EP1168480A1 - Übergang für orthogonal orientierte Hohlleiter - Google Patents

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EP1168480A1
EP1168480A1 EP01305390A EP01305390A EP1168480A1 EP 1168480 A1 EP1168480 A1 EP 1168480A1 EP 01305390 A EP01305390 A EP 01305390A EP 01305390 A EP01305390 A EP 01305390A EP 1168480 A1 EP1168480 A1 EP 1168480A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transformation stage
waveguide
elongated opening
transition according
width
Prior art date
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EP01305390A
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English (en)
French (fr)
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EP1168480B1 (de
Inventor
Uwe Rosenberg
Werner Speldrich
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Telent GmbH
Original Assignee
Marconi Communications GmbH
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Publication date
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Publication of EP1168480A1 publication Critical patent/EP1168480A1/de
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Publication of EP1168480B1 publication Critical patent/EP1168480B1/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/02Bends; Corners; Twists
    • H01P1/022Bends; Corners; Twists in waveguides of polygonal cross-section
    • H01P1/025Bends; Corners; Twists in waveguides of polygonal cross-section in the E-plane

Definitions

  • the present invention relates to a transition for orthogonally oriented waveguides, with a transformation stage which has a first elongated opening for connecting a first waveguide, which is designed for guiding a first basic wave type, and a second elongated opening for connecting a second waveguide, for guiding of a second basic wave type, wherein the first elongated opening and the second elongated opening are aligned orthogonally to one another.
  • the known generic transitions are realized, for example, by a combination of several waveguide sections which are twisted relative to one another.
  • a description of such a transition can be found, for example, in the "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Meinke / Grundlach, 2nd edition, pages 399 ff.”.
  • the production of such a transition from several waveguide sections is very complex and a further problem is that such transitions cannot be used in so-called integrated waveguide circuits, which are realized by the half-shell technology.
  • the waveguide transition has a first part which extends from one end of the rectangular-like cross section to a central section with an L-shaped cross section and a second part which extends from the central section to the other end of the rectangular cross section; that the height extension of the inwardly projecting web at one end of the waveguide transition has essentially the same direction as the long side of the rectangular cross section at the other end of the waveguide transition; and that the L-shaped central section on one side of the web has a smaller extent than the rectangular-like cross section and on the other side of the web has a corresponding extent greater than has the rectangular-like cross section in the height direction of the inwardly projecting web.
  • the transition according to EP 0392999B1 is also composed of several waveguide sections with different cross-sectional geometries. However, the production of this transition is complex and the required overall length is relatively large, which is disadvantageous in particular in connection with integrated waveguide circuits.
  • the transformation stage has a substantially rectangular geometry with a height, a width and a depth, the height and the width being selected such that both the first basic wave type and the second basic wave type in FIG the transformation stage are spreadable, a compact, easily manufactured transition with a comparatively short overall length is created, which adapts the fundamental wave types of two orthogonally oriented waveguides with little reflection over a wide frequency range.
  • the structure according to the invention results in a hybrid wave type in the transformation stage, by means of which a transformation between the first basic wave type and the second basic wave type is achieved.
  • the transition according to the invention can, for example, be integrated as a component in planar waveguide circuits.
  • the optimal installation position can be achieved with complex integrated waveguide circuits or coupling for each component can be achieved.
  • very good electrical properties are achieved over a very wide frequency range.
  • a length or depth of the transition according to the invention enables optimal energy transport, the shortest and preferred possible length or depth being approximately ⁇ / 4.
  • the width and the height of the transformation stage have similar dimensions, the corresponding limit wavelengths ⁇ iH01 and ⁇ iH10 and thus the waveguide wavelengths of the wave types H10 and H01 are similar in the region of the transformation stage.
  • ⁇ H01 ⁇ ⁇ H10 t ⁇ ( ⁇ H10 + ⁇ H01 ) / 8 ⁇ ⁇ H10 / 4 ⁇ ⁇ H01 / 4.
  • can be the mean waveguide wavelength of the useful frequency band of the first and second waveguides.
  • the first elongated opening is preferably arranged in the front end face of the transformation stage, and the second elongated opening is preferably arranged in the rear end face of the transformation stage.
  • the first elongated opening can be arranged horizontally in the upper or lower region of the front face of the transformation stage.
  • the length of the first elongated opening may be approximately the width of the transformation step in certain embodiments. This is particularly useful if the first waveguide is connected directly to the transformation stage, that is to say without an interposed aperture and without a further transformation stage.
  • the second elongated opening is preferably arranged vertically in the left or right region of the rear end face of the transformation stage. Particularly when the second elongated opening is located immediately adjacent to the left or right edge of the rear face of the transformation stage, good results are achieved.
  • the length of the second elongated opening may be approximately the height of the transformation step in certain embodiments. This solution in turn is appropriate if the second waveguide is connected directly to the transformation stage, that is to say without an interposed aperture and without a further transformation stage.
  • the first opening is connected to a further transformation stage which is provided for connecting the first waveguide.
