DE2517383A1 - Systemweiche fuer frequenzdoppelausnutzung - Google Patents

Systemweiche fuer frequenzdoppelausnutzung

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DE2517383A1 DE19752517383 DE2517383A DE2517383A1 DE 2517383 A1 DE2517383 A1 DE 2517383A1 DE 19752517383 DE19752517383 DE 19752517383 DE 2517383 A DE2517383 A DE 2517383A DE 2517383 A1 DE2517383 A1 DE 2517383A1
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PT-BK/Thn/jo
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Syst einweiche für Frequenzdoppelausnutzung
Die vorliegende Erfindung befaßt eich mit einer Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung, bestehend aus einer Breitband-Polarisations-Weiche in Verbindung mit Frequenzweichen zum Trennen zweier Frequenzbänder, wobei jedes Frequenzband in sich doppelt orthogonal polarisiert ist.
Der Wunsch nach hoher Kanalzahl bei Nachrichtenübertragungssystemen, besonders bei der Übertragung mit Hilfe von Satelliten und auch bei Riehtfunkanlagen, fordert eine optimale Ausnutzung der gegebenen Geräte und auch Antennenanordnungen. Hier bietet sich von selbst die Anwendung polarisierter Systeme an, die dann auf gleicher Frequenz zwei Kanäle zulassen. Voraussetzung hierfür ist allerdings auch eine sehr hohe Entkopplung der beiden polarisierten Signale und ermöglicht
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dann auch eine echte Frequenz-Doppelausnutzung.
Da meistens zwei (relativ weit) auseinanderliegende Frequenzbänder für Senden und Empfangen (z.B. 11- und l4-GHz-Bänder) übertragen werden müssen, fällt diesen Antennen-Multiplexsystemen neben der Trennung der beiden Polarisationen noch die Funktion von Frequenzweichen zu. - Die Kombination aus Polarisationsweiche und Frequenzweiche wird Systemweiche genannt.
Aus der DT-PS 1 128 491 ist eine klassische Polarisationsweiche in Hohlleitertechnik bekannt, an deren Ausgängen Frequenzweichen nachgeschaltet werden können. Diese Weiche eignet sich nur für kleine Abstände der Frequenzbänder, da das Auftreten höherer Hohlleiterwellentypen eine obere Anwendungsgrenze für die genannten hohen Anforderungen bilden.
In dem Siemens-Werbeprospekt Nr. S.42024-04-A-2-29 "Systemweiche k/6 GHz" ist eine Weichenanordnung mit frequenzselektiven O-dB-Kopplern beschrieben. Bei diesen Weichen werden beispielsweise aus einem quadratischen oder runden Hohlleiter mit Hochpaßrichtkopplern die beiden Polarisationen des höherfrequenten Bandes ausgekoppelt, während die Polarisationstrennung im niederfrequenten Band mit einer klassischen Polarisationsweiche erfolgt. Diese Weiche eignet sich auch für weit auseinanderliegende Frequenzbänder
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(z.B. 4 und 6 GHz, 11 und l8 GHz), hat aber den Nachteil, daß die Verluste relativ hoch und ihre äußeren Abmessungen sehr groß sind.
Eine doppelt symmetrische Polarisationsweiche ist in der Anmeldung P 2k k3 l66 beschrieben, die mit vier Auskopplungen versehen ist. Dieses Weichenprinzip kann je nach Ausführungsform für mehr oder weniger weit auseinanderliegende Bänder (z.B. 12/l8 oder Il/l4 GHz) eingesetzt werden. Nachteilig ist jedoch, daß elektrische Unsymmetrien in den vier Auskoppelzweigen zur Verkopplung der Polarisationen führen können.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Systemweiche zu schaffen, die eine weit größere Entkopplung (mindestens 50 dB) der beiden Polarisationen und auch der Sende- und Empfangskanäle ermöglicht, bei der ferner elektrische Unsymmetrien nicht die Polarisationsentkopplung beeinträchtigen und geringere Verluste hat. Auch soll die Möglichkeit bestehen, eine Auskopplung zu schaffen, an der eine Antennennachführeinrichtung zur Korrektur der Abweichung der Antennenachse von ihrer Sollrichtung angeschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einfach symmetrisch aufgebaute Breitband-Polarisations-Weiche aus einem doppelt polarisierbaren Hohlleiter besteht, der durch eine Trennstruktur axial in symmetrische Teil-
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hohlleiter getrennt ist und an gegenüberliegenden Wänden die beiden Frequenzbänder der parallel zur Trennstruktur polarisierten Welle durch mindestens je ein Koppelfenster in eine Verzweigung ausgekoppelt werden, wobei das höhere Frequenzband über einen Hochpaß und das tiefere Frequenzband über ein weiteres Filter je den beiden symmetrischen Armen einer T-Verzweigung an jeweils deren Summenarm verfügbar sind und daß die orthogonal polarisiert dazu verlaufende Welle in einer dem symmetrischen Teilhohlleiter über einen Übergang nachgeschalteten weiteren Frequenzweiche in die beiden weiteren Frequenzbänder aufgeteilt ist, wobei die Koppelfenster in den gegenüberliegenden Wänden des Hohlleiters mindestens je einen Längssteg haben, die parallel zur großen Seite des der Auskopplung folgenden Rechteckhohlleiters verlaufen.
