DE3784686T2

DE3784686T2 - Speisungsvorrichtung einer satellitenantenne.

Info

Publication number: DE3784686T2
Application number: DE8787310705T
Authority: DE
Inventors: Christian Hobden; Alain Martin; Chuck Kng Mok; Yves Patenaude
Original assignee: UK Government
Current assignee: UK Government
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1987-12-04
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2007-12-05
Also published as: DE3784686D1; EP0275650B1; CA1260083A; EP0275650A1; US4868575A

Description

Die Erfindung betrifft Antennenspeisenetzwerke, und insbesondere Speisenetzwerke für Satellitenantennen.
Üblicherweise hat eine Satellitenantenne ein Bündel oder eine Anordnung von einzelnen Hornstrahlern, die so ausgerichtet sind, daß einzelne Radiofrequenzstrahlen auf einen Reflektor gerichtet sind, der einen kombinierten Strahl auf das gewünschte Bestrahlfeld auf der Erde umlenkt.
Das Speisenetzwerk für die Satellitenantenne enthält ein Sendenetzwerk, ein Empfangsnetzwerk, das im Aufbau und im Betrieb dein Sendenetzwerk sehr ähnlich ist, und eine Duplex(auch bezeichnet als Diplex-)Anordnung, die einfach eine Vorrichtung ist, die es den Sende- und Empfangsnetzwerken ermöglicht, die gleiche Anordnung von Hornstrahlern zu verwenden.
In dem Sende- (oder Empfangs-)Netzwerk befindet sich eine Anzahl von Kopplern, die Leistung zwischen den Hornstrahlern in einer vorgeschriebenen Weise verteilen. Außerdem umfaßt jedes Sende- (oder Empfangs-)Netzwerk eine Anzahl von Phasenschiebern. Durch passendes Verändern der Leitungslängen und durch Auswählen geeigneter Phasenschieber kann die gewünschte Phasenbeziehung unter den Hornstrahlern erzielt werden.
Die verwendeten Phasenschieber sind von zweierlei Art, kapazitive und induktive. Sie rufen jeweils negative und positive Phasenverschiebungen hervor. Die Phasenverschiebung ändert sich jedoch mit der Frequenz. Falls eine 90º-Phasenverschiebung zwischen zwei Leitungen erforderlich ist, dann gibt ein einzelner 90º-Phasenschieber, der in einer der beiden Leitungen angeordnet ist, die richtige Phasenbeziehung nur bei einer Frequenz, z.B. der Mittenfrequenz; an den Bandkanten gibt es einen Fehler. Um diesen Fehler zu vermeiden, ist es notwendig, einen +45º-Phasenschieber in der einen Leitung und einen -45º-Phasenschieber in der anderen Leitung vorzusehen. Die beiden Phasenschieber, obwohl sie abweichende Vorzeichen haben, haben beide den gleichen Phasenanstieg. Dies bedeutet, daß ein kapazitiver Phasenschieber, der beim Mittenband bzw. bei der Bandmitte die gleiche Phasenverschiebung wie ein induktiver Phasenschieber hat, auch den gleichen algebraischen Anstieg hat. So wird ein konstantes Phasendifferential über eine endliche Bandbreite aufrechterhalten. In einem typischen Speisenetzwerk werden daher Kombinationen aus unterschiedlichen kapazitiven und induktiven Phasenschiebern verwendet.
Eine typische Antenne für das K-Band kann mehr als 100 Phasenschieber aufweisen. Aufgrund dieser hohen Anzahl kann jede Vereinfachung im Aufbau und/oder Verringerung der Größe beträchtliche Einsparungen an Kosten, Volumen und Gewicht erbringen. Aus diesem Grund wurde ein neues Bauteil, das als Phasenanstiegsentzerrer bezeichnet wird, entwickelt, und es ist Gegenstand des US-Patents Nr. 4 633 258, erteilt am 30. Dezember 1986 für die Spar Aerospace Limited.
Der neue Phasenanstiegsentzerrer, der in dem oben bezeichneten Patent beschrieben ist, hat Null-Phasenverschiebung beim Mittenband, hat aber eine im wesentlichen konstante Phasenverschiebung über die Bandbreite.
