DE3853333T2 - Hybridkoppler und Überkreuzung mit koaxialen Leitungen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Koppler für elektromagnetische Leistung, mit:
• - einem Gehäuse mit einer oberen Wand und einer unteren Wand, wobei es eine vordere Wand, eine hintere Wand, eine erste seitliche Wand und eine zweite seitliche Wand gibt, die die obere Wand mit der unteren Wand verbinden, wobei das Gehäuse vier Öffnungen aufweist, die normal zu einer gemeinsamen Fläche ausgerichtet sind, die obere Wand und die untere Wand parallel zu der gemeinsamen Fläche verlaufen, und die Öffnungen seriell um eine Mitte des Gehäuses herum angeordnet sind und in verschiedene Richtungen nach außen zeigen;
• - Mittenleitern, die in jeder der Öffnungen angeordnet sind, um mit diesen einen ersten Eingangsanschluß und einen zweiten Eingangsanschluß sowie einen ersten Ausgangsanschluß und einen zweiten Ausgangsanschluß zu bilden, wobei der erste Eingangsanschluß und der erste Ausgangsanschluß an gegenüberliegenden Enden der ersten seitlichen Wand angeordnet sind, der zweite Eingangsanschluß und der zweite Ausgangsanschluß an gegenüberliegenden Wänden der zweiten seitlichen Wand angeordnet sind, der erste Eingangsanschluß und der zweite Eingangsanschluß an gegenüberliegenden Enden der vorderen Wand angeordnet sind, und der erste Ausgangsanschluß und der zweite Ausgangsanschluß an gegenüberliegenden Enden der hinteren Wand angeordnet sind;
• - einem Paar von Schienen, die Anschlüsse von der ersten seitlichen Wand mit Anschlüssen von der zweiten seitlichen Wand verbinden, wobei die Schienen gleichmäßig voneinander und von einer Innenseite des Gehäuses beabstandet angeordnet sind; und
• - Mitteln, um eine erste Schiene von dem Paar von Schienen um eine zweite Schiene von dem Paar von Schienen mit einer halben Drehung zu verwinden und es der ersten Schiene zu ermöglichen, den ersten Eingangsanschluß mit dem zweiten Ausgangsanschluß zu verbinden, und es der zweiten Schiene zu ermöglichen, den zweiten Eingangsanschluß mit dem ersten Ausgangsanschluß zu verbinden.
• Ein Koppler dieser Art ist aus dem Dokument US-A-3 654 570 bekannt.
• Der bekannte Koppler ist eine Hohlleitergabelvorrichtung, die eine Phasenquadratur zwischen den Ausgangssignalen, also eine 90º-Phasenverschiebung zwischen diesen erzeugt. Der innere Teil des Gehäuses ist nicht leitend.
• Darüber hinaus offenbart die WO 84/03395 einen koaxialen Koppler mit Schienen zwischen leitenden Wänden. Die Schienen von zwei koaxialen Übertragungsleitungen treffen einander in einem diagonal geneigten Bereich. Eine Trennwand ist vorgesehen, die ein Fenster enthält, durch das elektromagnetische Energie gekoppelt wird. Gemäß diesem Dokument besteht das Gehäuse aus elektrisch leitendem Material.
• Mikrowellenschaltungen werden allgemein verwendet, um elektromagnetische Energie zwischen Mikrowellenbauteilen, wie z. B. Hörnern, Zirkulatoren, Signalgeneratoren und -empfängern zu koppeln. Die Leitungen, durch die die elektromagnetische Energie zwischen den Mikrowellenbauteilen gekoppelt wird, können aus verschiedenen Formen von Übertragungsleitungen konstruiert werden, die von Streifenleitern bis zu Wellenleitern reichen, und umfassen häufig verschiedene Formen von Leistungskopplern, Leistungsteilern und Leistungskombinierern. Solche Leitungen ermöglichen es, daß Mikrowellensignale auf eine Anzahl von Mikrowellenbauteilen aufgeteilt werden, und ermöglichen ebenfalls das Kombinieren von Signalen von einer Vielzahl von Mikrowellenbauteilen.
• Von besonderem Interesse sind hier komplexe Mikrowellenschaltungen, die koaxiale Übertragungsleitungen und insbesondere steife koaxiale Übertragungsleitungen verwenden, die einen Mittenleiter von rechtwinkligem oder quadratischem Querschnitt aufweisen, um verschiedene Mikrowellenbauteile miteinander zu verbinden. Eine derartige Schaltung findet sich bspw. in großen Antennenarrays, die viele Hornstrahler verwenden, die über Signalkombinierer und/oder -teiler gekoppelt sind, um ein gewünschtes Strahlungsmuster zu erzeugen. Bei derartig komplexen Mikrowellenstrukturen ist es häufig erforderlich, durch Koaxialleitungen, die einander überkreuzen, Signale von verschiedenen Teilen der Struktur zu anderen Teilen der Struktur zu bringen. Ein Beispiel für eine derartige Führung von Signalen findet sich in einer Matrix von miteinander verbundenen Signalpfaden, wie z. B. in einer Butler-Matrix, die verwendet wird, um ein an einem Anschluß der Matrix eingegebenes Signal in einen Satz von Signalen zu konvertieren, die von der Matrix ausgegeben werden, um eine Strahlungskeule zu bilden. Die Überkreuzungen der Signale in derartigen Matrixstrukturen erfolgten bisher dadurch, daß eine Übertragungsleitung um eine andere gebogen wurde.
• Dadurch, daß die Komplexität und Größe einer Mikrowellenstruktur durch Signalüberkreuzungen vergrößert wird, bei denen eine koaxiale Übertragungsleitung um eine andere gebogen wird, taucht ein Problem auf. Es wurde erkannt, daß eine vereinfachte Form einer derartigen Struktur erreicht wird, indem alle Bauteile und verbindenden Übertragungsleitungen in einer einzige Ebene aneordnet werden. Eine Vielzahl von Überkreuzungen mit gebogenen Übertragungsleitungen kann jedoch zu einem merklichen Maß an übereinander gestapelten Übertragungsleitungen führen. Solch eine mechanische Anordnung ist sowohl sperrig als auch schwer. Übermäßige Sperrigkeit und übermäßiges Gewicht sind Charakteristiken, die bei der Konstruktion von Antennenarrays, wie z. B. den in Satelliten verwendeten, wo eine Verringerung an Platz und Gewicht sehr wünschenswert ist, vermieden werden müssen.
• Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Koppler für elektromagnetische Leistung zu schaffen, der konstruiert werden kann, ohne daß die Überkreuzungsstruktur verglichen mit der von einzelnen Koaxialleitungen eine größere Höhe aufweisen muß.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Koppler für elektromagnetische Leistung, wie er eingangs erwähnt wurde, erreicht durch ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Material, wobei die Verbindungsmittel einen mittleren Abschnitt der ersten und der zweiten Schiene umfassen, wobei in jeder der Schienen die mittleren Abschnitte eine Kerbe aufweisen und die Kerbe der erste Schiene auf die Kerbe der zweiten Schiene zuzeigt und mit dieser verzahnt ist.
