EP1026771A1 - Diplexer für HF-Signale - Google Patents

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Publication number
EP1026771A1
EP1026771A1 EP00100562A EP00100562A EP1026771A1 EP 1026771 A1 EP1026771 A1 EP 1026771A1 EP 00100562 A EP00100562 A EP 00100562A EP 00100562 A EP00100562 A EP 00100562A EP 1026771 A1 EP1026771 A1 EP 1026771A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
diplexer
conductor
transmitting
strip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00100562A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ioannis Dr. Polychronakis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATTISAT SA
Original Assignee
ATTISAT SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATTISAT SA filed Critical ATTISAT SA
Publication of EP1026771A1 publication Critical patent/EP1026771A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies

Definitions

  • the invention relates to a diplexer for transmitting RF signals between an emitter such as one Satellite antenna or a horn and a transmitter and / or Receiving unit, in particular for receiving signals in a first satellite band and for sending signals in another satellite band.
  • an emitter such as one Satellite antenna or a horn
  • a transmitter and / or Receiving unit in particular for receiving signals in a first satellite band and for sending signals in another satellite band.
  • Diplexers are that in bidirectional satellite antenna systems Link between the satellite antenna and the transmitting and / or Receiving electronics.
  • a diplexer assigns the two of the satellite antenna leading signal paths and leads them individually to the transmitting and receiving electronics, so that at the same time can be received and sent, or on two channels each can be sent or received.
  • satellite antennas used are unidirectional antennas, i.e. they can only receive signals, but not signals send out.
  • a variety of Applications in which a bidirectional transmission and Receiving mode with simultaneously sent and received Signals is needed. These are e.g. satellite based Internet access, interactive television applications, such as Video on demand or home shopping, or for VSAT systems (Very Small Aperture Terminal) for satellite communication.
  • Diplexers are known from special applications, for example for military ones Applications or for space travel. The high cost however, these special applications prevent introduction such diplexer on the mass market. Furthermore, yours Manufacturing not suitable for series production.
  • the invention has for its object a diplexer for To create antennas that are easy and inexpensive to manufacture is.
  • the diplexer according to the invention contains a first waveguide to carry a first signal and a second coaxial Waveguide, the inner conductor of the first waveguide is formed.
  • the second waveguide is used to guide one second signal.
  • the first waveguide is open at both ends; at one end it can be connected to a radiator like an antenna to be connected while on the second of the antenna end facing away from a transmitting and / or receiving unit can be connected.
  • a Horn which can be part of the waveguide, be used.
  • the second waveguide is on the End facing away from the antenna and conductor strips protrude of strip conductors into the second waveguide, which the second signal out of the second waveguide can lead or couple.
  • the stripline or stripes can be sent directly to an input of the transmission and / or Receiver unit can be connected. With the help of Stripline can be the two in the first and second Waveguide guided signals on simple and inexpensive Split wise.
  • a strip line consists of a thin strip-shaped one Conductor strip that is in a dielectric, such as Air or a solid dielectric, between two ground planes is embedded.
  • a stripline has the advantage that it is easy to manufacture, e.g. as a printed circuit on a dielectric support film, and also easy to position and is to be aligned.
  • the transmitting and / or receiving unit is preferably a component of the diplexer, the conductor strips of the strip conductors on the circuit board of the transmitter and / or receiver unit are arranged. This leads to a further simplification of the Diplexers because the stripline is put together in one operation with the printed circuits of the transmitting and / or receiving unit can be produced.
  • the diplexer can interact with the stripline Coupling waveguide for connection to the transmission and / or Receiver unit included.
  • the stripline to the Coupling waveguide guided. There they protrude into the coupling waveguide into the signal in or out to couple out of it.
  • the coupling waveguide Transmitter and receiver unit can be connected directly. This makes possible the connection of the diplexer to commercially available external transmitters and / or Receiving units, which are for connection to a waveguide are determined.
  • the first and second waveguides preferably run coaxial with each other and the coupling waveguide parallel to the first two waveguides.
  • the stripline is then arranged perpendicular to the longitudinal axes of the waveguides and its conductor strip protrudes laterally into the second waveguide and the coupling waveguide into it. This arrangement allows a compact structure. But it is also possible the coupling waveguide at an angle to the first to arrange both waveguides.
  • the diplexer has a two-part housing.
  • the top of the case forms the walls of the second waveguide and an end plate of the coupling waveguide.
  • the lower part of the Housing defines an end plate of the second waveguide and the walls of the coupling waveguide.
  • In the lower part can be a commercially available hollow tube for the first waveguide be used. This consists of only two parts Housing can be easily, e.g. by Casting are made and then assembled.
  • the housing can form channels for the conductor strip or strips, so that signal interference and losses can be reduced.
  • the first and second waveguides preferably widen in Direction of the antenna. This will be the one from the satellite coming and bundled signals from the satellite antenna better captured.
  • the widenings act like horn blowers; these can - for example in terrestrial applications - replace the antenna. In addition, such conical or with parts in a phase are better cast.
  • FIG. 1 schematically shows a satellite antenna 1 of the parabolic reflector type shown.
  • the satellite antenna 1 is with a Mast bracket 2 attached to an outer wall 3 of the building and points a parabolic reflector 4 for focusing or for parallel Distribution of electromagnetic waves 5 on.
  • electromagnetic waves 5 hit the antenna dish 4 on and are from this to a focal point focused.
  • a diplexer 10 is on struts 6 in the focal point attached. In transmit mode, the diplexer 10 emits electromagnetic waves Waves 5 from the bowl 4 parallel aligned and transmitted to a satellite, not shown become. In reception mode, the diplexer 10 takes the electromagnetic waves 5 and leads them to a transmission and Receiving unit.
  • the diplexer 10 contains one first waveguide 11 for carrying a first signal.
  • This Waveguide 11 is formed by a round one open at both ends Tube 12 formed.
