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Hornstrahler für zirkulare oder lineare Polarisa-
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tion mit einer KopDelanorLnung Die Erfindung betrifft einen Hornstrahler
für zirkulare oder lineare Polarisation mit einer Koppelanordnung zur Auskoppelung
von Äblageinformation bei Eigennachführsyst emen.
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Bei Antennen mit Eigennachführung, z. 3. für Satelliten-Bodenstationen,
ist es erforderlich, die ankommenden zirkular oder linear polarisierten Empfangssignale
kleiner Leistung linear polarisiert und dämpfungsarm einem parametrischen Empfangsverstärker
zuzuführen. Gleichzeitig müssen zur automatischen Eigennachführung der Antenne hochfrequente
Bakensignale mit beliebiger Frequenz innerhalb des Empfangsbandes ausgekoppelt werden,
deren Ausgangsspannung innerhalb gewisser Grenzen proportional sind zu den Ablagen
in Azimut und Elevation der Antennenachse zur Verbindungslinie Satellit-Antenne.
Als Nachführkriterium kann auch die Tatsache verwendet werden, daß der nichtaxiale
Einfall einer ebenen Welle in der Erregerapertur die Anregung höherer Hohileiterwellentypen
zur Folge hat, deren Energieinhalt im Nachführkoppler als Ablagekriterium ausgekoppelt
werden kann. Dabei eignen sich die geraden Wellentypen, insbesondere die H20-Welle,
am besten als Ablagekriterium, da sie mit der höchsten Amplitude angeregt wird und
die günstigste Strahlungscharakteristik aufweist. Der Abstand der Maximalamplituden
der H10-Welle (Nachrichtenkanal) zur H20 -Welle (Nach-
führkanal)
ist so groß, daß keine gegenseitigen Störungen auftreten. Die Ablageinformationen
der H20 - sowie der H02-Welle orientieren sich stets an den Erregerkoordinaten.
Bei zirkular polarisierten Empfangssignalen und parallel zu den Ablageebenen (Azimut
und Elevation) orientierten Erregerkoordinaten ist die H20-Welle das Kriterium für
die Azimut-Abweihung, die H02- Welle das Kriterium für die El rationsabweichung.
Die für eine hohe Nachführgenauigkeit angestrebte Auskopplung der H20- und H02-Welle
erfordert eine Koppelanordnung, die selektiv auf diese Wellentypen wirkt. Der Nutzkanal
(H10-, H01-Welle) soll dabei weder gekoppelt oder bedämpft noch gestört werden.
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Eine Störung kann sich in Form von Reflexionen oder in der Anregung
höherer Wellentypen bemerkbar machen. Das Problem einer wellentypselektiven Ankopplung
läßt sich jedoch nicht mit einer Koppelanordnung allein lösen, vielmehr ist die
weitgehende Entkopplung nur mit einem zusätzlichen Mikrowellennetzwerk (Eomparator-Netzwerk)
möglich. Derartige Netzwerke sind jedoch sehr aufwendig, vgl. Nachrichtentechnische
Zeitschrift, Oktober 1973 Seiten 441 bis 480, insbesondere Seiten 442 und 444. Aus
der oben genannten Druckschrift ist auch bekannt, als wirksames Selektionsmittel
für Wellentypen mit unterschiedlichen Grenzwellenlängen ein pyramidisches Hohlrohr
zu verwenden. Ferner wird noch die unterschiedliche Konfiguration der beteiligten
Felder ausgenutzt. Bei sämtlichen bekannten Lösungen ist jedoch die Verwendung eines
aufwendigen Komparatornetzwerkes erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hornstrahler der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem nur eine sehr geringe Verkopplung zwischen der
H20- und der H02-Welle erfolgt und bei dem folglich ohne großen konstruktiven Aufwand
auf die Verwendung eines komplizierten Komparatorsystems verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Hornstrahler der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination aus einem Pyramidenhornstrahler,
bestehend aus drei Abschnitten mit einem um 45 ° gegenüber den Hornwänden gedrehten
Speisehohlleiter, dessen ursprünglich rechteckiger Querschnitt sich in Abstrahlungsrichtung
im ersten Abschnitt des Pyramidenhornstrahlers zu einem quadratischen Querschnitt
aufweitet, im zweiten Abschnitt von quadratisch auf rechteckförmig übergeht und
im dritten Abschnitt wieder auf eine quadratische Apertur rückgeführt ist oder rechteckfcrmig
bleibt; und einer wellentypselektiven Eoppelanordnung zur Auskopplung der Wellentypen
H20 und Ho2 wobei die Kurzschlußebenen für diese beiden Wellentypen räumlich voneinander
getrennt sind.
