-
-
Sende-Emfanswe iche
-
Die Erfindung betrifft eine Sende-Empfangsweiche für zirkulare Einfach-
und Doppelpolarisation in je zwei hochfrequenten Bändern unterschiedlicher Frequenzlage,
bestehend aus einer phasensymmetrischen Polarisationsweiche mit einem für beide
Frequenzbänder gemeinsamen antennenseitigen Anschluß und vier paarweise gleichartigen
Teilarmen rechteckigen Querschnitts, von denen jeweils zwei gegenüberliegende Teilarme
mit einer Serienverzweigung verbunden sind, welche den jeweils einer Polarisationsrichtung
zugeordneten Richtanschluß der Polarisationsweiche bilden, wobei diese Richtanschlüsse
im Falle von Doppelpolarisation über frequenzselektive Mittel und über jeweils einem
der beiden Frequenzbänder zugeordnete Koppelanordnungen mit Sende- und Empfangsvorrichtungen
verbunden sind.
-
Eine derartige Anordnung, wie sie beispielsweise aus einem älteren
Vorschlag hervorgeht, zeichnet sich durch ihren kompakten Aufbau und durch gute
Ubertragungseigenschaften der Durchgangswege hinsichtlich Dämpfung, Reflexion
und
gegenseitiger Entkopplung aus. Eine solche Sende-Empfangsweiche erfüllt drei Hauptfunktionen.
Sie stellt die Verbindungen zwischen den Sendern und der Antenne einerseits und
zwischen dieser Antenne und den Empfangsverstärkern andererseits her. Dabei ist
auf der Antennenseite für Sende- und Empfangsbetrieb die links-bzw. rechtzirkular
polarisierte Wellenform vorausgesetzt.
-
Bei Doppelpolarisation ist es erforderlich, das eine Sendeband in
die rechtszirkulare und das andere in die dazu orthogonale linkszirkulare Wellenform
umzuwandeln, und so voneinander entkoppelt in dem gleichzeitig die beiden Empfangsbänder
führenden Antennenhohlleiter zu vereinigen. Außerdem sind diese Empfangsbänder nach
ihrer rechts-bzw. linkszirkularen Wellenform zu trennen, und zwei H10-Empfangshohlleitern
zuzuführen.
-
Bei dem Weichentyp nach dem obengenannten älteren Vorschlag werden
die hervorragenden elektrischen Eigenschaften dadurch erreicht, daß zwei im jeweiligen
Frequenzband optimierte 3-dB-Richtungskoppler verwendet werden. Dies bringt jedoch
einen erheblichen konstruktiven Aufwand mit sich, der in einfachen Sende-Empfangsweichen
vielfach unerwünscht ist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sende-Empfangsweiche
anzugeben, die sich bei gleichbleibenden elektrischen Eigenschaften durch einen
einfacheren Aufbau auszeichnet und dabei gleichzeitig als Peilwellenweiche verwendbar
ist.