  • the tube 12 connects an antenna side Opening of the diplexer 10 with a transmitting and receiving unit 7.
  • This embodiment is directed to that first waveguide 11 signals of the so-called Ka band (approx. 30 GHz) in transmission mode.
  • Ka band approximately 30 GHz
  • the first waveguide 11 can be any other for waveguides have a suitable cross-section.
  • the first waveguide 11 forms the inner conductor for a Coaxial conductor trained second waveguide 13.
  • the outer conductor of the second waveguide 13 is supported by a wall 14 formed, which preferably in cross section the tube 12 of the first waveguide 11 follows.
  • the second waveguide 13 is used to carry a second signal that has a lower frequency as the first signal and here in the so-called Ku band (10.7 up to 12.75 GHz). This band is used for reception. Consequently can be sent with the diplexer 10 at the same time, namely through the first waveguide 11 with a first lying in the Ka band Signal, and are received with a second signal, the is guided by the second waveguide 13 and in the Ku band lies.
  • the wall 14 of the second waveguide 13 is a component an upper housing part 15, which together with a lower housing part 16 forms a housing 17 of the diplexer 10.
  • the Upper housing part 15 faces the antenna reflector 4 while the lower housing part 16 of the transmitting and receiving unit 7 is facing.
  • the housing 17 consists of a metallic Casting.
  • the wall 14 widened towards the antenna side. Additionally or alternatively can on the antenna-side end of the wall 14 funnel-shaped horn. This horn can too be an integral part of the wall 14.
  • the lower housing part 16 has a recess 18, which in the assembled Condition of the housing 17 is part of the second Waveguide 13 is and axially extended.
  • the deepening 18 is completed with a base plate 19, which the second waveguide 13 on its side facing away from the antenna 1 Limited end.
  • a Through opening 20 which is flat on the interior of the first waveguide 11 connects and extends it, so that a transmitter unit to a flange 21 projecting from below of the diplexer 10 can be connected.
  • This flange 21 is like this explained that it meets current standards. Also leave different housing base parts in a simple manner train which each have a different standard flange. The diplexer 10 can thus be easily adapted to different standards become.
  • the upper part of the through opening 20 is as a holder 22 expanded for the tube 12 of the first waveguide 11.
  • the Bracket 22 and the lower end of tube 12 can for example be designed as a thread, so that the tube 12 at the Assembly is simply screwed into the lower housing part 16.
  • the upper housing part 15 has a transition region 23, which is connects to the wall 14 at least in part of the circumference.
  • the lower housing part 16 has a corresponding one Transition area 24, which is designed such that the exactly cover the two transition areas 23, 24 when the housing 17 is assembled.
  • a recess 25 which has the same diameter as the second waveguide 13.
  • the recess 25 is up through a base plate 26 completed.
  • a flange 27 adjoins a coupling waveguide 28 defined and to a receiving unit, for example a so-called LNB (Low Noise Block converter) can be connected.
  • the Flange 27 is designed such that standard LNBs are connected can be.
  • LNB Low Noise Block converter
  • the LNB and the transmitting and receiving unit 7 can be used as one Be trained.
  • the diameter of the coupling waveguide 28 need not be that Diameter of the second waveguide 13 correspond. Is too it is possible instead of a single coupling waveguide to provide several, for example one per polarization of the Signal.
  • the recess 25 of the upper housing part 15 corresponds in cross section the coupling waveguide 28 and is also a component of the coupling waveguide 28.
  • the coupling waveguide 28 is open towards the flange 27 and upwards, i.e. to the reflector 4 completed.
  • Distributed over part of the circumferential area open one or more channels 29, which from the transition areas 23 and 24 of the upper housing part 15 and the lower housing part 16 are limited, laterally in the coupling waveguide 28.
  • the channels 29 also open into the second waveguide 13; so they connect the second waveguide 13 with the coupling waveguide 28.
  • a conductor strip 30 for transmission is located in the channel 29 the received signal carried by the second waveguide 13 to the coupling waveguide 28.
  • the conductor strip 30 and the channel 29 form a strip conductor 40.
  • the conductor strip 30 protrudes laterally into the second waveguide 13, so that it is excited by the signal carried there which is then transmitted through channel 29 and from an end portion of the stripline 40 which is in the coupling waveguide 28 protrudes, coupled into this.
  • the receiving signal is then from the coupling waveguide 28 passed to an amplifier where it is processed and via a Cable, for example, a satellite decoder is supplied.
  • the depths of the depressions 18 and 25 are dimensioned such that that the conductor strip 30 a distance of a quarter wavelength of the guided signal to the base plates 19 and 26 Has. This serves for reflection and increases the coupling in and out the signals from or into the waveguide.
  • the conductor strip 30 is made of a dielectric support film 31 worn. This is about 0.1 mm thick and consists of Mylar, Capton or similar dielectric materials.
  • the conductor strip 30 can, for example, as a printed circuit on the Support film 31 may be formed.
  • the support film 31 has a hole 32 for receiving the tube 12 of the first waveguide 11.
  • the upper housing part 15 and that Lower housing part 16 each have a flat projecting edge 33 and 34, between which the dielectric support film 31 is jammed. Screws or pins 35 press the two Halves of the housing together and align the dielectric support film 31 exactly.
  • a strip line is shaped the so-called channeled suspended substrate stripline is used.
  • the conductor strip 30 on a largely floating support film 31 is arranged and in a shielding, the loss-reducing channel 29 out is.
  • the dielectric both in the individual waveguides 11, 13, 28 and for the Stripline 40 air used. It can also be for one or more or each of these conductors has a different dielectric, like for example a gas or a solid dielectric is used become.
  • Channel section 29 serves to end sections of further strip conductors lead into the second waveguide 13. This will be explained later with reference to Figure 4.
  • FIGS. 3 to 5 Various strip line arrangements are shown in FIGS. 3 to 5 shown.
  • the view is a top view, at which is a section through the edge 33 of the housing top 15 is.
