DE6924060U

DE6924060U - Wellentypwandler fuer sehr kurze elektromagnetische wellen.

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Publication number: DE6924060U
Application number: DE19696924060
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-04
Filing date: 1969-06-16
Publication date: 1973-02-08
Also published as: DE1930620A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 16/JUNM969 h

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V/ellentypv/andler für sehr kurze elektromagnetische Wellen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wellentypwandler für Einrichtungen der Höchstfrequenztechnik, insbesondere Hohlkabelübertragungsanlagen, zur Umwandlung von H-Q-V/ellen in einein Rechteckhohlleiter in H., .,-Wellen in einem, vorzugsweise bereits eine H₀₁-¹JeIIe führenden, Rundhohlleiter.

Als Übertragungsleitungen zwischen Sender und Antenne .bzw. Empfänger und Antenne werden meist Hohlleiter verwendet, wobei der Rundhohlleiter wegen seiner Symmetrie und wegen der Möglichkeit gleichfrequente Energie mit verschiedenen Wellentypen zu übertragen, bevorzugt wird. So kann beispielsweise in eimern Rundhohlleiter Sende- und Empfangsenergie einer Richⁿ funkanlage zur "übertragung gebündelter Nachrichtenkanäle λ Form zweier senkrecht zueinander

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polarisierter H₁ ..-Wellen transportiert werden. Der Rundhohlleiter kann auch gleichzeitig eine H₀₁-WeIIe transportieren, die bekanntlich mit sehr geringen Verlusten übertragen v/erden kann. Dabei v/erden häufig Sende- und Empfangsenergie auf der Antennenseite bzw. Geräteseite mittels H₁₀-Wellen in Rechteckhohlleitern angeliefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Koppler anzugeben, der es ermöglicht, die H₁₀-WeIIe im Rechteck- ( hohlleiter in eine H₁₁-WeIIe im Rundhohlleiter umzuwandein und umgekehrt. Vor allem soll der Koppler hierbei eine im Rundhohlleiter bereits existierende H₀₁-WeIIe nicht stören.

Diese Aufgabe wird durch einen Wellentypwandler für Einrichtungen der Hochstfrequenztechnik, insbesondere für Hohlkabelübertragungsanlagen, zur Umwandlung von H₁₀-WeI-len in einem Rechteckhohlleitor in H₁₁-Wellen in einem, vorzugsweise bereits eine K^₁-WeIIe führenden,, ■Hundhohlleiter, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rechtecichohlleiter parallel zu seiner Breitseite in zwei gleiche Arme gegabelt ist, die zangenförmig so an den ν Rundhohlleiter herangeführt sind, daß sie mit in Axialrichtung des Rundhohlleiters verlaufenden Schmalseiten der Rechteckhohlleiterarme über diagonal im Rundhohlleiter angebrachte Schlitze senkrecht in diesen einnünden«

Eine vorteilhafte Ausführung der Arme des Kopplers besteht darin, daß der die H₁₀-VZeIIe führende Rechteckhohlleiter vor der Aufspaltung parallel zum Rundhohlleiter verläuft, und daß seine abgespalteten Arme zunächst zwei 90°-Bögen bilden, an die sich senkrecht hierzu v/eggeführte 180°-Bögen anschlie n, die tiit kurzen geraden Stücken in den Rundhohlleiter einmünden.

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Eine in mancher Hinsicht einfachere Ausführung ergibt sich dann, v/enn jeder abgespaltete Arm zunächst einen 90°-Bogen bildet, an den sich senkrecht hierzu zwei zusammen einen 180°-Bogen bildende 90°-H-Krümmer anschließen.

Um eine Anregung von YZellen in den Rechteckhohlleiterabschnitten durch die gegebenenfalls im Rundhohlleiter bereits existierende H₀₁-WeIIe zu vermeiden, werden vorteilhaft die senkrechten Hohlleiterabschnitte im Bereich der Einmündung in den Rundhohlleiter durch wenigstens ein vorzugsweise mittig und parallel zu den Breitseiten angebrachtes Trennblech abgeteilt.

