EP1154510B1 - Vorrichtung zur Umwandlung zirkular polarisierter Wellen in linear polarisierte Wellen - Google Patents

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EP1154510B1
EP1154510B1 EP01109544A EP01109544A EP1154510B1 EP 1154510 B1 EP1154510 B1 EP 1154510B1 EP 01109544 A EP01109544 A EP 01109544A EP 01109544 A EP01109544 A EP 01109544A EP 1154510 B1 EP1154510 B1 EP 1154510B1
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rays
horizontal
depolarizer
vertical
vibrating
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Scott Brian
Rümmeli Bernd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation

Definitions

  • the invention relates to a device for converting circular vibrating electromagnetic radiation in linearly vibrating Rays.
  • transmitters which are linearly oscillating Emitting rays, and others that are circularly vibrating Send out rays.
  • OMT Vibration Transducer
  • EP 1 032 069 A1 An apparatus for converting linearly into circularly vibrating beams is known from EP 1 032 069 A1, which represents the state of the art under Article 54 (3.4) EPC.
  • Object of the present invention is therefore an apparatus to create that is capable of circularly vibrating rays for make the reception of antennas suitable, the linearly oscillating Can receive rays.
  • a depolarizer in a vibration converter rotatable between a vertical output for vertically oscillating beams and a horizontal output is stored for horizontally oscillating rays and between the horizontal output and the vertical output a Depolarisationssiellung is intended for circularly vibrating beams, in the dependent on the direction of rotation of the depolarizer a left-handed Vibrations exporting beam either the horizontal or the vertical output and a clockwise oscillations exporting Beam either the vertical output or the horizontal output can be supplied.
  • the depolarization position for circularly oscillating rays extends at an angle of 45 ° both to the horizontal and to the vertical direction.
  • this angular position of 45 0 is a particularly high-energy yield of circularly vibrating beams possible.
  • the depolarizer provided with a motor drive to its rotation are expediently as drives electric drives used, since they can be controlled very cheap.
  • the motor drive has a control that depends on the Vibration direction of incident rays.
  • this Control can be independent of the direction of vibration of the incident Beams automatically rotations of the depolarizer be made, which are suitable, the depolarizer within position the vibration transducer so that from the vibration transducer Blasting with a respective desired direction of vibration escape.
  • the depolarizer depolarizing elements that are at vertical Oscillation of incident rays vertically aligned are. In this way, leave the vibrator in vertical Direction of vibrating rays, without any deformation would have taken place. Similarly, it can also be horizontal oscillating beams are moved.
  • the invention for the derivation of circularly vibrating rays as vertically oscillating Rays the depolarizer from the horizontal direction its depolarizing elements towards the vertical Direction of its depolarizing elements pivoted by 45 °. In this position, the converter leave the circular oscillating Blasting to a large extent than in the vertical direction swinging rays.
  • the vibration converter 1 also has one another flange 10, which also with screw holes 11, 12, 13, 14 is provided. By this further flange 10 extends an opening 15, which is connected to an access 16 to the interior 4 is. This access 16 runs with his through him extending center axis 17 perpendicular to a through the interior 4 extending central axis 18.
  • the cylindrical part 3 is facing away from the flange 6 on its Side bounded by an outlet 19.
  • This outlet 19 is with Slots 20, 21 provided through a central portion 22 of the Extend outlet 19.
  • This middle part 22 is about the central axis 18 of the interior 4 rotatably mounted. That way you can the slots 20, 21 with respect to the Innraumes 4 set so be that the slots 20, 21 in the horizontal direction (FIG 4) extend or perpendicular thereto in the vertical direction.
  • the Slots 20, 21 are parallel to each other.
  • a changeover switch 23 is on the cylindrical part 3 in a range rotatably mounted, in which the further flange 10 in the cylindrical Part 3 opens. By turning this switch 23 can not shown deflection within the interior 4 are pivoted.
  • the direction of the central axis 17 incoming radiation can not drawn deflecting be adjusted so that through the Opening 15 in the direction of the central axis 17 entering radiation in Direction of the central axis 18 is deflected so that they are in the area the outlet 19 exits the interior 4.
  • the slots 20, 21 occur within the interior of the fourth deflected rays as horizontally vibrating or as vertical swinging rays out.
  • the depolarizer 2 consists essentially of a cylinder 24, its cylindrical surface 25 is provided with depolarizing elements 26 is. These depolarizing elements 26 have the ability to depolarize polarized rays so that they have a Have a variety of vibration directions.