-
Ausgehend von einer Sende-Empfangsweiche für zirkulare Einfach- und
Doppelpolarisation in Je zwei hochfrequenten Bändern unterschiedlicher Frequenzlage,
bestehend aus einer phasensymmetrischen Polarisationsweiche mit einem für beide
Frequenzbänder gemeinsamen antennensei-
tigen Anschluß und vier
paarweise gleichartigen Teilarmen rechteckigen Querschnitts, von denen jeweils zwei
gegenüberliegende Teilarme mit einer Serienverzweigung verbunden sind, welche den
jeweils einer Polarisationsrichtung zugeordneten Richtanschluß der Polarisationsweiche
bilden, wobei diese Richtanschlüsse im Falle von Doppelpolarisation über frequenzselektive
Mittel und über jeweils einem der beiden Frequenzbänder zugeordnete Koppelanordnungen
mit Sende- und Empfangsvorrichtungen verbunden sind, wird diese Aufgabe gemäß der
Erfindung dadurch gelöst, daß in der Mittellängsachse des antennenseitigen Armes
der Polarisationsweiche eine kapazitive Längs sonde angeordnet ist, durch die in
die Polarisationsweiche eine E01-Peilwellenweiche integriert ist, daß das eine Paar
einander gegenüberliegender Polarisationsweichen-Teilarme über aufbausymmetrische
E-Versatzstücke und das andere Teilarm-Paar durch zwei aufbausymmetrische H-Krümmer
mit den Teilarmen der Serienverzweigungen verbunden sind, daß der Richtanschluß
der zweiten Serienverzweigung mit einem stetig oder gestuft verdrallten Hohlleiterabschnitt
mit gerader, im spitzen Winkel zur Längsachse der Polarisationsweiche verlaufenden
Mittelachse verbunden ist, daß der gegenüber der Längsachse der Polarisationsweiche
versetzte Richtanschluß der ersten Serienverzweigung mit einem geraden Kompensationshohlleiter
verbunden ist, der parallel versetzt zur Längsachse der Polarisationsweiche verläuft
und eine in beiden Nutzfrequenzbändern wirksame Nachbildung der durch den verdrallten
Hohlleiterabschnitt gegebenen elektrischen Länge darstellt, daß der Kompensationshohlleiter
und der verdrallte Hohlleiterabschnitt über jeweils untereinander aufbausymmetrische,
s-förmig gebogene Verbindungshohlleiter mit einem 3-dB-Richtungskoppler verbunden
sind, daß der Richtungskoppler aus zwei, mit je einer Breitseite aufeinanderliegenden
Rechteckhohlleitern besteht, welche über zwei in der
Trennwand zwischen
den Rechteckhohlleitern angeordnete Lochreihen miteinander gekoppelt sind, und daß
die den Verbindungshohlleitern abgewandten Anschlüsse des 3-dB-Richtungskopplers
über weitere Verbindungsleitungen mit jeweils einer Frequenzweiche bei Doppelpolarisation
zur Trennung der jeweiligen Sende- und der Empfangsbänder bzw.
-
bei Einfachpolarisation mit wenigstens einer Frequenzweiche im Empfangs
zweig zur Vermeidung von Verzerrungen der Sendepolarisation verbunden sind.
-
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin,
daß sie eine extrem einfach aufgebaute 201-teilwellenweiche enthält und daß nur
ein 3-dB-Richtungskoppler benötigt wird. Ein weiterer Vorteil ist durch die einfach
ausführbare Umrüstung der erfindungsgemäßen Anordnung von BinSchpolarisationsbetrieb
auf Doppelpolarisationsbetrieb gegeben.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.
-
Es zeigt die Figur den prinzipiellen Aufbau der Sende-Empfangsweiche,
die antennenseitig eine phasensymmetrische Polarisationsweiche 1 enthält. Diese
Polarisationsweiche 1 bringt zwei an ihren beiden Richtanschlüssen 8 und 10 eingespeiste
Wellenkomponenten in räumlich zueinander senkrechter Linearpolarisation auf ein-
und denselben zur Antenne führenden Hohlleiter 2 runden oder gegebenenfalls auch
quadratischen Querschnitts. Diese beiden Durchgangswege der Polarisationsweiche
sind untereinander für zwei Nutzfrequenzbänder stets elektrisch gleich lang
und
daher phasensymmetrisch.
-
Die Richtanschlüsse 8 und 10 der Polarisationsweiche werden über zwei
nachstehend im einzelnen noch näher erläuterte Hohlleiterzüge 9, 12 und 11, 13 mit
dem Doppelzugang eines Zweiband-3-dB-Richtungskopplers 14 verbunden.
-
Auch die Hohlleiterzüge 9, 12 und 11, 13 sind hierbei in den beiden
Nutzfrequenzbändern elektrisch gleich lang.
