EP0246427A1 - Wellentypweiche - Google Patents

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EP0246427A1
EP0246427A1 EP87104804A EP87104804A EP0246427A1 EP 0246427 A1 EP0246427 A1 EP 0246427A1 EP 87104804 A EP87104804 A EP 87104804A EP 87104804 A EP87104804 A EP 87104804A EP 0246427 A1 EP0246427 A1 EP 0246427A1
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EP
European Patent Office
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wave type
waveguide
coupling
groove
section
Prior art date
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EP87104804A
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English (en)
French (fr)
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EP0246427B1 (de
Inventor
Klaus Eilhardt
Ludwig Haas
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a wave type switch for decoupling a higher wave type with a low coupling of the basic wave type with the aid of coaxial probes or slots which are arranged radially symmetrically in at least one groove which is embedded in the waveguide wall and runs transversely to the radiation direction.
  • Such wave type switches are known in principle from horn radiators with integrated mode couplers for at least one higher wave type for the purpose of automatically tracking the antenna to a moving radiation source that emits electromagnetic waves.
  • DE-AS 24 60 552 describes a horn with an arrangement for removing wave types used for deposit measurement, which has coaxial coupling probes located in the horn wall, coupling loops of the coupling slots, which are arranged radially symmetrically in a groove running around the horn wall.
  • the groove depth here is a quarter of a wavelength and it is assumed that a hybrid basic wave type preferably propagates in the horn.
  • the coupling elements are carried out into the interior of the horn.
  • the invention has for its object an arrangement for decoupling the TM01 or.
  • the coupling point of the higher wave type is arranged at a distance of approximately a quarter of the waveguide wavelength of the higher wave type in question from the first stage of a known ⁇ / 4 transformer, which reduces the cross section of the waveguide section containing the wave type switch is, and that the coupling takes place via a radially circumferential groove with a groove depth in the range of 0.4 ⁇ T / ⁇ ⁇ 0.7 and a groove width B in the range of 0.01 ⁇ B / ⁇ ⁇ 0.05, the known coupling elements are arranged in pairs opposite each other on the circumference of the outer wall of the groove.
  • the ⁇ / 4 transformer can also have one or more slots to improve the standing wave ratio of the basic wave type.
  • the waveguide wall can run in the area of the coupling point with a tapering cross section.
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.
  • the single figure shows a schematically simplified section through an exemplary embodiment of a wave-type switch after the invention.
  • the exemplary embodiment is designed as a waveguide component HL with a round cross section, which can be integrated into a cable run by means of the flanges F1, F2.
  • the waveguide section reduces the cross section of a diameter D2 at the flange F2, in the next the basic wave TE11 the first higher wave type TM01 is spreadable to a diameter D1 at flange F1, in which only the basic wave type can still exist.
  • the transition stage in the area of the coupling point K with the circumferential groove N is designed so that the basic wave type TE 11 is transmitted as reflection-free as possible and at the same time the TM 1 wave type to be decoupled is reflected in the correct phase and forms a standing wave. Therefore, a ⁇ / 4 transformer TR with a step S at a distance ⁇ / 4 from the coupling point K was provided for reflection of the higher wave type TM01.
  • the coupling of the higher shaft type TM01 takes place via a radially circumferential groove N, which has a very small width B in relation to its depth T.
  • the depth T was chosen in the range of 0.4 ⁇ T / ⁇ ⁇ 0.7, where ⁇ is the waveguide wavelength of the higher wave type to be coupled out.
  • the width B of the groove N is defined in the range 0.01 ⁇ B / ⁇ ⁇ 0.05.
  • the type of decoupling of a higher shaft type according to the invention can also be applied without restriction to a waveguide section with a square cross section.
  • the square waveguide section then again has a stepped ⁇ / 4 transformer TR at the coupling point, which forms the reflection plane for the higher wave type TM11 ⁇ to be coupled out from a radially circumferential groove N.
  • the ⁇ / 4 transformer can also be designed with a linearly conical or pyramidal or continuously curved wall profile in the area of the coupling point. It is also conceivable to provide one or more grooves in the area of the coupling point to improve the adaptation of the basic wave type.

