EP1178560A1 - Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern - Google Patents

Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern Download PDF

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EP1178560A1
EP1178560A1 EP01440226A EP01440226A EP1178560A1 EP 1178560 A1 EP1178560 A1 EP 1178560A1 EP 01440226 A EP01440226 A EP 01440226A EP 01440226 A EP01440226 A EP 01440226A EP 1178560 A1 EP1178560 A1 EP 1178560A1
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EP
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waveguide
cavity
section
waveguides
waveguide section
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EP01440226A
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Udo Seewig
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Alcatel Lucent SAS
Nokia Inc
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Alcatel SA
Nokia Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/02—Bends; Corners; Twists
    • H01P1/022—Bends; Corners; Twists in waveguides of polygonal cross-section
    • H01P1/025—Bends; Corners; Twists in waveguides of polygonal cross-section in the E-plane

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for connecting two identical electromagnetic waveguides with a rectangular cross-section, which the transmission of linearly polarized electromagnetic waves and their rectangular Cavities are twisted so that their corresponding axes run at right angles to each other, at which between the two waveguides Connection element is arranged, through which a low-reflection rotation of the Polarization plane of the waves to be transmitted from the polarization plane of one Waveguide takes place in the orthogonal polarization plane of the other waveguide (DE-C-3 733 397).
  • Such an arrangement is required, for example, if a waveguide with a another waveguide or connected to a device with a waveguide connection and if the axes of the respective connection points are at right angles mutually extending levels.
  • a possible area of application is, for example for antennas with a parabolic reflector and one with a rectangular waveguide given feed line. A is attached to the feed line attached to the reflector Continuing waveguide connected, which is the connection to a transmission and Manufactures reception system. Between the feed line and the continuing Waveguide can be switched on a device, for example, mixer or other contains electronic components.
  • the polarization planes in which the ones to be transmitted vibrate electromagnetic waves lie through the rectangular waveguide Feed line on the one hand and the secondary waveguide or the intermediate device on the other hand fixed. Because these two levels of polarization run orthogonally to each other, transition components must be used that a low-loss routing of the waves between the feed line and the enable the same waveguide or device to be connected.
  • the transition component called the waveguide twist consists, for example, of three waveguide sections that can be rotated relative to one another about their longitudinal axis are interconnected. As a result, the waveguide twist is at different angles adjustable between the axes of the clear cross sections at both ends.
  • At the middle waveguide section is on the outside in the longitudinal direction of the waveguide twist extending lever rotatably attached. Stand at both ends of the lever Spigots that engage in guide grooves on the outside of the other two Waveguide sections, extending in the longitudinal direction of the waveguide twist, are attached.
  • the construction of this known waveguide twist is complex. He also has for Arrangements with limited space have too long an axial length.
  • the invention has for its object the arrangement described above easier and shorter to design.
  • This arrangement consists of only one part, namely the waveguide section. This makes it very simple to set up and just as easy to assemble. Of The very small axial length of the waveguide section is of particular importance Direction determined only by the average frequency of the waves to be transmitted becomes. The arrangement can therefore be used with advantage where only a very small distance between the waveguides to be connected is available. Even though with the waveguide section only one step to rotate the plane of polarization electromagnetic waves is used, this arrangement has a very favorable Reflection factor with correspondingly low electrical losses. This essential Advantage is due to the narrowing of the cavity of the waveguide section in its middle area with the two opposite projections ensured.
  • the invention is described below for the use of the arrangement on an antenna parabolic reflector. However, this does not limit the general usability of the arrangement for connecting two rectangular Waveguides.
  • Fig. 1 the tip of a mast 1 is indicated schematically, on which a parabolic reflector 2 of an antenna is mounted.
  • a parabolic reflector 2 of an antenna is mounted on the reflector 2 .
  • a rectangular waveguide designed feed line 3 attached, at its free end the illumination of the antenna serving exciter 4 is attached.
  • a device 5 on the mast 1 mounted, to which a waveguide 6 is connected, which is not with a shown transmitting and receiving device is connected.
  • a connection serving arrangement 7 whose more detailed structure is shown in FIG. 4.
  • Fig. 2 gives a schematic representation of the connection point between the Waveguide input 8 of the device 5 and the feed line 3 again.
  • the assembly 7 which is designed as a waveguide section 9, is mounted so that there are parts for the electromagnetic waves to be transmitted are a low reflection transition from which gives a plane of polarization orthogonal to it. That is through two slants Lines 10 and 11 indicated.
  • the assignment of the rectangular cavities H1 and H2 of the waveguide to be connected and H3 of the waveguide section 9 relative to one another is shown in FIG. 3.
  • the big ones Axes A1, A2 and A3 of the cavities H1, H2 and H3 as corresponding axes are included.
