DE2517383C3

DE2517383C3 - Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung

Info

Publication number: DE2517383C3
Application number: DE752517383A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Moerz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1975-04-19
Filing date: 1975-04-19
Publication date: 1979-03-01
Also published as: GB1548189A; IT1058935B; FR2308214B1; ATA273876A; AT352786B; DE2517383B2; US4047128A; JPS5937602B2; FR2308214A1; DE2517383A1; JPS51128246A; CH604385A5

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich 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 Richtfunkanlagen, 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 dieses ermöglicht dann auch eine echte Frequenz-Doppelausnutzung.

Da meistens zwei (relativ weit) auseinanderliegende Frequenzbänder für Senden und Empfangen (z.B. 11- und 14-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 des DT-PS 11 28 491 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. 42 024-04-A-2-29 »Systemweiche 4/6 GHz« ist eine Weichenanordnung mit frequenzselektiven O-dB-Kopplern beschrieben. Bei diesen Weichen werden beispielsweise aus einem quadratischen oder runden Hohlleiter mit Hochpaßrichtkopplem 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 auscinanderliegende Frequenzbänder (z. B. 4 und 6 GHz, 11 und 18 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 24 43 166 beschrieben, die mit vier Auskopplungen versehen ist. Dieses Weichenprinzip kann je nach Ausführungsform für mehr oder weniger weit auseinanderliegende Bänder (z.B. 12/18 oder

11/14GHz) eingesetzt werden. Nachteilig ist jedoch, daß elektrische Unsymmetrien in den vier Auskoppel- _:weigen zur Verkopplung der Polarisationen führen können.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Systeniweiche zu schaffen, die eine weit größere Entkopplung (mindestens 50 dB) der beiden Polarisationer: und auch der Sende- und Empfangskanäle ermöglicht, bei der ferner elektrische Unsymmetrien nicht die Polarisationsentkopplung beeinträchtigen und geringere Verluste hut. 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 Teilhohlleiter 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 !"-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 Antennennachführeinrichtuiig wirbunden 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 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 Wellentypen 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 zirkulär 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 //-Lage der auszukoppelnden Welle des doppelt polarisierbaren Hohlleiters. Eine weitere Möglichkeit der Ausführungsform besteht darin, die Lage der auskoppelnden Hohlleiter senkrecht dazu in der £-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 WlO- und der //01-WeIIe geeignet Die Hohlleiterachse verläuft dabei senkrecht zur Zeichenebene. Wie bei den klassischen Polarisationsweichen gemäß der DTPS 11 28 491, erzeugen ein oder mehrere Trennbleche B einen Kurzschluß für die //01-WeIIe, so daß stehende Wellen erzeugt werden. Die H10-Welle wird dadurch nur unwesentlich beeinflußt und kann sich in Form von Teilwellen längs des geteilten Hohlleiters H weiter ausbreiten, fm Unterschied zur klassischen Polarisationsweiche erfolgt die Auskopplung der stehenden //01-WeIIe mittels zweier symmetrischer Hohlleiterfenster F, an die sich Rechteckhohlleiter HL anschließen, dergestalt, daß die Schmalseiten dieser Rechteckhohlleiter HL in der Zeichenebene liegen. Die symmetrische Anordnung der Auskopplung verhindert bei breitbandigem Betrieb die Anregung der //11- und fll-Welle durch die Auskopplungen selbst. Der übermodierte Betrieb des Hohlleiters (f£ 2 ■ fc; fc Grenzfrequenz der H10-Welle) ist zweckmäßig, da sich sonst infolge der Hohlleiterdispersion nur sehr schwer breitbandig Anpassung erzielen ließe. Um eine bessere und störungsärmere Führung der Längsströme der H10-Welle 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 7"s erfolgen. Für die angestrebte Übertragung zweier Signale der Frequenzen fl + f2, beispielsweise 11 und 14GHz, is' es jedoch nicht möglich, ein Magisches T in der gi orderten elektrischen Qualität zu erhalter Jeshalb 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 f\ bzw. Cl in den Magischen T's Π 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 Ps T2 erfolgt mit kontinuierlichen Querschnittsveränderungen als Übergänge Ü.

Die Nutzenergie der beiden Frequenzbänder ist in den Summenarmen Σ der Magischen T's Ti 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 //11- und Ell-Welle auszukoppeln, die in Verbindung mit der zugehörigen Strahlungscharakteristik der zu speisenden Antenne ein vorzügliches Kriterium für die Ablage zwischen Aptennenachse mit

Richtung des zu empfangenden Senders darstellt.

Die orthogonal polarisierten Wellen zu diesen in dieser Weise gewonnenen Signalen Σ f\ und Σ (2 der WOl-WeIIe werden an eine weitere, hinter dieser beschriebenen Weiche angeordneten zweiten Weiche W2 weitergegeben and dort voneinander getrennt. Diese Signale smd vom HTO-Typ und laufen über einen Übergang ÜK vom quadratischen Querschnitt, wie in diesem Beispiel dargestellt, auf einen Rechteckquerschnitt in die Weiche W2. Diese Weiche kann nach der Ar; der zum Stand der Technik genannten Weichen ausgeführt sein. Die hier aus dem Signal der H10- WdIc gewonnenen weiteren beiden Signale der Frequenzen Σ ff und Σ (2' sind an den Ausgängen dieser Weiche verfügbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß die einfach symmetrisch aufgebaute Breitband-Polarisations-Weiche aus einem doppelt polarisierbaren Hohlleiter (H) besteht, der durch eine Trennstruktur (B) axial in symmetrische Teilhohlleiter getrennt ist, und daß 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 Hociipaß (HP) und das tiefere Frequenzband über ein weiteres Filter (BP))e den beiden symmetrischen Armen einer T-Verzweigung (Ti, T2) zugeführt und an jeweils deren Summenann (Σ) verfügbar sind, und daß die orthogonal polarisiert dazu verlaufende Welle in einer dem symmetrischen Teilhohlleiter (H) über einen Übergang (OR) 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 den gegenüberliegenden jo Wänden des Hohlleiters (H) mindestens je einen Längssteg (BL) aufweisen, die parallel zur großen Querschnittsseite des der Auskopplung folgenden Rechteckhohlleiters ,'///,^verlaufen.

3. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung v> nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzausgänge (Δ) der T-Verzweigungen (Ti, T2) mit einem Absorber abgeschlossen sind.

4. Systemweiche für Frequen^doppelausnutzung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß in ■»» der Ebene der Trennstruktur (B) eine koaxiale oder eine Hohlleiterkopplung (KO) angeordnet ist, die mit einer die Abweichung der Antennenachse von ihrer Sollrichtung korrigierenden Antennennachführeinrichtung verbunden ist. v>

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. w

6. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß (HP) mit gemindertem Querschnitt über einen kontinuierlichen Querschnittsübergang (Ü) mit der im Normalquerschnitt ausgeführten T-Ver- ^r>^r> zweigung (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 hü Grundwelle als auch der nächsthöheren Wellentypen zuläßt.

8. Systemweiche für Frequenzdoppelausnutzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt polarisierbare Hohlleiter (H) quadratischen b^r> 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 (B)\n axialer Richtung sich stufenweise oder kontinuierlich in ihrer Querabmessung von einer vorbestimmten Anfangsbreite bis zur vollen Hohlleiterbreite verändernd ausgebildet ist