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Abstract

Es wird eine Modenweiche in Form eines Hohlleiterab­schnittes eines runden oder quadratischen Hohlleiters vorgestellt, die hervorragende elektrische Eigenschaf­ten bezüglich der Auskopplung und einen besonders ein­fachen mechanischen Aufbau aufweist. Die Auskopplung des höheren Wellentyps TM01 erfolgt über eine radial umlaufende Nut (N). Über paarweise gegenüberliegende Koppelelemente (E) werden die so ausgekoppelten Signale einem geeigneten Netzwerk (NW) zugeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wellentypweiche zur Aus­kopplung eines höheren Wellentyps bei geringer Kopplung des Grundwellentyps mit Hilfe von koaxialen Sonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in der Hohlleiterwandung eingelassenen, quer zur Strah­lungsrichtung verlaufenden Nut angeordnet sind.
  • Derartige Wellentypweichen sind grundsätzlich von Horn­strahlern mit integrierten Modenkopplern für mindestens einen höheren Wellentyp zum Zweck der automatischen Nachführung der Antenne auf eine sich bewegende und elektromagnetische Wellen aussendende Strahlungsquelle bekannt.
  • In der DE-AS 24 60 552 ist ein Hornstrahler mit einer Anordnung zur Entnahme von der Ablagemessung dienenden Wellentypen beschrieben, der in der Hornstrahlerwand sitzende koaxiale Kopplungssonden, Kopplungsschleifen der Kopplungsschlitze aufweist, die radialsymmetrisch in einer in der Hornstrahlerwand umlaufenden Nut ange­ordnet sind. Die Nuttiefe beträgt hierbei eine Viertel­wellenlänge und es wird vorausgesetzt, daß sich im Hornstrahler vorzugsweise ein hybrider Grundwellentyp ausbreitet. Außerdem sind die Koppelelemente bis in den Innenraum des Hornstrahlers durchgeführt.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Auskopplung des TM₀₁-bzw. TM₁₁-­Wellentyps aus einem glattwandigen Hohlleiterabschnitt mit kreisförmigem oder quadratischem Querschnitt für eine zirkular polarisierte Welle anzugeben, welche eine sehr geringe Kopplung des Grundwellentyps aufweist und gleichzeitig die Verwendung hoher Sendeleistungen er­laubt.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Koppelstelle des höheren Wellentyps in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenlänge des betreffen­den höheren Wellentyps von der ersten Stufe eines an sich bekannten λ/4-Transformators, welcher den Quer­schnitt des die Wellentypweiche enthaltenden Hohllei­terabschnittes verringert, angeordnet ist, und daß die Auskopplung über eine radial umlaufende Nut mit einer Nuttiefe im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 und einer Nut­breite B im Bereich von 0,01<B/λ<0,05 erfolgt, wobei die an sich bekannten Koppelelemente paarweise gegen­überliegend am Umfang der Außenwand der Nut angeordnet sind.
  • Vorteilhafterweise kann der λ/4-Transformator auch eine oder mehrere Nuten zur Verbesserung des Stehwel­lenverhältnisses des Grundwellentyps aufweisen. Außer­dem kann die Hohlleiterwandung im Bereich der Koppel­stelle mit einem sich verjüngenden Querschnitt verlau­fen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ben. Es zeigt die einzige Figur einen schematisch ver­einfachten Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Wellentypweiche nach der Erfingung.
  • Das Ausführungsbeispiel ist als Hohlleiterbauteil HL mit rundem Querschnitt ausgeführt, welches mittels der Flansche F1, F2 in einen Leitungszug integriert werden kann. Der Hohlleiterabschnitt reduziert den Querschnitt von einem Durchmesser D2 beim Flansch F2, in dem neben der Grundwelle TE₁₁ auch der erste höhere Wellentyp TM₀₁ ausbreitungsfähig ist, auf einen Durchmesser D1 beim Flansch F1, in dem nur noch der Grundwellentyp existieren kann.
  • Die Übergangsstufe im Bereich der Koppelstelle K mit der umlaufenden Nut N ist so ausgebildet, daß der Grundwellentyp TE₁₁ möglichst reflexionsfrei übertra­gen wird und gleichzeitig der auszukoppelnde TM₀₁-­Wellentyp phasenrichtig reflektiert wird und eine ste­hende Welle bildet. Deshalb wurde zur Reflexion des höheren Wellentyps TM₀₁ ein λ/4-Transformator TR mit einer Stufe S im Abstand λ/4 von der Koppelstelle K vorgesehen.
  • Die Auskopplung des höheren Wellentyps TM₀₁ erfolgt über eine radial umlaufende Nut N, die im Verhältnis zu ihrer Tiefe T eine sehr geringe Breite B aufweist. Die Tiefe T ist im Gegensatz zur üblichen Dimensionierung im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 gewählt worden, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des auszukoppelnden höheren Wellentyps ist. Die Breite B der Nut N wird im Bereich 0,01<B/λ<0,05 festgelegt. Durch Variation des Tiefen­/Breiten-Verhältnisses kann im jeweiligen Anwendungs­fall die Entkopplung des Grundwellentyps im Hinblick auf die Kopplung des höheren Wellentyps optimiert wer­den.
  • Die Entnahme des höheren Wellentyps aus der Nut N er­folgt im Bereich der außenliegenden Schmalseite A der Nut mit Hilfe von paarweise gegenüberliegenden Koppel­elementen E bekannter Bauart. Die Koppelelemente werden dann in bekannter Art mittels eines geeigneten Netzwer­kes NW, das in der Figur nicht dargestellt ist, zusam­mengefaßt.
  • Die erfindungsgemäße Art der Auskopplung eines höheren Wellentyps kann ohne eine Einschränkung auch bei einem Hohlleiterabschnitt mit quadratischem Querschnitt ange­wendet werden. Der Quadratische Hohlleiterabschnitt weist dann an der Koppelstelle wiederum einen gestuften λ/4-Transformator TR auf, der die Reflexionsebene für den aus einer radial umlaufenden Nut N auszukoppelnden höheren Wellentyp TM₁₁□ bildet.
  • Je nach Anwendungsfall kann der λ/4-Transformator auch durch einen linear konisch bzw. pyramisch oder kontinuierlich gekrümmten Wandverlauf im Bereich der Koppelstelle ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, im Bereich der Koppelstelle noch eine oder mehrere Nuten zur Verbesserung der Anpassung des Grundwellentyps vor­zusehen.
  • Die erfindungsgemäßen Vorteile sind besonders darin zu sehen, daß hiermit eine Wellentypweiche geschaffen wur­de, die sich durch erheblich verbesserte elektrische Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Auskopplung als auch bezüglich der Verwendbarkeit bei der Übertragung hoher Leistungen auszeichnet. Durch die Ausbildung der Wellentypweiche als Hohlleiterabschnitt können alle Vorteile der Austauschbarkeit modulartiger Baugruppen in einem System genutzt werden.
  • Bei einem Labormuster konnten folgende Meßwerte bei zirkularer Polarisation erzielt werden: Bandbeite: 12 %; Entkopplung vom Grundwellentyp: -27 dB; Rückfluß­dämpfung: -30 dB; Kopplung des höheren Wellentyps: -6 dB.

