DE3241890A1 - Polarisationsweiche mit speisehorn - Google Patents

Polarisationsweiche mit speisehorn

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Description

324 Ί
kabelmetal electro
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
E 1-1891
10. Nov. 1982
■ 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 Rohrstück, das auf seiner dem Reflektor zugewandten Seite das Speisehorn mit sich in Richtung auf den Reflektor erweiternder Öffnung aufweist, an welches zwei die beiden elektromagnetischen Wellen getrennt führende Hohlleiter mit unterschiedlich breiten Abmessungen in der Polarisationsebene und der dazu senkrechten Ebene so angeschlossen sind, daß sie bezüglich des Reflektors in einer Ebene hintereinander liegen, von denen der erste im Verlauf des Rohrstücks mit seiner Stirnseite in radialer' Richtung auf dasselbe auftreffend derart an das Rohrstück angeschlossen ist, daß die breiten Seiten des Hohlleiters in Richtung der Achse des Rohrstücks verlaufen, bei welcher im Innern des Rohrstücks zwischen der Einmündung des ersten Hohlleiters und dem dem Speisehorn abgewandten Ende des RohrStücks ein Kurzschlußelement angeordnet ist.
Richtantennen dienen zur drahtlosen Übertragung elektromagnetischer Wellen von einem Ort zu einem anderen. Sie werden dabei beispielsweise für Richtfunk, Satellitenfunk und Funkortung eingesetzt und sollen einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. Dazu werden sie mit Erregern ausgerüstet, die für die Antennen eine sehr hohe Dämpfung der Nebenzipfel in den störenden Richtungen, 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 können. .
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
« A
eine Polarisationsweiche vorgeschaltet, in welche zwei Speiseleitungen münden, die die beiden Wellen getrennt führen, wodurch sich bei ungünstiger Anordnung für die Antenne eine vergrößerte Abschattung ergibt.
Bei der bekannten, eingangs beschriebenen Polarisationsweiche nach der US-PS 3,864,688, ist die Abschattung 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 elektromagnetischen Wellen im Rohrstück ein erheblicher Aufwand mit Präzisionfertigung 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 zwischen den Einspeisestellen der beiden
is Höh 1 1 (Ni I er .11Vt)Oi)I ihn·! cn , in Um fancjfu i.rh I unq tjpcjpnoi nander veryo t:'. 11-> η SIi I ton oder mil cn η em in sich vordrehten Blechstreifen.
Ή ..;■■ Λ~ 324 Ί 890 Der Erfindung liegt die Auf gilbe zugrunde, eine Polar isations-- ·, weiche für zwei elektromagnetische Wellen anzugeben, die unter Beibehaltung der möglichst geringen Abschattung der Antenne 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 der zweite Hohlleiter parallel zu dem ersten Hohlleiter 10- und in radialer Richtung zum Rohrstück verlaufend, an der dem Speisehorn abgewandten Stirnseite des Rohrstücks, dasselbe abschließend mit einer Mantelfläche einer seiner breiteren ·
-!■---Seiten an dasselbe angeschlossen ist,
- daß der zweite Hohlleiter an seinem Ende kurzgeschlossen ist, ν -und daß an der dem Rohrstück abgewandten, breiten Mantelfläche des zweiten Hohlleiters im Bereich der verlängerten Achse des Rohrstücks mindestens ein in den Hohlleiter hineinragendes Abstimmelement angebracht ist.
