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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wellenleiter zur Führung eines
elektrischen Felds mit: einem länglichen
Gehäuse,
das eine Seitenwand aufweist; einem ersten und einem zweiten Speise-
bzw. Zuleitungsanschluß,
die an der Seitenwand angeordnet sind, und einem ersten und einem
zweiten ebenen Septum, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei
die Septen sich längs
einer Linie parallel zu der Achse des Gehäuses schneiden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wellenleiter zur Führung elektrischer
Felder. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wellenleiter
mit Polarisationsweiche, der zwei Seitenwand-Zuleitungsanschlüsse aufweist.
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Wellenleiter
werden zur Führung
elektrischer Felder benutzt. Eine Polarisationsweiche (orthomode transducer,
OMT) ist ein Wellenleitertyp, der zur Trennung eines beliebig polarisierten
elektrischen Felds in dessen verschiedene Komponenten entworfen
wurde. Bekannte OMTs haben typischerweise einen röhrenförmigen Aufbau,
wobei einer der Zuleitungsanschlüsse
in der zylindrischen Seitenwand und der andere Zuleitungsanschluß in der
kreisförmigen
Endwand angeordnet ist. Alternativ kann die OMT einen quadratischen
oder rechteckigen Querschnitt mit entsprechender quadratischer oder
rechteckiger Endwand aufweisen.
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Bei
einer bekannten OMT muß das
Signal, das zur Speisung des Endwand-Anschlusses verwendet wird,
das Septum passieren, das zur Speisung des Seitenwand-Anschlusses
verwendet wird, was Interferenzen verursacht. Die Länge des
Septums hat eine Resonanz bei einer bestimmten Frequenz, was die
verwendbare Bandbreite des Endwand-Zuleitungsanschlusses verringert.
Darüber
hinaus vergrößert der
Endwand-Anschluß die
gesamte Länge
der OMT, und damit wird das Zusammenkoppeln zweier OMTs schwieriger,
da an der Seite angebrachte Phasenverschieber eingesetzt werden
müssen.
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Diese
vorerwähnte
US 3,668,567 zeigt einen Mikrowellendrehkoppler
mit zwei Modi, der einen Eingangsabschnitt und einen Ausgangsabschnitt
aufweist. Der Eingangsabschnitt umfaßt Eingangsanschlüsse, die
um 90 Grad entlang des Umfangs des kreisförmigen Wellenleiterabschnitts
beabstandet sind. Die Eingangsanschlüsse bilden zusammen mit den
Septen innerhalb des Kopplers eine Polarisationsweiche, die linear
polarisierte Signale innerhalb des Abschnitts als Antwort auf linear
polarisierte Eingangssignale abgibt. Ein Phasenverschieber, der
Iriden innerhalb des Kopplers aufweist, entwickelt gegenläufige zirkular
polarisierte Wellen, die zu dem Ausgangsabschnitt geführt werden.
In dem Ausgangsabschnitt des Kopplers behalten die Signale ihre
zirkular polarisierte Form. Eine Polarisationsweiche, die in dem
Ausgangskreisabschnitt durch zwei Seitenwand-Ausgangsanschlüsse gebildet
wird, die 90 Grad beabstandet entlang des Umfangs des Ausgangsabschnitts
sind, wendet linear polarisierte Wellen orthogonaler Phase auf jeden
der Ausgangsanschlüsse
an.
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Es
ist im Hinblick auf den obengenannten Stand der Technik Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Polarisationsweiche vorzusehen,
die ein röhrenförmiges Gehäuse mit
einem Paar von Zuleitungsanschlüssen
aufweist, die beide an der Gehäuseseitenwand
angebracht sind, wobei einer der Zuleitungsanschlüsse die
horizontale Komponente eines beliebig polarisierten elektrischen
Feldes führt, während der
andere Anschluß das
vertikale elektrische Feld führt.
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Diese
Aufgabe wird von dem in der Einleitung genannten Wellenleiter gelöst, wobei
der erste und der zweite Zuleitungsanschluß an der Seitenwand einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, und wobei der erste Zuleitungsanschluß die horizontale
Komponente (H) des elektrischen Felds und der zweite Zuleitungsanschluß die vertikale
Komponente (V) des elektrischen Felds führt.
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Vorzugsweise
sind die Anschlüsse
an der gleichen Stelle entlang der Achse des Gehäuses angeordnet. Ein Anschluß ist längs ausgerichtet
und bildet einen H-Ebenen-Bogen in den röhrenförmigen Wellenleiter. Der zweite
Anschluß ist
transversal ausgerichtet und bildet einen E-Ebenen-Bogen in dem röhrenförmigen Wellenleiter.
