DE3010360C2 - Polarization switch - Google Patents

Polarization switch

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DE3010360C2 DE19803010360 DE3010360A DE3010360C2 DE 3010360 C2 DE3010360 C2 DE 3010360C2 DE 19803010360 DE19803010360 DE 19803010360 DE 3010360 A DE3010360 A DE 3010360A DE 3010360 C2 DE3010360 C2 DE 3010360C2
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Description

ze im folgenden zu verstehen, was zu bedeuten hat, daß sich an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seiten ein £-Knick bzw. an einen geraden Hohlleiter zu beiden Seien ein //-Knick anschließt. In F i g. 2 ist entsprechend mit EHVein sogenannter E-H-Versatz bezeichnet Weiterhin ist im folgenden unter einem £//-Knick ein Rechteckhohlleiterabschnitt zu verstehen, der sowohl über die schmale als auch Ober die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelt ist Der E-H-Versatz EHV besteht aus einem geraden HohCeiter GH(Fig. 2), an den zu beiden Seiten mit entgegengesetzter Knickrichtung je ein £-//-Knick angeschlossen istIn the following, we understand what means that a straight waveguide is followed by an £ -bend on both sides and a straight waveguide on both sides with a // -bend. In Fig. 2 is correspondingly referred to as EH Vein so-called EH offset. Furthermore, in the following, a £ // kink is to be understood as a rectangular waveguide section which is angled over both the narrow and the wide rectangular waveguide side in the same cross-section. The EH offset EHV consists of a straight HohCeiter GH (Fig. 2), to which a £ - // - kink is connected on both sides with an opposite kink direction

In F i g. 1 ist nun zu erkennen, daß die vier zyklisch jeweils um 90° gegeneinander gedrehten Rechteckhohlleiterzugänge der Doppelverzweigung D V mit je einem Paar E- und //-Versätze E- V und V-H gespeist werden. Damit werden zwar beide Polarisationen in sich symmetrisch — also £01- und //21-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 //-Versätzen H- ^identisch; denn in F > g. 1 b sind der obere und untere 'Rechteckhohlleiter im Anschluß an die Doppelverzweigung DV über die Schmalseite abgewinkelt und bilden somit je einen //-Versatz H-V, während der rechte und linke Hohlleiter über ihre Breitseiten abgewinkelt sind und somit E- Versätze E- ^bilden.In Fig. 1 it can now be seen that the four rectangular waveguide accesses of the double branch DV, each rotated cyclically by 90 ° against each other, are each fed with a pair of E and // offsets E, V and VH. Thus, although both polarizations are symmetrical in itself - so £ 01- and 21-free // - stimulated, so that the unique frequency range to 2.08: 1, however, increases the E- E- V offsets are in terms of structure, phase and reflection does not identical to the // offsets H- ^; because in F> g. 1 b, the upper and lower 'rectangular waveguides are angled over the narrow side following the double branch DV and thus each form a // offset HV, while the right and left waveguides are angled over their broad sides and thus form E- offsets E- ^ .

Die vier Rechteckhohlleiter in F i g. 1 a sind in der Zeichenebene paarweise um den Winkel <x nach rechts bzw. nach links abgewinkelt Die Endquerschnitte H\ und .'/2 sowie E\ und £2 sind nach einer gewissen Länge soweit gegenseitig versetzt daß sie mit zwei exakt gleichen Hohlleiterverzweigungen SV (in Fig. Ib punktiert) durchdringungsfrei zusammengefaßt werden können.The four rectangular waveguides in FIG. 1 a are in the plane in pairs by the angle <x to the right or left angled The end cross-sections H \ and. '/ 2 and E \ and £ 2 are offset by a certain length as far as each other to cooperate with two exact same waveguide branches SV (dotted in Fig. Ib) can be combined without penetration.

