DE2826479A1 - Septum- oder membranpolarisator - Google Patents

Septum- oder membranpolarisator

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DE2826479A1
DE2826479A1 DE19782826479 DE2826479A DE2826479A1 DE 2826479 A1 DE2826479 A1 DE 2826479A1 DE 19782826479 DE19782826479 DE 19782826479 DE 2826479 A DE2826479 A DE 2826479A DE 2826479 A1 DE2826479 A1 DE 2826479A1
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/173—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a conductive element

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. Curt Wallach
If Dipl.-lng. 6ünther Koch
Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach
Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d
Unser Zeichen: l6l44 H/Bu
Bezeichnung: Septum- oder Membranpolarisator
Anmelder: Ford Aerospace & Communications
Corporation
Dearborn, Michigan
728 Parklane Towers East One Parklane Blvd.
USA
Vertreter: Patentanwälte
Dipl.-lng. C. Wallach Dipl.-lng. G. Koch
Dipl.-lng. Dr. T. Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
Erfinder: Harry Joe Gould
Cupertino, Calif. 95014 USA
8098B1/1028
Die Erfindung betrifft einen Septum-Polarisator zur Umwandlung eines linear-polarisierten Mikrowellensignals in ein zirkulär polarisiertes Mikrowellensignal und umgekehrt.
Ein Septum-Polarisator ist üblicherweise eine Hohlleiteranordnung mit drei Öffnungen. Er kann aus einem kreisförmigen Wellenleiter bestehen, typischerweise wird er jedooh von zwei Rechteck-Hohlleitern mit einer gemeinsamen breiten oder H-Ebenen-Wandung gebildet. Die beiden Rechteckwellenleiter werden durch eine abgeschrägt verlaufende Septummembran oder -trennwand in einen einzigen quadratischen Hohlleiter transformiert. In der US-Patentschrift 3 958 193 der Anmelderin sind verschiedene bekannte Bauarten derartiger Septum-Polarisatoren dargestellt und beschrieben.
In einem derartigen Septumpolarisator wird ein linear-polarisiertes Mikrowellensignal mit transversalem elektrischen Feld durch die Wirkung des Septums in ein zirkular-polarisiertes (CP) Mikrowellensignal umgewandelt oder umgekehrt. Das linear polarisierte Signal wird an einer der beiden Rechteckhohlleiteröffnungen eingeführt und erzeugt in der Öffnung des quadratischen Hohlleiters ein Mikrowellensignal mit entweder rechtsdrehender Zirkularpolarisation (RHCP) oder links-drehender Zirkularpolarisation (LHCP). Ob eine rechts-drehende oder eine links-drehende Zirkularpolarisation RHCP oder LHCP erzeugt wird, hängt davon ab, welche der beiden Rechteckhohlleiteröffnungen erregt wird. Es ist auch möglich und für manche Anwendungsfälle 3ehr vorteilhaft und erwünscht, gleichzeitig in beiden Rechteckhohlleiteröffnungen linear-polarisierte Signale einzuführen, um so in der Öffnung des quadratischen Hohlleiters sowohl rechts- wie links-drehende zirkular-polarisierte Signale zu erzeugen, oder umgekehrt. Die beiden linear- oder zirkularpolarisierten Signale können getrennte Informationskanäle darstellen. Falls die in der Öffnung des quadratischen Hohlleiters miteinander koexistierenden rechts- und links-drehenden zirkular-polarisierenden RHCP- und LHCP-Signale vollkommene
8098B1/1023 ·Λ
Zirkularpolarisationseigenschaften besitzen, sind sie vollständig voneiander isoliert und es besteht keine Wechselwirkung oder Interferenz zwischen.