Ein Paar von planaren Septen sind innerhalb des Gehäuses angeordnet und
schneiden einander entlang einer Linie, die parallel zu der Achse
des Gehäuses
ist. Vorzugsweise ist die Schnittlinie um einen festen Abstand zu
der Mittellinie des Gehäuses
beabstandet, wobei optimale Ergebnisse erhalten werden, wenn der
feste Abstand etwa 48% des Gehäuse radius
entspricht, der von der Gehäusemittellinie
gemessen ist. Schließlich umfaßt jeder
der Septen vorzugsweise eine geformte oder konturierte Führungskante.
Beispielsweise weist die Führungskante
des H-Ebenen-Bogen-Septums vorzugsweise ein Paar von parabolischen
Einschnitten bzw. Vertiefungen auf, die symmetrisch um die Gehäusemittellinie
beabstandet sind, während das
E-Ebenen-Bogen-Septum vorzugsweise einen Vorsprung aufweist, der
eine Spitze besitzt, die von der Gehäusemittellinie um einen Abstand
beabstandet ist, der etwa 39% des Gehäuseradius entspricht, der von
der Gehäusemittellinie
aus gemessen ist. Horizontale und vertikale Abstimmungs-Stichleitungen
sind ebenfalls entlang der Gehäuseseitenwand vorgesehen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Wellenleiter ein zylindrisches
Gehäuse
mit einer Seitenwand und einem Paar von Zuleitungsanschlüssen auf,
die auf der Seitenwand vorgesehen sind, wobei jede Seitenwand eine
mittlere Achse besitzt, die sich weg von dem Gehäuse erstreckt. Jeder der Anschlüsse ist
konfiguriert, um eine Komponente eines polarisierten elektrischen
Feldes zu führen,
und ein Paar von sich schneidenden Ebenen ist innerhalb des Gehäuses angeordnet,
wobei jede Ebene im allgemeinen senkrecht zu der Achse seines zugehörigen Zuleitungsanschlusses
ist. Die Ebenen schneiden sich längs
einer Linie, die im allgemeinen parallel zu der Achse des zylindrischen Gehäuses ist.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Wellenleiter
ein längliches
zylindrisches Gehäuse
auf, das eine mittlere Achse definiert. Ein erster Zuleitungsanschluß und ein
zweiter Zuleitungsanschluß sind
einander gegenüberliegend
auf der Seitenwand angeordnet, und jeder der Anschlüsse ist
an einem gemeinsamen Punkt längs
der mittleren Achse des Gehäuses
beabstandet. Jeder der Anschlüsse
weist eine Längsachse
auf, die sich rechtwinklig zu der mittleren Achse des Gehäuses erstreckt.
Ein Septum, das ein Paar von sich schneidenden Ebenen aufweist,
ist innerhalb des Gehäuses
angeordnet. Eine der Ebenen ist rechtwinklig zu der Achse des ersten
Zuleitungsanschlusses plaziert, während die zweite Ebene rechtwinklig
zu der Achse des zweiten Zuleitungsanschlusses plaziert ist.
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Eine
doppelte Seitenwand-Zuleitungs-OMT entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird kürzer und
kompakter sein als eine bekannte OMT. Die Länge eines variablen Energieteilers
(VPD), der unter Verwendung der OMT aufgebaut ist, wird um zumindest
12% kürzer
sein als dies mit Verwendung herkömmlicher OMTs möglich wäre. Die
Leistung wird verbessert, und die nutzbare Bandbreite wird erhöht, da kein
Signal das Septum passieren muß,
das zur Einspeisung der orthogonalen Modi benutzt wird. Wenn auf
einem VPD benutzt, erlaubt die gekürzte Gesamtkonstruktion mit
einer ununterbrochenen Endwand die Verwendung eines einfachen Motor- und
Wellenmechanismus gegenüber
den komplizierteren Seitenwandmotoren für die Phasenverschieber, wie
sie für
die bekannten OMTs erforderlich sind.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Polarisationsweiche mit doppelter
Seitenwandkopplung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Vorderansicht der Vorrichtung, die in 1 gezeigt
ist;
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3 ist
eine Seitenansicht davon; und
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4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linien 4-4 von 3.
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Bezug
nehmend auf die Zeichnungen wird ein Wellenleiter, der die Merkmale
der vorliegenden Erfindung aufweist, mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet
und wird typischerweise benutzt, um ein beliebig polarisiertes elektrisches
Feld in dessen horizontale Komponente, allgemein mit dem Bezugspfeil ”H” bezeichnet,
und seine vertikale Komponente, allgemein mit dem Bezugspfeil ”V” bezeichnet, zerlegt.
Der Wellenleiter 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das eine
Seitenwand 14 besitzt. Das Gehäuse 12, das vorzugsweise
eine zylindrische Form hat, weist ein Eingangsende 16 und
ein Ausgangsende 18 mit einer Endwand 20 auf.