Die Phasenkorrektur ist daher relativ einfach. Die Pfadlängen der einzelnen Speiseleitungen werden so gewählt, daß sie die benötigten Phasenverschiebungen nur beim Mittenband bzw. bei der Bandmitte haben und dann werden Phasenanstiegsentzerrer (einer pro Leitung) eingeführt, um die Anstiege zwischen den Leitungen zu entzerren (auszugleichen). Die Anstiege all dieser Entzerrer haben das gleiche Vorzeichen. Durch diesen neuen Lösungsansatz erübrigen sich induktive und kapazitive Phasenschieber.
Die Vorteile des Einsatzes von Phasenanstiegsentzerrern gegenüber Phasenschiebern bestehen darin, daß Phasenanstiegsentzerrer kleiner, einfacher, billiger sind und das Problem der Phasenkorrektur erleichtern. Außerdem sind weniger Phasenanstiegsentzerrer erforderlich, etwa die halbe Anzahl.
Obwohl sich das Konzept eines Phasenanstiegsentzerrers als äußerst wertvoll herausgestellt hat und in der Praxis die oben erwähnten Vorteile bietet, waren die tatsächlichen Ausführungsformen, die in der oben erwähnten Anwendung beschrieben sind, als diskrete Bauteile ausgeführt, die einer Abstimmung bedürfen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Antennentechnologie ist ein Trend zur Verwendung von integrierten Wellenleitern im K-Band (0,834 cm - 2,75 cm) und integrierter Speiseanordnungen, die mit TEM-Leitungen (rechteckige Koaxialleitung) im C-Band (3,7 cm - 5,1 cm) realisier werden, erkennbar geworden, und der Bauteilentwurf muß mit diesem Konzept kompatibel sein. Schlüsseleigenschaften bestehen darin, daß die Anordnungen günstig als Teil einer integrierten Baugruppe herstellbar sind und daß die Anordnung minimales oder kein Abstimmen erfordert.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Phasenanstiegsentzerrer bereitzustellen, der diese Eigenschaften hat.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Phasenanstiegsentzerrer bereitgestellt, der einen Rechteckwellenleiterabschnitt mit einem Schwingkreis umfaßt, der eine im wesentlichen konstante Anstiegs-Phasenverschiebung/Freguenzkennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null-Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckwellenleiterabschnitt einen Hauptwellenleiter und eine Anzahl kurzgeschlossener Stichleitungen aufweist, die in Reihe zu dem Hauptwellenleiter geschaltet sind, wobei jede Stichleitung als Schwingkreis arbeitet und die Stichleitungen eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes (der Bandmitte) haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Phasenanstiegsentzerrer bereitgestellt, der einen Schwingkreis mit einer im wesentlichen konstanten Anstiegs-Phasenverschiebung/Frequenz-Kennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null-Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanstiegsentzerrer als rechteckiger Koaxialleiter ausgebildet ist, der einen Körperabschnitt aufweist, der als Außenleiter dient und einen rechteckigen Kanal hat, entlang dem sich koaxial ein rechteckiger Hauptleiter erstreckt, wobei der Körperabschnitt auch eine rechteckige Ausnehmung aufweist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und in beabstandeter Beziehung zu dem Körper eine oder mehrere leerlaufende Stichleitungen, die zu dem Hauptleiter parallel geschaltet sind, wobei die Stichleitungen eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes (der Bandmitte) haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Phasenanstiegsentzerrer bereitgestellt, der einen Schwingkreis mit einer im wesentlichen