Ein vollkommenes zirkular-polarisiertes Signal weist einen rotierenden elektrischen Feldvektor auf, der als die Väktorresultante zweier orthogonaler Komponenten E und E mit
χ y
sinusförmig veränderlichem Betrag aufgefaßt werden kann, die in der Amplitude genau gleich groß, jedoch relativ zueinander um 90 außer Phase sind. Je stärker sich gleichzeitig vorliegende rechts- und linksdrehende zirkular-polarisierte RHCP- bzw. LHCP-Signale dem Zustand eines vollkommenen zirkularpolarisierten Signals annähern, umso größer ist die Isolation zwischen ihnen. Das Axialverhältnis AR stellt das Verhältnis von E zu E dar und bildet eine Anzeige für das Ausmaß, um welches ein zirkular-polarisiertes Signal von dem idealen Zustand abweicht. In dB ausgedrückt beträgt das Axialverhältnis
AR 20 log E /E . Vollkommen zirkular-polarisierte Signale x y
haben ein Axialverhältnis AR von 0 dB.
Bei den bekannten Septumpolarisatoren nach dem Stand der Technik ergibt sich ein Problem daraus, daß sie keine niedrigen Vierte des Axialverhältnisses über ein · mäßig breites Frequenzband und auch keinen niedrigen Wert des Stehwellenverhältnisses VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) über ein derartiges Band zu liefern vermögen. Um ein linear-polarisiertes Signal in ein zirkular-polarisiertes Signal oder umgekehrt umzuwandeln, muß die Septummembran bzw. -trennwand eines Polarisators eine Phasenverschiebung von annähernd 90° zwischen einer der orthogonalen Komponenten des elektrischen Feldes des zirkular-polarisierten Signals und dem linearen elektrischen Feld in der Rechteckhohlleiteröffnung erzeugen. Die bekannten Bauarten von Septummembranen nach dem Stand der Technik ergeben eine Phasenverschiebungswinkel/Frequenz-Funktion bzw. -Kennlinie, die in ihrem Anstieg keinen Umkehrpunkt aufweist. Mit anderen Worten, der Phasenverschiebungswinkel als Funktion der Frequenz über den nutzbaren Frequenzbereich des Polarisators besitzt eine Steigung, die entweder positiv oder negativ bleibt. (Ob
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Λ'
der Anstieg positiv oder negativ ist, hängt von den als Bezugsgröße gewählten Bedingungen ab.) Abweichungen des Phasenwinkels vom idealen Wert 90° führen zu Erhöhungen des Wertes des AxialVerhältnisses, und zwar um etwa 0,15 dB je Grad Abweichung von 90°.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung weist der Septumpolarisator einen ersten Hohlleiter, in welchem die Ausbreitung eines zirkular-polarisierten Mikrowellensignals aufrechterhalten werden kann, sowie eine Septummembran bzw. -trennwand auf, welche den ersten Hohlleiter in einen zweiten und einen dritten Hohlleiter unterteilt, in denen jeweils die Ausbreitung eines linear-polarisierten Mikrowellensignals mit transversalem elektrischen Feld aufrechterhalten werden kann. Die Septummembran erstreckt sich von der einen Seite zur gegenüberliegenden Seitenwandung des ersten Hohlleiters und weist eine Randkante auf, die in einem ersten an der einen Seitenwandung des ersten Hohlleiters liegenden Punkt beginnt und in einem zweiten an der gegenüberlxegenden Seitenwandung des ersten Hohlleiters gelegenen Punkt endigt. Erfindungsgemäß ist die Formgebung der Septumrandkante so gewählt, daß sie einen Umkehrpunkt in der Phasenwinkel/Frequenzfunktion bzw. -Kennlinie für die orthogonalen elektrischen Feldkomponenten des zirkular-polarisierten Mikrowellensignals bewirkt, dessen Ausbreitung in dem ersten Hohlleiter aufrechterhalten werden kann.
Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Septumpolarisators besitzen der erwähnte erste oder Anfangs- und zweite oder End-Punkt der Septumrandkante voneinander einen Abstand in der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellensignale in den Hohlleitern, und die Septumrandkante weist einen stufenförmigen Bereich auf. Der stufenförmige Bereich ist benachbart einem von den beiden Punkten (Anfangs- bzw. Endpunkt) angeordnet. Vorzugsweise weist die Septumrandkante zwischen dem abgestuften Bereich und dem anderen, entfernten der beiden Punkte einen konkav gekrümmten Bereich auf. Der konkav gekrümmte
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Bereich der Septumrandkante weist seinerseits einen benachbart dem stufenförmigen Bereich angeordneten ersten gekrümmten Bereich und einen zweiten gekrümmten Bereich auf, wobei der Krümmungsradius bzw. die Krümmungsradien des ersten gekrümmten Bereichs wesentlich kleiner als der Krümmungsradius bzw. die Krümmungsradien des zweiten gekrümmten Bereichs sind. Durch die Erfindung wird somit ein Septumpolarisator mit Phasenabgleich geschaffen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Septumpolarisators mit Phasenabgleich anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen
Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungen bekannter
Septumpolarisatoren nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 die elektrischen Feldgrößen in einem
Septumpolarisator in verschiedenen in Abstand voneinander entlang und rechtwinklig zur Längsachse des Septumpolarisators liegenden Ebenen,
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Abhängig
keit des Phasenwinkels zwischen den orthogonalen elektrischen Feldkomponenten von der Frequenz für zirkular-polarisierte Mikrowellensignale einerseits in einem herkömmlichen Septumpolarisator nach dem Stand der Technik und andererseits in einem erfindungsgemäßen Septumpolarisator mit Phasenabgleich,
Fig. 6 in perspektivischer Ansicht einen Septum
polarisator mit Phasenabgleich gemäß der Erfindung,
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.χ
Pig. 7 eine Schnittansicht des Septumpolarisators
aus Pig. 6,
Pig. 8 eine Stirnansicht des Septumpolarisators
aus Pig. 6,
Pig. 9 eine Teilschnittansicht im Schnitt längs
der Ebene 9-9 in Pig. 7,
Pig. 10 in Teilschnittansicht eine Phasenwinkel-
einstellvorrichtung in dem Septumpolarisator, im Schnitt läng der Linie 10-10 in Fig. 7,
Fig. 11 eine Schnittansicht im Schnitt längs der
Linie 11-11 in Pig. 7, zur Veranschaulichunj einer festen Abstimmvorrichtung in dem Septumpolarisator, sowie
Fig. 12 eine graphische Darstellung des Wertes
des Axialverhältnisses AR in dB in Abhängigkeit von der Frequenz, und zwar sowohl für rechts- wie links-drehende zirkular-polarisierte Mikrowellensignale RHCP bzw. LHCP in einem erfindungsgemäßen Septumpolarisator.
In der Zeichnung sind jeweils gleiche Teile in den verschiedenen Darstellungsansichten mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In den Piguren 1 bis 3 der"Zeichnung sind Septum- bzw. Membran-Polarisatoren nach dem Stand der Technik dargestellt, welche aus quadratischen Wellenleiterabschnitten 10a, 10b und 10c bestehen. Diese quadratischen Hohlleiterabschnitte sind jeweils durch Septumscheidewände 12a, 12b und 12c unterteilt, und zwar ist jeweils jeder quadratische Hohlleiter in zwei Rechteckhohlleiter unterteilt, wobei die Septummembran eine gemeinsame
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Η-Ebene für die beiden Rechteckhohlleiter darstellt. Die Septununembranen bestehen aus elektrisch leitendem Material.
In Fig. 1 beginnt die Septummembran im Punkt 14 auf der Wandung 16 eines Hohlleiters 10a und sie endet in einem Punkt 18 auf der gegenüberliegenden Wandung. Die Septumkante 20 ist geradlinig ausgebildet.
