DE3824667A1

DE3824667A1 - Umschaltbare Höchstfrequenzwellen-Polarisationsdrehanordnung

Info

Publication number: DE3824667A1
Application number: DE19883824667
Authority: DE
Inventors: Thierry Arreteau; Claude Chekroun; Georges Guillaumot; Bernard Leroy
Original assignee: Thomson CSF Radant
Current assignee: Thomson CSF Radant
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 2010-12-09
Also published as: GB2505631B; GB2505631A; GB8817183D0

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, mit deren Hilfe elektronisch gesteuert die Polarisation einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle gedreht oder nicht gedreht werden kann. In einer Ausführungsform weist die Anordnung zwei Platten auf. Wenigstens eine der Platten (1) trägt auf jeder ihrer Flächen Plättchen (21, 22), die in Zeilen und in Spalten angeordnet und in einer ersten Richtung mittels durchgehender Drähte (32) und in der dazu senkrechten Richtung durch Drähte (31) verbunden sind, die Dioden (4) tragen, die leiten oder sperren können. Je nach dem Zustand der Dioden und der Richtung der Polarisation der einfallenden Welle überträgt die Anordnung die Welle ohne Veränderung ihrer Polarisation oder verleiht dieser Polarisation eine Drehung in Abhängigkeit von der relativen Lage der zwei Platten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, mit deren Hilfe elektronisch gesteuert die Polarisation einer linear polarisierten Höchstfrequenzwelle gedreht oder nicht gedreht werden kann.
Es sind verschiedene Systeme bekannt, mit denen die Polarisation einer elektromagnetischen Welle gedreht werden kann. Es handelt sich dabei im allgemeinen um passive, nicht umschaltbare Systeme, d. h. um Systeme, deren Einschalten und Ausschalten nicht elektronisch gesteuert werden kann. In gewissen Anwendungsfällen ist es jedoch nützlich, wenn diese Inbetriebnahme gesteuert werden kann; in Verbindung mit einer Radaranlage ermöglicht ein solches System die Untersuchung der Kennung von Zielen für verschiedene Polarisationen der elektromagnetischen Welle. Außerdem ermöglicht es, die die besten Ausbreitungsbedingungen ergebende Polarisation in Abhängigkeit von Umgebungsmedien auszuwählen oder auch die Verwirklichung von Systemen mit verschiedenen Polarisationen.
Nach der Erfindung bezieht sich die Anordnung auf einen umschaltbaren Polarisator, der in einer Ausführungsform wenigstens eine Platte aufweist, auf der Plättchen zeilen- und spaltenweise angeordnet sind; die Plättchen sind in einer Richtung mittels durchgehender Leitungen und in der dazu senkrechten Richtung mittels Leitungen verbunden, die Dioden tragen, die leitend oder sperrend sein können. Wenn eine solche Platte mit einer geradlinig polarisierten Welle bestrahlt wird, überträgt die Platte die Welle abhängig vom Zustand der Dioden ohne Änderung ihrer Polarisation oder unterzieht die Polarisation der Welle einer Drehung in Abhängigkeit von der relativen Lage der Platte und der Richtung der einfallenden Polarisation. In einer Anwendung, bei der Leitungen mit mäanderförmigem Verlauf verwendet werden, ermöglicht es ein solcher Polarisator auch, aus einer linear polarisierten Welle je nach der Steuerung eine rechts- oder linkszirkular polarisierte Welle zu erhalten.
Nach der Erfindung ist eine umschaltbare Höchstfrequenz-Polarisationsdrehanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine erste Platte mit einem elektrisch isolierenden Substrat enthält, daß die erste Fläche des Substrats eine erste Gruppe von in Zeilen und in Spalten angeordneten leitenden Plättchen trägt, wobei der Abstand zwischen den Zeilen und den Spalten der halben Wellenlänge der Höchstfrequenzwelle angenähert ist, daß die zweite Fläche des Substrats eine zweite Gruppe leitender Plättchen trägt, die den Plättchen der ersten Gruppe gegenüberliegend angeordnet sind, daß die Plättchen der ersten Gruppe durch eine erste Gruppe von Leitern miteinander verbunden sind, die längs der Zeilen angeordnet sind, während die Plättchen der zweiten Gruppe durch eine zweite Gruppe von Leitern miteinander verbunden sind, die längs der Spalten angeordnet sind, daß auf jeden der Leiter der ersten Gruppe oder jeden Leiter der zweiten Gruppe wenigstens eine Diode eingefügt ist, wobei die Anordnung die Drehung der geradlinigen Polarisation einer Höchstfrequenzwelle um einen Winkel ermöglicht, wenn die Polarisa tion mit den eine Diode tragenden Leitern einen Winkel θ bildet und die Dioden nichtleitend sind, während die Anordnung die Übertragung der Welle ermöglicht, wenn die Dioden leitend sind.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
1 eine Platte mit kapazitiven Plättchen, die mittels durchgehender Leiter miteinander verbunden sind,
2 eine Platte nach der Erfindung,
3a und 3b zwei abgewandelte Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Platten,
4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit drei Platten,