Die bei einer Ausführung nach F i g. 1 noch vorhandene strukturelle Unsymmetrie kann wie folgt vollständig beseitigt werden.In an embodiment according to FIG. 1 remaining structural asymmetry can be completely as follows be eliminated.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 werden alle vier Rechteckhohlleiteratischnitte GHi, GH2, GH3 und GH* zusätzlich nach oben (oder unten) ebenfalls um den Winkel λ abgewinkelt. Es wird also die exakte Phasensymmetrie der Polarisationsweiche in F i g. 2 deshalb erreicht, weil dann alle vier Rechteckhohlleiterabschnitte EHV (einschließlich Endknicken) untereinander exakt gleich sind; denn der obere und untere Hohlleiter, die in F i g. 1 nur über ihre Schmalseite abgewinkelt sind, werden in F i g. 2 (GHy und GH2) um den gleichen Winkel auch über ihre Breitseite abgewinkelt. Analog werden der in F i g. 1 nur über die Breitseiten abgewinkelte rechte und linke Hohlleiter in F i g. 2 GH2 und GHi, auch über ihre Schmalseiten abgewinkelt.In the embodiment according to FIG. 2, all four rectangular waveguide table sections GHi, GH 2 , GH 3 and GH * are also angled upwards (or downwards) also by the angle λ. 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 one another; because the upper and lower waveguides, which are shown in FIG. 1 are only angled over their narrow side, are shown in FIG. 2 (GHy and GH2) angled at the same angle over their broad side. Analogously, the in F i g. 1 right and left waveguides only angled over the broad sides in FIG. 2 GH 2 and GHi, also angled over their narrow sides.

Der rechte Hohlleiter GHi, in F i g. 2 links verläuft in der Seitenansicht von F i g. 2 rechts parallel und somit durchdringungsfrei zwischen dem oberen und dem unteren Hohlleiter.The right waveguide GHi, in F i g. 2 on the left runs in the side view of FIG. 2 right parallel and therefore free of penetration between the upper and lower waveguides.

Die gegenseitige Lage der Endquerschnitte EH] und £//2 sowie EHi und EHa in F i g. 2 ist gegenüber F i g. 1 unverändert Diese Endquerschnitte könnet; also paarweise und durchdringungsfrei wieder mit zwei exakt eo gleichen Hohlleiterserien Verzweigungen 5 V (punktiert) zusammengefaßt werden. Damit sind beide Durchgangswege der Polarisationsweiche in F i g. 2 untereinander exakt symmetrisch. Es entfällt daher der schwierige Phasenabgleich, mit dem bisher die elektrischen Langen beider Durchgangswege der Weiche nach F i g. 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 mutual position of the end cross-sections EH] and £ // 2 as well as EHi and EHa in FIG. 2 is opposite to FIG. 1 unchanged These end cross-sections can; so in pairs and without penetration again with two exactly eo identical waveguide series branches 5 V (dotted) are combined. Both passages of the polarization switch in FIG. 2 exactly symmetrical to each other. The difficult phase adjustment, with which the electrical lengths of the two passageways of the switch according to FIG. 1 were more or less well matched to each other. In addition, the adjustment work in the case of the switch of FIG. 2 only has to be carried out for one of the two exactly identical passageways.

Jeder der vier räumlich schräg verlaufenden Rechteckhohlleiter GZZ1, 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 f£-//-Versatz E-H- V). Der einzelne E-H-Knick stellt eine sehr vorteilhafte Komoination eines £-Knicks mit einem //-Knick im selben Rechteckhohlleiterquerschnitt dar; denn die Parallelkapazität des H-Knickes und die Serieninduktivität des £-Knickes kompensieren sich gegenseitig zum größten TeiL Da die Serieninduktivität des unkompensierten £-Knickes vom Seitenverhältnis seines Rechteckhohlleiters abhängt die Parallelkapazität des unkompensierten //-Knickes dagegen nicht gibt es ein bestimmtes Seitenverhältnis, bei dem sich E- und //-Knick — gleichen Knickwinkel et vorausgesetzt — gegenseitig vollständig kompensieren. Dies gilt in sehr breiten Frequenzbändern vor allem bei kleineren Knickwinkeln (etwa λ<30°), -weil hier die Reflexion des einzelnen E- bzw. //-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 £-//-Knicke eiens E-//-Versatzes dadurch zu kompensieren, daß diese £-//-Knicke im Nutzfrequenzbereich einen Abstand von AH/4 oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon erhalten. Bei zwei relativ weit voneinander entfernten Nutzfrequenzbereichen sind Abstände von z. B. 3 ■ /J///4 im unteren und 5 · /2^/4 im oberen Bereich vorteilhaftEach of the four spatially inclined rectangular waveguides GZZ 1 , GH 2 , GH 3 and GH 4 in Figure 2 on the left is angled at both ends over the narrow and wide waveguide side at the same time with a so-called EH kink in the direction parallel to the longitudinal axis of the switch f £ - // - offset EH- V). The single EH kink represents a very advantageous combination of a £ kink with a // kink in the same rectangular waveguide cross section; because the parallel capacitance of the H- bend and the series inductance of the £ -bend compensate each other for the most part the E and // kink - assuming the same kink angle et - compensate each other completely. This applies in very broad frequency bands, especially at smaller kink angles (about λ <30 °), because here the reflection of the individual E or // kink is almost independent of frequency Compensate the reflection with an additional reactance, the sign of which is to be chosen opposite to that of the reactive component of the reflection.It is also possible to compensate the residual reflections of both £ - // - kinks of an E- // - offset by making these £ - / / -Bends in the useful frequency range are given a distance of A H / 4 or an odd multiple thereof. In the case of two useful frequency ranges that are relatively far apart, distances of z. B. 3 / J /// 4 in the lower and 5 · / 2 ^ / 4 in the upper area is advantageous

