WO2019091845A1

WO2019091845A1 - Element zur konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen welle in einem hohlleiter

Info

Publication number: WO2019091845A1
Application number: PCT/EP2018/079843
Authority: WO
Inventors: Alexandra HENNIGER-LUDWIG; Michael Wollitzer; Thomas REUM
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-05-16
Also published as: DE102017126069A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein in einem Hohlleiter geführtes Element zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle. Das Element ist in einem ersten Bereich aus einem ersten dielektrischen Material hergestellt, das ein festes dielektrisches Material ist. Das Element ist derart eingerichtet, dass es, wenn es mit mindestens einem in einer ersten Querrichtung und/oder in einer zweiten Querrichtung jeweils außerhalb des ersten Bereiches befindlichen weiteren dielektrischen Material zusammenwirkt, in der ersten Querrichtung eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung erzielt. Die erste Querrichtung ist orthogonal zu einer Längsachsrichtung des Elements und die zweite Querrichtung ist orthogonal zur Längsachsrichtung und zur ersten Querrichtung des Elements orientiert.

Description

Element zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle in einem Hohlleiter

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Element zur Kon- version zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle in einem Hohlleiter.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Für die Übertragung einer elektromagnetischen Welle in einem Wellenleiter, bevorzugt in einem dielektrischen Wellenleiter, besitzt eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle, bevorzugt eine zirkulär polarisierte e.l ektromagneti- sehe Welle, gegenüber einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle technische Vorteile.

Insbesondere eine zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle wird vorzugsweise aus zwei linear polarisierten Wellen erzeugt, deren Polarisationsebenen jeweils orthogonal zueinander orientiert sind und die eine Phasendifferenz von 90⁰ zueinander aufweisen .

Eine einzige linear polarisierte elektromagnetische Welle wird, wie beispielsweise aus der US 9,728,833 B2 hervorgeht, aus einem zugehörigen Signal erzeugt , das einer Antenne über eine Signalleitung zugeführt und in der Antenne als zugehörige elektromagnetische Welle abgestrahlt wird. Die Erzeugung einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle, bevorzugt einer zirkulär polarisierten elektromagnetischen Welle, teilt sich in folgende technische

Schritte auf :

In einem ersten Schritt wird üblicherweise mindestens eine linear polarisierte elektromagnetische Welle jeweils in zwei zueinander orthogonale Polarisationsanteile aufgeteilt. In einem zweiten Schritt werden aus jedem Paar von phasensyn- chronen und linear polarisierten elektromagnetischen Wellenanteilen jeweils zwei um 90° zueinander phasenverschobene linear polarisierte elektromagnetische Wellen erzeugt.

Während für eine elektromagnetische Welle im optischen Be- reich im zweiten Schritt ein Kristall mit einer richtungsabhängigen Permittivita t verwendet wird, existiert für eine elektromagnetische Welle im Mikrowellen-, Millimeterwellenoder Terahertz-Bereich keine brauchbare technische Lösung . Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung anzugeben, mit der mindestens eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle aus mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle erzeugt werden kann . Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein in einem Hohlleiter geführtes Element zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen:

Ein in einem Hohlleiter geführtes Element zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagne tischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle, wobei das Element in einem ersten Bereich aus einem ersten dielektrischen Material hergestellt ist, wobei das erste dielektrische Material ein festes di lektrisches Material ist, wobei das Element derart eingerichtet ist, dass es, wenn es mit mindestens einem in einer ersten Querrichtung und/oder in einer zweiten Querrichtung jeweils au ßerhalb des ersten Bereiches befindlichen weiteren die lektrischen Material zusammenwirkt, in der ersten Quer richtung eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung erzielt, wobei die erste Querrichtung orthogonal zu einer Läng achsrichtung des Elements und die zweite Querrichtung orthogonal zur Längsachsrichtung und zur ersten Querrichtung des Elements orientiert ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde Ii egende Erkennt- nis/Idee besteht darin, ein dielektrisches Element mit einer unterschiedlichen effektiven Permittivität in zwei zueinander orthogonalen Richtungen zu schaffen, di e beide j eweils orthogonal zur Ausbreitungsrichtung der mindestens einen linear polarisierten elektromagnetischen Welle in dem die- lektrischen Element orientiert sind. Mit der unterschied!i- chen effektiven Permittivität in diesen beiden zueinander orthogonalen Richtungen ist jeweils eine unterschiedliche

