DE3027497A1

DE3027497A1 - Polarisationsweiche mit speisehorn

Info

Publication number: DE3027497A1
Application number: DE19803027497
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 3012 Langenhagen Möhring
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1980-07-19
Filing date: 1980-07-19
Publication date: 1982-02-25
Also published as: US4412222A; BR8102654A

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1 1762

17. Juli 1980

Polarisationsweiche mit Speisehorn

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationsweiche mit Speisehorn zur Trennung zweier linear polarisierter elektromagnetischer Wellen für die Ausleuchtung einer Richtantenne mit parabolischem Reflektor, bestehend aus einem kreisrunden Rohrstück, das auf seiner dem Reflektor abgewandten Seite mit einer Kurzschlußplatte abgeschlossen ist und auf seiner dem Reflektor zugewandten Seite das Speisehorn mit sich in Richtung auf den Reflektor erweiternder Öffnung aufweist, an welches zwei die elektromagnetischen Wellen getrennt führende Speiseleitungen so angeschlossen sind, daß sie bezüglich des Reflektors in einer Ebene hintereinander liegen.

Richtantennen dienen zur drahtlosen Übertragung elektromagnetischer Wellen von einem Ort zu einem anderen und werden dabei beispielsweise für Richtfunk, Satellitenfunk und Punkortung eingesetzt. Sie.sollen einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben und werden daher mit Erregern ausgerüstet, die für die Antennen eine sehr hohe Dämpfung der Nebenzipfel in den stör-^enden Rich-

tungen, gute Anpassung und guten Gewinn aufweisen. Die mit einem Speisehorn ausgerüsteten Erreger sind bei Parabolantennen im Brennpunkt angeordnet, so daß die angeschlossene Speiseleitung, bei der es sich meistens um einen elektromagnetischen Hohlleiter handelt, eine Abschattung bewirkt, durch welche die Strahlungseigenschaften der Antenne ungünstig beeinflußt werden.

Dieser Nachteil kann sich dann verstärkt auswirken, wenn die Antenne für zwei voneinander getrennte elektromagnetische Wellen benutzt wird, die entweder gleichzeitig gesendet oder empfangen werden oder von denen eine gesendet und die andere gleichzeitig empfangen wird. Bei derartigen Antennen wird vor das Speisehorn eine Polarisationsweiche vorgeschaltet, in welche zwei Speiseleitungen münden, die die beiden Wellen getrennt führen. Da die beiden Wellen einwandfrei entkoppelt sein müssen, werden die Speiseleitungen um 90 gegeneinander versetzt an die Polarisationsweiche angeschlossen, wodurch sich für die Antenne eine vergrößerte Abschattung ergibt.

Bei der bekannten, eingangs beschriebenen Polarisationsweiche nach der US-PS 3,864,688 ist die Ahschattung dadurch klein gehalten, daß die beiden als Hohlleiter ausgebildeten Speiseleitungen in der gleichen Ebene an das Rohrstück angeschlossen sind. Sie können dadurch leicht in einer Ebene hintereinander geführt werden. Es ergibt sich durch einen derartigen Anschluß allerdings der Nachteil, daß für die Trennung der beiden elektromag-5 netischen Wellen im Rohrstück ein erheblicher Mehraufwand getrieben werden muß, da die eine Welle ohne Störung der anderen Welle reflexionsarm um 90° gedreht werden muß. Das geschieht bei dieser bekannten Anordnung beispielsweise mit im Rohrstück angeordneten, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Stiften oder mit einem in sich verdrehten Blechstreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polarisationsweiche für zwei elektromagnetische Wellen anzugeben, die eine möglichst geringe Abschattung der Antenne gewährleistet, einfach aufgebaut ist, einen einfachen Anschluß der Speiseleitungen erlaubt und keinen Zusatzaufwand für die Trennung der beiden Wellen benötigt.

Diese Aufgabe wird bei einer Polarisationsweiche der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Speiseleitungen als koaxiale Hochfrequenz-Kabel mit einem
Innenleiter und einem durch ein Dielektrikum von diesem getrennten konzentrischen Außenleiter ausgebildet sind, daß das eine Kabel mit induktiver Sonde an der stirnseitigen Kurzschlußplatte in Achsrichtung des Rohrstücks an dieses angeschlossen ist, daß das zweite Kabel mit kapazitiver Sonde in radialer
Richtung an das Rohrstück angeschlossen ist, und daß zwischen den Anschlußstellen der beiden Kabel ein von Wandung zu Wandung des RohrStücks reichendes, ebenes Kurzschlußblech angeordnet ist.

