrichtung kompensiert werden.

Aus der US-PS 33 94 375 ist ein Satelliten-Nachrichtensystem und speziell ein Nachführsystem mit rotierender Antenne der Erdstation bekannt, um den unerwünschten Faraday-Effekt zu eliminieren. Ein solches System arbeitet jedoch nur dann zufriedenstellend, wenn die Signale in einem schmalen Frequenzband liegen und zwischen Sender und Empfänger die gleiche Drehung ihrer Polarisationsebene erfahren. Dies ist jedoch bei den bekannten Satelliten-Nachrichtensystemen nicht der Fall, da die Frequenzen für das gesendete und empfangene Signal weit auseinanderliegen — beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von 4 und 6 DHz —. treten bei der Ausbreitung durch die Ionosphäre unterschiedliche Drehungen der Poiarisationsebenen der beiden Signale auf.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Kompensation dieser unterschiedlichen Drehungen der Polarisationsebenen Abzweigschaltungen erforderlich sind.die frequenzselektiv, aber polaiisationsunabhängig arbeiten. Die bekannten polarisationsunabhängigen Abzweigschaltungen sind nicht frequenzselektiv und andererseits sind die bekannten frequenzselektiven Abzweigschaltungen in starkem Maße von der Polarisation des Eingangssignals abhängig. So sind aus den US Patentschriften 29 72 721 und 29 72 722 frequenzselektive Abzweigschaltungen bekannt, die zum Trennen eines eine Vielzahl von Frequenzen enthaltenden Signals in eine Vielzahl von Signalen mit jeweils einer unterschiedlichen Fi equenz geeignet sind
ω Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs definierte Abzweigschaltung derart weiterzubilden, daß sie frequenzselektiv, aber polansationsunabhangig ist und sich insbesondere bei einem Satelliten-Nachrichtensystem einsetzen laß'..

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Breitband·Polarisationskoppler zum Trennen der Signale beliebiger Polarisation in zueinander orthogonal polarisierten Signalkomponenten und zum Koppeln der Signalkomponenten einer Polarisationsrichtung zwischen dem gemeinsamen Wellenpfad und einem ersten Wellenleiterabschnitt sowie zum Koppeln der Signalkomponertten, die zu den Signalkomponenten der einen Polarisationsrichtung orthogonal polarisiert sind, zwischen dem gemeinsamen Wellenpfad und einem zweiten Wellenleiterabschnitt, eine erste, mit dem ersten Wellenleilerabschniu verbundene frequenz* selektive Einrichtung zum trennen der Signalkomponenten innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder,

eine zweite, mit dem zweiten Wellenleiterabschnitt verbundene frequenzselektive Einrichtung zum Trennen der Signalkomponenten innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder, einen ersten Polarisationskoppler zwischen den ersten und zweiten frequenzselektiven Einrichtungen und dem ersten Wellenpfad zum Kombinieren der Signalkomponenten innerhalb eines der Frequenzbänder, um ein Signal mit der gleichen Polarisation wie das erste Signal auf dem gemeinsamen Wellenpfad zu bilden, und durch einen zweiten iu Polarisationskoppler zwischen den ersten und zweiten frequenzselektiven Einrichtungen und dem zweiten Wellenpfad zum Kombinieren der Signalkomponenten innerhalb des anderen Frequenzbandes, um ein Signal mit der gleichen Polarisation wie das zweite Signal auf dem gemeinsamen Wellenpfad zu bilden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Abzweigschaltung hat eine eindeutige Kopplungs- bzw. AbzweigcLarakteristik, die frequenzabhängig, aber polarisationsunempfindlich Li. Im einzelnen werden Wellen verschiedener Frequenzen über einen gemeinsamen Eingangswellenpfad der Abzweigschaltung zugeführt und von da mit verschiedenen Ausgangswellenpfaden gekoppelt. Wellen der gleichen Frequenz werden außerdem unabhängig von ihrer Polarisation mit dem gleichen Ausgangspfad gekoppelt. Ferner ist die Kopplungscharakteristik reziprok. Daher werden Wellen gegebener Frequenz sowohl von dem gemeinsamen Wellenpfad zu einem Ausgangswellenpfad und umgekehrt von diesem Ausgangswellenpfad, wenn sie dort zugeführt werden, über die Abzweigschaltung mit dem gemeinsamer. Wellenpfad gekoppelt.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt

F i g. I ein Sutelliten-Nachrichten-System. bei dem die Bodenstation Signale empfängt und sendet, welche die Ionosphäre mit Faraday-Drehung durchqueren.