Phasengeschwindigkeit der in diesen beiden zueinander orthogonale Richtungen jeweils liegenden Wellenkomponenten einer einzigen linear polarisierten elektromagnetischen Welle bzw. der in diesen beiden zueinander orthogonalen Richtungen jeweils liegenden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen verbunden. Somit kann eine Wellenkompo ente bzw. eine elektromagnetische Welle, die jeweils in einer Richtung des dielektrischen Elements mit einer vergleichsweise größeren effektiven Per- mittivität liegt, gegenüber einer Wellenkomponente bzw. einer elektromagnetischen Welle, die jeweils in einer orthogo- nalen Richtung des dielektrischen Elements mit einer vergleichsweise kleineren effektiven Permitti ität liegt, entlang der Längserstreckung des dielektrischen Elements verzögert werden . Durch die Verzögerung der einen Wellenkomponente bzw. der einen elektromagnetischen Welle weisen beide Wellenkomponenten bzw. beide elektromagnetischen Wellen bei phasensynchroner Einspeisung am Ende der Längserstreckung des Elements eine Phasendifferenz, bevorzugt eine Phasendifferenz in Höhe von 90 ° , zueinander auf. Geht man von einem bevorzugt zylindrischen Hohlleiter aus, so weist ein im Hohlleiter geführtes Element in einer zur Längsachsrichtung orthogonalen ersten Qiierrichtung eine effektive Permittivität auf, die gegenüber der effektiven Permittivität in einer zweiten Querrichtung, die zur Längsachs- richtung und zur ersten Querrichtung jeweils orthogonal ist, verkleinert ist.

Das Element ist erfindungsgemäß in einem ersten Bereich aus einem ersten dielektrischen Material hergestellt und wirkt mit mindestens einem weiteren dielektrischen Material zusam- men, das sich in der ersten Querrichtung und/oder in der zweiten Querrichtung außerhalb des ersten Bereiches befindet. Dieses Zusammenwirken erfolgt dabei so, dass die eff ktive Permxttivität in der ersten Querrichtung gegenüber der effektiven Permi tivität in der zweiten Querrichtung vor- teilhaft verkleinert ist.

Bevorzugt ist das Verhältnis der effektiven Permxttivität in der ersten Querrichtung zur effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung über die gesamte Längserstreckung des im Hohlleiter geführten Elements konstant. Somit ist bevorzugt auch die Verteilung des ersten diel ektrischen Materials und des mindestens eines weiteren dielektrischen Materials in jeder Querschnitts fläche innerhalb des Hohlleiters, die quer zur Längserstreckung des im Hohlleiter geführten Elements orientiert ist, entlang der Längserstreckung des im Hohlleiter geführten Elements konstant.

Vorteilhafte Ausgestaltungen u d Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die voranste end genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das min- destens eine weitere dielekt ische Material Luft, das bekanntlich eine relative Permittivität von geringfügig größer als eins aufweist . Diese Luft befindet sich in einem Bereich, der in der ersten Querrichtung außerhalb des ersten Bereiches des erfindungsgemäßen Elements liegt . Dieser mit Luft ausgefüllte Bereich liegt somit zwischen dem Hohlleiter und dem ersten Bereich des erfindungsgemäßen Elements. Die effektive Permi tti vität des erfindungsgemäßen Elements in der. ersten Querrichtung ist somit gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials im ersten Bereich verkleinert. Folglich ist die effektive PermiLtivi- tät in der ersten Querrichtung eines erfindungsgemäßen Elements, das in der zweiten Querrichtung nur den ersten Bereich aufweist, gegenüber der effektiven Permitrivi tat in der zweiten Querrichtung verkleinert .

