EP0113901A2 - Mode filter - Google Patents
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- EP0113901A2 EP0113901A2 EP83112784A EP83112784A EP0113901A2 EP 0113901 A2 EP0113901 A2 EP 0113901A2 EP 83112784 A EP83112784 A EP 83112784A EP 83112784 A EP83112784 A EP 83112784A EP 0113901 A2 EP0113901 A2 EP 0113901A2
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- H—ELECTRICITY
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/04—Multimode antennas
Definitions
- the invention relates to a wave type switch for the selective coupling out of certain wave types from a waveguide, in particular a round waveguide.
- a wave-type-selective coupling is achieved.
- One method is that the type of wave to be coupled out of the waveguide at at least two points on the circumference, e.g. of a circular waveguide, usually not fully broken down into a corresponding number of partial waves, but is only partially coupled in consideration of the signal waves that also couple here and continue to travel in the waveguide.
- the partial waves of the wave type to be decoupled are then ideally completely recombined - that is, only after the actual coupling process - in their phase position, which only corresponds to this wave type, with an especially necessary microwave network, which is designed in the manner of a bridge circuit.
- those of other types of waves e.g.
- the second method of wave-type-selective coupling is based on the fact that the wave-type to be coupled out of the waveguide is coupled with one of its field strengths Components of such a type and at such a location of the waveguide that none of the wave types to be excluded from the decoupling process has the same field strength component.
- This method which is called field-selective in the following, makes the coupling process itself wave-type-selective, independent of the frequency, and avoids any direct influence on other wave types, for example the signal waves traveling on in the waveguide.
- the field-selective coupling method if it can be used at all in terms of the field configuration, can usually be implemented with relatively simple means and has the better electrical properties compared to the network-selective method.
- an E 01 - H 11 -wave type switch in which the E 01 shaft used as a DF shaft is decoupled from a circular waveguide by means of a coaxial line with an extended inner conductor (longitudinal probe).
- This longitudinal probe is arranged in the central longitudinal axis of the circular waveguide adjoining the antenna.
- the capacitive longitudinal probe on the axis of this crossover waveguide is completely decoupled from the H 11 waves of any polarization, for example, and without any selection network.
- E 01 - H 11 crossovers are only able to do this with circular polarization of the signal waves, uie to provide complete information about the storage of the main beam direction of an antenna from the radiation source, for example a satellite.
- the wave-type-selective coupling of the H21 wave and the H 01 wave in the circular waveguide as well as the H 20 , H 02 and E 11 waves in the square waveguide is of direct technical importance, since these wave types are zero when the signal waves are incident axially with 180 0- phase jump and their amplitudes for small deposits are proportional to the deposit angle. Furthermore, in certain combinations they are suitable for supplying the complete storage information even in the case of linear polarization of the signal waves.
- H 21A and H 21B waves are understood to mean two mutually orthogonal H 21 waves.
- E 01 + H 01 - and the H 21A + H 21B Duo are characterized by the above-mentioned combinations in that they provide the complete storage information regardless of the position of the polarization plane of the signal waves.
- the double switches for these last two combinations of wave types do not need to be rotated when the polarization plane varies.
- the invention has for its object to provide new and simple wave type decoupling options, so that usable for linearly polarized signal waves double switches for each individual wave type to be coupled out of the waveguide and in the waveguide signal waves to be guided essentially meet the requirements of a completely field-selective decoupling, as is already the case according to the arrangement according to DE-OS 28 04 132 for the E 01 -H 11 switches for operation with circular double polarization.
- the wave type switch according to the invention should be implemented in such a way that the decoupling of two DF shaft types to be decoupled from one another is at least 20 dB.
- a hollow inner conductor is attached in a section of the waveguide, that the inner conductor on one or more , with regard to the field of the respective shaft to be coupled out, has coupling elements which are geometrically suitably selected and which couple into the interior of the hollow inner conductor and which, in terms of their geometrically reduced size, correspond to those coupling elements which are also applied or applicable to the outer side of the waveguide - coupling there reversely to the outside - and that the outcoupled partial waves, each converted into a different line wave type, are recombined starting from the coupling elements and are led out into the space outside the waveguide.
- the hollow inner conductor When coupling out certain types of wave (H 01 wave) in the circular waveguide, it is advantageous to arrange the hollow inner conductor coaxially with the central longitudinal axis of the waveguide. In addition, in most cases there are more favorable results if the cross-sectional dimensions of the hollow inner conductor in the Compared to the cross-sectional dimensions of the waveguide are small. In the case of a round waveguide, this means that the diameter of the hollow round inner conductor is small in comparison to the inner diameter D of the round waveguide, for example D / d e5.5.
- a central conductor is advantageously provided in the hollow inner conductor on its longitudinal axis, so that the hollow inner conductor and the central conductor running in it result in a coaxial inner line within the hollow conductor.
- the respective decoupled shaft can be led out via this coaxial inner line after the conversion into the coaxial basic shaft type.
- a not only field-selective, but also network-selective mode switch according to the invention can be created if, for the interconnection of several coupling elements, a line network is arranged inside the hollow inner conductor, consisting of combination lines, the combination lines of which originate from a coupling element. These combination lines can then, at their ends facing away from the coupling elements, run geometrically directly into a star point, which is located on the longitudinal axis of the inner conductor, on which the central conductor is optionally arranged and connected to the star point.
- a resonance slot running axially in the inner conductor wall is provided, on the one long side of which a conductive sheet metal is fastened to the inner conductor wall, which is attached to it opposite side is mechanically and electrically connected to the central conductor running in the inner conductor.
- the inner conductor wall can also have one or more axially extending resonance slots which, in their entirety, are arranged uniformly distributed around the circumference of the inner conductor.
- the H0 1 coupler has a conductive plate attached to the longitudinal side of the slot, which is always on the same side with respect to the slot, on the inner conductor wall directly at the edge of the slot, which is mechanically and electrically connected on the opposite side to the Inner conductor extending central conductor is connected.
- the coupling elements are arranged at a short distance that results in a maximum coupling, for example ⁇ H / 4, in front of such a waveguide region in which the cross section of the waveguide tapers or abruptly narrows in such a way that the wave type decoupled by means of the coupling elements no longer is spreadable as a wave.
- the hollow inner conductor is expediently held exactly in the center of the waveguide by means of several support struts.
- One of these support struts can then be used to lead the respective wave type to be coupled out and converted out of the waveguide.
- the H 01 internal coupler can be integrated with certain polarization switches that have a free center, so that the coaxial line can be led out undisturbed to the rear.
- the waveguide wall is abandoned when searching for new field-selective coupling possibilities.
- the following solution is found.
- H 01 shaft completely on the circular waveguide axis by coupling only with the H z component, for example with respect to the H 11 waves, that is to say completely or independently of them.
- This H 01 coupling is also completely field-selective compared to the E 01 wave, because this, like the H 11 waves of any polarization, has no magnetic longitudinal field strength on the waveguide axis.
- the H curve results for the H 11 wave by multiplying the H z curve in FIG. 1 by cos ⁇ and in the H 21 wave by the factor cos 2 ⁇ .
- the invention is now based on the pure H z coupling found to be opportune on the waveguide axis or in space close to the axis.
- the practical implementation of this coupling according to the invention consists in the idea of inserting a metallic inner conductor in sections into the previously empty, round waveguide (round waveguide), the diameter d of which is small compared to the outer inner diameter D of the now coaxial waveguide, for example about d ⁇ D / 5.
- Such an inner conductor only slightly changes the field states of the individual H-wave types only in the vicinity of the inner conductor and in no way fundamentally.
- the field strength components on the inner conductor surface adapt to the known laws, according to which the electric field must be perpendicular to the conductor surface and the magnetic field must run parallel to it.
- the progress that can be achieved with the introduction of the inner conductor coupler according to the invention can be summarized as follows.
- the interconnection of several coupling points is possible with the inner conductor coupler with cable lengths that are more than an order of magnitude shorter than with the previous outer coupler; as the combination of lines running from its origin at the respective coupling point starting directly toward and therefore on shortest paths ( ⁇ 0/10 and below), are connected together in a star point as in Figure 3, on the axis of the inner conductor, for example.
- Such a circuit acts, as will be explained later on using the example, in a very simple manner and with very little frequency dependence on the network.
- the very short line lengths in the inner selection network have the further advantage that the individual coupling elements only act on the wave types that are not to be coupled with the sum of their pure reactances, i.e. without the long, short additional external cables at the end.
- These pure reactances have a significantly lower frequency response than in the known external coupler and can therefore be compensated for in broadband, even if the individual coupling element with partially or only weakly field-selective arrangements for the purpose of complete decoupling of the requested wave type also with the wave type not to be decoupled is strongly coupled.
- This means that the type of wave to be decoupled is almost completely available at the turnout output and nevertheless the reactance effect exerted by the strong coupling on the type of wave not to be decoupled can be compensated for. It even seems possible that this reactance for the wave type not to be coupled can be used to create other reactances for this wave type, e.g. the post crosses according to DE-OS 28 04 132, to compensate at least partially.
- the inner conductor In switches designed according to the invention, the inner conductor must be held in its exactly central position with a holding device.
- the DF shaft type or two after conversion e.g. into the form of the coaxial fundamental wave inside the inner conductor for further use in the space outside the outer conductor of the coaxial waveguide.
- an inner conductor holder with coaxial lead-out with good properties e.g. according to the principles and exemplary embodiments shown in DE-OS 28 04 132.
- This H 01 coaxial wave converter consists of a relatively short, outer tubular conductor 1, which can be seen in the foreground of FIG.
- This outer pipe conductor 1 is initially closed at the rear by a metallic plate 2.
- the function of this short-circuit plate 2 can be replaced at any time for the H 01 shaft in the circular waveguide by a conical or abrupt transition to a narrower circular waveguide, in which the H 01 field can only be damped aperiodically in the frequency range under consideration, while the H 11 -wave is still well spreadable even in the narrower circular waveguide.
- the H 01 coaxial shaft transition is expanded to an H 01 -H 11 shaft type switch.
- Such a wave-type switch is shown in FIG. 5, which will be explained later.
- An inner conductor 4 is pushed through an axial bore 3 in the short-circuit plate 2 of the arrangement according to FIG.
- a central conductor 5 is accommodated coaxially inside this inner waveguide 4.
- This central conductor 5 - hereinafter referred to as coaxial inner conductor 5 - is conductively connected to a transverse plate 6 which branches symmetrically to the left and right as a band-shaped inner conductor.
- the strip conductor-like sheet 6 runs along the horizontal inner diameter in the inner waveguide 4 and is conductively connected to the inner wall of the inner waveguide 4 on two diametrically opposite longitudinal lines.
- this current of the coaxial inner conductor 5 branches into two equal partial flows, which continue to flow to the right or left on the transverse plate 6 to the inner wall of the inner waveguide 4.
- Each of these partial currents flows half according to its origin, for example from the upper semicircle of the inner conductor 5 visible in FIG. 2 on the upper surface of the transverse plate 6, while the other half flows on the lower surface of the plate.
- Two longitudinal slots 7 and 8 visible in FIG. 2 in the wall of the inner waveguide 4 are thought to be temporarily closed in a conductive manner.
- the currents of the transverse plate 6 then meet the inner wall of the inner waveguide 4, the currents flowing on the upper side of the plate 6 from the right and left to the wall are deflected upwards and the currents on the underside of the plate 6 downwards.
- the currents flow circumferentially upwards and downwards on both sides of the sheet, then bend continuously backwards in the longitudinal direction and are finally distributed in quadrants evenly over the circumference of the inner surface of the inner waveguide 4.
- Fig. 2 shows a coupling arrangement with two longitudinal slots 7 and 8 in the inner shaft wall 4, namely the left slot 7 runs directly above the current-carrying cross plate 6, the right slot 8, however, immediately below.
- the diameter on which the coupling slots 7 and 8 lie diametrically opposite one another thus has a slight oblique position, but this is insignificant because of the rotational symmetry of the H 01 shaft type to be excited.
- a vertically polarized H 11v wave in the arrangement according to FIG. 2 excites the individual resonance slots 7 and 8, respectively, with its wall currents flowing on the inner waveguide 4, which meet the resonance slots 7 and 8 transversely, but advantageously in relation to the H 01 wave with a much smaller amplitude.
- This is shown by the H z comparison in FIG. 1 with the same power of these two shaft types.
- the second part of the H 11v decoupling is based on the fact that the H z components of the H 11v wave are directed opposite one another at the location of the two resonance slots 7 and 8.
- the currents passing from the two resonance slots 7 and 8 to the transverse plate 6 and directed towards the tube axis then always have the same direction and, in the case of a symmetrical structure, the same amplitude in accordance with the flow law. Therefore, these radial currents on the transverse plate 6 are always mutually equal, and there is no differential current that could flow backwards on the coaxial inner conductor 5, ie the fundamental wave of the coaxial line is completely decoupled from the H 11v wave.