  • the further transformation stage can be arranged symmetrically to the cross section of the first waveguide and asymmetrically to the transformation stage.
  • the further transformation stage is arranged with a different symmetry or asymmetrically depending on the overall structure.
  • its width may be smaller than that of the transformation level.
  • the first opening is connected to a first diaphragm, which is provided for connecting the first waveguide.
  • This first aperture can also increase the bandwidth of the transition.
  • the width of the first aperture can be smaller than the width of the Transformation stage, depending on the desired transmission behavior.
  • the second opening can be connected to a second aperture, which is provided for connecting the second waveguide.
  • the width of the second aperture can then be smaller than the height of the transformation stage.
  • the transition according to the invention can be implemented by the half-shell technique, it can be produced in a simple manner, for example by a milling process.
  • transition according to the invention can be formed by an integrated waveguide circuit or can be part of such an integrated waveguide circuit.
  • the first waveguide and the second waveguide can optionally have different cross-sectional dimensions.
  • a standard waveguide width: height ⁇ 1: 2
  • a waveguide with a reduced width width: height ⁇ 1: 4
  • the first and the second waveguide are formed by two different standard waveguides with different fundamental wavelengths.
  • the cross section of the waveguide does not have to be exactly rectangular, but it can also be rounded Rectangular geometries or elliptical waveguides can be used.
  • a hybrid wave type is created in the transformation stage, through which the transformation takes place.
  • FIG. 1 shows a one-stage embodiment of a transition for orthogonally oriented waveguides H1, H2.
  • the transition comprises a transformation stage T, which has an essentially rectangular geometry.
  • the height of the transformation stage T is designated with h, the width with b and the depth with t.
  • the transformation stage T has a first elongated opening for connecting a first waveguide H1, which is designed for guiding a first basic wave type H10.
  • the height h and the width b of the transformation stage T are chosen such that both the first basic wave type H10 and the second basic wave type H01 can spread in the transformation stage T.
  • is the waveguide wavelength of the H10 or H01 wave type in the region of the transformation stage T, preferably the mean waveguide wavelength of the useful frequency band.
  • the first elongated opening is arranged in the lower region of the front end face S1 of the transformation stage T, and the length 11 of the first elongated opening corresponds to the width b of the transformation stage T.
  • the second elongated opening is arranged in the right area of the rear end face S2 of the transformation stage T, and the length 12 of the second elongated opening corresponds to the height h of the transformation stage T.
  • FIG. 2 shows a second two-stage embodiment of the transition according to the invention.
  • the transformation stage T has a first elongated opening for connecting a first waveguide H1, which is designed for guiding a first basic wave type H10.
  • the basic direction of polarization of the first basic wave type H10 is indicated in FIG. 2 by the corresponding arrow.
  • the transformation stage T has a second elongated opening for connecting a second waveguide H2, which is designed for guiding a second basic wave type H01.
  • the basic polarization of the second basic wave type H01 is also indicated in FIG. 2 by a corresponding arrow.
  • the height h and the width b of the transformation stage T are selected such that both the first basic wave type H10 and the second basic wave type H01 can be propagated in the transformation stage T.
  • the first elongated opening is arranged in the lower region of the front end face S1 of the transformation stage T, the width of the first opening being somewhat smaller in this embodiment than the width b of the transformation stage T.
  • the second elongated opening is arranged in the right region of the rear end face S2 of the transformation stage T, the length of the second elongated opening corresponding to the height h of the transformation stage T in the embodiment shown in FIG.
  • the first elongated opening and the second elongated opening are thus aligned orthogonally to one another.
  • the first waveguide H1 is not directly connected to the first elongated opening, but via a further transformation stage T10.
  • the width of the further transformation stage T10 corresponds to the width of the first elongated opening, that is to say it is somewhat smaller than the width b of the transformation stage T.
  • FIGS. 3 to 5 show a third three-stage embodiment of the transition according to the invention, wherein FIG. 3 shows a perspective schematic illustration, FIG. 4 shows a top view and FIG. 5 shows a side view of the third embodiment of the transition.
  • the transformation stage T has a first elongated opening for connecting a first waveguide H1, which is designed for guiding a first basic wave type H10. The basic direction of polarization of this first basic wave type H10 is indicated in FIG. 3 by a corresponding arrow.
  • the transformation stage T has a second elongated opening for connecting a second waveguide H2, which is designed for guiding a second basic wave type H01.
  • the basic direction of polarization of the second basic wave type H01 is also indicated in FIG. 3 by a corresponding arrow.
  • the transformation stage T has an essentially rectangular geometry with a height h, a width b and a depth t.
  • the height h and the width b are chosen such that both the first basic wave type H10 and the second basic wave type H01 can be propagated in the transformation stage T.
  • the first elongated opening of the transformation stage T is arranged in the lower region of the front end face S1 of the transformation stage T.
  • the second elongated opening is arranged in the right area of the rear end face S2 of the transformation stage T.