  • the other corresponding axes are the small ones Axes. They are not shown for the sake of simplicity.
  • the cavity H1 with the Axis A1 belongs to feed line 3.
  • the cavity H2, offset by 90 °, with the Axis A2 is the cavity of the waveguide input 8.
  • the cavity H3 of the Waveguide section 9 with the axis A3 is arranged so that the axis A3 with both the axis A1 and the axis A2 form an angle of 45 °.
  • the waveguide section 9 has a rectangular cavity H3, which according to FIG middle area is narrowed. These are in the middle of the long sides of the cavity H3 diametrically opposite projections 12 and 13 attached, which in protrude the cavity H3. Their ends are in a preferred embodiment rounded.
  • the projections 12 and 13 can have any geometric shape to have. In addition to the round shape, they can also be rectangular or triangular, for example or be mushroom-shaped.
  • the corners of the cavity H3 are in a preferred embodiment rounded.
  • the waveguide section 9 has a thickness D which is approximately a quarter of the average frequency of the frequency band that corresponds to the transmission of electromagnetic Waves is used.
  • a thickness D which is approximately a quarter of the average frequency of the frequency band that corresponds to the transmission of electromagnetic Waves is used.
  • the so-called 12 GHz band results in one Thickness D and thus an axial length for the waveguide section of 7.2 mm.
  • the one Waveguide wavelength assigned to the frequency band is 29 mm.
  • the short sides of the cavity H3 of the waveguide section 9 are opposite to the Short sides of the cavities H1 and H2 of the two waveguides are preferably slightly longer, by an amount less than 5%. If the short sides of the Cavities H1 and H2 are 30 mm long, for example, the short sides of the Cavity H3, for example, be 0.9 mm longer. This corresponds to an extension Of 3 %.
  • the projections 12 and 13 protrude when the arrangement 7 is used for transmission of the 12 GHz band, for example, each by 0.9 mm in the cavity H3 of the Waveguide section 9 into it. That is about 3% of the waveguide wavelength. You can be rounded at its tip with a corresponding radius of 0.9 mm. On The projections 12 and 13 can have a radius of approximately on both sides Merge 1.5 mm into the long edge of the cavity H3 of the waveguide section 9.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt angegeben, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen. Zwischen den beiden Hohlleitern ist ein Verbindungselement angeordnet, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt. Zur Realisierung einer axial kurzen Anordnung ist das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums (H3) bestimmende Achsen (A3) unter einem Winkel von jeweils 45° gegenüber den korrespondierenden Achsen (A1,A2) der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen. Der Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts ist außerdem im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum (H3) hineinragende Vorsprünge verengt. Die axiale Breite des Hohlleiterabschnitts entspricht etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen, bei welcher zwischen den beiden Hohlleitern ein Verbindungselement angeordnet ist, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt (DE-C-3 733 397).
Eine solche Anordnung wird beispielsweise benötigt, wenn ein Hohlleiter mit einem anderen Hohlleiter bzw. mit einem Gerät mit einem Hohlleiteranschluß verbunden werden soll und wenn die Achsen der jeweiligen Anschlußstellen in rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen liegen. Ein möglicher Einsatzbereich ist beispielsweise bei Antennen mit parabolischem Reflektor und einer durch einen rechteckigen Hohlleiter gebildeten Speiseleitung gegeben. An die am Reflektor befestigte Speiseleitung wird ein weiterführender Hohlleiter angeschlossen, welcher die Verbindung zu einer Sende- und Empfangsanlage herstellt. Zwischen die Speiseleitung und den weiterführenden Hohlleiter kann ein Gerät eingeschaltet sein, das beispielsweise Mischer oder andere elektronische Bauteile enthält. Die Polarisationsebenen, in welchen die zu übertragenden elektromagnetischen Wellen schwingen, liegen durch den rechteckigen Hohlleiter der Speiseleitung einerseits und den weiterführenden Hohlleiter bzw. das zwischengeschaltete Gerät andererseits fest. Da diese beiden Polarisationsebenen orthogonal zueinander verlaufen, müssen Übergangsbauteile eingesetzt werden, die eine möglichst verlustarme Führung der Wellen zwischen der Speiseleitung und dem an dieselbe anzuschließenden Hohlleiter bzw. Gerät ermöglichen.