F i g. 2 zeigt ein Speisesystem zum Kompensieren der Faraday-Drehung. die die empfangenen und gesendeten Signale gemäß Fig. 1 erfahren, das eine erfindungsgemäße polarisationsunempfindliche frequenzselektive Abzweigschaltung enthält,

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung einer polansationsunempfindlichen. frequenzselektiven Abzweigschaltung gemäß der Erfindung.

Vor einer genaueren Diskussion einer Abzweigschaltung wird in den F1 g 1 und 2 ein typisches so Satelliten-Nachrichten-System gezeigt, bei dem die Faraday-Drehung auftritt, sowie ein Antennenspeisesystem. welches eine Abzweigschaltung aufweist, um diese Drehung zu kompensieren.

Wie in der F i g. 1 gezeigt, empfängt die Bodenstation 12 des Satelliten-Nachrichten-Systems 11 zwei rechtwinklig polarisierte Komponenten einer Welle im Frequenzband f\ und sendet zwei rechtwinklig polarisierte Komponenten im Frequenzband /j au>. Charakteristischerweise können /i und h in den allgemeinen 4- bzw, 6-GHz-Trägerbändern liegen. Jede der obenerwähnten Wellen ist in F¹Ig. i durch einen elektrischen FeldveKtor B dargestellt. Die beiden empfangenen elektrischen Feldkomponenten sind durch einen unteren Index R gekennzeichnet", während die beiden es gesendeten Feldkömpörtenten einen unteren Index T aufweisen. Die unteren inrfees 1 und 2 dienen dazu, sowohl die zwei empfangenen als auch die zwei gesendeten Komponenten zu unterscheiden.

Die empfangenen Komponenten Er ι und £Vr.?werden über das Antennensystem 15 des Satelliten 14 zur Bodenstation gesendet Bei der Sendung vom Satelliten sind Er 1 und Er2 parallel zur z- bzw. y-Richtung des Bezugskoordinatensystems x, y und z. Die gesendeten Komponenten £V/und fr.» werden über die Antenne 13 zum Satelliten 14 gesendet, und zwar in der Richtung polarisiert, die ebenfalls parallel zu den z- bzw. y- Koordinaten liegen.

Bei der Übertragung vom Satelliten zur Bodenstation und umgekehrt breiten sich die Feldkomponenten Ετι, Ετι, Er , und n«.)durch die Ionosphäre 16 aus, wodurch die Polarisationsebene jeder Welle um einen Winkel gedreht wird, der von ihrer Frequenz abhängt. Wie dargestellt, erfahren die Komponenten Er 1 und Er; gegenüber ihren ursprünglichen Polarisationsrichtungen eine Winkeldrehung von +Θι. Auf der anderen Seite werden die Komponenten Ετι und Et?um einen Winkel + 62 gedreht.

Aufgrund der erwähnten Drehung uer Polarisa'ionsebenen sind die Feldkomponenten nicht mehr nach den Empfängereingängen (nicht gezeigt) an der Bodenstation 12 ausgerichtet. Hieraus folgt, daß die empfangene Leistung vermindert und das Signal/Rausch-Verhältnis am Ausgang verschlechtert wird. In entsprechender Weise sind die gedrehten Feldkomponenten Er 1 und Er.' nicht mehr nach den (nicht dargestellten) F.mpfängereingängen des Satelliten 14 ausgerichtet, wodurch in diesem Empfänger ein funkelrjuschen entsteht