  • the housing essentially corresponds to the housing from Fig. 2, but are for receiving the various strip conductors modified.
  • the conductor strips 30 have a width of about 2 to 3 mm.
  • the width of the channels 29 is greater than 5 to 10 mm so that the line resistance is not increased and tight manufacturing tolerances can be avoided.
  • FIG. 4 shows four strip conductors 40a, 40b; namely two outer strip conductors 40a and two inner strip conductors 40b.
  • the end portions of the conductor strips 30a, 30b of the strip conductors 40a, 40b are in the two waveguides 13, 28, respectively offset by 90 ° so that there is an outer conductor strip 30a and an inner conductor strip 30b are opposite.
  • the outer stripline 40a and the opposite inner strip conductor 40b is the same Length or a multiple of the length of the guided wavelength have so that when coupling from the second waveguide 13 recorded phase difference of 180 ° also in the Coupling in the coupling waveguide 28 is maintained. Since the outer strip conductors 40a travel a longer distance, are the inner strip conductors 40b in the middle area meandering, so that they are the same length as the outer Have stripline 40a.
  • 3dB coupler 36 In the middle area of the conductor strips 30c, 30d is a so-called 3dB coupler 36 is formed.
  • the 3dB coupler 36 consists of two parallel conductor strips 30c, 30d connecting cross lines 37, which in a large cross channel 38 or are arranged in two individual transverse channels. It can also other 3dB couplers, e.g. Proximity coupler used become.
  • Diplexer 110 includes a first waveguide 111 for Carrying a first signal from one at both ends open round tube 112 is formed.
  • This first waveguide 111 forms the inner conductor for one as a coaxial conductor trained second waveguide 113.
  • the outer conductor of the second waveguide 113 is formed by a wall 114, which is preferably the cross section of tube 112 of the first Waveguide 111 follows.
  • the wall 114 of the second Waveguide 113 is part of an upper housing part 115, which together with a lower housing part 116 a housing 117 of the diplexer 110.
  • On the lower housing part 116 Region of the opening of the first waveguide 111 a transmission and / or Receiver unit 7 can be connected.
  • a strip line 118 consists of a between the metallic housing upper part 115 and the metallic housing base 116 on a dielectric Support foil 119 arranged conductor strips 120, wherein as Dielectric between the strip line 120 and the Housing parts 115,116 air is used.
  • Dielectric between the strip line 120 and the Housing parts 115,116 air is used.
  • a solid dielectric or dielectric support elements such as foam films or honeycomb structures, to support the dielectric Insert support film 119 into the air dielectric.
  • the diplexers 10, 110 of the first and the second embodiment identical.
  • the two embodiments shown in Figures 2 and 6 differ in the type of coupling of the stripline to a sending and / or receiving unit.
  • a transmitting or receiving part 121 of the transmitting and / or Receiving unit 7 is an integral part of the diplexer 110
  • Upper housing part 115 and lower housing part 116 each have a trough-shaped recess 122 or 123, which is a housing form for the transmitting or receiving part 121.
  • On their side Ends have the upper housing part 115 and the lower housing part 116 each have a flat projecting edge 124 or 125, between which the dielectric support film 119 is clamped.
  • Screws or pins 126 press the two completely around it Housing 117 surrounding edges 124 and 125 together and align the dielectric support film 119 exactly.
  • the electronics 127 of the transmitting or receiving part 121 On the dielectric support film 119 is next to the Conductor strips 120 in the region of the trough-shaped depressions 122, 123 the electronics 127 of the transmitting or receiving part 121 arranged.
  • the electronics 127 take this from the stripline 118 led signal and processes it accordingly and puts it, for example, at an output of 128 consumers such as a satellite receiver for television.
  • the integration of the transmitting or receiving part 121 in the Diplexer 110 allows a particularly simple construction of the Diplexers 110, since all electronic components 127 of the Transmitting or receiving part 121 and the conductor strips 118 the same circuit board or dielectric support film 119 are arranged.
  • a standard LNB e.g. with a C-120 waveguide flange
  • a first waveguide 111 in the circuit board is used as the central conductor in the flange.
  • FIGS Striplines can of course also be used for the second Exemplary embodiment of the diplexer according to FIG. 6 is used come.

Landscapes

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Ein zum Übertragen von HF-Signalen zwischen einem Strahler (1) und einer Sende- und/oder Empfangseinheit (7) vorgesehener Diplexer hat einen ersten Wellenleiter (11;111) zum Führen eines ersten Signals, der zwischen Strahler (1) und Sende- und/oder Empfangseinheit (7) anschließbar ist, einen als Koaxialleiter ausgebildeten zweiten Wellenleiter (13;113) zum Führen eines zweiten Signales, der an den Strahler (1) anschließbar ist, wobei der erste Wellenleiter (11;111) den Innenleiter des zweiten Wellenleiters (13;113) bildet, und einen Streifenleiter (40;118) zum Auskoppeln des zweiten Signales aus dem zweiten Wellenleiter zum Anschluß an die Sende und/oder Empfangseinheit (7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Diplexer zum Übertragen von HF-Signalen zwischen einem Strahler wie beispielsweise einer Satellitenantenne oder einem Hornstrahler und einer Sende- und/oder Empfangseinheit, insbesondere zum Empfangen von Signalen in einem ersten Satellitenband und zum Senden von Signalen in einem anderen Satellitenband.
Diplexer sind bei bidirektionalen Satellitenantennenanlagen das Verbindungsglied zwischen der Satellitenantenne und der Sende- und/oder Empfangselektronik. Ein Diplexer teilt die beiden zu der Satellitenantenne führenden Signalwege auf und führt diese einzeln der Sende- und Empfangselektronik zu, so daß zeitgleich empfangen und gesendet werden kann, bzw. auf jeweils zwei Kanälen gesendet oder empfangen werden kann.