Eine derartige Polarisationsweiche ist mit einfachsten Mitteln aufgebaut. Sie besteht lediglich aus dem Rohrstück mit Speisehorn sowie den beiden mit üblichen Mitteln an das Rohrstück anschließbaren Hohlleitern. Da die beiden Hohlleiter mit um 90 gegeneinander versetzter Polarisationsrichtung an das Rohrstück angeschlossen sind, werden die beiden Wellen direkt rechtwinklig zueinander eingespeist. Sie sind auf diese Weise ohne zusatz— liehe Teile, die bei der bekannten Konstruktion eine Präzisionsfertigung erfordern, einwandfrei entkoppelt. "
Da der zweite Hohlleiter parallel zum ersten Hohlleiter ver~ ; laufend mit seiner Mantelfläche an der Stirnseite des Rohrstücks angeschlossen ist, wird auch.für diesen Anschluß kein Übergangsbauteil benötigt, sondern es ist ein direkter und reflexionsarmer Anschluß des zweiten Hohlleiters möglich, wobei ein Reflexionsminimum durch das, vorzugsweise verstellbare, Abstimmelement problemlos eingestellt werden kann. Hierzu kann gegebenenfalls auch eine Blende verwendet werden, die zwischen dem zweiten Hohlleiter und dem Rohrstück angeordnet werden kann.
COPY
Beide Hohlleiter können trotz des Anschlusses des zweiten Hohlleiters an der Stirnseite des Rohres parallel zueinander und aneinander liegend weitergeführt werden, so daß die geringe Abschattung der Antenne erhalten bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antenne mit Polarisa- = tionsweiche nach der Erfindung. ■
Fig. 2 die Polarisationsweiche in vergrößertem Maßstab.
Fig. 3 die Polarisationsweiche in einer gegenüber Fig. 2 um 90° gedrehten Ansicht.
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. An die Polarisationsweiche sind zwei Hohlleiter 3 und 4 angeschlossen, die mit ihren freien Enden am Reflektor 1 festgelegt und'durch denselben hindurchgeführt sind. An den aus dem Reflektor 1 herausragenden Enden können weiterführende Hohlleiter ange-
2ü schlossen werden. " . . ' \
Die Polarisationsweiche 2 ist in den Fig. 2 und 3 in ver- ( größertem Maßstab dargestellt. Sie besteht aus einem Rohrstück 5,1 das einen kreisrunden od,er quadratischen Querschnitt haben kanri.i
An einem Ende'des Rohr Stücks 5 ist ein Speisehorn 6 angebracht,··!
während das andere Ende durch den Hohlleiter 4 abgeschlossen ist.
Die Hohlleiter 4 und 5 haben in Polarisationsrxchtung einerseits und in der dazu senkrechten Richtung andererseits unter- -Ί schiedlich breite Abmessungen. Sie haben dementsprechend bei- \ spielsweise einen rechteckigen oder einen elliptischen Querschnitt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hohlleiter 3 und 4 rechteckig ausgeführt. -
'■■--- „ ·'
Der Hohlleiter 3 ist an das Rohrstück 5 so angeschlossen, daß ,. \ er radial auf dasselbe zulaufend mit seiner Stirnseite am ' , <
• - --..."■"- " , ι Rohrstück 5 festgelegt ist, wobei seine breiteren Seiten in
■■■■■-■ - " '■-- - 5 7.
BAD ORlGINAL
COPY
Richtung der Achse des RohrStücks 5 verlaufen. Der Hohlleiter 4 verläuft parallel zum Hohlleiter 3 und in Bc1Z1UCj auf das Rohrstück ri ebcnfuii« radial. Kr \.r>\ jedoch ti i rhi mil ,seiner Stirnseite, sondern vielmehr mit einer seiner breiteren Mantelflächen an das Rohrstück 5 angeschlossen, und zwar an dem stirnseitigen Ende desselben, welches dem Speisehorn 6 abgewandt ist. Der Hohlleiter 4 ist dementsprechend an seiner Anschlußstelle am Rohrstück 5 um 90 gegenüber dem Hohlleiter 3 gedreht. Er schließt das Ende des Rohrstücks vollständig ab. An seinem Ende' ist der Hohlleiter 4 weiterhin kurzgeschlossen, wozu beispielsweise ein Kurzschlußblech 7 verwendet werden kann. Dieses Kurzschlußblech soll von der Mitte des Rohrstücks 5 vorzugsweise einen Abstand haben, der der halben mittleren Hohlleitungswellenlänge entspricht, bezogen auf den zu übertragenden Frequenz- bereich.