Um das Auftreten der erwähnten unerwünschten Effekte zu vermeiden, ist ein in der F i g. 2 dargestelltes Antennenspeisesystcm 21 vorgesehen, welches die Polarisationsebene der empfangenen Wellen um einen Winkel — Θι dreht, bevor diese Wellen in den Empfänger der Bodenstation gegeben werden und welches die Polarisationsebenen der gesendeten Wellen um einen Winkel - Qj dreht, bevor diese in die Antenne 13 gespeist werden. Das Speisesystem 21 ergänzt dies teilwe'se noch durch die Verwendung einer frequen/selektiven. polarisationsunempfindlichen Abzweigschaltung 22. die später noch im einzelnen beschrieben wird. Es sollte an dieser Stelle jedoch vermerkt wer Jen. daß entsprechend der vorliegenden Erfindung c'ie Schaltung 22 nur eine Kopplungs· oder Abzweigschaltungs-Charaktenstik hat. die frequenzempfindlich, aber polarisationsunempfindlich ist. Insbesondere werden die Wellen verschiedener Frequenzen, die auf die Schaltung über einen gemeinsamen Eingangswellenpfad gelangen, durch die Schaltung auf verschiedene Ausgangswellen pfade gegeben. Außerdem werden Wellen gleicher Frequenz unabhängig von ihrer Polarisation auf denselben Ausgangspfad gegeben. Darüber hinaus ist die vorgenannte Koppelcharakteristik reziprok. Bei der rezipioken Arbeitsweise wirken die Ausgangsp/ade als Eingangspfade und der gemeinsame Eingangspfad als gemeinsamer Ausgangspfad.

Im Ausführungsbe^;jpiel gemäß Fig. 2 koppelt die Schaltung 22 für beliebig polarisierte Wellen der Frequenz /j den gemeinsamen Wellenpfad 26 mit dem Wellenpfad 28, während sie für Wellen der Frequenz /j den gemeinsamen Pfad 26 an den Wellenpfad 27 koppelt, Das Speisesystem 21 enthält außerdem zwei Poiarisatiönsdreher 3., und 3Z Der letztgenannte Dreher befindet sich im Pfad 27 gegenüber dem Eingang 24 der Schaltung 22, während der erstgenannte Dreher sieh tm Pfad 28 sesenüber dem V'manna T^ rW

Schaltung 22 befindet. Jeder Dreher dreht die Polarisationsebene einer Welle mit vorgegebener Frequenz um einen vorbestimmten Winkel. Auf der einen Seite dreht der Dreher 31 die Polarisationsebene der Welle der Frequenz f, um einen Winkel -θι. und auf der anderen Seite dreht der Dreher 32 die Polarisationsebene der Welle der Frequenz /J um einen Winkel -Q₂.

Während des Betriebes werden die empfangenen Wellen £«;und E«.?von der Antenne der Bodenstation in das Speisesystem 21 über den Eingang 23 der Schaltung 22 eingekoppelt. Weil diese Wellen die Frequenz /Ί haben, verlassen sie die Schaltung 22 über den Eingang 25 und werden auf den Polarisationsdreher 31 gegeben. Während sie den Dreher 31 passieren, wird ihre Polarisationsebene um den Winkel -f-)t gedreht. Hierdurch verlassen Er 1 und Er; den Dreher in gewünschter Ausrichtung zu den Eingängen des

34 und 35 dargestellt sind. Die gesendeten

ren

20

Komponenten Ετι und Er: werden von einem Boden stationssender 36 mit rechtwinkligen Eingängen 37 und 38 an einen Dreher des Speisesystems 21 gekoppelt. Der Dreher dreht jede Polarisationsebene um einen Winkel - f)j und koppelt die gedrehten Komponenten an den Eingang 24 der Schaltung 22. Da diese Wellen die Frequenz /j aufweisen, verlassen sie die Schallung über den Eingang 23 und werden von hier für die Übertragung zur Bodenstations-Antenne 13 gegeben. Nachdem sie um einen Winkel -0? durch das Speisesystem 21 gedreht worden sind, bewirkt die darauffolgende +θ?-Drehung der Komponenten En und En auf dem Übertragungsweg, daß sie am Satelliten 14 in der richtigen Ausrichtung zu den Eingängen des Satelliten-Empfängers ankommen.

