DE69228193T2

DE69228193T2 - Wellenleitersonde für zwei Polarisationen

Info

Publication number: DE69228193T2
Application number: DE69228193T
Authority: DE
Inventors: Andrew Baird; Stephen Flynn; Gerard King
Original assignee: Cambridge Industries Ltd
Current assignee: Channel Master Ltd
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: EP0611488B1; AU2019592A; WO1992022938A1; EP0611488A1; DE69228193D1; GB9113090D0; ATE175815T1; ES2128352T3; RU2107361C1; US5619173A

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelpolarisationswellenleitersonden-system zur Verwendung mit einer Satellitenschüssel zum Empfangen von Signalen, die von einem normalen Satelliten gesendet werden und die zwei Signale aufweisen, die im gleichen Frequenzband orthogonal polarisiert sind. Im einzelnen betrifft die Erfindung einen Wellenleiter zur Verwendung mit einem rauscharmen Blockempfänger, in dem zwei Sonden zum Hinüberkoppeln von gewünschten Sendesignalen vom Wellenleiter zu externen Schaltungen angeordnet sind.
In einer bekannten Anordnung sind zwei Sonden entlang der Länge des Wellenleiters axial getrennt. Da die gewünschten Signale zueinander orthogonal polarisiert sind, haben die beiden Sonden im Wellenleiter auch einen Winkel von 90º zueinander. In dieser Anordnung ist ein Reflexionsstab zwischen den beiden Sonden, jedoch parallel zur ersten Sonde angeordnet und von dieser um einen Viertelwellenlängenabstand beabstandet, wobei ein maximales Feld und eine optimale Kopplung mit der Sonde angenommen wird. Bei dieser Struktur ist die Geometrie derartig, daß die Sondenausgangsanschlüsse an der Außenseite des Wellenleiters einen Winkel von 90º zueinander haben. Dies stellt ein mechanisches Problem beim direkten Verbinden der Sondenausgänge mit einer planaren gedruckten Leiterplatte dar. Ein weiteres Problem besteht darin, daß eine unzureichende Verbindung zwischen einer Sonde und der gedruckten Leiterplatte erhöhte Verluste bei den entsprechenden Frequenzen bewirken könnte, die etwa bei 10 bis 11 GHz liegen.
In einer zweiten bekannten Anordnung sind die bei den Sonden in der gleichen axialen Position entlang dem Wellenleiter angeordnet, haben jedoch einen Winkel von 90º zueinander, da sie auf die Leiterplatte gedruckt sind, und sind durch ein Trennfeld getrennt, das auch auf die Leiterplatte gedruckt ist, um die notwendige Trennung zwischen den aufgenommenen Signalen zu ermöglichen. Bei dieser Anordnung trennt die Leiterplatte den Wellenleiter effektiv in zwei Teile, und dies führt zu einer vergrößerten mechanischen Komplexität. Außerdem ermöglicht diese Anordnung der beiden Sonden mit der gleichen axialen Lage keine so gute Trennung zwischen den orthogonalen Signalen wie die axial getrennte Sondenanordnung.
In einer weiteren bekannten Anordnung sind zwei Sonden in einem Winkel von 90º in der gleichen axialen Lage in einem einzelnen Wellenleiterabschnitt angeordnet. Bei dieser Struktur haben die Ausgangsanschlüsse der Sonden um die Außenseite des Wellenleiters herum auch einen Winkel von 90º zueinander und haben die gleichen Nachteile wie die erste bekannte Anordnung. Sie hat auch einige der Nachteile der zweiten bekannten Anordnung, nämlich, daß das Vorhandensein der beiden Sonden in der gleichen axialen Lage keine gute Trennung zwischen den orthogonalen Signalen ermöglicht wie die axial getrennte Sondenanordnung.
JP A 61-52001 (D1) offenbart einen Wellenleiter zum Empfangen von orthogonal polarisierten Signalen. Es sind eine erste und eine zweite Sonde zum Ausgeben der orthogonalen Signalkomponenten vorhanden. Die beiden Sonden sind in der gleichen Längsebene, und es ist eine vertikale Reflexionsplatte zwischen den beiden Sonden vorhanden, die sich quer durch das Innere des Wellenleiters erstreckt. Die Vorderseite der vertikalen Reflexionsplatte wird verwendet, um die vertikal polarisierten Signale zur ersten Sonde zu reflektieren.