- the partial waves of the H 11v wave emanating from the two resonance slots 7 and 8 are in phase opposition to one another.
- Your electrical field strengths therefore meet in the Putties always facing each other on both the top and bottom of the cross plate 6.
- the electric fields of both partial waves therefore always cancel each other out in the vertical longitudinal section plane running through the axis. There is a zero point of the resulting electric field strength, ie a spatially stationary short-circuit plane is created, so that the coaxial fundamental wave cannot be excited in the coaxial line connected here.
- the cross plate 6 is a prime example of a very simple, but nevertheless very effective, internal selection network.
- H z components which have the same direction in the area of the two resonance slots 7 and 8, produce oppositely directed radial currents on the transverse plate 6.
- the maximum differential current - that is the scalar sum of these two radial currents - forces an optimal excitation of the coaxial line wave.
- the H Z components of the H 11v shaft which are oppositely directed at the resonance slots 7 and 8, always produce radial currents in the same direction on the transverse plate, which compensate one another on the transverse plate 6 without a coaxial differential current.
- the equalizing current flowing on the transverse plate 6 leads to the excitation of an H 11 field inside the inner waveguide 4, ie to a reduced image of the generating H 11v wave in the outer, coaxial waveguide 1. Since the outer waveguide 1 with its H 01 or H11 cutoff frequency determines the operating frequency range, the much thinner inner waveguide 4 provides a strong aperiodic damping for the H 11 field generated in it. In addition to this physical reason for the high decoupling of the H 11 wave from the fundamental wave of the coaxial line, it should be pointed out that the Coaxial line 4.5 still spreading H 11 field remains are totally decoupled from the coaxial fundamental wave.
- This reactance is represented by the parallel connection of the pure resonance slot 7 or 8 and the inhomogeneous line system connected to it in the inner waveguide 4, consisting of the right or left half of the transverse plate 6 in FIG. 2 and the inner surface of the right or left half cylinder on the inner wall of the inner waveguide 4.
- the two mutually identical resonance slots 7 and 8 each behave in the vicinity of their resonance like a strongly damped parallel resonance circuit. They are therefore high-impedance, so that the wall currents striking the resonance slot 7 or 8 are only approximately the reactance at the input of the above inner conduit system in the inner waveguide 4.
- This inner line system is formed from the inner surface of the right half cylinder of the inner shaft conductor 4 as the "outer conductor” and the respective half of the transverse plate 6 as the “inner conductor”. This line system is short-circuited at the end, specifically in the arrangement of FIG. 2 in the vertical longitudinal section plane running through the axis.
- the H 11v wall currents on the inner waveguide 4 are not disturbed when the short circuit prevailing in the central plane is transformed via the inner line system to the location of the resonance slots 7 and 8. This is ereicht at operating frequencies at which half the length of the dash panel 1 r 6 either is small compared with the wavelength - about l r ⁇ o / 10 -, or r 1 ⁇ 0 .A n / 2.
- n the spatial position of the return locations of this short circuit varies more and more when the frequency changes.
- This influence on the wall currents of the H 11v wave is alleviated by the fact that, due to the slot length 1 s > 2 1 r, the slot resonance is far below the H 11v reflection maximum, and therefore the slot 7 or 8 is no longer high-impedance here.
- the H 01 coaxial wave converter according to FIG. 2 can be expanded in the following way to an H 01 - H 11 partial wave crossover, as shown in an oblique view in FIG. 5.
- the short-circuiting plate 2 in the background of the arrangement according to FIG 5 by a sudden, continuous or stepped transition 16 to a waveguide 17. or waveguide such that only an aperiodically decaying H 01 field can propagate in this continuing waveguide 17, while H 11 - Waves here far enough above their cut-off frequency, and therefore can propagate undamped aperiodically.
- Such transitions are dimensioned according to known principles.
- the inner waveguide 4 is either extended to the rear until it is possible at a suitable termination, for example on a polarization switch with a free center, to lead the coaxial line out of the waveguide using the converted H 01 wave. If this is not possible due to the interposition and the pulling through of a shaft inner conductor 4 which complicates elements such as manifolds, the shaft inner conductor 4 is kept as short as possible and is held in its central position with struts extending radially or obliquely to the outer conductor 1. These struts, which are also suitable for leading the inner coaxial line out, can be dimensioned according to the principles set out in DE-OS 28 02 132.
- the resulting H 01 -H 11 crossover is not exactly rotationally symmetrical with respect to any polarized H 11 waves, although the degree of asymmetry is due to differences in reflection (see H 11v - or H 11h Behavior) and in the electrical length of the switch passage paths for orthogonal H 11 waves, because of the relatively very low coupling of the H 11 waves (FIG. 1) is not high.
- this asymmetry becomes smaller in the H 01- H 11 switch with two resonance slots 7 and 8 according to FIG. 2, the thinner the inner waveguide 4 is made compared to the outer conductor 1 of the coaxial waveguide.
- Absolute rotational symmetry is achieved with the H 01 -H 11 switch outlined in an oblique view in FIG. 3, even with relatively large diameters of the inner waveguide 4.
- the switch in FIG. 3 works on the same principle of field-selective H coupling as the switch in Fig.2.
- a vertical cross plate 9 likewise consisting of two halves 9 ′ and 9 ′′ is introduced in the arrangement according to FIG. 3, which is contacted in the same way with the inner conductor 5 of the rearward coaxial line as the horizontal transverse plate 6.
- the newly added, vertical transverse plate 9 feeds two further resonance slots 10 and 11 in the wall of the inner shaft conductor 4.
- the upper resonance slot 10 is shown in FIG. 3 immediately to the right of the transverse sheet metal section 9 ′ and the lower slot 11 to the left of the transverse sheet metal section 9 ′′.
- the four resonance slots 7, 8, 10 and 11 in FIG. 3 thus lie on the same side of their respective cross from the tube axis sheet section.
- a current coming from behind on the central coaxial inner conductor 5 is due to the symmetry of the arrangement in four mutually equally strong and in-phase partial currents on the four radially outwardly extending sheet metal sections 6; 6 ", 9 'and 9" split.
- each H z - Excite components of the same strength and direction.
- This field configuration in turn corresponds to that of the H 01 wave of the round, coaxial waveguide.
- the switch according to FIG. 3 behaves exactly the same with respect to horizontally polarized H 11 h waves as with vertically polarized H 11v waves, namely as described for the switch according to FIG. 2 for H 11v waves .
- the arrangement according to FIG. 3 thus represents a completely rotationally symmetrical H 01 -H 11 switch with regard to reflection and electrical length for arbitrarily polarized H 11 waves.
- any depolarization is linear or circular polarized H 11 waves excluded.
- the turnout arrangement according to FIG. 3 is particularly suitable for higher frequencies and at very high frequencies Decoupling requirements between dual circular polarizations.
- the switch according to Figure 3 has the following new property.
- the crossed transverse plates 6 and 9 of this switch act not only as an internal selection network for H 11 waves of any polarization, but also with respect to the H 21 wave.
- the H 21 wave On the outer surface of the inner waveguide 4, the H 21 wave has, at diametrically opposite locations, H z components of mutually equal strength and direction.
- H Z components which according to FIG. 1 are very small in comparison to those of the H 01 shaft, would in themselves be capable of a small differential current through the two resonance slots 7, 8 of the one, for example horizontal, transverse plate 6 to generate in the coaxial line.
- the coupler according to FIG. 2 the H 21 selectivity of which is “only” based on the field-selective effect which can be seen, for example, from FIG.
- the H 21 wave with its second pair of H z components in front of the two resonance slots 10 and 11 of the other, for example, vertical transverse plate 9 produces a differential current which is just as small as the two H components considered first. Since the first and the second H z component pair in the H 21 wave have the same amplitude but always opposite directions, as is the case with any H21 polarization from the H 21 field image of the coaxial waveguide, this also applies to the corresponding ones Residual currents. These differential currents, which flow in one and the same coaxial line, therefore always cancel each other out.
- the H 21 wave is thus decoupled from the coaxial line not only with its bare field selectivity, depending on the diameter of the inner waveguide 4, but also with the network selectivity that the crossed transverse plates 6 and 9 have over the crossover according to FIG H 21 wave is coming.
- This network selectivity is arbitrarily high with full symmetry of the arrangement.
- a fundamental change in function namely to the H 21 coaxial wave converter, can be brought about with the following simple change.
- Both resonance slots of one and the same, any transverse plate 6 or 9 are attached to the position shown in Figure 3 on the other side of this transverse plate 9 or 6.
- a primary current from the coaxial line then generates in the coaxial waveguide 4.1 in front of the resonance slots 7, 8, 10 and 11 H Z components which have alternating directions in a cyclic order.
- This H z configuration now matches the H 21 wave that is excited.
- this alternating H z component sequence is contrary to the H 01 wave and also to H 11 waves of any polarization.
- This modified inner selection network now couples the H 21 wave to the coaxial line 5.4 and decouples it from the H 01 wave and from all H 11 waves.
- the network selectivity is reduced here by a negative contribution by "field selectivity", since an H 01 wave running in the coaxial waveguide according to FIG. 1 still excites the individual resonance slots 7, 8, 10 and 11 much more strongly than the H 21 - Wave.
- the tubular conductor 1 is not terminated by a metallic short-circuit plate, as in the example according to FIG. 2, but rather passes over to a narrower circular waveguide 17 by means of a conical transition piece 16.
- this narrower circular waveguide 17 for example, the H 01 field can only spread aperiodically damped, whereas the H 11 wave can still propagate well there.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellentypenweiche zur selektiven Auskopplung bestimmter Wellentypen aus einem Hohlleiter, insbesondere einem Rundhohlleiter.The invention relates to a wave type switch for the selective coupling out of certain wave types from a waveguide, in particular a round waveguide.
Im Prinzip sind zwei Methoden bekannt, mit denen eine wellentypselektive Auskopplung erzielt wird. Die eine Methode besteht darin, daß der aus dem Hohlleiter auszukoppelnde Wellentyp an mindestens zwei Stellen des Umfangs, z.B. eines Rundhohlleiters, in eine entsprechende Zahl von Teilwellen zerlegt jeweils in der Regel nicht voll, sondern mit Rücksicht auf die hier ebenfalls koppelnden, im Hohlleiter weiterlaufenden Signalwellen nur partiell angekoppelt wird. Die Teilwellen des auszukoppelnden Wellentyps werden dann - also erst nach dem eigentlichen Kopplungsvorgang - in ihrer nur diesem Wellentyp entsprechenden Phasenlage mit einem dazu eigens notwendigen Mikrowellennetzwerk, das nach Art einer Brückenschaltung ausgebildet wird, im Idealfall vollständig rekombiniert. Dagegen werden die von anderen Wellentypen, wie z.B. den Signalwellen, unvermeidbar mitgekoppelten Teilwellen wegen ihrer zum auszukoppelnden Wellentyp konträren, gegenseitigen Phasenlage von diesem Netzwerk total reflektiert. Diese Methode, die im folgenden netzwerkselektiv genannt wird, ist grundsätzlich mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden, weil sie mehrere Koppelstellen und ein eigenes, oft verhältnismäßig kompliziertes Netzwerk außerhalb des Hohlleiters erfordert.In principle, two methods are known with which a wave-type-selective coupling is achieved. One method is that the type of wave to be coupled out of the waveguide at at least two points on the circumference, e.g. of a circular waveguide, usually not fully broken down into a corresponding number of partial waves, but is only partially coupled in consideration of the signal waves that also couple here and continue to travel in the waveguide. The partial waves of the wave type to be decoupled are then ideally completely recombined - that is, only after the actual coupling process - in their phase position, which only corresponds to this wave type, with an especially necessary microwave network, which is designed in the manner of a bridge circuit. In contrast, those of other types of waves, e.g. the signal waves, inevitably coupled partial waves because of their mutual phase position which is contrary to the wave type to be coupled out, totally reflected by this network. This method, which is called network-selective in the following, is fundamentally associated with a considerable technical outlay because it requires several coupling points and a separate, often relatively complicated network outside the waveguide.