  • the first elongated opening and the second elongated opening are thus aligned orthogonally to one another.
  • the first waveguide H1 in the embodiment shown in FIGS. 3 to 5 is not directly connected to the first elongated opening in the front end face of the transformation stage T, but a first aperture B1 is provided, via which the first waveguide H1 communicates with the first elongated opening.
  • a first aperture B1 is provided, via which the first waveguide H1 communicates with the first elongated opening.
  • the width of the first opening and the first diaphragm B1 is selected in this embodiment in such a way that it is somewhat smaller than the width b of the transformation stage T.
  • the second waveguide H2 is also not directly connected to the second elongated opening in the right region of the rear end face S2 of the transformation stage T, but a second diaphragm B2, which is connected to the second elongated opening, connects the second waveguide H2 to the second elongated opening.
  • the width of the second elongated opening and the width of the second diaphragm B2 are selected such that they are somewhat less than the height h of the transformation stage T.
  • the second waveguide H2 is connected asymmetrically with respect to the second aperture B2 in this embodiment, although this is not absolutely necessary.
  • the first diaphragm B1 and the second diaphragm B2 are arranged asymmetrically at the transformation stage T, in such a way that the first diaphragm B1 is located on the lower edge of the front end face S1 and the second panel B2 on the right Edge of the rear end face S2 are arranged.
  • the length of the waveguide section T is somewhat shorter than ⁇ / 4 of the mean waveguide wavelength of the useful frequency band in the case shown.
  • This structure of the transition creates a hybrid wave type in the transformation stage T, through which the transformation between the orthogonal H10 and H01 wave types is achieved.
  • the embodiment shown in FIGS. 3 to 5 enables a reflection characteristic with a Chebyshev curve to be achieved, which has three zeros, in order to thus realize the correspondingly large useful bandwidth.
  • the asymmetry of the first aperture B1 with respect to the height h and that of the second aperture B2 with respect to the width b of the transformation stage T is essential for the function of the transition.
  • An asymmetry in the respective other cross-sectional dimension is possible, as shown for example for the second aperture B2 is, but not required.
  • the asymmetry of the second diaphragm B2 shown with respect to the second waveguide H2 is also not absolutely necessary.
  • FIGS. 6 to 8 show magnetic field images which occur at different sectional planes of the third embodiment of the transition according to the invention shown in FIGS. 3 to 5.
  • the magnetic field image shown in FIG. 6 arises in the plane ZX shown in FIG. 5.
  • the magnetic field image shown in FIG. 7 is set along the plane ZY shown in FIG. 4 and the magnetic field image shown in FIG. 8 is set up in the plane XY, which is shown both in FIG. 4 and in FIG. 5.
  • the field rotation achieved by the hybrid wave type generated in the transformation stage T can be clearly seen.
  • the three illustrated embodiments have in common that they can be integrated in planar waveguide circuits and can be produced, for example, by milling technology. Despite the short overall lengths, as mentioned, very good electrical properties are achieved over a very wide frequency range.

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Waveguides (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Übergang für orthogonal orientierte Hohlleiter (H1,H2), mit einer Transformationsstufe (T), die eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters (H1), der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps (H10) ausgelegt ist, und eine zweite längliche Öffnung zum Anschluss eines zweiten Hohlleiters (H2) aufweist, der zum Leiten eines zweiten Grundwellentyps (H01) ausgelegt ist, wobei die erste längliche Öffnung und die zweite längliche Öffnung orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Transformationsstufe (T) eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie mit einer Höhe (h), einer Breite (b) und einer Tiefe (t) aufweist, wobei die Höhe (h) und die Breite (b) derart gewählt sind, dass sowohl der erste Grundwellentyp (H10) als auch der zweite Grundwellentyp (H01) in der Transformationsstufe (T) ausbreitungsfähig ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Übergang für orthogonal orientierte Hohlleiter, mit einer Transformationsstufe, die eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters, der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps ausgelegt ist, und eine zweite längliche Öffnung zum Anschluss eines zweiten Hohlleiters aufweist, der zum Leiten eines zweiten Grundwellentyps ausgelegt ist, wobei die erste längliche Öffnung und die zweite längliche Öffnung orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
  • Stand der Technik
  • Die bekannten gattungsgemäßen Übergänge werden beispielsweise durch eine Kombination von mehreren Hohlleiterabschnitten verwirklicht, die gegeneinander eine Verdrehung aufweisen. Eine Beschreibung eines derartigen Übergangs findet sich beispielsweise im "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Meinke/Grundlach, 2. Auflage, Seiten 399 ff.". Die Herstellung eines derartigen Übergangs aus mehreren Hohlleiterabschnitten ist jedoch sehr aufwendig und ein weiteres Problem besteht darin, dass derartige Übergänge nicht in sogenannten integrierten Hohlleiterschaltungen verwendet werden können, die durch die Halbschalentechnik realisiert werden.