Es ist auch eine zweite Reflexionsplatte in einem Winkel von 45º zu horizontal polarisierten Signalen und eine Kurzschlußplatte vorhanden, die beide jenseits der zweiten Sonde angeordnet sind. Die angewinkelte Reflexionsplatte und die Kurzschlußplatte reflektieren und drehen die horizontal polarisierten Signale, die über die vertikal reflektierende Platte hinausgegangen sind, zu vertikal polarisierten Signalen. Die Rückseite der ersten Reflexionsplatte wird dann verwendet, um die vertikal polarisierten Signale zur zweiten Sonde zu reflektieren.
JP A 54-114155 (D6) offenbart einen Wellenleiter zum Empfangen von orthogonal polarisierten Signalen. Es sind ein erster und ein zweiter Anschluß zum Ausgeben der orthogonalen Signalkomponenten vorhanden. Die beiden Anschlüsse sind in der gleichen Längsebene, und es ist ein Horizontalmodenblockierteil zwischen den beiden Anschlüssen vorhanden, die sich über den Innendurchmesser des Wellenleiters erstrecken. Der Blockierteil wird verwendet, um die horizontale Polarisationskomponente zum ersten Anschluß zu reflektieren. Es ist auch ein Blockierteil vorhanden, der jenseits des zweiten Anschlusses liegt, der die vertikale Polarisationskomponente reflektiert und in eine horizontalen Polarisation dreht, so daß sie vom zweiten Anschluß abgenommen werden kann.
Es wird in keinem dieser Dokumente eine Struktur zur Maximierung der Ausgangsleistung über eine bestimmte Bandbreite. z. B. die Astra-Satellitenbandbreite offenbart.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mindestens einen der oben erwähnten Nachteile zu beseitigen oder zu mildern.
Dies wird erreicht durch Bereitstellung eines Wellenleiters, der es ermöglicht, daß zwei koaxiale oder gedruckte Sonden, die in der gleichen Ebene angeordnet sind, so verwendet werden, daß die eine Sonde linear polarisierte Energie in dem einen Drehsinn und die andere Sonde linear polarisierte Energie im orthogonalen Drehsinn empfängt, wobei eine Reflektiereinrichtung zwischen den Sonden vorhanden ist, die sich geringfügig kürzer erstreckt als über die volle Breite des Wellenleiters, um die Trennung zwischen den Sondensignalen über die verwendbare Bandbreite zu maximieren.
Der Wellenleiter kann einen kreisförmigen oder nichtkreisförmigen Querschnitt haben, beispielsweise einen rechtwinkligen Querschnitt. Er kann auch einen entlang seiner Länge gleichmäßigen Querschnitt haben, oder der Querschnitt kann sich geringfügig ändern. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt symmetrisch, d. h. kreisförmig oder rechtwinklig.
In der einen Ausführungsform wird eine einzelner zylindrischer Stab als die Reflektoreinrichtung verwendet, die einen Polarisationsdrehsinn reflektiert und das orthogonale Signal mit einem minimalen Einfügungsverlust durchläßt und dann das gedrehte orthogonale Signal reflektiert. In einer alternativen Ausführungsform kann eine getrennte Reflektoreinrichtung für jede Sonde verwendet werden, wobei beide Reflektoreinrichtungen parallel und in der gleichen Längsebene beabstandet sind und von ihren jeweiligen Sonden um λ/4 getrennt sind.
Ein Drehreflektor wird außerdem ausgebildet unter Verwendung eines ähnlichen zylindrischen Stabes, der in einem Winkel von 45º zur einfallenden linearen Polarisation ausgerichtet ist, wobei ein Kurzschluß annähernd um eine Viertelwellenlänge (λ/4) hinter ihm beabstandet ist. Diese Struktur trennt die einfallende Energie in zwei gleiche Komponenten, wobei die eine Komponente vom Stab und die andere Komponente von einem Wellenleiterkurzschluß reflektiert wird. Die resultierende 180º-Phasenverschiebung zwischen den reflektierten Komponenten bewirkt bei Wiedervereinigung eine Drehung um 90º in der Ebene der linearen Polarisation.
