DE3010360A1 - Polarisation distributor for wide band HF transmission system - has double branch and sloping rectangular waveguides with extra reactances and series branch - Google Patents
Polarisation distributor for wide band HF transmission system - has double branch and sloping rectangular waveguides with extra reactances and series branchInfo
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Abstract
Description
PolarisationsweichePolarization switch
Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationswei- ~ che, die aus einer elektrisch symmetrischen Doppelverzweigung und zwei untereinander gleich ausgebildeten, in sich elektrisch symmetrischen Serienverzweigungen besteht und bei der die Doppelverzweigung und die beiden Serienverzweigungen über vier untereinander gleiche Verbindungen zusammengeschaltet sind.The invention relates to a polarization switch that consists of an electrically symmetrical double branch and two identically designed, in itself there is electrically symmetrical series branches and in which the double branching and the two series branches via four equal connections are interconnected.
Polarisationsweichen der vorgenannten Art sind beispielsweise aus der DE-OS 27 03 878 bekannt geworden.Polarization switches of the aforementioned type are off, for example the DE-OS 27 03 878 became known.
Ein wesentliches Anwendungsgebiet solcher Polarisationsweichen ist der Satellitenfunk, bei dem die verfügbaren Sende- und Empfangsfrequenzbänder mit rechts-und linksdrehender Zirkularpolarisation belegt sind und so bei gleicher Bandbreite zweifach genutzt werden können. Beispielsweise zur Realisierung von Antennenspeisesystemen muß von solchen Polarisationsweichen gefordert werden, daß ihre beiden Durchgangswege im Sende- und im Empfangsband möglichst reflexionsarm und möglichst im Phasengleichlauf sein sollen. Bei der praktischen Realisierung obiger bekannter Polarisationsweichen sind jedoch noch Koaxialleitungen verwendet, um die exakte Phasensymmetrie zu erzielen. Wenn es derauf ankommt, mit solchen Polarisationsweichen große Mikrowellenleistungen zu übertragen, dann ist deshalb mit Schwierigkeiten zu rechnen, weil Hohlleiterkoaxialübergänge und Koaxialleitungen im allgemeinen nicht mit einer hohen Leistung belastbar sind.One of the main areas of application for such polarization switches is the satellite radio, in which the available transmission and reception frequency bands with clockwise and counterclockwise circular polarization are occupied and so with the same bandwidth can be used twice. For example, to implement antenna feed systems must be required of such polarization switches that their two passageways in the transmit and receive bands with as little reflection as possible and in phase synchronization as far as possible meant to be. In the practical implementation of the above known polarization switches however, coaxial lines are still used in order to achieve the exact phase symmetry. When it comes down to it, such polarization splitters have high microwave powers to transmit, then difficulties are to be expected because waveguide coaxial transitions and coaxial lines generally cannot be loaded with high power.
Es sind zwischenzeitlich auch sogenannte phasensymmetrierte Polarisationsweichen bekannt bzw. vorgeschlagen worden, wozu auf die DE-OS 27 08 271 und die deutsche Patentanmeldung P 28 42 576.5 hingewiesen sei. Bei solchen phasensymmetrierten Polarisationsweichen muß allerdings die Phasensymmetrie durch einen Abgleich angestrebt werden.In the meantime, there are also so-called phase-symmetric ones Polarization switches known or proposed, including DE-OS 27 08 271 and the German Patent application P 28 42 576.5 should be noted. With such phase-balanced polarization switches However, the phase symmetry must be aimed for by means of an adjustment.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Polarisationsweiche anzugeben, deren beide Durchgangswege in einem breiten Frequenzbereich exakt phasensymmetrisch sind und die darüberhinaus auch mit einer hohen Mikrowellenleistung belastbar sind.The object of the invention is to specify a polarization switch, whose two passageways are exactly phase-symmetrical in a wide frequency range and which can also be loaded with a high microwave power.