Der £-H-Knick erzeugt ein Eu- und ein //20-Störfeld.The £ -H bend generates an Eu and a // 20 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 F i g. 2 nur durch ihre Längsachsen 1,2,3,4,5,6 kenntlich gemacht sind. Ihre Länge 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 interact with the subsequent kinks of the double branching or the series branching, in the exemplary embodiment, as an expedient embodiment, waveguide sections running parallel to the switch axis are connected to each EH offset EH V, which are shown in FIG. 2 are only identified by their longitudinal axes 1,2,3,4,5,6. Their length is such that the type of interfering wave with the lowest cut-off frequency is sufficiently aperiodically attenuated at the highest operating frequency. For normal symmetry requirements, an aperiodic interference wave attenuation of 20 dB between adjacent kinks is sufficient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

I 2 gangswege im Sende- und im Empfangsband möglichst Patentansprache: reflexionsarm und möglichst im Phasengleichlauf sein sollen. Bei der praktischen Realisierung obiger bckann-I 2 corridors in the transmit and receive bands, if possible, patent address: should be low-reflection and, as far as possible, in phase synchronization. In the practical implementation of the above 1. Polarisationsweiche, die aus einer elektrisch ter Polarisationsweichen sind jedoch noch Koaxialleisymmetrischen Doppelverzweigung und zwei unter- 5 tungen verwendet, um die exakte Phasensymmetrie zu einander gleich ausgebildeten, in sich elektrisch sym- erzielen. Wenn es darauf ankommt, mit solchen Polarimetrischen Serienverzweigungen besteht und bei sationsweichen große Mikrowellenleistungen zu überder die Doppelverzweigung und die beiden Serien- tragen, dann ist deshalb mit Schwierigkeiten zu rechnen, Verzweigungen über vier untereinander gleiche Ver- weil HohlleiterkoaxiaJübergänge und Koaxialleitungen bindungen zusammengeschaltet sind, dadurch io im allgemeinen nicht mit einer hohen Leistung belastbar gekennzeichnet, daß jede der vier Verbindun- sind.1. Polarization switch, which consists of an electrically ter polarization switch, however, are still coaxial line symmetric Double branching and two sub-5 are used to ensure the exact phase symmetry equal to each other, electrically symmetrical in themselves. When it comes down to it, with such polarimetric There is series branching and in the case of sation-soft large microwave powers too the double branching and the two series bear, then difficulties are to be expected, Branches over four equal interconnections because waveguide coaxial transitions and coaxial lines bindings are interconnected, thereby generally not being able to withstand high performance marked that each of the four connections are. gen zwischen der Doppelverzweigung (DV) und den Es sind zwischenzeitlich auch sogenannte phasensym-between the double branch (DV) and the So-called phase-symmetrical beiden Serienverzweigungen (SV) aus einem gera- metrierte Polarisationsweichen bekannt bzw. vorge-both series branches (SV) known or predefined from a profiled polarization switch den Rechteckhohlleiterabschnitt (GH, bis GH*) be- schlagen worden, wozu auf die DE-OS 27 08 271 und diethe rectangular waveguide section (GH, to GH *) has been covered, including DE-OS 27 08 271 and the steht, an dessen beiden Enden bei untereinander ent- is DE-OS 28 42 576 hingewiesen sei. Bei solchen phasen-is, at both ends of which DE-OS 28 42 576 is mutually exclusive. With such phase gegengesetzter Knickrichtung je ein sowohl Ober symmetrierten Polarisationsweichen muß allerdings dieopposite buckling direction each one both over symmetrized polarization switches must, however, the die schmale als auch über die breite Rechteckhohl- Phasensymmetrie durch ?inen Abgleich angestrebt wer-the narrow as well as the wide rectangular hollow phase symmetry can be striven for by means of an adjustment leiterseite im gleichen Querschnitt abgewinkelter den.conductor side angled in the same cross-section. Rechteckholleiterabschnitt ^EW-Knick) angeschlos- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Polarisationsweisen ist, und daß die Knickwinkel («) Ober die Hohllei- 20 ehe anzugeben, deren beide Durchgangswege in einem terbreitseiten und über die Hohlleiterschmalseiten breiten Frequenzbereich exakt phasensymmetrisch sind