Die zweite Methode der wellentypselektiven Kopplung beruht darauf, daß die Kopplung des aus dem Hohlleiter auszukoppelnden Wellentyps mit einer seiner Feldstärkekomponenten solchr Art und an einem solchen Ort des Hohlleiters erfolgt, daß dort keiner der vom Auskopplungsvorgang auszuschließenden Wellentypen eine ebensolche Feldstärkekomponente aufweist. Dieses im folgenden feldselektiv genannte Verfahren macht den Kopplungsvorgang selbst unabhängig von der Frequenz wellentypenselektiv und vermeidet jede direkte Beeinflussung anderer Wellentypen, z.B. der im Hohlleiter weiterlaufenden Signalwellen. Das feldselektive Kopplungsverfahren ist, sofern es von der Feldkonfiguration her überhaupt anwendbar ist, zumeist mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu realisieren und hat die besseren elektrischen Eigenschaften gegenüber dem netzwerkselektiven Verfahren.The second method of wave-type-selective coupling is based on the fact that the wave-type to be coupled out of the waveguide is coupled with one of its field strengths Components of such a type and at such a location of the waveguide that none of the wave types to be excluded from the decoupling process has the same field strength component. This method, which is called field-selective in the following, makes the coupling process itself wave-type-selective, independent of the frequency, and avoids any direct influence on other wave types, for example the signal waves traveling on in the waveguide. The field-selective coupling method, if it can be used at all in terms of the field configuration, can usually be implemented with relatively simple means and has the better electrical properties compared to the network-selective method.
Die bisher bekannten Lösungen benützen fast immer eine Mischung aus den beiden oben skizzierten Methoden. Bild 1 aus,dem Aufsatz von G.Mörz "NTZ, Heft 10, Okt.73, S.441, zeigt einen nicht gerade einfach aufgebauten H20- HO2 - Nachführkoppler, der fast nur netzwerkselektiv arbeitet. Dagegen funktionieren die in der DE-OS 28 04 132 vorgestellten Ausführungsbeispiele von E01- H11 -Weichen vollständig feldselektiv.The previously known solutions almost always use a mixture of the two methods outlined above. Figure 1 from the essay by G.Mörz "NTZ,
Aus der genannten DE-OS 28 04 132 ist eine E01- H11-Wellentypenweiche bekannt, bei der die als Peilwelle benützte E01-Welle aus einem Rundhohlleiter mittels einer koaxialen Leitung mit verlängertem Innenleiter (Längssonde) ausgekoppelt wird. Diese Längssonde ist in der Mittellängsachse des sich an die Antenne anschließenden Rundhohlleiters angeordnet. Die kapazitive Längssonde auf der Achse dieses Weichen-Wellenleiters ist beispielsweise von den H11-Wellen jeglicher Polarisation vollständig entkoppelt, und zwar ohne jedes Selektionsnetzwerk.From the aforementioned DE-OS 28 04 132 an E 01 - H 11 -wave type switch is known, in which the E 01 shaft used as a DF shaft is decoupled from a circular waveguide by means of a coaxial line with an extended inner conductor (longitudinal probe). This longitudinal probe is arranged in the central longitudinal axis of the circular waveguide adjoining the antenna. The capacitive longitudinal probe on the axis of this crossover waveguide is completely decoupled from the H 11 waves of any polarization, for example, and without any selection network.
Grundsätzlich sind E01- H11-Weichen für sich allein nur bei zirkularer Polarisation der Signalwellen imstande, uie vullständige Information über die Ablage der Hauptstrahlrichtung einer Antenne von der Strahlungsquelle, z.B. einem Satelliten, zu liefern.Basically, E 01 - H 11 crossovers are only able to do this with circular polarization of the signal waves, uie to provide complete information about the storage of the main beam direction of an antenna from the radiation source, for example a satellite.
Daneben ist die wellentypenselektive Kopplung der H21-Welle und der H01- Welle im Rundhohlleiter sowie der H20-, der H02- und der E11-Welle im Quadrathohlleiter von unmittelbarer technischer Bedeutung, da diese Wellentypen bei axialem Einfall der Signalwellen eine Nullstelle mit 1800-Phasensprung haben und ihre Amplituden bei kleinen Ablagen proportional zum Ablagewinkel sind. Ferner sind sie in bestimmten Kombinationen geeignet, auch bei linearer Polarisation der Signalwellen die vollständige Ablageinformation zu liefern. Solche Kombinationen sind z.B. im Rundhohlleiter das E01+ H21-Wellenduo, das E 01 + H01-Wellenduo und das H21A+ H21B-Wellenduo sowie im Quadrathohlleiter das H20+ H02-, das H20+ E 11- und das H 02 + E11-Duo. Unter H 21A- und H21B-Wellen werden zwei zueinander orthogonale H21-Wellen verstanden.In addition, the wave-type-selective coupling of the H21 wave and the H 01 wave in the circular waveguide as well as the H 20 , H 02 and E 11 waves in the square waveguide is of direct technical importance, since these wave types are zero when the signal waves are incident axially with 180 0- phase jump and their amplitudes for small deposits are proportional to the deposit angle. Furthermore, in certain combinations they are suitable for supplying the complete storage information even in the case of linear polarization of the signal waves. Such combinations are, for example, the E 01 + H21 wave duo, the E 01 + H 01 wave duo and the H 21A + H 21B wave duo in the round waveguide, and the H 20 + H 02 -, the H 20 + E 11 - and in the square waveguide the H 02 + E 11 duo. H 21A and H 21B waves are understood to mean two mutually orthogonal H 21 waves.
Im allgemeinen Fall linear polarisierter Signalwellen, mit denen in der Praxis durchaus zu rechnen ist, sind daher Doppelweichen für diese Wellentypenkombinationen erforderlich. Von den oben genannten Kombinationen zeichnen sich das E01 + H01 - und das H21A + H21B Duo dadurch aus, daß sie die vollständige Ablageinformation unabhängig von der Lage der Polarisationsebene der Signalwellen liefern. Die Doppelweichen für diese zuletzt genannten zwei Wellentypenkombinationen brauchen also bei variierender Polarisationsebene nicht mitgedreht zu werden.In the general case of linearly polarized signal waves, which are to be expected in practice, double switches are therefore required for these combinations of wave types. The E 01 + H 01 - and the H 21A + H 21B Duo are characterized by the above-mentioned combinations in that they provide the complete storage information regardless of the position of the polarization plane of the signal waves. The double switches for these last two combinations of wave types do not need to be rotated when the polarization plane varies.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue und dabei einfache Wellentypauskopplungsmöglichkeiten anzugeben, so daß für linear polarisierte Signalwellen einsetzbare Doppelweichen für jeden einzelnen, aus dem Hohlleiter auszukoppelnden Wellentyp und die im Hohlleiter weiter zu führenden Signalwellen im wesentlichen die Anforderungen einer vollständig feldselektiven Entkopplung erfüllt werden, so wie dies schon gemäß der Anordnung nach der DE-OS 28 04 132 bei den E01-H11-Weichen für den Betrieb mit zirkularer Doppelpolarisation der Fall ist. Zusätzlich soll sich die Wellentypenweiche nach der Erfindung so realisieren lassen, daß die Entkopplung zweier auszukoppelnder Peilwellentypen untereinander wenigstens 20 dB beträgt.The invention has for its object to provide new and simple wave type decoupling options, so that usable for linearly polarized signal waves double switches for each individual wave type to be coupled out of the waveguide and in the waveguide signal waves to be guided essentially meet the requirements of a completely field-selective decoupling, as is already the case according to the arrangement according to DE-OS 28 04 132 for the E 01 -H 11 switches for operation with circular double polarization. In addition, the wave type switch according to the invention should be implemented in such a way that the decoupling of two DF shaft types to be decoupled from one another is at least 20 dB.
Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Wellentypenweiche zur selektiven Auskopplung bestimmter Wellentypen aus einem Hohlleiter, insbesondere einem Rundhohlleiter, bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Abschnitt des Hohlleiters ein hohl ausgebildeter Innenleiter angebracht ist, daß der Innenleiter an einer oder mehreren, hinsichtlich des Feldes der jeweils auszukoppelnden Welle geometrisch geeignet gewählten Stellen ins Innere des hohlen Innenleiters koppelnde Koppelelemente aufweist, die geometrisch verkleinert in ihrer Art solchen Koppelelementen entsprechen, die auch an der Hohlleiteraußenwand - dort zwar richtungsumgekehrt nach außen koppelnd - angewandt oder anwendbar sind, und daß die jeweils in einen anderen Leitungswellentyp umgewandelten ausgekoppelten Teilwellen, ausgehend von den Koppelelementen, rekombiniert werden und in den Raum außerhalb des Hohlleiters herausgeführt sind.According to the invention, which relates to a type switch for selectively coupling out certain types of wave from a waveguide, in particular a circular waveguide, this object is achieved in that a hollow inner conductor is attached in a section of the waveguide, that the inner conductor on one or more , with regard to the field of the respective shaft to be coupled out, has coupling elements which are geometrically suitably selected and which couple into the interior of the hollow inner conductor and which, in terms of their geometrically reduced size, correspond to those coupling elements which are also applied or applicable to the outer side of the waveguide - coupling there reversely to the outside - and that the outcoupled partial waves, each converted into a different line wave type, are recombined starting from the coupling elements and are led out into the space outside the waveguide.
Bei der Auskoppelung bestimmter Wellentypen (H01-Welle) im Rundhohlleiter ist es vorteilhaft, den hohl ausgebildeten Innenleiter koaxial zur zentralen Längsachse des Hohlleiters anzuordnen. Außerdem ergeben sich in den meisten Fällen günstigere Ergebnisse, wenn die Querschnittsabmessungen des hohl ausgebildeten Innenleiters im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen des Hohlleiters klein sind. Beim Rundhohlleiterfall bedeutet dies, daß der Durchmesser des hohl ausgebildeten runden Innenleiters im Vergleich zum Innendurchmesser D des Rundhohlleiters klein ist, z.B. D/d e5.5.When coupling out certain types of wave (H 01 wave) in the circular waveguide, it is advantageous to arrange the hollow inner conductor coaxially with the central longitudinal axis of the waveguide. In addition, in most cases there are more favorable results if the cross-sectional dimensions of the hollow inner conductor in the Compared to the cross-sectional dimensions of the waveguide are small. In the case of a round waveguide, this means that the diameter of the hollow round inner conductor is small in comparison to the inner diameter D of the round waveguide, for example D / d e5.5.
In vorteilhafter Weise ist in dem hohlen Innenleiter auf dessen Längsachse ein zentraler Leiter vorgesehen, so daß der hohle Innenleiter und der in diesem verlaufende zentrale Leiter eine koaxiale Innenleitung innerhalb des Hohlleiters ergeben. Über diese koaxiale Innenleitung kann die jeweils ausgekoppelte Welle nach der Umwandlung in den koaxialen Grundwellentyp herausgeführt werden.A central conductor is advantageously provided in the hollow inner conductor on its longitudinal axis, so that the hollow inner conductor and the central conductor running in it result in a coaxial inner line within the hollow conductor. The respective decoupled shaft can be led out via this coaxial inner line after the conversion into the coaxial basic shaft type.
Eine nicht nur feldselektiv, sondern auch netzwerkselektiv arbeitende Wellentypenweiche nach der Erfindung läßt sich dann erstellen, wenn zur Zusammenschaltung mehrerer Koppelelemente ein im Inneren des hohlen Innenleiters angeordnetes, aus Kombinationsleitungen bestehendes Leitungsnetzwerk vorgesehen ist, dessen Kombinationsleitungen ihren Ursprung jeweils an einem Koppelelement haben. Diese Kombinationsleitungen können dann an ihren den Koppelelementen abgewandten Enden geometrisch direkt in einen Sternpunkt hinein verlaufen, der sich auf der Längsachse des Innenleiters befindet, auf welcher gegebenenfalls der zentrale Leiter angeordnet und mit dem Sternpunkt verbunden ist.A not only field-selective, but also network-selective mode switch according to the invention can be created if, for the interconnection of several coupling elements, a line network is arranged inside the hollow inner conductor, consisting of combination lines, the combination lines of which originate from a coupling element. These combination lines can then, at their ends facing away from the coupling elements, run geometrically directly into a star point, which is located on the longitudinal axis of the inner conductor, on which the central conductor is optionally arranged and connected to the star point.
Zur Auskopplung des H01-Wellentyps aus dem Rundhohlleiter und zur Umwandlung in die koaxiale Grundwelle ist als. Koppelelement in vorteilhafter Weise ein in der Innenleiterwand axial verlaufender Resonanzschlitz vorgesehen, an dessen einer Längsseite innen an der Innenleiterwandung ein leitendes Blech befestigt ist, welches an seiner gegenüberliegenden Seite mechanisch und elektrisch mit dem im Innenleiter verlaufenden zentralen Leiter verbunden ist. Die Innenleiterwandung kann außer dem einen Resonanzschlitz noch einen oder mehr gleichartig axial verlaufende Resonanzschlitze aufweisen, die in ihrer Gesamtheit gleichmäßig rund um den Umfang des Innenleiters verteilt angeordnet sind. In diesem Fall ist beim H01-Koppler jeweils an derjenigen Schlitzlängsseite, die bezogen auf den Schlitz stets auf der gleichen Seite liegen, innen an der Innenleiterwandung unmittelbar am Schlitzrand jeweils ein leitendes Blech befestigt, das an seiner gegenüberliegenden Seite mechanisch und elektrisch mit dem im Innenleiter verlaufenden zentralen Leiter verbunden ist.To extract the H 01 shaft type from the circular waveguide and to convert it into the coaxial fundamental wave is as. Coupling element in an advantageous manner, a resonance slot running axially in the inner conductor wall is provided, on the one long side of which a conductive sheet metal is fastened to the inner conductor wall, which is attached to it opposite side is mechanically and electrically connected to the central conductor running in the inner conductor. In addition to the one resonance slot, the inner conductor wall can also have one or more axially extending resonance slots which, in their entirety, are arranged uniformly distributed around the circumference of the inner conductor. In this case, the H0 1 coupler has a conductive plate attached to the longitudinal side of the slot, which is always on the same side with respect to the slot, on the inner conductor wall directly at the edge of the slot, which is mechanically and electrically connected on the opposite side to the Inner conductor extending central conductor is connected.