Erfindungsgemäß wird für die eingangs genannten Polarisationsweichen diese Aufgabe dadurch gelost, daß jeder der vier Verbindungen zwischen der Doppelverzweigung und den beiden Serienverzweigungen aus einem geraden Rechteckhohlleiterabschnitt besteht, an den jeweils zu beiden Seiten bei untereinander entgegengesetzter Knickrichtung je ein sowohl über die schmale als auch über die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelter Rechteckhohlleiterabschnitt angeschlossen ist, und daß die Knickwinkel über die Hohlleiterbreitseiten und über die Hohlleiterschmalseiten gleich groß sind.According to the invention, for the polarization switches mentioned at the outset This task is solved by making each of the four connections between the double branch and the two series branches from a straight rectangular waveguide section exists, on each of the two sides with opposite buckling directions one each on both the narrow and the wide rectangular waveguide side connected in the same cross-section angled rectangular waveguide section is, and that the kink angle over the waveguide broad sides and over the waveguide narrow sides are the same size.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous refinements are given in the subclaims.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.The invention will be explained below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen Fig. 1 in wesentlichen Bestandteilen ein Schema der phasensymmetri erten Polarisationsweiche nach der bereits genannten deutschen Patentanmeldung P 28 42 576.5 und zwar zeigt Fig.1a den Aufriß, während in Fig. 1b der hierzu gehörige Grundriß dargestellt ist.Show in the accompanying drawings Fig. 1 in essence Components a scheme of the phasensymmetri erten polarization switch after the already mentioned German patent application P 28 42 576.5, namely Fig.1a shows the elevation, while in Fig. 1b the associated plan is shown.
Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht und einer Seitenansicht schematisch die exakt symmetrische Polarisationsweiche gemäß der Erfindung in reiner Hohlleitertechnik.Fig. 2 shows schematically in a plan view and a side view the exactly symmetrical polarization switch according to the invention in pure waveguide technology.
Bei der Erfindung wird von der ueberlegung ausgegangen, Polarisationsweichen der einleitend genannten Art nur mit Hohlleitern aufzubauen und sie dadurch führ hohe Mikrowellen-Durchgangsleistungen geeignet zu machen.The invention is based on the consideration of polarization switches of the type mentioned in the introduction only to be built with waveguides and thereby lead to make high microwave throughputs suitable.
Die exakte Phasensymmetrie dieser Polarisationsweichen wird in der Weise erreicht, daß ihre beiden Durchgangswege an gleichen Leitungsorten stets gleiche Leitungselemente enthalten. Im folgenden wird anhand der Figuren 1 und 2 im einzelnen erläutert, wie dieses Prinzip zu verwirklichen ist.The exact phase symmetry of these polarization switches is shown in the Way achieved that their two passageways are always the same at the same line locations Line elements included. In the following with reference to Figures 1 and 2 in detail explains how to implement this principle.
Die phasensymmetrierte Polarisationsweiche in Fig. 1 enthält eine exakt symmetrische Doppelverzweigung DV, die in der bereits erwähnten deutschen Patentanmeldung P 28 42 576.5 beschrieben ist und die hier als Anwendungsbeispiel beibehalten werden soll. In den Figuren 1 und 2 sind ferner die anzuschließenden Serienverzweigungen SV durch punktierte Linien kenntlich gemacht. Mit EV und HV sind sogenannte E-Versätze bzw.The phase-balanced polarization switch in Fig. 1 contains a exactly symmetrical double branch DV, which is in the already mentioned German Patent application P 28 42 576.5 is described and here as an application example should be retained. In Figures 1 and 2 are also to be connected Series branches SV identified by dotted lines. With EV and HV are so-called E-offsets or
sogenannte H-Versätze im folgenden zu verstehen, was zu bedeuten hat, daß sich an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seiten ein E-Knick bzw. an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seiten ein H-Knick anschließt.so-called H-offsets in the following to understand what has to mean that there is an E-kink on both sides of a straight waveguide or on one straight waveguide is connected by an H-bend on both sides.