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Ein Pyramidenhornstrahler mit einem um 45 ° gegenüber den Eornwänden
gedrehten Speisehohlleiter, dessen ursprünglich rechteckiger Querschnitt sich in
Abstrahlungsrichtung zu einem quadratischen Querschnitt aufweitet ist an sich bereits
aus Microwave Journal, April 1975, Seiten 30-A, 30-D und 38-B bis 38-C bekannt.
Der dort beschriebene Pyramidenhornstrahler weist å jedoch keine wellentypselektive
Koppelanordnung
auf.
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Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist aus dem Unteranspruch
ersichtlich.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die starke Verkopplung, die sonst bei üblichen H20/H02.-Kopplern auftritt, auf
einfache Weise verhindert wird und ein aufwendiges Komparatorsystem entfällt. Eine
wahrnehmbare Kopplung, Bedämpfung oder gar Störung des Nutzkanals (H10, H01-Welle)
tritt nicht auf.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Pyramidenhornstrahler
mit wellentypselektiver Koppelanordnung im Aufriß; Fig. 2 einen Seitenriß zu Fig.
1; Fig. 3 eine Frontalansicht zu Fig. 1.
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Der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Pyramidenhornstrahler besteht
aus drei Abschnitten 1, 2,3 und weist einen um 45 ° gegenüber den Hornwänden gedrehten
Speisehohlleiter 4 auf, dessen ursprünglich rechteckiger Querschnitt sich in Abstrahlungsrichtung
im ersten Abschnitt 3 des Pyramidenhornstrahlers zu einem quadratischen Querschnitt
aufweitet.
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Im zweiten Abschnitt 2 des Pyramidenhornstrahlers erfolgt wiederum
ein Übergang von quadratischem
auf rechteckigen Querschnitt. Daran
schließt sich der eigentliche Hornstrahler mit dem dritten Abschnitt 1 an, der eine
quadratische oder rechteckförmige Öffnung besitzt. Infolge dieser unterschiedlichen
Abmessungen wird bewirkt, daß die Kurzschlußebenen 8, 9 und damit auch die Rnotenpunktebenen
der H20 und H02-Welle, die die gewünschten Ablageinformationen enthalten, räumlich
getrennt sind. Die Kurzschlußebene 8 der H20-Welle liegt in dem dem Speisehohlleiteranfang
zugewandten 1. Drittel des zweiten Abschnittes 2. Im Abstand von ca einer 1/4 Wellenlänge
der H20-Welle von der Kurzschlußebene 8 entfernt sind in der oberen und unteren
Wand des zweiten Abschnitts 2 quer im Strombauch gopelschlitze 5 für die H20-Welle
angebracht.
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Die Kurzschlußebene 9 der H02-Welle liegt dagegen bereits im Abschnitt
1 des Pyramidenhornstrahlers.
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Ebenfalls im Abstand von ca. einer 1/4 Wellenlänge der 1102Welle von
der Kurzschlußebene entfernt sind in den Seitenwänden des dritten Abschnittes 1
des Pyramidenhornstrahlers Roppelschlitze 6 zur Auskoppelung der 1102Welle angebracht.
Anstelle von Koppelschlitzen können auch Koppelstifte, die in den Stromknoten angeordnet
sind, Verwendung finden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Pyramidenhornstrahler wird die Verkoppelung
der H20. und H02-Welle stark vermindert, da in der Knotenpunktebene bzw. der Auskoppelebene
der 1120 -Welle der H02-Wellentyp nicht mehr ausbreitungsfähig ist. Jeweils gegenüberliegende
Koppelschlitze 5, 6 sind durch Resonatoren angepaßt und werden durch eine magische
T-Schaltung 0 oder durch ein 180 -Hybrid in bekannter Weise zu-
sammengefaßt.
Diese Schaltungen entkoppeln die aus der H20 - bzw.H02 -Welle gewonnenen Energieanteile
von denen der Nutzwelle H10 bzw. H01.
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Der erfindungsgemäße Hornstrahlrer eignetslcn Desonders für alle Arten
von Richtantennen mit wigennachführung.