Durch die unterschiedlichen Anschl—üsse der beiden Speiseleitungen am Rohrstück - zum einen axial an einer Stirnseite und zum anderen radial am Umfang - können die Speiseleitungen ohne Schwierigkeiten in einer Ebene hintereinander angeordnet werden. Die Abschattung der Antenne durch die Speiseleitungen wird dadurch auf ein Minimum reduziert und die Abstrahlungseigenschaften der Antenne werden entsprechend verbessert. Weiterhin ergeben sich durch die unterschiedlichen Anschlüsse ohne jeden zusätzlichen Aufwand zwei senkrecht aufeinander stehende elektromagnetische Wellen, die einwandfrei entkoppelt sind. Die
Polarisationsweiche kann daher sehr einfach, aus wenigen Teilen aufgebaut werden und auch der Anschluß der Speiseleitungen kann mit üblichen Mitteln einfachst durchgeführt werden. Die Verwendung der koaxialen Hochfrequenz-Kabel (HF-Kabel) bietet den

weiteren Vorteil, daß für die Speiseleitungen kleine Querschnitte verwendet werden können, was mit Hohlleitern für den gleichen Frequenzbereich nicht möglich wäre. Durch die induktive Sonde einerseits und die kapazitive Sonde andererseits brauchen nur noch die koaxialen TEM-Wellen in geeignete H,,-Hohlleiterwellen umgewandelt zu werden. Um diese Umwandlung möglichst reflexionsarm durchführen zu können, sind beide Sonden gemäß einem
weiteren Gedanken der Erfindung von außen verstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel des Erf-indungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Antenne mit einer Polariationsweiche nach der Erfindung.

Fig. 2 die Polarisationsweiche in vergrößertem Maßstab. Fig.. 3 ein Einzelteil der Polarisationsweiche.

Mit 1 ist der Reflektor einer Parabolantenne bezeichnet, in deren Brennpunkt eine Polarisationsweiche 2 angeordnet ist, deren Aufbau aus den Fig. 2 und 3 genauer hervorgeht. Diese Polarisationsweiche ist über ein Gestänge 3 in ihrer Position befestigt. An die Polarisationsweiche sind zwei HF-Kabel 4 und 5 angeschlossen, und zwar so, daß das HF-Kabel 4 in radialer Richtung in die Weiche einmündet, während das HF-Kabel 5 axial an dieselbe angeschlossen ist.

Die Polarisationsweiche 2 besteht aus einem kreisrunden Rohrstück 6, das an seinem einen Ende mit einer Kurzschlußplatte 7 abgeschlossen ist und an seinem anderen Ende ein Speisehorn 17 aufweist, aus dessen Öffnung die linear polarisierten elektromagentischen Wellen zur Ausleuchtung der Parabolantenne austreten. In axialer Richtung des RohrStücks 6 ist das HF-Kabel 5 angeschlossen, wobei der Außenleiter desselben direkt an die Kurzschlußplatte 7 angeschlossen ist, während der Innenleiter desselben unter Durchdringung der Kurzschlußplatte an eine induktive Sonde 8 angeschlossen ist, die wiederum mit dem Rohrstück 6 verbunden ist.

Das HF-Kabel 4 ist im Gegensatz zum HF-Kabel 5 nicht axial, sondern radial an das Rohrstück 6 angeschlossen, wobei der Außenleiter wieder direkt mit dem Rohrstück verbunden ist. Der Innenleiter des HF-Kabels 4 ist mit kapazitiver Sonde in das Rohrstück 6 eingekoppelt, die im vorliegenden Fall als Stift 9 ausgebildet ist. Dieser Stift ragt in radialer Richtung in das Rohrstück hinein und kann in seiner axialen Länge verstellt werden. Hierzu ragt von der gegenüberliegenden Seite des Rohrstücks ein in axialer Richtung verstellbarer, nicht leitender Finger 10 in das Rohrstück 6 hinein, der aus Isoliermaterial besteht und an der Stirnseite des Stiftes 9 anliegt. Zwischen

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den Anschlußstellen der beiden HF-Kabel 4 und 5 ist in der Nachbarschaft der Anschlußstelle des HF-Kabels 4 ein ebenes Kurzschlußblech 11 angeordnet, das quer über das Rohrstück 6 verläuft und jeweils an der Wandung desselben anliegt. Zwischen dem Kurzschlußblech 11 und der Anschlußstelle des HF-Kabels 5 kann in der gleichen Ebene, wie das Kurzschlußblech 11, noch ein ebener Absorber 12 angebracht werden, der eventuell doch in der falschen Richtung laufende Wellen an der weiteren Ausbreitung hindern soll.