Soll die Übertragung der H₁₁-VZeIIe im Rundhohlleiter nur in einer Richtung erfolgen, was besonders dann erwünscht wird, wenn der Rundhohlloiter bereits die kurz vorher eingespeiste H₀₁-¹JeIIe führt, so ist es vorteilhaft, unmittelbar im Anschluß an die Einmündung der Seitenarme, ein aus Anpassungsgründen vorzugsweise getapertes Kurzschlußblech für die H₁₁-WeIIe parallel zur Richtung der diagonalen Einmündung der Arme in den Rundhohlleiter vorzusehen.

Der erfindungsgemäße VZellentypwandler läßt sich einfach aufbauen und besonders dann mit Vorteil anwenden, wenn in einem Rundhohlleiter gleichzeitig die H₁₁-WeIIe und die H₀₁-VZeIIe übertragen werden seil. Es besteht at ch die Möglichkeit, zwei der erfindungsgemäßen Koppler hintereinander und gegeneinandar um 90° in Umfangsrichtung verdreht, an den Rundhohlleitor anzukoppeln, wodurch dann gegebenenfalls neben der H₀₁-VZeIIe noch zwei um 90 senkrecht zueinander polarisierte H₁ .|-Wellen im gleichen Hohlleiter übertragen v/erden können.

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Die gleichzeitige Übertragung von H₀-- und H-. ..-Wellen in einem Rundhohlleiter ist besonders dann vorteilhaft, wenn, um etwa gleiche Laufzeiten bei zwei braitbandigen Hochfrequenzsignalen zu erreichen, das frequenzniedrigere Nachrichtenband in Form einer H---'»/eile übertragen wird und das frequenzhb'herc Band in Form einer H₀₁-VZeIIe. Dadurch kann nämlich ein relativ kleiner Durchmesser des Rundhohlleiters erreicht werden bei noch erträglichen Dämpfungen der beiden Signale. Besonders vorteilhaft kann dies bei Satcllitensystemen sein, bei denen im allgemeinen ein Nachrichtenband im 6 GHz-Bereich und die Gegenrichtung im 4 GHz-Bereich übertragen wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Die Fig.1 zeigt einen bereits die Hq.,-Welle führenden Rundhohlleiter 1 in den ein zweites Hochfrequenzband, das von einem Rechteckhohlleiter 2 in Form einer H-q-Welle zugeführt wird, unter Umwandlung in eine H-..-V/elle in den Rundhohlleiter eingespeist werden soll. Der Rechteckhohlleiter ist hierzu zunächst in der Mitte seiner Schmalseite in zwei 90°-Bögen 3 und 4 aufgespalten. Senkrecht zu diesen sind dann in Richtung zum Rundhohlleiter zwei 180°-Bögen 5 und 6 weitergeführt. Im Anschluß daran folgen zwei kurze gerade Hohlleiterstücke 7 und 8, die über diagonal im Rundhohlleiter angebrachte Schlitze in diesen einmünden. Durch die reflexionsarm ausgebildete Hohlleiterserienverzweigung 2, 3, 4 und die beiden 180 -Η-Krümmer 5> 6 wird erreicht, daß an den beiden diametral gegenüberliegenden Einkoppelstellen im Rundhohlleiter gegeneinander gerichtete Längskomponenten der elektrischen Feldstärke durch die ursprüngliche

im Rechteckhohlleiter erzeugt werden. Durch

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diese symmetrische Gegentakteinkopplung wird auch in Rundhohlleitern größeren Durchmessers, in denen bereits die E₀₁-VZeIIe fortpflanzungsfähig ist, nur die H₁₁-VZeIIe angeregt. Liegt z.B. ein Hohlleiter von 62 mm vor, in dem bereits eine H^₁-VZeIIe im Frequenzgebiet um 6 GHz transportiert wird, und soll eine H₁₁-VZeIIe im Gebiet von 3»7 bis 4j2 GHz gleichzeitig übertragen werden, so wird auch in diesem Fall die Mitanregung der E₀₁-VZeIIe im H^-Koppler nach der Erfindung vermieden. Dies geschieht bei Hohlleiterdurchmessern bis hinauf zu Frequenzen von 5>2 GHz, von wo ab dann allerdings bereits die E₁₁-VZeIIe existenzfähig wird.