Die derzeit üblichen zum Empfang von Fernseh- und Radioprogrammen verwendeten Satellitenantennen sind unidirektionale Antennen, d.h. sie können nur Signale empfangen, jedoch keine Signale aussenden. Es zeichnen sich jedoch bereits eine Vielzahl von Anwendungen ab, in denen ein bidirektionaler Sende- und Empfangsbetrieb mit zeitgleich verschickten und empfangenen Signalen benötigt wird. Dies sind z.B. satellitengestützte Internetzugänge, interaktive Fernsehanwendungen, wie beispielsweise Video on Demand oder home shopping, oder für VSAT-Anlagen (Very Small Apertur Terminal) für die Satellitenkommunikation.
Bekannt sind Diplexer aus Spezialanwendungen etwa für militärische Anwendungen oder für die Raumfahrt. Die hohen Kosten dieser Spezialanwendungen verhindern jedoch eine Einführung derartiger Diplexer auf dem Massenmarkt. Darüberhinaus ist ihre Fertigung nicht für eine Serienproduktion geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Diplexer für Antennen zu schaffen, der einfach und kostengünstig zu fertigen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Diplexer enthält einen ersten Wellenleiter zum Führen eines ersten Signales sowie einen zweiten koaxialen Wellenleiter, dessen Innenleiter von dem ersten Wellenleiter gebildet ist. Der zweite Wellenleiter dient zum Führen eines zweiten Signals. Der erste Wellenleiter ist an beiden Enden offen; an einem Ende kann er an einen Strahler wie eine Antenne angeschlossen werden, während an dem zweiten der Antenne abgewandten Ende eine Sende- und/oder Empfangseinheit anschließbar ist. Statt einer Antenne kann auch ein Hornstrahler, der Bestandteil der Wellenleiter sein kann, verwendet werden. Der zweite Wellenleiter ist an dem der Antenne abgewandten Ende abgeschlossen und es ragen Leiterstreifen von Streifenleitern in den zweiten Wellenleiter hinein, die das zweite Signal aus dem zweiten Wellenleiter heraus führen oder einkoppeln können. Der oder die Streifenleiter können direkt an einen Eingang der Sende- und/oder Empfangseinheit angeschlossen werden. Mit Hilfe der Streifenleiter lassen sich die beiden in dem ersten und zweiten Wellenleiter geführten Signale auf einfache und kostengünstige Weise aufteilen.
Ein Streifenleiter besteht aus einem dünnen streifenförmigen Leiterstreifen, der in einem Dielektrikum, wie beispielsweise Luft oder einem massiven Dielektrikum, zwischen zwei Masseebenen eingebettet ist. Ein Streifenleiter hat den Vorteil, daß er einfach herzustellen ist, z.B. als gedruckte Schaltung auf einer dielektrischen Stützfolie, und zudem einfach zu positionieren und auszurichten ist.
Vorzugsweise ist die Sende- und/oder Empfangseinheit Bestandteil des Diplexers, wobei die Leiterstreifen der Streifenleiter auf der Schaltungsplatine der Sende- und/oder Empfangseinheit angeordnet sind. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Diplexers, da die Streifenleiter in einem Arbeitsgang zusammen mit den gedruckten Schaltungen der Sende- und/oder Empfangseinheit hergestellt werden können.
Der Diplexer kann einen mit dem Streifenleiter zusammenwirkenden Ankopplungswellenleiter zum Anschluß an die Sende- und/oder Empfangseinheit enthalten. Dazu sind die Streifenleiter zu dem Ankopplungswellenleiter geführt. Dort ragen sie in den Ankopplungswellenleiter hinein, um das Signal in diesen ein- oder aus ihm auszukoppeln. An den Ankopplungswellenleiter ist eine Sende- und Empfangseinheit direkt anschließbar. Dies ermöglicht den Anschluß des Diplexers an handelsübliche externe Sende- und/oder Empfangseinheiten, welche zum Anschluß an einen Wellenleiter bestimmt sind.
Bevorzugterweise verlaufen der erste und zweite Wellenleiter koaxial zueinander und der Ankopplungswellenleiter verläuft parallel zu den ersten beiden Wellenleitern. Der Streifenleiter ist dann senkrecht zu den Längsachsen der Wellenleiter angeordnet und sein Leiterstreifen ragt seitlich in den zweiten Wellenleiter und den Ankopplungswellenleiter hinein. Diese Anordnung erlaubt einen kompakten Aufbau. Es ist aber auch möglich, den Ankopplungswellenleiter unter einem Winkel zu den ersten beiden Wellenleitern anzuordnen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Diplexer ein zweiteiliges Gehäuse auf. Das Oberteil des Gehäuses bildet die Wände des zweiten Wellenleiters und eine Abschlußplatte des Ankopplungswellenleiters. Das Unterteil des Gehäuses definiert eine Abschlußplatte des zweiten Wellenleiters und die Wände des Ankopplungswellenleiters. In das Unterteil kann ein handelsübliches Hohlrohr für den ersten Wellenleiter eingesetzt werden. Dieses aus lediglich zwei Teilen bestehende Gehäuse kann auf einfache Art und Weise, z.B. durch Gießen hergestellt werden und anschließend montiert werden.
Das Gehäuse kann Kanäle für den oder die Leiterstreifen bilden, so daß Signalstörungen und Verluste verringert werden können.