In Fig. 2 beginnt das Septum im Punkt 22 an der einen Hohlleiterwandung und endet in einem Punkt 24 auf der gegenliegenden Wandung. Die Septummembran weist einen sich verjüngenden geradlinigen Abschnitt 26 und einen geradlinigen, jedoch quer verlaufenden Abschnitt 28 auf.
Der Septumpolarisator aus Fig. 3 ist weitgehend demnaah Fig. ähnlich, mit dem Unterschied, daß zwischen einer geradlinig schräg verlaufenden Kante 32 des Septums und dem Punkt 34, in welchem das Septum die Wandung 36 des quadratischen Hohlleiters 10c berührt, ein gekrümmter Übergangsverlauf 30 vorgesehen ist.
Fig. 4 veranschaulicht Querschnittsansichten eines Septum-Polarisators nach Art des in Fig. 1 gezeigten, und zwar an fünf verschiedenen Stellen entlang der Längsachse des quadratischen Hohlleiters 10a. Die Pfeile in den Schnittansichten bezeichnen jeweils die elektrischen Feldvektoren. Der Schnitt 40 liegt in einer durch den Punkt 1*} gehenden Querebene, der Schnitt 42 in einer durch den Punkt 18 verlaufenden Querebene. In seinem vor der Septummembran 12a liegenden Bereich darf man annehmen, daß der quadratische Hohlleiter ein zirkular-polarisiertes CP-Signal durchläßt, und zwar zur Ausbreitung von dem Beobachter am Querschnitt 2JO in Richtung auf den Querschnitt 42. Diese zirkular-polarisierte Welle kann so charakterisiert werden, daß sie zwei zueinander rechtwinklige elektrische Feldkomponenten E und E aufweist, zwischen denen eine Phasen-
ο
verschiebung von 90 besteht. Die Ausbreitung bzw. Fortpflanzung
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der elektrischen Feldkomponente E durch den Septumpolarisator ist in den Schnitten 44a, 46a und 48a durch die Feldlinien veranschaulicht, während die Ausbreitung bzw. Fortpflanzung der rechtwinkligen E -elektrischen Feldkomponente in den Schnitten 44b, 46b und 48b veranschaulicht ist. Selbstverständlich sind die elektrischen Felder in dem Septumpolarisator in den Schnitten 44, 46 und 48 die Vektorresultanten der E und
E -Felder.
Bei ihrer Fortpflanzung durch den Septumpolarisator bleibt die Richtung der E -elektrischen Feldkomponente unverändert. Hingegen werden die Feldlinien des E -Signals bei dessen Fort-Pflanzung durch den Septumpolarisator verzerrt, bis schließlich an der Stelle des Schnitts 48b die E -Feldlinien parallel zu den E -Feldlinien werden und in zwei entgegengesetzt gerichtete Teile auf den entgegengesetzten Seiten des Septums unterteilt werden. An der Schnittstelle 42 unterteilt die Septummembran 12a den quadratischen Hohlleiter 10a in zwei Rechteckhohlleiterteile 50 und 52. Die E -Komponente in dem Rechteckhohlleiterteil 52 ist entgegengesetzt gerichtet zu der E -Komponente in diesem Hohlleiterteil, derart daß diese beiden elektrischen Feldkomponenten sich gegenseitig aufheben. Die E -Komponente in dem Rechteckhohlleiterabschnitt 50 hingegen ist bezüglich der E Komponente in diesem Hohlleiterabschnitt additiv, mit dem Ergebnis, daß in dem Rechteckhohlleiterabschnitt 50 ein ■linearpolarisiertes Signal enthalten ist.