Die Koppelelemente sind zur optimalen Kopplung in einer eine maximale Kopplung ergebenden, möglichst geringen Entfernung, z.B.λH/4 vor einem solchen Hohlleiterbereich angeordnet, in dem sich der Querschnitt des Hohlleiters verjüngt oder sprunghaft verengt, derart, daß der mittels der Koppelelemente ausgekoppelte Wellentyp nicht mehr als Welle ausbreitungsfähig ist.For optimal coupling, the coupling elements are arranged at a short distance that results in a maximum coupling, for example λ H / 4, in front of such a waveguide region in which the cross section of the waveguide tapers or abruptly narrows in such a way that the wave type decoupled by means of the coupling elements no longer is spreadable as a wave.
Der hohle Innenleiter wird in zweckmäßiger Weise mittels mehrerer Stützstreben exakt im Zentrum des Hohlleiters gehalten. Eine dieser Stützstreben kann dann zur Herausführung des jeweils auszukoppelnden und umgewandelten Wellentyps aus dem Hohlleiter dienen. Alternativ dazu kann der H01-Innenkoppler integriert werden mit bestimmten Polarisationsweichen, die ein freies Zentrum besitzen, so daß die Koaxialleitung ungestört nach hinten herausgeführt werden kann.The hollow inner conductor is expediently held exactly in the center of the waveguide by means of several support struts. One of these support struts can then be used to lead the respective wave type to be coupled out and converted out of the waveguide. Alternatively, the H 01 internal coupler can be integrated with certain polarization switches that have a free center, so that the coaxial line can be led out undisturbed to the rear.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to five figures.
Es zeigen
- Fig. 1 in einem Diagramm den Verlauf der relativen magnetischen Feldstärke H in Axialrichtung in einer Längsschnittebene durch den Rundhohlleiter für die H01-, H21- und H11-Welle bei gleicher Leistung und einer um 10% über der H01-Grenzfrequenz liegenden Betriebsfrequenz.
- Fig. 2 die Schrägansicht eines H01-Koaxialwellenwandlers,
- Fig. 3 eine H11-H01-Wellenweiche, die jedoch für H11-Wellen exakt rotationssymmetrisch ist, in Schrägansicht,
- Fig. 4 eine weitere H11-H01-Wellenweiche mit nur einem einzigen Resonanzschlitz ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht,
- Fig. 5 die Schrägansicht einer H01- H11-Wellentypenweiche, die auf dem Prinzip des in Fig.2 dargestellten Koaxialwellenwandlers basiert.
- Fig. 1 shows in a diagram the course of the relative magnetic field strength H in the axial direction in a longitudinal sectional plane through the circular waveguide for the H 01 -, H 21 - and H 11 -wave at the same power and 10% above the H 01 limit frequency Operating frequency.
- 2 shows the oblique view of an H 01 coaxial wave converter,
- Fi g. 3 an H 11 -H 01 -wave switch, which is however exactly rotationally symmetrical for H 11 -waves, in an oblique view,
- 4 shows a further H 11 -H 01 crossover with only a single resonance slot, likewise in a perspective view,
- 5 shows the oblique view of a H 01 - H 11 -wave type switch, which is based on the principle of the coaxial wave converter shown in FIG.
Bevor im einzelnen auf die Figuren eingegangen wird, soll die bereits angedeutete Wertung hinsichtlich der beiden Kopplungsmöglichkeiten im Hohlleiter mit folgenden Grundsätzen konkretisiert werden. Wo immer es möglich ist, die Kopplung feldselektiv zu gestalten, ist es zweckmäßig, davon auch dann so weit wie möglich Gebrauch zu machen, wenn die gestellten Entkopplungsforderungen durch diese Selektionsart allein nicht voll erfüllt werden können. Es ist immer einfacher und daher billiger, einen möglichst großen Teil der Entkopplung feldselektiv und nur den fehlenden Rest netzwerkselektiv zu erbringen.Before going into the figures in detail, the evaluation already indicated with regard to the two coupling options in the waveguide is to be concretized with the following principles. Wherever it is possible to make the coupling field-selective, it is advisable to use it as much as possible even if the decoupling requirements cannot be fully met by this type of selection alone. It is always easier and therefore cheaper, one if possible Large part of the decoupling to be field-selective and only the missing rest to be network-selective.
Es ist üblich, daß zunächst die Wand des gemeinsamen Hohlleiters, in dem die zu trennenden Wellentypen laufen, nach feldselektiven Kopplungsmöglichkeiten untersucht wird. Diese sind jedoch im praktisch interessanten Beispiel der von der Kopplung auszuschließenden H11-Wellen beliebiger Polarisation nicht vorhanden, da diese Wellen in jedem Punkt der Hohlrohrinnenwand jede dort überhaupt mögliche Feldstärkekomponente aufweisen. Diese sind beispielsweise im Rundhohlleiter der Er-, die Hr- und die HZ-Komponente. Es gibt also an der Wand des Hohlleiters keinerlei Möglichkeit einer gegenüber H11-Wellen breitbandig feldselektiven Kopplung.It is common for the wall of the common waveguide, in which the wave types to be separated run, to be examined first for field-selective coupling options. However, these are not present in the practical interesting example of the H 11 waves of any polarization to be excluded from the coupling, since these waves have every possible field strength component at every point of the hollow tube inner wall. These are, for example, the Er, Hr and H Z components in the circular waveguide. There is therefore no possibility on the wall of the waveguide of a broadband field-selective coupling compared to H 11 waves.
Gewisse feldselektive Wirkungen in Kegelübergängen und auch an sprunghaften Querschnittsänderungen im gemeinsamen Hohlleiter werden wegen starker Frequenzabhängigkeit der dortigen Feldstärkeverhältnisse hier nicht in Betracht gezogen. Gleichwohl ist diese Methode der Selektion vor allem in engeren Frequenzbändern durchaus zusätzlich nutzbar.Certain field-selective effects in cone transitions and also on sudden cross-sectional changes in the common waveguide are not taken into account here because of the strong frequency dependence of the field strength relationships there. Nonetheless, this method of selection can also be used in particular in narrow frequency bands.
Bei der Erfindung wird aus der obigen, negativen Erkenntnis heraus bei der Suche nach neuen feldselektiven Kopplungsmöglichkeiten von der Hohlleiterwand abgegangen. Es findet sich folgender Lösungsansatz. Auf der Hohlleiterachse haben die von einer Kopplung frei zu haltenden H11-Wellen beliebiger Polarisation nach Fig. 1 (Ordinate für r = 0) keine magnetische Längsfeldstärke, sondern nur ein magnetisches Querfeld. Dagegen hat die als Peilwellentyp interessante H01-Welle im Rundhohlleiter RH (Radius R; -R ≤ r ≤ R) nach Fig.1 für r=0, also auf der Achse,und auch im achsnahen Raum ein ausgeprägtes Maximum der magnetischen Längsfeldstärke H . Es ist daher möglich, auf der Rundhohlleiterachse durch Kopplung nur mit der Hz-Komponente die H01-Welle vollständig feldselektiv z.B. gegenüber den H11-Wellen, d.h. vollständig unabhängig von diesen aus- oder einzukoppeln. Diese H01-Kopplung ist auch vollständig feldselektiv gegenüber der E01-Welle, weil auch diese, ebenso wie die H11-Wellen beliebiger Polarisation, auf der Hohlleiterachse keine magnetische Längsfeldstärke hat. Außerdem hat diese H01-Kopplung über die Hz-Komponente - wie aus Fig.1 hervorgeht - eine hohe Feldselektivität gegenüber der H21-Welle, und zwar auch noch bei einer Kopplung im achsnahen Raum, weil die Hz-Komponente der H21-Welle wegen der horizontalen Tangente auf der Achse mit zunehmender Entfernung von der Achse nur sehr langsam von Null ausgehend ansteigt.In the case of the invention, based on the above negative knowledge, the waveguide wall is abandoned when searching for new field-selective coupling possibilities. The following solution is found. On the waveguide axis, the H 11 waves of any polarization according to FIG. 1 (ordinate for r = 0) to be kept free of coupling have no magnetic longitudinal field strength, but only a magnetic transverse field. In contrast, the H 01 shaft, which is of interest as a DF shaft, has RH in the round waveguide (radius R; -R ≤ r ≤ R) according to Fig. 1 for r = 0, i.e. on the axis, and also a pronounced maximum of the longitudinal magnetic field strength H in the space near the axis. It is therefore possible to couple the H 01 shaft completely on the circular waveguide axis by coupling only with the H z component, for example with respect to the H 11 waves, that is to say completely or independently of them. This H 01 coupling is also completely field-selective compared to the E 01 wave, because this, like the H 11 waves of any polarization, has no magnetic longitudinal field strength on the waveguide axis. In addition, this H 01 coupling via the H z component - as can be seen in FIG. 1 - has a high field selectivity compared to the H 21 wave, even with a coupling in near-axis space, because the H z component of the H 21 - Because of the horizontal tangent on the axis, the distance from the axis increases very slowly starting from zero.
Zur Interpretation von Fig.1 ist nachzutragen, daß hier an der Ordinate die relativen Hz-Komponenten der H01, H11-und H21-Welle bei jeweils gleicher Leistung und bei einer Frequenz dargestellt sind, die 10 % über der Grenzfrequenz der H01-Welle liegt. Fig.1 enthält daher noch nicht die nur bei der H01-Welle zur Hz-Kurve nach Fig.1 noch hinzutretende Hz-Überhöhung als Folge ihres Auftreffens auf einen Kurzschluß unmittelbar hinter der Wellentypenweiche.For the interpretation of Fig. 1 it must be added that the relative H z components of the H 01 , H 11 and H 21 waves are shown on the ordinate at the same power and at a frequency which is 10% above the cut-off frequency of the H 01 wave lies. Therefore, Figure 1 does not yet contain only when H 01 -wave for H z curve according to Figure 1 still supervening H z -Überhöhung as a result of its impact against a short-circuit immediately after the Mode filter.
Die Hz-Kurven in Fig. 1 geben den relativen Hz-Verlauf in einer Längsschnittebene durch den Rundhohlleiter RH und seine Achse wieder. Da diese H -Kurve nur bei der z H01-Welle rotationssymmetrisch ist, kann sie auch nur bei der H01-Welle als Erzeugende der Fläche angesehen werden, mit der die räumliche Hz-Verteilung dieses Wellentyps beschrieben wird. Dagegen sind die Hz-Kurven für die H11-und die H21-Welle nur jeweils in einer solchen Längsschnittebene gezeigt, in der Hz maximal wird
(cosϕ = 1 bei H 11 bzw. cos 2y= 1 bei H21). In einer dazu senkrechten Längsschnittebene ist bei der H11-Welle Hz= 0 (wegen cos 90 °= 0), und die H21-Welle hat hier gegenüber Fig.1 eine Hz-Komponente mit entgegengesetztem Vorzeichen (cos 180 = -1) bei gleicher Amplitude. In einer gegenüber Fig.1 allgemein um den Winkel ϕ gedrehten Längsschnittebene ergibt sich der H -Verlauf bei der H11-Welle durch Multiplikation der Hz-Kurve in Fig.1 mit cos ϕ und bei der H21-Welle mit dem Faktor cos 2ϕ.The H z curves in FIG. 1 show the relative H z profile in a longitudinal section plane through the circular waveguide RH and its axis. Since this H curve is only rotationally symmetrical in the case of the z H 01 wave, it can also be regarded only as the generatrix of the area with which the spatial H z distribution of this wave type is described for the H 01 wave. In contrast, the H z curves for the H 11 and H 21 waves are only shown in such a longitudinal section plane in which H z becomes maximum
(cosϕ = 1 for H 11 or co s 2y = 1 for H 21 ). In a longitudinal section plane perpendicular thereto, the H 11 wave has H z = 0 (because of cos 90 ° = 0), and the H 21 wave here has an H z component with the opposite sign compared to FIG. 1 (cos 180 = - 1) with the same amplitude. In a longitudinal section plane generally rotated by the angle ϕ in relation to FIG. 1, the H curve results for the H 11 wave by multiplying the H z curve in FIG. 1 by cos ϕ and in the H 21 wave by the factor cos 2ϕ.