  • the depolarizer 2 is fitted in the inner space 4 so that it to the central axis 18 is rotatably mounted. To execute this Rotational movements of this depolarizer 2 can be driven manually become. However, it is also possible, the depolarizer 2 at least an end 17 to be provided with a drive motor 28, with whose help the depolarizer 2 is rotated about its longitudinal axis 29 can be. Through these rotations, the depolarizing Elements 26 in a relation to the interior 4 arbitrary position to be brought.
  • the depolarizing element 26 in a position in which its longitudinal axis 30 in the direction of the slots 20, 21 runs, then almost the entire of the depolarizing Element 26 depolarized beam as horizontally linearly oscillating Beam through the slots 20, 21 in the horizontal direction.
  • This adjustment of the depolarizer 26 is shown in FIG 10 is shown.
  • they vibrate in the vertical direction Beams needed, so the slots 20, 21 opposite the state shown in Figure 4 pivoted by 90 ° and accordingly depolarizing element 26 of depolarizer 2 in FIG the same direction of the vertically extending slots 21, 22nd pivoted. This position is indicated in FIG. In this Traps vibrate vertically in the vertical direction Interior 4.
  • the depolarizer 2 In contrast, occur in the vibration converter 1, in its interior 4, the depolarizer 2 is fitted, through the end 5 circular vibrating rays into the interior 4, so is the depolarizer 2 twisted about the central axis 18 so that the depolarizing Elements 26 at an angle of 45 ° with respect to the horizontal or vertical.
  • This pivoting position of the depolarizer is shown in Figures 8, 11 and 12. In this Swivel position, the circularly polarizing beams are either converted into horizontally or vertically vibrating rays.
  • Depolarizer 2 may be a control for the drive motor 28 be provided, each depending on the aligned Radiation is. As a result, at the incident radiation found that this is circular swinging, so receives the drive motor 28 a pulse from its control, not shown, the depolarizing element in one between the horizontal and vertical position lying 45-degree position pivoted. Is found after pivoting, however, that the the outlet 19 leaving radiation not in accordance with the receiving antenna is, then automatically turn of the Not shown control of the drive motor 28 driven so that at a further incident circularly vibrating radiation the depolarizer 2 is pivoted by a further 90 °. In this Position is the arriving on the vibration transducer 1 circularly vibrating radiation converted into a vertically oscillating Radiation.

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung zirkular schwingender elektromagnetischer Strahlen in linear schwingende Strahlen.
In der Satellitentechnik werden Sender benutzt, die linear schwingende Strahlen aussenden, und andere, die zirkular schwingende Strahlen aussenden. Soweit die Sender linear schwingende Strahlen aussenden, können diese mit einem Schwingungsumwandler (OMT) von einer horizontal verlaufenden Schwingung in eine vertikal verlaufenden Schwingung bzw. von einer vertikal verlaufenden Schwingung in eine horizontal verlaufende Schwingung umgewandelt werden, so daß die Möglichkeit besteht, die empfangenen Strahlen den Bedürfnissen einer Antenne entsprechend auszurichten.
Schwierigkeiten machten bisher solche Strahlen, die eine zirkulare Schwingung aufweisen. Sie konnten lediglich von Antennen aufgefangen werden, die in der Lage waren, zirkular schwingende Strahlen zu empfangen. Eine Umwandlung zirkular schwingender Strahlen in solche, die von einer für linear schwingende Strahlen geeigneten Antenne aufgefangen werden konnten, war nicht möglich.
Eine Vorrichtung zur Umwandlung von linear in zirkular schwingende Strahlen ist aus der EP 1 032 069 A1 bekannt, die des Stand der Technik nach Artikel 54(3,4) EPÜ darstellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, zirkular schwingende Strahlen für den Empfang von Antennen geeignet zu machen, die linear schwingende Strahlen empfangen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Depolarisator in einem Schwingungsumformer drehbar zwischen einem Vertikalausgang für vertikal schwingende Strahlen und einem Horizontalausgang für horizontal schwingende Strahlen gelagert ist und zwischen dem Horizontalausgang und dem Vertikalausgang eine Depolarisationssiellung für zirkular schwingende Strahlen vorgesehen ist, in der abhängig von der Drehrichtung des Depolarisators ein linksdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Horizontaloder dem Vertikalausgang und ein rechtsdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Vertikalausgang oder dem Horizontalausgang zuleitbar ist.