Wie bereits erwähnt, dient die frequenzselektive, polarisationsunempfindliche Abzweigschaltung 22 dazu, beliebig polarisierte Wellen einer Frequenz Λ zwischen dem Wellenpfad 26 und dem Wellenpfad 28 abzuzweigen (z. B. die empfangenen Wellen) und beliebig polarisierte Wellen der Frequenz /j(z. B. die gesendeten Wellen) zwischen dem Wellenpfad 26 und dem Wellenpfad 27 abzuzweigen. Eine bauliche Ausführungsform einer Schaltung, die solche Abzweigungen vornehmen kann, ist in der F i g. 3 gezeigt.

Wie in der F i g. 3 gezeigt enthält die frequenzselektive, polarisationsunempfindliche Abzweigschaltung 22 einen Ultrabreitband-Polarisations-Koppler 41. der in der Lage ist. sowohl die Wellen empfangener als auch gesendeter Frequenzen zu koppeln. Der Koppler 41 weist einen Haup'wellenleiterabschnitt 42 auf, dessen Achse in y-Koordinatenrichtung des Referenz-Koordinaten-Systems x. y und ζ angeordnet ist. Der Hilfsleiterbereich 43 des Kopplers 41 ist mit dem Leiter 42 so verknüpft, daß seine Achse in x-Richtung liegt

Die Energie kann dem Koppler 41 über die Eingänge 23 und 44 des Abschnitts 42 und über den Eingang 45 des Abschnitts zugeführt werden. Der Eingang 23 ist — wie zuvor angedeutet — einer der energiekoppelnden Eingänge der Schaltung 22. Wie gezeigt, koppelt er Energie zur Schaltung vom gemeinsamen Wellenpfad 26 und umgekehrt Die Koppelcharakteristik des Kopplers 41 kann mit Hilfe der Wellen beschrieben werden, welche den Eingängen 23,44 und 45 zugeführt werden. Insbesondere werden die dem Eingang 23 zugeführten, in x- und z-Ricniung pülärisiefieri Wellen an die Eingänge 44 bzw. 45 gekoppelt; umgekehrt werden die dem Eingang 44 zugeführten, in ΛΓ-Richtung polarisierten Wellen und die dem Eingang 45 zugeführlen. in ^-Richtung polarisierten Wellen mit dem Eingang 23 gekoppelt.

Die Übergangs-Wellenleiter-Abschnitte 46 und 47, die mit gestrichelten Linien dargestellt sind, verbinden die Leiter 42 und 43 mit den Haupt-Wellenleiler-Ab* schnitten 48 bzw. 49 der frequenzselektiven Filterabschnitte 51 bzw. 52. Die letztgenannten Abschnitte enthalten außerdem Hilfs-Wellenleiter-Abschnitte 53 und 54. die mit den Hauptleitern 48 bzw. 49 verbunden sind. Wie gezeigt, ist der Hilfsleiter 43 mit seinem jeweiligen Hauptleiier so verbunden, daß die Achse des Leiters 51 parallel ?ur v-Richtung liegt. Auf der anderen Seite ist die Verbindung des Leiters 54 so gewählt, daß seine Achse parallel zur ^-Richtung liegt.

Die Wellenenergie kann in den Filterabschnitt 51 über die Eingänge 55 und 56 des Hauptleiters 48 und dem Eingang 57 des Hilfsleiters gelangen Auf ähnliche

Wpicp bann Hip Wpjjpnpnproip Hern F-'ittprahsrhniti 5?