• In Übereinstimmung mit der Erfindung erhält man eine in einer Ebene liegende Konfiguration für eine Mikrowellenüberkreuzung, indem zwei Hybridkoppler tandemartig miteinander verbunden werden, wobei jeder der Hybridkoppler die Leistung einer einkommenden elektromagnetischen Welle in zwei Wellen gleicher Leistung und mit einer 90º-Phasenverschiebung zwischen den beiden Wellen aufteilt. Jeder der Hybridkoppler weist zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse auf, wobei die Ausgangsanschlüsse eines ersten der beiden Koppler mit den Eingangsanschlüssen eines zweiten der beiden Koppler verbunden sind.
• Die Anordnung der Verbindung zwischen den beiden Kopplern wird erreicht, indem alle Leitungen für elektromagnetische Leistung in Übereinstimmung mit einem Merkmal der Erfindung in einer einzigen planaren Konfiguration angeordnet werden, indem ein Koppler mit zwei Eingangsanschlüssen an einer Vorderseite des Kopplers und zwei Ausgangsanschlüssen an einer Rückseite des Kopplers verwendet wird. Solch ein Koppler wird unter Verwendung von koaxialen Übertragungsleitungen aufgebaut, die eine Verbindung zu den Anschlüssen des Kopplers herstellen, wobei in einem Gehäuse des Kopplers diametral gegenüberliegende Paare von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen durch ein Paar von überkreuzten, isolierten, elektrisch leitenden Stäben oder Schienen verbunden sind, die um einen gleichmäßigen, schmalen Spalt voneinander beabstandet sind, um für eine kapazitive Kopplung von elektromagnetischer Leistung zwischen den beiden Schienen zu sorgen.
• In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der Erfindung erhält man eine in einer Ebene liegende Konfiguration für die Überkreuzung der beiden Schienen, indem eine Kerbe in einem mittleren Bereich einer Schiene vorgesehen wird, wobei die Kerbe einer Schiene auf die Kerbe der anderen Schiene an der Stelle der Überkreuzung zuweist und eine Kerbe in die anderen Kerbe eingreift und diese umschließt, während ein Spalt zwischen den Wänden der Kerbe erhalten bleibt, durch welchen Spalt eine kapazitive Kopplung von elektromagnetischer Leistung erfolgt. Die Wirkung der Überkreuzung liegt darin, daß eine halbe Drehung der beiden Schienen auf eine Weise erzeugt wird, die einem verdrehtem Paar von elektrischen Leitern entspricht, was zu einer Verschiebung eines Eingangsanschlusses und eines Ausgangsanschlusses führt, so daß beide Eingangsanschlüsse an der Vorderseite des Gehäuses und beide Ausgangsanschlüsse an der Rückseite des Gehäuses angeordnet werden.
• Es werden zwei Ausführungsbeispiele für die überkreuzte Anordnung des Paares von Schienen in einem metallischen Gehäuse geschaffen. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist jede der Schienen mit einem Paar von Endabschnitten versehen, die sich schräg zu dem Gehäuse erstrecken, wobei die Endabschnitte durch einen mittleren Abschnitte miteinander verbunden sind, der um ungefähr 45 Grad abgewinkelt ist, um die beiden Endabschnitte zu versetzen und die Möglichkeit für die Überkreuzung eines mittleren Abschnittes über den anderen mittleren Abschnitt zu schaffen. Die Endabschnitte einer Schiene sind parallel zu den entsprechenden Endabschnitten der anderen Schiene, um für kapazitive Kopplung von elektromagnetischer Leistung zwischen diesen zu sorgen. In jedem der zentralen Abschnitte ist eine rechtwinklig geformte Kerbe von hinreichender Größe vorgesehen, um für eine gewünschte Spaltbreite zwischen den zentralen Abschnitten in dem Überkreuzungsbereich für kapazitive Kopplung von elektromagnetischer Leistung zwischen den zentralen Abschnitten zu sorgen, wobei diese kapazitive Kopplung pro Längeneinheit einer Schiene im wesentlichen dieselbe ist wie die kapazitive Kopplung pro Längeneinheit der Schiene an den Endabschnitten, um dadurch jede Tendenz zu minimieren, an der Überkreuzung reflektierte Wellen auszubilden. Die gesamte Länge der Schienen beträgt ungefähr ein Viertel der Wellenlänge der Strahlung, wobei der mittlere Abschnitte weniger als ein Zehntel einer Wellenlänge der Strahlung ist.
• In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die beiden Schienen durch Schienen ersetzt, die verjüngte Verlängerungen über die vorerwähnten Endabschnitte hinaus aufweisen, wobei die Verlängerungen über ihre Länge geneigt sind und ein mittlerer Abschnitt parallel zu den Verlängerungen und geneigt zu den beiden Endabschnitten verläuft. Die sich ergebende Zick-Zack- Anordnung ermöglicht es, daß gegenüberliegende Endabschnitte der Schienen parallel zueinander verlaufen und die Überkreuzung eines zentralen Abschnittes über den anderen zentralen Abschnitt möglich wird. Die Kerben in den zentralen Abschnitten haben eine allgemein rechtwinklige Form, wobei die Endwände der Kerben im Hinblick auf einer vergrößerte Bandbreite des Kopplers gestuft sind. Darüber hinaus sind Abschnitte von Seitenwänden der Schienen, die aufeinander zu weisen, bezogen auf eine mittlere Achse der Schiene abgewinkelt, um eine gleichmäßige Spaltbreite zwischen diesen Seitenwandabschnitten im Hinblick auf ein vorbestimmtes Maß an kapazitiver Kopplung von elektromagnetischer Leistung zu schaffen. In jeder Schienen verläuft die mittlere Achse parallel zu jedem der Endabschnitte, wobei die Endabschnitte zu gegenüberliegenden Seiten der mittleren Achse hin versetzt sind, während ein schmaler Streifen oder Isthmus des mittleren Abschnittes parallel zu der mittleren Achse verläuft und auf dieser angeordnet ist. Diese Anordnung der Schienen erhöht die Bandbreite des Kopplers. Dielektrische Halter sind schräg zu dem Gehäuse auf beiden Seiten der gekreuzten mittleren Bereiche angeordnet, wobei ein dielektrischer Positionshalter in jedem Spalt angeordnet ist, der zwischen gegenüberliegenden Endabschnitten auf gegenüberliegenden Seiten der im Eingriff befindlichen Kerben der mittleren Abschnitte ausgebildet ist. In beiden Ausführungsbeispielen haben die Schienen eine rechtwinklige oder quadratische Querschnittsform.
• Die vorstehenden Aspekte und andere Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
• Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Überkreuzung ist, die in einer ebenen Anordnung einer metallischen Basisplatte mit einer Deckelplatte ausgebildet ist, die teilweise weggeschnitten ist, um die Mittenleiter von Übertragungsleitungen freizugeben;
• Fig. 2 eine Endansicht der Überkreuzung längs der Linie 2-2 in Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf einen fragmentarischen Teil eines der beiden Hybridkoppler der Überkreuzung aus Fig. 1 ist;
• Figuren 4 und 5 Querschnitte längs der Linien 4-4 bzw. 5-5 in Fig. 3 zeigen, um Einzelheiten der Schienen in dem Überkreuzungsbereich eines der Koppler der Überkreuzung darzustellen;
• Fig. 6 eine Darstellung ähnlich zu der aus Fig. 3 ist, die ein alternatives Ausführungsbeispiel des Überkreuzungsbereiches eines Kopplers darstellt;