In einer alternativen Anordnung kann ein Metallgitter, das entweder freistehend oder auf ein Substrat aufgedruckt ist, wie ein Kurzschluß als die Grundlage des Drehreflektors verwendet werden. Als Alternative in einer weiteren Anordnung wird der Drehreflektor durch ein differentielles Phasenverschiebungsteil, z. B. einen modifizierten Wellenleiterquerschnitt oder ein geformtes dielektrisches Plättchen bereitgestellt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Empfangen von mindestens zwei Signalen, die orthogonal polarisiert sind, wobei die Vorrichtung einen Wellenleiter aufweist, in den die mindestens zwei orthogonal polarisierten Signale zur Übertragung entlang demselben aufgenommen werden, wobei der Wellenleiter aufweist:
eine erste Sonde, die sich von einer Wand des Wellenleiters in das Innere des Wellenleiters erstreckt, wobei die erste Sonde geeignet ist, das orthogonale Signal zu empfangen, das in der gleichen Längsebene derselben läuft,
eine Reflektoreinrichtung, die sich von der Wand des Wellenleiters erstreckt und wobei die Reflektoreinrichtung nach der ersten Sonde angeordnet ist und in der Längsebene liegt, zum Reflektieren von Signalen in der ersten orthogonalen Ebene zurück zu der ersten Sonde und zum Laufenlassen des Signals in der zweiten orthogonalen Ebene entlang dem Wellenleiter,
eine zweite Sonde, die nach der Reflektoreinrichtung angeordnet ist und sich von der Wand des Gehäuses in das Innere des Wellenleiters erstreckt und in der Längsebene liegt,
eine Reflektier- und Dreheinrichtung, die nach der zweiten Sonde angeordnet ist, zum Empfangen. Drehen und Reflektieren des zweiten orthogonal polarisierten Signals zurück entlang dem Wellenleiter, so daß das gedrehte und reflektierte Signal von der zweiten Sonde empfangen wird,
wobei die erste und die zweite Sonde einen ersten bzw. zweiten Ausgang haben, die an der Außenseite des Wellenleiters angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Ausgang im wesentlichen in der gleichen Längsebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung eine Länge hat, die geringfügig kleiner als die Innenweite des Wellenleiters ist.
Die Reflektoreinrichtung kann ein einzelner Stab sein, der von jeder Sonde um λ/4 getrennt ist, oder können zwei beabstandete Stäbe sein, die von den jeweiligen Sonden um λ/4 getrennt sind.
Die Reflektoreinrichtung kann ein zylindrischer Stab sein.
Die Reflektier- und Dreheinrichtung ist in einem Winkel von 45º zur Längsebene angeordnet, in der die Sonden und die Reflektoreinrichtung liegen. Die Reflektier- und Dreheinrichtung kann durch einen zylindrischen Stab und einen Kurzschluß bereitgestellt werden. Als Alternative wird in einer bevorzugten Anordnung die Reflektier- und Dreheinrichtung durch eine dünne Platte und einen Kurzschluß bereitgestellt, die in den Wellenleiter in einem Winkel von 45º zur Längsebene angeordnet sind.
Folglich liegen die Ausgänge der ersten und der zweiten Sonde in der gleichen Längsachse.
Außerdem können die erste und die zweite Sonde und die Reflexionseinrichtung zum Wellenleiter relativ verstellbar sein, so daß der Wellenleiter abgestimmt werden kann, um die Kreuzpolarisationstrennung zu maximieren.
Der Wellenleiter hat vorzugsweise einen symmetrischen Querschnitt, beispielsweise einen runden oder rechteckigen. Der Wellenleiter kann auch einen entlang seiner Länge gleichmäßigen Querschnitt haben, oder der Querschnitt könnte sich auch geringfügig ändern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein rauscharmer Blockempfänger zur Verwendung mit einer Satellitenempfangsschüssel bereitgestellt, wobei der rauscharme Blockempfänger aufweist:
einen Wellenleiter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, eine Schaltungseinrichtung, die auf der Außenseite des Wellenleiters angeordnet ist, wobei die Schaltungseinrichtung mit dem ersten und dem zweiten Sondenausgang gekoppelt ist, eine Gehäuseeinrichtung, die die Schaltungseinrichtung umgibt und sich über die Rückseite des Wellenleiters hinaus erstreckt, wobei die Schaltungseinrichtung einen Ausgang durch die Gehäuseeinrichtung hat, wobei der Ausgang quer zur Längsachse des Wellenleiters liegt und vom Ende des Wellenleiters beabstandet ist, so daß der Ausgang durch das Gehäuse und das Ende des Wellenleiters abgeschirmt ist.