gleich groß sind. und die darüber hinaus auch mit einer hohen Mikrowel-Rectangular hollow conductor section ^ EW kink) attached- The object of the invention is to provide a polarization and that the kink angle («) should be indicated above the hollow line, the two passageways of which are in one The broad sides and the broad frequency range over the narrow waveguide sides are exactly phase symmetrical are the same size. and which also have a high microwave 2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch lenleistung belastbar sind.2. polarization switch according to claim 1, characterized by lenkraft are resilient. gekennzeichnet, daß die geraden Rechteckhohllei- Erfindungsgemäß wird für die eingangs genanntencharacterized in that the straight rectangular hollow line is according to the invention for the aforementioned terabschnitte CGWi bis GH*) ein Seitenverhältnis 2s Polarisctionsweichen diese Aufgabe dadurch gelöst, daßsub-sections CGWi to GH *) an aspect ratio of 2s polarization yields this object in that von etwa 4:1 (a: b - 4 :1 mit a als Breitseite und b jede der vier Verbindungen zwischen der Doppelver-of about 4: 1 (a: b - 4: 1 with a as the broadside and b each of the four connections between the double als Schmalseite) haben. zweigung und den beiden Serienverzweigungen aus ei-as the narrow side). branch and the two series branches from one 3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, nem geraden Rechteckhohlleiterabschnitt besteht, an dadurch gekennzeichnet, daß im einzelnen EH- dessen beiden Seiten bei untereinander entgegenge-Knick eine zusätzliche Reaktanz vorgesehen ist. 30 setztet- Knickrichtung je ein sowohl über die schmale als3. polarization switch according to claim 1 or 2, nem straight rectangular waveguide section, characterized in that in the individual EH- the two sides of which are provided with an additional reactance when the kink is opposite to one another. 30 sets the kink direction each over both the narrow and 4. Polarisationsweiche nach Anspruch 3, dadurch auch über die breite Rechteckhohlleiterseite im gleichen gekennzeichnet, daß die zusätzliche Reaktanz im Querschnitt abgewinkelter Rechteckhohlleiterabschnitt Knickquerschnitt angeordnet ist angeschlossen ist, und daß die Knickwinkel über die4. polarization switch according to claim 3, characterized in the same over the wide rectangular waveguide side characterized in that the additional reactance in cross-section angled rectangular waveguide section Kink cross-section is arranged is connected, and that the kink angle on the 5. Polarisationsweiche nach einem der vorherge- Hohlleiterbreitseiten und über die Hohlleiterschmalseihenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 35 ten gleich groß sind.5. Polarization switch after one of the previous waveguide broadsides and over the narrow waveguide ends Claims, characterized in that 35 th are the same size. aufeinander folgende £W-Knicke einen Abstand von Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un-successive £ W kinks a distance of Further advantageous refinements are in the einer Viertelwellenlänge oder eines ungeradzahli- teransprüchen angegeben.a quarter wavelength or an odd numbered claim. gen Vielfachen davon haben. Anhand eines Ausführungsbeispiels wird nachstehendgen have multiples of it. On the basis of an exemplary embodiment, the following 6. Polarisationsweiche nach einem der vorherge- die Erfindung noch näher erläutert,
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 40 In den Zeichnungen zeigt6. Polarization switch according to one of the preceding, the invention explained in more detail,
pending claims, characterized in that 40 shows in the drawings zwischen jedem £7/-Knick und einem darauf folgen- F i g. 1 in wesentlichen Bestandteilen ein Schema derbetween every £ 7 / kink and a subsequent one. 1 in essential parts a scheme of the den Einfach-Knick (E- oder W-Knick) ein gerader phasensymmetrierten Polarisationsweiche nach der be-the single bend (E or W bend) a straight, phase-symmetrical polarization switch after the Hohlleiterabschnitt (1 bis 6) solcher Länge eingefügt reits genannten deutschen Patentanmeldung DE-OSWaveguide section (1 to 6) of such length inserted as already mentioned German patent application DE-OS ist, daß der jeweils dominante Störwellentyp (Ew, 28 42 576 und zwar zeigtis that the dominant interference