  • Ein weiterer gattungsgemäßer Übergang, der prinzipiell durch die Halbschalentechnik hergestellt werden könnte, ist aus der EP 0392999B1 bekannt. Diese Druckschrift betrifft einen felddrehenden Wellenleiterübergang in Hohlleitern für elektromagnetische Mikrowellen, wobei der Übergang an seinem einen Ende eine Rechteck-ähnliche Querschnittsgestalt mit gewünschter Höhe und Breite aufweist, wobei sich die Querschnittsgestalt von einer Rechteckgestalt durch einen Steg unterscheidet, der in den Übergang von einer Seite des Querschnitts in die Höhenrichtung des Querschnitts vorsteht und wobei der Übergang an seinem anderen Ende eine rechteckige Querschnittsgestalt mit einer langen Seite und einer kurzen Seite aufweist. Gemäß der EP 0392999B1 ist vorgesehen, dass der Wellenleiterübergang einen ersten Teil, der sich von dem einen Ende des rechteckig-ähnlichen Querschnitts zu einem Zentralabschnitt mit L-förmigen Querschnitt erstreckt, und einen zweiten Teil aufweist, der sich von dem Zentralabschnitt zu dem anderen Ende des rechteckigen Querschnitts erstreckt; dass die Höhenausdehnung des nach innen vorstehenden Steges an dem einen Ende des Wellenieiterübergangs im Wesentlichen die gleiche Richtung wie die lange Seite des rechteckigen Querschnitts an dem anderen Ende des Wellenleiterübergangs aufweist; und dass der L-förmige Zentralabschnitt auf einer Seite des Stegs eine kleinere Ausdehnung als der rechteckig-ähnliche Querschnitt aufweist und auf der anderen Seite des Stegs eine um einen entsprechenden Grad größere Ausdehnung als der rechteckig-ähnliche Querschnitt in der Höhenrichtung des nach innen vorstehenden Stegs aufweist. Auch der Übergang gemäß der EP 0392999B1 ist aus mehreren Hohlleiterabschnitten mit verschiedenen Querschnittsgeometrien zusammengesetzt. Die Herstellung dieses Übergangs ist jedoch aufwendig und die erforderliche Baulänge ist relativ groß, was insbesondere im Zusammenhang mit integrierten Hohlleiterschaltungen nachteilig ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Übergang vorgesehen ist, dass die Transformationsstufe eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie mit einer Höhe, einer Breite und einer Tiefe aufweist, wobei die Höhe und die Breite derart gewählt sind, dass sowohl der erste Grundwellentyp als auch der zweite Grundwellentyp in der Transformationsstufe ausbreitungsfähig sind, wird ein kompakter leicht herstellbarer Übergang mit verhältnismäßig geringer Baulänge geschaffen, der über einen breiten Frequenzbereich die Grundwellentypen von zwei orthogonal orientierten Hohlleitern reflexionsarm anpasst. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau entsteht in der Transformationsstufe ein Hybridwellentyp, durch den eine Transformation zwischen dem ersten Grundwellentyp und dem zweiten Grundwellentyp erzielt wird. Der erfindungsgemäße Übergang kann beispielsweise als Teilkomponente in planaren Hohlleiterschaltungen integriert werden. Durch die mit dem erfindungsgemäßen Übergang mögliche Polarisationsdrehung innerhalb einer Gesamtstruktur kann bei komplexen integrierten Hohlleiterschaltungen die optimale Einbaulage beziehungsweise Ankopplung für jede Komponente erreicht werden. Trotz der bei dem erfindungsgemäßen Übergang möglichen kurzen Baulänge werden sehr gute elektrische Eigenschaften über einen sehr breiten Frequenzbereich erreicht. Weiterhin kann aufgrund der möglichen sehr kurzen Baulänge bei komplexen integrierten Hohlleiterschaltungen, beispielsweise bei in der eingangs erwähnten EP 0392999B1 beschriebenen Verteilnetzwerken für Array-Antennen, bei denen mehrere der gattungsgemäßen Übergänge benötigt werden, ein sehr kompakter Gesamtaufbau erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Transformationsstufe eine Länge beziehungsweise Tiefe ≤(2n+1)λ/4, mit n=0,1,2,3..., aufweist, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge Des H10- beziehungsweise H01-Wellentyps im Bereich der Transformationsstufe ist. Eine derartige Länge beziehungsweise Tiefe des erfindungsgemäßen Übergangs ermöglicht einen optimalen Energietransport, wobei die kürzeste und bevorzugte mögliche Länge beziehungsweise Tiefe ungefähr λ/4 beträgt. Insbesondere wenn die Breite und die Höhe der Transformationsstufe ähnliche Abmessungen aufweisen, sind auch die entsprechenden Grenzwellenlängen λiH01 und λiH10 und damit die Hohlleiterwellenlängen der Wellentypen H10 und H01 im Bereich der Transformationsstufe ähnlich. Für die Länge der Transformationsstufe gilt dann mit λH01 ≈ λH10: t ≤ (λH10 + λH01) /8 ≈ λH10/4 ≈ λH01/4. Weiterhin kann λ die mittlere Hohlleiterwellenlänge des Nutzfrequenzbandes der ersten und zweiten Hohlleiter sein.