Praktischerweise kann der Schaltungsausgang auch durch eine Abdeckung abgedeckt sein.
Vorzugsweise ist die einzelne Reflektoreinrichtung ein zylindrischer Stab.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Satellitenempfangsschüssel mit einem rauscharmen Blockempfänger entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der an der Schüssel angeordnet ist, zum Empfangen von Signalen von der Schüssel:
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Blockempfängers;
Fig. 3 eine Hinteransicht des Blockempfängers, in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 2 gesehen;
Fig. 4 eine vergrößerte und teilweise gebrochene Ansicht des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Blockempfängers mit dem ausführlich gezeigten Wellenleiter;
Fig. 5 eine Schnittansicht des Wellenleiters entsprechend dem Schnitt 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 einen Teil einer Schnittansicht durch den Wellenleiter, wo sich eine Sonde befindet:
Fig. 7 eine Ansicht des Wellenleiters, die der in Fig. 5 gezeigten ähnlich ist und in der die Dreh- und Reflexionsplatte durch einen zweiten Reflexionsstab entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ersetzt worden ist: und
Fig. 8A, 8B und 8C eine weitere Ausführungsform eines Reflexions- und Drehelements zur Verwendung mit dem in Fig. 4 gezeigten Wellenleiter.
Es wird zunächst auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen, die eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete parabolische Satellitenempfangsschüssel mit einem rauscharmen Blockempfänger zeigt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist und mittels der Stütze 14 an ihr angeordnet ist. Der rauscharme Blockempfänger 12 ist angeordnet, um hochfrequente Strahlungssignale von der Satellitenschüssel zu empfangen und diese Signale zu verarbeiten, wie später ausführlich beschrieben wird, um ein Ausgangssignal des rauscharmen Blockempfängers bereitzustellen, das in ein von einem Ausgang 20 des rauscharmen Blockempfängers 12 abgehendes Kabel 18 eingespeist wird.
Es wird nunmehr auf Fig. 2 und 3 der Zeichnungen Bezug genommen, die den rauscharmen Blockempfänger 12 ausführlicher zeigen, der Blockempfänger 12 besteht aus zwei Hauptteilen, einem im allgemeinen zylindrischen Wellenleiter 24 und einem rechteckigen schachtelähnlichen Gehäuse 26, das wie gezeigt am oberen Teil des Wellenleiters angeordnet ist. Das Gehäuse 26 überlappt das Ende des Wellenleiters 28, und die Unterseite des Gehäuses 26 trägt den Ausgangsanschluß 20, der gleich hinter dem Ende des Wellenleiters 28 angeordnet ist. Wie man erkennt, ist der Ausgang 20 durch die Rückseite des Wellenleiters und das Gehäuse geschützt, um das Eindringen von Wasser zu minimieren. In dieser Position kann der Ausgang leicht abgedeckt werden, um mehr Sicherheit zu schaffen. Es wird nunmehr auf Fig. 4 der Zeichnungen Bezug genommen, die eine vergrößerte Ansicht des Wellenleiters 24 zeigen und die teilweise gebrochen ist, um die innenliegenden Komponenten des Wellenleiters darzustellen. Wie man sehen kann, ist der Wellenleiter zylindrisch und besteht aus Metall. Der Wellenleiter hat eine vordere Öffnung 32, die der Satellitenschüssel 10 zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vom Speisehorn 33 gegenüberliegt, das an der Vorderseite des Wellenleiters angeordnet und mit gestrichelter Linie dargestellt ist. Im Wellenleiter in der gleichen Längsebene angeordnet sind eine erste Sonde 34, ein Reflexionsstab 36 und eine zweite Sonde 38. Die Ausgänge der Sonden 34 und 38 führen durch die Wellenleiterwand 40 und liegen in der gleichen Ebene, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist. Die Sonden sind in der gleichen Länge ausgeführt, so daß die Ausgänge entlang der gleichen Längsachse 41 in der Längsebene 42 liegen. Der Abstand zwischen der Sonde 34 und dem Reflexionsstab 36 und der Abstand zwischen der Sonde 38 und dem Reflexionsstab 36 beträgt λ/4, λ, wobei λ die Wellenlänge der Signale im Wellenleiter ist. Am hinteren Ende des Wellenleiters. d. h. am Ende, das von der vorderen Öffnung 32 am weitesten entfernt ist, ist im Wellenleiter eine Reflexions- und Drehplatte 44 angeordnet. Wie man am besten in Fig. 5 sehen kann, ist die Reflexions- und Drehplatte 44 nach der Sonde 38 angeordnet und ist in einem Winkel von 45º zur Sonde 38 und zum Reflexionsstab 36 ausgerichtet. Das Ende der Platte 44 endet in einer Wand 46 (Fig. 4), die als Kurzschluß wirkt, wie später ausführlich beschrieben wird. Die Sonden 34 und 38 sind an isolierenden Durchführungen an der Wellenleiterwand 40 angeordnet, wie in Fig. 6 gezeigt, wo die Sonden einen Schulterbereich 48 haben, der sich in eine passende Aussparung in der Durchführung 39 einfügt, um die Sonde im Wellenleiter sicher zu befestigen.
