DE2737125C2

DE2737125C2 - Übertragungssystem

Info

Publication number: DE2737125C2
Application number: DE19772737125
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Dr. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner; Leo 8000 München Treczka
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1985-10-03
Also published as: DE2737125A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten ArL

Für die Übertragung von Mikrowellenenergie werden verschiedenartige Hohlleitersysteme verwendet Am bekanntesten sind Rechteckhohlleiter, die nur mit der Hw-Welle betrieben werden, sowie Rundhohlleiter, die mit H- oder Ε-Wellen auch in Bereichen außerhalb der Eindeutigkeit der Wellenfortpflanzung betrieben werden, und quadratische Hohlleiter, die mit der Wio-Welle betrieben werden. Rundhohlleiter und quadratische Hohlleiter lassen sich in diesen Betriebsarten mit zwei in der Polarisation gekreuzten Hochfrequenzsignalen betreiben. Um die Dämpfung niedrig zu halten, verwendet man insbesondere in Richtfunksystemen Rundhohlleiter, die entweder mit H- oder E-Wellen betrieben werden. Der dabei gewählte Durchmesser des Hohlleiters wird wesentlich größer vorgesehen als es dem Eindeutigkeitsbereich für den gewünschten Wellentyp entspricht. Wenn die mechanischen Toleranzen dieser Rundhohlleiter extrem eng gehalten werden, so können sich die höheren Moden praktisch nicht anregen bzw. treten nur mit sehr geringer Amplitude auf. Jede Diskontinuität der Übertragungsleitung bedingt jedoch die Anregung höherer Moden und erhöht somit die Dämpfung. Eine solche Diskontinuität tritt in jedem Fall an der Anregungsstelle auf, d. h. bei der Ein- und Auskopplung des Hohlleiters. Ein besonderer Nachteil der Rundhohlleiter liegt darin, daß bei Übertragung von H\]-Wellen mit gekreuzter Polarisation durch die Unregelmäßigkeiten des Rohres stark frequenzabhängige Polarisationsdrehungen auftreten, so daß ein Übersprechen zwischen den beiden Signalen entsteht.

Zur Vermeidung von Polarisationsdrehungen und zur Stabilisierung der elektrischen Felder von zwei senkrecht zueinander stehenden /Zn-Wellen ist es weiterhin bekannt (DE-AS 10 70 711), einen Übertragungshohlleiter zu verwenden, der vier unter einem gegenseitigen Winkelabstand von 90° angeordnete Leitflächen in Form von Einbuchtungen enthält. Dieser bekannte Übertragungshohlleiter wird jedoch lediglich im Eindeutigkeitsbereich der Wellenübertragung und in Verbindung mit Wn-Wellen verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Übertragung von Mikrowellenenergie mit geringer Dämpfung ohne die Gefahr von Polarisationsdrehungen und ohne Auftreten von Wellen mit unerwünschten Moden ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem ergibt sich aufgrund der Abmessungen des Übertragungshohlleiters eine geringe Dämpfung, wobei jedoch dafür Sorge getragen ist, daß Polarisationsdrehungen oder andere Wellenformen als die //-Grundwelle nicht auftreten.

Dadurch, daß zur Ankopplung ein im Eindeutigkeitsbereich betriebener Rundhohlleiter verwendet wird, der über Transformationsabschnitte mit kreisrunden, sich stufenweise erweiternden Leitungsabschnitten und das Modenfilter mit dem Übertragungshohlleiter gekoppelt wird, werden im Übertragungshohlleiter praktisch nur die Grundwellen weitergeleitet, obwohl sich in dem Übertragungshohlleiter aufgrund seiner Abmessungen mehrere Wellenformen ausbilden könnten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenrien anhand der Zeichnungen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Ankopplungssystems an einen außerhalb des Eindeutigkeitsbereiches betriebenen Übertragungshohlleiter;
Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie IMI in Richtung der Pfeile nach Fig. 1;

F i g. 3 eine um 90° gedrehte Ansicht der F i g. 1;

Fig.4 eine weitere Ausführungsform des Ankopplungssystems für zwei gekreuztpolarisierte Wellen;
F i g. 5 eine um 90° gegenüber F i g. 4 gedrehte Ansicht der Aufführungsform nach F i g. 4;

Fig.6 eine Ansicht entlang der Linie Vl-VI nach F i g. 4 bei Betrachtung in Richtung der Pfeile;

F i g. 7 eine Ansicht einer Ausführungsform der Modenfilter des Ankopplungssystems;

Fig. 8—11 Ausführungsformen des Innenquerschnitts des außerhalb des Eindeutigkeitsbereichs betriebenen Übertragungshohlleiters;

Fig. 12a und 12b weitere Ausführungsformen der Isolierstützen für den Innenleiterabschnitt des Modenfilters.