Die Erfindung geht nunmehr von der als opportun befundenen, reinen Hz-Kopplung auf der Hohlleiterachse oder im achsnahen Raum aus. Die praktische, erfindungsgemäße Realisierung dieser Kopplung besteht in der Idee, in den bislang leeren, runden Wellenleiter (Rundhohlleiter) abschnittsweise einen metallischen Innenleiter einzuführen, dessen Durchmesser d im Vergleich zum äußeren Innendurchmesser D des nunmehr koaxialen Wellenleiters klein ist, z.B. etwa d <D/5. Durch einen solchen Innenleiter werden die Feldzustände der einzelnen H-Wellentypen nur im Nahbereich des Innenleiters geringfügig und keinesfalls grundsätzlich verändert. Die Feldstärkekomponenten an der Innenleiteroberfläche passen sich den bekannten Gesetzen an, nach denen das elektrische Feld senkrecht auf der Leiteroberfläche stehen muß und das magnetische Feld parallel zu dieser verlaufen muß. Die dadurch hervorgerufenen kleinen Feldverzerrungen, wie auch die Auswirkungen der induktiven und kapazitiven Feldverdrängung durch den Innenleiter werden um so kleiner, je kleiner sein Durchmesser ist. Ebenso wenig wirkt ein Innenleiter mit kleinem Durchmesser d auf die Grenzfrequenzen der wichtigsten H-Wellentypen, wie es abhängig von d im Diagramm in der Abb.4.4 auf S.216 im "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meinke/Grundlach, 1.Aufl.,1956, Springer-Verlag dargestellt ist. Der Leitungswellenwiderstand für H11-Wellen wird durch den Innenleiter erniedrigt; bei einem
Innenleiterdurchmesser d = D/5 liegt die zugehörige Reflexion in der leicht beherrschbaren Größenordnung rnz ≈ 10 %: Natürlich fließen auf dem Innenleiter Oberflächenströme gemäß dem Durchflutungsgesetz jeweils senkrecht auf der örtlich vorhandenen, resultierenden magnetischen Feldstärke. Nach dem Aufsatz von W.Baier in der Zeitschrift "AEÜ", Band 22, Heft 4, Seite 184 sind die von diesen Innenleiterströmen verursachten, zusätzlich zu den Außenleiterverlusten auftretenden Leitungsverluste bei nicht zu großen Innenleiterdurchmessern maximal ebenso groß wie die Außenleiterverluste und somit sehr klein.The invention is now based on the pure H z coupling found to be opportune on the waveguide axis or in space close to the axis. The practical implementation of this coupling according to the invention consists in the idea of inserting a metallic inner conductor in sections into the previously empty, round waveguide (round waveguide), the diameter d of which is small compared to the outer inner diameter D of the now coaxial waveguide, for example about d <D / 5. Such an inner conductor only slightly changes the field states of the individual H-wave types only in the vicinity of the inner conductor and in no way fundamentally. The field strength components on the inner conductor surface adapt to the known laws, according to which the electric field must be perpendicular to the conductor surface and the magnetic field must run parallel to it. The small field distortions caused thereby, as well as the effects of the inductive and capacitive field displacement by the inner conductor, become smaller the smaller its diameter. An inner conductor with a small diameter d also has no effect on the cut-off frequencies of the most important H-wave types, as it depends on d in the diagram in Fig.4.4 on p.216 in the "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" by Meinke / Grundlach, 1st edition, 1956, Springer publishing house is shown. The line impedance for H 11 waves is reduced by the inner conductor; at a
Inner conductor diameter d = D / 5, the associated reflection is in the easily manageable order of magnitude rnz ≈ 10%: Of course, surface currents flow on the inner conductor in accordance with the law on flooding, each perpendicular to the local, resulting magnetic field strength. According to the article by W.Baier in the magazine "AEÜ", volume 22,
Während also die Einführung eines Innenleiters nur durchaus beherrschbare Nebenwirkungen hat, gewinnt man dadurch eine Vielfalt neuartiger Kopplungsmöglichkeiten mit sehr guten elektrischen Eigenschaften, wie im folgenden gezeigt ist.So while the introduction of an inner conductor only has controllable side effects, you gain a variety of new coupling options with very good electrical properties, as shown below.
Zunächst ist es möglich, mit einem, zwei oder mehreren Resonanzschlitzen, die parallel zur Innenleiterachse in die Wand des hohlen Innenleiters eingebracht sind und die von jeweils einem im Inneren des Innenleiters radial verlaufenden Leiter untereinander gleichphasig und.gleich stark angeregt werden, an einer der Schlitzzahl entsprechenden Anzahl von Stellen auf der äußeren Oberfläche des Innenleiters untereinander gleichphasige und gleich große, magnetische Längsfelder zu erzeugen. Mit dieser Feldkonfiguration, die sich bei der keinesfalls schmalbandigen Schlitzresonanz in den Raum des koaxialen Wellenleiters ausbreitet, wird die H01-Welle angeregt oder ausgekoppelt, und zwar mit einer umso besseren Feldselektivität gegenüber allen H11 - und H21-Wellen, je dünner der Innenleiter relativ zum äußeren Leiter ist. Der sehr einfache Aufbau solcher H01- H11-Weichen, z.B. nach Fig. 2, wird später noch ausführlich erläutert.First of all, it is possible to use one, two or more resonance slots, which are made parallel to the inner conductor axis in the wall of the hollow inner conductor and which are each excited in phase and with equal intensity by one conductor running radially inside the inner conductor, at one of the number of slots to generate a corresponding number of locations on the outer surface of the inner conductor with each other in phase and of equal size, magnetic longitudinal fields. With this field configuration, which does not propagate into the space of the coaxial waveguide with the narrow-band slot resonance, the H 01 wave is excited or decoupled, with a better field selectivity compared to all H 11 and H 21 waves, the thinner the Inner conductor is relative to the outer conductor. The very simple construction of such H 01 -H 11 switches, for example according to FIG. 2, will be explained in detail later.
Über dieses erste Ergebnis einer fast vollständig feldselektiven H01-Kopplung hinaus eröffnen sich im koaxialen Wellenleiter folgende weitere, neue Kopplungsmöglichkeiten. Hierzu wird ausgegangen von der Erkenntnis, daß die Feldstärken- und Stromverteilung an der Innenwand des äußeren Leiters einer koaxialen Wellenleitung - diese Verteilung entspricht weitgehend derjenigen im hohlen Leiter für den jeweiligen Wellentyp - mit der Feldstärken-und Stromverteilung auf dem Innenleiter dieses Koaxialwellenleiters im geometrischen Sinne ähnlich ist. Daraus wird die erfindungsgemäße These abgeleitet, daß sämtliche an der Hohlleiterwand außen bisher angewandten und überhaupt anwendbaren Koppelmechanismen für jegliche Wellentypen, geometrisch verkleinert auch am Innenleiter eines koaxialen Wellenleiters eingesetzt werden können. Sie erfüllen hier von innen heraus - sozusagen als hohlwelttheoretisches Pendant zu den bisherigen äußeren Kopplern - die gleiche Prinzipfunktion wie bei den Außenkopplern.In addition to this first result of an almost completely field-selective H 01 coupling, the following additional coupling possibilities open up in the coaxial waveguide. This is based on the knowledge that the field strength and current distribution on the inner wall of the outer conductor of a coaxial waveguide - this distribution largely corresponds to that in the hollow conductor for the respective wave type - with the field strength and current distribution on the inner conductor of this coaxial waveguide in the geometric sense is similar. From this, the thesis according to the invention is derived that all coupling mechanisms which have been used on the waveguide wall on the outside so far and which can be used at all can be used for any type of wave, geometrically reduced in size on the inner conductor of a coaxial waveguide. From the inside, they fulfill the same principle function as the outer couplers - as a kind of hollow-world theoretical counterpart to the previous outer couplers.
Die mit der Einführung des erfindungsgemäßen Innenleiterkopplers erzielbaren Fortschritte sind wie folgt zusammenzufassen. Die Zusammenschaltung mehrerer Koppelstellen ist beim Innenleiterkoppler mit Leitungslängen möglich, die um mehr als eine Größenordnung kürzer sind als beim bisherigen Außenkoppler; denn die Kombinationsleitungen laufen von ihrem Ursprung an der jeweiligen Koppelstelle ausgehend direkt aufeinander zu und können daher auf kürzesten Wegen (λ 0/10 und darunter), z.B. in einem Sternpunkt wie in Fig.3, auf der Achse des Innenleiters zusammengeschaltet werden. Eine solche Schaltung wirkt, wie am Beispiel später noch erläutert wird, auf einfachste Weise und mit sehr geringer Frequenzabhängigkeit netzwerkselektiv. Dieses Verfahren zur Erzeugung von Netzwerkselektivität durch ein inneres Netzwerk, d.h. ein im Innenleiter gelegenes Netzwerk, hebt sich also vorteilhaft von der bereits vorher geschilderten, bisherigen Möglichkeit mit einem äußeren Selektionsnetzwerk, d.h. einem außerhalb des Rund- oder Quadrathohlleiters befindlichen Netzwerk, ab, bei dem die an den jeweiligen Koppelstellen entspringenden Kombinationsleitungen topologisch sehr ungünstig zunächst radial nach außen, also auseinanderlaufen und erst mit umständlichen Umlenkmanövern, wie z.B. nach dem bereits erwähnten "NTZ"-Aufsatz von G.Mörz, wieder aufeinander zugeführt werden müssen. Aus diesen Gründen müssen hier die äußeren Kombinationsleitungen mindestens etwa zwei Wellenlängen lang sein.The progress that can be achieved with the introduction of the inner conductor coupler according to the invention can be summarized as follows. The interconnection of several coupling points is possible with the inner conductor coupler with cable lengths that are more than an order of magnitude shorter than with the previous outer coupler; as the combination of lines running from its origin at the respective coupling point starting directly toward and therefore on shortest paths (λ 0/10 and below), are connected together in a star point as in Figure 3, on the axis of the inner conductor, for example. Such a circuit acts, as will be explained later on using the example, in a very simple manner and with very little frequency dependence on the network. This method of generating network selectivity through an inner network, ie one in the inner conductor located network, thus advantageously stands out from the previously described, previous possibility with an external selection network, ie a network located outside the round or square waveguide, in which the combination lines originating at the respective coupling points are topologically very unfavorable initially radially outwards, So diverge and only have to be brought together again with cumbersome redirection maneuvers, such as after the "NTZ" essay by G.Mörz already mentioned. For these reasons, the outer combination lines must be at least about two wavelengths long.
Aus den sehr kurzen Leitungslängen beim inneren Selektionsnetzwerk ergibt sich weiter der Vorteil, daß die einzelnen Koppelelemente auf die nicht zu koppelnden Wellentypen nur noch mit der Summe ihrer reinen Reaktanzen wirken, d.h. ohne die langen, am Ende kurzgeschlossenen, äußeren Zusatzleitungen. Diese reinen Reaktanzen haben einen wesentlich geringeren Frequenzgang als beim bekannten Außenkoppler und können daher breitbandig kompensiert werden, und zwar auch dann, wenn-das einzelne Koppelelement bei nicht oder nur schwach feldselektiven Anordnungen zwecks möglichst vollständiger Auskopplung des gefragten Wellentyps auch mit dem nicht auszukoppelnden Wellentyp partiell stark verkoppelt ist. Dies bedeutet, daß der auszukoppelnde Wellentyp am Weichenausgang nahezu vollständig verfügbar ist und trotzdem die durch die starke Koppelung auf den nicht auszukoppelnden Wellentyp ausgeübte Reaktanzwirkung kompensiert werden kann. Es erscheint sogar möglich, daß diese Reaktanz für den nicht zu koppelnden Wellentyp dazu ausgenützt werden kann, um andere für diesen Wellentyp bestehende Reaktanzen, z.B. der Pfostenkreuze nach der DE-OS 28 04 132, damit wenigstens teilweise zu kompensieren.The very short line lengths in the inner selection network have the further advantage that the individual coupling elements only act on the wave types that are not to be coupled with the sum of their pure reactances, i.e. without the long, short additional external cables at the end. These pure reactances have a significantly lower frequency response than in the known external coupler and can therefore be compensated for in broadband, even if the individual coupling element with partially or only weakly field-selective arrangements for the purpose of complete decoupling of the requested wave type also with the wave type not to be decoupled is strongly coupled. This means that the type of wave to be decoupled is almost completely available at the turnout output and nevertheless the reactance effect exerted by the strong coupling on the type of wave not to be decoupled can be compensated for. It even seems possible that this reactance for the wave type not to be coupled can be used to create other reactances for this wave type, e.g. the post crosses according to DE-OS 28 04 132, to compensate at least partially.