konstanten Anstiegs-Phasenverschiebung/Frequenz-Kennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null-Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanstiegsentz errer als rechteckiger Koaxial le iter ausgebildet ist, der einen Körperabschnitt aufweist, der als Außenleiter dient, und einen rechteckigen Kanal hat, entlang dem sich koaxial ein rechteckiger Hauptleiter erstreckt, wobei der Körperabschnitt auch eine rechteckige Ausnehmung aufweist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und in beabstandeter Beziehung zu dem Körper eine oder mehrere kurzgeschlossene Stichleitungen aufnimmt, die zu dem Hauptleiter parallel geschaltet sind, wobei die Stichleitungen eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes (des Mittenbandes) haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachstehend eine Ausführungsform in lediglich beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1 eine Endansicht eines 4-Element-Phasenanstiegsentzerrers, der in dem US-Patent Nr. 4 633 258 beschriebenen Art zeigt;
Fig. 2 eine Vorderansicht des Phasenanstiegsentzerrers gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine auseinandergenommene perspektivische Darstellung zweier Hälften eines K-Band- Phasenanstiegsentzerrers gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine querverlaufende Schnittdarstellung des zusammengebauten Phasenanstiegsentzerrers gemäß Fig. 3 zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines C-Band- Phasenanstiegsentzerrers gemäß der Erfindung mit abgenommenem Deckel zeigt, um innenliegende Details freizulegen;
Fig. 6 eine querverlaufende Schnittdarstellung des Phasenanstiegsentzerrers gemäß Fig. 3 zeigt;
Fig. 7 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Phasenanstiegsentzerrers gemäß den Fig. 3 und 4 zeigt;
Fig. 8 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Phasenanstiegsentzerrers gemäß den Fig. 1 und 2 und ähnlich zu dem Ersatzschaltbild des Gerätes der Fig. 5 und 6 zeigt; und
Fig. 9 einen Graph der Phasenverschiebung gegenüber der Frequenz, der die typische Kennlinie der Phasenanstiegsentzerrer der Fig. 1 und 2, 3 und 4, und 5 und 6 zeigt.
Zunächst werden die Fig. 1 und 2 beschrieben, die eine Ausführungsform eines Phasenanstiegsentzerrers zeigen, der in dem US-Patent Nr. 4 633 258 beschrieben ist, wobei ein 4-elementiges Teil aus einem rechteckigen Wellenleiter 10 geformt ist, der zwei Endflansche 12 hat, die Löcher 14 aufweisen, und (nicht gezeigte) Schrauben zum Verbinden mit Flanschabschnitten der (nicht gezeigten) Wellenleiterleitung aufweist. Das erste Element und das letzte Element sind gleich, wobei jedes ein Paar beabstandeter Stäbe 16 aufweist, die an gegenüberliegenden inneren Flächen des Wellenleiters angelötet sind, und eine Abstimmschraube 18 ist in einem (nicht gezeigten) Gewindeloch in einer der Wellenleiterseiten an einer Stelle zwischen den Stäben und parallel zu ihnen aufgenommen. Ein Abschnitt der Schraube 18 erstreckt sich aus dem Wellenleiter heraus und ist mit einem Schlitz 20 versehen, in den ein Schraubenzieher eingreifen kann, um die Schraube weiter hinein- oder herauszudrehen, um die Kapazität zu erhöhen oder zu erniedrigen, wie es für Abstimmzwecke erforderlich ist.
Die zweiten und dritten Elemente, die voneinander und von den ersten und letzten Elementen eine Viertel-Wellenlänge beabstandet sind, haben jeweils ein Paar beabstandeter Stäbe 22 mit größerem Durchmesser als die Stäbe 22, um eine Induktivität zu bilden, die doppelt so groß ist wie die der Stäbe 22 und eine Abstimmschraube 24, die eine größere Länge als die Schrauben 18 hat, um eine Kapazität hervorzurufen, die doppelt so groß ist wie die der Schrauben 18.