-
Die den Hohlleiterzügen abgewandten Anschlüsse des 3-dB-Richtungskopplers
14 sind über weitere Verbindungsleitungen 16 und 17 mit jeweils einæ Frequenzweiche
18 bzw. 19 verbunden, durch die bei Betrieb der Weiche mit Doppelpolarisation die
Trennung der jeweiligen Sende- und Empfangsfrequenzbänder vorgenommen bzw. bei Einfachpolaristation
die Ausbildung von Polarisationsverzerrungen unterbunden ist. Im Falle der Einfachpolarisation
genügt für die erforderliche Unterbindung von Verzerrungen der Sendepolarisation
auch eine einzelne Frequenzweiche, die im Empfangszweig eingefügt ist.
-
Die Polarisationsweiche 1 besteht im einzelnen aus einem für beide
Frequenzbänder gemeinsamen antennenseitigen Anschluß und vier paarweise gleichartigen
Teilarmen 4, 4' und 5, 5' rechteckigen Querschnitts, von denen Jeweils zwei gegenüberliegende
Teilarme 4 und 4'bzw. 5 und 5' mit einer Serienverzweigung verbunden sind, von denen
die erste aus den Weichenteilarmen 6, 6' und dem Richtanschluß 10 und die zweite
aus den Teilarmen 7 und 7' und dem Richtanschluß 8 gebildet ist. In der Figur sind
die Teilarme 5' und 7' durch die davor liegenden Teilarme 5 und 7 verdeckt. Die
Polarisationsweiche 1 stimmt in ihrem grundsätzlichen Aufbau überein mit einer Polarisationsweiche,
wie sie aus der DT-AS 25 21 956 bekannt ist. In der Mittellängsachse des antennenseitigen
Armes 2 der Polarisationsweiche 1 ist jedoch zusätzlich
eine kapazitive
Längssonde 3 angeordnet, durch die in die Polarisationsweiche eine E01-Peilwellenweiche
integriert ist.
-
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zur Polarisationsweiche, wie
sie aus der DT-AS 25 21 956 hervorgeht, besteht darin, daß das eine Paar einander
gegenüberliegender Polarisationsweichen-Teilarme über aufbausymmetrische, zueinander
parallel und im spitzen Winkel zur Hauptachse der Polarisationsweiche verlaufende
E-Versatzstücke 4, 4' und das andere Teilarm-Paar durch zwei aufbausymmetrische
H-Krümmer 5 und 5' mit den Teilarmen 6, 6' bzw. 7, 7' der Serienverzweigungen verbunden
sind.
-
Hierdurch ergibt sich ein gegenüber der Längsachse der Polarisationsweiche
versetzter Richtanschluß 10 der ersten Serienverzweigung, wodurch in vorteilhafter
Weise die Gesamtlänge der Polarisationsweiche gegenüber einer gestreckten Ausführung
reduziert ist.
-
Die E-Versatzstücke 4, 4' können aus einfachen oder gestuften, über
die Hohlleiterbreitseite abgewinkelten E-Knicken und/oder aus Kreisbogenkrümmern
bestehen, von denen jeweils zwei mit entgegengesetzter Knickrichtung aneinandergefügt
sind. Ein nahezu exakter Phasengleichlauf zwischen E-Versätzen und H-Krümmern wird
durch Breitseitenreduzierung beim E-Versatzstück 4 bzw. 4' oder durch Breitseitenerhöhung
beim H-Krümmer 5 bzw. 5' oder auch durch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen
herbeigeführt. Gleichzeitige extreme Reflexionsarmut der E-Versatzstücke 4, 4' und
der H-Krümmer 5, 5' erhält man dann durch ein Seitenverhältnis b/a für diese beiden
Hohlleiterelemente, welches an das Seitenverhältnis der jeweils angeschlossenen
Rechteckhohlleiter angeglichen ist.