  • Die erste längliche Öffnung ist vorzugsweise in der vorderen Stirnseite der Transformationsstufe angeordnet, und die zweite längliche Öffnung ist vorzugsweise in der hinteren Stirnseite der Transformationsstufe angeordnet.
  • Dabei kann die erste längliche Öffnung horizontal im oberen oder unteren Bereich der vorderen Stirnseite der Transformationsstufe angeordnet sein.
  • Die Länge der ersten länglichen Öffnung kann bei bestimmten Ausführungsformen ungefähr der Breite der Transformationsstufe entsprechen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der erste Hohlleiter direkt, das heißt ohne zwischengeschaltete Blende und ohne eine weitere Transformationsstufe, an die Transformationsstufe angeschlossen wird.
  • Die zweite längliche Öffnung ist vorzugsweise vertikal im linken oder rechten Bereich der hinteren Stirnseite der Transformationsstufe angeordnet. Insbesondere wenn die zweite längliche Öffnung unmittelbar benachbart zur linken oder rechten Kante der hinteren Stirnseite der Transformationsstufe angeordnet ist, werden gute Ergebnisse erzielt.
  • Die Länge der zweiten länglichen Öffnung kann bei bestimmten Ausführungsformen ungefähr der Höhe der Transformationsstufe entsprechen. Diese Lösung bietet sich wiederum dann an, wenn der zweite Hohlleiter direkt, das heißt ohne eine zwischengeschaltete Blende und ohne eine weitere Transformationsstufe, an die Transformationsstufe angeschlossen wird.
  • Um die Bandbreite zu vergrößern kann bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Übergangs vorgesehen sein, dass die erste Öffnung mit einer weiteren Transformationsstufe in Verbindung steht, die zum Anschluss des ersten Hohlleiters vorgesehen ist.
  • In diesem Fall kann die weitere Transformationsstufe symmetrisch zum Querschnitt des ersten Hohlleiters und unsymmetrisch zur Transformationsstufe angeordnet sein. Es sind jedoch ebenfalls Ausführungsformen denkbar, bei denen die weitere Transformationsstufe in Abhängigkeit vom Gesamtaufbau mit einer anderen Symmetrie oder unsymmetrisch angeordnet ist.
  • Wenn eine weitere Transformationsstufe eingesetzt wird kann deren Breite kleiner als die der Transformationsstufe sein.
  • Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, dass auch oder nur der zweiten Öffnung eine weitere Transformationsstufe zugeordnet wird.
  • Weiterhin ist es denkbar, dass die erste Öffnung mit einer ersten Blende in Verbindung steht, die zum Anschluss des ersten Hohlleiters vorgesehen ist. Auch diese erste Blende kann zur Vergrößerung der Bandbreite des Übergangs beitragen.
  • Obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist, kann die Breite der ersten Blende kleiner als die Breite der Transformationsstufe sein, je nach gewünschtem Übertragungsverhalten.
  • Zur weiteren Vergrößerung der Bandbreite kann die zweite Öffnung mit einer zweiten Blende in Verbindung stehen, die zum Anschluss des zweiten Hohlleiters vorgesehen ist.
  • Die Breite der zweiten Blende kann dann kleiner als die Höhe der Transformationsstufe sein.
  • Da der erfindungsgemäße Übergang durch die Halbschalentechnik verwirklicht werden kann, ist seine Herstellung in einfacher Weise, beispielsweise durch einen Fräsvorgang, möglich.
  • Weiterhin kann der erfindungsgemäße Übergang durch eine integrierte Hohlleiterschaltung gebildet sein oder einen Bestandteil einer derartigen integrierten Hohlleiterschaltung darstellen.
  • Der erste Hohlleiter und der zweite Hohlleiter können gegebenenfalls unterschiedliche Querschnittsabmessungen aufweisen. Beispielsweise könnte auf einer Seite ein Standardhohlleiter (Breite : Höhe ≈ 1 : 2) und auf der anderen Seite ein Hohlleiter mit reduzierter Breite (Breite : Höhe ≈ 1 : 4) angeschlossen sein. In diesem Zusammenhang ist weiterhin denkbar, dass der erste und der zweite Hohlleiter durch zwei verschiedene Standardhohlleiter mit unterschiedlichen Grundwellenlängen gebildet sind. Der Querschnitt der Hohlleiter muss nicht exakt rechtwinklig sein, sondern es können auch verrundete Rechteckgeometrien oder elliptische Hohlleiter verwendet werden.
  • Durch die den verschiedenen Ausführungsformen gemeinsame unsymmetrische Anordnung der Hohlleiter entsteht in der Transformationsstufe ein Hybridwellentyp, durch den die Transformation erfolgt.
  • Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs;
    • Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs;
    • Figur 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs;
    • Figur 4 eine Draufsicht auf den Übergang gemäß Figur 3;
    • Figur 5 eine Seitenansicht des Übergangs gemäß Figur 3;
    • Figur 6 ein magnetisches Feldbild in dem Übergang gemäß Figur 3 an einer ersten Schnittebene;
    • Figur 7 ein magnetisches Feldbild in dem Übergang gemäß Figur 3 an einer zweiten Schnittebene; und
    • Figur 8 ein magnetisches Feldbild in dem Übergang gemäß Figur 3 an einer dritten Schnittebene.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Figur 1 zeigt eine einstufige Ausführungsform eines Übergangs für orthogonal orientierte Hohlleiter H1, H2. Der Übergang umfasst eine Transformationsstufe T, die eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie aufweist. Die Höhe der Transformationsstufe T ist mit h, die Breite mit b und die Tiefe mit t bezeichnet. Die Transformationsstufe T weist eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters H1 auf, der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps H10 ausgelegt ist. Die Höhe h und die Breite b der Transformationsstufe T ist derart gewählt, dass sich sowohl der erste Grundwellentyp H10 als auch der zweite Grundwellentyp H01 in der Transformationsstufe T ausbreiten können. Die Länge beziehungsweise Tiefe t der Transformationsstufe T ist im dargestellten Fall derart gewählt, dass die Beziehung t ≤(2n+1)λ/4, mit n=0,1,2,3..., erfüllt ist. λ ist dabei die Hohlleiterwellenlänge des H10- beziehungsweise des H01-Wellentyps im Bereich der Transformationsstufe T, vorzugsweise die mittlere Hohlleiterwellenlänge des Nutzfrequenzbandes. Wie dies in Figur 1 dargestellt ist, ist die erste längliche Öffnung im unteren Bereich der vorderen Stirnseite S1 der Transformationsstufe T angeordnet, und die Länge 11 der ersten länglichen Öffnung entspricht der Breite b der Transformationsstufe T. Die zweite längliche Öffnung ist im rechten Bereich der hinteren Stirnseite S2 der Transformationsstufe T angeordnet, und die Länge 12 der zweiten länglichen Öffnung entspricht der Höhe h der Transformationsstufe T. Durch diese unsymmetrische Anordnung der ersten länglichen Öffnung und der zweiten länglichen Öffnung beziehungsweise des ersten Hohlleiters H1 und des zweiten Hohlleiters H2 entsteht in der Transformationsstufe T ein Hybridwellentyp, durch den die Transformation erfolgt.
  • In Figur 2 ist eine zweite zweistufige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs dargestellt. Die Transformationsstufe T weist eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters H1 auf, der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps H10 ausgelegt ist. Die prinzipielle Polarisationsrichtung des ersten Grundwellentyps H10 ist in Figur 2 durch den entsprechenden Pfeil angedeutet. Weiterhin weist die Transformationsstufe T eine zweite längliche Öffnung zum Anschluss eines zweiten Hohlleiters H2 auf, der zum Leiten eines zweiten Grundwellentyps H01 ausgelegt ist. Auch die prinzipielle Polarisation des zweiten Grundwellentyps H01 ist in Figur 2 durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. Die Höhe h und die Breite b der Transformationsstufe T sind derart gewählt, dass sowohl der erste Grundwellentyp H10 als auch der zweite Grundwellentyp H01 in der Transformationsstufe T ausbreitungsfähig ist. Die Länge beziehungsweise Tiefe t der Transformationsstufe T ist vorzugsweise derart gewählt, dass die Beziehung t ≤(2n+1)λ/4, mit n=0,1,2,3..., erfüllt ist, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des H10- beziehungsweise des H01-Wellentyps im Bereich der Transformationsstufe T ist, vorzugsweise die mittlere Hohlleiterwellenlänge des Nutzfrequenzbandes. Die erste längliche Öffnung ist im unteren Bereich der vorderen Stirnseite S1 der Transformationsstufe T angeordnet, wobei die Breite der ersten Öffnung bei dieser Ausführungsform etwas kleiner als die Breite b der Transformationsstufe T ist. Die zweite längliche Öffnung ist im rechten Bereich der hinteren Stirnseite S2 der Transformationsstufe T angeordnet, wobei die Länge der zweiten länglichen Öffnung bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Höhe h der Transformationsstufe T entspricht. Die erste längliche Öffnung und die zweite längliche Öffnung sind somit orthogonal zueinander ausgerichtet. Um die Bandbreite des Übergangs gegenüber der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform zu erhöhen ist der erste Hohlleiter H1 nicht direkt, sondern über eine weitere Transformationsstufe T10 an die erste längliche Öffnung angeschlossen. Im dargestellten Fall entspricht die Breite der weiteren Transformationsstufe T10 der Breite der ersten länglichen Öffnung, das heißt sie ist etwas kleiner als die Breite b der Transformationsstufe T.
  • Obwohl dies nicht dargestellt ist, sind Ausführungsformen denkbar, bei denen nur oder auch der zweite Hohlleiter H2 über eine entsprechende weitere Transformationsstufe mit der zweiten länglichen Öffnung in Verbindung steht.