• Figuren 7 und 8 eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Schiene in dem alternativen Ausführungsbeispiel des Kopplers aus Fig. 6 zeigen; und
• Fig. 9 eine schematische Wiedergabe der Tandemanordnung der beiden Koppler aus Fig. 1 einschließlich der bei der Erklärung des Betriebes der Überkreuzung nützlichen Pfade von elektromagnetischen Wellen ist.
• Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Überkreuzung 20, die aus koaxialen Übertragungsleitungen 22 gebildet ist, die in einer Basisplatte 24 angeordnet sind, die von einer Deckelplatte 26 abgedeckt ist. In Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt die Überkreuzung 20 zwei Hybridkoppler 28 und 30, die aus überkreuzten Abschnitten eines Mittenleiters 32 der koaxialen Leitungen 22 gebildet sind. Fig. 2 zeigt eine Frontseite 34 der Überkreuzung 20, wobei die Darstellung von Fig. 2 einen ersten Eingangsanschluß 36, einen zweiten Eingangsanschluß 38 sowie die oben auf der Basisplatte 24 angeordnete Deckelplatte 26 wiedergibt. In Fig. 1 ist ein Teil der Deckelplatte 26 dargestellt, wobei die Darstellung so gewählt ist, daß der Schnitt unterhalb der Oberseite der Basisplatte 24 erfolgt, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Der quadratische Querschnitt der Mittenleiter 32 sowie der quadratische Querschnitt der Innenseite des Außenleiters 40 der Übertragungsleitung 22 ist in Fig. 2 ebenfalls gezeigt. Es sollte bemerkt werden, daß die Lehre der Erfindung auch auf rechtwinklige, koaxiale Übertragungsleitungen anwendbar sind, obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Übertragungsleitungen 22 mit quadratischem Querschnitt verwendet werden. Dielektrische Halter 42 positionieren die Mittenleiter 32 in den Außenleitern 40 und isolieren die Mittenleiter von den Außenleitern. Um die Beschreibung in Fig. 1 zu vereinfachen, sind nur einige der Halter 42 gezeigt, wobei zu verstehen ist, daß solche Halter an verschiedenen Stellen längs der Übertragungsleitungen angeordnet sein und einen gut bekannten mechanischen Aufbau zeigen können, der Reflexion von elektromagnetischen Wellen vermeidet.
• Jeder der Hybridkoppler 28 und 30 bewirkt eine Aufteilung einer elektromagnetischen Welle in zwei Wellen gleicher Leistung, wobei die beiden Wellen sich in der Phase um 90 Grad unterscheiden. Wie es noch erklärt werden wird, ist jeder der Koppler 28 und 30 in Übereinstimmung mit einem Merkmal der Erfindung gefertigt, wonach zwei Eingangsanschlüsse an einer Vorderseite eines jeden der Koppler und zwei Ausgangsanschlüsse an der Rückseite eines jeden der Koppler angeordnet sind. Im Wege eines Beispieles dienen die beiden Eingangsanschlüsse 36 und 38 der Überkreuzung 20 auch als Eingangsanschlüsse des Kopplers 28. Ein ähnliches Paar von Ausgangsanschlüssen, nämlich ein erster Ausgangsanschluß 44 und ein zweiter Ausgangsanschluß 46 sind an der Rückseite 48 der Überkreuzung 20 angeordnet. Die Ausgangsanschlüsse 44 und 46 dienen gleichfalls als Ausgangsanschlüsse des Kopplers 30. Die Koppler 28 und 30 weisen einen identischen Aufbau auf.
• Wie dem in Fig. 1 dargestellten Layout und der in Fig. 2 gegebenen Endansicht der Koppler 28 und 30 entnommen werden kann, sind die koaxialen Übertragungsleitungen auf geeignete Weise durch Ausfräsen von Kanälen 50 in der Basisplatte 24 hergestellt, umso die Außenleiter 40 der Übertragungsleitungen 22 zu schaffen. Die Mittenleiter 32 werden dann in die Kanäle 50 eingelegt und an ihren entsprechenden Positionen durch die Halter 42 gehalten. Daraufhin wird die Anordnung vervollständigt, indem die Deckelplatte 26 oben auf die Basisplatte 24 montiert wird. Sowohl die Basisplatte 24 und die Deckelplatte 26 als auch die Mittenleiter 32 können aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt werden, das leicht zu bearbeiten ist, wie z.B. Aluminium.
• Wie es weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 9 noch weiter erklärt werden wird, wirkt die Überkreuzung 20 50, daß sie eine elektromagnetische Welle von einem der Eingangsanschlüsse zu dem diagonal gegenüberliegenden Ausgangsanschluß koppelt, also z.B. von dem zweiten Eingangsanschluß 38 zu dem ersten Ausgangsanschluß 44. Dies wird durch das gleichmäßige Aufteilen der Leistung an jedem der Koppler 28 und 30 mit der Phasenverzögerung von 90 Grad erreicht, was zu einer Auslöschung der Wellen an einem der Ausgangsanschlüsse führt, so daß die gesamte Leistung der Eingangswelle aus dem anderen Ausgangsanschluß austritt.
• Es sei bemerkt, daß ein besonderes Merkmal der Erfindung in der Konstruktion der Überkreuzung 20 liegt, die alle Bauteile der Koppler 28 und 30 sowie ihre verbindenden Übertragungsleitungen 22 in einer einzigen Anordnung von planarer oder ebener Konfiguration enthält. Dies ist möglich, weil beide Eingangsanschlüsse eines Kopplers an der Vorderseite des Kopplers und beide Ausgangsanschlüsse an der Rückseite des Kopplers vorgesehen sind. Diese Anordnung der Anschlüsse eines jeden der Koppler 28 und 30 ermöglicht die Verbindung der Koppler über die Übertragungleitungen 22, wie es in dem Layout aus Fig. 1 gezeigt ist, wobei das Layout offenbart, daß alle Verbindungen innerhalb einer gemeinsamen planaren Konfiguration erreicht werden, ohne daß Übertragungsleitungen außerhalb der Anordnung gemäß Fig. 1 angeordnet sein müssen. Beide Platten 24 und 26 sind von planarem Aufbau und dienen dazu, ein Gehäuse von planarer Konfiguration für den Koppler 28 und den Koppler 30 zu bilden.
• Dieses neue Merkmal ist eine direkte Folge des neuen Aufbaus eines jeden der Koppler 28 und 30, wobei dieser Aufbau nun in Übereinstimmung mit der Erfindung beschrieben wird.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 - 5 ist der Koppler 28 mit einem zentralen Bereich 52 ausgebildet, der eine Überkreuzung 54 von zwei Mittenleitern 32 aufweist. Da beide Koppler 28 und 30 einen identischen Aufbau aufweisen, wird nur der Koppler 28 im Detail beschrieben, wobei zu verstehen ist, daß die Beschreibung des Kopplers 28 auch für den Koppler 30 gilt. In dem mittleren Bereich 52 nimmt jeder der Mittenleiter 32 die Form einer Schiene an, wobei es zwei solche Schienen 56 und 58 in dem zentralen Bereich 52 und an der Überkreuzung 54 gibt. An der Überkreuzung 54 kreuzt eine Schiene über die andere Schiene, was im Wege eines Beispieles in Fig. 3 durch ein Kreuzen der Schiene 56 über die Schiene 58 gezeigt ist.