Falls das in dem Schnitt 40 veranschaulichte zirkular-polarisierte Signal eine ideale Form besitzt, d.h. falls seine E - und E -Komponenten betragsmäßig gleich und genau um 90 in der Phase gegeneinander versetzt sind, so kann sodann ein zirkularpolarisiertes Signal von entgegengesetztem Drehsinn in den Hohlleiter eingeführt werden, wobei dieses zweite zirkularpolarisierte Signal mit dem ersten Signal nicht interferiert. Unter Zugrundelegung der zuvor angegebenen Ausbreitungsrichtung
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würde das zweite zirkular-polarisierte Signal in ein linearpolarisiertes Signal umgeformt, das in dem Rechteckhohlleiterteil 52 im Schnitt 42 auftritt. In die Rechteckhohlleiterab.rschnitte 50 und 52 eingeführte linear-polarisierte Mikrowellensignale erzeugen links- bzw. rechtsdrehende zirkular-polarisierte Signale in dem quadratischen Hohlleiterabschnitt an der Schnittstelle 40.
Durch die vorliegende Erfindung wird gegenüber den bekannten Septumpolarisatoren nach dem Stand der Technik in vorteilhafter Weise über ein verhältnismäßig breites Frequenzband ein Septumpolarisator zur Umwandlung von linear-polarisierten Signalen in zirkular-polarisierte Signale und umgekehrt geschaffen, ohne daß hierbei die für die Septum-Polarisatoren nach dem Stand der Technik charakteristischen hohen Werte des oben erwähnten AxialVerhältnisses auftreten. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil hohe Werte des Axialverhältnisses in den zirkular-polarisierten Signalen eine gegenseitige Interferenz zwischen sich gleichzeitig ausbreitenden links- bzw. rechtsdrehenden zirkular-polarisierten Signalen LHCP und RHCP bewirken. Diese Interferenz kann dazu führen, daß die Anwendung einer derartigen gleichzeitigen Übertragung in Übertragungssystemen ausscheidet, was unerwünscht ist, da die gleichzeitige Ausbreitung links- bzw. rechts-drehenden LHCP bzw. RHCP-Signalen praktisch eine Kapazitätsverdopplung des Mikrowellenübertragungssystems bewirkt.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des Phasenwinkels zwischen den orthogonalen E - und E -elektrischen Feldkompo-
x y
nenten eines Mikrowellensignals in Abhängigkeit von der Frequenz für einen Septumpolarisator herkömmlicher Bauart bzw. für einen erfindungsgemäß ausgelegten Septumpolarisator mit Phasenabgleich. Die gestrichelte Kurve 54 in Fig. 5 ist die Phasenwinkel/Frequenz-Charakteristik für den herkömmlichen Septumpolarisator, während die Linie 56 die Charakteristik für einen Septumpolarisator mit Phasenabgleich von ähnlicher Bauart wie gemäß der in den Fig. 6 bis 11 veran-
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schaulichten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Wie ersichtlich besitzt für den herkömmlichen Septumpolarisator der Phasenwinkel zwischen den orthogonalen elektrischen Feldkomponenten E und E den idealen Wert von 90 nur im Punkt χ y
58 entsprechend einer Signalfrequenz von etwa 6,15 GHz. Die Kurve 54 ist eine monotone Punktion, d.h. mit zunehmender Frequenz nimmt der Phasenwinkel niemals ab, bis die Frequenz den Bereich mit eingefangenem Resonanzmode erreicht, was in Fig. 5 bei einer Frequenz von etwa 6.44 GHz auftritt. Jedes Grad Änderung des Phasenwinkels gegenüber 90° bewirkt eine Zunahme des AxialVerhältnisses um etwa 0,15 dB. Bei dem bekannten Septumpolarisator liegt der Phasenwinkel über einen Frequenzbereich von etwa 6,0 bis 6,3 GHz innerhalb 90° - 1°.
Der erfindungsgemäße Septumpolarisator mit Phasenabgleich weist eine Phasenwinkel/Frequenz-Kennlinie auf, die an zwei Stellen 60 und 62 genau 90° beträgt. Diese Phasenkennlinie 56 besitzt einen Umkehrpunkt bei 64 und hat daher keinen monotonen Verlauf wie die Phasenwinkel/Frequenz-Kennlinie der bekannten Septum-Polarisatoren. Wie ersichtlich weist die Kennlinie 56 für den erfindungsgemäßen Septumpolarisator mit Phasenabgleich über den Frequenzbereich von etwa 5,8 bis 6,42 GHz einen Phasenwinkelwert von 90° - 1° auf, was eine wesentliche Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Bauart darstellt.
