DE2322549B2 - Antennenweiche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenweiche zur Trennung des 4-GHz-Bandes (3,4 bis 4,2 GHz), des 6-GHz-Bandes (5,9 bis 6,4 GHz) und des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) nach Frequenz und Polarisation.

Eine aus der Zeitschrift »Review of the Electrical Communication Laboratory«, Vol. 19. No. 4, April 1971, insbesondere Fig. 3 auf Seite 459 bekannte Antennenweiche dieser Art enthält bereits zwei in Kaskade geschaltete Polarisaüonsweichen, ein WeI-lentypfilter und an die Ausgänge einer Polarisationsweiche angeschlossene Frequenzweichen. Bei dieser bekannten Antennenweiche ist die durch Richtkoppler gebildete erste Polarisationsweiche den beiden höheren Frequenzbändern (6-GHz-Band und 7-GHz-

■lo Band) zugeordnet, und die Frequenzweichen sind an die Ausgänge dieser Polarisationsweichen zur Trernung der beiden Frequenzbänder bei jeder Polarisation angeschlossen. Das Wellentypfilter ist zwischen die beiden Polarisationsweichen eingefügt, und die

i=k zweite Polarisationsweiche, die nach Art eines »nnjarizer« auf einem runden Hohlleiter aufgebaut ist, ist dem unteren Frequenzband (4 GHz) zugeordnet.

Den gleichen Aufbau hat eine aus der Zeitschrift NTZ, 1969, Heft 3, Seiten 144/145 bekannte Antennenweiche, die jedoch nur für zwei Frequenzbänder (6-GHz-Band und 4-GH7-Band) ausgelegt ist, weshalb die Frequenzweichen entfallen.

Mit diesen bekannten Antennenweichen, bei denen die Frequenzbänder in der Reihenfolge abnehmender Frequenzen ausgekoppelt werden, sollen die Nachteile früher bekannter Antennenweichen vermieden werden, bei denen die Trennung von drei Frequenzbändern (4-GHz-Band, 6-GHz-Band und 11-GHz-Band) durch Richtkoppler herkömmlicher Art erfolgte, die im Sinne wachsender Frequenzen in Kaskade gcseha/iei waren (»Beii Teiephone Sysiem TechnicarijPublicätiöns«, Nr. 3341, November 1959, Seiten 1 bis 3). Dabei entstanden Störungen infolge von StörweHentypen, die in den 4-GHz-Richtkopplern erzeugt wurden, durch welche die gesamten übertragenen Frequenzbänder hindurchgehen mußten.

Diese von den 4-GHz-Richtkopplern verursachten Störungen wurden bei den zuvor erwähnten Anten-

nenweichen mit umgekehrter Reihenfolge der Auskopplung der Frequenzbänder vermieden, wobei jedoch aufwendige und teuere Spezialausführungen von Richtkcpplern angewendet wurden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Antennenweiche, welche mit einfachem Aufbau die störungsfreie Trennung des 4-GHz-Bandes, des 6-GHz-Bandes und des 7-G riz-Bandes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. >o

Bei der Antennenweiche nach der Erfindung erfolgt die Auskopplung der Frequenzbänder wieder in der anfänglich angewendeten Reihsiifo!ge steigender Frequenzen, jedoch mit anderen Mitteln. ~>Hvohl nur einfache Richtkoppler von elementarer 7. "uktur und '5 geringen Kosten angewendet werden, nar die praktische Erfahrung gezeigt, daß ais^· einfache und billige Lösung eine ausgezeichne. Trennung der Frequenzbänder mit äuBer=; geringen gegenseitigen Störungen ergibt. -"

Ein Ausführungsbeispie! der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Antenne mit ein' r Antennenweiche nach der Erfindung,

Fig. 2 eine genauere Darstellung der Antennen- i*> weiche für die Antenne von Fig. 1, und

Fig. 3 das Prinzipschema eines Bestandteils der Antennenweiche von Fig. 2.