Der Reflexionsstab 36 erstreckt sich nicht über den gesamten Durchmesser des Inneren des Wellenleiters 24. Der Stab 36 besteht aus einem reflektierenden Abschnitt 36a, das aus Metall besteht und eine Reflexionsfunktion erfüllt, und es ist ein kleiner Raum zwischen dem unteren Teil des Stabes und dem Inneren des Wellenleiters vorhanden, der einen nichtreflektierenden Abschnitt 36b enthält. Diese Ausführung des Stabes hat zu einer wesentlichen Verbesserung der Trennung zwischen den Signalen in der Größenordnung von 40 dB über die verwendbare Bandbreite geführt.
Im Betrieb werden die elektromagnetischen Signale von der Schüssel 10 durch die Luft übertragen und treten über die Öffnung 32 in den Wellenleiter 24 ein und werden nach bekannten Prinzipien entlang dem Wellenleiter 24 übertragen. Die vom Satelliten gesendeten Signale weisen zwei Signale auf, die im gleichen Frequenzband orthogonal polarisiert sind. Diese Signale sind durch Vektoren V&sub1; und V&sub2; dargestellt, wobei diese Signale in der vertikalen bzw. horizontalen Ebene polarisiert sind. Da die Signale den Wellenleiter 24 entlanglaufen, wird das vertikal polarisierte Signal V&sub1; von der Sonde 34 empfangen, die, da sie um λ/4 vom Reflexionsstab 36 beabstandet ist, ein maximales Feld in der Sonde und somit eine optimale Kopplung mit der Sonde sicherstellt. Die Sonde 34 hat keine Auswirkung auf das horizontal polarisierte Signal V&sub2;, und dieses läuft weiter den Wellenleiter entlang.
Da der Reflexionsstab vertikal ausgerichtet ist, wird das horizontal polarisierte Signal V&sub2; nicht vom Stab reflektiert und läuft weiter den Wellenleiter 24 entlang. Ebenso passiert V&sub2; die zweite Sonde 38, die in der gleichen vertikalen Längsebene wie die Sonde 34 und die Reflexionssonde 36 angeordnet ist. Da das horizontal polarisierte Signal V&sub2; den Wellenleiter entlangläuft, trifft es auf die Kante 43 der dünnen Metallplatte 44 (1 bis 1,5 mm), die mit einem Winkel von 45º zur Längsebene ausgerichtet ist, die die Sonden 34, 38 und den Reflexionsstab 36 enthält. Die dünne Platte 44 wirkt als Reflektor- und Drehvorrichtung, die, wie noch beschrieben wird, eine Drehung der Strahlungsebene im Wellenleiter durchführt, und der Reflektor wird von einem Wellenleiterkurzschluß 46 abgeschlossen. Wenn das horizontal polarisierte Signal auf die Kante 43 auftrifft, wird es in zwei gleich große Komponenten in orthogonalen Ebenen getrennt, wobei die eine Komponente von der Kante 43 und die andere vom Kurzschluß 46 an der Rückseite der Platte reflektiert wird. Da der Kurzschluß 46 um λ/4 von der Kante 43 beabstandet ist, führt die resultierende 180º-Phasenverschiebung zwischen den reflektierten Komponenten bei deren Wiedervereinigung zu einer 90º-Drehung in der linearen Polarisationebene. Das reflektierte und vereinigte Signal, das mit dem Vektor V2RC bezeichnet ist, läuft dann in der Längsebene 42 zur Sonde 38, wo es von der gleichen Sonde 38 empfangen und zum Sondenausgang 38a geleitet wird. Die Sonde 38 ist vom Stab 36 um 1/4 λ beabstandet, wodurch ein maximales Feld in der Sonde 38 und somit eine optimale Kopplung sichergestellt wird.