Bei der geschilderten Anordnung der Hohlleiter 3 und 4 bezüglich des Rohrstücks 5 werden die beiden über die Hohlleiter getrennt zugeführten elektromagnetischen Wellen um 90 in ihrer Polarisationsrichtung versetzt in das Rohrstück 5 eingespeist, so wie es durch die in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile angedeutet ist. Sie sind auf diese Weise schon bei der Einspeisung einwandfrei entkoppelt, so daß für die Entkopplung in der Polarisationsweiche 2 selbst kein zusätzlicher Aufwand mehr getrieben werden muß. An oder in der Polarisationsweiche 2 sind nur noch Elemente 5 vorgesehen, die eine reflexions- und störungsfreie Einkopplung der Wellen gewährleisten.
Hierfür kann zwischen der Einspeisestelle des Hohlleiters 3 und dem Ende des RohrStücks 5, an welchem der Hohlleiter 4 angeschlossen ist, ein Kur ζ sch lußeletnent 8 vorgesehen werden. Das Kurzschlußelement kann beispielsweise als in dem Rohrstück 5 festgelegtes Blech ausgeführt sein. Es können statt eines Blechs auch Stifte eingesetzt werden. Es wird dadurch erreicht, daß die vom Hohlleiter 3 eingespeiste Welle sich nur in Richtung des Spei sehorns 6 ausbreiten kann.
BAD ORIGINAL
Im Hohlleiter 4 ist an seiner außen liegenden, breiteren Mantelfläche mindestens ein Abstimmelement 9 angebracht, das im Bereich der verlängerten Achse des Rohrstücks 5 liegt und vorzugsweise in Richtung dieser Achse verstellbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel· ist das Abstimmelement 9 als Schraube ausgeführt, mit der die reflexionsarme Einspeisung der Welle vom Hohlleiter 4 leicht eingestellt werden kann. Nach erfolgter Abstimmung wird das Abstimmelement 9 in seiner Position so festgelegt, daß es nicht mehr verstellt werden kann.
Statt des einen, in den Zeichnungen dargestellten Abstimmelements 9, können im Bereich der verlängerten Achse des Rohr— Stücks 5 auch zwei oder mehr Abstimmelemente angeordnet werden. Es ist· auch möglich, im Verlauf des RohrStücks 5 Abgleichelemente anzubringen, die an sich jedoch bekannt sind und daher der Einfachheit halber nicht dargestellt wurden. Zur weiteren Anpassung kann zwischen Hohlleiter 4 und Rohrstück 5 außerdem eine Blende 10 angeordnet werden, durch welche insbesondere für einen größeren Frequenzbereich der reflexionsarme Abgleich leichter einzustellen ist.
Die Polarisationsweiche 2 kann dadurch hergestellt werden, daß
X.
die aus Fig. 1 ersichtlichen Hohlleiter 3 und 4 als Speiseleitungen in ganzer Länge an das Rohrstück 5 angeschlossen werden. Es ist jedoch auch möglich, das Rohrstück entsprechend der Darstellung in Fig. 2 einstückig mit relativ kurzen Hohlleiteranschlüssen zu versehen, die an ihren freien Enden Anschlußflansche 11 und 12 aufweisen, an welche die eigentlichen Speiseleitungen angeschlossen werden können. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß das in Fig. 2 dargestellte Bauteil beispielsweise als Galvanoplastik einteilig und sehr maßgenau hergestellt werden kann, so daß die reflexionsarme Einspeisung noch verbessert werden kann.
Die beiden Hohlleiter 3 und 4 können, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in einer Ebene hintereinander geführt werden, so daß die Abschattung der Antenne gering ist. Diese Abschattung kann dadurch weiter vermindert werden, daß. der Hohlleiter 4 an seinem Flanschende um 90 verdreht ist, so daß dann die beiden
weiterführenden Hohlleiter mit ihren Schmalseiten übereinanderliegen.