• Die Überkreuzung 54 erfolgt innerhalb der planaren Anordnung, indem jede der Schienen 56 und 58 mit Kerben 60 versehen wird, die aufeinander zu weisen und es ermöglichen, daß die Schienen 56 und 58 an den Kerben 60 innerhalb der Grenzen der Dicke der Schiene 56 und der Schiene 58 durcheinander hindurch gehen, wie es durch die Seitenansichten der Figuren 4 und 5 gezeigt ist. Die Kerben 60 sind hinreichend groß, um für Abstand zwischen den Schienen 56 und 58 an der Überkreuzung 54 zu sorgen, wobei der Abstand die elektrische Isolation zwischen den beiden Schienen 56 und 58 erhält.
• In Fig. 4 ist gezeigt, daß die Schiene 56 an ihrer Unterseite gekerbt ist, während Fig. 5 zeigt, daß die Schiene 58 an ihrer Oberseite gekerbt ist. Wie es in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist, sind die Schienen 56 und 58 bis auf die Überkreuzung 54 parallel zueinander, wo jede der Schienen eine Richtungsänderung von 45 Grad erfährt, um so die andere Schiene unter einem Winkel von 90 Grad zu kreuzen. In jeder der Schienen 56 und 58 ist die Kerbe 60 in einem Kreuzungsstreifen 62 angeordnet, wobei der Kreuzungsstreifen 62 durch zwei Biegungen von 45 Grad in entgegengesetzte Richtungen eine S-Kurve in die Schiene einfügt. Die Tiefe einer jeden Kerbe 60 ist etwas größer als die Dicke der Schiene 56, 58, um so für Freiraum in vertikaler Richtung zwischen den Streifen 62 der beiden Schienen 56 und 58 zu sorgen. In der horizontalen Richtung (parallel zu der Ebene der Basisplatte 24) ist zwischen einem Streifen 62 einer der Schienen und den Seiten 64 der Kerbe 60 in der anderen von den beiden Schienen ebenfalls ein Freiraum vorgesehen.
• Der Freiraum zwischen den beiden Kreuzungsstreifen 62 an den zentralen Abschnitten der Schienen 56 und 58 sowie der Freiraum zwischen Parallelen Endabschnitten der Schienen 56 und 58 sind so ausgewählt, daß sie ein gewünschtes Maß an Kapazität zur Kopplung von elektromagnetischer Leistung zwischen den beiden Schienen 56 und 58 erzeugen. Bei einer Betriebsfrequenz im Bereich von 3,7 - 4,2 GHz (Gigahertz), bei der die Freiraumwellenlänge der Strahlung einen nominalen Wert von 76,2 mm (3 Inch) aufweist, ist der Abstand zwischen den parallelen Endabschnitten der Schienen 56 und 58 so ausgewählt, daß er einen Spalt 66 mit einer Breite von 0,762 mm (30 mils) definiert. Ein größerer Freiraum ist an der Überkreuzung 54 vorgesehen, so daß der Abstand zwischen den Kreuzungsstreifen 62 sowie zwischen einem Kreuzungsstreifen 62 und Seiten 64 einer Kerbe 60 gleich 1,27 mm (50 mils) ist. Der größere Freiraum an der Überkreuzung 54 reduziert die Kapazität an der Überkreuzung 54, um so den Betrag an Kapazität pro Längeneinheit für die Schienen 56 oder 58 über der Länge der Schiene einschließlich sowohl des Endabschnittes als auch des Bereiches der Überkreuzung 54 gleich zu halten. Es ist zu bemerken, daß bei Fehlen eines solchen erhöhten Freiraumes an der Überkreuzung 54 die zusätzliche Spaltlänge längs der Seiten 64 einer Kerbe plus dem Boden 68 einer Kerbe 60 dazu neigt, den Betrag an Kapazität an der Überkreuzung 54 zu erhöhen. Es ist wünschenswert, in dem zentralen Bereich 52 des Kopplers 28 eine gleichmäßige Kapazität beizubehalten, um so die Reflexion von elektromagnetischen Wellen zu minimieren und einen geringen Wert an VSWR (Stehwellenverhältnis) sicherzustellen. Die vorstehende Zunahme im Freiraum an der Überkreuzung 54 bewirkt die gewünschte Reduzierung der Kapazität an der Überkreuzung 54, um so die Kapazität pro Längeneinheit der Schiene gleichmäßig zu machen.
• Hinsichtlich des Betriebes des Kopplers 28 weist die Konfiguration der gekreuzten Schienen 56 und 58 in Fig. 3 die Form eines verdrehten Paares von elektrischen Leitern auf, wobei nur eine halbe Drehung vorgesehen ist. Deshalb können die beiden Schienen 56 und 58 als ein Paar von parallelen Schienen angesehen werden, durch die elektromagnetische Leistung gekoppelt wird. Die Anordnung von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Kopplers 28 folgt der Verdrehung der Schienen 56 und 58. Darüber hinaus hält die Implementierung der Verdrehung, wie sie durch die Überkreuzung 54 bewirkt wird, die elektromagnetische Kopplung zwischen den beiden Schienen 56 und 58 bei, so daß unabhängig von der Verdrehung der Schienen 56 und 58 das gewünschte Maß an gekoppelter Leistung erhalten bleibt. Auf diese Weise kann der Koppler 28 für eine Aufteilung der elektromagnetischen Welle einer auf den Koppler 28 auftreffenden Welle in zwei Wellen gleicher Leistung sorgen, die von dem Koppler 28 im wesentlichen auf die gleiche Weise ausgegeben werden, als wenn die Schienen 56 und 58 völlig gerade wären. Durch den Aufbau der Überkreuzung 54 mit einer Verdrehung der Schienen 56 und 58 liegt die Wirkung beim Betrieb des Kopplers 28 also darin, in Übereinstimmung mit der Erfindung die Orte der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zu vertauschen, so daß die beiden Ausgangsanschlüsse auf derselben Seite liegen, nämlich auf der hinteren Seite des Kopplers 28, während die beiden Eingangsanschlüsse sich ebenfalls eine gemeinsame Seite teilen, nämlich die vordere Seite des Kopplers 28. Dies verleiht dem Koppler 28 die gewünschten Orte der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, um die Anordnung von Verbindungen zwischen den beiden Kopplern 28 und 30 in einer planaren Konfiguration zu ermöglichen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
• Es sei ebenfalls bemerkt, daß der Koppler 28 auch in anderen Mikrowellenschaltungen für algebraische Kombinationen von elektromagnetischen Signalen verwendet werden kann, obwohl der Koppler 28 zur Verwendung mit der Überkreuzung 20 beschrieben wurde. Da der Koppler 28 in seiner Wirkung reziprok ist, kann er sowohl zum Aufteilen von Leistung einer Welle auf zwei andere Wellen als auch zum Kombinieren der Leistung von zwei Wellen in eine Welle verwendet werden. Darüber hinaus kann die oben erwähnte Spaltbreite, die für eine 3 dB-Kopplung von Leistung verwendet wurde, vergrößert werden, um für ein Koppeln von geringeren Mengen an Leistung zu sorgen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die folgenden Querschnittsabmaße der Übertragungsleitungen 22 verwendet: Der Mittenleiter 32 mißt im Querschnitt 5,08 mm (0,2 Inch) auf einer Seite, und der Außenleiter 40 mißt im Querschnitt 12,7 mm (0,5 Inch) an einer Seite. Die Länge der Schienen 56 und 58, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, beträgt ein Viertel der Wellenlänge der elektromagnetischen Energie, die sich längs der Übertragungsleitungen 22 ausbreitet. Die Breite W (Fig. l) eines Kanales 50 ist an dem Koppler 28 vergrößert, um Raum für beide Mittenleiter 32 zu schaffen, wobei die Breite um die Breite eines Außenleiters 40 erhöht wird. Die Form der elektromagnetischen Welle, die sich längs einer koaxialen Übertragungsleitung 22 ausbreitet, ist eine TEM (transversale elektromagnetische)-Welle. Die Impedanz einer Übertragungsleitung 22 beträgt 50 Ohm.