Fig. i zeigt sehr schematisch eine Antenne vom Typ einer exzentrischen Cassegrain-Antenne mit ei- «> ner Antennenweiche. Ein Primärstrahler 1, ein Hiifsreflektor 2 und ein Hauptreilektor 3 sind im Schnitt gezeigt, und die Antennenweiche 5 ist in Seitenansicht dargestellt. Die Antennenweiche hat einen Anschluß A, der mit dem Primärstrahler 1 verbunden ist, r> und sechs weitere Anschlüsse 4V, 4H, 6V, 7V, 6H, TH, die in Verbindung mit den folgenden Figuren näher erläutert werden. In Fig. 1 ist von den Sende- und/oder Empfangskreisen der Antenne nur die Antennen« e'she dargestellt, da die übrigen Kreise in herkömmlicher Weise ausgebildet sind. Die in Fig. 1 dargestellte Antenne kann beispielsweise eine Höhe von 5 m haben, so daß sie hinsichtlich ihrer Leistungen einer Hornstrahler-Reflektor-Antenne von 10 m Höhe äquivalent ist; die dargesteUte Anierrnenv/eiehe 5 mißt dann etwa 2,5 m. Diese Anordnung kann auf der Sp'tze eines Turms installiert sein, in dessen oberem Tei! auch alle für den Betrieb der Antenne erforderlichen Schaltungen und Vorrichtungen untergeoracht sein können, um zu vermeiden, daß die Ver- w bindungen zwischen di.r.en verschiedenen Bestandteilen infolge ihrer Länge Störsignale oder andere Störungen ergeben.

Fig. 2 zeigt die Antennenweiche 5 von Fig. 1 in näheren Einzelheiten. Die Antennenweiche ist 'alt ei- v> gang von einem runden auf einen quadratischen Hohlleiter ausgebildet ist. Das Wellentypfilter 10 hat die Aufgabe, die Wellentypen TE₁₂ und TM₁₂ zu unterdrücken, die an dieser Stelle entstehen können; dieses Wellentypfilter ist durch Glaswiderstände gebildet, die mit Nickel-Chrom bedeckt sind.

Auf das Wellentypfilter 10 folgt eine erste Polarisationsweiche 11, die durch zwei Richtkoppler 12 und 13 gebildet ist. Der Richtkoppler 12 ist für die totale Kopplung des Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz ausgelegt. Er besteht aus einem Haupthohlleiter 12a, dessen quadratischer Querschnitt so bemessen ist, daß er alle Betriebsfrequenzen der Antenne überträgt, und aus einem Nebenhohlleiter 136 mit einem Verbraucheranschluß 4 V. Die magnetische Kopplung zwischen dem Haupthohlleiter 12a und dem Nebenhohlleiter 12£> erfolgt über Löcher, die in der gemeinsamen Wand des Haupthohlleiters und des Nebenhohlleiters angebracht sind. Der Richtkoppler 12 is« dazu bestimmt, zwischen seinen Anschluß 4 V und der Antenne aller Signale do Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz mit der Polarisation V zu übertragen.

An den Richtkoppler 12 schließt sich der Richtkoppler 13 an, der wie der Richtkoppler 12 aus einem quadratischen Haupthohlleiter 13a und einem Nebenhohlleiter 13b besteht. Die beiden Richtkoppler 12und 13 sind gegeneinander um 90° um die gemeinsame Achse ihrer Haupthohlleiter verdreht, so daß der Verbraucheranschluß 4H am Nebenhohlleiter 13b einen Anschluß für die Polarisation H des Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz bildet.

Über einen Übergang 14 von einem quadratischen Hohlleiterquerschnitt zu einem runden Hohlleiterquerschnitt ist an den Richtkoppler 13 eine zweite Polarisationsweiche 15 angeschlossen, die zwei Rechteckausgänge H und V hat. Die Polarisationsweiche 15 ist dazu bestimmt, die beiden linearen Polarisationen der Wellen zu trennen, deren Frequenzen in dem Frequenzband 5,9-7,1 GHz enthalten sind.

An den Ausgang H der Polarisationsweiche 15 ist e^:ne Frequenzweiche 20 angeschlossen. Diese besteht aus einem Hohlleiter 21, der an einem Ende mit dem Anschluß H verbunden ist, eine Anpassungsanordnung und eine Kompensations-Stichleitung 22 aufweist, die auf das Frequenzband 6,2 -7,1 GHz eingestellt sind, einer Y-Verzweigung 23, deren erster' Anschluß mit dem anderen Ende des Hohlleiters 21 verbunden ist, und aus zwei Filtern 24, 25, die mit dem zweiten bzw. dem dritten Anschluß der Y-Ver zweigung 23 verbunden sind. Jedes der Filter 24, 25 weist an dem der Y-Verzweigung entgegengesetzten Anschluß eine Richiungsleitung (isolator, auf, die zur besseren Impedanzanpassung bestimmt ist. Das Filter 24 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich 6,7-7,1 GHz des 7-GHz-Bandes abgestimmt, in we!-

ebene des 4-GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel von 960 Gesprächen pro Kanal, in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 6-GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel mit 1800Ge- f>o sprächen pro Kanal und in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 7-GHz-CCIR-Frequenzbandes für die'Bündel mit 2700 Gesprächen pro Kanal bestimmt, so daß also etwa 20000 Ferngespräche über diese Antennenweiche gehen können.

Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Antennenweiche hinter dem bereits anh?nd von Fig. 1 erläuterten Anschluß A ein Wellentypfilter 10, das in einem übertragen werden, und das Filter 25 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich von 6,2-6,4 GHz des 6-GHz-Bandes abges*^:.mmt, in welchem Bündel von 1800 Gesprächen pro Kanal übertragen werden. Die der Y-Verzweigung 24 entgegengesetzten Enden der Filter 24 und 25 bilden die Verbraucheranschlüsse ΊΗ bzw. 6H der Antennenweiche.

An den Ausgang V der Polarisationsweiche 15 ist eine Frequenzweiche 30 angeschlossen, die den gleichen Aufbau wie die Frequenzweiche 20 hat und deren Bestandteile mit den gleichen, jedoch um 10 erhöhten Bezugszeichen wie die Bestandteile der

Frequenzweiche 20 bezeichnet sind. Den Verbraucheranschlüssen 6H und TH entsprechen die Verbraucheranschlüsse 6 V bzw. 7 V. Die Anpassungsanordnung des Hohlleiters 31 und die Kompensationsstichleitung 32 sind auf das Frequenzband 5,9-6,7 GHz eingestellt; das Filter 34 ist auf den unteren Teilfrequenzbercich 6,4-6,7 GHz des 7-GHz-Bandes abgestimmt, in welchem Bündel Von 2700 Gesprächen pro Kanal übertragen werden, während das Filter 35 auf den unteren Teilifrequcnz- f<> bereich von 5,9-6,2 GHz des 6-GHz-Bandes abgestimmt ist, in welchem Bunde) von 1800 Gesprächen pro Kanal übertragen werden. Diese Unterteilung der Frequenzen, bei welcher der einen Frequenzweiche 20 die oberen Teilffequenzbereiche und der anderen (5 Frequenzweiche 30 die unterer Teüfrequenzbereiche zugeordnet sind, trägt trotz der unmittelbaren Nähe zwischen dem 6-GHz-Band und dem 7-GHz-Band zu der großen Güte der über die Antenne hergestellten Verbindung bei.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Frequenzweiche 20 von Fig. 2. Die Anpassungsanordnung, die bei der Beschreibung von Fig. 2 in Verbindung mit dieser Frequenzweiche erwähnt worden ist, ist mit dem gleichen Bezugszeichen 21 versehen wie η der Hohlleiter, mit dem sie verbunden ist. Fig. 3 zeigt ferner die Kompensations-Stichleitung 22, die Y-Verzweigung23, die Filter24,25 und die Verbraucheranschlüsse TH und 6H sowie den Anschluß, der in Fig. 2 mit der Polarisationsweiche verbunden und hier mit B bezeichnet ist,

Bei der normalen Verwendung der Antennenweiche, die eine große Güte der über die Antenne hergestellten Verbindung ergibt, wird eine der Frequenzweichen 20, 3d für das Senden und die andere für den Empfang verwendet; dagegen kann jeder der Richtkoppler 12, 13 für das Senden oder für den Empfang verwendet Werder,, unabhängig von der Verwendung des anderen Kichtkopplers, ohne daß die Güte der Verbindung beeinflußt wird. Die nachstehend angeführten Ergebnisse entsprechen einer solchen Verwendung der Antennenweiche.

Die Frequenzweiche 20 erfaßt die oberen Teüfrequenzbereiche 6,2-6,4 GHz and 6,7-7,1 GHz mit einem Weüigkeitsfaktor von 1,05.

Die für die oberen Teilirequenzbereiche verwendeten Filter 24,2£ sind Tschebyscheff-Hohlraumfilter; sie enthalten zehn Hohlräume und ermöglichen die Erzielung einer Dämpfung von 40 dB oder mehr für eine Frequenz, die im wesentlichen in gleichen Abstuft ■" zwischen 6,4 und 6,7 GHz liegt, also eine gute Definition der Kurzsch'ußebenen der Filter. Die EinfügungsdäiHpfung liegt zwischen 0,2 und 0,4 dB, die Gruppenlaufzcitänderung bleibt unter 0,5 ns.