  • In den Figuren 3 bis 5 ist eine dritte dreistufige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs dargestellt, wobei Figur 3 eine perspektivische schematische Darstellung, Figur 4 eine Draufsicht und Figur 5 eine Seitenansicht der dritten Ausführungsform des Übergangs darstellt. Die Transformationsstufe T weist eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters H1 auf, der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps H10 ausgelegt ist. Die prinzipielle Polarisationsrichtung dieses ersten Grundwellentyps H10 ist in Figur 3 durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. Weiterhin weist die Transformationsstufe T eine zweite längliche Öffnung zum Anschluss eines zweiten Hohlleiters H2 auf, der zum Leiten eines zweiten Grundwellentyps H01 ausgelegt ist. Auch die prinzipielle Polarisationsrichtung des zweiten Grundwellentyps H01 ist in Figur 3 durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. Auch bei dieser Ausführungsform weist die Transformationsstufe T eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie mit einer Höhe h, einer Breite b und einer Tiefe t auf. Die Höhe h und die Breite b sind dabei derart gewählt, dass sowohl der erste Grundwellentyp H10 als auch der zweite Grundwellentyp H01 in der Transformationsstufe T ausbreitungsfähig ist. Die Länge beziehungsweise Tiefe t der Transformationsstufe T ist derart gewählt, dass sie die Beziehung t ≤(2n+1)λ/4, mit n=0,1,2,3..., erfüllt, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des H10- beziehungsweise des H01-Wellentyps im Bereich der Transformationsstufe T ist, vorzugsweise die mittlere Hohlleiterwellenlänge des Nutzfrequenzbandes. Die erste längliche Öffnung der Transformationsstufe T ist, wie in Figur 3 zu erkennen ist, im unteren Bereich der vorderen Stirnseite S1 der Transformationsstufe T angeordnet. Die zweite längliche Öffnung ist im rechten Bereich der hinteren Stirnseite S2 der Transformationsstufe T angeordnet. Die erste längliche Öffnung und die zweite längliche Öffnung sind somit orthogonal zueinander ausgerichtet. Um die Bandbreite des erfindungsgemäßen Übergangs gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 zu erhöhen, ist der erste Hohlleiter H1 bei der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform nicht direkt an die erste längliche Öffnung in der vorderen Stirnseite der Transformationsstufe T angeschlossen, sondern es ist eine erste Blende B1 vorgesehen, über die der erste Hohlleiter H1 mit der ersten länglichen Öffnung in Verbindung steht. Wie dies anhand der Figuren 3 und 4 zu erkennen ist, ist die Breite der ersten Öffnung und der ersten Blende B1 bei dieser Ausführungsform derart gewählt, dass sie etwas kleiner als die Breite b der Transformationsstufe T ist. Auch der zweite Hohlleiter H2 ist bei dieser Ausführungsform nicht direkt an die zweite längliche Öffnung im rechten Bereich der hinteren Stirnseite S2 der Transformationsstufe T angeschlossen, sondern eine zweite Blende B2, die mit der zweiten länglichen Öffnung in Verbindung steht, verbindet den zweiten Hohlleiter H2 mit der zweiten länglichen Öffnung. Wie dies insbesondere anhand der Figuren 3 und 4 zu erkennen ist, ist die Breite der zweiten länglichen Öffnung und die Breite der zweiten Blende B2 derart gewählt, dass sie etwas geringer als die Höhe h der Transformationsstufe T ist. Im Gegensatz zu der Anschlussweise des ersten Hohlleiters H1 ist der zweite Hohlleiter H2 bezüglich der zweiten Blende B2 bei dieser Ausführungsform unsymmetrisch angeschlossen, obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist. Bezüglich der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten dritten Ausführungsform lässt sich zusammenfassend feststellen, dass die erste Blende B1 und die zweite Blende B2 unsymmetrisch an der Transformationsstufe T angeordnet sind, und zwar derart, dass die erste Blende B1 an der unteren Kante der vorderen Stirnseite S1 und die zweite Blende B2 an der rechten Kante der hinteren Stirnseite S2 angeordnet sind. Die Länge des Hohlleiterabschnitts T ist im dargestellten Fall etwas kürzer als λ/4 der mittleren Hohlleiterwellenlänge des Nutzfrequenzbandes. Durch diesen Aufbau des Übergangs entsteht in der Transformationsstufe T ein Hybridwellentyp, durch den die Transformation zwischen dem orthogonalen H10 und H01 Wellentypen erzielt wird. Durch die in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform kann eine Reflexionscharakteristik mit Tschebyscheff-Verlauf erreicht werden, die drei Nullstellen aufweist, um somit die entsprechend große Nutzbandbreite zu realisieren. Wesentlich für die Funktion des Übergangs ist die Asymmetrie der ersten Blende B1 hinsichtlich der Höhe h und die der zweiten Blende B2 bezüglich der Breite b der Transformationsstufe T. Eine Asymmetrie in der jeweiligen anderen Querschnittsdimension ist möglich, wie dies beispielsweise für die zweite Blende B2 dargestellt ist, aber nicht erforderlich. Auch die dargestellte Asymmetrie der zweiten Blende B2 hinsichtlich des zweiten Hohlleiters H2 ist wie erwähnt nicht zwingend erforderlich.