5 ein Diagramm zur Erläuterung einer Vorspannungsart von in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendeten Dioden,
6a und 6b zwei Ausführungsformen einer Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung mit mäanderförmigen Leitungen.
In den verschiedenen Figuren sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine Platte mit einem dielektrischen Substrat 1, auf dessen beiden Flächen im wesentlichen kreisförmige kapazitive Plättchen in Zeilen und in Spalten so angeordnet sind, daß sich die Plättchen 21 auf der einen Fläche in einer Gegenüberlage zu den Plättchen 22 auf der anderen Fläche befinden. Die Zeilen und die Spalten liegen in einem Abstand voneinander, der im wesentlichen λ/2 beträgt, wobei λ die Wellenlänge der einfallenden Höchstfrequenzwelle ist.
Die Plättchen sind außerdem durch Leiter 31 und 32 längs der Zeilen und der Spalten elektrisch miteinander verbunden. Beispeilsweise sind die Plättchen 21 zeilenweise durch die Leiter 31 verbunden, während die Plättchen 22 spaltenweise durch die Leiter 32 verbunden sind.
In einer abgewandelten Ausführung, bei der die Plättchen 22 beispielsweise weggelassen sind, sind die Leiter 31 und 32 auf der gleichen Fläche wie die Plättchen 21 angeordnet.
Es läßt sich zeigen, daß beim Anbringen einer solchen Platte im Ausbreitungsweg einer Höchstfrequenzwelle die Platte unabhängig von der Orientierung des elektrischen Feldes der Welle durchlässig ist; ob das elektrische Feld nun parallel zu den Zeilen oder parallel zu den Spalten ist, ist die Admittanz der Schaltung Null, so daß die Schaltung also durchlässig ist, wobei zu bedenken ist, daß ein in beliebiger Richtung verlaufendes Feld längs zwei zu den Zeilen und Spalten parallelen Achsen zerlegt werden kann.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Platte mit Dioden, wie sie in der erfindungsgemäßen Anordnung angewendet wird.
In dieser Figur ist eine dielektrische Platte 1 zu erkennen, die auf einer ihrer Flächen Plättchen 21 und auf der anderen ihrer Flächen Plättchen 22 trägt, die jeweils so in Zeilen und Spalten angeordnet sind, daß sie einander jeweils gegenüberliegen. Die Plättchen auf der unteren Fläche (22 in der Figur) sind durch Leiter 32 längs einer gegebenen Richtung, z. B. der horizontalen Richtung, miteinander verbunden. Die auf der oberen Fläche (21 im vorliegenden Ausführungsbeispiel) liegenden Plättchen sind durch Leiter 31 in einer anderen Richtung, nämlich in diesem Beispiel der senkrechten Richtung, miteinander verbunden. Die Zeilen und Spalten haben wie zuvor einen Abstand von λ/2.
Gemäß der Erfindung sind auf den Leitern 31 zwischen jeweils zwei Plättchen 21 eine oder mehrere Dioden 4 eingefügt.
Eine solche Platte arbeitet folgendermaßen:
Wenn die Dioden 4 so vorgespannt sind, daß sie sich im leitenden, also durchlässigen Zustand befinden, verhält sich die Platte wie eine Platte gemäß 1, was bedeutet, daß sie unabhängig von der Lage des Vektors des elektrischen Feldes einer auftreffenden elektromagnetischen Welle durchlässig ist.
Wenn die Dioden 4 so vorgespannt sind, daß sie nichtleitend, also gesperrt sind, ist die Platte theoretisch vollständig reflektierend, wenn das elektrische Feld parallel zu den die Dioden 4 tragenden Leitern 31 verläuft (gemäß dem Pfeil E_// in der Figur), während sie vollständig durchlässig ist, wenn das elektrische Feld senkrecht zu diesen Leitern verläuft (Pfeil E_⊥).
Es ist zu erkennen, daß die Plättchen 21 und 22 kreisförmig dargestellt sind, jedoch können sie auch eine andere Form haben und insbesondere Schnitte darstellen, wobei eine solche Form im Hinblick auf eine Verbesserung der Impedanzanpassung der Platte ebenso wie die Breite der Leiter 31 und 32, der Durchmesser der Plättchen und die Kennlinien der Dioden experimentell bestimmt werden.
3a zeigt eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung.
Diese Anordnung weist eine erste Platte 11 auf, wie sie in 2 beschrieben worden ist, wobei die Plättchen 21 und die die Dioden 4 tragenden Leiter 31 auf einer der Flächen sichtbar dargestellt sind, während die Leiter 32 auf der anderen Fläche gestrichelt dargestellt sind; die Plättchen 22 sind dabei nicht dargestellt. Diese Platte 11 ist auf der Ausbreitungsachse ZZ einer Höchstfrequenzwelle angeordnet. Die Anordnung enthält eine zweite Platte 12, die ebenfalls dem in 2 dargestellten Typ entspricht, jedoch ist sie bezüglich der Platte 11 um einen Winkel θ gedreht, was beispielsweise bedeutet, daß die diodentragenden Leiter 31 der Platte 12 mit den diodentragenden Leitern 31 der Platte 11 einen Winkel θ bilden. Die zwei Platten liegen im Abstand L voneinander.
Eine solche Anordnung hat mehrere Betriebsarten. Wenn die Dioden der zwei Platten leitend sind, ist jede der Platten unabhängig von der Orientierung des elektrischen Feldes der einfallenden Welle durchlässig; die Welle wird somit ohne Drehung ihrer Polarisation übertragen.
Wenn sich die Dioden der Platten 11 und 12 im gesperrten Zustand befinden, liegt folgende Arbeitsweise vor:

– Falls das elektrische Feld der einfallenden Welle parallel zu den Leitern 31 der ersten Platte (entsprechend dem Pfeil E_// in der Figur) verläuft, ist diese Platte gemäß der obigen Erläuterung reflektierend, so daß die einfallende Welle nicht durch die Anordnung übertragen wird.
– Wenn das elektrische Feld der einfallenden Welle senkrecht zu den mit Dioden versehenen Leitern 31 der ersten Platte (gemäß dem Pfeil E_⊥) verläuft, wird diese Welle gemäß der oben erläuterten Wirkungsweise ohne Modifikation durch die Platte 11 übertragen. In der Ebene der Platte 12 wird dann nur die senkrecht zu den mit Dioden versehenen Leitern 31 verlaufende Komponente durch die Platte übertragen, was eine austretende Welle ergibt, deren elektrisches Feld (E_S) mit dem elektrischen Feld (E_⊥) der einfallenden Welle einen Winkel θ bildet.

Der (leistungsmäßige) Übertragungskoeffizient der beschriebenen Welle ist in diesem zuletzt geschilderten Fall wie folgt:
wobei ϕ der elektrische Winkel zwischen den zwei Platten 11 und 12 ist; dieser Winkel hängt von der Wellenlänge λ und vom Einfallswinkel i der Welle auf der Platte gemäß der Beziehung ab: ϕ = 2Lλ ·cosi
Der optimale Wert von T wird erhalten, wenn ϕ ein Vielfaches von π/2 ist, d. h. wenn die Platten im Abstand L = λ/4 (oder einem Vielfachen dieser Größe) liegen.
Es sei bemerkt, daß der Übertragungskoeffizient nicht vom Vorzeichen des Winkels θ abhängt, d. h. von der Lage einer Platte in bezug zur anderen.
Es erscheint somit, daß es mittels einer solchen Anordnung möglich ist, dem elektrischen Feld einer Höchstfrequenzwelle in gesteuerter Weise eine Drehung um einen Winkel θ zu verleihen.

– Wenn die Dioden der Platten leitend sind, wird die Welle ohne Drehung ihrer Polarisation übertragen.
– Wenn die Dioden gesperrt sind, wird die Welle, deren Polarisation eine bestimmte (senkrechte) Richtung bezüglich der mit Dioden versehenen Leiter der ersten Platte hat, mit einer Drehung ihrer Polarisation übertragen.

In 3b ist eine Abwandlung der Ausführung gemäß der vorangehenden Figur dargestellt, bei der die Platte 11 durch eine passive Platte 13 ersetzt ist, die die gleiche Wirkungsweise wie die Platte 11 hat, wenn die Dioden dieser Platte gesperrt sind.
Die die Platte 11 der vorhergehenden Figur ersetzende Platte ist die Platte 13. Sie enthält ein isolierendes Substrat, auf dem parallel zueinander und parallel zur Richtung der mit Dioden versehenen Leiter 31 der Platte 11 der vorhergehenden Figur verlaufende Leiter 41 angebracht sind. Der Abstand der Leiter 41 muß wesentlich kleiner als die Wellenlänge λ sein, typischerweise in der Größenordnung von λ/10.
Wie bekannt ist, arbeitet eine solche Platte wie folgt:

– wenn das elektrische Feld der einfallenden Welle parallel zu den Leitern 41 (gemäß dem Pfeil E_// in der Figur) verläuft, wird die Welle von der Platte vollständig reflektiert;
– wenn das elektrische Feld senkrecht zur Richtung der Leiter 41 (gemäß dem Pfeil E_⊥) verläuft, wird die Welle vollständig übertragen.