Fig. 8 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines Elementes des Phasenanstiegsentzerrers der Fig. 1 und 2. Im wesentlichen arbeitet das Bauteil als Parallelschaltkreis, der eine Induktivität L umfaßt, die die Induktivität der Stäbe 16 oder 22 wiedergibt und einen veränderbaren Kondensator C, der die variable Kapazität der Abstimmschrauben 18 oder 24 wiedergibt. Unterhalb der Resonanz ist der Schaltkreis eine parallel-geschaltete Induktivität, die eine positive Phasenverschiebung hervorruft, während oberhalb der Resonanz der Schaltkreis eine parallel-geschaltete Kapazität darstellt, die eine negative Phasenverschiebung hervorruft, wie dies in Fig. 9 veranschaulicht ist. Bei der Resonanzfrequenz oder dem Mittenband ist es ein parallel geschalteter offener Schaltkreis, der eine Null-Phasenverschiebung hervorruft. Man kann sehen, daß die Phasenverschiebungen/Frequenzkennlinie 26 im wesentlichen eine gerade Linie ist, die durch die Bandmitten-Frequenz f&sub0; bei Null-Phasenverschiebung hindurchgeht, wobei der Anstieg der Geraden negativ, im wesentlichen konstant und eine Funktion von L und C ist.
Nun wird Bezug genommen auf die Fig. 3 und 4, die einen K- Band-Phasenanstiegsentzerrer 30 zeigen, der nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Er weist zwei gefräste Hälften 32 und 34 auf, die aus Gründen des Gewichts vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sind. Die Hälfte 32 ist auf der einen Fläche 36 mit einem Muster eines Hauptwellenleiterkanals 38' und vier Stichleitungskanälen 40 versehen, die sich von einer Seite des Hauptkanals 38 erstrecken. Die Hälfte 34 ist auf einer Fläche 42 mit einem Muster versehen, welches das Spiegelbild des Musters auf der Hälfte 32 ist, einen Hauptwellenleiterkanal 38' und vier Stichleitungskanäle 40' aufweist. Wenn die Hälfte 34 umgedreht und oben auf die Hälfte 32 gebracht wird, richten sich die Hauptkanäle 38 und 38' aus, um einen Hauptwellenleiter zu bilden und die Stichkanäle 40 und 40' richten sich aus, um Stichleitungen zu bilden. Die Bezugszeichen 38 und 40 werden nachstehend verwendet, um auf die vollständigen Wellenleiter und Stichleitungen jeweils hinzuweisen, wobei es sich versteht, daß der vollständige Wellenleiter auch die Abschnitte 38' und die vollständigen Stichleitungen auch die Abschnitte 40' umfassen.
Mehrere Löcher 44 erstrecken sich vollständig durch jede der Hälften 32 und 34 und reichen bis zu den Seiten 36 und 42, wobei sich die Löcher in jeder Hälfte jeweils mit den Löcher in der anderen Hälfte decken. Die Löcher können mit Gewinden versehen sein, um Schrauben 46 aufzunehmen, die die beiden Hälften zusammenhalten oder können ohne Gewinde und dazu eingerichtet sein, Schrauben und Muttern aufzunehmen, um die beiden Hälften zusammenzuhalten. Führungsmittel, um eine präzise Ausrichtung der beiden Hälften zueinander sicherzustellen, haben die Form von Paßstiften 48, die in Sacklöchern 50 in der Oberfläche 36 gehalten sind und dazu eingerichtet sind, mit Sacklöchern 52 in der Oberfläche 42 zur Deckung zu kommen.
Weiterhin sind an den sichtbaren Endoberflächen 54 und 56 der beiden Hälften 32 und 34 Sacklöcher 58 zum Befestigen des Phasenanstiegsentzerrers an einem Wellenleiterflansch oder einem ähnlichen angrenzenden Abschnitt der Speiseleitung gezeigt.