• Fig. 6 zeigt eine Darstellung eines Hybridkopplers 70, der ein alternatives Ausführungsbeispiel des Hybridkopplers 28 aus Fig. 1 darstellt. Der Koppler 70 ist auf die gleiche Weise wie der Koppler 28 gefertigt und aus einer Basisplatte 72 gebildet, in der Kanäle 50 ausgefräst wurden, um die Außenleiter 40 von koaxialen Übertragungsleitungen 22 zu bilden, wobei die Leitungen 22 einen Mittenleiter 32 enthalten, wie es bei der Konstruktion des Hybridkopplers 28 aus Fig. 1 bereits offenbart wurde. Die Darstellung der Fig. 6 zeigt ein Layout der Bauteile des Kopplers 70 und wurde erstellt, indem ein Schnitt durch die Basisplatte 72 parallel zu deren Oberfläche genommen wurde, wie es beim Schnitt der Darstellung aus Fig. 1 schon erfolgte.
• Für den Fall, daß der Koppler 70 bei der Konstruktion einer Mikrowellenüberkreuzungsschaltung verwendet werden soll, wie z.B. bei der Überkreuzung 20 aus Fig. 1, würde die Basisplatte 72 vergrößert, um zwei von den Kopplern 70 mit zwei verbindenden Übertragungsleitungen 22 auf die gleiche Weise aufzunehmen, wie es für die Konstruktion der Überkreuzung 20 aus Fig. 1 beschrieben wurde. Die Konfiguration der Basisplatte 72, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, reicht für die Erzeugung der beiden Eingangsanschlüsse 36 und 38 für jeden der Koppler 70 sowie der beiden Ausgangsanschlüsse 44 und 46 für jeden der Koppler 70. Diese Anschlüsse können verwendet werden, um den Koppler 70 an verschiedene Mikrowellenschaltungen oder -bauteile, wie z.B. einen anderen Hybridkoppler, anzuschließen. Wie es bei dem Koppler 28 der Fall war, sind die Eingangsanschlüsse 36 und 38 des Kopplers 70 auf die Vorderseite des Kopplers gerichtet, während die Ausgangsanschlüsse 44 und 46 des Kopplers 70 auf die Rückseite des Kopplers gerichtet sind. Die Querschnittsabmaße des Mittenleiters 32 und des Außenleiters 40 in einer jeden der Übertragungsleitungen 22 sind dieselben wie die für den Koppler 28 aus Fig. 1 offenbarten. Es sollte bemerkt werden, daß die Beschreibung des Aufbaus des Kopplers 70 sowie des Kopplers 28 ebenfalls für koaxiale Übertragungsleitungen verwendet werden kann, in denen die Mittenleiter eine nichtrechtwinklige Querschnittsform, wie z.B. eine runde oder elliptische Form, aufweisen. Die rechtwinklige oder quadratische Form wird jedoch für 3 dB-Koppler bevorzugt, bei denen eine Eingangswelle sich in zwei Ausgangswellen von gleicher Leistung aufspaltet.
• Der Koppler 70 beinhaltet einen zentralen Bereich 74, der sich von dem zentralen Bereich 52 des Kopplers 58 dadurch unterscheidet, daß ein Kreuzungsstreifen 76 in jeder der beiden Schienen 78 und 80 vorgesehen ist, der schmaler ist als die entsprechenden Kreuzungsstreifen 62 in den Schienen 56 und 58 des Kopplers 28. Die Schienen 78 und 80 des Kopplers 70 (Fig. 6) entsprechen jeweils den Schienen 56 und 58 des Kopplers 28 (Figuren 1 und 2).
• Ein weiterer Unterschied zwischen dem zentralen Bereich 74 und dem zentralen Bereich 52 liegt darin, daß in dem zentralen Bereich 74 in jeder der Schienen 78 und 80 eine Kerbe 82 vorgesehen ist, die eine gestufte Seitenwand 84 (Figuren 7 und 8) anstelle der geraden Seite 64 (Figuren 3, 4 und 5) der Kerbe 60 aufweist. Ein weiterer Unterschied zwischen den zentralen Bereichen 74 und 52 liegt darin, daß an dem Rand des zentralen Bereiches 74 Verjüngungen 86 (Figuren 6 und 7) an Verlängerungen oder Flügelabschnitten der Schienen 78 und 80 eingefügt sind, die sich einer Überkreuzung 88 (Fig. 6) nähern, wobei solche Verjüngungen in dem Koppler 28 nach Fig. 1 fehlen. Die vorstehenden Unterschiede im Aufbau zwischen den Kopplern 70 und 28 verleihen dem Koppler 70 ein bessers VSWR und erhöhen außerdem verglichen mit dem Koppler 28 die Betriebsbandbreite des Kopplers
• Durch Betrachten der Figuren 6 und 1 ist zu sehen, daß die Schienen 78 und 80 einen komplexeren Aufbau aufweisen als die Schienen 56 und 58. Es sollte bemerkt werden, daß die beiden Schienen 78 und 80 dieselbe mechanische Form haben, wobei die Geometrie der Schiene 80, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, eingenommen wird, wenn die Schiene 78 umgedreht wird. Spezifische Details beim Aufbau der Schienen 78 und 80 ergeben sich durch Bezugnahme auf die detaillierten Darstellungen der Schiene 80 in den Figuren 7 und 8. Wo sich die Schiene 80 von ihren Verlängerungen nach innen erstreckt, wird die Breite der Schiene 80 durch die Verjüngung 86 auf einen Wert von ungefähr der Hälfte der ursprünglichen Breite reduziert, so daß die Breite des Kreuzungsstreifens 76 ungefähr 2,54 mm (0,1 Inch) beträgt, während die Breite an den Enden der Schiene 80 5,08 mm (0,2 Inch) beträgt. An den Kreuzungsstreifen 76 sind Hälse 90 (Fig. 7) angefügt, die bezogen auf den Streifen 76 unter einem Winkel verlaufen, um so beide Verlängerungen der Schiene 80 hin zu gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Achse 92 der Schiene 80 zu versetzen. Beide Verlängerungen der Schiene 80 sowie der Streifen 76 verlaufen parallel zu der Achse 92, wobei der Streifen 76 auf der Achse 92 zentriert ist. Die Neigung eines Halses 90 relativ zu einer Verlängerung der Schiene 80 ist in Fig. 7 durch einen Winkel J gezeigt, der gleich 135 Grad ist. Die Neigung beider Hälse 90 gegenüber ihren entsprechenden Schienenverlängerungen ist identisch. Die Neigung einer Verjüngung 86 relativ zu einer geraden Kante einer Verlängerung der Schiene 80 ist in Fig. 7 durch einen Winkel H von 22,5 Grad gezeigt. Beide Verjüngungen 86 in der Schiene 80 haben dieselbe Neigung.
• Die Überkreuzung 88 (Fig. 6) gleicht der Überkreuzung 54 (Figuren 1 und 3) insofern, als in beiden Fällen der Kreuzungsstreifen einer Schiene durch die Kerbe der anderen Schiene eingehüllt wird. Wie es in den Figuren 7 und 8 zu sehen ist, ist ein Boden 94 der Kerbe 82 hinreichend breit, um sich über die Seitenränder des Kreuzungsstreifens 76 in der Überkreuzung 88 (Fig. 6) zu erstrecken. Stufen in den gestuften Seitenwänden 84 erstrecken sich noch weiter von den Seiten des Kreuzungsstreifens 76 in der Überkreuzung 88 zurück. Jenseits des Bereiches der Überkreuzung 88 und der Hälse 90 verbreitern sich die Schienen 78 und 80 auf ihre ursprüngliche Breite. Auf diese Weise können die Hälse 90 und der Kreuzungstreifen 76 als eine Art Isthmus betrachtet werden, der die breiteren Verlängerungen oder Flügelbereiche einer jeden der Schienen 78 und 80 miteinander verbindet.
• Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die Schienen 78 und 80 durch zwei Federn 96, zwei dielektrische Halter 98 und ein Paar von dielektrischen Abstandshaltern 100 in Position gehalten. Die Federn 96 sind in Taschen 102 in einer Seitenwand eines Kanales 50 befestigt. Die Federn drücken die Halter 98 aufeinander zu und gegen die Schienen 78 und 80. Die Abstandshalter 100 sind vertikal zu der Ebene der Basisplatte 72 orientiert und zwischen aufeinander zu weisenden Seiten von gepaarten Hälsen 90 angeordnet, wobei es auf gegenüberliegenden Seiten der Überkreuzung 88 je einen Abstandshalter 100 gibt. Die Abstandshalter 100 widerstehen den Kräften, die durch die Federn 96 ausgeübt werden, wenn die Schienen 78 und 80 zusammengezwungen werden, wodurch die Schienen 78 und 80 fest in ihrer jeweiligen Position gehalten werden, um einen gewünschten Freiraum zwischen den Hälsen 90 der Schienen 78 und 80 und zwischen den entsprechenden Abschnitten der Kreuzungsstreifen 76 und den Kerben 82 an der Überkreuzung 88 beizubehalten. Wie es bei den Spalten und Abständen der Fall war, die oben unter Bezugnahme auf den Koppler 28 offenbart wurden, werden entsprechende Werte auch bei dem Koppler 70 aus Fig. 6 verwendet. Die Abstandshalter 100 haben folglich eine Dicke von 0,762 mm (30 mils) und der vertikale Abstand zwischen dem Boden 94 einer Kerbe 82 und der darauf zu weisenden Seite eines Kreuzungsstreifens 76 beträgt 1,27 mm (50 mils). Bezogen auf die Abmaße der Stufen der gestuften Seitenwand 84 (Fig. 8) beträgt die Tiefe der Stufe ungefähr ein Drittel der Tiefe des Bodens 94 der Kerbe 82, während der horizontale Abschnitt der Stufe ungefähr ein Drittel der Breite des Bodens 94 beträgt.
• Eine Iris 104 (Fig. 6) ist mit zwei Flügeln 106 versehen, die sich von äußeren Seitenwänden der Kanäle 50 einwärts zu der Überkreuzung 88 erstrecken, wobei die Flügel 106 in einer Ebene mit den Abstandshaltern 100 liegen. Die Iris 104 dient dazu, den Bereich zu begrenzen, durch den elektromagnetische Leistung von einem Eingangsanschluß 36, 38 zu den beiden Ausgangsanschlüssen 44 und 46 koppeln kann. Die Länge des vorstehenden Isthmusses (die beiden Hälse 90 plus dem Kreuzungsstreifen 76) beträgt eine Viertel-Wellenlänge der sich durch die Übertragungsleitungen 22 ausbreitenden elektromagnetischen Wellen, wobei diese Länge geringer ist als die Querschnittsabmaße der Iris 104. Was den Betrieb des Kopplers 70 angeht, ist zu bemerken, daß das Maß an zwischen den Schienen 78 und 80 gekoppelter Leistung von der Kapazität zwischen den beiden Schienen abhängt, die primär durch die Kopplung an den Abstandshaltern 100 an der Überkreuzung 88 bestimmt wird, während der zwischen an den Anschlüssen 44 und 46 ausgegebenen Wellen eingefügte Unterschied in der Phase durch die Interaktion von elektromagnetischen Wellen über dem gesamten Abstand der Iris 104 bestimmt wird. Das bei den Haltern 98 und den Abstandshaltern 100 verwendete Material ist vorzugsweise ein Plastikmaterial mit einer Dielektrizitätskonstante von ungefähr 3,2, wobei ein derartiges Material von General Electric unter dem Handelsnamen ULTEM 1000 vertrieben wird, das selbst bei hohen Temperaturen in den Abmaßen stabil bleibt.
• Die Wirkung der Überkreuzung 20 aus Fig. 1, die mit den Hybridkopplern 28 und 30 aufgebaut ist, ist dieselbe wie die Wirkung der Überkreuzung 20, die mit zwei Kopplern 70 aufgebaut ist, die die Koppler 28 und 30 ersetzen. Dieser Betrieb wird jetzt mit Hilfe der schematischen Darstellung aus Fig. 9 erklärt, die die beiden Koppler 28 und 30 zeigt, wobei Ausgangsanschlüsse des Kopplers 28 über Übertragungsleitungen 22 mit entsprechenden Eingangsanschlüssen des Kopplers 30 verbunden sind. Wie es in Fig. 9 weiter gezeigt ist, gibt es zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse für die Überkreuzung 20. Bei dieser Erklärung des Betriebes wird angenommen, daß eine Welle in den zweiten Eingangsanschluß am Punkt G gelangt und sich längs der Pfade ausbreitet, die durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Schlüsselpunkte auf den gestrichelten Linien sind bei E und F in dem Koppler 28 angedeutet, wobei vier Wellen, die sich aus der Wirkung der Koppler 28 und 30 ergeben, an den Punkten A, B, C und D an den beiden Ausgangsanschlüssen der Überkreuzung 20 auftreten.
• Im Betrieb teilt sich die Eingangswelle bei G an dem Koppler 28 in zwei Wellen E und F mit gleicher Leistung, die gleich der Hälfte der ursprünglichen Leistung bei G ist. Die Welle bei E ist relativ zu der Welle bei F um eine um 90 Grad nachlaufende Phase verschoben. An den Koppler 30 teilt sich die Welle E in zwei Komponenten B und C mit gleicher Leistung auf, wobei die Leistung in den Wellenteilen B und C jeweils gleich einem Viertel der Eingangsleistung bei G entspricht. Die Welle bei F wird gleichfalls durch den Koppler 30 in zwei Wellenteile A und D mit gleicher Leistung aufgespalten, wobei die Leistung in jeder der Wellen A und D gleich einem Viertel der Leistung bei G ist. Die Welle bei C ist in der Phase um nachlaufende 90 Grad relativ zu der Welle bei B verschoben. Gleichfalls ist die Welle bei A in der Phase um nachlaufende 90 Grad relativ zu der Welle bei D verschoben. Als Ergebnis der Phasenverschiebung hat die Wellenkomponente bei C zwei Phasenverschiebungen um 90 Grad, also eine gesamte Phasenverschiebung um 180 Grad erfahren. Aus diesem Grunde interferiert die Wellenkomponente C destruktiv mit der Wellenkomponente D, was zu einer Auslöschung der gesamten Leistung führt, die an dem zweiten Ausgangsanschluß ausgegeben wird. Aus diesem Grunde wird keine Leistung der Welle bei E von der linken Seite des Kopplers 30 zu der rechten Seite des Kopplers 30 gekoppelt; die gesamte Leistung bei E tritt durch den ersten Ausgangsanschluß aus. Gleichfalls tritt keine Leistung bei F aus dem zweiten Ausgangsanschluß aus, die gesamte Leistung wird von der rechten Seite des Kopplers 30 zu der linken Seite des Kopplers 30 gekoppelt, um an dem ersten Ausgangsanschluß auszutreten. Da die Kopplung der Leistung über die Koppler 28 und 30 jeweils eine nachlaufende Phasenverschiebung von 90 Grad einfügt, sind die Beiträge über beide Koppler 28 und 30 an dem ersten Ausgangsanschluß in Phase, wobei die beiden Beiträge bei A und B jeweils eine nachlaufende Phasenverschiebung von 90 Grad haben. Die beiden Beiträge bei A und B addieren sich folglich phasengleich, um eine Ausgangsleistung an dem ersten Ausgangsanschluß zu erzeugen, die gleich der Leistung ist, die an dem zweiten Eingangsanschluß eingegeben wurde. Die an dem ersten Ausgangsanschluß ausgegebene Welle hat eine nachlaufende Phase von 90 Grad zu der Phase der Welle, die an dem zweiten Eingangsanschluß eingegeben wurde.