Auf diese Weise können aus den jeweiligen Ausgängen des Schwingungsumformers linear schwingende Strahlen austreten, unabhängig davon, ob dem Schwingungsumformer linear oder zirkular schwingende Strahlen zugeleitet werden. Je nach der Ausstattung einer Antenne können der Vorrichtung horizontal oder vertikal schwingende Strahlen entnommen werden. Unabhängig von der jeweiligen Strahlenquelle können daher zum Empfang der Strahlen immer Antennen Verwendung finden, die zum Empfang von linear schwingenden Strahlen geeignet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Depolarisationsstellung für zirkular schwingende Strahlen im Winkel von 450 sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung. Bei Einhaltung dieser Winkelstellung von 450 ist eine besonders energiereiche Ausbeute der zirkular schwingenden Strahlen möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Depolarisator mit einem Motorantrieb zu seiner Verdrehung versehen. Dabei werden zweckmäßigerweise als Antriebe Elektroantriebe eingesetzt, da diese sehr günstig gesteuert werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Motorantrieb eine Steuerung auf, die Abhängig von der Schwingungsrichtung einfallender Strahlen ist. Mit Hilfe dieser Steuerung können unabhängig von der Schwingungsrichtung der einfallenden Strahlen automatisch Verdrehungen des Depolarisators vorgenommen werden, die geeignet sind, den Depolarisator innerhalb des Schwingungsumformers so zu positionieren, daß aus dem Schwingungsumformer Strahlen mit einer jeweils gewünschten Schwingungsrichtung austreten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Depolarisator depolarisierende Elemente, die bei vertikaler Schwingung der einfallenden Strahlen vertikal ausgerichtet sind. Auf diese Weise verlassen den Schwingungsumformer in vertikaler Richtung schwingende Strahlen, ohne daß eine Umformung stattgefunden hätte. In ähnlicher Weise kann auch hinsichtlich horizontal schwingender Strahlen verfahren werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen bei zirkulierender Schwingung der einfallenden Strahlen auf der Oberfläche des Depolarisators vorgesehene depolarisierende Elemente im Winkel von 45° sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Richtung. Bei dieser Einstellung des Depolarisators treten von den einfallenden Strahlen entweder der horizontale oder der vertikale Anteil aus dem Schwingungsumformer aus.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Ableitung zirkular schwingender Strahlen als horizontal schwingende Strahlen der Depolarisator von der vertikalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente in Richtung auf die horizontale Richtung seiner depolarisierenden Elemente um 45° verschwenkbar. Durch diese Drehrichtung von der vertikalen Richtung der depolarisierenden Elemente in deren horizontale Richtung wird der Schwingungsumformer in den Stand versetzt, zentral schwingende Strahlen in horizontal schwingende Strahlen umzusetzen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Asuführungsform der Erfindung ist zur Ableitung zirkular schwingender Strahlen als vertikal schwingende Strahlen der Depolarisator von der horizontalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente in Richtung auf die vertikale Richtung seiner depolarisierenden Elemente um 45° verschwenkbar. In dieser Stellung verlassen den Umformer die zirkular schwingenden Strahlen zu einem großen Anteil als in vertikaler Richtung schwingende Strahlen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgen ausführlichen Beschreibungen und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfingung beispielsweise veranschaulicht ist.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1:
eine räumliche Darstellung eines Schwingungsumformers,
Figur 2:
eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers,
Figur 3:
eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers, gegenüber Figur 2 um 90° gedreht,
Figur 4:
eine Vorderansicht eines Schwingungsumformers,
Figur 5:
eine Seitenansicht eines Schwingungsumformers um 90° gegenüber Figur 3 gedreht,
Figur 6:
eine Seitenansicht eines zylindrischen Depolarisators,
Figur 7:
einen Querschnitt durch einen Depolarisator entlang der Schnittlinie VII-VII in Figur 6,
Figur 8:
einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer, gegenüber Figur 7 um 45° gedreht,
Figur 9:
einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit eingesetztem Depolarisator entsprechend der Schnittlinie IX-IX in Figur 5,
Figur 10:
einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 90° gedrehtem Depolarisator,
Figur 11:
einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 45° nach rechts verdrehtem Depolarisator und
Figur 12:
einen Querschnitt durch einen Schwingungsumformer mit gegenüber Figur 9 um 45° nach links verdrehtem Depolarisator.
Eine Vorrichtung zur Umwandlung zirkular schwingender elektromagnetischer Strahlen besteht im wesentlichen aus einem Schwingungsumformer 1 und einem Depolarisator 2. Der Schwingungsumformer 1 besitzt ein zylindrisches Teil 3, das einen zylindrischen Innenraum 4 umschließt. Dieser ist auf einem seiner beiden Enden 5 mit einem Flansch 6 versehen, durch den sich Schraubenlöcher 7, 8, 9 erstrecken. Mit Hilfe dieses Flansches 6 wird der Schwingungsumformer 1 an einer nicht dargestellten Strahlenquelle befestigt, so daß die aus der Strahlenquelle austretenden Strahlen in den Innenraum 4 eintreten können.