Soll die im Koppler angeregte Polarisationsrichtung der H₁₁-VZeIIe nur in die eine Richtung geleitet werden, so wird für diese VZelle ein Kurzschlußblech 9 notwendig, bestehend aus einem dünnen Elech, das in Diagonalrichtung der Einmündung angebracht ist. Diese leitende Ebene 9 stört die bereits im Hohlleiter verlaufende H₀₁-VZeIIe nicht. Das Blech kann auch, wie angedeutet, an den Enden dreieckförmig zugeschnitten sein oder mit einer sonstigen Taperung versehen sein, wenn es aus Anpassungsgründen erforderlich ist.

Um ferner zu bewirken, daß die H₀₁-WeIIe vollständig von den Seitenarmen entkoppelt ist, muß sichergestellt sein, daß die Breite der Einführungsschlitze für die geraden Teile 7 und 8 der Seitenarme nicht so groß wird, daß eine H₁₀-VZeIIe mit der elektrischen Feldstärke parallel zur Hohlleiterbreitseite eindringen kann. Da im allgemeinen die aus Anpassungsgründen nötige Hohllciterhöhe aber bereits zu groß sein wird, wird wenigstens eine mit der Innenkontur des Rundhohlleiters abschließende leitende Fläche 10 in jedem der Seitenarme parallel zu der

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Breitseite eingebracht. Die Schlitze wiederum stören die H₀₁-YZeIIe nicht, da über sie keine Y/andströme fließen Das bedeutet, daß die angesetzten Rechteckhohlleiterarme, ebenfalls kaum stören und vollständig von der HQ₁ entkoppelt sind.

Die Fig.2 zeigt eine vorteilhafte Abwandlung dieses Kopplers, bei dem die weit ausladenden.180°-H-Krümmer durch je zwei 9O°-H-Winkelstücke ersetzt sind. Bei dieser Ausführung kommt wieder der Rechteckhohlleitcr 2 zunächst parallel zum Rundhohlleiter 1 an. Der Rundhohlleiter soll bereits die H^₁-VZeIIe führen, im Rechteckhohlleiter existiert die H₁₀-WeIIe. Der Rechteckhohlleiter wird, wie bei der Fig.1 schon gezeigt, in zwei symmetrische Arme aufgespalten, die durch zwei symmetrische, gleich lange 90 -Bögen 3 und 4 weitergeführt sind. An die Enden der Bögen schließen sich senkrecht hierzu bei jedem Seitenarm zwei hintereinander angeordnete 90°-H-Winkelstücke 11 und 12 an, die zusammen dann praktisch einen 180°-Bogen ersetzen. Die bei der Fig.'l erläuterten leitenden Flächen 10 zur Unterteilung der Einführungsschlitze im Rundhohlleiter sind hier ebenfalls vorhanden und mit 13 bezeichnet. Sie befinden sich im Inneren der an den Rundhohlleiter unmittelbar angesetzten 90°-H-Winkelstücke. Diese Ausführung des erfindungsgemäßen Kopplers hat eine gegenüber der Fig.1 verringerte Bauhöhe bei sonst praktisch gleich guter Wirkungsweise. Alle übrigen Teile sind gegenüber der Fig.1 gleich geblieben und auch gleich beziffert.

Die Länge des gegen die Ausbreitungsrichtung eingebrachten Sperrblechs 9 beträgt, wie an sich bekannt, vorteilhaft etwa eine Wellenlänge oder etv/as mehr.

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Es ist auch möglich, in den Rundhohlleiter auf diese "v/eise zv/ei H₁ .j-Wellen in ge -euzter Polarisation einzukoppeln bzw. aus diesem auszukoppeln. Dies kann mit einer Einrichtung nach der Fig.3 erfolgen. In dieser Figur sind zv/ei der soeben beschriebenen Koppcloinrichtungen hintereinander und in Umfangsrichtung des Rundhohlleiters um 90° gegeneinander versetzt an diesem angebracht, so daß am Ausgang des Rundhohlleiters zwei senkrecht zueinander polarisierte H₁₁-Wellen erscheinen und gegebenenfalls auch noch die bereits im Rundhohlleiter geführte H₀₁-VZeIIe.