Diese Anordnung ermöglicht einen hohen Trennungsgrad zwischen den Signalen, die jeweils von den Sonden 34, 38 aufgenommen werden. Bei dieser Anordnung ist eine 40 dB- Trennung über die gesamte Bandbreite erreicht worden, die höher als einige der bekannten Anordnungen und mechanisch besser als andere ist. Dies ist nicht nur auf die oben beschriebene Ausrichtung der Sonden und Reflexions- und Rotationsanordnung, sondern auch auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Länge des Reflektorstabes 36 so gekürzt worden ist, daß sie nicht mehr den gesamten Durchmesser des Wellenleiters überspannt. Dies ist von Bedeutung, da die Leistung besser als 40 dB ist, und zwar über die gesamte Astra- Satellitenbandbreite (10,95 bis 11,7 GHz) und über andere Bandbreiten, z. B. 11,7 bis 12,2 GHz für DBS und 12,2 bis 12,75 GHz für bestimmte andere Anwendungen. Sie erfüllt auch den Trennanforderungen, die für die Vereinigten Staaten vorgeschrieben sind und die über der 27 dB-Trennung über die Bandbreite von 11,7 bis 12,2 GHz liegen. Zusammengefaßt ermöglicht die Wellenleiteranordnung eine gute Trennung von mindestens 30 dB über eine Bandbreite von annähernd 10%.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erkennt man, daß die Ausgänge der Sonden 34a und 38a in der gleichen Längslinie 41 liegen. Dies bedeutet, daß die gedruckten Schaltungen (nicht dargestellt), die im Gehäuse 26 angeordnet sind, in der Lage sind, die Ausgänge zu verbinden, um mechanische Komplexität zu minimieren, wie man in Fig. 3 sieht, wobei Strahlungsverluste im Zusammenhang mit den Herstellungstoleranzen minimiert werden. Als Alternative können die Sonden auf das gleiche Mikrostreifen-Substrat wie der Empfänger aufgedruckt werden. Die Länge des Reflektorstabes ist kleiner als der Durchmesser des orthogonal polarisierten Wellenleiters und führt zu einer erhöhten Trennung zwischen orthogonal polarisierten Signalen. Die Verwendung der dünnen Platte bedeutet, daß das Erzeugnis gute Qualität hat, was im wesentlichen Vorteile bei der Herstellung darstellt.
Bei der hier beschriebenen Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es ist verständlich, daß der Wellenleiter, der hier ausführlich beschrieben worden ist, einen kreisförmigen Querschnitt über seine gesamte Länge hat. Der Wellenleiter kann jedoch auch einen rechteckigen Querschnitt haben. Außerdem kann der Wellenleiter über seine Länge seinen Querschnitt ändern, obwohl der Wellenleiter aus Gründen der maximalen Effizienz symmetrisch sein sollte. Wenn der Wellenleiter entlang seiner Länge seinen Querschnitt ändert, so ist verständlich, daß die Sonden 34 und 38 unterschiedlich lang sein können, so daß sie um den im wesentlichen gleichen Betrag in den Wellenleiter hineinragen. Es ist verständlich, daß der erste und der zweite Ausgang der Sonden idealerweise in der gleichen Längsebene liegen, wie in den Ausführungen beschrieben. Dies dient dazu, die Leistung zu maximieren. Wenn jedoch die Ausgänge nicht genau in der gleichen Ebene liegen, dann ist die Leistung möglicherweise zwar nicht mehr ideal, aber noch akzeptabel. Eine solche Änderung könnte auf Herstellungstoleranzen und dgl. zurückzuführen sein, und eine solche Struktur liegt immer noch im Schutzbereich der Erfindung. Die Sonden können im Wellenleiter ohne die Verwendung von Durchführungen angeordnet sein. Außerdem ist verständlich, daß das Horn 33 jede geeignete Größe und tatsächlich den zweifachen Durchmesser des Wellenleiters, den vierfachen Durchmesser des Wellenleiters oder in bestimmten Anwendungen auch etwa die gleiche Größe wie der Wellenleiter haben kann. Obwohl ein