In Fig. 2 ist entsprechend mit EHV ein sogenannter E-H-Versatz bezeichnet. Weiterhin ist im folgenden unter einem EH-Knick ein Rechteckhohlleiterabschnitt zu verstehen, der sowohl über die schmale als auch über die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelt ist. Der E-H-Versatz EHV besteht aus einem geraden Hohlleiter GH (Fig. 2), an den zu beiden Seiten mit entgegengesetzter Knickrichtung je ein E-H-Knick angeschlossen ist.In Fig. 2 there is a so-called EHV correspondingly E-H offset designated. Furthermore, below an EH bend is a rectangular waveguide section to understand both the narrow and the wide rectangular waveguide side is angled in the same cross-section. The E-H offset EHV consists of a straight line Waveguide GH (Fig. 2), on both sides with opposite bending direction one E-H bend is connected to each.
In Fig. 1 ist nun zu erkennen, daß die vier zyklisch jeweils um 900 gegeneinander gedrehten Rechteckhohlleiterzugänge der Doppelverzweigung DV mit je einem Paar E- und H-Versätze E-V und H-V gespeist werden.In Fig. 1 it can now be seen that the four cyclically each by 900 mutually rotated rectangular waveguide accesses of the double branch DV with each a pair of E and H offsets E-V and H-V.
Damit werden zwar beide Polarisationen in sich symmetrisch - also E01- und H21-frei - angeregt, so daß der eindeutige Frequenzbereich auf 2,08 : 1 steigt. Die E-Versätze E-V sind jedoch hinsichtlich Aufbau, Phase und Reflexion nicht mit den H-Versätzen H-V identisch; denn in Fig. Ib sind der obere und untere Rechteckhohlleiter im Anschluß an die Doppelverzweigung DV über die Schmalseite abgewinkelt und bilden somit je einen H-Versatz H-V, während der rechte und linke Hohlleiter über ihre Breitseiten abgewinkelt sind und somit E-Versätze E-V bilden.Thus both polarizations become symmetrical in themselves - that is E01- and H21-free - excited, so that the clear frequency range is 2.08: 1 increases. However, the E-offsets E-V are in terms of structure, phase, and reflection not identical to the H offsets H-V; because in Fig. Ib are the upper and lower Rectangular waveguide following the double branch DV over the narrow side angled and thus each form an H-offset H-V, while the right and left Waveguides are angled over their broad sides and thus form E-offsets E-V.
Die vier Rechteckhohlleiter in Fig. 1a sind in der Zeichenebene paarweise um den Winkel α nach rechts bzw. nach links abgewinkelt. Die Endquerschnitte H1 und H2 sowie E1 und E2 sind nach einer gewissen Länge soweit gegenseitig versetzt, daß sie mit zwei exakt gleichen Hohlleiterverzweigungen SV (in Fig. 1b punktiert) durchdringungsfrei zusammengefaßt werden können.The four rectangular waveguides in Fig. 1a are in pairs in the plane of the drawing angled by the angle α to the right or to the left. The end cross-sections H1 and H2 as well as E1 and E2 are mutually offset after a certain length, that they with two exactly the same waveguide branches SV (dotted in Fig. 1b) can be combined without penetration.
Die bei einer Ausführung nach Fig. 1 noch vorhandene strukturelle Unsymmetrie kann wie folgt vollständig beseitigt werden.The structural one still present in an embodiment according to FIG Imbalance can be completely eliminated as follows.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden alle vier Rechteckhohlleiterabschnitte GH1, GH2, GH3 und GH4 zusätzlich nach oben (oder unten) ebenfalls um den Winkel a abgewinkelt. Es wird also die exakte Phasensymmetrie der Polarisationsweiche in Fig. 2 deshalb erreicht, weil dann alle vier Rechteckhohlleiterabschnitte EHV(einschließlich Endknicken) untereinander exakt gleich sind; denn der obere und untere Hohlleiter, die in Fig. 1 nur über ihre Schmalseite abgewinkelt sind, werden in Fig. 2 (GH1 und GH2) um den gleichen Winkel auch über ihre Breitseite abgewinkelt.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, all four rectangular waveguide sections are GH1, GH2, GH3 and GH4 also up (or down) by the angle a angled. So it is the exact phase symmetry of the polarization switch in Fig. 2 is achieved because then all four rectangular waveguide sections EHV (including End kinks) are exactly the same as each other; because the upper and lower waveguide, which in Fig. 1 are only angled over their narrow side are shown in Fig. 2 (GH1 and GH2) angled at the same angle across its broad side.