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine weitere dielektrische Material dasjenige dielektrische Materia 1 , aus dem eine Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements, d.h. eine Verbreiterung des ersten Bereichs des erfindungsgemäßen Elements, in der ersten Querrichtung hergestellt ist . Ist die relative Permittivität des für die Verbreiterung verwendeten weiteren dielektrischen Materials kleiner als die relative Permittivität des ersten dielekt i chen Materials im ersten Bereich und gleichzeitig die Erstreckung des erfindungsgemäßen Elements in der zweiten Querrichtung auf den ersten Bereic beschränkt, so ist die effektive Permittivität in der ersten Querrichtung gegenüber der zweiten Querrichtung vorteilhaft verkleinert. In einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements in der ersten Querrichtung aus mehreren Schichten zusammensetzt. Die einzelnen Schichten sind jeweils aus einem weiteren dielektrischen Material hergestellt, von denen mindestens eine Schicht je- weils eine kleinere relative Permittivität gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials aufweist. Bevorzugt sind die einzelnen Schichten jeweils aus einem unterschiedlichen dielektrischen Material hergestellt. Auch in der dritten Ausführungsform ist die effektive Per- mittivität in der ersten Querrichtung eines erfindungsgemä- Ben Elements, das in der zweiten Querrichtung nur den ersten Bereich aufweist, gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung verkleinert. In einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist in einer

Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements in einer ersten Querrichtung mindestens eine in Längsachsrichtung verlaufende Ausnehmung vorgesehen, die mit einem weiteren dielektrischen Material gefüllt ist. Dieses weitere dielektrische Ma- terial weist eine relative Permittivität auf, die gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials verkleinert ist. Die Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements in der ersten Querrichtung ist bevorzugt wie der erste Bereich aus dem ersten dielektrischen Material hergesteilt. Daneben kann die Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements auch aus einem weiteren dielektrischen Material sein, das zum weiteren dielektrischen Material in der mindestens einen Ausnehmung unterschiedlich ist und gegenüber dem ersten dielektrischen Material ebenfalls verklei- nert ist. Somit ergibt sich in beiden Fällen eine verkleinerte effektive Permittivität in der ersten Querrichtung des erfindungsgemäßen Elements, das in der zweiten Querrichtung nur den ersten Bereich aufweist, gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung. Die einzelne Aus- nehmung ist bevorzugt eine Rundlochbohrung. Daneben können die einzelnen Ausnehmungen auch schlitzförmig sein oder jedes beliebige Querschnittsprofil aufweisen. Von der Erfindung ist auch eine Anordnung mit abgedeckt, bei der innerhalb der in der ersten Querrichtung verlaufenden Verbreite- rung des erfindungsgemä en Elements wie auch in einer Randzone der Verbreiterung mehrere Ausnehmungen mit jeweils unterschiedlichen und beliebig komplizierten Querschnittsprofilen vorliegen. In einer fünften Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Element eine Verbreiterung in der zweiten Querrichtung auf . Diese Verbreiterung in der zweiten Querrichtung ist aus einem weiteren dielektrischen Material herge- stellt, das eine höhere relative Permi ttivität gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials aufweist. Für den Fall, dass das erfindungsgemäße Element in der ersten Querrichtung einzig den ersten Bereich aufweist, ist die effektive Permittivität des erfindungsgemäßen Ele- ments in de zweiten Querrichtung gegenüber der effektiven Permittivität in der ersten Querrichtung vergrößert.

Die Merkmale der dritten oder vierten erfindungsgemäßen Aus- führungsform können alternativ in der fünften erfindungsge- mäßen Aus führungsform realisiert sein und sind von der Erfindung mit abgedeckt. Beispielsweise kann die in der zweiten Querrichtung sich erstreckenden Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements aus einzelnen Schichten mit jeweils einer bevorzugt unterschiedlichen relativen Permittivität zusammengesetzt sein, von denen mindestens eine Schicht jeweils aus einem dielektrischen Material mit einer gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials vergrößerten relativen Permittivität hergestellt ist. Von der Erfindung ist auch die Kombination der fünften erfindungsgemäßen Aus führungsform mit einer erfindungsgemäßen

Ausführungsform aus der ersten bis vierten Ausführungsform mit abgedeckt. Erst recht ist in diesem Fall die effektive Permittivität des erfindungsgemäßen Elements in der ersten Querrichtung gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung verkleinert .

In einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist die effektive Permittivität in der ersten Querrichtung zusätzlich gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Quer- richtung verkleinert. Hierzu wirkt das erste dielektrische Material mit mindestens einem weiteren dielektrischen Material zusammen, das sich sowohl in der positiven ersten Quer- richtung als auch in der negativen ersten Querrichtung au- ßerhalb des ersten Bereiches befindet.