Claims (20)

1. Koppler für elektromagnetische Leistung mit:

- einem Gehäuse mit einer oberen Wand (26) und einer unteren Wand (24), wobei es eine vordere Wand (34), eine hintere Wand (48), eine erste seitliche Wand und eine zweite seitliche Wand gibt, die die obere Wand (26) mit der unteren Wand (24) verbinden, wobei das Gehäuse vier Öffnungen (36, 38, 44, 46) aufweist, die normal zu einer gemeinsamen Fläche ausgerichtet sind, die obere Wand (26) und die untere Wand (24) parallel zu der gemeinsamen Fläche verlaufen, und die Öffnungen (36, 38, 44, 46) seriell um eine Mitte des Gehäuses herum angeordnet sind und in verschiedene Richtungen nach außen zeigen;

- Mittenleitern (32), die in jeder der Öffnungen (36, 38, 44, 46) angeordnet sind, um mit diesen einen ersten Eingangsanschluß (36) und einen zweiten Eingangsanschluß (38) sowie einen ersten Ausgangsanschluß (44) und einen zweiten Ausgangsanschluß (48) zu bilden, wobei der erste Eingangsanschluß (36) und der erste Ausgangsanschluß (44) an gegenüberliegenden Enden der ersten seitlichen Wand angeordnet sind, der zweite Eingangsanschluß (38) und der zweite Ausgangsanschluß (46) an gegenüberliegenden Wänden der zweiten seitlichen Wand angeordnet sind, der erste Eingangsanschluß (36) und der zweite Eingangsanschluß (38) an gegenüberliegenden Enden der vorderen Wand (34) angeordnet sind, und der erste Ausgangsanschluß (44) und der zweite Ausgangsanschluß (46) an gegenüberliegenden Enden der hinteren Wand (48) angeordnet sind;

- einem Paar von Schienen (56, 58; 78, 80), die Anschlüsse (36, 44) von der ersten seitlichen Wand mit Anschlüssen (38, 46) von der zweiten seitlichen Wand verbinden, wobei die Schienen (56, 58; 78, 80) gleichmäßig voneinander und von einer Innenseite des Gehäuses beabstandet angeordnet sind; und

- Mitteln, um eine erste Schiene (56; 78) von dem Paar von Schienen (56, 58; 78, 80) um eine zweite Schiene (58; 80) von dem Paar von Schienen (56, 58; 78, 80) mit einer halben Drehung zu verwinden und es der ersten Schiene (56; 78) zu ermöglichen, den ersten Eingangsanschluß (36) mit dem zweiten Ausgangsanschluß (46) zu verbinden, und es der zweiten Schiene (58; 80) zu ermöglichen, den zweiten Eingangsanschluß (38) mit dem ersten Ausgangsanschluß (44) zu verbinden,

dadurch gekennzeichnet, daß

-das Gehäuse aus elektrisch leitendem Material besteht und die Verwindungsmittel einen mittleren Abschnitt der ersten und der zweiten Schiene (56, 58; 78, 80) umfassen, wobei in jeder der Schienen (56, 58; 78, 80) die mittleren Abschnitte eine Kerbe (60, 66; 82) aufweisen und die Kerbe (60) der ersten Schiene (56) auf die Kerbe (66) der zweiten Schiene (58) zu zeigt und mit dieser verzahnt ist.

2. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schienen (56, 58; 78, 80) den mittleren Abschnitt sowie einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist, die durch den mittleren Abschnitt miteinander verbunden sind, wobei der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt gerade und von gleicher Länge sind und die Verwindungsmittel die mittleren Abschnitte der ersten und zweiten Schiene (56, 58; 78, 80) umfassen.

3. Koppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schienen (56, 58; 78, 80) einen rechtwinkligen Querschnitt und flache Außenseiten aufweist, wobei eine der flachen Seiten über die gesamte Länge der Schiene (56, 58; 78, 80) eben ist und die Summe aus den Längen der beiden Endabschnitte und der des mittleren Abschnittes in jeder der Schienen (56, 58; 78, 80) ungefähr einem Viertel der Wellenlänge der Strahlung entspricht, die sich durch den Koppler (28, 30; 70) ausbreitet.