Man kann sehen, daß der zusammengebaute Phasenanstiegsentzerrer 30 einen Hauptwellenleiter 38 und vier kurzgeschlossene Stichleitungen 40, die in Reihe mit dem Hauptwellenleiter geschaltet sind, umfaßt. Die Stichleitungen 40 sind nominal jeweils eine halbe Wellenlänge lang und der Abstand zwischen den Stichleitungen ist nominal jeweils eine Viertel-Wellenlänge, aber sowohl der Abstand als auch die Länge der Stichleitungen wäre in der Praxis von ihren vorgegebenen Nominalwerten unterschiedlich wegen des bekannten Phänomens des "Kreuzungseffekts". Die Länge der Stichleitungen könnte anstatt einer halben Wellenlänge jedes beliebige Vielfache von λ/2 und in ähnlicher Weise könnte der Stichleitungsabstand jedes ungerade Vielfache von λ/4 sein. Des weiteren können, obwohl eine Anordnung mit vier Stichleitungen veranschaulicht ist, weniger oder mehr Stichleitungen, üblicherweise zwischen zwei und acht, verwendet werden.
Ein wichtiger Aspekt der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsform ist die Tatsache, daß die Verbindung zwischen den beiden Hälften des zusammengesetzten Gerätes in einer Ebene liegt, die in Fig. 4 mit 60 bezeichnet ist, welche die Breitseite 62 des Hauptwellenleiters 38 teilt. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform, da hierbei keine Querstromkomponente an der Verbindung liegt, d.h. elektrisch gesehen, hat die Verbindung keine Wirkung oder Folgen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Stichleitungstiefe, d.h. die Abmessung parallel zur Breitseite 62 des Hauptwellenleiters identisch mit der Abmessung der Breitseite, üblicherweise 19,05 mm (0,75"). Die Schmalseite 64 des Hauptwellenleiters ist üblicherweise 5,08 mm (0,2"). Die Breite jeder Stichleitung, d.h. die Dimension 66 über der Stichleitung (Fig. 3) in einer Richtung parallel zu der Richtung, in der Hauptwellenleiter läuft, ist im Bereich zwischen 0,76 mm (0,03") bis ungefähr 3,81 mm (0,15"), je größer der Wert, desto größer der gewünschte Phasenanstieg. Obwohl in Fig. 4 alle Stichleitungen die gleiche Breite haben, ist es manchmal für einen breitbandigeren Betrieb wünschenswert, daß die erste und die letzte Stichleitung den halben Nennwert der Breite der inneren Stichleitungen haben.
Fig. 7 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Stichleitung des Phasenanstiegsentzerrers der Fig. 3 und 4. Im wesentlichen arbeitet das Gerät als ein Serien-LC- Schwingkreis, der unterhalb der Resonanzfrequenz eine Serienkapazität und oberhalb der Resonanzfrequenz eine Serieninduktivität darstellt, was wiederum einen Phasenanstieg, wie in Fig. 9 veranschaulicht, ergibt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein C-Band-Phasenanstiegsentzerrer 70 gemäß der Erfindung veranschaulicht. Im C-Band wäre ein Wellenleitertypgerät zu groß und daher wird eine TEM-(querelektromagnetische) Leitung bevorzugt. Eine TEM-Leitung ist im wesentlichen eine quadratische oder rechteckige koaxiale Struktur, bei der sowohl der Mittelleiter als auch der Außenleiter einen viereckigen Querschnitt haben. Der quadratische oder rechteckige Querschnitt im Gegensatz zu einem kreisrunden Querschnitt erlaubt die Herstellung durch Fräsen einer kompletten Baugruppe von Komponenten. Daher ist der Phasenanstiegsentzerrer 70 auf diese Weise hergestellt.
Es versteht sich, daß die Fig. 5 und 6 eine Brettschaltungsanordnung darstellen, die nur zu Experimentier- und Testzwecken gebaut wurde und aus diesem Grund dazu eingerichtet ist, an runde Koaxialleitungen durch entsprechende Anschlüsse an beiden Enden angeschlossen zu werden. In der Praxis wäre der Phasenanstiegsentzerrer jedoch einstückig mit anderen Bauteilen eines Antennenspeisesystems aufgebaut und die Anschlüsse würden sich erübrigen. Dies wird im Detail weiter unten erläutert.