Ein solches Übergangsbauteil geht aus der eingangs erwähnten DE-C-3 733 397 hervor. Das als Hohlleitertwist bezeichnete Übergangsbauteil besteht beispielsweise aus drei Hohlleiterabschnitten, die um ihre Längsachse gegeneinander verdrehbar miteinander verbunden sind. Dadurch ist der Hohlleitertwist auf unterschiedliche Winkel zwischen den Achsen der lichten Querschnitte an seinen beiden Enden einstellbar. Am mittleren Hohlleiterabschnitt ist außen ein in Längsrichtung des Hohlleitertwists verlaufender Hebel drehbar angebracht. An den beiden Enden des Hebels stehen Zapfen ab, die in Führungsnuten eingreifen, welche außen an den beiden anderen Hohlleiterabschnitten, in Längsrichtung des Hohlleitertwists verlaufend, angebracht sind. Der Aufbau dieses bekannten Hohlleitertwists ist aufwendig. Er hat außerdem für Anordnungen mit begrenztem Platz eine zu große axiale Länge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung einfacher und kürzer zu gestalten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
  • daß das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums bestimmende Achsen unter einem Winkel von jeweils 45° gegenüber den korrespondierenden Achsen der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen,
  • daß der Hohlraum des Hohlleiterabschnitts im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum hineinragende Vorsprünge verengt ist und
  • daß die axiale Breite des Hohlleiterabschnitts etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen entspricht.
Diese Anordnung besteht nur aus einem einzigen Teil, nämlich dem Hohlleiterabschnitt. Sie ist dadurch sehr einfach aufgebaut und ebenso einfach zu montieren. Von besonderer Bedeutung ist die sehr kleine Länge des Hohlleiterabschnitts in axialer Richtung, die nur von der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen bestimmt wird. Die Anordnung kann also mit Vorteil dort eingesetzt werden, wo nur ein sehr kleiner Abstand zwischen den zu verbindenden Hohlleitern zu Verfügung steht. Obwohl mit dem Hohlleiterabschnitt nur eine Stufe zur Drehung der Polarisationsebene der elektromagnetischen Wellen eingesetzt wird, hat diese Anordnung einen sehr günstigen Reflexionsfaktor mit entsprechend geringen elektrischen Verlusten. Dieser wesentliche Vorteil ist durch die Verengung des Hohlraums des Hohlleiterabschnitts in seinem mittleren Bereich mit den beiden einander gegenüber liegenden Vorsprüngen sichergestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
  • Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antennenanordnung mit einer Anordnung nach der Erfindung.
  • Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Anordnung in ebenfalls schematischen, vergrößerten Darstellungen.
  • Fig. 4 den in der Anordnung eingesetzten Hohlleiterabschnitt in weiter vergrößerter Darstellung.
  • Fig. 5 einen Schnitt durch Fig. 4 längs der Linie V - V.
    • Die Erfindung wird im folgenden für den Einsatz der Anordnung an einer Antenne mit parabolischem Reflektor beschrieben. Das stellt jedoch keine Einschränkung der allgemeinen Verwendbarkeit der Anordnung zum Verbinden von zwei rechteckigen Hohlleitern dar.
    In Fig. 1 ist schematisch die Spitze eines Mastes 1 angedeutet, auf welchem ein parabolischer Reflektor 2 einer Antenne montiert ist. Am Reflektor 2 ist eine als rechteckiger Hohlleiter ausgeführte Speiseleitung 3 befestigt, an deren freiem Ende ein der Ausleuchtung der Antenne dienender Erreger 4 angebracht ist. Auf der der Speiseleitung 3 abgewandten Seite des Reflektors 2 ist ein Gerät 5 auf dem Mast 1 montiert, an welches ein Hohlleiter 6 angeschlossen ist, der mit einer nicht mit dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist. Zwischen dem Gerät 5 und der Speiseleitung 3 ist eine der Verbindung dienende Anordnung 7 angebracht, deren genauerer Aufbau aus Fig. 4 hervorgeht.
    Fig. 2 gibt in einer schematischen Darstellung die Verbindungsstelle zwischen dem Hohlleitereingang 8 des Geräts 5 und der Speiseleitung 3 wieder. Zwischen beiden Teilen ist die als Hohlleiterabschnitt 9 ausgeführte Anordnung 7 so montiert, daß sich für die zu übertragenden elektromagnetischen Wellen ein reflexionsarmer Übergang von der einen Polarisationsebene in die dazu orthogonale ergibt. Das ist durch zwei schräge Linien 10 und 11 angedeutet.
    Die Zuordnung der rechteckigen Hohlräume H1 und H2 der zu verbindenden Hohlleiter und H3 des Hohlleiterabschnitts 9 relativ zueinander geht aus Fig. 3 hervor. Die großen Achsen A1, A2 und A3 der Hohlräume H1, H2 und H3 als korrespondierende Achsen sind dabei mit eingezeichnet. Die anderen korrespondierenden Achsen sind die kleinen Achsen. Sie sind der Einfachheit halber nicht mit dargestellt. Der Hohlraum H1 mit der Achse A1 gehört zur Speiseleitung 3. Der dazu um 90° versetzte Hohlraum H2 mit der Achse A2 ist der Hohlraum des Hohlleitereingangs 8. Der Hohlraum H3 des Hohlleiterabschnitts 9 mit der Achse A3 ist so angeordnet, daß die Achse A3 sowohl mit der Achse A1 als auch mit der Achse A2 einen Winkel von 45° einschließt.