über die Eingänge 58 und 59 des Hauptleiters 49 und über den Eingang 61 des Hilfsleiters 54 zugeführt werden. Die Filterabschnitte 51 und 52 haben bezüglich des Welleneintritts ihrer Eingänge ähnliche reziproke Abzweigungs- oder Koppelcharakteristiken. Genauer gesehen wird die Welle mit der Frequenz f\, die parallel zur Hilfsleitungsachse polarisiert ist und die durch den Koppler 41 an die Schaltung gekoppelt wird, um 90 Grad g Mreht, reflektiert und durch den Hilfsleiter gegeben. Die übrige Energie geht direkt durch den Hauptleiter der Schaltung. Auf diese Weise wird die Welle der Frequen? f\ — bezogen auf den Filterabschnitt 51 — .welchem *· Richtung polarisiert ist, auf den Eingang 55 über den Eingang 57 aus der Schaltung herausgekoppelt, und zwar in z-Richtung polarisiert. Auf der anderen Seite wird die Welle der Frequenz f,, die in z-Richtung polarisiert ist und die auf den Eingang 58 des Filterabschnitts 52 gelangt von dort über den Eingang 61 gekoppelt, und zwar in ^'-Richtung polarisiert. Die übrige Energie, welche in die Eingänge 55 und 58 gelangt wird auf die Eingänge 56 bzw. 59 der Filter 51 und 52 gegeben. Die als Filterabschnitte 51 und 52 geeigneten Schaltungen sind in der US-PS 29 72 722 beschrieben.

Die Übergangs-Wellenleiter-Abschnitte 62, 63, 64 und 65. die in gestrichelten Linien dargestellt sind, verbinden die Wellenleiter 48, 53, 54 und 49 mit den Wellenleiter-Krümmungsabschnitten 66,67,68 bzw. 69. Die Wellenleiter-Krümmungen 67 und 68 sind ihrerseits über die Übergangs-Wellenleiter-Abschnitte 71 und 72. die ebenfalls durch gestrichelte Linien dargestellt sind, mit den Wellenleiter-Abschnitten 73 bzw. 74 verbt den. Die beiden letzteren Leiter bilden den Hilfsleiter- und Hauptleiterabschnitt eines Polarisationskopplers 75. Auf ähnliche Weise werden die Wellenleiter-Krümmungen 66 und 69 über die Obergangs-Wellenleiter-Abschnitte 76 und 77, welche in gestrichelten Linien dargestellt sind, mit dem Hauptleiter 78 bzw. dem Hilfsleiter 79 des Polarisationskopplers 81 verbunden.

Der Polarisationskoppler 75 besorgt die Kopplung für die Wellen mit der Frequenz f\. Wie gezeigt, liegt die Achse seines Hauptleiter-Abschnitts in y-Richtung, während die Achse seines Hilfsleiter-Abschnitts in z-Richtung ausgerichtet ist Wie bei den anderen Einrichtungen zuvor beschrieben wurde, ist der Koppler 75 eine reziproke Einrichtung mit einer Koppelcha-1 u^lcriStilC. uiC ΐϊΐϊί Z ItltC uCP uFei &jiiigaiigü u^j u^r uHvs O*J beschrieben werden kann. Insbesondere wird die Welle der Frequenz /i, welche — in z- bzw. jr-Richtung

polarisiert — auf die Gingänge 82 und 83 gelangt, auf den Eingang 25 des Kopplers gegeben. Es ist dabei festzuhalten, daß der Eingang 25 des Kopplers 75 auch der zweite energiekoppelnde Eingang der Schaltung 22 ist Wie bereits angedeutet koppelt er die Energie zu und von dem Wellenpfad 28.

Der Polarisationskoppler 81 dient, ähnlich dem Kop^r 75, für die Ankoppelüng der Welle mit der Frequciiz h. Wie dargestellt, liegen die Achsen der Haupt- und Hilfsleiter-Abschnitte des Kopplers 81 in der X' bzw. /-Richtung* Die reziproken Koppelcharakteristiken des Kopplers 81 können anhand seiner drei Eingänge 84, 24 und 85 beschrieben werden. Insbesondere durchläuft die Welle der Frequenz /?, welche, in /-Richtung polarisiert, in den Eingang 24 gelangt, den Hauptleiter 78 und tritt über den Eingang 84 aus dem Koppler heraus. Die Welle gleicher Frequenz, jedoch in z- Richtung polarisiert, welche zum Eingang 24 gelangt, wird von dem Hauptleiter an den Hilfsleiter gekoppelt und verläßt den Koppler über den Eingang 85. Der Eingang 25 ist — wie schon erwähnt — ebenfalls ein energiekoppelnder Eingang der Schaltung 22. Er koppelt die Energie zu und von dem ihm zugeordneten Wellenpfad 27. Die Koppler 75 und 81 können von der Art sein, wie sie in der US-PS 29 61 618 beschrieben sind.