Es ist zweckmäßig, die Differenzausgänge der T-Verzweigungen mit einem Absorber abzuschließen. Die Bedingung des Anschlusses einer Antennennachführeinrichtung wird dadurch erfüllt, daß in der Ebene der Trennstruktur eine Koaxiale oder Hohlleiterauskopplung angeordnet ist, die mit einer die Abweichung der Antennenachse von ihrer Sollrichtung korrigierenden Antennennachführeinrichtung verbunden ist. Zur Trennung der beiden Frequenzen ist es vorteilhaft, den Hochpaß aus einem Hohlleiter zu bilden, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß das tiefere Frequenzband nicht
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ausbreitungsfähig ist und der mit seinem geminderten Querschnitt über einen kontinuierlichen Querschnittsübergang mit der im Normalquerschnitt ausgeführten T-Verzweigung verbunden ist.
Für diese Bemessung des doppelt polarisierbaren Hohlleiters ist es zweckmäßig, daß sein Querschnitt die Ausbreitung sowohl der Grundwelle als auch der nächsthöheren Vellentypen zuläßt, wobei dieser doppelt polarisierbare Hohlleiter quadratischen oder auch runden Querschnitt haben kann. Bei entsprechenden Polarisationsverhältnissen ist es zweckmäßig, der Systemweiche einen Polarisationswandler vorzuschalten, der die orthogonal linear polarisierte Welle in eine orthogonal zirkular polarisierte Welle umwandelt.
Durch den Aufbau dieser Systemweiche wird bei einer Frequenzdoppelausnutzung eine optimale Entkopplung der beiden Polarisationen erreicht, Leistungsverluste vermieden und günstigste Anpassungsverhältnisse geschaffen.
In der Figur der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einer Systemweiche zur Frequenzdoppelausnutzung schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Die auskoppelnden Hohlleiter dieses Ausführungsbeispiels liegen in der Η-Lage der auszukoppelnden Welle des doppelt polarisierbaren Hohlleiters. Eine weitere Möglichkeit der Aus-
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führungsform besteht darin, die Lage der auskoppelnden Hohlleiter senkrecht dazu in der Ε-Lage durchzuführen. In der Mitte dieser Anordnung ist der doppelt polarisierbare Hohlleiter H als quadratischer Hohlleiter gezeichnet, der aber durchaus eine runde Hohlleiterform annehmen kann. Diesem Hohlleiter H wird das Eingangssignal - von der Betrachterseite her - zugeführt. Er ist zur Übertragung beider Polarisationsrichtungen in Gestalt der HlO- und der HOl-WeI-Ie geeignet. Die Hohlleiterachse verläuft dabei senkrecht zur Zeichenebene. Wie bei den klassischen Polarisationsweichen gemäß der DT-PS 1 128 491» erzeugen ein oder mehrere Trennbleche B einen Kurzschluß für die HOl-Welle, so daß stehende Wellen erzeugt werden. Die HlO-WeIIe wird dadurch nur unwesentlich beeinflußt und kann sich in Form von Teilwellen längs axial des geteilten Hohlleiters H weiter ausbreiten. Im Unterschied zur klassischen Polarisationsweiche erfolgt die Auskopplung der stehenden HOl-Welle mittels zweier symmetrischer Hohlleiterfenster F, an die sich Rechteckhohlleiter HL anschließen, dergestalt, daß die Schmalseite b dieses Rechteckhohlleiters HL in der Zeichenebene liegen. Die symmetrische Anordnung der Auskopplung verhindert bei breitbandigem Betrieb die Anregung der HlI- und Ell-Welle durch die Auskopplungen selbst. Der übermodierte Betrieb des Hohlleiters (f a 2 * fc; fc Grenzfrequenz der HlO-WeIIe) ist zweckmäßig, da sich sonst infolge der Hohlleiterdispersion nur sehr schwer breitbandig Anpas-
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sung erzielen ließe. Um eine bessere und störungsärmere Führung der Längsströme der HlO-WeIIe zu erzielen, können die Hohlleiterfenster F mit Längsstegen Bl versehen werden. Die beiden symmetrischen Hohlleiterauskopplungen HL müssen wieder zusammengeführt werden, um einen einheitlichen Hohlleiteranschluß zu ermöglichen.
Um Einflüsse von unterschiedlichen Phasen zu reduzieren, kann dies mittels Doppel-T-Verzweigungen, sogenannten Magischen Ts, erfolgen. Für die angestrebte Übertragung zweier Signale der Frequenzen fl + f2, beispielsweise 11 und l4 GHz, ist es jedoch nicht möglich, ein Magisches T in der geforderten elektrischen Qualität zu erhalten. Deshalb werden den Hohlleiterfenstern F Frequenzweichen nachgeschaltet, die aus den beiden Verzweigungen V, den Sperrfiltern BP und den Hochpässen HP bestehen. Dadurch ist eine getrennte Zusammenführung der Leitungszweige für die Signale fl bzw. f2 in den Magischen Ts Tl und T2 möglich. Die Hochpässe HP bestehen aus Hohlleitern, deren Querschnitt so stark verjüngt ist, daß das niederfrequente Band nicht mehr ausbreitungsfähig ist.