Der Phasenanstiegsentzerrer 70 weist eine im wesentlichen rechteckige Aluminiumplatte 71 auf, die eine im wesentlichen plane Unterseite 72 und eine Oberseite 74 hat, in die ein rechtwinkliger Hauptschnittkanal eingearbeitet ist, der parallel zu und in der Nähe der Seiten 78 verläuft sowie eine rechtwinklige Ausnehmung 80, die sich über den Mittelbereich des Hauptkanals 76 erstreckt und zu der Seite 82 gegenüber der Seite 78 vorspringt. Der Hauptkanal und die Ausnehmung haben die gleiche Tiefe, wie dies in Fig. 6 zu sehen ist.
Eine Anzahl voneinander beabstandeter Durchgangslöcher 84 verbinden die beiden Seiten 73 und 74 und sind angeordnet, um mit entsprechenden Löchern 86 in einer Abdeckung 88 zur Deckung zu kommen. Geeignete Befestigungsmittel wie Maschinenschrauben 89, erstrecken sich durch die Löcher 84 und 86 und werden verwendet, um die Abdeckung 88 mit der Platte 71 des Phasenanstiegsentzerrer sicher zu verwenden.
Ein Mittelleiter 90 mit einem rechteckigen Querschnitt aus Aluminium erstreckt sich entlang des Kanals 76 und ist von allen vier Seiten der gegenüberliegenden Kanalendabschnitte gleichermaßen beabstandet, die in runden Schnittbereichen 92 enden, die durch entsprechende Öffnungen in Endwänden der Phasenanstiegsentzerrerplatte 71 reichen. An den Endwänden 94 und die Endabschnitte 92 umgebend sind jeweilige Verbinder 96 befestigt, um den Phasenanstiegsentzerrer an runde Koaxialleitungen anzuschließen. Der Leiter 90 ist mittels (nicht gezeigter) Gewindestifte in Verbindern 96 ortsfest gehalten.
Wie oben erwähnt, wären die Verbinder 96 in einer praktischen, d.h. Produktionsausführung, nicht erforderlich. Der Leiter 90 hätte keine Endabschnitte 92 mit rundem Querschnitt, wie diese in der Brettschaltungsausführung zum Verbinden mit den Anschlüssen vorhanden sind, sondern hätte einen viereckigen Querschnitt über seine gesamte Länge. Der Phasenanstiegsentzerrer wäre mit einem Diplexer an seinem einen Ende und mit einem Koppler an dem anderen Ende integriert, wobei der Mittelleiter gleichförmig in den Diplexer und den Koppler hineinragt. U-förmige dielektrische Abstandshalter (anstelle der Gewindestifte) werden in Produktionsausführungen verwendet, um den Leiter 90 ortsfest zu halten, wobei diese Abstandshalter an mehreren Stellen in dem Kanal 76 vorgesehen sind, der sich durch den Diplexer und den Koppler erstreckt.
Zwei beabstandete Aluminiumleiter 98 erstrecken sich seitlich von dem Leiter 90 in die Ausnehmung 80 und zu der Seite 82. Diese Leiter 98 wirken als leerlaufende Stichleitungen, die parallel oder als Nebenleitung zu dem Hauptleiter 90 geschaltet sind. Die Stichleitungen sind eine halbe Wellenlänge lang und voneinander um eine Viertel-Wellenlänge beabstandet, aber die Länge könnte jedes Vielfache von λ/2 und der Halbstand jedes ungerade Vielfache von λ/4 sein. Obwohl zwei Stichleitungen veranschaulicht sind, ist eine Ausführungsform mit einem oder mehr als zwei Stichleitungen möglich.
Um die Wirkungen der Ausnehmung 80 auf den Hauptleiter zu kompensieren, verjüngt sich der Kanal 76 in einem Bereich, der an die Ausnehmung 80 angrenzt, durch eine verdickten Wandabschnitt 100, der der Ausnehmung gegenüberliegt und sich mit der Ausnehmung erstreckt. Das Ersatzschaltbild jeder Stichleitung des Phasenanstiegsentzerrers 70 ist das in Fig. 8 gezeigte mit der Ausnahme, daß die Kapazität normalerweise nicht variabel ist, und die Phasen/Frequenzcharakteristik ist die in Fig. 9 gezeigte.