Darüberhinaus besitzt der Schwingungsumformer 1 auch noch einen weiteren Flansch 10, der ebenfalls mit Schraubenlöchern 11, 12, 13, 14 versehen ist. Durch diesen weiteren Flansch 10 erstreckt sich eine Öffnung 15, die mit einem Zugang 16 zum Innenraum 4 verbunden ist. Dieser Zugang 16 verläuft mit seiner sich durch ihn erstreckenden Mittelachse 17 senkrecht zu einer sich durch den Innenraum 4 erstreckenden Mittelachse 18.
Der zylindrische Teil 3 wird auf seiner dem Flansch 6 abgewandten Seite von einem Auslaß 19 begrenzt. Dieser Auslaß 19 ist mit Schlitzen 20, 21 versehen, die sich durch einen Mittelteil 22 des Auslasses 19 erstrecken. Dieser Mittelteil 22 ist um die Mittelachse 18 des Innenraumes 4 drehbar gelagert. Auf diese Weise können die Schlitze 20, 21 bezüglich des Innraumes 4 so eingestellt werden, daß die Schlitze 20, 21 sich in horizontaler Richtung (Figur 4) erstrecken oder senkrecht dazu in vertikaler Richtung. Die Schlitze 20, 21 verlaufen parallel zueinander.
Ein Umschalter 23 ist auf den zylindrischen Teil 3 in einem Bereich drehbar gelagert, in dem der weitere Flansch 10 in den zylindrischen Teil 3 einmündet. Durch Verdrehen dieses Umschalters 23 können nicht dargestellte Umlenkflächen innerhalb des Innenraumes 4 verschwenkt werden. Für ggfs. in den zylindrischen Teil 3 in Richtung der Mittelachse 17 eintretenden Strahlung kann die nicht eingezeichnete Umlenkfläche so verstellt werden, daß die durch die Öffnung 15 in Richtung der Mittelachse 17 eintretende Strahlung in Richtung der Mittelachse 18 umgelenkt wird, so daß sie im Bereich des Auslasses 19 aus dem Innenraum 4 austritt. Je nach der Stellung der Schlitze 20, 21 treten die innerhalb des Innenraumes 4 umgelenkten Strahlen als horizontal schwingende oder als vertikal schwingende Strahlen aus.
In ähnlicher Weise werden mit Hilfe der Schlitze 20, 21 auch solche Strahlen hinsichtlich ihrer Schwingungsebene beeinflußt, die durch das Ende 5 in Richtung der Mittelachse 18 in den Innenraum 4 eintreten und diesen durch den Auslaß 19 wieder verlassen. Auch diese in Längsrichtung des zylindrischen Teils 3 durch diesen verlaufende Strahlung wird mit Hilfe der Schlitze 20, 21 je nach deren Stellung umgeformt oder in ihrer ursprünglichen Schwingungsrichtung durchgelassen.
Der Depolarisator 2 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 24, dessen Zylinderfläche 25 mit depolarisierenden Elementen 26 versehen ist. Diese depolarisierenden Elemente 26 besitzen die Fähigkeit, polarisierte Strahlen zu depolarisieren, so daß sie eine Vielzahl von Schwingungsrichtungen besitzen.
Der Depolarisator 2 ist in den Innenraum 4 so eingepaßt, daß er um die Mittelachse 18 drehbar gelagert ist. Zur Ausführung dieser Drehbewegungen kann dieser Depolarisator 2 manuell angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, den Depolarisator 2 an mindestens einem Ende 17 mit einem Antriebsmotor 28 zu versehen, mit dessen Hilfe der Depolarisator 2 um seine Längsachse 29 gedreht werden kann. Durch diese Drehungen können die depolarisierenden Elemente 26 in eine gegenüber dem Innenraum 4 beliebige Stellung gebracht werden.
Wird beispielsweise das depolarisierende Element 26 in eine Lage gebracht, in der seine Längsachse 30 in Richtung der Schlitze 20, 21 verläuft, so wird annähernd der gesamte vom depolarisierenden Element 26 depolarisierte Strahl als horizontal linear schwingender Strahl durch die Schlitze 20, 21 in horizontaler Richtung hindurchgelassen. Diese Einstellung des Depolarisators 26 ist in Figur 10 dargestellt. Werden hingegen in vertikaler Richtung schwingende Strahlen benötigt, so werden die Schlitze 20, 21 gegenüber dem in Figur 4 dargestellten Zustand um 90° verschwenkt und entsprechend das depolarisierende Element 26 des Depolarisators 2 in die gleiche Richtung der vertikal verlaufenden Schlitze 21, 22 verschwenkt. Diese Stellung ist in Figur 9 angedeutet. In diesem Falle verlassen in vertikaler Richtung schwingende Strahlen den Innenraum 4.