Die Übergänge vom verjüngten Querschnitt auf den Normalquerschnitt des Magischen Ts T2 erfolgt mit kontinuierlichen Querschnittsveränderungen als Übergänge Ü.
Die Nutzenergie der beiden Frequenzbänder ist in den Sum-
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menarmen Σ der Magischen Ts Tl und T2 verfügbar. Die Differenzarme Δ sind mit Absorbern abgeschlossen.
Eine seitliche Anzapfung des Trennbleches B durch den Koaxialleiter KO erlaubt es, aus dem Hohlleiter H die HlI- und Ell-Velle auszukoppeln, die in Verbindung mit der zugehörigen Strahlungscharakteristik der zu speisenden Antenne ein vorzügliches Ablagekriterium für die Übereinstimmung von Antennenachse mit der Richtung des zu empfangenden Senders darstellt.
Die orthogonal polarisierten Wellen zu diesen in dieser Weise gewonnenen Signalen SfI und Zf2 der HOl-Welle werden an eine weitere, hinter dieser beschriebenen Weiche angeordneten zweiten Weiche W2 weitergegeben und dort voneinander getrennt. Diese Signale sind vom HlO-Typ und laufen über einen Übergang vom quadratischen Querschnitt, wie in diesem Beispiel dargestellt, auf einen Rechteckquerschnitt in die Weiche W2. Diese Weiche kann nach der Art der zum Stand der Technik genannten Weichen ausgeführt sein. Die hier aus dem Signal der HlO-WeIIe gewonnenen weiteren beiden Signale der Frequenzen Efi1 und Ef2' sind an den Ausgängen dieser Weiche verfügbar.
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Claims (1)

  1. 2b 17383
    Patentansprüche
    1. jSystemweiche für Frequenzdoppelausnutzung, bestehend aus
    einer Breitband-Polarisations-Weiche in Verbindung mit Frequenzweichen zum Trennen zweier Frequenzbänder, wobei jedes Frequenzband in sich doppelt orthogonal polarisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einfach symmetrisch aufgebaute Breitband-Polarisations-Weiche aus einem doppelt polarisier bar en Hohlleiter (II) besteht, der durch eine Trennstruktur (B) axial in symmetrische Teilhohlleiter getrennt ist und an gegenüberliegenden Wänden die beiden Frequenzbänder der parallel zur Trennstruktur (B) polarisierten Welle durch mindestens je ein Koppelfenster (F) in eine Verzweigung (V) ausgekoppelt werden, wobei das höhere Frequenzband über einen Hochpaß (HP) und das tiefere Frequenzband über ein weiteres Filter (BP) je den beiden symmetrischen Armen einer T-Verzweigung (Tl, T2) an jeweils deren Summenarm (Σ) verfügbar sind und daß die orthogonal polarisiert dazu verlaufende Welle in einer dem symmetrischen Teilhohlleiter (H) über einen Übergang (ÜR) nachgeschalteten weiteren Frequenzweiche (W2) in die beiden weiteren Frequenzbänder aufgeteilt ist.
    2. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfenster (F) in
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    den gegenüberliegenden Wänden des Hohlleiters (H) mindestens je einen Längssteg (BL) haben, die parallel zur großen Seite (a) des der Auskopplung folgenden Rechteckhohlleiters (HL) verlaufen.
    3· Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzausgänge (Δ) der T-Verzweigungen (Tl, T2) mit einem Absorber abgeschlossen sind.
    k. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene der Trennstruktur (B) eine Koaxiale oder Hohlleiterauskopplung (KO) angeordnet ist, die mit einer die Abweichung der Antennenachse von ihrer Sollrichtung korrigierenden Antennennachfuhreinrichtung verbunden ist.
    5. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß (HP) aus einem Hohlleiter besteht, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß das tiefere Frequenzband nicht ausbreitungsfähig ist.
    6. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß (HP) mit gemindertem Querschnitt über einen kontinuierlichen Quer-
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    schnittsübergang (Ü) mit der im Normalquerschnitt ausgeführten T-Verzweigung (T2) verbunden ist.
    7- Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt polarisierbare Hohlleiter (H) so bemessen ist, daß sein Querschnitt die Ausbreitung sowohl der Grundwelle als auch der nächsthöheren Wellentypen zuläßt.
    8. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt polarisierbare Hohlleiter (H) quadratischen Querschnitt hat.
    9. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt polarisierbare Hohlleiter (H) runden Querschnitt hat.
    10. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemweiche ein Polarisationswandler vorgeschaltet ist, der die orthogonal zirkulär polarisierte Welle umwandelt.
    11. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstruktur in axialer Richtung stufenweise oder kontinuierlich in seiner Querabmessung von einer vorbestimmten Anfangebreite bis zur vollen Hohlleiterbreite ausgebildet ist.
    B09843/0690
    BK 75/20
    ee rs e ι te
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