A f diese Weise lassen sich die Merkmale der ersten bis vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform j ewei1s auf einen in der negativen ersten Querrichtung außerhalb des ersten Bereiches befindlichen Bereich übertragen und sind von der Erfindung mit abgedeckt.

Die sechste Ausführungsform der Erfindung deckt auch den Fall ab, dass das erste dielektrische Material mit mindes- tens einem weiteren dielektr schen Material zusammenwirkt, das sich sowohl in der positiven zweiten Querrichtung als auch in der negativen zweiten Querrichtung außerhalb des ersten Bereiches befindet. Das Zusammenwirken ist auch in diesem Fall so eingerichtet, dass die effektive Permittivi- tat des erfindungsgemäßen Elements in der ersten Querrichtung gegenüber der effektiven Permi ttiv.ität in der zweiten Querrichtung verkleinert ist.

Die Außenmantelfläche des erfindungsgemäßen Elements ist derart ausgerichtet, dass das erfindungsgemäße Element innerhalb von mindestens zwei Winkelsegmenten des Hohlleiters im Hohlleiter geführt ist..

Das erfindungsgemäße Element ist innerhalb des Hohlleiters an der Innenwandung des Hohlleiters mittels einer geeigneten Verbindungstechnologie, bevorzugt mittels Kleben, befestigt. Alternativ können das erste dielektrische Material und/oder das mindestens eine weitere dielektrische Material jeweils elastisch ausgeprägt sein. Ist die Ausdehnung des erfin- dungsgemäßen Elements quer zur Längsachse des Hohlleiters geringfügig größer als der Innendurchmesser des Hohlleiters ausgelegt, so kann das erfindungsgemäße Element mittels Einklemmen im Hohlleiter befestigt werden. Von der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Ein- und Ausspeisen von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle in das erfindungsgemäße Element mit abgedeckt . Im Fall einer einzigen linear polarisierten elektromagnetischen Welle wird diese elektromagnetische Welle derart an einer ersten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements ein- oder ausgespeist, dass die Polarisationsebene dieser linear polarisierten elektromagnetischen Welle eine zur ersten Qu- errichtung und zur zweiten Querrichtung unterschiedliche

Orientierung aufweist. Auf diese Weise wird eine einzige elliptisch oder zirkulär poJ arisierte elektromagnetische Welle an einer zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements aus- bzw. eingespeist.

In einem ersten ünterfall von zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen werden di ese elektromagnetischen

Wellen derart an einer ersten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements ein- oder ausgespeist, dass die Polari sati- onsebene der einen linear polarisierten elektromagnetischen Welle zur ersten Querrichtung und die Polarisationsebene der anderen linear polarisierten elektromagnetischen Weile zur zweiten Querrichtung orientiert sind. Auf diese Weise wird eine einzige eliipt i sch oder zirkulär polarisierte elektro- magnetische Welle an einer zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements aus- bzw. eingespeist.

In einem zweiten Un erfall von zwei .1 i near polarisierten elektromagnetischen Wellen werden diese elektromagnetischen Wellen derart an einer ersten Stirnfläche des erfindungsge- mäßen Elements ein- oder ausgespeist, dass die Polarisationsebenen der beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen jeweils unterschiedlich zueinander und gleichzeitig jeweils unterschiedlich sowohl zur ersten Que ri eh - tung als auch zur zweiten Querrichtung orientiert sind. Auf diese Weise werden zwei elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen oder zwei zirkulär polarisierte elektromagnetische Wellen an einer zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements aus- bzw. eingespeist.

Liegt eine zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle - ein Sonderfall einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle - vor , so wird eine einzige linear polarisierte elektromagnetische Welle derart ein- oder ausgespeist, dass ihre Polarisationsebene entweder zur ersten Querrichtung zzgl. 45° oder zur ersten Querrichtung abzüglich 45° orientiert ist.

Im ersten ünterfaii von zwei linear polarisierten elektro- magnetischen Wellen wird eine einzige zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle an der zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements aus- bzw. eingespeist, wenn die zugehörigen gekoppelten Signale jeweils eine gleiche Amplitude aufweisen .