Vorzugsweise weiten sich der erste und zweite Wellenleiter in Richtung der Antenne auf. Dadurch werden die von dem Satelliten kommenden und von der Satellitenantenne gebündelten Signale besser eingefangen. Die Aufweitungen wirken wie Hornstrahler; diese können - beispielsweise bei terrestrischen Anwendungen - die Antenne ersetzen. Zudem können derartige konische oder mit einer Phase versehenen Teile besser gegossen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Satellitenantenne,
Fig. 2
eine Schnittdarstellung des Diplexers in Seitenansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3
eine Schnittdarstellung des Diplexers in Draufsicht mit einem ersten Typ von Streifenleiter,
Fig. 4
eine Schnittdarstellung des Diplexers in Draufsicht mit einem zweiten Typ von Streifenleiter,
Fig. 5
eine Schnittdarstellung des Diplexers in Draufsicht mit einem dritten Typ von Streifenleiter, und
Fig. 6
eine Schnittdarstellung des Diplexers in Seitenansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist schematisch eine Satellitenantenne 1 vom Parabolreflektortyp dargestellt. Die Satellitenantenne 1 ist mit einer Masthalterung 2 an einer Gebäudeaußenwand 3 befestigt und weist einen parabolförmigen Reflektor 4 zur Fokussierung bzw. zur parallelen Verteilung von elektromagnetischen Wellen 5 auf. Im Empfangsbetrieb treffen elektromagnetische Wellen 5 auf die Antennenschüssel 4 auf und werden von dieser auf einen Fokalpunkt fokussiert. In dem Fokalpunkt ist an Streben 6 ein Diplexer 10 befestigt. Im Sendebetrieb strahlt der Diplexer 10 elektromagnetische Wellen 5 ab, welche von der Schüssel 4 parallel ausgerichtet und zu einem nicht dargestellten Satelliten übertragen werden. Im Empfangsbetrieb nimmt der Diplexer 10 die elektromagnetischen Wellen 5 auf und führt sie zu einer Sende- und Empfangseinheit.
Anhand von Fig. 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des Diplexers 10 genauer beschrieben. Der Diplexer 10 enthält einen ersten Wellenleiter 11 zum Führen eines ersten Signals. Dieser Wellenleiter 11 wird von einem an beiden Enden offenen runden Rohr 12 gebildet. Das Rohr 12 verbindet eine antennenseitige Öffnung des Diplexers 10 mit einer Sende- und Empfangseinheit 7. Dieses Ausführungsbeispiel ist darauf gerichtet, daß der erste Wellenleiter 11 Signale des sogenannten Ka-Bandes (ca. 30 GHz) im Sendebetrieb führt. Anstelle eines runden Querschnittes kann der erste Wellenleiter 11 jeden anderen für Wellenleiter geeigneten Querschnitt aufweisen.
Der erste Wellenleiter 11 bildet den Innenleiter für einen als Koaxialleiter ausgebildeten zweiten Wellenleiter 13. Der Außenleiter des zweiten Wellenleiters 13 wird von einer Wandung 14 gebildet, welche vorzugsweise im Querschnitt dem Rohr 12 des ersten Wellenleiters 11 folgt. Der zweite Wellenleiter 13 dient zum Führen eines zweiten Signales, das eine niedrigere Frequenz als das erste Signal hat und hier im sogenannten Ku-Band (10,7 bis 12,75 GHz) liegt. Dieses Band wird zum Empfang genutzt. Somit kann mit dem Diplexer 10 zeitgleich gesendet, nämlich durch den ersten Wellenleiter 11 mit einem ersten im Ka-Band liegenden Signal, und empfangen werden mit einem zweiten Signal, das von dem zweiten Wellenleiter 13 geführt wird und im Ku-Band liegt.
Die Wandung 14 des zweiten Wellenleiters 13 ist Bestandteil eines Gehäuseoberteiles 15, welches zusammen mit einem Gehäuseunterteil 16 ein Gehäuse 17 des Diplexers 10 bildet. Das Gehäuseoberteil 15 ist dem Antennenreflektor 4 zugewandt, während das Gehäuseunterteil 16 der Sende- und Empfangseinheit 7 zugewandt ist. Das Gehäuse 17 besteht aus einem metallischen Gußteil.
Um das Empfangsverhalten des Diplexers 10 zu verbessern und die Herstellung des Gehäuses 17 zu vereinfachen, ist die Wandung 14 zur Antennenseite hin aufgeweitet. Zusätzlich oder alternativ kann auf das antennenseitige Ende der Wandung 14 ein trichterförmiges Horn aufgesetzt sein. Dieses Horn kann auch fester Bestandteil der Wandung 14 sein.
Das Gehäuseunterteil 16 hat eine Vertiefung 18, welche im zusammengefügten Zustand des Gehäuses 17 Bestandteil des zweiten Wellenleiters 13 ist und diesen axial verlängert. Die Vertiefung 18 ist mit einer Bodenplatte 19 abgeschlossen, welche den zweiten Wellenleiter 13 an seinem der Antenne 1 abgewandten Ende begrenzt. Im Zentrum der Vertiefung 18 befindet sich eine Durchgangsöffnung 20, welche sich plan an den Innenraum des ersten Wellenleiters 11 anschließt und diesen verlängert, so daß eine Sendeeinheit an einen unten herausstehenden Flansch 21 des Diplexers 10 anschließbar ist. Dieser Flansch 21 ist so ausgeführt, daß er gängigen Standards entspricht. Zudem lassen sich auf einfache Art und Weise verschiedene Gehäuseunterteile ausbilden, welche jeweils einen anderen Standardflansch haben. So kann der Diplexer 10 einfach an verschiedene Standards angepaßt werden.
Der obere Teil der Durchgangsöffnung 20 ist als Halterung 22 für das Rohr 12 des ersten Wellenleiters 11 aufgeweitet. Die Halterung 22 und das untere Ende des Rohrs 12 können beispielsweise als Gewinde ausgeführt sein, so daß das Rohr 12 bei der Montage einfach in das Gehäuseunterteil 16 eingeschraubt wird.
Das Gehäuseoberteil 15 hat einen Übergangsbereich 23, der sich zumindest in einem Teil des Umfanges an die Wandung 14 anschließt. Das Gehäuseunterteil 16 hat einen entsprechenden Übergangsbereich 24, der derart ausgebildet ist, daß sich die beiden Übergangsbereiche 23,24 genau überdecken, wenn das Gehäuse 17 zusammengefügt ist. An den Übergangsbereich 23 des Gehäuseoberteils 15 schließt sich eine Vertiefung 25 an, welche den gleichen Durchmesser wie der zweite Wellenleiter 13 hat. Die Vertiefung 25 ist durch eine Bodenplatte 26 nach oben hin abgeschlossen.