In den F i g. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform eines Ankopplungssystems an einen außerhalb des Eindeutigkeitsbereiches betriebenen Übertragungshohlleiter mit einer Querschnittsform, die zu zwei senkrecht aufeinanderstellenden Ebenen symmetrisch ist, dargestellt Dieser Übertragungshohlleiter 5 kann beispielsweise der international genormte Hohlleiter ζ) 61 sein, der im Eindeutigkeitsbereich im Bereich von 6 GHz verwendet wird und bisher auch nur verwendet wurde, während er im vorliegenden Fall für eine Frequenz von 11,6 bis 13,25 GHz verwendet wird.

Allgemein gesehen umfaßt dieses Ankopplungssystem einen Ankopplungsabschnitt 2, einen Transformationsabschnitt 3 sowie ein Modenfilter 4. Der Ankopplungsabschnitt umfaßt einen Rundhohlleiter 2a, der im Eindeutigkeitsbereich betrieben wird und dem die Hochfrequenzenergie über einen ebenfalls im Eindeutigkeitsbereich betriebenen Rechteckhohlleiter 1 zugeführt wird. Um diesen Ankopplungsabschnitt 2 sowohl für Einfachausnützung als auch für die Übertragung von zwei polarisierten Wellen verwendbar zu machen, ist er an seinem von dem Transformationsabschnitt 3 abgewandten Ende offen und kann bei Einfachausnützung durch eine Verschlußplatte 11 verschlossen werden. Bei Übertragung von zwei Wellen kann an dieser Stelle ein weiterer Ankopplungsabschnitt 10 angesetzt werden, wie Hies beispielsweise in F i g. 4 gezeigt ist.

Der Transformationsabschnitt 3 weist kreiszylindrisehe, sich stufenweise erweiternde Leitungsabschnitte auf und ermöglicht die Anpassung des Rundhohlleiters 2a des Ankopplungsabschnittes 2 an das Modenfilter 4 bzw. den Übertragungshohlleiter 5.

Das Modenfilter weist Innenleiterabschnitte 7 auf, die mit Hilfe von Isolierstoffträgern 8 im Inneren des Hohlleiterrohres des Modenfilters gehaltert sind. Das Hohlleiterrohr 4a des Modenfilters weist vorzugsweise die gleiche Innenquerschnittsform auf wie die nachgeschaltete Übertragungsleitung, und es unterdrückt unerwünschte Moden, so daß diese nicht an den Übertragungshohlleiter weitergeleitet werden.

Aus den F i g. 2, 6 sowie 7 und 12a und 12b sind Ausführungsformen für die Isolierstoffträger für die Innenleiter 7 zu erkennen. Bei den in den F i g. 2, 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen der Isolierstoffträger weisen diese vier Streben auf, die rechtwinklig zueinander stehen und parallel zur Richtung der E-Vektoren des zu übertragenden Feldes liegen.

Die !nnenleiterabschnitte 7 weisen eine Länge auf. die der halben Hohlleiterwellenlänge der zu unterdrückenden Feldformen mit einer elektrischen Feldkomponente in Ausbreitungsrichtung entsprechen, während die Isolierstoffträger nach den F i g. 2,6 und 7 in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der einem Viertel der Hohlleiterwellenlänge der zu übertragenden //-Welle entspricht Eine weitere Verbesserung der Unterdrükkung der unerwünschten Feldformen kann dadurch erzielt werden, daß die Innenleiterabschnitte einen gegenseitigen Abstand zwischen ihren Enden von ¹A der Hohlleiterwellenlänge der unerwünschten Welle aufweisen.

Die für die Isolierstoffträger verwendete Materialmenge sollte möglichst gering sein, um die Störungen des Hochfrequenzfeldes möglichst klein zu halten.

So ist es beispielsweise möglich, die Abstützung in nicht dargestellter Weise in Form von lediglich einem Steg auszubilden, der senkrecht durch die Hohlleiterlängsachse und längs einer der quadratsymmetrischen Achsen verläuft, wobei die für einen Innenleiterabschnitt verwendeten Stützen zueinander parallel liegen. Der angrenzende Innenleiterabschnitt wird dann vorteilhafterweise durch zwei Stege gehaltert, die um 90° gegenüber den Stegen des erstgenannten Innenleiterabschnittes verdreht sind.

Insgesamt umfaßt das Modenfilter in der aus Fig.4 zu erkennenden Weise vorzugsweise vier Innenleiterabschnitte 7, die in der beschriebenen Weise hintereinander angeordnet sind. Die einzelnen Innenleiterabschnitte können in der in F i g. 7 gezeigten Weise mit angespritzten Isolierstoffträgern 8 versehen werden, so daß die so gebildeten Baugruppen leicht in den Innenquerschnitt des Hohlleiterrohres 4a eingeschoben werden können.