wave type (Ew, 28 42 576 namely shows //20) eine vorgegebene, aperiodische Dämpfung 45 Fig. la den Aufriß, während in// 20) a given, aperiodic damping 45 Fig. La the front view, while in (z. B. 20 dB bei der höchsten zu übertragenden Be- F i g. 1 b der hierzu gehörige Grundriß dargestellt ist(For example, 20 dB at the highest level to be transmitted. Fig. 1 b the corresponding floor plan is shown triebsfrequenz) erfährt F i g. 2 zeigt in einer Draufsicht und einer Seitenansicht schematisch die exakt symmetrische Polarisations-drive frequency) learns F i g. 2 shows in a top view and a side view schematically the exactly symmetrical polarization weiche gemäß der Erfindung in reiner Hohlleitertech-soft according to the invention in pure waveguide technology 50 nik.50 nik. Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausge-The invention is based on the consideration Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationswei- gangen, Polarisationsweichen der einleitend genanntenThe invention relates to polarization paths, polarization switches of the ones mentioned in the introduction ehe, die aus einer elektrisch symmetrischen Doppelver- Art nur mit Hohlleitern aufzubauen und sie dadurch fürbefore, which build up from an electrically symmetrical double-sided type only with waveguides and thereby for zweigung und zwei untereinander gleich ausgebildeten, hohe Mikrowellen-Durchgangsleistungen geeignet zubranch and two equally designed, high microwave throughputs suitable for in sich elektrisch symmetrischen Serienverzweigungen 55 machen. Die exakte Phasensymmetrie dieser Polarisa-make electrically symmetrical series branches 55 in themselves. The exact phase symmetry of this polarization besteht und bei der die Doppelverzweigung und die tionsweichen wird in der Weise erreicht, daß ihre beidenexists and in which the double branching and the tion switch is achieved in such a way that both of them beiden Serienverzweigungen über vier untereinander Durchgangswege an gleichen Leitungsorten stets glei-two series branches via four interconnected passageways at the same line locations always the same gleiche Verbindungen zusammengeschaltet sind. ehe Leitungselemente enthalten. Im folgenden wird an-the same connections are interconnected. before contain line elements. In the following, Polarisationsweichen de;· vorgenannten Art sind bei- hand der F i g. 1 und 2 im einzelnen erläutert, wie diesesPolarization separators de; · the aforementioned types are shown in FIG. 1 and 2 explain in detail how this spielsweise aus der DE-OS 27 03 878 bekannt gewor- 60 Prinzip zu verwirklichen ist.for example, from DE-OS 27 03 878 known 60 principle can be realized. den. Ein wesentliches Anwendungsgebiet solcher PoIa- Die phasensymmetrierte Polarisationsweiche inthe. An essential field of application of such poles is the phase-symmetrical polarization switch in risationsweichen ist der Satellitenfunk, bei dem die ver- F i g. 1 enthält eine exakt symmetrische Doppelverzwei-Satellite radio is risk-sensitive, in which the F i g. 1 contains an exactly symmetrical double branch P fügbaren Sende- und Empfangsfrequenzbänder mit gung DV, die in der bereits erwähnten DE-OS 28 42 576P addable transmission and reception frequency bands with supply DV, which in the aforementioned DE-OS 28 42 576 fei rechts- und linksdrehender Zirkularpolarisation belegt beschrieben ist und die hier als Anwendungsbeispielfor clockwise and counter-clockwise circular polarization is described and used here as an application example ;"w sind und so bei gleicher Bandbreite zweifach genutzt 65 beibehalten werden soll. In den F i g. 1 und 2 sind ferner; "w are and should therefore be used twice with the same bandwidth 65. In FIGS. 1 and 2, furthermore |.| werden können. Beispielsweise zur Realisierung von die anzuschließenden Serienverzweigungen SV durch|. | can be. For example, to implement the series branches SV to be connected |] Antennenspeisesystemen muß von solchen Polarisa- punktierte Linien kenntlich gemacht Mit EV und HV |] Antenna feed systems must be marked by such polaris- dotted lines with EV and HV %; tionsweichen gefordert werden, daß ihre beiden Durch- sind sogenannte E-Versätze bzw. sogenannte W-Versät- %; tion switches are required that their two through- are so-called E- offsets or so-called W-offsets-
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