Analoge Ereignisse werden für die unteren Teilfrequenzbereiche 5,9-6,2 GHz und 6,4-6,7 GHz durch die Verwendung von Butterworth-Filtern für die Filter 34, 3S erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

23 Patentansprüche:

1. Antennenweiche zur Trennung des 4-GHz-Bandes(3,4bis4,2 GHz), des o-GF[z-Bandes (5,9 bis 6,4 GHz) und des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) nach Frequenz und Polarisation, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) an den Antennenanschluß ist ein Wellentypfilter (10) zur Unterdrückung der Wellentypen TE₁₂ und TAi₁₂ angeschlossen;

b) an das Wellentypfilter (10) schließt sich eine erste Polarisationsweiche (11) zur Trennung der beiden Polarisationen des 4-GHz-Bandes an, die durch zwei mit gegenseitiger Verdrehung um 90° in Kaskade geschaltete, für die totale Kopplung des 4-GHz-Bandes ausgelegte Richtkoppler (12, 13) gebildet ist, yen denen jeder aus einem quadratischen Haiipi'iohlleiter (12a, 13a) und einem ■ '.-gen Nebenhohlieiter {12b, 13b) bestetu,

c) auf die erste Polarisationsweiche (11) folgt ein Übergang (14) vom quadratischen Querschnitt zu einem runden Querschnitt;

d) an den Übergang (14) schließt sich eine zweite Polarisationsweiche (15) zur Trennung der beiden Polarisationen des 6-GHz- und des 7-GHz-Bandes an, die auf einem runden Hohlleiter aufgebaut ist und zv. ei die eine bzw. die andere Polarisation liefernde Rechteckausgänge (H, V) hat;

e) jeder Rechteckausgang (H, V) der zweiten Polarisationsweiche (Ii.; ist mit einer das 6-GHz-Band and das 7 -C Hz-Band trennenden Frequenzweiche (20, 30) verbunden.

2. Antennenweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einen Rechteckausgang (H) der zweiten Polarisationsweiche (15) angeschlossene Frequenzweiche (20) eine erste Y-Verzweigung (23) aufweist, die mit dem Rechteckausgang (H) über einen Rechteckhohlleiter (21) verbunden ist und an deren freie Anschlüsse jeweils ein Bandfilter (24, 25) angeschlossen ist, von denen das eine Bandfilter I2d\ auf pinen oberen Teilbereich (6,7 bis 7,1 GHz) des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) und das andere Bandfilter (25) auf einen oberen Teilbereich (6,2 bis 6,4 GHz) des 6-GHz-Bandes abgestimmt ist, und daß die an den anderen Reckteckausgang (V) der zweiten PolarisaMonsweiche (15) angeschlossene Frequenzweiche (30) eine zweite Y-Verzweigung (33) aufweist, die mit dem Rechteckausgang (V) über einen Rechteckhohlleiter (31) verbunden ist und an deren freie Anschlüsse jeweils ein Bandfilter (3d. 35) angeschlossen ist. von denen das eine Bandfilter (34) auf einen unteren Teilbereich (6,4 bis 6,7 GHz) des 7-GHz-Bandes und das andere Bandfilter (35) auf einen unteren Teilbereich (5,9 bis 6,2 GHz) des 6-GHz-Bandes abgestimmt ist.

3. Antennenweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ däßderdie erste Y-Vefzweigung (23) mit dem ersten Rectiteckäüsgang (//)der Polarisationsweiche (15) verbindende Rechteckhohlleiter (21) durch eine Anpassungsanordnung und eine Kompensationsstichleitung (22) auf einen das ganze 7-GHz-Band (6,4 bis 7,1 GHz) und den oberen Teilbereich (6,2 bis 6,4 GHs) des 6-

GHz-Bandes umfassenden Frequenzbereich (6,2 bis 7,1 GHz) eingestellt ist, und daß der die zweite Y-Verzweigung (33) mit dem zweiten Rechteckausgang ( V) verbindende Rechteckhohlleiter (31) durch eine Anpassungsanordnung und eine Kompensationsstichleitung (32) auf einen das ganze 6-GHz-Band (5,9 bis 6,4 GHz) und den unteren Teilbereich (6,4 bis 6,7 GHz) des 7-GHz-Bandes umfassenden Frequenzbereich (5,6 bis 6,7 GHz) eingestellt ist.

4. Antennenweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die erste Y-Verzweigung (22) angeschlossenen, auf die oberen Teilbereiche der beiden Frequenzbänder abgestimmten Bandfilter (24,25) Tschebyscheff-Filter sind, und daß die an die zweite Y-Verzweigung (32) angeschlossenen, auf die unteren Teilbereiche der beiden Frequenzbänder abgestimmten Bandfilter (34, 35) Butterworth-Filter sind.