Es erscheint somit, daß die Wirkungsweise der Platte 13 mit der Wirkungsweise der Platte 11 von 3a identisch ist, wenn die Dioden der zuletztgenannten Platte gesperrt sind, so daß folglich unter den gleichen Bedingungen auch die beiden Anordnungen gleich arbeiten.
Allgemein kann gesagt werden, daß die erste Platte (11, 13) durch jede Anordnung ersetzt werden kann, die ohne Änderung nur Höchstfrequenzwellen überträgt, deren Polarisation geradlinig und parallel zu einer gegebenen Richtung (in 3 der horizontalen Richtung) verläuft.
Eine solche Polarisationsdrehanordnung kann beispielsweise vor einer Höchstfrequenzantenne angebracht werden. Wenn es sich dabei um eine Antenne handelt, die eine in einer gegebenen Richtung linear polarisierte Welle liefert, also eine Antenne mit geschlitzten Wellenleitern oder mit Dioden versehenen Leitern, kann in diesem Fall die erste Platte weggelassen werden.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt.
In dieser Figur sind längs der Ausbreitungsachse ZZ der Höchstfrequenzwelle eine erste Platte, beispielsweise eine Platte wie die Platte 11 von 3a, sowie eine zweite Platte, beispielsweise eine Platte wie die Platte 12 von 3a, angeordnet, wobei die mit Dioden versehenen Leiter 31 der zuletztgenannten Platte einen Bezugswinkel θ₁ bezüglich der Leiter 31 der Platte 11 bilden. Außerdem ist längs der Achse ZZ eine dritte Platte 14 angeordnet, deren mit Dioden versehene Leiter 31 mit den mit Dioden versehenen Leitern 31 der Platte 11 einen Winkel θ₂ bilden, der größer als der Winkel θ₁ ist.
Gemäß dem gleichen Mechanismus wie in 3 wird eine Welle, deren elektrisches Feld parallel zu den mit Dioden versehenen Leitern 31 der Platte 11 gemäß Pfeil E_// verläuft, nicht übertragen, wenn die Dioden der Platten gesperrt sind, während eine Welle, deren elektrisches Feld senkrecht zu den gleichen Drähten (gemäß dem Pfeil E_⊥) verläuft, hinsichtlich des Vektors ihres elektrischen Feldes ein erstes Mal um den Winkel θ₁ durch die Wirkung der Platte 12 und ein zweites Mal durch die Wirkung der Platte 14 um einen Winkel so weit gedreht wird, daß die Gesamtdrehung den Wert θ₂ hat.
Die Abstände L₁ und L₂ sind ebenso wie der Abstand L von 3a bestimmt.
In der gleichen Weise ist es möglich, mehr als drei Platten in der Ausbreitungsrichtung der Höchstfrequenzwelle anzuord nen. Die Vergrößerung der Anzahl von Platten ermöglicht eine Vergrößerung des Durchlaßbandes des Systems sowie des maximal zulässigen Einfallswinkels der Höchstfrequenzwelle an der ersten Platte. Eine praktische Grenze der Anzahl der Platten wird von den Einkopplungsverlusten an jeder Platte gebildet.
5 zeigt ein Schaltbild, das eine Art der Verwirklichung der Vorspannungsstromkreise für die Dioden einer Platte veranschaulicht.
In dieser Figur sind mit ausgezogenen Linien die Plättchen 21, die mit Dioden versehenen Leiter 31 sowie die Dioden 4 dargestellt, während die auf der anderen Fläche der Platte angeordneten Leiter 32 und Plättchen 22 mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