Bevor die Wirkungsweise der Schaltung 22 diskutiert wird, werden einige Fakten erörtert, welche die Diskussion vereinfachen. Wie zuvor ausgeführt, gehen alle Wellen einer gegebenen Frequenz, unabhängig von ihrer Polarisation, auf ähnliche Weise durch die Schaltung 22. Im Ergebnis ist — wenn der Durchgang der verschiedenen Wellen durch die Schaltung von F i g. 3 beschrieben wird — nur eine einzige Welle bei jeder verschiedenen Frequenz in Betracht zu ziehen. Darüber hinaus ist die Schaltung 22. wie ebenfalls bereits erwähnt, eine reziproke Einrichtung. Auf diese Weise gehen die zwischen dem gemeinsamen Wellenpfad und einem der Ausgangs-Wellenpfade gekoppelten Wellen auf die gleiche Weise durch die Schaltung, unabhängig davon, ob sie vom gemeinsamen Eingang oder von einem der anderen Eingänge her kommen. Es kann also die Überprüfung des Durchgangs der verschiedenen Wellen durch die Schaltung 22 in einfacher Weise durch die Annahme diskutiert werden, daß alle Wellen verschiedener Frequenz auf dem gemeinsamen Pfad entstehen.

In Fig. 3 breiten sich die Wellen £, und E? entlang dem Wellenpfad 26 aus und gelangen am Eingang 23 des Kopplers 41 in die Schaltung 22 Nimmt man an. daß E-die Frequenz /i besitzt, so durchläuft sie die Schaltung in analoger Weise wie die rechtwinklig polarisierten Wellenkomponenten hm und £«^der Fig. Λ Auf der anderen Seite nimmt man an, daß die Welle Ei die Frequenz β aufweist Daher geht sie, ähnlich wie die rechtwinklig polarisierten Komponenten Ετι und £r?in Fig.2. durch die Schaltung 22. Es sollte jedoch herausgestellt werden, daß die Richtung des Durchgangs von Ei entgegengesetzt zu derjenigen von Ετι und Er?ist. weil die letztgenannten Wellen, wie in F i g. 2 gezeigt entlang des Pfades 27 und nicht entlang des gemeinsamen Wellenpfades 26 entstehen.

Die Wellen E-, und Ei werden in beliebigen Winkeln Θι' bzw. Qz relativ zur Richtung der z-Koordmate polarisiert Auf diese Weise kann jede Welle in zwei reeuiwiiikiigc Komponenten zerlegt werden, eine in ^-Richtung und eine in z-Richtung. Die Komponenten von Ei sind als Eu und E\_z dargestellt, während diejenigen von £2 als jE^und Euerscheinen.

Die Komponenten der Wellen £1 und £jin'i-RicHtung Eu und Eu werden' ndch deY- Eingabe in den Eingang 23 über den Hauptleiier 42 geleitet und über den Eingang 44 in den Leiter 46 gegeben« Der Übergangsleiler 46 leitet Eu und £zrzUmEingäng55 der Abzweigschaltung 51. Weil Eu die Frequenz f\ aufweist,· :wird die auf den Leiter 53 des Filtefabschhills 51 gegeben und. verläßt diesen über den Eingang 57.· Der Übergangsleiter 63

m leitet dann £i.t zur WelIenleiter-KrürnrTiung'67; welche die Energieüber deriübergangsbereich 71zuni Eingang 83 des Kopplers 75 umleitet, Ei, gelangt aufgrund der vorherigen Krümmung durch den Leiter 67 in x-Richtung polarisiert zu dem Eingang 83. Auf diese

Ii Weise wird diese Komponente vom Hilfsleiter 73 zum Hauptleiter 74 und hiervon weg über den Eingang 25 gekoppelt.