Der Innenleiter 15 des HF-Kabels 5 wird über die induktive Sonde 8 angeschlossen. Diese Sonde besteht beispielsweise aus einem Kreuzglied, das drei um 90° gegeneinander versetzte Bolzen 13 aufweist. Diese Bolzen sind in einem Zentralstück befestigt, beispielsweise in dasselbe eingeschraubt, an welches auch der Innenleiter 15 des HF-Kabels 5 angeschlossen ist. Die drei Bolzen 13 sind jeweils mit dem Rohrstück 6 elektrisch leitend verbunden und können über stirnseitige Schlitze, beispielsweise mit einem Schraubenzieher von außen verstellt werden, damit eine möglichst reflexionsarme Einkopplung des HF-Kabels auch nachträglich eingestellt werden kann. Damit hier weitere Möglichkeiten zur Feineinstellung vorhanden sind, können die Bolzen 13 Eindrehungen 16 aufweisen, die bei der Axialverstellung der Bolzen dementsprechend mit verstellt werden können.

Wie bereits erwähnt, kann der Innenleiter des HF-Kabels 4 an den in axialer Richtung verstellbaren Stift 9 angeschlossen wer>den. Dieser Stift 9 kann beispielsweise teleskopartig ausgebildet sein, so daß seine axiale Länge dann durch den aus Isoliermaterial bestehenden Finger 10 von außen nachträglich verstellt werden kann.

Das Speisehorn 17 weist eine Öffnung auf, die in Richtung auf den Reflektor der Parabolantenne aufgeweitet ist. Diese Aufweitung kann konisch, also linear ausgeführt sein, sie kann jedoch auch nicht linear in Form einer Kurve verlaufen und es ist auch möglich, diese Aufweitung stufenförmig auszubilden.

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Claims

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Kabel- und Metallwerke Gu£ehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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17. Juli 1980

Patentansprüche

f !./Polarisationsweiche mit Speisehorn zur Trennung zweier linear polarisierter elektromagnetischer Wellen für die Ausleuchtung einer Richtantenne mit parabolischem Reflektor, bestehend aus einem kreisrunden Rohrstück, das auf seiner dem Reflektor abgewandten Seite mit einer Kurzschlußplatte abgeschlossen ist und auf seiner dem Reflektor zugewandten Seite das Speisehorn mit sich in Richtung auf den Reflektor erweiternder Öffnung aufweist, an welches zwei die elektromagnetischen Wellen getrennt führende Speiseleitungen so angeschlossen sind, daß sie bezüglich des Reflektors in einer Ebene hintereinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitungen als koaxiale Hochfrequenz-Kabel (4,5) mit einem Innenleiter und einem durch ein Dielektrikum von diesem getrennten konzentrischen Außenleiter ausgebildet sind, daß das eine Kabel (5) mit induktiver Sonde (8) an der stirnseitigen Kurzschlußplatte (7) in Achsrichtung des Rohrstücks (6) an dieses angeschlossen ist, daß das zweite Kabel (4) mit kapazitiver Sonde

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in radialer Richtung an das Rohrstück angeschlossen ist, und daß zwischen den Anschlußstellen der beiden Kabel ein von Wandung zu Wandung des RohrStücks reichendes, ebenes Kurzschlußblech (10) angeordnet ist.
2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kurzschlußblech (10) und der Anschlußstelle des ersten Kabels (5) ein ebener, in der gleichen Ebene wie das Kurzschlußblech liegender Absorber (12) angebracht ist.
3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, da-durch gekennzeichnet, daß der Außenleiter des ersten Kabels (5) an die Kurzschlußplatte (7) angeschlossen ist, und daß der innenleiter (15) desselben unter Durchdringung der Kurzschlußplatte mit einem innerhalb des RohrStücks (6) liegenden Kreuzglied verbunden ist, das drei um 90° gegeneinander versetzte, mit dem Rohrstück leitend verbundene zylindrische Bolzen (13) aufweist.
4. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (13) in ihrer Achsrichtung verstellbar sind.
5. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (13) Eindrehungen (16) aufweisen.
6. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet. daß der Außenleiter des zweiten Kabels (4) an das Rohrstück (6) angeschlossen ist, und daß der Innenleiter desselben mit einem radial in das Rohrstück hineinragenden Stift (9) verbunden ist.
7. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der teleskopartig ausgebildete Stift (9) durch einen von der gegenüberliegenden Seite des Rohrstücks (6) in dasselbe hineinragenden, nicht leitenden Finger (10) in axialer Richtung verstellbar ist.

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8. Polarxsationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Speisehorns (17) linear erweitert ist.
9. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Speisehorns (17) nichtlinear erweitert ist.
10. Polarisationsweiche nach einem der Ans-prüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Speisehorns (17) stufenförmig erweitert ist.

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