4. Koppler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine ebene Seite einer der Schienen (56; 78) parallel zu der einen ebenen Seite der anderen der Schienen (58; 80) ist, wobei die halbe Drehung die ebene Anordnung der einen ebenen Seite in jeder der Schienen (56, 58; 78, 80) erhält.

5. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Endabschnitte einer jeden Schiene (56, 58; 78, 80) parallel zu der vorderen Wand und der hinteren Wand des Gehäuses sind.

6. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schiene (56, 58; 78, 80) der mittlere Abschnitt unter einem Winkel zu den ersten und zweiten Endabschnitten der Schiene (56, 58; 78, 80) verläuft, um eine verschachtelte und kreuz ende Anordnung der mittleren Abschnitte der ersten und der zweiten Schiene (56, 58; 78, 80) eines Kopplers (28, 30; 70) zu ermöglichen.

7. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kapazität zwischen der ersten Schiene (56; 78) und der zweiten Schiene (58; 80) vorgesehen ist, um eine elektromagnetische Welle zwischen der ersten Schiene (56; 78) und der zweiten Schiene (58; 80) zu koppeln, wobei die Kapazität pro Längeneinheit eines Endabschnittes einer Schiene (56, 58; 78, 80) durch einen Zwischenraum zwischen Endabschnitten der ersten und der zweiten Schiene (56, 80; 78, 80) bewirkt wird, und daß der Zwischenraum zwischen mittleren Abschnitten der Schienen (56, 58; 78, 80) in den Kerben (60, 66; 82) der mittleren Abschnitte gegenüber dem Zwischenraum zwischen den Endabschnitten der Schienen (56, 58; 78, 80) vergrößert ist, um für eine Kapazität pro Längeneinheit in den mittleren Abschnitten der Schienen (56, 58; 78, 80) zu sorgen, die im wesentlichen gleich der Kapazität pro Längeneinheit in den Endabschnitten der Schienen (56, 58; 78, 80) ist, um dadurch die Bildung von reflektierten Wellen elektromagnetischer Leistung zu verhindern.

8. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene (78, 80) eine erste und eine zweite Verlängerung über den ersten bzw. den zweiten Endabschnitt hinaus aufweist, wobei der mittlere Abschnitt parallel zu einer mittleren Längsachse (92) verläuft und die beiden Verlängerungen der Schiene (78, 80) parallel zu der Achse (92) und zu dieser zu gegenüberliegenden Seiten versetzt sind, wobei die Achsen (92) der beiden Schienen (78, 80) unter einem Winkel zueinander verlaufen, um für eine Überkreuzung (88) der mittleren Abschnitte einer jeden der Schienen (78, 80) zu sorgen.

9. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schiene (56, 58; 78, 80) die eine ebene Seite parallel zu der unteren Wand verläuft und jede Schiene (56, 58; 78, 80) gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die die eine ebene Seite schneiden, wobei Bereiche (64; 84) der Seitenwände an gegenüberliegenden Seiten des mittleren Abschnittes in der ersten Schiene (56; 78), die auf entsprechende Seitenwandbereiche (64; 84) der zweiten Schiene (58; 80) zu weisen, unter einem Winkel zu der mittleren Achse der ersten Schiene (56; 78) verlaufen.

10. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Seitenwandbereiche der Verlängerungen der zweiten Schiene (80) unter einem Winkel zu der mittleren Achse (92) der zweiten Schiene (80) verlaufen, wobei dieser Winkel gleich groß ist wie eine entsprechende Abwinkelung eines Seitenwandbereiches der Verlängerungen der ersten Schiene (78), wobei die Summe der Abwinkelungen der Seitenwandbereiche der ersten und der zweiten Schiene (78, 80) ungefähr gleich der Hälfte eines Kreuzungswinkels der Achsen (92) der ersten und der zweiten Schiene (78, 80) ist, wodurch für eine Verjüngung (86) der Verlängerungen der Schienen (78, 80) gesorgt wird.

11. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kerbe (82) eine zweistufige Kerbe (82, 84, 94) ist.

12. Koppler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schiene (78, 80) der mittlere Abschnitt gegenüber den Verlängerungen der Schiene (78, 80) durch Abwinkelung der Seitenwandbereiche zu der mittleren Achse (92) verengt ist, wobei die Verengung des mittleren Abschnittes einen Isthmus erzeugt, der einen kleineren Querschnitt hat als die Verlängerungen.

13. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Iris (104) mit Flügeln (106) aufweist, die sich von seitlichen Wänden des Gehäuses ausgehend zwischen den Endabschnitten der ersten und der zweiten Schiene (78, 80) erstrecken.

14. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen dielektrischen Abstandshalter (100), der zwischen gegenüberliegenden Endabschnitten auf gegenüberliegenden Seiten einer Lücke angeordnet ist, die durch die Kerben (82) der ersten und der zweiten Schiene (78, 80) gebildet wird.

15. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen vorderen dielektrischen Halter (42; 98), der zwischen der vorderen Wand und Endabschnitten einer jeden der Schienen (56, 58; 78, 80) angeordnet ist, sowie durch einen hinteren dielektrischen Halter (92; 98), der zwischen der hinteren Wand und Endabschnitten einer jeden der Schienen (56, 58; 78, 80) angeordnet ist.

16. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer jeden der Kerben (60, 66; 82) geringer ist als ein Zehntel der Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle, die sich durch den Koppler (28, 30; 70) ausbreitet.

17. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (60, 66; 82) des mittleren Abschnittes einer jeden der Schienen (56, 58; 78, 80) einander mit einer hinreichenden Tiefe ummanteln, um für eine in einer Ebene liegende Überkreuzung einer elektromagnetischen Welle zu sorgen, die sich durch den Koppler (28, 30; 70) ausbreitet.

18. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch Mittel, um jede der Schienen (56, 58; 78, 80) innerhalb des Gehäuses sowie isoliert voneinander und von dem Gehäuse zu halten.

19. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlängerung der ersten Schiene (56; 78) zu der gegenüberliegenden Verlängerung der zweiten Schiene (58; 80) um einen Winkel von 90 Grad abgewinkelt ist.

20. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 19, der ein erster Hybridkoppler (28) ist und mit einem zweiten Hybridkoppler (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 verbunden ist, um dadurch ein Kreuzungselement für eine koaxiale Übertragungsleitung zu bilden, gekennzeichnet durch:

- den ersten Hybridkoppler (28) und den zweiten Hybridkoppler (30), wobei jeder Koppler (28, 30) einen ersten Eingangsanschluß, einen zweiten Eingangsanschluß, einen ersten Ausgangsanschluß und einen zweiten Ausgangsanschluß aufweist, und wobei der erste Ausgangsanschluß des ersten Kopplers (28) mit dem ersten Eingangsanschluß des zweiten Kopplers (30) verbunden ist, der zweite Ausgangsanschluß des ersten Kopplers (28) mit dem zweiten Eingangsanschluß des zweiten Kopplers (30) verbunden ist, der erste und der zweite Eingangsanschluß des ersten Kopplers (28) als Eingangsanschlüsse (36, 38) des Überkreuzungselementes dienen, und der erste und der zweite Ausgangsanschluß des zweiten Kopplers (30) als Ausgangsanschlüsse (44, 46) des Überkreuzungselementes dienen.