Typische Abmessungen für die Teile des Phasenanstiegsentzerrers, wie er in den Fig. 5 und 6 zum Betrieb bei 6 GHz gezeigt ist, sind folgende. Die Länge der Stichleitungen ist 22,86 mm (0,9") bis 25,4 mm (1,0"), d.h. etwa λ/2, und der Abstand der Stichleitungen ist etwa 11,94 mm (0,47"). Die Tiefe der Stichleitungen ist 3,912 mm (0,154"), die gleiche wie die des Mittelleiters 90 und die Stichleitungsbreite liegt im Bereich 0,76 mm (0,03") bis 3,912 mm (0,154"), je größer diese Abmessung ist, desto größer ist der Anstieg der Phasen/Frequenzkennlinie. Der Mittelleiter 90 ist 3,912 mm (0,154") x 3,912 mm (0,154") im Querschnitt und der Kanal 76 ist 9,75 mm (0,384") x 9,75 mm (0,384") vor und nach der Stelle der Ausnehmung 80. Der verdickte Wandabschnitt 100 erstreckt sich in den Kanal 76 um etwa 1,02 mm (0,04").
Die Abmessungen der Ausnehmung 80 sind nicht kritisch. Die Länge in der Richtung parallel zu den Stichleitungen kann etwa 26,16 mm (1,03") sein, und die Länge parallel zum Kanal 76 kann etwa 24,13 mm (0,95") sein. Die Tiefe der Ausnehmung ist, wie oben erläutert, die gleiche wie die des Kanals 76, nämlich 9,75 mm (0,384").
In einer modifizierten Version des C-Band-Phasenanstiegsentzerrers der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Art, sind die Stichleitungen nicht leerlaufend, sondern kurzgeschlossen. Dies kann erreicht werden durch Anheben des Grundes der Ausnehmung 80 in der Nähe der freien Enden der Stichleitungen in der Weise, daß die freien Enden in Kontakt mit dem Grund der Ausnehmung kommen und dadurch kurzgeschlossen sind. Ein weiterer Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht darin, daß die Stichleitungen λ/4 lang sind anstelle von λ/2. Die λ/4 Länge ist selbstverständlich der Abstand zu dem Punkt, bei dem die Stichleitung den Grund der Ausnehmung erreicht. Üblicherweise ist dieser Abstand 12,7 mm (0,5") mit zusätzlichen 2,54 mm (0,1") an dem freien Ende der Stichleitung, die den Grund der Ausnehmung erreicht. Der Nennwert des Stichleitungsabstandes ist wiederum λ/4.
Es ist zu beachten, daß für diese kurzgeschlossene Version der erreichte Phasenanstieg halb so groß ist, wie bei der leerlaufenden Version gemäß Fig. 5, wenn die gleiche Stichleitungsbreite angenommen wird.
Die Phasenanstiegsentzerrer, die unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben sind, und die kurzgeschlossene Abwandlung davon verwenden eine quadratische oder möglicherweise rechteckige Anordnung, aber es ist ersichtlich, daß eine kreisrunde koaxiale Anordnung (mit der rechteckigen Ausnehmung 80) selbstverständlich möglich wäre, jedoch wäre die Herstellung komplizierter.
Alle die bisher beschriebenen Phasenanstiegsentzerrer verwenden Stichleitungen, die von einer Seite ausgehen, aber die Stichleitungen könnten auch von beiden Seiten ausgehen. Allerdings ist eine derartige "doppelseitige" Anordnung nicht bevorzugt, da sich praktisch die Breite des Gerätes verdoppelt.
Die Vorteile der K-Band- und der C-Band-Phasenanstiegsentzerrer, wie sie vorstehend beschrieben sind, bestehen darin, daß sie in ihren Abmessungen tolerant sind und daher keine Notwendigkeit zum Abstimmen besteht, und zweitens können sie sehr leicht als Teil einer größeren Baugruppe integrierter Wellenleiterbauteile oder TEM-Leitungsspeiseanordnungen hergestellt werden, je nachdem was benötigt wird.