Analog werden der in Fig. 1 nur über die Breitseiten abgewinkelte rechte und linke Hohlleiter in Fig. 2 GH2 und GH4 auch über ihre Schmalseiten abgewinkelt.Analogously, those in FIG. 1 are only angled over the broad sides right and left waveguides in Fig. 2 GH2 and GH4 also angled over their narrow sides.
Der rechte Hohlleiter GH4 in Fig. 2 links verläuft in der Seitenansicht von Fig. 2 rechts parallel und somit durchdringungsfrei zwischen dem oberen und dem unteren Hohlleiter.The right waveguide GH4 in FIG. 2 on the left runs in the side view of Fig. 2 right parallel and thus penetration-free between the upper and the lower waveguide.
Die gegenseitige Lage der Endquerschnitte EH1 und EH2 sowie EH3 und EH4 in Fig. 2 ist gegenüber Fig. 1 unverändert. Diese Endquerschnitte können also paarweise und durchdringungsfrei wieder mit zwei exakt gleichen Hohlleiterserienverzweigungen SV (punktiert) zusammengefaßt werden. Damit sind beide Durchgangswege der Polarisationsweiche in Fig. 2 untereinander exakt symmetrisch.The mutual position of the end cross-sections EH1 and EH2 as well as EH3 and EH4 in FIG. 2 is unchanged from FIG. 1. These end cross-sections can therefore in pairs and without penetration again with two exactly identical waveguide series branches SV (dotted) are summarized. This means that both passageways are the polarization switch in Fig. 2 exactly symmetrical to one another.
Es entfällt daher der schwierige Phasenabgleich, mit dem bisher die elektrischen Längen beider Durchgangswege der Weiche nach Fig. 1 mehr oder weniger gut aneinander angeglichen wurden. Außerdem ist die Anpassungsarbeit bei der Weiche von Fig. 2 nur noch für einen der beiden exakt gleichen Durchgangswege zu leisten.The difficult phase alignment that was previously used by the electrical lengths of both passageways of the switch according to FIG. 1 more or less have been well matched to each other. In addition, the adjustment work is on the switch of Fig. 2 only to make for one of the two exactly the same passageways.
Jeder der vier räumlich schräg verlaufenden Rechteckhohlleiter GH1, GH2, GH3 und GH4 in Fig. 2 links wird an seinen beiden Enden über die schmale und breite Hohlleiterseite zugleich mit einem sogenannten E-H-Knick in Richtung parallel zur Längsachse der Weiche abgewinkelt (E-H-Versatz E-H-V). Der einzelne E-H-Knick stellt eine sehr vorteilhafte Kombination eines E-Knickes mit einem H-Knick im selben Rechteckhohlleiterquerschnitt dar; denn die Parallelkapazität des H-Knickes und die Serieninduktivität des E-Knickes kompensieren sich gegenseitig zum größten Teil. Da die Serieninduktivität des unkompensierten E-Knickes vom Seitenverhältnis seines Rechteckhohlleiters abhängt, die Parallelkapazität des unkompensierten H-Knickes dagegen nicht, gibt es ein bestimmtes Seitenverhältnis, bei dem sich E- und H-Knick - gleichen Knickwinkel α vorausgesetzt - gegenseitig vollständig kompensieren. Dies gilt in sehr breiten Frequenzbändern vor allem bei kleineren Knickwinkeln (etwa a < 300); weil hier die Reflexion des einzelnen E- bzw. H-Knickes nahezu frequenzunabhängig ist. Weicht das Seitenverhältnis von dem obengenannten ab, so läßt sich die verbleibende Reflexion mit einer zusätzlich anzubringenden Reaktanz kompensieren, deren Vorzeichen entgegengesetzt zu demjenigen der Blindkomponente der Reflexion zu wählen ist. Es ist auch möglich, die Restreflexionen beider E-H-Knicke eines E-H-Versatzes dadurch zu kompensieren, daß diese E-H-Knicke im Nutzfrequenzbereich einenAbstand von #H/4 oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon erhalten. Bei zwei relativ weit voneinander entfernten Nutzfrequenzbereichen sind Abstände von z.B. 3. #H/4 im unteren und 5.