DE4244145C1

DE4244145C1 - Hollow waveguide coupling for circularly polarised waves - uses 3 dB couplers coupled to hollow waveguide to allow signal propagation in either direction

Info

Publication number: DE4244145C1
Application number: DE19924244145
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Rosenberg; Konstantin Dipl Ing Beis; Werner Speldrich
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2012-12-25

Abstract

The coupling uses two 3 dB couplers (K1, K2), each coupled to the hollow waveguide (HL) via two of its four gates (11..14; 21..24), the spacing between their coupling points corresponding to a 90 degree phase shift in the propagated waves. A third 3 dB coupler (K3) is coupled to one of the remaining two gates (13, 14; 23, 24) of each of the former 3 dB couplers. The remaining two gates (33, 34) of the third 3 dB coupler respectively providing or supplied with signals with left and right circular polarisations. Pref. bandpass filters (BP) are inserted between the first two couplers and the hollow waveguide. ADVANTAGE - Allows signals to be propagated in hollow waveguide in either direction.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Anordnung zum Ankoppeln zirkular polarisierter Wellen an einen Hohlleiter, welche zwei 3 dB-Koppler aufweist, die mit jeweils zwei von vier Toren so an den Hohlleiter angekoppelt sind, daß die zwei von jedem der beiden 3 dB-Koppler an den Hohlleiter angekoppelten Signalanteile zwei orthogonal zueinander polarisierte und um 90° gegeneinander phasenversetzte Wellenmoden sind.The present invention is based on an arrangement for Coupling circularly polarized waves to a waveguide, which has two 3 dB couplers, each with two of four gates are coupled to the waveguide so that the two from each of the two 3 dB couplers to the waveguide coupled signal components two orthogonal to each other polarized and 90 ° out of phase with each other Wave modes are.

Eine derartige einen Polarisator darstellende Anordnung ist z. B. aus dem deutschen Patent DE 31 10 599 C2 bekannt. Die Ausbreitungsrichtung der vom Polarisator ein- bzw. ausgekoppelten Wellen liegt hier fest. Eine Änderung der Ausbreitungsrichtung der zirkularpolarisierten Signale ist mit der bekannten Anordnung nicht möglich.Such an arrangement is a polarizer e.g. B. known from German patent DE 31 10 599 C2. The Direction of propagation of the polarizer decoupled waves is fixed here. A change in Direction of propagation of the circularly polarized signals is with the known arrangement not possible.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, wahlweise rechts oder linksdrehend zirkular polarisierte Signale im Hohlleiter anzukoppeln und zudem zwischen beiden Ausbreitungsrichtungen der Signale im Hohlleiter zu wechseln.The invention is based on the object of an arrangement of the type mentioned at the beginning, which makes it possible either circularly polarized clockwise or counterclockwise Coupling signals in the waveguide and also between the two Change directions of propagation of the signals in the waveguide.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This task is the subject of Claim 1 solved. Appropriate embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Mit der Anordnung nach dem Anspruch 1 können z. B. an den Speise hohlleiter einer Antenne ohne den Einsatz eines eigenen Polarisators Wellen der einen oder anderen Ausbreitungsrichtung und Polarisationsdrehrichtung angekoppelt werden. Die Ankopplung kann ohne großen mechanischen Aufwand über Koppelschlitze in den Hohlleiter erfolgen. Außerdem können bei Einsatz von Bandpaßfiltern gemäß Anspruch 4 neben den zirkular polarisierten Signalen auch noch andere Signale, deren Frequenzen im Sperrbereich der Bandpaßfilter liegen, übertragen werden.With the arrangement according to claim 1, for. B. on the food waveguide of an antenna without the use of its own polarizer waves one or the other direction of propagation and Polarization direction are coupled. The coupling can be easily connected via coupling slots in the Waveguide done. In addition, when using Bandpass filters according to claim 4 in addition to the circular polarized signals also other signals whose Frequencies are in the blocking range of the bandpass filters, be transmitted.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Using one shown in the drawing The invention will now be explained in more detail by way of example. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine Ankopplung zirkular polarisierter Signale an einen Hohlleiter, Fig. 1 is a schematic diagram for coupling circularly polarized signals to a waveguide,

