DE2709565A1

DE2709565A1 - Fuer die wandlung bzw. umformung orthogonaler moden ausgebildeter hohlleiter

Info

Publication number: DE2709565A1
Application number: DE19772709565
Authority: DE
Inventors: Ian Lawrence Powell
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1591719A; DE7706758U1; JPS5381047A

Description

PATENTANWÄLTE £ / U ^ O O >>

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 4. März 1977 P/Hs/ri - M 3183

THE MABCONI COMPANY LIMITED Marconi House, New Street, Chelmsford, Essex CM1 1PL

Für die Wandlung bzw. Umformung orthogonaler Moden ausgebildeter Hohlleiter

Diese Erfindung betrifft einen für die Übertragung bzw. Wandlung orthogonaler Moden geeigneten Hohlleiter.

Derartige Übertrager bzw. Wandler können für eine Überlagerung oder Trennung orthogonal polarisierter Wellen dort verwendet werden, wo es beispielsweise erforderlich ist, einen der orthogonalen Wellenausbreitungstypen zu übertragen und den anderen orthogonalen Wellenausbreitungstyp zu empfangen.

Ein bekannter Wandler für orthogonale Moden wird in Pig. 1 der beiliegenden Zeichnung gezeigt, in der ein gemeinsamer Hohlleiterkanal 1 von quadratischem Querschnitt vermittels

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DR. C. MANITZ · DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DIP L.-IN C. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN aa. ROBERT-KOCH-STRASSC I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7370

TEL. (0691 39 49 11. TELEX 5-99679 PATMF SEELBERCSTR. 93/95. TEL.<O7I1)S6 79 61 POSTSCHECK ι MÖNCHEN 7 7069 - 80S

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eines sich schwach verjüngenden Impedanzüberganges 3 an einen ersten Nebenhohlleiterkanal 2 angekoppelt ist, und in der ein zweiter Nebenhohlleiterkanal 4 eine Engwandkoppelung zu einer Seite des gemeinsamen Hohlleiterkanals

1 bildet. Bei Betrieb koppelt ein TE^_Q-mode, der mit dem Pfeil a, der die elektrische Feldrichtung im gemeinsamen Hohlleiterkanal darstellt, gezeigt wird, nicht mit dem Kanal 4, da der Kanal 4 so dimensioniert ist, daß er für diesen mode gesperrt ist; der TE _-mode läuft jedoch durch den Übergang 3, um in den Kanal 2 eingekoppelt zu werden. Umgekehrt wird ein zum TE-Q-mode orthogonal polarisierter TEq,-mode, der durch den Pfeil b dargestellt ist, vom Kanal

2 reflektiert, was auf die verengte Höhe dieses Kanals zurückzuführen ist, und er koppelt mit derselben elektrischen Feldrichtung an den Kanal 4. Der Kanal 4 bildet deshalb in bezug auf den TE_Q,-mode mit dem Kanal 1 eine H-Ebene-Verbindung, was nach Untersucheungen eine Fehlanpassung zwischen diesen zwei Kanälen bewirkt. Um eine größere Bandbreite bereitzustellen, ist in einigen Fällen ein (nicht gezeigter) weiterer Nebenhohlleiterkanal an der dem Kanal 4 gegenüberliegenden Wand des gemeinsamen Hohlleiterkanals 1 nötig, so daß eine H-Ebene-T-Verbindung mit dem Nachteil gebildet wird, daß die Impedanzanpassung zwischen den H-Ebene-Verbindungskanälen verschlechtert ist, da in der Ersatzschaltung einer derartigen H-Ebene-T-Verbindung die Impedanzen parallel geschaltet sind.

Mit vorliegender Erfindung soll ein Wandler für orthogonale Moden geschaffen werden, in der die zuvor besprochenen Fehlanpassungsprobleme wenigstens teilweise gelöst sind.

Nach der Erfindung enthält ein Wandler für orthogonale Moden einen gemeinsamen Hohlleiterkanal für die Ausbreitung der beiden orthogonalen Moden, einen ersten Hohlleiter-Nebenkanal,

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der so dimensioniert ist, daß er nur eine der orthogonalen Moden überträgt, und der an ein Ende des gemeinsamen Hohlleiterkanals angekoppelt ist; weiterhin enthält der Wandler einen zweiten Hohlleiter-Nebenkanal der eine E-Ebene-Verbindung für den anderen orthogonalen mode bildet, eine Impedanz besitzt, die im wesentlichen gleich groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals ist, und worin der zweite Hohlleiter-Nebenkanal so dimensioniert ist, daß er für die eine mode gesperrt ist.