-
Die sich mit den E-Versätzen ergebende Reduzierung der Länge der Polarisationweiche
ist vor allem für die Erzielung einer ausreichenden Bandbreite der integrierten
E01-Peilwellenweiche wichtig, da die zwei Leitungspaare, die jeweils aus der ersten
Serienverzweigung- 6, 6', 10 bzw. der zweiten Serienverzweigung 7, 7', 8, aus beiden
E-Versätzen 4, 4' bzw. H-Krümmern 5, 5' und aus den Leitungspaaren der Doppelverzweigung
bestehen, für den in diese Leitungen in Form von Teilwellen eindringenden E01-Wellentyp
in den Richtanschlüssen 10 bzw. 8 der Serienverzweigungen kurzgeschlossen sind und
somit für die E01-Längssonde 3 eine frequenzabhängige Belastung darstellen. Es ergeben
sich deshalb mit steigender Frequenz periodisch wiederkehrende, besonders ungünstige
Belastungen, die eine nahezu totale Sperrung der E01-Peilwellenweiche verursachen.
Diese Frequenzbereiche rücken umso weiter auseinander, und die jeweils zwischen
ihnen liegenden Nutzfrequenzbereiche werden entsprechend umso breiter, je kürzer
diese Leitungen werden. Es ergibt sich dadurch eine breitbandig besonders geringe
E0-Auskoppeldämpfung und außerdem eine sehr geringe Durchgangsdämpfung für die nachrichtentragenden
Nutzwellen.
-
Der Richtanschluß 8 der die Weichenteilarme 7 und 7' enthaltenden
zweiten Serienverzweigung ist mit einem stetig oder gegebenenfalls auch gestuft
verdrallten Hohlleiterabschnitt 9 verbunden, dessen gerade Längsachse im spitzen
Winkel zur Längsachse der Polarisationsweiche verläuft.
-
Der gegenüber der Längsachse der Polarisationsweiche versetzte Richtanschluß
10 der die Weichenteilarme 6 und 6' enthaltenden ersten Serienverzweigung ist mit
einem geraden Kompensationshohlleiter 11 verbunden, der parallel versetzt zur Längsachse
der Polarisationsweiche verläuft und eine in beiden Nutzfrequenzbereichen wirksame
Nachbildung der durch den verdrallten Hohlleiterabschnitt 9
gegebenen
elektrischen Lange darstellt. Zur Erzielung eines breitbandig exakten Phasengleichlaufes
ist es erforderlich, daß die Breitseite a des verdrallten Hohlleiterabschnittes
9 gegenüber der Breitseite des Richtananschlusses 8 der zweiten Serienverzweigung
vergrößert ist oder daß die Breitseite des Kompensationshohlleiters 11 gegenüber
der Breitseite des Richtanschlusses 10 der ersten Serienverzweigung verringert ist.
Besonders günstig im Hinblick auf einen kleinen Reflexionsfaktor im gesamten Übertragungsbereich
ist die gemeinsame Anwendung dieser beiden Maßnahmen. Restliche Reflexionen können
dadurch vermieden werden, daß das Seitenverhältnis des Querschnitts des Kompensationshohlleiters
11 übereinstimmt mit dem Seitenverhältnis des zugehörigen Richtanschlusses 10 der
ersten Serienverzweigung.
-
Zur Reduzierung der restlichen Reflexionen des verdrallten Hohlleiterabschnittes
9, ist es vorteilhaft, daß dessen Schmalseite über die Angleichung an das Seitenverhältnis
des zugehörigen Richtanschlusses 8 hinaus derart reduziert wird, daß der verdrallte
Hohlleiterabschnitt 9 hinsichtlich seines Leitungswellenwiderstandes optimal an
diesen Richtanschluß 8 angepaßt ist.
-
Der Kompensationshohlleiter 11 und der verdrallte Hohlleiterabschnitt
9 sind über jeweils untereinander aufbausymmetrische, s-förmig gebogene Verbindungshohlleiter
12 2 und 13 mit dem 3-dB-Richtungskoppler14 verbunden. Der Richtungskoppler 14 besteht
aus zwei, mit jeweils einer Breitseite aufeinanderliegenden Rechteckhohlleitern,
welche über zwei in der Trennwand 15 zwischen den Rechteckhohlleitern angeordnete
Lochreihen miteinander gekoppelt sind. Zur Erzielung einer exakten Leistungshalbierung
insbesondere von zwei relativ weit entfernten Frequenzbändern ist es erforderlich,
den gegenseitigen
Abstand der beiden Lochreihen und den Lochdurchmesser
so zu wählen, daß sich für die Mittenfrequenzen der beiden Frequenzbänder eine exakt
gleiche Koppeldampfung von 3,0103 dB ergibt. Im Falle verhältnismäßig breiter Frequenzbänder
ist es vorteilhaft, den gegenseitigen Abstand der Koppellochreihen so zu wählen,
daß die Abweichungen von der gewünschten Koppeldämpfung an der unteren und oberen
Grenze je eines Frequenzbandes gleich groß sind.