Fig. 2 einen Hohlleiter mit Koppelöffnungen in orthogonal zueinander liegenden Wandebenen und Fig. 2 shows a waveguide with coupling openings in mutually orthogonal wall planes and

Fig. 3 einen Hohlleiter mit Koppelöffnungen in einer Wandebene. Fig. 3 shows a waveguide with coupling openings in a wall plane.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist die Koppelanordnung drei 3 dB-Koppler K1, K2 und K3 auf. Dabei sind die beiden 3 dB-Koppler K1 und K2 jeweils mit zwei Toren 11, 12 bzw. 22, 22 ihrer vier Tore 11, 12, 13, 14 bzw. 21, 22, 23, 24 an den Hohlleiter HL gekoppelt. Die 3 dB-Koppler K1 und K2 haben die Eigenschaft, daß ein am Tor 13 oder 14 bzw. 23 oder 24 anliegendes Signal zu gleichgroßen Leistungsanteilen auf die Tore 11 und 12 bzw. 21 und 22 aufgeteilt wird und daß die Signalanteile an den zwei Toren 11 und 12 bzw. 21 und 22 einen gegenseitigen Phasenversatz von etwa 90° aufweisen. Werden nun die beiden Signalteile der Tore 11 und 12 bzw. 21 und 22 der 3 dB-Koppler K1 und K2 so an den Hohlleiter HL angekoppelt, daß jeder von ihnen einen eigenen Wellenmodus bildet und beide othogonal zueinander polarisiert sind, so entsteht aus diesen beiden orthogonalen und um 90° gegeneinander phasenversetzten Wellenmoden eine zirkularpolarisierte Welle.As can be seen from FIG. 1, the coupling arrangement has three 3 dB couplers K1, K2 and K3. The two 3 dB couplers K1 and K2 are each coupled to the waveguide HL with two gates 11 , 12 and 22 , 22 of their four gates 11 , 12 , 13 , 14 and 21 , 22 , 23 , 24 , respectively. The 3 dB couplers K1 and K2 have the property that a signal present at the gate 13 or 14 or 23 or 24 is divided equally between the gates 11 and 12 or 21 and 22 and that the signal components at the two gates 11 and 12 or 21 and 22 have a mutual phase shift of approximately 90 °. If the two signal parts of the gates 11 and 12 or 21 and 22 of the 3 dB coupler K1 and K2 are coupled to the waveguide HL in such a way that each of them forms its own wave mode and both are polarized orthogonally to one another, these two result orthogonal and 90 ° phase-shifted wave modes a circularly polarized wave.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Beispiele für die Ankopplung der 3 dB-Koppler K1 und K2 an den Hohlleiter HL mit dem genannten Ziel zirkular polarisierte Wellen zu erzeugen. Gemäß Fig. 2 sind für jeden der zwei 3 dB-Koppler K1, K2 zwei Koppelöffnungen S11 und S12, S21 und S22 in die Wände eines beispielsweise quadratischen Hohlleiters HL eingelassen. Die Koppelöffnungen S11, S12 und S21, S22 befinden sich in orthogonal zueinander liegenden Wandebenen des Hohlleiters HL und haben z. B. die Form von Schlitzen, welche sich transversal zur Hohlleiterlängsachse erstrecken. Somit wird in diesem Beispiel über den mit dem Tor 11 des ersten 3′dB-Kopplers K1 gekoppelten Schlitz S11 eine TE01 Welle und über den mit dem Tor 12 gekoppelten Schlitz S12 eine TE10 Welle im Hohlleiter HL angekoppelt. Ebenso wird über den mit dem Tor 21 des zweiten 3 dB-Kopplers K2 gekoppelten Schlitz S21 eine TE01 Welle und über den mit dem Tor 22 gekoppelten Schlitz S22 eine TE10 Welle angekoppelt. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung der Koppelschlitze S11, S12 und S21, S22 werden die TE10 und TE01 Wellen jeweils über eine ihrer transversalen Feldkomponenten angekoppelt. Die von den beiden 3 dB-Kopplern K1 und K2 angekoppelten Wellen sollen einen gegenseitigen Phasenversatz von 90° haben. Deshalb sind die Koppelöffnungen S11 und S12 gegenüber den Koppelöffnungen S21 und S22 um a=λ/4 beabstandet. Figs. 2 and 3 show two examples of the coupling of the 3 dB coupler K1 and K2 to the waveguide HL with said target to generate circularly polarized waves. Referring to FIG. 2 K2 two coupling openings for each of the two 3 dB couplers K1, taken in S11 and S12, S21 and S22 in the walls of, for example, square waveguide HL. The coupling openings S11, S12 and S21, S22 are located in mutually orthogonal wall planes of the waveguide HL and have z. B. the shape of slots which extend transversely to the longitudinal axis of the waveguide. Thus, in this example, a TE01 shaft is coupled via the slot S11 coupled to the gate 11 of the first 3′dB coupler K1 and a TE10 wave is coupled in the waveguide HL via the slot S12 coupled to the gate 12 . Likewise, a TE01 wave is coupled via the slot S21 coupled to the gate 21 of the second 3 dB coupler K2 and a TE10 wave is coupled via the slot S22 coupled to the gate 22 . In the arrangement of the coupling slots S11, S12 and S21, S22 shown in FIG. 2, the TE10 and TE01 waves are each coupled via one of their transverse field components. The waves coupled by the two 3 dB couplers K1 and K2 should have a mutual phase offset of 90 °. Therefore, the coupling openings S11 and S12 are spaced apart from the coupling openings S21 and S22 by a = λ / 4.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Koppelschlitze S11 und S13 bzw. S21 und S23 in derselben Hohlleiterwandebene angeordnet. Allerdings erstreckt sich der Schlitz S13 bzw. S23 hier in Richtung der Hohlleiterlängsachse, so daß über den Schlitz S13 bzw. S23 eine TE10 Welle über eine longitudinal zur Wellenausbreitungsrichtung orientierte magnetische Feldkomponente angekoppelt wird.In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the coupling slots S11 and S13 or S21 and S23 are arranged in the same waveguide wall plane. However, the slot S13 or S23 extends here in the direction of the longitudinal axis of the waveguide, so that a TE10 wave is coupled via the slot S13 or S23 via a magnetic field component oriented longitudinally to the wave propagation direction.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist ein dritter 3 dB-Koppler K3 vorhanden, der mit seinen zwei Toren 31 und 32 an jeweils eines der übrigen zwei nicht mit dem Hohlleiter HL gekoppelten Tore 13 oder 14 und 23 oder 24 der beiden 3 dB-Koppler K1 und K2 anschließbar ist.As shown in FIG. 1, there is a third 3 dB coupler K3 which, with its two gates 31 and 32, connects to one of the remaining two gates 13 or 14 and 23 or 24 of the two 3 dB gates that are not coupled to the waveguide HL. Couplers K1 and K2 can be connected.