Die Polarisationsweiche 2 ist im Vorangehenden für den Fall . geschildert worden, daß gleichzeitig zwei Wellen gesendet, also vom Reflektor 1 abgestrahlt werden sollen. Sie ist jedoch genau so gut für den gleichzeitigen Empfang von zwei um 90 in ihrer Polarisationsrichtung gedrehten Wellen geeignet. Auch für gleichzeitiges Senden und Empfangen je einer dieser Wellen ist diese Polarisationsweiche verwendbar.

Claims (1)

  1. kabelmetal electro
    Gesellschaft mit beschränkter Haftung
    E 1-1891
    10. Nov. 1982
    Patentansprüche
    Polarisationsweiche mit Speisehorn zur Trennung .zweier linear polarisierter elektromagnetischer Wellen für die Ausleuchtung einer Richtantenne mit parabolischem Reflektor, bestehend aus einem Rohrstück, das auf seiner dem Reflektor zugewandten Seite das Speisehorn mit sich in Richtung auf den Reflektor erweiternder Öffnung aufweist, an welches zwei die beiden elektromagnetischen Wellen getrennt führende Hohlleiter mit unterschiedlich breiten Abmessungen in der \ Polarisationsebene und der dazu senkrechten Ebene so angeschlossen sind, daß sie bezüglich des Reflektors in einer Ebene hintereinander liegen, von denen der erste im Verlauf des Rohrstücks mit seiner Stirnseite in radialer Richtung auf dasselbe auftreffend derart an das Rohrstück angeschlossen ist, daß die breiten Seiten des Hohlleiters in Richtung der Achse dos Rohrstücks verlaufen, bei welcher im liinci'ii tier. Kohl .-LlUi-Rs zwischen dor Kinmiindunq des ersten Hohl Io L t.er s und dem dem Spc?isehorn abgewandten Ende des
    BAD ORIGINAL - 2 -
    Rohrstücks ein Kurzschlußelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet·,
    - daß der zweite Hohlleiter (4) parallel /,u dem ersten Hohlleiter (3) und in radialer Rich Lung zum Rührstück (b) verlaufend an der dem Speisehorn (6) abgewandten Stirnseite des Rohrstücks (5), dasselbe abschließend mit einer Mantelfläche einer seiner breiten Seiten an dasselbe angeschlossen ist,
    - daß der zweite Hohlleiter (4) an seinem Ende kurzgeschlossen ist,
    - und daß in der dem Rohrstück (5) abgewandten, breiten Mantelfläche des zweiten Hohlleiters (4) im Bereich der verlängerten Achse des RohrStücks (5) mindestens ein in den Hohlleiter (4) hineinragendes Abstimmelement (9) angebracht ist.
    2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement (9) in Richtung der Achse des Rohrstücks (5) verstellbar ist.
    3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-
    zeichnet, daß zwischen Rohrstück (5) und zweitem Hohlleiter (4) eine Blende (10) angeordnet ist.
    4. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Rohrstück (5) angeschlossenen Hohlleiter (3,4) als kurze Bauteile mit einer der Länge des 5 RohrStücks entsprechenden Länge ausgeführt sind, die an ihren freien Enden mit Anschlußflanschen (11,12) versehen sind.
    5. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrstück (5) und Hohlleiterbauteile einstückig ausgeführt sind.
    6. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende des zweiten Hohlleiters (4) um 90° gegenüber dem am Rohrstück (5) angeschlossenen Teil desselben gedreht ist.
    - 3 BADiORlGINAl-
    ''. " :-" 324189η
    7. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschluß (7) des zweiten Hohlleiters (4) von der Achse des Rohrstücks (5) um eine Strecke entfernt ist, die der halben mittleren Hohlleitungswellenlänge, bezogen auf den zu übertragenden Frequenzbe-" reich, entspricht.
    8. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiter (3,4) rechteckig sind.
    9. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiter (3,4) elliptisch sind.
    10. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 9,.- dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (5) kreisrund ist.
    11; Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (5) quadratisch ist.
    BAD ORlGiNAL
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