An den Übergangsbereich 24 des Gehäuseunterteiles 16 schließt sich ein Flansch 27 an, der einen Ankopplungswellenleiter 28 definiert und an eine Empfangseinheit, beispielsweise einen sogenannten LNB (Low Noise Block converter) anschließbar ist. Der Flansch 27 ist derart ausgeführt, daß Standard-LNB's angeschlossen werden können. Um den Diplexer 10 für verschiedenen LNB-Standards verwenden zu können, ist es möglich, Gehäuseunterteile mit verschiedenen Standardflanschen vorzusehen und dann nach Bedarf das passende Gehäuseunterteil auszuwählen. Der LNB und die Sende- und Empfangseinheit 7 können als eine Einheit ausgebildet sein.
Der Durchmesser des Ankopplungswellenleiters 28 muß nicht dem Durchmesser des zweiten Wellenleiters 13 entsprechen. Auch ist es möglich, statt eines einzelnen Ankopplungswellenleiters mehrere vorzusehen, beispielsweise einen pro Polarisation des Signals.
Die Vertiefung 25 des Gehäuseoberteils 15 entspricht im Querschnitt dem Ankopplungswellenleiter 28 und ist auch Bestandteil des Ankopplungswellenleiters 28. Der Ankopplungswellenleiter 28 ist zum Flansch 27 hin offen und nach oben, d.h. zum Reflektor 4 hin abgeschlossen. Über einen Teil des Umfangsbereiches verteilt münden ein oder mehrere Kanäle 29, welche von den Übergangsbereichen 23 und 24 des Gehäuseoberteils 15 bzw. des Gehäuseunterteils 16 begrenzt werden, seitlich in den Ankopplungswellenleiter 28. Die Kanäle 29 münden ebenfalls in den zweiten Wellenleiter 13; sie verbinden also den zweiten Wellenleiter 13 mit dem Ankopplungswellenleiter 28.
In dem Kanal 29 befindet sich ein Leiterstreifen 30 zum Übertragen des von dem zweiten Wellenleiter 13 geführten Empfangssignal zum Ankopplungswellenleiter 28. Der Leiterstreifen 30 und der Kanal 29 bilden einen Streifenleiter 40. Der Leiterstreifen 30 ragt seitlich in den zweiten Wellenleiter 13 hinein, so daß er von dem dort geführten Signal angeregt wird, welches daraufhin durch den Kanal 29 übertragen wird und von einem Endabschnitt des Streifenleiters 40, welcher in den Ankopplungswellenleiter 28 hineinragt, in diesen eingekoppelt. Von dem Ankopplungswellenleiter 28 wird das Empfangssignal dann zu einem Verstärker geleitet, wo es aufbereitet und über ein Kabel beispielsweise einem Satellitendekoder zugeführt wird.
Die Vertiefungen 18 und 25 sind in ihrer Tiefe derart bemessen, daß der Leiterstreifen 30 einen Abstand von einer viertel Wellenlänge des geführten Signales zu den Bodenplatten 19 bzw. 26 hat. Dies dient der Reflexion und erhöht die Aus- bzw. Einkopplung der Signale aus bzw. in den Wellenleiter.
Der Leiterstreifen 30 ist von einer dielektrischen Stützfolie 31 getragen. Diese ist etwa 0,1 mm dick und besteht aus Mylar, Capton oder ähnlichen dielektrischen Materialien. Der Leiterstreifen 30 kann zum Beispiel als gedruckte Schaltung auf der Stützfolie 31 ausgebildet sein. Die Stützfolie 31 hat ein Loch 32 zur Aufnahme des Rohres 12 des ersten Wellenleiters 11.
An ihren seitlichen Enden weisen das Gehäuseoberteil 15 und das Gehäuseunterteil 16 jeweils einen flachen hervorstehenden Rand 33 bzw. 34 auf, zwischen denen die dielektrische Stützfolie 31 eingeklemmt ist. Schrauben oder Stifte 35 pressen die beiden Gehäusehälften zusammen und richten die dielektrische Stützfolie 31 exakt aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Streifenleiter in Form der sogenannten channelled suspended substrat stripline verwendet. Dies bedeutet, daß der Leiterstreifen 30 auf einer weitgehend frei schwebenden Stützfolie 31 angeordnet ist und in einem abschirmenden, die Verluste verringernden Kanal 29 geführt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Dielektrikum sowohl in den einzelnen Wellenleitern 11,13,28 als auch für den Streifenleiter 40 Luft verwendet. Es kann auch für einen, mehrere oder jeden dieser Leiter ein anderes Dielektrikum, wie beispielsweise ein Gas oder ein massives Dielektrikum verwendet werden.
Gegenüber der Einmündung des Kanals 29 in den zweiten Wellenleiter 13 ist ein ähnlicher Kanalabschnitt 29 gezeigt. Dieser Kanalabschnitt 29 dient dazu, Endabschnitte von weiteren Streifenleitern in den zweiten Wellenleiter 13 hineinzuführen. Dies wird später anhand von Figur 4 näher erläutert.
In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene Streifenleiteranordnungen gezeigt. Die Ansicht ist jeweils eine Draufsicht, bei der ein Schnitt durch den Rand 33 der Gehäuseoberseite 15 gelegt ist. Die Gehäuse entsprechen im wesentlichen dem Gehäuse aus Fig. 2, sind jedoch zur Aufnahme der verschiedenen Streifenleiter modifiziert.