Bei nach der Erfindung ausgebildeten Weichen muß der Innenleiter mit einer Haltevorrichtung in seiner exakt zentrischen Lage gehalten werden. Außerdem muß der Peilwellentyp oder deren zwei nach der Umwandlung z.B. in die Form der koaxialen Grundwelle im Inneren des Innenleiters zur weiteren Verwertung in den Raum außerhalb des äußeren Leiters des koaxialen Wellenleiters befördert werden. Dazu kann eine Innenleiterhalterung nebst koaxialer Herausführung mit guten Eigenschaften z.B. nach den in der DE-OS 28 04 132 aufgezeigten Prinzipien und Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.In switches designed according to the invention, the inner conductor must be held in its exactly central position with a holding device. In addition, the DF shaft type or two after conversion, e.g. into the form of the coaxial fundamental wave inside the inner conductor for further use in the space outside the outer conductor of the coaxial waveguide. In addition, an inner conductor holder with coaxial lead-out with good properties e.g. according to the principles and exemplary embodiments shown in DE-OS 28 04 132.
Im folgenden wird eine Reihe von praktischen Anwendungsbeispielen der oben entworfenen Grundsätze vorgeführt.In the following a series of practical application examples of the principles designed above are presented.
In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Aussicht ein praktisch ausgeführter und erprobter Wellentypenwandler gezeigt, der die H01-Welle des Rundhohlleiters innerhalb von Frequenzbändern der relativen Breite von 15 % nahezu vollständig in die Grundwelle der Koaxialleitung umformt. Dieser H01-Koaxialwellenwandler besteht aus einem relativ kurzen, äußeren Rohrleiter 1, der im Vordergrund von Fig.2 zu sehen ist. Dieser äußere Rohrleiter 1 ist hinten zunächst durch eine metallische Platte 2 abgeschlossen. Die Funktion dieser Kurzschlußplatte 2 kann für die H01-Welle im Rundhohlleiter jederzeit durch einen kegelförmigen oder sprunghaften Übergang auf einen engeren Rundhohlleiter ersetzt werden, in dem sich das H01-Feid im betrchteten Frequenzbereich nur noch aperiodisch gedämpft ausbreiten kann., während die H11-Welle auch im engeren Rundhohlleiter noch gut ausbreitungsfähig ist. Mit einer solchen Querschnittsverengung wird der H01-Koaxialwellen- übergang zu einer H01-H11-Wellentypenweiche erweitert. Dargestellt ist eine solche Wellentypenweiche in der später noch erläuterten Fig. 5.2 shows a perspective view of a practically implemented and tested wave type converter which almost completely converts the H 01 wave of the circular waveguide into the fundamental wave of the coaxial line within frequency bands of the relative width of 15%. This H 01 coaxial wave converter consists of a relatively short, outer tubular conductor 1, which can be seen in the foreground of FIG. This outer pipe conductor 1 is initially closed at the rear by a metallic plate 2. The function of this short-circuit plate 2 can be replaced at any time for the H 01 shaft in the circular waveguide by a conical or abrupt transition to a narrower circular waveguide, in which the H 01 field can only be damped aperiodically in the frequency range under consideration, while the H 11 -wave is still well spreadable even in the narrower circular waveguide. With such a narrowing of the cross-section, the H 01 coaxial shaft transition is expanded to an H 01 -H 11 shaft type switch. Such a wave-type switch is shown in FIG. 5, which will be explained later.
Durch eine axiale Bohrung 3 in der Kurzschlußplatte 2 der Anordnung nach Fig.2 ist ein Innenleiter 4 geschoben, der in diesem Abschnitt zusammen mit dem äußeren Rohrleiter 1 einen koaxialen Wellenleiter bildet und der daher im folgenden Welleninnenleiter 4 genannt wird. Im Inneren dieses Welleninnenleiters 4 ist koaxial ein zentraler Leiter 5 untergebracht. Dieser zentrale Leiter 5 - im folgenden Koaxialinnenleiter 5 genannt - ist leitend mit einem Querblech 6 verbunden, das sich als bandförmiger Innenleiter symmetrisch nach links und rechts verzweigt. Das bandleiterartige Blech 6 verläuft entlang waagrechter innerer Durchmesser im Welleninnenleiter 4 und ist an zwei einander diametral gegenüberliegenden Längslinien mit der Innenwand des Welleninnenleiters 4 leitend verbunden.An
Fließt nun aus der von rechts hinten kommenden Koaxialleitung ein Strom, der momentan nach vorn gerichtet sei, so verzweigt sich dieser Strom des Koaxialinnenleiters 5 in zwei gleiche Teilströme, die auf dem Querblech 6 nach rechts bzw. nach links zur Innenwand des Welleninnenleiters 4 weiterfließen. Jeder dieser Teilströme fließt zur einen Hälfte entsprechend seiner Herkunft z.B. vom oberen in Fig.2 sichtbaren Halbkreis des Innenleiters 5 auf der oberen Fläche des Querblechs 6, während die andere Hälfte auf der unteren Blechoberfläche fließt. Zwei in Fig.2 sichtbare Längsschlitze 7 und 8 in der Wand des Welleninnenleiters 4 denke man sich vorübergehend leitend verschlossen. Treffen dann die Ströme des Querblechs 6 auf die innere Wand des Welleninnenleiters 4, so werden die auf der oberen Seite des Blechs 6 von rechts und von links her zur Wand fließenden Ströme nach oben umgelenkt und die Ströme auf der Unterseite des Blechs 6 nach unten. Die Ströme fließen also unmittelbar nach dem Knick in Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Blechs nach oben und unten auseinander, biegen dann stetig in Längsrichtung nach hinten ab und verteilen sich schließlich quadrantenweise gleichmäßig über den Umfang der Innenfläche des Welleninnenleiters 4.If a current flows from the coaxial line coming from the rear right, which is currently directed towards the front, then this current of the coaxial inner conductor 5 branches into two equal partial flows, which continue to flow to the right or left on the transverse plate 6 to the inner wall of the
Aus dieser Stromverteilung auf der Innenwand des Welleninnenleiters 4 ergeben sich einige praktisch interessante Koppelmechanismen, die dadurch realisiert werden, daß in die zu diesem Zweck dünn gehaltene Wand des Welleninnenleiters 4 an geeigneten Stellen Koppelöffnungen zum koaxialen Wellenleiter eingebracht werden.From this current distribution on the inner wall of the
Fig. 2 zeigt eine Koppelanordnung mit zwei Längsschlitzen 7 und 8 in der Welleninnenleiterwand 4, und zwar verläuft der linke Schlitz 7 unmittelbar über dem stromzuführenden Querblech 6, der rechte Schlitz 8 dagegen unmittelbar darunter. Der Durchmesser, auf dem die Koppelschlitze 7 und 8 einander diametral gegenüberliegen, hat also eine leichte Schräglage, die aber wegen der Rotationssymmetrie des anzuregenden H01-Wellentyps bedeutungslos ist.Fig. 2 shows a coupling arrangement with two longitudinal slots 7 and 8 in the
Wird jetzt der oben betrachtete Momentanstrom weiter verfolgt, der auf dem-Querblech 6 an die Längsschlitze 7 und 8 heranfließt, so setzt sich dieser als über den Längsschlitz 7 bzw. 8 fließender Verschiebungsstrom besonders dann fort, wenn die Längsschlitze 7 und 8 im betrachteten Frequenzbereich etwa eine halbe Wellenlänge lang sind und somit Resonanzschlitze darstellen. Der Resonanzschlitz 7 bzw. 8 mit seinem Verschiebungsstrommaximum in der Mitte übernimmt dann direkt den Leitungsstrom vom Querblech 6, das etwa halb so breit ist wie die Resonanzschlitze 7 und 8 lang sind. Auf die im bereits zitierten Buch von Meinke/Grundlach auf Seite 311 und 312 angegebenen Möglichkeiten, Resonanzschlitze zu bauen, die wesentlich kürzer sind als! o/2, wird hingewiesen. Der Verschiebungsstrom im linken Koppelschlitz 7 der Weiche nach Fig. 2 ist z.B. für den ihn erzeugenden, oben betrachteten Momentanstrom nach oben gerichtet und nat daher nach dem Durchflutungsgesetz an der äußeren Fläche des Welleninnenleiters 4 - also im Raum des koaxialen Wellenleiters - eine nach vorn gerichtete, magnetische Längsfeldstärke zur Folge. Im rechten Koppelschlitz 8 ist der momentane Verschiebungsstrom nach unten gerichtet und erzeugt somit an der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 ebenfalls ein nach vorn gerichtetes magnetisches Längsfeld, das aus Symmetriegründen die gleiche Amplitude hat wie beim Schlitz 7. Diese Hz-Feldkonfiguration entspricht der H01-Welle im Rundhohlleiter, wie u.a. aus Fig. 1 folgt.If the instantaneous current considered above, which flows on the transverse plate 6 to the longitudinal slots 7 and 8, is now further pursued, it continues as a displacement current flowing through the longitudinal slots 7 and 8, in particular when the longitudinal slots 7 and 8 are in the frequency range under consideration are about half a wavelength long and thus represent resonance slots. The resonance slot 7 or 8 with its displacement current maximum in the middle then directly takes over the line current from the transverse plate 6, which is approximately half as wide as the resonance slots 7 and 8 are long. The possibilities given in the book by Meinke / Grundlach on pages 311 and 312 already quoted for building resonance slots that are much shorter than! o / 2, is pointed out. The displacement current in the left coupling slot 7 of the switch according to FIG. 2 is, for example, for the one generating it, The instantaneous current considered above is directed upwards and therefore, according to the law of flooding, results in a forward magnetic longitudinal field strength on the outer surface of the inner waveguide 4 - in other words in the space of the coaxial waveguide. In the right coupling slot 8, the momentary displacement current is directed downwards and thus also generates a forward longitudinal magnetic field on the outer surface of the
Die technisch wichtige Frage, wie sich der H01-Wandler nach Fig. 2 gegenüber H11-Wellen verhält, hängt von der Polarisation dieser H11-Welle ab. Eine in Fig. 2 horizontal polarisierte H11h-Welle ist schon von jedem Resonanzschlitz 7,8 für sich allein betrachtet vollständig entkoppelt, weil bei dieser Polarisation die Wandströme auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 im Bereich der Resonanzschlitze 7,8 - ebenso wie auf der Innenwand des äußersten Leiters 1 - nur parallel zu den Schlitzen 7 und 8 verlaufen. Das liefert bei diesem Wandler neben der später noch erläuterten Selektionswirkung durch das Querblech 6 einen hohen Beitrag zur H11h-Entkopplung von Koaxialarm. Diese Entkopplung ist auf mehr als 50 dB zu veranschlagen.The technically important question of how the H 01 converter according to FIG. 2 behaves towards H 11 waves depends on the polarization of this H 11 wave. A H 11h wave horizontally polarized in FIG. 2 is already completely decoupled from each resonance slot 7, 8 on its own, because with this polarization the wall currents on the outer surface of the
Eine in der Anordnung nach Fig.2 vertikal polarisierte H11vWelle regt zwar mit ihren auf dem Welleninnenleiter 4 fließenden Wandströmen, die quer auf die Resonanzschlitze 7 und 8 treffen, den einzelnen Resonanzschlitz 7 bzw. 8 an, aber in vorteilhafter Weise gegenüber der H01-Welle mit einer viel kleineren Amplitude. Dies zeigt der HzVergleich in Fig.1 bei gleicher Leistung dieser beiden Wellentypen. Es ergibt sich eine hohe Feldselektivität, die einen hohen H11v-Entkopplungsanteil liefert, der mit dünner werdendem Welleninnenleiter nach Fig.1 weiter ansteigt.A vertically polarized H 11v wave in the arrangement according to FIG. 2 excites the individual resonance slots 7 and 8, respectively, with its wall currents flowing on the inner waveguide 4, which meet the resonance slots 7 and 8 transversely, but advantageously in relation to the H 01 wave with a much smaller amplitude. This is shown by the H z comparison in FIG. 1 with the same power of these two shaft types. There is a high field selectivity, which provides a high H 11v decoupling component, which continues to increase as the inner waveguide becomes thinner according to Fig. 1.