-
Die den VerbindungshohlleiSrn 12 und 13 abgewandten Anschlüsse des
3-dB-Richtungskopplers 14 sind über weitere gebogene oder geknickte Verbindungsleitungen
16 und 17 mit jeweils einer Frequenzweiche 18 und 19 verbunden. Beim Betrieb der
Anordnung mit Doppelpolarisation sind die Frequenzweichen zur Trennung der jeweiligen
Sende-Empfangsfrequenzbänder erforderlich. Beim Betrieb mit Einfachpolarisation
kann auf eine der beiden Frequenzweichen verzichtet werden. Zur Vermeidung von elliptischen
Verzerrungen der Sendepolarisation ist jedoch auf jeden Fall eine Frequenzweiche
im Empfangs zweig erforderlich.
-
Für den Betrieb mit Einfachpolarisation ist bei bekannten derartigen
Anordnungen im allgemeinen stets nur ein Empfangsfilter vorgesehen, durch das die
Empfangs frequenz durchgelassen und die in den Empfangsarm übersprechenden Sendefrequenzteile,
die sich aus der Richtdämpfung des 3-dB-Kopplers, aus der symmetrischen Reflexion
der Verbindungshohlleiter 11, 13 bzw. 9, 12 sowie der beiden Durchgangswege der
Polarisationsweiche 1 und aus der äußeren Reflexion der Antenne am Sende-Empfangsweichenarm
2 zusammensetzen, durch Totalreflexion von den Empfangsvorrichtungen fern gehalten
werden. Dies hat aber in unerwünschter Weise zur Folge, daß die Sendestörungen ohne
zusätzliche Maßnahmen vollständig in die Sende-Empfangsweiche
zuriickreflektiert
werden. Es gelaqt dadurch ein wesentlicher Teil der Sendeleistung, die ursprünglichan
Sendearm eingespeist ist, erneut zurück in die Sende-Empfangsweiche und zwar über
denjenigen Arm, der bei dieser Weiche an ihrem Antennenanschluß 2 eine Drehrichtung
der Zirkularpolarisation hervorruft, die zu derjenigen der primär eingespeisten
Sendehauptwelle entgegengesetzt ist. Dies ist der Grund für den vorstehend erwähnten
Effekt einer elliptischen Verzerrung der Sendepolarisation.
-
Die wirksame Vorkehrung gegen eine solche elliptische Polarisationsverzerrung
besteht gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung darin, daß ein nach dem
Stand der Technik übliches Empfangsfilter durch eine Frequenzweiche ersetzt ist.
Hierdurch wird der Empfangsweg nicht beeinflußt, jedoch die Sendestörung im Empfangsweg
frequenzselektiv abgezweigt und absorbiert. Damit ist der Rückfluß der gesamten
Sendestörung in die Sende-Empfangsweiche zusätzlich um die Reflexionsdämpfung des
mit einem Absorberwiderstand versehenen Sendefrequenzarmes dieser Frequenzweiche
gedämpft. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Polarisationsverzerrung zu vernachlässigbar
kleinen Werten.
-
Beim Betrieb der Sende-Empfangsweiche mit Einfach- und Doppelpolarisation
ergibt sich eine Umkehrung des Drehsinns der erzeugten Sendpolarisation und eine
Vertauschung der den Empfangspolarisationen zugeordneten, zu den Empfangsvorrichtungen
führenden Ausgänge durch eine Umkehrung des Drehsinns des verdrallten Hohlleiterabschnittes
9.
-
7 Patentansprüche 1 Figur