Vorteilhafterweise ist ein dritter Hohlleiter-Nebenkanal, der ebenfalls eine E-Ebene-Verbindung bildet, an die dem zweiten Hohlleiter-Nebenkanal gegenüberliegende Seite des gemeinsamen Hohlleiterkanals angekoppelt, wobei die Gesamtimpedanz des zweiten und dritten Hohlleiter-Nebenkanals im wesentlichen gleich groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals ist. Vorzugsweise ist die Impedanz sowohl des zweiten als auch des dritten Hohlleiter-Nebenkanals halb so groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals.

Geeigneterweise wird der erste Hohlleiter-Nebenkanal an den gemeinsamen Hohlleiterkanal durch eines Impedanzübergangs, der beispielsweise aus einem sich leicht verjüngenden Abschnitt besteht, angekoppelt.

Vorzugsweise sind Scheidewände in den Verbindungswegen der Nebenkanäle vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Hüfskanalβ für den entsprechenden unerwünschten mode gesperrt sind.

Die öffnungen, die den zweiten und den dritten Hohlleiter-Nebenkanal mit dem gemeinsamen Hohlleiterkanal verbinden,

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können sich im gemeinsamen Hohlleiterkanal direkt gegenüberliegen oder in Richtung der Längsachse des gemeinsamen Hohlleiterkanals um eine Länge von ^ oder einem Vielfachen davon versetzt sein, wobei/Lg die vom Hohlleiter geführte Wellenlänge der Frequenz, die aus- und eingekoppelt werden soll, ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der gemeinsame Hohlleiterkanal von einem Hohlleiter mit quadratischem Querschnitt und die Hohlleiter-Nebenkanäle werden von Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt gebildet, obwohl der Querschnitt des gemeinsamen Hohlleiterkanals kreisförmig sein kann, während gleichzeitig die Hohlleiter-Nebenkanäle elliptische Querschnitte zeigen können, die allerdings so dimensioniert sein müssen, daß sichergestellt ist, daß darin der entsprechende unerwünschte mode nicht durchgelassen wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung nach den Fig. 2 bis 5 beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Wandlers für Orthogonalmoden nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht des Wandlers nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Wandlers nach Fig. 2 und

Fig. 5 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Wandlers nach der Erfindung.

Der Wandler nach Fig. 2 bis 4 mit einem gemeinsamen Hohlleiterkanl 1 von quadratischem Querschnitt ist mit einem Ende durch einen Impedanzübergang 3 von sich schwach ver-

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jungender Form an einen Hohlleiter 2 von rechteckigem Querschnitt so angekoppelt, daß der TE.Q-mode a nach der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise durchgelassen wird bzw. sich fortpflanzt. Statt einer TE_Q^-Modenkoppelung b über eine H-Ebene-Verbindung ist jedoch eine E-Ebene-Verbindung für diesen mode durch Hoblleiternebenkanäle 5i5' von rechteckigem Querschnitt gebildet, die an den gemeinsamen Hohlleiterkanal 1 sich direkt gegenüberliegend angekoppelt sind. Folgerichtig wird für den TEq.-mode b eine Breitwandkoppelung bewirkt, bei der die Phasen der dominierenden Moden in den Kanälen 3% 5¹ gegenphasig sind, was bei b¹ und b" gezeigt wird.

Da sich E-Ebene-Verbindungsimpedanzen in Reihe aufaddieren, wird die Impedanz jedes der Kanäle 5, 5' so gewählt, daß sie die Hälfte der Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals 1 ist, so daß die Kanäle 5i 5' in bezug auf ihre Impedanz an den gemeinsamen Hohlleiterkanal 1 angepaßt sind.

Um sicherzustellen, daß der unerwünschte TE Q-mode nicht in den Kanälen 5, 5¹ fortgeführt wird bzw. sich fortpflanzen kann, sind Scheidewände 6,6' in den entsprechenden Kanalöffnungen vorgesehen, so daß die Längskanten der Scheidewände 6, 6" , die zum Kanal 1 hin gerichtet sich, mit den Wandstromlinien des TE.Q-modes a ausgerichtet sind. Auf ähnliche Weise werden drei Scheidewände 7, von denen eine jede eine Längskante besitzt, die mit den Wandstromlinien des TEq.-modes ausgerichtet ist, bei der Kanalöffnung eingesetzt, welche den TE^Q-mode empfängt, um sicherzustellen, daß der TEq.-mode b reflektiert wird, bevor er den Kanal 2 erreicht.

Auf diese Weise werden bei Betrieb orthogonal polarisierte, in den gemeinsamen Hohlleiterkanal 1 eingespeiste Moden a, b so getrennt, daß der mode a in den Kanal 2 einläuft und

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der mode b in zwei Hälften aufgeteilt wird, deren Phasen b' b" gegenpbasig sind, und die in einer praktischen Ausführungsform für eine weitere Verwendung phasenrichtig durch einen bekannten (nicht gezeigten) Wandler zusammengefalst werden.