Der zweite Anteil zur H11v-Entkopplung beruht darauf, daß die Hz-Komponenten der H11v-Welle am Ort der beiden Resonanzschlitze 7 und 8 untereinander entgegengesetzt gerichtet sind. Die von beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 auf das Querblech 6 übergehenden, zur Rohrachse hin gerichteten Ströme haben dann nach dem Durchflutungsgesetz stets untereinander gleiche Richtung und bei symmetrischem Aufbau auch gleiche Amplitude. Daher gleichen sich diese Radialströme auf dem Querblech 6 gegenseitig stets aus, und es bleibt kein Differenzstrom, der auf dem Koaxialinnenleiter 5 nach hinten abfließen könnte, d.h. die Grundwelle der Koaxialleitung ist von der H11v-Welle vollständig entkoppelt.The second part of the H 11v decoupling is based on the fact that the H z components of the H 11v wave are directed opposite one another at the location of the two resonance slots 7 and 8. The currents passing from the two resonance slots 7 and 8 to the transverse plate 6 and directed towards the tube axis then always have the same direction and, in the case of a symmetrical structure, the same amplitude in accordance with the flow law. Therefore, these radial currents on the transverse plate 6 are always mutually equal, and there is no differential current that could flow backwards on the coaxial inner conductor 5, ie the fundamental wave of the coaxial line is completely decoupled from the H 11v wave.
Zum gleichen Ergebnis führt die folgende Betrachtung der elektrischen Feldstärken: Die von der Hllv-Welle in den beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 hervorgerufenen Verschiebungsströme haben, wie vorstehend erläutert wurde, nach dem Durchflutungsgesetz stets untereinander gleicne räumliche Richtung. Dies gilt mit einer für beide Koppelorgane gleichen Zeitphase auch für die entsprechenden elektrischen Feldstärken, die sich zwischen dem Querblech 6 und der Innenwand des Welleninnenleiters 4 in Richtung zur Achse ausbreiten. Wichtig ist, daß von diesen elektrischen Feldstärken gleicher räumlicher Richtung die eine von links kommende auf der oberen Fläche des Querbleches 6 herrscht und die andere, von rechts kommende, auf der unteren Seite des Querbleches 6. Da ferner die elektrischen Felder der auf dem Querblech 6 laufenden Grundwelle in ein und demselben Querschnitt über und unter dem Querblech 6 stets einander entgegengesetzte Richtung haben, sind die von beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 ausgehenden Teilwellen der H11v-Welle untereinander gegenphasig. Ihre elektrischen Feldstärken treffen daher in der Kitte sowohl auf der Ober- wie auch auf der Unterseite des Querbleches 6 stets gegeneinander gerichtet zusammen. Die elektrischen Felder beider Teilwellen löschen sich also in der durch die Achse verlaufenden, senkrechten Längsschnittebene stets aus. Es herrscht hier eine Nullstelle der resultierenden elektrischen Feldstärke, d.h. es entsteht eine räumlich stationäre Kurzschlußebene, so daß in der hier angeschlossenen Koaxialleitung die koaxiale Grundwelle nicht angeregt werden kann.The following result of the electrical field strengths leads to the same result: As explained above, the displacement currents caused by the Hllv wave in the two resonance slots 7 and 8 always have the same spatial direction according to the flooding law. With a time phase that is the same for both coupling elements, this also applies to the corresponding electric field strengths that propagate between the transverse plate 6 and the inner wall of the
Das Querblech 6 ist ein Musterbeispiel eines sehr einfachen, gleichwohl aber sehr wirkamen, inneren Selektionsnetzwerkes. Es bewirkt im Zusammenspiel mit den Resonanzschlitzen 7 und 8 bei der H01-Welle, daß ihre Hz-Komponenten, die im Bereich beider Resonanzschlitze 7 und 8 untereinander gleiche Richtung haben, auf dem Querblech 6 untereinander entgegengesetzt gerichtete Radialströme erzeugen. Damit erzwingt der maximale Differenzstrom - das ist die skalare Summe dieser beiden Radialströme - eine optimale Anregung der Koaxialleitungswelle. Demgegenüber erzeugen die an den Resonanzschlitzen 7 und 8 untereinander entgegengesetzt gerichteten HZ-Komponenten der H11v-Welle auf dem Querblehc stets Radialströme gleicher Richtung, die sich ohne koaxialen Differenzstrom gegenseitig auf dem Querblech 6 ausgleichen.The cross plate 6 is a prime example of a very simple, but nevertheless very effective, internal selection network. In interaction with the resonance slots 7 and 8 in the H 01 shaft, it has the effect that its H z components, which have the same direction in the area of the two resonance slots 7 and 8, produce oppositely directed radial currents on the transverse plate 6. Thus the maximum differential current - that is the scalar sum of these two radial currents - forces an optimal excitation of the coaxial line wave. In contrast, the H Z components of the H 11v shaft , which are oppositely directed at the resonance slots 7 and 8, always produce radial currents in the same direction on the transverse plate, which compensate one another on the transverse plate 6 without a coaxial differential current.
Der auf dem Querblech 6 fließende Ausgleichsstrom führt zur Anregung eines H11-Feldes im Inneren des Welleninnenleiters 4, d.h. zu einem verkleinerten Abbild der erzeugenden H11v-Welle im äußeren, koaxialen Wellenleiter 1. Da der äußere Wellenleiter 1 mit seiner H01- bzw. H11-Grenzfrequenz den Betriebsfrequenzbereich bestimmt, liefert der wesentlich dünnere Welleninnenleiter 4 für das in ihm erzeugte H11-Feld eine kräftige aperiodische Dämpfung. Neben diesem physikalischen Grund für die hohe Entkopplung der H11-Welle von der Grundwelle der Koaxialleitung ist darauf hinzuweisen, daß die sich in der Koaxialleitung 4,5 noch ausbreitenden H11-Feldreste ihrerseits total von der koaxialen Grundwelle entkoppelt sind.The equalizing current flowing on the transverse plate 6 leads to the excitation of an H 11 field inside the
Der auf dem Querblech 6 von der H11v-Welle hervorgerufene Ausgleichsstrom übt auf diese Welle im zentralen durchlaufenden koaxialen Wellenleiter 1,4 eine gewisse Reaktanzwirkung aus. Diese Rückwirkung ist nach Fig.1 wegen der gegenüber der Ho1-Welle relativ kleinen koppelnden H Feldstärken nicht stark, und sie wird umso schwächer, je kleiner der Durchmesser des Welleninnenleiters 4 wird. Da die Reflexion der H11-Durchgangswege dieser Wellentypenweichen sehr klein sein soll, wird diese Rückwirkung im folgenden noch näher betrachtet.The compensating current caused by the H 11v shaft on the transverse plate 6 exerts a certain reactance effect on this shaft in the central
Die physikalische Ursache dieser Reaktanzwirkung ist darin zu sehen, daß die Wandströme der H11v-Welle auf dem Welleninnenleiter 4 in der Regel nicht ungestört über die Resonanzschlitze 7 und 8 fließen können, sondern dort eine gewisse Reaktanz zu überwinden haben. Diese Reaktanz wird dargestellt von der Parallelschaltung des reinen Resonanzschlitzes 7 bzw. 8 und des im Welleninnenleiter 4 daran angeschlossenen, inhomogenen Leitungsystems, bestehend aus der rechten bzw. linken Hälfte des Querbleches 6 in Fig.2 und aus der Innenfläche des rechten bzw. linken Halbzylinders an der Innenwand des Welleninnenleiters 4.The physical cause of this reactance effect can be seen in the fact that the wall currents of the H 11v wave on the inner waveguide 4 generally cannot flow undisturbed via the resonance slots 7 and 8, but have to overcome a certain reactance there. This reactance is represented by the parallel connection of the pure resonance slot 7 or 8 and the inhomogeneous line system connected to it in the
Die beiden untereinander gleichen Resonanzschlitze 7 und 8 verhalten sich in der Umgebung iher Resonanz jeweils wie ein stark bedämpfter Parallelresonanzkreis. Sie sind also hochohmig, so daß die auf den Resonanzschlitz 7 bzw. 8 treffenden wandströme hier angenähert nur die Reaktanz am Eingang des obigen inneren Leitungssystems im Welleninnenleiter 4 vorfinden. Dieses innere Leitungssystem wird gebildet aus der Innenfläche des rechten Halbzylinders des Welleninnenleiters 4 als "Außenleiter" und der jeweiligen Hälfte des Querbleches 6 als "Innenleiter". Dieses Leitungssystem ist am Ende kurzgeschlossen, und zwar in der Anordnung von Fig. 2 in der durch die Achse verlaufenden, senkrechten Längsschnittebene. Dies ist darin begründet, daß in dieser Ebene die Spannungs-losigkeit - verifiziert durch die Entkopplung der koaxialen Ausgangsleitung - dadurch erzwungen wird, daß die von den beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 stammenden, untereinander gleich starken Teilwellen der H11v-Wellen in der Mitte des Querbleches 6 - wie bereits erläutert - gegenphasig aufeinandertreffen.The two mutually identical resonance slots 7 and 8 each behave in the vicinity of their resonance like a strongly damped parallel resonance circuit. They are therefore high-impedance, so that the wall currents striking the resonance slot 7 or 8 are only approximately the reactance at the input of the above inner conduit system in the
Die H11v-Wandströme auf dem Welleninnenleiter 4 werden dann nicht gestört, wenn der in der Mittelebene herrschende Kurzschluß über das innere Leitungsystem an den Ort der Resonanzschlitze 7 und 8 transformiert wird. Dies wird bei Betriebsfrequenzen ereicht, bei denen die halbe Länge 1r des Querbleches 6 entweder klein ist gegen die Wellenlänge - etwa lr<λo/10 - , oder bei 1r ≈ n .A 0/2. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, daß mit zunehmender Ordnungszahl n die räumliche Lage der Wiederkehrorte dieses Kurzschlusses bei Frequenzänderung immer stärker variiert. Es ergeben sich räumlich nicht stationäre Wiederkehrpunkte des stationären Kurzschlusses in der Mittelebene.The H 11v wall currents on the inner
Hingegen tritt das erste H11v-Reflexionsmaximum mit steigender Frequenz dann auf, wenn die Leitungslänge 1r = 0,25 λ or wird; denn bei dieser Frequenz und in ihrer Umgebung ist das innere Leitungsystem am 0rt der Resonanzschlitze 7 und 8 hochohmig. Gemildert wird dieser Einfluß auf die Wandströme der H11v-Welle dadurch, daß wegen der Schlitzlänge 1s>2 1r die Schlitzresonanz weit unter dem H11v-Reflexionsmaximum liegt, und daher der Schlitz 7 bzw. 8 hier nicht mehr hochohmig ist.On the other hand, the first H 11v reflection maximum occurs with increasing frequency when the line length 1 r = 0.25 λ or ; because at this frequency and in its environment, the inner line system at the 0rt of the resonance slots 7 and 8 is high-resistance. This influence on the wall currents of the H 11v wave is alleviated by the fact that, due to the slot length 1 s > 2 1 r, the slot resonance is far below the H 11v reflection maximum, and therefore the slot 7 or 8 is no longer high-impedance here.