einzelner zylindrischer Stab als Reflektoreinrichtung (Kurzschluß) für beide Sonden 34 und 38 beschrieben worden ist, wird man anerkennen, daß getrennte Reflektoreinrichtungen für die Sonden 34 und 38 verwendet werden können. Die Reflektoreinrichtungen hegten in der gleichen Längsebene, und jede Reflektoreinrichtung ist von ihrer jeweiligen Sonde um eine Viertelwellenlänge beabstandet. Der Reflektorstab kann sich durch die gesamte Innenbreite/Durchmesser des Wellenleiters erstrecken. Es ist auch verständlich, daß der Drehreflektor mit verschiedenen Dicken der Metallplatte 44 funktioniert. Außerdem kann, wie in Fig. 7 gezeigt, die dünne Dreh- und Reflexionsplatte ersetzt werden durch einen Reflektorstab 50 in einem Winkel von 45º zur Längsebene 42 und einen Wellenleiterkurzschluß, nicht dargestellt, der vom Stab durch einen Abstand λ/4 getrennt ist und der V&sub2; dreht und reflektiert, wie oben beschrieben. Auch ein Metallgitter, das entweder freistehend oder auf das Substrat aufgedruckt ist, kann anstelle des Reflektorstabs 36 als Grundlage der Reflektor- und Drehplatte 44 verwendet werden.
Es ist auch verständlich, daß die Reflektier- und Dreheinrichtung durch eine andere Struktur implementiert werden kann. Dies kann durch Verwendung eines differenziellen Phasenverschiebungsteils erreicht werden, wie am besten in Fig. 8A, 8B und 8C zu sehen ist. Dies wird erreicht, indem ein dielektrisches Plättchen 60 im Wellenleiter 12 angeordnet wird, wo das dielektrische Plättchen 60 im Winkel von 45º zum Eingangsvektor V&sub2; ausgerichtet ist, wie man in Fig. 8A sehen kann. In diesem Fall werden zwei gleiche Komponenten Va, Vb aus dem Eingangsvektor V&sub2; gebildet. Das elektrische Feld des Vektors Vb konzentriert sich im dielektrischen Plättchen 60, so daß er eine kürzere Führungswellenlänge als der Vektor Va hat. Die Länge L des Wellenleiterabschnitts ist so gewählt, daß die Phasenverschiebung π/2 zwischen den beiden Vektorkomponenten Va und Vb auftritt. In diesem Fall wird der gleiche Wellenleiterkurzschluß 64 für die Signale Va und Vb verwendet. Nach Reflexion vom gemeinsamen Kurzschluß 64 wird eine zweite Phasenverschiebung π/2 zwischen die reflektierten Signale VaR und VbR eingeführt, so daß, wenn sich die reflektierten Signale wiedervereinigen, eine Gesamtphasenverschiebung π vorhanden ist, die zwischen den Komponenten VdR und VbR aufgetreten ist. Dies führt zu einer Drehung von 90º im Drehsinn der linearen Polarisation Vout, wenn sich die Signale wiedervereinigen, wie in Fig. 8B gezeigt.
Es wird auch anerkannt werden, daß die Verwendung eines differentiellen Phasenverschiebungsabschnitts unter Verwendung der Anordnungen implementiert werden kann, die in Fig. 8C gezeigt sind, wo ein Wellenleiterquerschnitt zu einem Kreis 66 mit "Abflachungen" 68 modifiziert worden ist, die in einem Winkel von 45º zum Eingangsvektor VIN ausgerichtet sind, und er wird in zwei im wesentlichen gleich große Komponenten Va, Vb getrennt. In diesem Fall hat ein Vektor Va einen anderen Wellenleiterquerschnitt mit einer Breite S. und somit hat er eine längere Wellenlänge als der Vektor Vb, der sich im großen und ganzen verhält, als wäre er ein kreisförmiger Wellenleiter. Die Verwendung eines Wellenleiterkurzschlusses 70, wie oben beschrieben, führt zu einer Wiedervereinigung der Signale, wenn sie so reflektiert werden, daß sich das wiedervereinigte Signal um 90º relativ zu V&sub1; im Drehsinn der linearen Polarisation drehen.
Der Anwendungsbereich für die oben beschriebenen Ausführungsformen sind preiswerte Doppelpolarisierungsempfangssysteme, z. B. das Eingangsteil eines DBS-Empfängers.