Nach der Erfindung wird die Vorspannung der Dioden 4 mit Hilfe der an entsprechende Polaritäten angeschlossenen Leiter 32 sowie mit Hilfe metallisierter Löcher 51 erreicht, die die Verbindung zwischen gewissen einander gegenüberliegenden Plättchen 21 und 22 herstellen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur bilden die mit Dioden versehenen Leiter 31 die Spalten, während die Vorspannungsleiter 32 die Zeilen der Anordnung bilden. Die vier ersten Dioden der linken Spalte sind in der Weise in Serie geschaltet, daß die Vorspannung der ersten Zeile 32 positiv ist, während die der fünften negativ ist, wobei die metallisierten Löcher 51 beim ersten Paar und beim fünften Paar der Plättchen 21–22 vorgesehen sind.
Beispielsweise sind die vier folgenden Dioden der gleichen Spalte in der anderen Richtung angeschlossen, wobei die neunte Zeile somit auf einem positiven Potential liegt.
Die zweite Spalte, die in der Figur dargestellt ist, ist beispielsweise gemäß einer anderen Konfiguration angeschlossen.
Ein erster Vorteil dieser Art der Anlegung der Vorspannungen besteht darin, daß keine zusätzlichen Leiter für das Vorspannen der Dioden erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Dioden in einer Spalte in Gruppen unterteilt werden können, wobei jede der Gruppen unabhängig gespeist wird, was ermöglicht, den Wert der erforderlichen Vorspannungen auf ein Minimum herabzusetzen und somit auch die Umschaltzeit zu verringern sowie die Steuerschaltungen zu minimieren.
Außerdem ist gemäß einer abgewandelten Ausführung vorgesehen, an den Leitern 32 Entkopplungskapazitäten 52 anzubringen, die die Zuführung einer unterschiedlichen Vorspannung am anderen Ende jeder Zeile ermöglichen, so daß die Vorspannung der auf der rechten Seite des Schaltbildes liegenden Dioden ermöglicht wird. Dies hat die Wirkung, daß wie oben die Werte der notwendigen Vorspannungen auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Es sei bemerkt, daß gewisse metallisierte Löcher 51 durch Verbindungsdrähte ersetzt werden können. Beispielsweise ermöglicht ein die zwei in der ersten Zeile des Schaltbildes dargestellten Plättchen 21 verbindender Draht das Ersetzen des in der gleichen Zeile rechts liegenden metallisierten Lochs. Ein solcher Vrbindungsdraht ermöglicht es, die Verwendung metallisierter Löcher zu vermeiden, und er bewirkt keine merkliche Störung des Verhaltens der Platte gegenüber einer Höchstfrequenzwelle.
In den 6a und 6b sind zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, bei denen zusätzlich Platten mit mäanderförmigen Leitern verwendet werden, damit die geradlinige Polarisation einer Welle in eine zirkulare Polarisation umgewandelt wird.
Die Ausführung von 6a enthält längs der Ausbreitungsachse ZZ einer Höchstfrequenzwelle nacheinander zwei Platten entsprechend den Platten 13 und 12 von 3b; in diesem Beispiel verlaufen die Leiter 41 der Platte 13 horizontal, und die mit Dioden versehenen Leiter 31 der Platte 12 bilden mit den Leitern 41 einen Winkel θ = 45°.
Die Platten 12 und 13 sind im zuvor genannten Abstand L (3a) voneinander angeordnet.
Die Anordnung enthält außerdem nach der Platte 12 und parallel zu dieser zwei gleiche Platten 15 und 15', die jeweils aus einem dielektrischen Substrat gebildet sind, das eine Gruppe von mäanderförmigen Leitern 51 trägt, die parallel zueinander und zu den Leitern 41 der Platte 13 verlaufen.
Eine solche Platte ist bekannt und insbesondere in dem Aufsatz "MEANDER LINS POLARIZER" von Young, Robinson & Hacking beschrieben, der in "IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION" vom Mai 1973 erschienen ist.
Eine solche Platte mit mäanderförmigen Leitern arbeitet wie folgt:

– Wenn das elektrische Feld einer einfallenden Höchstfrequenzwelle senkrecht zu den mäanderförmigen Leitern verläuft, d. h. senkrecht im Ausführungsbeispiel der Figur, wird die Welle ohne Modifikation ihrer Polarisation übertragen.
– Wenn das elektrische Feld der einfallenden Welle mit der Richtung der mäanderförmigen Leitungen einen Winkel von 45° bildet, wird die ursprünglich geradlinige Polarisation der übertragenen Welle zu einer rechtszirkularen Polarisation. Das einfallende elektrische Feld kann dabei in eine senkrecht zu den mäanderförmigen Leitern verlaufende Komponente, die ohne Änderung übertragen wird, und in eine parallel zu den mäanderförmigen Leitern verlaufende Komponente zerlegt, die bezüglich der senkrechten Komponente um 90° phasenverschoben ist, was eine zirkulare Polarisation ergibt.

Die verschiedenen Platten liegen in einem Abstand in der Größenordnung von λ/4 oder einem Vielfachen dieser Größe voneinander entfernt.
Die Arbeitsweise der gesamten Anordnung von 6a ist wie folgt:

– Wenn die Dioden der mit Dioden versehenen Leiter 31 der Platte 12 leitend sind, wird eine Höchstfrequenzwelle, deren elektrisches Feld vertikal (gemäß dem Pfeil E₀ in der Figur) verläuft, von der Platte 13 ohne Änderung übertragen, von der Platte 12 (entsprechend der oben im Zusammenhang mit 3 erläuterten Wirkungsweise) ebenfalls ohne Änderung übertragen, und sie erscheint vor der Platte 15 mit einer geradlinigen Polarisation, die senkrecht zu den mäanderförmigen Leitern 51 verläuft; die Welle wird somit ohne Änderung ihrer Polarisation übertragen, die also in diesem Beispiel geradlinig und vertikal bleibt.
– Wenn die Dioden der mit Dioden versehenen Leiter 31 der Platte 12 gesperrt sind, wird wie oben eine Welle mit der Polarisation E₀ von der Platte 13 ohne Änderung übertragen, jedoch wird ihre Polarisation unter dem Einfluß der Platte 12 um den Winkel θ = 45° gedreht (Pfeil E₁₂ in der Figur); eine solche Welle mit einer Polarisation im Winkel von 45° zur Richtung der Leiter 51 wird somit von den Platten 15 und 15' mit einer Umwandlung dieser Polarisation übertragen, die zu einer rechtszirkularen Polarisation wird (Pfeil E₅₂ in der Figur).