Claims

1. Phasenanstiegsentzerrer mit einem Rechteckwellenleiterabschnitt, der einen Schwingkreis umfaßt, der eine im wesentlichen konstante Anstiegs-Phasenverschiebung/Fre quenz-Kennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null-Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckwellenleiterabschnitt einen Hauptwellenleiter (38, 38') und eine Anzahl kurzgeschlossener Stichleitungen (40, 40') aufweist, die in Reihe zu dem Hauptwellenleiter geschaltet sind, wobei jede Stichleitung als Schwingkreis arbeitet und die Stichleitungen eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.

2. Phasenanstiegsentzerrer nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der kurzgeschlossenen Stichleitungen (40, 40') zwischen 2 und 8 liegt.

3. Phasenanstiegsentzerrer nach einen der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Stichleitungen (40, 40') eine Nennlänge der halben Wellenlänge des Mittenbandes und einen Nennabstand der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes haben.

4. Phasenanstiegsentzerrer nach einen der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Rechteckwellenleiterabschnitt durch zwei gegengleiche spiegelbildliche Hälften (32, 34) gebildet ist, wobei jede Hälfte eine Hälfte des Hauptwellenleiters und eine Hälfte jeder Stichleitung umfaßt, und des weiteren Mittel zum Befestigen der beiden Hälften aneinander aufweist, wobei die Verbindung zwischen den beiden Hälften die Breitseite des Hauptwellenleiters teilt.

5. Phasenanstiegsentzerrer nach Anspruch 4, bei dem die Mittel zum Befestigen der beiden Hälften aneinander Durchgangslöcher (44) und Befestigungsglieder (46) umfassen, die durch die Durchgangslöcher hindurchreichen.

6. Phasenanstiegsentzerrer nach Anspruch 5, der Sacklöcher (50) in zusammentref fenden Flächen der beiden Hälften und Paßstifte (48) umfaßt, die in den Sacklöchern aufgenommen sind.

7. Phasenanstiegsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abmessung der Breitseite des Hauptwellenleiters (38, 38') etwa 19.05 mm (0,75"), und die Abmessung der Schmalseite etwa 5.08 mm (0.2") beträgt, und die Weite jeder Stichleitung (40, 40') im Bereich von etwa 0.76 mm (0.03") bis etwa 3.81 mm (0.15") liegt.

8. Phasenanstiegsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Weite der der beiden äußeren Stichleitungen etwa halb so groß ist wie die Weite der inneren Stichleitungen.

9. Phasenanstiegsentzerrer, der einen Schwingkreis umfaßt, der eine im wesentlichen konstante Anstiegs-Phasenverschiebung/Frequenz-Kennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null- Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanstiegsentzerrer als rechteckiger Koaxialleiter ausgebildet ist, der einen Körperabschnitt aufweist, der als Außenleiter dient, und einen rechteckigen Kanal (76) hat, entlang dem sich koaxial ein rechteckiger Hauptleiter erstreckt, wobei der Körperabschnitt auch eine rechteckige Ausnehmung (80) aufweist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und in beabstandeter Beziehung zu dem Körper eine oder mehrere leerlaufende Stichleitungen (98) aufnimmt, die zu dem Hauptleiter parallel geschaltet sind, wobei die Stichleitungen (98) eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.

10. Phasenanstiegsentzerrer, der einen Schwingkreis umfaßt, der eine im wesentlichen konstante Anstiegs-Phasenverschiebung/Frequenz-Kennlinie hat, die sich von einer positiven Phasenverschiebung durch eine Null-Phasenverschiebung im Bereich der Mittenband-Frequenz zu einer negativen Phasenverschiebung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanstiegsentzerrer als rechteckiger Koaxialleiter ausgebildet ist, der einen Körperabschnitt aufweist, der als Außenleiter dient, und einen rechteckigen Kanal (76) hat, entlang dem sich koaxial ein rechteckiger Hauptleiter erstreckt, wobei der Körperabschnitt auch eine rechteckige Ausnehmung (80) aufweist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und in beabstandeter Beziehung zu dem Körper eine oder mehrere rechteckige kurzgeschlossene Stichleitungen (98) aufnimmt, die zu dem Hauptleiter parallel geschaltet sind, wobei die Stichleitungen (98) eine Nennlänge von beliebigen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mittenbandes haben, und der Nennabstand zwischen den Stichleitungen jedes beliebige ungerade Vielfache der Viertel-Wellenlänge des Mittenbandes ist.

11. Phasenanstiegsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stichleitungen sich alle von einer Seite des Hauptabschnittes erstrecken.

12. Phasenanstiegsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, hergestellt aus Aluminium.