Claims

1. Vorrichtung zum Empfangen von mindestens zwei Signalen, die orthogonal polarisiert sind, wobei die Vorrichtung einen Wellenleiter (28) aufweist, in den die mindestens zwei orthogonal polarisierten Signale zur Übertragung entlang demselben aufgenommen werden, wobei der Wellenleiter (28) aufweist:

eine erste Sonde (34), die sich von einer Wand des Wellenleiters in das Innere des Wellenleiters (28) erstreckt, wobei die erste Sonde (34) geeignet ist, das orthogonale Signal zu empfangen, das in der gleichen Längsebene derselben läuft,

eine Reflektoreinrichtung (36), die sich von der Wand des Wellenleiters (28) erstreckt und wobei die Reflektoreinrichtung (36) nach der ersten Sonde (34) angeordnet ist und in der Längsebene liegt, zum Reflektieren von Signalen in der ersten orthogonalen Ebene zurück zu der ersten Sonde (34) und zum Laufenlassen des Signals in der zweiten orthogonalen Ebene entlang dem Wellenleiter (28),

eine zweite Sonde (38), die nach der Reflektoreinrichtung (36) angeordnet ist und sich von der Wand des Gehäuses in das Innere des Wellenleiters (28) erstreckt und in der Längsebene liegt,

eine Reflektier- und Dreheinrichtung (44), die nach der zweiten Sonde (38) angeordnet ist, zum Empfangen. Drehen und Reflektieren des zweiten orthogonal polarisierten Signals zurück entlang dem Wellenleiter (28), so daß das gedrehte und reflektierte Signal von der zweiten Sonde (38) empfangen wird,

wobei die erste und die zweite Sonde (34, 38) einen ersten bzw. zweiten Ausgang (34a, 38a) haben, die an der Außenseite des Wellenleiters (28) angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Ausgang (34a, 38a) im wesentlichen in der gleichen Längsebene liegen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung (36) eine Länge hat, die geringfügig kleiner als die Innenweite des Wellenleiters ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Reflektoreinrichtung (36) ein einzelner Stab ist, der von jeder Sonde um λ/4 getrennt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Reflektoreinrichtung (36) zwei beabstandete Stäbe sind, wobei jeder der beabstandeten Stäbe von jeder Sonde um λ/4 getrennt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektier- und Dreheinrichtung (44) mit 45º zu der Längsebene angeordnet ist, in der die Sonden (34. 38) und die Reflektoreinrichtung (44) liegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektier- und Dreheinrichtung (44) durch einen zylindrischen Stab und einen Kurzschluß bereitgestellt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Reflektier- und Dreheinrichtung (44) durch eine dünne Platte und einen Kurzschluß bereitgestellt wird, die in dem Wellenleiter (28) mit 45º zu der Längsebene angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Sonde (34, 38) und die Reflektiereinrichtung (36) relativ zum Wellenleiter (28) verstellbar sind, so daß der Wellenleiter (28) abgestimmt werden kann, um die Querpolarisationstrennung zu maximieren.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wellenleiter (28) einen symmetrischen, z. B. kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt hat.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wellenleiter (28) einen gleichmäßigen Querschnitt entlang seiner Länge hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Wellenleiter einen veränderlichen Querschnitt entlang seiner Länge hat.

11. Rauscharmer Blockempfänger zur Verwendung mit einer Satellitenempfangsschüssel, wobei der rauscharme Blockempfänger aufweist: einen Wellenleiter nach Anspruch 1, eine Schaltungseinrichtung, die an der Außenseite des Wellenleiters angeordnet ist, wobei die Schaltungseinrichtung mit dem ersten und dem zweiten Sondenausgang gekoppelt ist, eine Gehäuseeinrichtung, die die Schaltungseinrichtung umgibt und sich über den hinteren Teil des Wellenleiters hinauserstreckt, wobei die Schaltungseinrichtung einen Ausgang durch die Gehäuseeinrichtung hindurchreichend hat, wobei der Ausgang quer zur Längsebene des Wellenleiters und vom Ende des Wellenleiters so beabstandet ist, daß der Ausgang durch das Gehäuse und das Ende des Wellenleiters abgeschirmt wird.

12. Rauscharmer Blockempfänger nach Anspruch 11, wobei der Schaltungsausgang mit einer Abdeckung bedeckt ist.