In den Fig. 6 bis 11 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines als Ganzes mit 70 bezeichneten Septumpolarisators mit Phasenabgleich veranschaulicht, der sich zur Anwendung im Frequenzbereich von 5,7 bis 6,3 GHz eignet, mit einem Wert des Axialverhältnisses von 0,12 dB innerhalb dieses Frequenzbandes und einem VSWR von 1,07. Der Septumpolarisator 70 weist einen ersten quadratischen Hohlleiterteil 72 auf, der durch eine aus einem leitenden Material hergestellte Septummembran 78 in einen zweiten bzw. dritten Hohlleiterteil 74 bzw. 76 unterteilt ist. Die Rechteckhohlleiterteile 74 und 76 eignen sich
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zur Aufrechterhaltung der Ausbreitung eines linear-polarisierten Mikrowellensignals mit transversalem elektrischen Feld, während der quadratische Hohlleiterteil 72 die Aufrechterhaltung der Ausbreitung von zirkular-polarisierten Mikrowellensignalen ermöglicht. Das zur Herstellung des quadratischen Hohlleiterteils des Septumpolarisators verwendete Material muß an den Hohlleiterinnenflächen elektrisch leitend sein. Vorzugsweise eignet sich ein mit Kohlenstoffasern verstärkter Werkstoff oder eine elektrischformierte Nickelschicht von 0,004 Zoll Dicke mit einem mittels Elektroblitz aufgebrachten Kupferüberzug von etwa 0,004 Zoll Dicke.
Die Septummembran 78 erstreckt sich zwischen den gegenüberliegenden Hohlleiterwandungen 80 und 82. Die Septummembran beginnt an der Hohlleiterwandung 80 in einem Punkt 90 (Fig. 7) und endet an der gegenüberliegenden Wandung 82 in einem Punkt 92, der von dem Punkt 90 einen Abstand in Richtung der Längsachse des Septumpolarisators aufweist. Die Randkante 94 der Septummembran ist so geformt, daß sie einen Umkehrpunkt in der Phasenwinkel/Frequenz-Funktion für die orthogonalen elektrischen Feldkomponenten eines zirkular-polarisierten Mikrowellensignals ergibt, dessen Ausbreitung in dem quadratischen Hohlleiterteil 72 aufrechterhalten werden kann. Die Abmessungsangaben in den Fig. 7 und 9 bis 11 sind in Zoll und wurden empirisch als geeignet für das o.a. Frequenzband ermittelt. Der Septumpolarisator weist eine Stirnwandung 84 mit Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen 86 und 88 zum Anschluß einer geeigneten Koaxial-übertragungsleitungs/Rechteckhohlleiter-Kupplung, beispielsweise der in der US-Patentanmeldung S/N 732,688 der gleichen Anmelderin beschriebenen Kupplung, auf.
Zwischen den Punkten 90 und 92, die voneinander einen Abstand in der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellensignale in den Hohlleitern besitzen, ist ein stufenförmiger Bereich 96 in der Septummembranrandkante 94 vorgesehen. Dieser stufenförmige
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Bereich 96 ist benachbart dem Punkt 92 vorgesehen, von dem stufenförmigen Bereich 96 zu dem Punkt 90 erstreckt sich ein konkav gekrümmter Teil der Septumrandkante 94. Dieser konkav gekrümmte Teil umfaßt Abschnitte 98 und 100 von unterschiedlichem Krümmungsradius, wobei der Radius des Bereichs 98 wesentlich größer als der des Bereichsabschnitts 100 ist. Der stufenförmige Bereich 96 weist einen ersten geradlinigen Teil 102 und einen zweiten geradlinigen Teil 104 quer zur Mikrowellenausbreitungsrichtung auf. Ein zur Ausbreitungsrichtung paralleler geradliniger Teil verbindet die beiden Teile 102 und 104 der Septummembranrandkante.