Ein Paar von Zuleitungsanschlüssen 22, 24 sind
einander gegenüberliegend
an der Seitenwand 14 angeordnet. Zuleitungsanschlüsse 22, 24 weisen
jeweils ein induktives Iris-Fenster 26 bzw. 28 auf.
Ein Paar von planaren Septen 30, 32 sind innerhalb
des Gehäuses 12 angeordnet,
und die Septen 30 und 32 schneiden sich entlang
einer Schnittlinie 34, die allgemein parallel zu einer
Längsachse 36 des
Gehäuses 12 ist.
Vorzugsweise sind die Septen 30, 32 rechtwinklig
zueinander. Wie in 2 bis 4 dargestellt,
ist ersichtlich, daß das
Gehäuse 12 einen
Radius besitzt, der mit dem Bezugspfeil ”R” gekennzeichnet ist. Vorzugsweise
ist die Schnittlinie 34 entfernt von der Längsachse 36 des
Gehäuses 12 in
einer Entfernung beabstandet, die etwa 48% des Radius R entspricht.
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Das
Septum 30 weist eine Führungskante 40 auf,
die ein Paar von Vertiefungen oder Einschnitten 42, 44 aufweist,
die relativ zu der Schnittlinie 34 symmetrisch beabstandet
sind und die allgemein eine parabolische Form besitzen. Alternativ
können
andere allgemein abgerundete oder eingekerbte Vertiefungen ebenfalls
günstige
Ergebnisse erzielen. Wie in 3 gezeigt,
weist das Septum 32 eine Führungskante 46 mit
einer Spitze 48 auf. Die Mitte der Spitze 48 ist
von der Achse 36 des Gehäuses 12 in einer Entfernung
beabstandet, die etwa 39% des Radius R entspricht. Die Spitze 48 ist
als linear gezeigt, obgleich andere Formen ebenfalls vorteilhafte
Ergebnisse erzielen können.
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Bezug
nehmend auf die 1, 3 und 4 besitzt
der Zuleitungsanschluß 22 einen
rechteckförmigen
Querschnitt mit einer Längsabmessung 50 und
definiert eine mittlere Achse 51. Die Längsabmessung 50 ist
im wesentlichen parallel zu der Achse 36 des Gehäuses 12 ausgerichtet,
während
die mittlere Achse 51 allgemein rechtwinklig zu der Achse 36 des
Gehäuses 12 ausgerichtet
ist und sich davon weg erstreckt. In gleicher Weise besitzt der
Zuleitungsanschluß 24 einen
rechteckförmigen
Querschnitt mit einer Längsabmessung 52 und
definiert eine mittlere Achse 53. Die Längsabmessung 52 ist transversal
relativ zu der Achse 36 ausgerichtet, während die Achse 53 sich
im allgemeinen rechtwinklig zu und weg von der Achse 36 des
Gehäuses 12 erstreckt.
Ebenfalls wie in 1 und 4 gezeigt,
erstreckt sich ein Paar von zweiten horizontalen Septen 54, 56 von
jeweils einer Seite des Septums 32, um ein Leck durch die
Endwand 20 zu minimieren. Horizontale und vertikale Abstimmungs-Stichleitungen 58, 60 sind
zum Abstimmen der H- und V-Komponenten des elektrischen Feldes vorgesehen.
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Im
Betrieb wird ein beliebig polarisiertes elektrisches Feld zu dem
Wellenleiter 10 über
das Eingangsende 16 geleitet. Die Ansprechcharakteristika
der horizontalen H- und vertikalen V-Komponenten des elektrischen
Felds können
durch Verwendung der Abstimmungs-Stichleitungen 58 bzw. 60 geändert werden.
Die Septen 30, 32 speisen mit der Unterstützung ihrer
jeweiligen induktiven Iris-Fenster 26, 28 die
H- und V-Komponenten des elektrischen Felds durch deren jeweiligen
Anschlüsse 20, 22.
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Zusammenfassend
betrifft die vorliegende Erfindung einen Wellenleiter 10 zur
Führung
eines beliebig polarisierten elektrischen Felds, der ein längliches
Gehäuse 12 mit
einer Seitenwand 14 und ein Paar von Zuleitungsanschlüssen 22, 24 aufweist,
die an der Gehäuseseitenwand 14 plaziert
sind. Einer der Zuleitungsanschlüsse 22 führt die
horizontale Komponente H des elektrischen Felds, während der andere
Zuleitungsanschluß 24 die
vertikale Komponente V des elektrischen Felds führt. Ein Paar von ebenen Septen 30, 32 sind
innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet
und schneiden sich entlang einer Linie 34 parallel zu der
Achse 36 des Gehäuses 12.