Anstelle derartiger Baugruppen können auch Baugruppen der in F i g, 12a und 12b gezeigten Art verwendet werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 12a ist der Innenleiterabschnitt in ein Gebilde aus Schaumstoff eingebettet, das eine Länge von V₄ der Hohlleiterwellenlänge der zu übertragenden //-Welle aufweist

Der Schaumstoffkörper Sb nach Fig. 12a weist eine im Querschnitt kreuzförmige Form auf, wobei weiterhin in den Stegen dieses kreuzförmigen Querschnittes weitere axiale Aussparungen vorgesehen sein können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12b wird ein im Querschnitt quadratischer Schaumstoffkörper 8c verwendet der mit möglichst großen Ausnehmungen versehen ist um die Materialmenge zu verringern. Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 12a als auch nach F i g. 12b sind die Ausnehmungen an Stellen angeordnet, die auf der Diagonalen des Hohlleiterrohres liegen.

Der Schaumstoffkörper des ersten Bauelementes des Modenfilters, das dem Transformationsabschnitt 3 benachbart ist, kann mit einer Verlängerung versehen sein, die zur Verbesserung und Vereinfachung der Transformation dienen.

In jedem Falle ist das erste der vier Modenfilter-Bauelemente so nahe wie möglich an den Transformationsabschnitt herangeschoben (vorzugsweise mit einem Abstand von weniger als V₄ der zu unterdrückenden E-Hohlleiterwellenlänge), wobei dieser Abstand zur Kompensation und Verbesserung der Übergangstransformation verwendet werden kann.

In den F i g. 8 bis 11 sind Innenquerschnittsformen des Hohlleiterrohres des Übertragungshohlleiters 5 dargestellt. Dieser Übertragungshohlleiter kann vorzugsweise endlos aus weichem Metall, wie z. B. Weichaluminium gepreßt sein und die Wandstärkengestaltung dieses Hohlleiterrohres kann so ausgebildet werden, daß der Innenquerschnitt bei einer Biegung des Hohlleiterrohres nicht verformt wird.

Andererseits ist es möglich, die Wandstärkengestaltung so zu wählen, daß die bei einer Verformung auf Grund einer Biegung auftretenden elektrischen Fehler kompensiert werden.

Der in F i g. 8 dargestellte Innenquerschnitt weist eine allgemein kreisrunde Form mit vier unter jeweils 90° gegeneinander versetzten Einbuchtungen auf, durch die eine Neigung zu fehlerhaften Polarisationsdrehungen der übertragenen Welle verringert wird, so daß es möglich ist, zwei voneinander unabhängige Wellen mit guter Entkopplung in dem Übertragungshohlleiter zu übertragen.

Die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform des Innenquerschnittes ist quadratisch mit abgerundeten Ekken. während die in Fig.9 dargestellte Querschnittsform der in F i g. 11 dargestellten entspricht, wobei jedoch die Seitenflächen des Quadrates nach innen eingezogen und gewölbt sind.

Eine weitere vorteilhafte Querschnittsform ist in F i g. 10 gezeigt, bei der die Seitenflächen des in F i g. 11 gezeigten Querschnittes noch weiter nach innen eingezogen sind.

Während die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform des Ankopplungsabschnittes lediglich zur Zuführung und Übertragung einer einzigen Welle bestimmt ist können bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 bis 6 auf Grund der anderen Ausgestaltung des Ankopplungsabschnittes zwei Wellen gleichzeitig eingekoppelt oder ausgekoppelt werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das am anderen Ende des Übertragungshohlleiters angeordnete Ankopplungssystem in gleicher Weise ausgebildet ist, so daß sich eine symmetrische Anordnung mit dem Übertragungshohlleiter in der Mitte ergibt. Der in Fig. 1 dargestellte Ankopplungsabschnitt 2 ist in F i g. 1 durch ein Verschlußteil 1 abgeschlossen und anstelle dieses Verschlußteils-11 kann in der in den F i g. 4 und 5 ersichtlichen Weise ein weiterer Ankopplungsabschnitt 10 angefügt werden, der zur Ankopplung der zweiten Welle dient

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem mit einem mit der H-Grundwelle betriebenen Übertragungshohlleiter mit vier unter einem gegenseitigen Winkelabstand von 90° angeordneten Leitflächen (5a) und mit an den Enden des Übertragungshohlleiters über Modenfilter angeschlossenen, im Eindeutigkeitsbereich der Wellenausbreitung betriebenen Ankopplungsabschnitten, dadurchgekennzeichnet, daß die Abmessungen des Übertragungshohlleiters so groß sind, daß sich mehrere Wellenformen in dem Übertragungshohlleiter (5) ausbilden können, daß die Ankopplungsabschnitte (2) durch einen Rundhohlleiter (2a) gebildet sind, der über Transformationsabschnitte (3) mit kreisrunden, sich stuf snweise erweiternden Leitungsabschniiten (9) und das Modenfilter (4) mit dem Übertragungshohlleiter gekoppelt is»

2. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rundhohlleiter des Ankopplungsabschnittes (2) zwei Rechteckhohlleiter (1, 1') angekoppelt sind, durch die senkrecht aufeinander stehende Wellenformen eingekoppelt werden.

3. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung in den Rundhohlleiter des Ankopplungsabschnittes (2) direkt von einem ovalen Hohlleiter aus erfolgt.

4. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter des Ankopplungsabschnittes (2) an dem von den Transformationsabschnitten (3) abgewandten Ende offen ist und durch eine Verschlußplatte (ti) oder durch ein weiteres Ankoppelsystem (10) verlängerbar ist.

5. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationsabschnitte (3) kreiszylindrische Leitungsabschnitte und/oder Kombinationen von konischen und hinterschnittenen Stufen aufweisen.

6. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modenfilter (4), die Transformationsabschnitte (3) und die Ankopplungsabschnitte (2) zu einem einheitlichen Bauelement vereinigt sind.

7. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modenfilter (4) zentrisch auf der Achse des Übertragungshohlleiters (5) angeordnete Leitungsabschnitte aufweist, und daß diese Leitungsabschnitte von Isolierstoffträgern gehaltert sind, die in einem Abstand von V₄ der Hohlleiterwellenlänge angeordnet sind.

8. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrisch angeordneten Leitungsabschnitte eine Länge aufweisen, die der halben Hohlleite; wellenlänge von zu unterdrükkenden Wellen entspricht, die elektrische Feldkomponenten in Axialrichtung aufweisen.

9. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsabschnitte zur Unterdrückung von Wellen mit elektrischen Feldkomponenten in Axialrichtung einen ge- b5 genscitigen Abstand ihrer Enden aufweisen, der V₄ der Hohllciterwellenlänge dieser Welle entspricht.

10. Übertragungsleitungssystem nach einem der

Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffträger für die Leitungsabschnitte vier Streben aufweisen, die genau rechtwinklig zueinander angeordnet sind und in Richtung der elektrischen Feldstärke der jeweiligen zu übertragenden Welle liegen.

11. Übertragungsleitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Isolierstoffträger für die Leitungsabschnitte in einem Abstand von V₄ der Hohlleiterwellenlänge derjenigen zu übertragenden Welle angeordnet sind, die keine elektrische Feldkomponente in Axialrichtung aufweist

12. Übertragungsleitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Isolierstoffträger durch einen durch die Hohlleiterachse gehenden Steg gebildet sind.

13. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abstützung eines Leitungsabschnittes benötigten Stege zueinander parallel liegen und daß der nachfolgende Leitungsabschnitt durch ein Paar von Stegen abgestützt ist die um 90° um die Hohlleiterachse zu den Stegen des ersten Leitungsabschnittes verdreht sind.

14. Übertragungsleitungssystem nach einem der Ansprüche? bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffträgerpaar für einen Leitungsabschnitt genau längssymmetrisch ausgeführt ist, so daß die durch diese Isolierstoffträger hervorgerufene Störung kompensiert ist

15. Übertragungsleitungssystem nach einem der Ansprüche? bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiterabschnitt in einem Arbeitsgang mit aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Isolierstoffträgern verspritzt wird.

16. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffträger durch ein Gebilde aus Schaumstoff gebildet ist, das eine Viertelwellenlänge der zu übertragenden Welle lang ist.

17. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde aus Schaumstoff zusätzliche axiale Ausnehmungen aufweist.

18. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß die Ausnehmungen an Stellen entlang der Diagonale des Hohlleiterrohres angeordnet sind.

19. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß vier Innenleiterabschnitte für das Modenfilter (4) vorgesehen sind.

20. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erste der vier Modenfiltereiemente so nahe wie möglich einen geringen Abstand von dem Transformationsabschnitt (3) aufweist und daß dieser Abstand zur Kompensation und Verbesserung der Übergangstransformation verwendet wird.

21. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des ersten der vier Modenfiltereiemente von dem Transformationsabschnitt (3) kleiner als 7₄ der Wellenlänge der zu unterdrückenden Wellen mit axialen £-Feldkomponenten ist.

22. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlleiterrohr des Übertragungshohl-

leiters (5) endlos aus weichem Metall, wie z. B. Weichaluminium, gepreßt ist und daß zur Kompensation von Felddrehungen im Verlauf des Leitungszuges, die durch Abweichungen der Hohlleitergeometrie hervorgerufen werden, der Übertragungshohlleiter über die Diagonale, d. h. über die größte Innenabmessung der durch die vier Leitflächen gebildeten Hohlleiterform verformt wird.