Eine solche Anordnung ermöglicht es somit, unter der Steuerung durch den Zustand der Dioden der Platte 12 eine vertikale Polarisation ohne Änderung zu übertragen oder dieser vertikale Polarisation in eine zirkulare Polarisation umzuwandeln.
6b gleicht 6a mit der Ausnahme, daß nahe der Platte 12 im Übertragungsweg der Höchstfrequenzwelle eine zusätzliche Platte 14 eingefügt ist. Mit ”in der Nähe” wird hier ein gegenüber L kleiner Abstand (beispielsweise in der Größenordnung von λ/8) verstanden, so daß hinsichtlich des Höchstfrequenzverhaltens der Anordnung die zwei Platten 12 und 14 als eine Platte aufgefaßt werden können. Diese Platte 14 ist so angeordnet, daß ihre mit Dioden versehenen Leiter 31 mit den mit Dioden versehenen Leitern (31) der Platte 12 einen Winkel von 90° bilden, also einen Winkel von 45° mit den Leitern 41 der Platte 13.
Diese Anordnung arbeitet wie folgt:

– Wenn die Dioden der Platten 12 und 14 leitend sind, gleicht die Wirkungsweise der Anordnung der von 6a, d. h., daß daß eine einfallende vertikale Polarisation ohne Änderung übertragen wird.
– Wenn die Dioden der Platte 12 gesperrt sind, während die Dioden der Platte 14 leitend sind, stimmt die Wirkungsweise dieser Anordnung ebenfalls mit der der vorhergehenden Ausführung überein, d. h., daß eine einfallende vertikale Polarisation in der gleichen Weise in eine rechtszirkulare Polarisation (Pfeil E₅₂) umgewandelt wird.
– Wenn die Dioden der Platte 14 gesperrt sind, während die Dioden der Platte 12 leitend sind, wird die Polarisation der die Platte 14 durchdringenden Welle um 45° gedreht (Pfeil E₁₄ in der Figur), jedoch in einer Weise, daß das elektrische Feld E₁₄ senkrecht zum elektrischen Feld E₁₂ ist, wie die mit Dioden versehenen Leiter der Platten 12 und 14 verlaufen; die Platten 15 und 15' übertragen eine solche Welle so wie oben beschrieben wurde, bis auf die

Tatsache, daß die resultierende Welle eine linkszirkulare und nicht eine rechtszirkulare Polarisation aufweist, wie durch einen Pfeil E₅₄ in der Figur angegeben ist.
Eine solche Anordnung ermöglicht somit unter der Steuerung durch den Zustand der Dioden der Platten 12 und 14

– eine Übertragung ohne Änderung einer vertikalen Polarisation;
– eine Umwandlung einer vertikalen Polarisation in eine rechtszirkulare Polarisation und
– eine Umwandlung einer vertikalen Polarisation in eine linkszirkulare Polarisation.

Eine Anordnung, wie sie in 6b dargestellt worden ist, ist mit folgenden Kenngrößen verwirklicht worden:

– Frequenzband der einfallenden Höchstfrequenzwelle: 8,8 bis 9,9 GHz;
– Einkopplungsverluste: 0,3 dB für die erste Betriebsart und 0,5 dB für die zwei anderen Betriebsarten;
– Elliptizitätsgrad (TOE): –38 dB für die erste Betriebsart und –1 dB für die zwei anderen Betriebsarten;
– Leistungsverhalten: Spitzenwert: 50 kW Mittelwert: 1 kW
- Umschaltzeit: 4,5 μs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”MEANDER LINS POLARIZER” von Young, Robinson & Hacking beschrieben, der in ”IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION” vom Mai 1973 [0055]