Treten hingegen in den Schwingungsumformer 1, in dessen Innenraum 4 der Depolarisator 2 eingepaßt ist, durch das Ende 5 zirkular schwingende Strahlen in den Innenraum 4 ein, so wird der Depolarisator 2 um die Mittelachse 18 so verdreht, daß die depolarisierenden Elemente 26 in einem Winkel von 45° bezüglich der Horizontalen bzw. Vertikalen verlaufen. Diese Schwenkstellung des Depolarisators ist in den Figuren 8, 11 und 12 dargestellt. In dieser Schwenkstellung werden die zirkular polarisierenden Strahlen entweder in horizontal oder vertikal schwingende Strahlen umgewandelt.
Die Umwandlung zirkular schwingender Strahlen in solche, die lineare Schwingungen ausführen, erfolgt abhängig von der Drehrichtung, in der der Depolarisator 2 in dem Innenraum 4 verdreht wird. Dabei richtet sich die Umsetzung der zirkular schwingenden Strahlen in linear schwingende Strahlen jeweils nach der Richtung, in die eine Verdrehung des Depolarisators 2 erfolgt. Wird beispielsweise der Depolarisator 2 aus seiner Ausgangsstellung, in der er für horizontal schwingende Strahlen durchlässig ist, beim Auftreffen von zirkular schwingenden Strahlen in die in Figur 8 dargestellte Position verdreht, so daß das depolarisierende Element 26 aus seiner horizontalen Richtung um 45° in Richtung auf die vertikale Stellung verschwenkt wird, so werden die auftreffenden zirkular schwingenden Strahlen in linear vertikal schwingenden Strahlen umgesetzt. Wird aus dieser Position der Depolarisator 2 um weitere 45° in Richtung auf die horizontale Position verschwenkt, so werden zirkular schwingende Strahlen in linear horizontal schwingenden Strahlen umgesetzt.
Bei Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors 28 zum Verdrehen des Depolarisators 2 kann für den Antriebsmotor 28 eine Steuerung vorgesehen sein, die jeweils abhängig von der auszurichtenden Strahlung ist. Wird infolge dessen bei der auftreffenden Strahlung festgestellt, daß diese zirkular schwingend ist, so erhält der Antriebsmotor 28 von seiner nicht dargestellten Steuerung einen Impuls, der das depolarisierende Element in eine zwischen der Horizontal- und Vertikalstellung liegende 45-Grad-Position verschwenkt. Wird nach dem Verschwenken jedoch festgestellt, daß die den Auslaß 19 verlassende Strahlung nicht in Übereinstimmung mit der empfangenden Antenne ist, so wird automatisch wiederum von der nicht dargestellten Steuerung der Antriebsmotor 28 angesteuert, so daß bei einer weiterhin auftreffenden zirkular schwingenden Strahlung der Depolarisator 2 um weitere 90° verschwenkt wird. In dieser Stellung wird die auf den Schwingungsumformer 1 eintreffende zirkular schwingende Strahlung umgesetzt in eine vertikal schwingende Strahlung.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Umwandlung zirkular schwingender elektromagnetischer Strahlen in linear schwingende Strahlen mit einem Depolarisator (2), dessen Oberfläche (25) depolarisierende Elemente (26) aufweist, wobei der Depolarisator (2) in einem Schwingungsumformer (1) drehbar zwischen einem Vertikalausgang für vertikal schwingende Strahlen und einem Horizonalausgang für horizontal schwingende Strahlen gelagert ist und zwischen dem Horizontalausgang und dem Vertikalausgang eine Depolarisationsstellung für zirkular schwingende Strahlen vorgesehen ist, in der abhängig von der Drehrichtung des Depolarisators (2) ein linksdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Horizontal- oder dem Vertikalausgang und ein rechtsdrehende Schwingungen ausführender Strahl entweder dem Vertikal- oder dem Horizontalausgang zuleitbar ist, wobei zur Ableitung der zirkular schwingenden Strahlen als horizontal schwingende Strahlen der Depolarisator (2) von der vertikalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) in Richtung auf die horizontale Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) um 45° verschwenkt ist, und zur Ableitung der zirkular schwingenden Strahlen als vertikal schwingende Strahlen der Depolarisator (2) von der horizontalen Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) in Richtung auf die vertikale Richtung seiner depolarisierenden Elemente (26) um 45° verschwenkt ist.
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