Aufgrund der oben dargelegten Phasenbeziehungen zwischen den von den einzelnen 3 dB-Kopplern angekoppelten Signalanteile können, je nachdem ob die Tore 31 und 32 des dritten Kopplers K3 an die Tore 13 und 23 oder an die Tore 14 und 24 der anderen beiden Koppler K1 und K2 angeschlossen werden, zirkular polarisierte Wellen der einen oder der anderen Ausbreitungsrichtung im Hohlleiter HL angekoppelt werden.Due to the phase relationships set out above between the signal components coupled by the individual 3 dB couplers, depending on whether the gates 31 and 32 of the third coupler K3 to the gates 13 and 23 or to the gates 14 and 24 of the other two couplers K1 and K2 are connected, circularly polarized waves of one or the other direction of propagation are coupled in the waveguide HL.

Mit der beschriebenen Anordnung kann nicht nur die Ausbreitungsrichtung der im Hohlleiter angekoppelten Wellen vorgegeben werden, sondern es können auch wahlweise rechts oder linksdrehend zirkularpolarisierte Wellen angekoppelt werden. Die Polarisationsdrehrichtung hängt davon ab, welches der beiden Tore 33 und 34 des dritten 3 dB-Kopplers K3 aktiviert wird.With the arrangement described, not only can the direction of propagation of the waves coupled in the waveguide be specified, but also circularly polarized waves can be coupled optionally clockwise or counterclockwise. The direction of polarization depends on which of the two gates 33 and 34 of the third 3 dB coupler K3 is activated.