Claims

Umschaltbare Höchstfrequenzwellen-Polarisationsdrehanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine erste Platte mit einem elektrisch isolierenden Substrat (1) enthält, daß die erste Fläche des Substrats eine erste Gruppe von in Zeilen und in Spalten angeordneten leitenden Plättchen (21) trägt, wobei der Abstand zwischen den Zeilen und den Spalten der halben Wellenlänge (λ) der Höchstfrequenzwelle angenähert ist, daß die zweite Fläche des Substrats eine zweite Gruppe leitender Plättchen (22) trägt, die den Plättchen (21) der ersten Gruppe gegenüberliegend angeordnet sind, daß die Plättchen (21) der ersten Gruppe durch eine erste Gruppe von Leitern (31) miteinander verbunden sind, die längs der Zeilen angeordnet sind, während die Plättchen (22) der zweiten Gruppe durch eine zweite Gruppe von Leitern (32) miteinander verbunden sind, die längs der Spalten angeordnet sind, daß auf jeden der Leiter der ersten Gruppe oder jeden Leiter der zweiten Gruppe wenigstens eine Diode (4) eingefügt ist, wobei die Anordnung die Drehung der geradlinigen Polarisation einer Höchstfrequenzwelle um einen Winkel θ ermöglicht, wenn die Polarisation mit den eine Diode (4) tragenden Leitern (31) einen Winkel θ bildet und die Dioden nicht leitend sind, während die Anordnung die Übertragung der Welle ermöglicht, wenn die Dioden leitend sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Platte (11) aufweist, die im wesentlichen parallel zur ersten Platte (12) verläuft und im Übertragungsweg der Höchstfrequenzwelle vor der ersten Platte angeordnet ist, wobei der Aufbau dieser zweiten Platte dem der ersten Platte entspricht und ihre wenigstens eine Diode (4) tragenden Leiter (31) mit den wenigstens eine Diode tragenden Leitern der ersten Platte (12) einen Winkel θ bilden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine zweite Platte (13) aufweist, die im wesentlichen parallel zur ersten Platte (12) verläuft und im Übertragungsweg der Höchstfrequenzwelle vor der ersten Platte angeordnet ist, daß die zweite Platte (13) ein elektrisch isolierendes Substrat enthält, auf dem Leiter (41) angeordnet sind, die parallel zu einer Richtung verlaufen, die mit den wenigstens eine Diode (4) tragenden Leitern (31) der ersten Platte einen Winkel θ bilden, wobei der Abstand der Leiter (41) der zweiten Platte (13) wesentlich kleiner als die Wellenlänge der Höchstfrequenzwelle ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Platten wie die erste Platte (12) aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede der Platten die Polarisation der Welle um einen Winkel dreht, der gleich dem Winkel ist, den ihre wenigstens eine Diode (4) tragenden Leiter (31) mit den Leitern der vorangehenden Platte bilden, wenn die Dioden nichtleitend sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Platten in der Größenordnung eines Viertels der Wellenlänge (λ) der einfallenden Welle oder eines Vielfachen dieser Größe liegt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende oder der nichtleitende Zustand der Dioden (4) von Vorspannungen gesteuert wird, die von den keine Dioden tragenden Leitern (32) zugeführt werden.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem zwei im Übertragungsweg der Welle vor der ersten Platte (12) angeordnete zwei gleiche Platten (15, 15') aufweist, die parallele, mäanderförmige Leitungen (51) tragen, die die Übertragung der Welle ohne Beeinflussung ihrer Polarisation ermöglichen, wenn diese Polarisation senkrecht zu den mäanderförmigen Leitungen verläuft, während sie die Umwandlung einer geradlinigen Polarisation in eine zirkulare Polarisation ermöglichen, wenn die geradlinige Polarisation mit den mäanderförmigen Leitungen einen Winkel von 45° bildet.