##H/4 im oberen Bereich vorteilhaft.Each of the four spatially inclined rectangular waveguides GH1, GH2, GH3 and GH4 in Fig. 2 is left at both ends over the narrow and wide waveguide side at the same time with a so-called E-H kink in the parallel direction Angled to the longitudinal axis of the switch (E-H offset E-H-V). The single E-H kink represents a very advantageous combination of an E-kink with an H-kink in the same Rectangular waveguide cross-section; because the parallel capacitance of the H-kink and the series inductance of the E-kink compensate each other for the most part. Since the series inductance of the uncompensated E-kink depends on the aspect ratio of its Rectangular waveguide depends on the parallel capacitance of the uncompensated H-bend on the other hand, there is a certain aspect ratio at which the E and H kinks - assuming the same kink angle α - fully compensate each other. This applies in very broad frequency bands, especially with smaller bending angles (e.g. a <300); because here the reflection of the individual E or H bend is almost independent of frequency is. If the aspect ratio deviates from the above, the remaining Compensate the reflection with an additional reactance, its sign opposite to that of the reactive component of the reflection is to be chosen. It it is also possible to reduce the residual reflections of both E-H kinks of an E-H offset to compensate for the fact that these E-H kinks in the useful frequency range are at a distance of # H / 4 or an odd multiple thereof. With two relatively far from each other distant frequency ranges are distances of e.g. 3. # H / 4 in the lower and 5. ## H / 4 advantageous in the upper area.
Der E-H-Knick erzeugt ein E11- und ein H20-Störfeld.The E-H kink generates an E11 and an H20 interference field.
Damit diese Störfelder nicht mit denen anschließender Knicke der Doppelverzweigung bzw. der Serienverzweigungen in Wechselwirkung treten, sind im Ausführungsbeispiel als zweckmäßige Ausgestaltung an jeden E-H-Versatz EHV parallel zur Weichenachse verlaufende Hohlleiterabschnitte angeschlossen, die in Fig. 2 nur durch ihre Längsachsen 1, 2, 3, 4, 5, 6 kenntlich' gemacht sind. Ihre Lange ist so bemessen, daß der Störwellentyp mit der niedrigsten Grenzfrequenz bei der höchsten Betriebsfrequenz ausreichend aperiodisch gedämpft wird. Dazu genügt bei normalen Symmetrieforderungen eine aperiodische Störwellendämpfung von 20 dB zwischen benachbarten Knicken. So that these interference fields do not interfere with the subsequent kinks in the Double branching or the series branches interacting are in Embodiment as an expedient configuration to each E-H offset EHV in parallel connected to the switch axis extending waveguide sections, which in Fig. 2 only are identified by their longitudinal axes 1, 2, 3, 4, 5, 6 '. Your length is dimensioned so that the interfering wave type with the lowest cutoff frequency at the highest Operating frequency is sufficiently damped aperiodically. This is sufficient for normal Symmetry demands an aperiodic interference wave attenuation of 20 dB between neighboring ones Buckling.
2 Figuren 6 6 Patentansprüche Leerseite 2 Figures 6 6 claims Blank page
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803010360 DE3010360C2 (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Polarization switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803010360 DE3010360C2 (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Polarization switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3010360A1 true DE3010360A1 (en) | 1981-09-24 |
| DE3010360C2 DE3010360C2 (en) | 1985-08-08 |
Family
ID=6097554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803010360 Expired DE3010360C2 (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Polarization switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3010360C2 (en) |
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- 1980-03-18 DE DE19803010360 patent/DE3010360C2/en not_active Expired
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Also Published As
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|---|---|
| DE3010360C2 (en) | 1985-08-08 |
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