Es ist mit der Anordnung nach Fig .2 wegen des prinzinzell dinnen Welleninnenleiters 4 erstmals möglich, das erste H11v-Reflexionsmazimum mit 1r = 0,25 λ or so weit über den Betriebsfrequenzbereich zu schieben, daß es nicht mehr stört. Ein derart kurzes inneres Selektionsnetzwerk ist den bisherigen, äußeren Selektionsnetzwerken mit ihren viel längeren Kombinationsleitungssystemen hinsichtlich Breitbandigkeit und vor allem wegen der Einfachheit der Anordnung wesentlich überlegen.It is possible for the first time with the arrangement according to FIG. 2 because of the principle
Der H01 -Koaxialwellenwandler nach Fig.2 läßt sich in folgender Weise zu einer H01 - H11 -Peilwellenweiche erweitern, wie sie in Fig.5 in einer Schrägansicht dargestellt ist.Die Kurzschlußplatte 2 im Hintergrund der Anordnung nach Fig.2 wird in der Anordnung nach Fig.5 durch einen sprunghaften, stetigen oder gestuften Übergang 16 auf einen Hohlleiter 17 .oder Wellenleiter solcher Art ersetzt, daß sich in diesem weiterführenden Wellenleiter 17 nur noch ein aperiodisch abklingendes H01-Feld ausbreiten kann, während sich H11-Wellen hier genügend weit über ihrer Grenzfrequenz, und daher aperiodisch ungedämpft ausbreiten können. Solche Übergänge werden nach bekannten Prinzipien dimensioniert. Der Welleninnenleiter 4 wird entweder nach hinten so weit verlängert, bis es an einem geeigneten Abschluß, z.B. an einer Polarisationsweiche mit freiem Zentrum, möglich ist, die Koaxialleitung mit der umgewandelten H01-Welle aus dem Wellenleiter herauszuführen. Falls dies wegen zwischengeschalteter und das Durchziehen eines Welleninnenleiters 4 sehr erschwerender Elemente wie z.B. Krümmer nicht möglich ist, wird der Welleninnenleiter 4 möglichst kurz gehalten und mit radial oder schräg zum äußeren Leiter 1 verlaufenden Streben in seiner zentralen Lage gehalten. Diese Haltestreben, die sich auch dazu eignen, die innere Koaxialleitung herauszuführen, können nach den in der DE-OS 28 02 132 aufgestellten Grundsätzen dimensioniert werden.The H 01 coaxial wave converter according to FIG. 2 can be expanded in the following way to an H 01 - H 11 partial wave crossover, as shown in an oblique view in FIG. 5. The short-circuiting plate 2 in the background of the arrangement according to FIG 5 by a sudden, continuous or stepped
Wie bereits erwähnt wurde, ist die so entstandene H01-H11-Weiche bezüglich beliebig polarisierter H11-Wellen noch nicht exakt rotationssymmetrisch, wenngleich der Grad der Unsymmetrie, der sich auf Unterschiede in der Reflexion (siehe H11v- bzw. H11h-Verhalten) und in der elektrischen Länge der Weichendurchgangswege für orthogonale H11-Wellen bezieht, wegen der relativ sehr geringen Kopplung der H11-Wellen (Fig.1) nicht hoch ist. Wie erläutert, wird diese Unsymmetrie bei der H01-H11-Weiche mit zwei Resonanzschlitzen 7 und 8 nach Fig. 2 um so kleiner, je dünner der Welleninnenleiter 4 im Vergleich zum Außenleiter 1 der koaxialen Wellenleitung gemacht wird.As already mentioned, the resulting H 01 -H 11 crossover is not exactly rotationally symmetrical with respect to any polarized H 11 waves, although the degree of asymmetry is due to differences in reflection (see H 11v - or H 11h Behavior) and in the electrical length of the switch passage paths for orthogonal H 11 waves, because of the relatively very low coupling of the H 11 waves (FIG. 1) is not high. As explained, this asymmetry becomes smaller in the H 01- H 11 switch with two resonance slots 7 and 8 according to FIG. 2, the thinner the
Absolute Rotationssymmetrie, wie sie z.B. im Betrieb mit zirkularer Doppelpolarisation notwendig ist, wird mit der in einer Schrägansicht in Fig. 3 skizzierten H01-H11-Weiche erreicht, und zwar auch bei relativ großen Durchmessern des Welleninnenleiters 4. Die Weiche in Fig.3 arbeitet nach dem gleichen Prinzip der feldselektiven H - Kopplung wie die Weiche in Fig.2. Zusätzlich zum horizontalen, in diesem Fall aus zwei Hälften 6'und 6" bestehendes Querblech 6 dieser Weiche mit zwei Resonanzschlitzen 7 und 8 wird bei der Anordnung nach Fig.3 ein vertikales ebenfalls aus zwei Hälften 9'und 9" bestehendes Querblech 9 eingeführt, das in gleicher Weise mit dem Innenleiter 5 der nach hinten verlaufenden Koaxialleitung kontaktiert ist wie das horizontale Querblech 6. Das neu hinzugefügte, vertikale Querblech 9 speist zwei weitere Resonanzschlitze 10 und 11 in der Wand des Welleninnenleiters 4. Der obere Resonanzschlitz 10 ist nach Fig.3 unmittelbar rechts neben dem Querblechabschnitt 9' und der untere Schlitz 11 links vom Querblechabschnitt 9" angebracht. Die vier Resonanzschlitze 7,8,10 und 11 in Fig.3 liegen also von der Rohrachse aus betrachtet durchweg auf der gleichen Seite ihres jeweiligen Querblechabschnittes. Ein Strom, der auf dem zentrater koaxialen Innenleiter 5 von hinten kommt, wird wegen der Symmetrie der Anordnung in vier untereinander gleich starke und gleichphasige Teilströme auf den vier, radial nach außen laufenden Querblechabschnitten 6; 6", 9'und 9" aufgeteilt. Diese Ströme speisen die Resonanzschlitze 7,8,10 und 11 und erzeugen dort Verschiebungsströme, die stets zyklisch liegen und die auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 vor den vier Resonanzschlitzen 7,8,10 und 11 im koaxialen wellenleiter 1,4 jeweils Hz-Komponenten von untereinander stets gleicher Stärke und Richtung anregen. Diese Feldkonfiguration entspricht wiederum derjenigen der H01-Welle des runden, koaxialen Wellenleiters.Absolute rotational symmetry, as is necessary, for example, in operation with circular double polarization, is achieved with the H 01 -H 11 switch outlined in an oblique view in FIG. 3, even with relatively large diameters of the
Die Weiche nach Fig.3 verhält sich aus Gründen der Symmetrie gegenüber horizontal polarisierten H11h-Wellen exakt ebenso wie gegenüber vertikal polarisierten H11v-Wellen, nämlich so, wie es bei der Weiche nach Fig.2 für H11v-Wellen beschrieben ist. Die Anordnung nach Fig.3 stellt somit im Hinblick auf Reflexion und elektrische Länge für beliebig polarisierte H11-Wellen eine vollständig rotationssymmetrische H01- H11 -Weiche dar. Damit ist bei einer entsprechend der Fig.3 ausgebildeten Weiche jegliche Depolarisation linear oder zirkular polarisierter H11-Wellen ausgeschlossen. Dies gilt auch dann, wenn der Durchmesser des Welleninnenleiters 4 relativ groß ist, d.h. wenn eine größere Anzahl von Verschiebungsstromlinien auf den Welleninnenleiter 4 treffen und als Folge davon eine nennenswerte Verkopplung einzelner der Resonanzschlitze 7,8,10 oder 11 mit den H11-Wellen auftritt. Da relativ große Durchmesser des Welleninnenleiters 4 aus Gründen der Herstellbarkeit bei höheren Betriebsfrequenzen, z.B. über 10 GHz, in Betracht zu ziehen sind, eignet sich die Weichenanordnung nach Fig.3 vor allem für höhere Frequenzen und bei sehr hohen Entkopplungsforderungen zwischen dualen Zirkularpolarisationen.For reasons of symmetry, the switch according to FIG. 3 behaves exactly the same with respect to horizontally polarized H 11 h waves as with vertically polarized H 11v waves, namely as described for the switch according to FIG. 2 for H 11v waves . The arrangement according to FIG. 3 thus represents a completely rotationally symmetrical H 01 -H 11 switch with regard to reflection and electrical length for arbitrarily polarized H 11 waves. With a switch designed according to FIG. 3, any depolarization is linear or circular polarized H 11 waves excluded. This also applies if the diameter of the
Neben der vollständigen Rotationssymmetrie hat die Weiche nach Fig.3 die folgende weitere neue Eigenschaft. Die gekreuzten Querbleche 6 und 9 dieser Weiche wirken nicht nur für H11-Wellen jeglicher Polarisation als inneres Selektionsnetzwerk, sondern auch gegenüber der H21-Welle. Auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 hat die H21- Welle an diametral gegenüberliegenden Stellen Hz-Komponenten von untereinander gleicher Stärke und Richtung. Diese HZ-Komponenten, die nach Fig.1 im Vergleich zu denen der H01-Welle sehr klein sind, wären für sich allein betrachtet in der Lage, über die beiden Resonanzschlitze 7,8 des einen, z.B. horizontalen Querbleches 6 einen kleinen Differenzstrom in der Koaxialleitung zu erzeugen. Gleiches gilt für den Koppler nach Fig.2, dessen H21-Selektivität "nur" auf der z.B. aus Fig.1 entnehmbaren feldselektiven Wirkung beruht, die mit kleiner werdendem Durchmesser des Welleninnenleiters 4 ansteigt.In addition to the complete rotational symmetry, the switch according to Figure 3 has the following new property. The crossed
Bei der Weiche nach Fig.3 hingegen erzeugt die H21-Welle mit ihrem zweiten Hz-Komponentenpaar vor den beiden Resonanzschlitzen 10 und 11 des anderen z.B. vertikalen Querbleches 9 einen ebenso kleinen Differenzstrom wie die beiden.zuerst betrachteten H -Komponenten. Da das erste und das zweite Hz-Komponentenpaar bei der H21-Welle untereinander gleiche Amplitude, aber stets entgegengesetzte Richtung haben, wie sich bei jeglicher H21-Polarisation aus dem H21-Feldbild des koaxialen Wellenleiters ergibt, gilt dies auch für die entsprechenden Differenzströme. Diese Differenzströme, die ja in ein und derselben Koaxialleitung fließen, löschen sich somit stets gegenseitig aus.3, however, the H 21 wave with its second pair of H z components in front of the two
Die H21-Welle ist also bei der Weiche nach Fig.3 nicht nur mit ihrer bloßen Feldselektivität, je nach dem Durchmesser des Welleninnenleiters 4, von der Koaxialleitung entkoppelt, sondern zusätzlich noch mit der Netzwerkselektivität, die den gekreuzten Querblechen 6 und 9 gegenüber der H21-Welle zukommt. Diese Netzwerkselektivität ist bei voller Symmetrie der Anordnung breitbandig beliebig hoch.The H 21 wave is thus decoupled from the coaxial line not only with its bare field selectivity, depending on the diameter of the
Bei der Anordnung nach Fig.3 kann mit folgender einfachen Änderung ein grundsätzlicher Funktionswandel, und zwar zum H21-Koaxialwellenwandler, herbeigeführt werden. Beide Resonanzschlitze ein und desselben, an sich beliebigen Querbleches 6 oder 9 werden gegenüber der in Fig.3 gezeigten Lage auf der jeweils anderen Seite dieses Querbleches 9 bzw. 6 angebracht. Ein Primärstrom aus der Koaxialleitung erzeugt dann im koaxialen Wellenleiter 4,1 vor den Resonanzschlitzen 7,8,10 und 11 HZ-Komponenten, die in zyklischer Reihenfolge alternierende Richtungen haben. Diese Hz-Konfiguration paßt nun zur H21-Welle, die angeregt wird. Dagegen ist diese alternierende Hz-Kom- ponentenfolge konträr zur H01-Welle und auch zu H11-Wellen jeglicher Polarisation. Dieses abgewandelte innere Selektionsnetzwerk koppelt also nun die H21-Welle mit der Koaxialleitung 5,4 und entkoppelt diese von der H01-Welle und von allen H11-Wellen. Die Netzwerkselektivität wird hier allerdings von einem negativen Beitrag durch "Feldselektivität" reduziert, da eine im koaxialen Wellenleiter laufende H01-Welle nach Fig.1 die einzelnen Resonanzschlitze 7,8,10 und 11 nach wie vor viel stärker anregt als die H21-Welle.In the arrangement according to FIG. 3, a fundamental change in function, namely to the H 21 coaxial wave converter, can be brought about with the following simple change. Both resonance slots of one and the same, any
Zur Vervollständigung dieser Betrachtung wird darauf hingewiesen, daß in Fig.4 in einer perspektivischen Ansicht die Grundform der vorher beschriebenen H01-Koaxial-Wellenweiche dargestellt ist. Diese Bauweise hat in einem Welleninnenleiter 12 nur einen einzigen Resonanzschlitz 13, der von einem "halben", d.h. nur über einen halben Durchmesser reichenden Querblech 14 aus der Koaxialleitung 5, 12 mit dem zentralen Innenleiter 15 gespeist wird. Diese Anordnung arbeitet rein feldselektiv, ohne jedes innere Selektionsnetzwerk. Gleichwohl ist von dieser Anordnung unter Berücksichtigung der relativen Hz-Amplituden in Fig.1 eine umso höhere Entkopplung der H21- Welle und aller H11-Wellen von der Koaxialleitung zu erwarten, je dünner der Welleninnenleiter 12 ist, wobei insbesondere die H11-Reflexion sehr klein wird. Dieser einfache Innenschlitzkoppler ist insbesondere für tiefere Frequenzen, etwa unter 2 GHz, geeignet.To complete this observation, it is pointed out that the basic shape of the previously described H 01 coaxial crossover is shown in a perspective view in FIG. This design has in a shaft
In den drei in den Fig.3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Rohrleiter 1 nicht wie beim Beispiel nach Fig.2 durch eine metallische Kurzschlußplatte abgeschlossen, sondern er geht mittels eines kegelförmigen Übergangsstückes 16 auf einen engeren Rundhohlleiter 17 über. In diesem engeren Rundhohlleiter 17 kann sich z.B. das H01-Feld nur noch aperiodisch gedämpft ausbreiten, wogegen die H11-Welle dort noch gut ausbreitungsfähig ist.In the three exemplary embodiments shown in FIGS. 3 to 5, the tubular conductor 1 is not terminated by a metallic short-circuit plate, as in the example according to FIG. 2, but rather passes over to a narrower
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