Bei dem der Fig. 1 zu entnehmenden Ausführungsbeispiel sind die Tore 11, 12 und 21, 22 der 3 dB-Koppler K1 und K2 über Bandpaßfilter BP an den Hohlleiter HL angekoppelt. Diese Bandpaßfilter BP sind in ihrer Frequenz so abgestimmt, daß sie die im Hohlleiter angekoppelten zirkularpolarisierten Signale durchlassen, sich im Hohlleiter ausbreitende Signale anderer Frequenzen aber sperren. Das eröffnet die Möglichkeit, zu einem Betrieb des Hohlleiters mit mehreren Frequenzkanälen.In the embodiment shown in FIG. 1, the gates 11 , 12 and 21 , 22 of the 3 dB couplers K1 and K2 are coupled to the waveguide HL via bandpass filters BP. The frequency of these bandpass filters BP is adjusted in such a way that they pass through the circularly polarized signals coupled in the waveguide, but block signals of other frequencies which are propagating in the waveguide. This opens up the possibility of operating the waveguide with several frequency channels.

Anders als zuvor beschriebenen ist z. B. auch folgende Zuordnung der Tore 11, 12, 21, 22 der beiden 3 dB-Koppler K1 und K2 mit den Koppelöffnungen S11, S12, S21 und S22 möglich, um eine gerichtete zirkular polarisierte Welle im Hohlleiter HL anzukoppeln:
11 → S11
12 → S21
21 → S12
22 → S22.Unlike previously described, e.g. B. The following assignment of the gates 11 , 12 , 21 , 22 of the two 3 dB couplers K1 and K2 with the coupling openings S11, S12, S21 and S22 is also possible in order to couple a directed circularly polarized wave in the waveguide HL:
11 → S11
12 → S21
21 → S12
22 → S22.

Claims

1. Arrangement for coupling circularly polarized waves to a waveguide (HL), which has two 3 dB couplers (K1, K2), each with two ( 11, 12; 21, 22 ) of four gates ( 11 , 12 , 13 , 14 ; 21 , 22 , 23 , 24 ) are coupled to the waveguide (HL) such that the two signal components coupled to the waveguide by each of the two 3 dB couplers represent two wave modes which are polarized orthogonally to one another and are phase-shifted by 90 ° with respect to one another, characterized in that the locations for the coupling of the two 3 dB couplers (K1, K2) have such a position relative to one another,
that there is a 90 ° phase shift between the wave modes coupled by both 3 dB couplers (K1, K2) and
that a third four-port 3 dB coupler (K3) is present, which is connected to one of the remaining two ports ( 13 , 23 ; 14 , 24 ) of each of the first two 3 dB couplers (K1, K2), whereby the direction of propagation of the waves coupled in the waveguide (HL) from the choice of the gates ( 13 , 23 ; 14 , 24 ) to which the third 3 dB coupler (K3) with two ( 31, 32 ) of its four gates ( 31 , 32 , 33 , 34 ) is connected, and depends on the other two gates ( 33 , 34 ) of the third 3 dB coupler (K3) on one gate ( 33 ) signals with right circular polarization and on the other gate ( 34 ) signals can be removed and / or fed with left circular polarization.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the Waveguide (HL) for the connection of two orthogonal mutually polarized wave modes two coupling openings (S11, S12; S21, S22), which are orthogonal to each other oriented levels of the waveguide wall and so are dimensioned such that the wave modes are transversal field components oriented to the direction of wave propagation can be coupled.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the Waveguide (HL) for the connection of two orthogonal mutually polarized wave modes two coupling openings (S11, S13; S21, S23), which in the same plane of Waveguide wall are embedded that a coupling opening (S11; S21) is dimensioned such that a wave mode over it oriented transversely to the direction of wave propagation Field component can be coupled, and that the other Coupling opening (S13; S23) is dimensioned so that the other wave mode over a longitudinal to Field component oriented in the direction of wave propagation can be coupled.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the gates ( 11 , 12 ; 21 , 22 ) coupled to the waveguide (HL) are connected upstream of the two 3 dB coupler bandpass filters (BP) which are matched in their frequency so that they pass the circularly polarized waves and block the frequencies of other waves propagating in the waveguide (HL).