Claims (3)

1. Wellentypweiche zur Auskopplung eines höheren Wellentyps bei geringer Kopplung des Grundwellentyps mit Hilfe von koaxialen Sonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in der Hohllei­terwandung eingelassenen, quer zur Strahlungsrichtung verlaufenden Nut angeordnet sind, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Koppelstelle (K) des höheren Wellentyps (TM₀₁°/TM₁₁□) in einer Entfer­nung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenläge (λTM01/TM11/4) des betreffenden höheren Wellen­typs von der ersten Stufe (S) eines an sich bekannten λ/4-Transofrmators (TR), welcher den Querschnitt des die Wellentypweiche enthaltenden Hohlleiterabschnittes (HL) verringert, angeordnet ist, und daß die Auskopp­lung über eine radial umlaufende Nut (N) mit einer Nut­tiefe (T) im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 und einer Nut­breite B im Bereich von 0,01<B/λ<0,05 erfolgt, wobei die an sich bekannten Koppelelemente (E) paarweise ge­genüberliegend am Umfang der Außenwand (A) der Nut (N) angeordnet sind.
2. Wellentypweiche nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der λ/4-Transformator (TR) eine oder mehrere Nuten (NT) in der Wandung des Hohlleiterabschnittes (HL) zum Zweck der Verbesserung der Anpassung des Grundwellentyps aufweist.
3. Wellentypweiche nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Hohlleiterabschnittes (HL) im Bereich der Koppelstelle verjüngt.
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DE2460552B2 (de) * 1973-12-20 1978-01-26 Thomson-Csf, Paris Hornstrahler mit einer anordnung zur entnahme von der ablagemessung dienenden wellentypen
US4148035A (en) * 1977-12-14 1979-04-03 Rca Corp. Subwavelength monopulse antenna

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