EP0246427B1

EP0246427B1 - Wellentypweiche

Info

Publication number: EP0246427B1
Application number: EP19870104804
Authority: EP
Inventors: Klaus Eilhardt; Ludwig Haas
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1991-09-11
Anticipated expiration: 2007-04-01
Also published as: DE3617438C1; EP0246427A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellentypweiche, geeignet zur Auskopplung eines höheren Wellentyps TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ aus einem Hohlleiter abschnitt bei geringer Kopplung des Grundwellentyps TE₁₁°, mit an sich bekannten Koppelelementen, wie beispielsweise Koaxialsonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in Umfangsrichtung 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 Auskoppelstelle des höheren Wellentyp TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenlänge λ des betreffenden höheren Wellentyps TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ von der ersten Stufe eines an sich bekannten gestuften λ_TE₁₁/4-Transformators, welcher den Querschnitt des die Wellentypweiche enthaltenden Hohlleiterabschnittes verringert, angeordnet ist, und daß die Auskopplung über eine radial umlaufende Nut mit einer Nuttiefe 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 Koppelelemente paarweise gegenüberliegend am Umfang der Außenwand der Nut angeordnet sind.
Vorteilhafterweise kann der λ_TE₁₁/4-Transformator auch eine oder mehrere Nuten in der Wandung des Hohlleiterabschnittes zur Verbesserung des Stehwellenverhältnisses des Grundwellentyps TE₁₁° 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 Erfindung.
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_TE₁₁/4- 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 TM01 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 mit einem 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

Wellentypweiche, geeignet zur Auskopplung eines höheren Wellentyps TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ aus einem Hohlleiter abschnitt (HL) bei geringer Kopplung des Grundwellentyps TE₁₁°, mit die an sich bekannten Koppelelementen (E) wie beispielsweise Koaxialsonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in Umfangsrichtung in der Hohl-leiterwandung eingelassenen, quer zur Strahlungsrichtung verlaufenden Nut (N) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskoppelstelle (K) des höheren Wellentyps TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenlänge λ des betreffenden höheren Wellentyps TM₀₁° bzw. TM₁₁^□ von der ersten Stufe (S) eines an sich bekannten gestuften λ_TE₁₁/4-Transformators (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 im Bereich von 0,4<T/λ <0,7 und einer Nutbreite B im Bereich von 0.01<B/λ <0,05 erfolgt, wobei Koppelelemente (E) paarweise gegenüberliegend am Umfang der Außenwand (A) der Nut (N) angeordnet sind.
Wellentypwelche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der λ_TE₁₁/4-Transformator (TR) eine oder mehrere Nuten in der Wandung des Hohlleiterabschnittes (HL) zum Zweck der Verbesserung der Anpassung des Grundwellentyps TE₁₁° aufweist.
Wellentypweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Hohlleiterabschnittes (HL) im Bereich der Koppelstelle (K) verjüngt.