Auf der anderen Seite gelangt Ei_x, welche die Frequenz (1 aufweist geradewegs durch den Hauplleiter

48 des Filierabschnitts 51 auf den Übergangsleiter 62. Der letztgenannte Leiter koppelt £j» zum Wellenleiter-Krümmer 66, welcher seinerseits die Komponente Eu auf den Übergangsleiter 76 gibt der in /-Richtung polarisiert ist. Vom Leiter 76 gelangt £2, auf den Eingang 84 des Kopplers 81. Da £21 nun in /-Richtung polarisiert ist, geht sie gerade durch den Leiter 78 des Kopplers 81 und verläßt diesen über den Eingang 24.

Nachdem nun die Übertragung der Eu- und £21-Komponenten durch die Schaltung 22 verfolgt

jn wurde, sollen jetzt die z-Komponenten von £1 und £2, Et, und £2/ betrachtet werden. Diese Komponenten werden nach dem Eintritt in den Koppler 41 vom Hauptleiter 42 zum Hilfsleiter 43 gekoppelt. Vom letzteren Leiter läuft jede Komponente einen ähnlichen Weg entlang, wie er von der entsprechenden Komponente in Y-Richtung benutzt wurde. Insbesondere gelangen Ei, und £2,durch den Übergangsleiter 47 zum Filterabschnitt 52. Da Ei,die Frequenz Λ hat wird sie — in /Richtung polarisiert — aus der genannten Schaltung über den Hilfsleiter 54 ausgekoppelt, geht durch den Übergangsleiter 64 und die Wellenleiter-Krümmung 68 und wird durch den Übergangsleiter 72 in z-Richtung polarisiert auf den Eingang 82 des Kopplers 75 gegeben. Da Et, in z-Richtung polarisiert ist geht sie direkt durch den HaupSleiter 74 und tritt aus diesem durch den Eingang 25 heraus.

Da andererseits £2,die Frequenz /2 hat geht sie direkt durch den Hauptleiter 49 des Kopplers 52 Vom letztgenannten Leiter wird sie durch den Übergangsleiter 65. die Wellenleiter-Krümmung 69 und den Übereangsleiter 77 auf den Eingang 85 des Kopplers 81 gedoppelt. Da £2, in z-Richtung polarisiert ist wird sie aus dem Koppler 81 über den Eingang 24 des Hauptleiters 78 herausgekoppelt

Indem sie den Eingang 25 auf dem Pfad 28 bzw. den Eingang 24 auf dem Pfad 27 verlassen, sind sie die Komponenten von £1 und £2, welche in die Schaltung 22 auf dem Pfad 26 eintraten. Gemäß der Erfindung wird der durch die Schaltung von Eu zurückgelegte Weg so ausgelegt daß er gleich der zurückgelegten Entfernung durch die Schaltung von E%_z; ebenfalls wird die von £2! zurückgelegte Entfernung so gewählt daß sie gleich der von Eii zurückgelegten Entfernung ist Auf diese Weise haben die Eu- und Eu- und die £21- und Eiz-Komponenten dieselben Phasenbeziehungen, wenn sie die Schaltung 22 verfassen, wie beim Eintritt in osz Schaltung. Hieraus folgt uaS Et, und Eu dieselbe vektorielle Summe £1 auf dem Pfad 28 und £2, und Ei_x auf ähnliche

Weise dieselbe vektorielle Summe E₂ auf dem Pfad 27 ergeben. Damit hat also die Schaltung 22 die beliebig polarisierten, unterschiedlichen Wellen E\ und E₂ vom gemeinsamen Pfad 26 zu verschiedenen Ausgangspfaden 27 und 28 abgezweigt, in denen die Polarisationsdreher eingekoppelt werden können.

ES ist zu beachten, daß die Ausführungsform gemäß der F i g. 3 zwar anhand von speziellen Polarisationskopplern und Abttfüeigschaltungen betrieben wurde* die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diese speziellen Einrichtungen beschränkt ist. Alle konventionellen Koppler Und Abzweigschaltungen, welche ähnliche Koppelcharakteristikert wie die beschriebenen Einrichtungen besitzen, können ebenfalls verwendet werden.