In Fig. 3 sind zwei identische Streifenleiter 40 vorgesehen, die jeweils einen in einem Kanal 29 angeordneten Leiterstreifen 30 enthalten. Die Endabschnitte der Leiterstreifen 30 ragen um 90° versetzt in den zweiten Wellenleiter 13 und in den An Ankopplungswellenleiter 28 hinein. Für die zu führenden Signale aus dem Ku-Band haben die Leiterstreifen 30 eine Breite von etwa 2 bis 3 mm. Die Breite der Kanäle 29 ist größer als 5 bis 10 mm, so daß der Leitungswiderstand nicht vergrößert wird und enge Fertigungstoleranzen vermieden werden.
Mit den beiden Streifenleitern 40 können zwei orthogonale Polarisationen von dem zweiten Wellenleiter 13 auf den Ankopplungswellenleiter 28 übertragen werden.
In Fig. 4 sind vier Streifenleiter 40a,40b gezeigt; nämlich zwei äußere Streifenleiter 40a und zwei innere Streifenleiter 40b. Die Endabschnitte der Leiterstreifen 30a,30b der Streifenleiter 40a,40b sind in den beiden Wellenleitern 13,28 jeweils um 90° versetzt, so daß sich jeweils ein äußerer Leiterstreifen 30a und ein innerer Leiterstreifen 30b gegenüberliegen. Auch mit diesen Streifenleitern 40a,40b werden zwei orthogonale Polarisationen übertragen, wobei allerdings zwei sich gegenüberliegende Endabschnitte, also ein äußerer und ein innerer Endabschnitt, pro Polarisation vorgesehen sind, anstelle von einem wie in Fig. 3 gezeigt. Bei der Anordnung in Fig. 4 ist es wichtig, daß der äußere Streifenleiter 40a und der gegenüberliegende innere Streifenleiter 40b die gleiche Länge oder ein Vielfaches der Länge der geführten Wellenlänge haben, damit der bei der Ankopplung aus dem zweiten Wellenleiter 13 aufgenommene Phasenunterschied von 180° auch bei der Einkopplung in den Ankopplungswellenleiter 28 erhalten bleibt. Da die äußeren Streifenleiter 40a einen längeren Weg zurücklegen, sind die inneren Streifenleiter 40b im mittleren Bereich mäanderförmig, so daß sie die gleiche Länge wie die äußeren Streifenleiter 40a haben.
In Fig. 5 sind wiederum zwei Streifenleiter 40c,40d vorgesehen, deren Leiterstreifen 30c,30d mit Endabschnitten um 90° zueinander versetzt in die Wellenleiter 13 und 28 hineinragen. Im mittleren Bereich der Leiterstreifen 30c,30d ist ein sogenannter 3dB-Koppler 36 ausgebildet. Der 3dB-Koppler 36 besteht aus zwei parallelen die Leiterstreifen 30c,30d verbindenden Querleitungen 37, welche in einem großen Querkanal 38 oder in zwei einzelnen Querkanälen angeordnet sind. Es können auch andere 3dB-Koppler, wie z.B. Näherungskoppler, verwendet werden.
Mit Hilfe des 3dB-Kopplers 36 ist es möglich, Signale von einer Polarisation in eine andere Polarisation umzuwandeln, beispielsweise von einer doppelt zirkularen Polarisation in Wellenleiter 13 in eine doppelt-lineare Polarisation in dem Ankopplungswellenleiter 28 oder umgekehrt.
Anhand von Figur 6 wird ein zweites Ausführungsbeipiel eines Diplexers 110 beschrieben. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel enthält der Diplexer 110 einen ersten Wellenleiter 111 zum Führen eines ersten Signales, der von einem an beiden Enden offenen runden Rohr 112 gebildet wird. Dieser erste Wellenleiter 111 bildet den Innenleiter für einen als Koaxialleiter ausgebildeten zweiten Wellenleiter 113. Der Außenleiter des zweiten Wellenleiters 113 wird von einer Wandung 114 gebildet, welche vorzugsweise im Querschnitt dem Rohr 112 des ersten Wellenleiters 111 folgt. Die Wandung 114 des zweiten Wellenleiters 113 ist Bestandteil eines Gehäuseoberteils 115, welches zusammen mit einem Gehäuseunterteil 116 ein Gehäuse 117 des Diplexers 110 bildet. An das Gehäuseunterteil 116 ist im Bereich der Öffnung des ersten Wellenleiters 111 eine Sende- und/oder Empfangseinheit 7 anschließbar.
Zum Aus- oder Einkoppeln des zweiten Signales aus dem zweiten Wellenleiter 113 dient bzw. dienen ein oder mehrere Streifenleiter 118. Ein Streifenleiter 118 besteht aus einem zwischen dem metallischen Gehäuseoberteil 115 und dem metallischen Gehäuseunterteil 116 auf einer dielektrischen Stützfolie 119 angeordneten Leiterstreifen 120, wobei als Dielektrikum zwischen dem Streifenleiter 120 und den Gehäuseteilen 115,116 Luft verwendet wird. Es ist natürlich auch möglich, ein massives Dielektrikum zu verwenden oder dielektrische Stützelemente, wie beispielsweise Schaumstoffolien oder Honigwabenstrukturen, zur Stützung der dielektrischen Stützfolie 119 in das Dielektrikum Luft einzufügen.
In dem bisher beschriebenen Aufbau sind die Diplexer 10,110 des ersten und des zweiten Ausführungsbeispieles identisch. Die beiden in den Figuren 2 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich in der Art der Ankopplung der Streifenleiter an eine Sende- und/oder Empfangseinheit.
Bei dem Diplexer 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Sende- oder Empfangsteil 121 der Sende- und/oder Empfangseinheit 7 ein fester Bestandteil des Diplexers 110. Das Gehäuseoberteil 115 und das Gehäuseunterteil 116 haben jeweils eine wannenförmige Vertiefung 122 bzw. 123, welche ein Gehäuse für den Sende- oder Empfangsteil 121 bilden. An ihren seitlichen Enden weisen das Gehäuseoberteil 115 und das Gehäuseunterteil 116 jeweils einen flachen hervorstehenden Rand 124 bzw. 125 auf, zwischen denen die dielektrische Stützfolie 119 eingeklemmt ist. Schrauben oder Stifte 126 pressen die beiden vollständig um das Gehäuse 117 umlaufenden Ränder 124 bzw. 125 zusammen und richten die dielektrische Stützfolie 119 exakt aus.