In einer alternativen Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Kanäle 5> 5¹ entlang der Längsachse des gemeinsamen Hohlleiterkanals 1 um die Länge M* versetzt, wobei λ-g die geführte Wellenlänge der zu koppelnden Frequenz ist, so daß, falls irgendeine Störung durch die Kanäle 5» 5' verursacht werden sollte, diese unterdrückt werden wird, was einer totalen Weglängendifferenz von %2 zwischen den Kanälen 5i 5¹ zuzuschreiben ist. Die Richtung des elektrischen Feldes im Kanal 5 wurde nicht gezeigt, da diese senkrecht auf der Zeichenebene steht.

Obwohl die Ausführungsformen der auf diese Weise genau beschriebenen Erfindung mit zwei E-Ebene-Verbindungen ausgestattet wurden, sollte es so aufgefaßt werden, daß dies nicht wesentlich ist und daß auch eine einzige Verbindung verwendet werden kann, die so vorgesehen ist, daß die Impedanz des Nebenkanals, der von der Verbindung der E-Ebne wegführt, genauso groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals 1 ist. Weiterhin kann der gemeinsame Hohlleiterkanal, obwohl er nach obiger Beschreibung aus einem Hohlleiter mit quadratischem Querschnitt gebildet ist, kreisförmig und die Nebenkanäle elliptisch sein, welche so dimensioniert sind, daß der entsprechende unerwünschte mode in den Nebenkanälen sich nicht fortpflanzen kann.

- Patentansprüche 109825/057*

Claims

Patentansprüche

ι 1J Wandler für orthogonale Moden, der einen gemeinsamen Hohl1exterkanal für die Fortpflanzung der bieden orthogonalen Moden, einen ersten Hohlleiter-Nebenkanal, der so dimensioniert ist, daß er nur eine der orthogonalen Moden wegführt und der mit einem Ende an den gemeinsamen Hohlleiterkanal angekoppelt ist, und einen zweiten Hohlleiter-Nebenkanal besitzt, der an den gemeinsamen Hohlleiter-Kanal angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Hohlleiter-Nebenkanal (5) für den anderen orthogonalen mode b¹ eine E-Ebene-Verbindung bildet und eine Impedanz besitzt, die im wesentlichen gleich groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1) ist, und daß der zweite Hohlleiter-Nebenkanal (5) so dimensioniert ist, daß er für den anderen mode a gesperrt ist.
2. Wandler für orthogonale Moden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein dritter Hohlleiter-Nebenkanal (5¹)» der ebenfalls eine E-Ebene-Verbindung bildet, an die dem zweiten Hohlleiter-Nebenkanal gegenüberliegende Seite des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1) angekoppelt ist und daß die Gesamtimpedanz des zweiten und dritten Hohlleiter-Nebenkanals (5> 5¹) im wesentlichen gleich groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1) ist.
3. Wandler für orthogonale Moden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Impedanz sowohl des zweiten als auch des dritten Hohlleiter-^ebenkanals (5» 5') halb so groß wie die Impedanz des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1) ist.

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4. Wandler für orthogonale Moden nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß Scheidewände (6, 6') in den Verbindungsw'egen der Nebenkanäle
(5> 5¹) vorgesehen sind, um sicherzustellen, daß die
Nebenkanäle für den entsprechenden unerwünschten mode
gesperrt sind.
5. Wandler für orthogonale Moden nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen, die den zweiten und dritten Hohlleiter-Nebenkanal (5, 5¹) mit dem gemeinsamen Hohlleiterkanal (1) verbinden, einander im gemeinsamen Hohlleiterkanal (1) direkt gegenüberliegen.
6. Wandler für orthogonale Moden nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen, die den zweiten und dritten Hohlleiter-Nebenkanal (5_? 5') niit dem gemeinsamen Hohlleiterkanal (Ό verbinden, in Richtung der Längsachse des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1) um die Länge ^* oder einem Vielfachen davon versetzt sind, wobei Xg die im Hohlleiter geführte Wellenlänge der zu koppelnden Frequenz ist.
7. Wandler für orthogonale Moden nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der gemeinsame Hohlleiterkanal (1) von einem Hohlleiter mit quadratischem Querschnitt gebildet ist und die Hohlleiter-Nebenkanäle (5, 5') von einem Hohlleiter mit
rechteckigem Querschnitt gebildet sind.
8. Wandler für orthogonale Moden nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des gemeinsamen Hohlleiterkanals (1)

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kreisförmig und gleichzeitig die Querschnitte der Hoblleiternebenkanäle (5, 5') elliptisch sind, welche so dimensioniert sind, daß gewährleistet ist, daß der entsprechende unerwünschte mode darin sich nicht fortpflanzen kann.

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