Es ist weiterhin zu beachten, daB — obwohl die obige Diskussion sich auf die Übertragung von Wellen mit einzelnen Frequenzen bezog — die Schaltung 22 nicht auf einzelne Frequenzen beschränkt ist. In der Praxis können die verschiedenen auf die Schaltung gegebenen Wellen unterschiedlich weit auseinandergezogene Frequenzbänder enthalten, wie zum Beispiel Wellen, die Bänder von Frequenzen enthalten, welche innerhalb der gemeinsamen 4* und 6-GHz-Trägerbänder liegen.

In allen Fällen soll die oben beschriebene Anordnung nur einige der vielen Möglichkeiten spezieller Ausführungsformen veranschaulichen, welche Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung darstellen. Zahlreiche und abgewandelte andere Anordnungen können ohne weiteres geschaffen werden, ohne von dem Grundgedanken und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.

So kann beispielsweise die Ausführung gemäß F i g. 3 leicht für die Abzweigung einer Vielzahl von Wellen verschiedener Frequenz — in ähnlicher Weise, wie in der Figur gezeigt — dadurch abgewandelt werden, daß weitere frequenzselektive Filterabschnitte und Polarisationskoppler für weitere Wellen vorgesehen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenzselektive Abzweigschaltung zum Koppeln erster und zweiter elektromagnetischer Wellensignale, die in verschiedenen Frequenzbändern zwischen einem ersten und zweiten getrennten Wellenpfad auftreten und in einem gemeinsamen Wellenpfad geführt werden, wobei die Signale auf jedem der Wellenpfade beliebig polarisiert sind, gekennzeichnet durch einen Breitband-Polarisationskoppler (41) zum Trennen der Signale beliebiger Polarisation in zueinander orthogonal polarisierten Signalkomponenten und zum Koppeln der Signalkomponenten einer Polarisationsrichtung zwischen dem gemeinsamen Wellenpfad (26) und einem ersten Wellenleiterabschnitt (46) sowie zum Koppeln der Signalkomponenten, die zu den Signalkomponenten der einen Polarisationsrichtung orthogonal polarisiert sind, zwischen dem gempinsamen Well^npfad (26) und einem zweiten Wellenleiterabschnrtt (47). eine erste, mit dem ersten Wellenleiterabschnitt (46) verbundene frequenzselektive Einrichtung (51) zum Trennen der Signalkomponenten innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder, eine zweite, mit dem zweiten Wellenleiterabschnitt (47) verbundene frequenzselektive Einrichtung (52) zum Trennen der Signalkomponenten innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder, einen ersten Polarisationskoppler (75) zwischen den ersten und zweiten frequenzselektiven Einrichtungen (51, 52) und dem ersten Wellenpfad (28) zum Kombinieren der Signalkomponenten innerhalb eines der Frequenzbänder, ι a ein Signal mit der gleichen Polarisation w.e das erste Signal auf dem gemeinsamen Wellenpfad (26) ii bilden, und durch einen zweiten Polarisationskoppler (81) zwischen den ersten und zweiten frequenzselektiven Einrichtungen (51, 52) und dem zweiten Wellenpfad (27) zum Kombinieren der Signalkomponenten innerhalb des anderen Frequenzbandes, um ein Signal mit der gleichen Polarisation wie das zweite Signal auf dem gemeinsamen Wellenpfad zu bilden.

2. Frequenzselektive Abzweigschaltung nacn Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektiven Einrichtungen für jede orthogonale Komponente ein Filter (51 für Λ". 52 für Z) zum Reflektieren eines der in der Komponente enthalte nen Signale und /um Durchlassen des anderen der in der Komponente enthaltenen Signals aufweisen und daß jedes der Filter in Kombination damit eine Abzweigschaltung (53, 63, 67, 71; 54, 64, 68, 72) zum Koppeln des reflektierten Signals zwischen dem mit dem gemeinsamen Wellenpfad assoziierten Polarisationskoppler (41) und den Polansationskopplern (75. 81) der getrennten Wellenpfade (28, 27) einschließt.

3. Frequenzselektive Abzweigschaltung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ferner mehrere Polarisationsdreher(31, 32) vorgesehen sind, von denen jeder zur Drehung der Polarisationsebene der Wellen dient, die jeweils mit einem der getrennten Wellenpfade (28, 27) der Abzweigschaltung gekoppelt sind.