Der quadratische Hohlleiterteil 72 des Septumpolarisators mit Phasenabgleich weist fest angeordnete Abstimmzapfen 106 auf, die in der in Fig. 11 veranschaulichten Weise ausgebildet und angeordnet sein können. Des weiteren sind Vorrichtungen 108 (am besten in Fig. 10 ersichtlich) zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Abstimmbolzens variabler Länge vorgesehen, zur Einstellung bzw. zum Abgleich der Phasenwinkel/ Frequenz-Kennlinie des Septumpolarisators.
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Frequenzverlaufs des Werts des Axialverhältnisses für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Septumpolarisator mit Phasenabgleich. Die graphische Darstellung beruht auf Messungen der orthogonalen elektrischen Feldkomponenten E und E über
χ y
den angegebenen Frequenzbereich für die beiden rechts- bzw. linksdrehenden RHCP- bzw. LHCP zirkular-polarisierten Signale in dem Septumpolarisator. Die AxialVerhältnisse sind in dB angegeben und zwar als jeweils von Scheitel zu Scheitel gemessene Änderungen zwischen den in Fig. 12 veranschaulichten Schwingungsformen. Zu beachten sind die sehr niedrigen Werte des AxialVerhältnisses in den Punkten 110 und 112. Diese sehr niedrigen Werte des AxialVerhältnisses treten bei Frequenzen von etwa 5,87 und 6,3 GHz auf und sind eine Anzeige dafür, daß wenigstens ein Umkehrpunkt in der Phasenwinkel/Frequenzfunktion des Septumpolarisators vorliegt. Die Punkte 110 ./.
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und 112 mit niedrigen Werten des Axialverhältnisses treten an den Stellen auf, wo der Phasenwinkelunterschied zwischen den orthogonalen elektrischen Feldkomponenten des zirkularpolarisierten Signals in dem Septumpolarisator 90° beträgt.
Zusammenfassung
Gegenstand der Erfindung ist ein Septumpolarisator mit Phasenabgleich zur Umwandlung eines linear-polarisierten Mikrowellensignals in ein zirkular-polarisiertes Mikrowellensignal und umgekehrt. Der Septumpolarisator weist einen ersten Hohlleiter, der die Ausbreitung eines zirkular-polarisierten Mikrowellensignals aufrechtzuerhalten vermag, sowie einejSeptummembran auf, welche diesen Hohlleiter in einen zweiten und einen dritten Hohlleiter unterteilt, die jeweils die Ausbreitung eines Mikrowellensignals mit linear-polarisiertem elektrischem Feld gestatten. Die Septummembran erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Seiten des ersten Hohlleiters und weist eine Randkante solcher Formgebung auf, daß sie einen Umkehrpunkt in der Phasenwinkel/Frequenzfunktion für die orthogonalen elektrischen Feldkomponenten des zirkular-polarisierten Mikrowellensignals bewirkt. Hierdurch ergibt sich ein "Phasenwinkelabgleich" ("balanced phase angle"), der eine Verringerung des Welligkeitsfaktors bzw. Stehwellenverhältnisses (VSWR) des Septumpolarisators ermöglicht und eine bedeutsame Verbesserung des Axialverhältnisses des zirkular-polarisierten Mikrowellensignals erbringt.