  • In den Figuren 6 bis 8 sind magnetische Feldbilder dargestellt, die sich an unterschiedlichen Schnittebenen der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs einstellen. Das in Figur 6 dargestellte magnetische Feldbild stellt sich dabei in der in Figur 5 eingezeichneten Ebene Z-X ein. Das in Figur 7 dargestellte magnetische Feldbild stellt sich entlang der in Figur 4 eingezeichneten Ebene Z-Y ein und das in Figur 8 dargestellte magnetische Feldbild stellt sich in der Ebene X-Y ein, die sowohl in Figur 4 als auch in Figur 5 eingezeichnet ist. In den Figuren 6 bis 8 ist die durch den in der Transformationsstufe T erzeugten Hybridwellentyp erzielte Felddrehung gut zu erkennen.
  • Den drei dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass sie in planaren Hohlleiterschaltungen integriert werden können und beispielsweise durch die Frästechnik hergestellt werden können. Trotz der kurzen Baulängen werden, wie erwähnt, sehr gute elektrische Eigenschaften über einen sehr breiten Frequenzbereich erreicht.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (17)

  1. Übergang für orthogonal orientierte Hohlleiter (H1,H2), mit einer Transformationsstufe (T), die eine erste längliche Öffnung zum Anschluss eines ersten Hohlleiters (H1), der zum Leiten eines ersten Grundwellentyps (H10) ausgelegt ist, und eine zweite längliche Öffnung zum Anschluss eines zweiten Hohlleiters (H2) aufweist, der zum Leiten eines zweiten Grundwellentyps (H01) ausgelegt ist, wobei die erste längliche Öffnung und die zweite längliche Öffnung orthogonal zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsstufe (T) eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie mit einer Höhe (h), einer Breite (b) und einer Tiefe (t) aufweist, wobei die Höhe (h) und die Breite (b) derart gewählt sind, dass sowohl der erste Grundwellentyp (H10) als auch der zweite Grundwellentyp (H01) in der Transformationsstufe (T) ausbreitungsfähig ist.
  2. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsstufe (T) eine Länge bzw. Tiefe (t) ≤ (2n+1)λ/4, mit n=0,1,2,3..., aufweist, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des ersten Grundwellentyps (H10) beziehungsweise des zweiten Grundwellentyps (H01) im Bereich der Transformationsstufe (T) ist.
  3. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste längliche Öffnung in der vorderen Stirnseite (S1) der Transformationsstufe (T) angeordnet ist, und dass die zweite längliche Öffnung in der hinteren Stirnseite (S2) der Transformationsstufe (T) angeordnet ist.
  4. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste längliche Öffnung horizontal im oberen oder unteren Bereich der vorderen Stirnseite (S1) der Transformationsstufe (T) angeordnet ist.
  5. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (11) der ersten länglichen Öffnung ungefähr der Breite (b) der Transformationsstufe (T) entspricht.
  6. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite längliche Öffnung vertikal im linken oder rechten Bereich der hinteren Stirnseite (S2) der Transformationsstufe (T) angeordnet ist.
  7. Übergang nach einem der vorhergehenden, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (12) der zweiten länglichen Öffnung ungefähr der Höhe (h) der Transformationsstufe (T) entspricht.
  8. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung mit einer weiteren Transformationsstufe (T10) in Verbindung steht, die zum Anschluss des ersten Hohlleiters (H1) vorgesehen ist.
  9. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Transformationsstufe (T10) symmetrisch zum Querschnitt des ersten Hohlleiters (H1) und unsymmetrisch zur Transformationsstufe (T) angeordnet ist.
  10. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der weiteren Transformationsstufe (T10) kleiner als die Breite (b) der Transformationsstufe (T) ist.
  11. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung mit einer ersten Blende (B1) in Verbindung steht, die zum Anschluss des ersten Hohlleiters (H1) vorgesehen ist.
  12. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Blende (B1) kleiner als die Breite (b) der Transformationsstufe (T) ist.
  13. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung mit einer zweiten Blende (B2) in Verbindung steht, die zum Anschluss des zweiten Hohlleiters (H2) vorgesehen ist.
  14. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der zweiten Blende (B2) kleiner als die Höhe (h) der Transformationsstufe (T) ist.
  15. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er durch einen Fräsvorgang hergestellt ist.
  16. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er durch eine integrierte Hohlleiterschaltung gebildet beziehungsweise Bestandteil von dieser ist.
  17. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohleiter (H1) und der zweite Hohlleiter (H2) unterschiedliche Querschnittsgeometrien aufweisen.
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