    Der Hohlleiterabschnitt 9 hat einen rechteckigen Hohlraum H3, der gemäß Fig. 4 im mittleren Bereich eingeengt ist. Dazu sind in der Mitte der langen Seiten des Hohlraums H3 einander diametral gegenüber liegende Vorsprünge 12 und 13 angebracht, die in den Hohlraum H3 hineinragen. Ihre Enden sind in bevorzugter Ausführungsform abgerundet. Die Vorsprünge 12 und 13 können aber jede beliebige geometrische Form haben. Sie können neben der runden Form beispielsweise auch rechteckig, dreieckig oder pilzförmig sein. Die Ecken des Hohlraums H3 sind in bevorzugter Ausführungsform abgerundet.
    Der Hohlleiterabschnitt 9 hat eine Dicke D, die etwa einem Viertel der mittleren Frequenz des Frequenzbandes entspricht, das für die Übertragung der elektromagnetischen Wellen verwendet wird. Bei einer mittleren Frequenz von beispielsweise 12,975 GHz im Frequenzband 12,7 bis 13,25 GHz, dem sogenannten 12 GHz-Band, ergibt sich eine Dicke D und damit eine axiale Länge für den Hohlleiterabschnitt von 7,2 mm. Die dem Frequenzband zugeordnete Hohlleiterwellenlänge liegt bei 29 mm.
    Die kurzen Seiten des Hohlraums H3 des Hohlleiterabschnitts 9 sind gegenüber den kurzen Seiten der Hohlräume H1 und H2 der beiden Hohlleiter vorzugsweise geringfügig länger, und zwar um einen Betrag, der unter 5 % liegt. Wenn die kurzen Seiten der Hohlräume H1 und H2 beispielsweise 30 mm lang sind, können die kurzen Seiten des Hohlraums H3 beispielsweise um 0,9 mm länger sein. Das entspricht einer Verlängerung von 3 %.
    Die Vorsprünge 12 und 13 ragen bei einem Einsatz der Anordnung 7 zur Übertragung des 12 GHz-Bandes beispielsweise jeweils um 0,9 mm in den Hohlraum H3 des Hohlleiterabschnitts 9 hinein. Das sind etwa 3 % der Hohlleiterwellenlänge. Sie können an ihrer Spitze mit einem entsprechenden Radius von 0,9 mm abgerundet sein. An beiden Seiten können die Vorsprünge 12 und 13 jeweils mit einem Radius von etwa 1,5 mm in die lange Kante des Hohlraums H3 des Hohlleiterabschnitts 9 übergehen.

    Claims (5)

    1. Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, welche der Übertragung von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen dienen und deren rechteckige Hohlräume so gegeneinander verdreht sind, daß ihre korrespondierenden Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen, bei welcher zwischen den beiden Hohlleitern ein Verbindungselement angeordnet ist, durch welches eine reflexionsarme Drehung der Polarisationsebene der zu übertragenden Wellen von der Polarisationsebene des einen Hohlleiters in die dazu orthogonale Polarisationsebene des anderen Hohlleiters erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
      daß das Verbindungselement als Hohlleiterabschnitt (9) mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist, dessen die Lage seines rechteckigen Hohlraums (H3) bestimmende Achsen unter einem Winkel von jeweils 45° gegenüber den korrespondierenden Achsen der beiden zu verbindenden Hohlleiter verlaufen,
      daß der Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) im mittleren Bereich seiner langen Seiten durch zwei einander diametral gegenüber liegende, in den Hohlraum (H3) hineinragende Vorsprünge (12,13) verengt ist und
      daß die axiale Breite (D) des Hohlleiterabschnitts (9) etwa einem Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz der zu übertragenden Wellen entspricht.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Seiten des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) geringfügig länger als die kurzen Seiten der Hohlräume (H1,H2) der beiden zu verbindenden Hohlleiter sind.
    3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Seiten des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) um weniger als 5 % länger als die entsprechenden Seiten der beiden Hohlleiter sind.
    4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12,13) im Hohlraum (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) an ihren in den Hohlraum (H3) weisenden Enden abgerundet sind.
    5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des Hohlraums (H3) des Hohlleiterabschnitts (9) abgerundet sind.
    EP01440226A 2000-08-02 2001-07-18 Anordnung zum Verbinden von zwei identischen elektromagnetischen Hohlleitern Withdrawn EP1178560A1 (de)

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