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Claims (8)

  1. Patentanwälte Dipl.-lng. Curt Wallach Dipl.-lng. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
    D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d
    1* JUK11978
    Unser Zeichen: 1611I1I H/Bu
    Patentansprüche :
    Vl.) Septum-Polarisator zur Umwandlung einer linear-polarisierten Mikrowelle in ein zirkular-polarisiertes Signal und umgekehrt, mit einem ersten Hohlleiter, in welchem die Ausbreitung eines zirkular-polarisierten Mikrowellensignals aufrechterhalten werden kann sowie mit einer Septummembran, welche den ersten Hohlleiter in einen zweiten und einen dritten Hohlleiter unterteilt, in welchen jeweils die Ausbreitung eines linear-polarisierten Mikrowellensignals mit transversalem elektrischen Feld aufrechterhalten werden kann, wobei sich die Septummembran von der einen Seitenwandung zur gegenüberliegenden Seitenwandung des ersten Hohlleiters erstreckt und einen Randkantenverlauf von einem an der einen Seitenwandung des ersten Hohlleiters liegenden ersten oder Anfangspunkt zu einem an der gegenüberliegenden Seite des ersten Hohlleiters liegenden zweiten oder Endpunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Formgebung des Randkantenverlaufs (91J, Fig. 6 und 7) der Septummembran (78, Fig. 6 bis 11) so gewählt ist, daß die Phasenwinkel/ Frequenzfunktion bzw. -kennlinie (56» Fig. 5) für die orthogonalen elektrischen Feldkomponenten des zirkularpolarisierten Mikrowellensignals, dessen Ausbreitung in dem ersten Hohlleiter (70, Fig. 6 bis 11) aufrechterhalten werden kann, einen Umkehrpunkt (64, Fig. 5) aufweist.
    109851/102·
    OWGlNAL INSPECTED
  2. 2. Septumpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anfangs- und der Endpunkt (90 bzw. 92, Fig. 7) der Septumrandkante (91O in Abstand voneinander bezüglich der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellensignale in den Hohlleitern angeordnet sind, und daß die Septumrandkante (94) einen stufenförmigen Bereich (96) aufweist.
  3. 3. Septumpolarisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der stufenförmige Bereich (96) benachbart einem der Anfangs- oder Endpunkte (90 bzw. 92) angeordnet ist.
  4. 4. Septumpolarisator nach Anspruch 3S dadurch gekennzeichnet , daß die Septumrandkante (94) zwischen dem stufenförmigen Bereich (102,96,104) und dem anderen (90) der beiden Punkte (92,90) einen konkav gekrümmten Bereich aufweist.
  5. 5. Septumpolarisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der konkav gekrümmte Bereich der Septumrandkante (94) einen benachbart dem stufenförmigen Bereich (102,96,104, Fig. 7) angeordneten ersten kurvenförmigen Bereich (100) und einen zweiten kiifrenförmigen Bereich (98) aufweist, und daß der erste kurvenförmige Bereich (100) einen kleineren Krümmungsradius oder kleinere Krümmungsradien als der zweite kJvenförmige Bereich aufweist.
  6. 6. Septumpolarisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der stufenförmige Bereich der Septumrandkante (94) zwei sich quer zur Fortpflanzungsrichtung der Mikrowellen in den Hohlleitern erstreckende geradlinige Abschnitte (102,104, Fig. 7) aufweist. ./.
    109851/102·
  7. 7. Septumpolarisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der stufenförmige Bereich (96)
    der Septumrandkante (9*0 zwischen dem ersten oder Anfangspunkt (90) und dem zweiten oder Endpunkt (92) liegt und
    daß die Septumrandkante ferner zwischen den beiden Punkten (90,92) einen ersten und einen zweiten kurvenförmigen
    Bereich (93,100) aufweist.
  8. 8. Septumpolarisator nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß die beiden kurvenförmigen Bereiche konkav gekrümmt sind und wesentlich voneinander verschiedene Krümmungsradien besitzen.
    809851/1028
DE2826479A 1977-06-20 1978-06-16 Septum- Polarisator Expired DE2826479C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/808,206 US4126835A (en) 1977-06-20 1977-06-20 Balanced phase septum polarizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2826479A1 true DE2826479A1 (de) 1978-12-21
DE2826479C2 DE2826479C2 (de) 1984-03-01

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