Dies ist in der Figur durch Pfeile angegeben, bei denen I die einzelnen Polarisationörichtungen angeschrieben sind. | Die Frequenzangaben gelten nur beispielsweise. Die 4 GHz H₁₀-VZeIIe im Rechteckhohlleiter 2 wird, wie bereits bei der vorhergehenden Figur geschildert, in den Rundhohlleiter 1 als H₁₁-YZeIIe in vertikaler Polarisation eingespeist. Die Einkoppelvorrichtung ist ansonsten gleich der in der Fig.2 beschriebenen. Das Sperrblech 13 (siehe Fig.2) wurde in dieser Figur jedoch, um die Übersicht der Darstellung zu wahren, nicht eingezeichnet. Das Sperrblech im Rundhohlleiter ist hier als einfaches rechteckiges Blech eingezeichnet, welches natürlich auch die entsprechende Taperung aufweisen kann wie das bei der ?ig.2. Der Koppler H mit seinem Sperrblech 15 im Rundhohlleiter ist lediglich gegenüber dem erstgenannten Koppler um in Umfangsrichtung verdreht angebracht» Mit diesem Koppler wird die horizontale Polarisation der H₁₁-VZeIIe im Rundhohlleiter erzeugt. Am Ausgang 16 des Rundhohlleiters erscheinen dann die bereits am Eingang vorhandene H₀₁-VZeIIe mit 6 GHz und die beiden H₁ .j-"Zellen mit senkrecht aufeinanderstehenden Polarisationsrichtungon. Der Koppler 2 kann dabei unmittelbar mit dem Sperrblech 15 für die andere Polarisation zusammenfallen, da das Sperrblech 15 die

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durch den Koppler 2 eingespeiste Polarisation der H₁₁-Welle praktisch nicht beeinflußt. Dieses Zusammenrücken kann so weit erfolgen, daß die Sperrbleche 9 und 15 aneinanderstoßen. Die Einkoppelöffnungen von 2 liegen dann bereits über dem Kurzschlußblech 15. Die Sperrbleche sollten in ihrer Länge etwa gleich dem Rohrdurchmesser sein, um eine gute Sperrwirkung zu erhalten.

3 Figuren
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Claims

1. Wellentypwandler für Einrichtungen der Höchstfrequenztechnik, insbesondere für Hohlkabelübertragungsanlagen, zur Umwandlung von H₁₀-Y/ellen in einem Rechteckhohlleiter in H^-Y/ellen in einem, vorzugsweise bereits eine HQ₁-WeIIe führenden, Rundhohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckhohlleiter parallel zu seiner Breitseite in zwei gleiche Arme gegabelt ist, die zangenförmig so an den Rundhohlleiter herangeführt sind, daß sie mit in Axialrichtung des Rundhohlleiters verlaufenden Schmalseiten der Rechteckhohlleiterarme über diagonal im Rundhohlleiter angebrachte Schlitze senkrecht in diesen einmünden.

2. Wellentypwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die H₁₀-WeIIe führende Rechteckhohlleiter vor der Aufspaltung parallel zum Rundhohlleiter verläuft und daß seine abgespalteten Arme zunächst zwei 90°- Bögen bilden, an die sich senkrecht hierzu weggeführte 180°-Bögen anschließen, die mit kurzen geraden Stücken in den Rundhohlleiter einmünden.

3. Wellentypwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die H₁₀-VZeIIe führende Rechteckhohlleiter vor der Aufsyaltung parallel zum Rundhohlleiter verläuft und daß jeder abgespaltete Arm zunächst einen 90°-Bogen bildet, an den sich senkrecht hierzu zwei zusammen einen 180°-Bogen bildende 90°-H-Krümmer anschließen.

4. Wellentypwandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Hohlleiterabschnitte im Bereich der Einmündung in den Rundhohlleiter durch wenigstens ein vorzugsweise mittig und parallel zu

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den Breitseiten angebrachtes Trennblech so abgeteilt sind, daß eine Anregung von V/ellen durch die gegebenenfalls im Rundhohlleiter bereits existierende HQ₁-VZeIIe in den Rechteckhohlleiterseitenarm nicht erfolgen kann.

Wellentypwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Rundhohlleitcr gegen die Ausbreitungsrichtung der H-.-'Jelle, vorzugsweise unmittelbar im Anschluß an die Einmündung der Seitenarme, ein aus Anpassungsgründen vorzugsweise getapertes Kurzschlußblech für die H₁₁-¹JeIIe parallel zur Richtung der diagonalen Einmündung der Arne in den Rundhohlleiter angebracht ist.