Auf der dielektrischen Stützfolie 119 ist neben dem Leiterstreifen 120 im Bereich der wannenförmigen Vertiefungen 122,123 die Elektronik 127 des Sende- oder Empfangsteils 121 angeordnet. Die Elektronik 127 nimmt das von dem Streifenleiter 118 geführte Signal auf und verarbeitet es entsprechend und stellt es beispielsweise an einem Ausgang 128 Verbrauchern wie einem Satellitenreceiver für das Fernsehen zur Verfügung.
Die Integration des Sende- oder Empfangsteils 121 in dem Diplexer 110 erlaubt einen besonders einfachen Aufbau des Diplexers 110, da sämtliche elektronischen Bauelemente 127 des Sende- oder Empfangsteils 121 sowie die Leiterstreifen 118 auf derselben Schaltungsplatine bzw. dielektrischen Stützfolie 119 angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich einen Standard-LNB, z.B. mit einem C-120 Wellenleiterflansch, mit seinem Gehäuse zu verwenden, wobei durch eine Öffnung in dem Gehäuse und in der Schaltungsplatine ein erster Wellenleiter 111 als zentraler Leiter in den Flansch eingesetzt wird.
Die in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Konfigurationen der Streifenleiter können selbstverständlich auch bei dem zweiten Ausführungsbeipiel des Diplexers gemäß Figur 6 zum Einsatz kommen.

Claims (13)

  1. Diplexer zum Übertragen von HF-Signalen zwischen einem Strahler (1) und einer Sende- und/oder Empfangseinheit (7), mit einem ersten Wellenleiter (11;111) zum Führen eines ersten Signals, der zwischen Strahler (1) und Sende- und/oder Empfangseinheit (7) anschließbar ist, einem als Koaxialleiter ausgebildeten zweiten Wellenleiter (13;113) zum Führen eines zweiten Signales, der an den Strahler (1) anschließbar ist, wobei der erste Wellenleiter (11;111) den Innenleiter des zweiten Wellenleiters (13;113) bildet, und einem Streifenleiter (40;118) zum Auskoppeln des zweiten Signales aus dem zweiten Wellenleiter zum Anschluß an die Sende und/oder Empfangseinheit (7),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sende- und/oder Empfangseinheit (121) Bestandteil des Diplexers (110) ist und daß die Leiterstreifen (120) der Streifenleiter (118) auf der Schaltungsplatine der Sende- und/oder Empfangseinheit (121) angeordnet sind.
  2. Diplexer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (117), das den Diplexer (110) und zumindest einen Teil der Sende- und/oder Empfangseinheit (121) umschließt.
  3. Diplexer zum Übertragen von HF-Signalen zwischen einem Strahler (1) und einer Sende- und/oder Empfangseinheit (7), mit einem ersten Wellenleiter (11;111) zum Führen eines ersten Signals, der zwischen Strahler (1) und Sende- und/oder Empfangseinheit (7) anschließbar ist, einem als Koaxialleiter ausgebildeten zweiten Wellenleiter (13;113) zum Führen eines zweiten Signales, der an den Strahler (1) anschließbar ist, wobei der erste Wellenleiter (11;111) den Innenleiter des zweiten Wellenleiters (13;113) bildet, und einem Streifenleiter (40;118) zum Auskoppeln des zweiten Signales aus dem zweiten Wellenleiter zum Anschluß an die Sende und/oder Empfangseinheit (7), gekennzeichnet durch einen mit dem Streifenleiter (40) zusammenwirkenden Ankopplungswellenleiter (28) zum Anschluß an die Sende- und/oder Empfangseinheit (7).
  4. Diplexer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenleiter (40;418) senkrecht zu den Längsachsen der parallel verlaufenden Wellenleiter (11,13,28;111,113) angeordnet ist und einen Leiterstreifen (30;120) aufweist, der seitlich in den zweiten Wellenleiter (13;113) und/oder den Ankopplungswellenleiter (28) hineinragt.
  5. Diplexer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterstreifen (30;120) des Streifenleiters (40;118) von einer aufgehängten dielektrischen Stützfolie (31;119) getragen ist.
  6. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Gehäuse (17;117), dessen Oberteil (15;115) die Wände (14;114) des zweiten Wellenleiters (13;113) und/oder eine Abschlußplatte (26) des Ankopplungswellenleiters (28) bildet und dessen Unterteil (16;116) eine Abschlußplatte (19) des zweiten Wellenleiters (13;113) und/oder die Wände (27) des Ankopplungswellenleiters (28) bildet.
  7. Diplexer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17;117) Kanäle (29) enthält, die Bestandteil des Streifenleiters (40;118) sind.
  8. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Wellenleiter (11,13,28;111,113) kreisförmigen Querschnitt hat.
  9. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des zweiten Wellenleiters (13;113) in Richtung des Strahlers (1) zunimmt.
  10. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wellenleiter (11;111) zum Führen eines Sendesignals und der zweite Wellenleiter (13;113) und/oder der Ankopplungswellenleiter (28) zum Führen eines Empfangssignales ausgebildet sind.
  11. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Streifenleiter (40;118) vorgesehen sind, deren Leiterstreifen (30;120) um 90° versetzt in die Wellenleiter (13,28;113) hineinragen.
  12. Diplexer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leiterstreifen (30c,30d) zur Signalveränderung ein 3dB-Koppler (36) vorgesehen ist.
  13. Diplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vier Streifenleiter (40a,40b) vorgesehen sind, deren Leiterstreifen (30a,30b) jeweils um 90° versetzt in die Wellenleiter (13,28) ragen.
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