Außerdem kann eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle bei zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen mit derart orientierten Polarisationsebenen erzeugt werden, wenn die Amplituden der zugehörigen gekoppelten Sig- nale jeweils zueinander unterschiedlich sind. Alternativ kann bei den genannten Orientierungen der beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle erzeugt werden, wenn die Phasenbeziehung zwischen den beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements jeweils unterschiedlich zu +/-

90° ist.

Im zweiten Unterfall von zwei linear polarisierten elektro- magnetischen Wellen werden zwei zirkulär polarisierte elektromagnetische Weilen an der zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements aus- bzw. eingespeist, wenn die Polarisationsebene der einen linear polarisierten elektromagnetischen Welle entweder zur ersten Querrichtung zzgl. 45° o- der zur ersten Querrichtung abzüglich 45° orientiert ist.

Konsequenterweise ist die Polarisationsebene der anderen linear polarisierten elektromagnetischen Welle zur zweiten Querrichtung zzgl. 45⁰ bzw. zur zweiten Querrichtung abzüglich 45° orientiert ist. Zusätzlich sind auch im zweiten Unter- fall die Amplituden der zugehörigen gekoppelten Signale gleich .

Außerdem können zwei elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen aus den beiden linear polarisierten elektromag- netischen Wellen mit einer derart orientierten Polarisationsebene jeweils erzeugt werden, wenn die Phasenbeziehung der zugehörigen Wellenkomponenten der beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der zweiten Stirnfläche des erfindungsgemäßen Elements jeweils unterschiedlich zu +/~ 90° s nd.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implernen ie- rungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte

Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der j eweiligen Grundform der vorliegenden Erf i ndung hinzufügen . INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Elements,

Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung eines in einem

Hohlleiter geführten erfindungsgemäßen Elements,

Fig. 3A eine Querschnittsdarstellung einer ersten Äusfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Elements,

Fig . 3B eine QuerSchnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements, Fig . 3C eine QuerSchnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements,

Fig . 3D eine Querschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements,

Fig. 3E eine Querschnittsdarstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements,

Fig. 3F eine Querschnittsdarstellung einer Kombination der zweiten und fünften Äusführungsform des erfindungsgemäßen Elements,

Fig. 3G eine Querschnittsdarstellung einer ersten Variante der sechsten Äusführungsform des erfindungsgemäßen Elements, exne Querschnittsdarstellung einer zweiten Variante der sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements, eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements mit quadratischem Profil, eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements mit recht.- eckförmigem Profil, eine Querschnittsdarstellung einer ersten Variante einer Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Variante einer Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, eine Querschnittsdarstellung einer dritten Variante einer Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Weile, eine Que schnit tsdars teliung einer vierten Variante einer Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, eine Querschnittsdarstellung einer fünften Variante einer Ein- und Äusspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, W

15

Fig. 4F eine Querschnittsdarstellung einer fünften Variante einer Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, Fig. 5A eine Ortsdarsteilung der erfindungsgemäßen Phasenverschiebung zwischen zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen für eine erste Paramet- rierung des erfindungsgemäßen Elements und Fig. 5B eine Ortsdarstellung der erfindungsgemäßen Phasenverschiebung zwischen zwei linear polarisierten elektromagnetischen Weilen für eine zweite Paramet- rierung des erfindungsgemäßen Elements. Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln.

Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Ändere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

In den Figuren der Zeichnung sind glei che, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - so fern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben

Bezugszeichen versehen.

Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und üb' areifend beschrieben.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Bevor auf die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung an hand der Figuren 3A bis 3H sowie 4A bis 4D im Detail einge gangen wird, wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Elements 1 zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle anhand der Figuren 1 und 2 vorgestellt:

Das erfindungsgemäße Element 1 ist, wie in Fig. 2 angedeutet ist, bevorzugt passgenau in einem Hohlleiter 2 eingefügt. Der Hohlleiter ist aus einem metallischen Material herge- stellt oder weist eine metallische Innenbeschi chtung auf. Bei dem Hohlleiter 2 handelt es sich bevorzugt , wie eben- falls in Fig. 2 dargestellt ist, um einen zylindrischen Hohlleiter mit einem runden Querschnitt. Das erfindungsgemäße Element 1 weist somit eine Längserstreckung in einer Längsachsriehtung 1 und e ne laterale Erstreckung in einer zur Längsachsrichtung 1 orthogonalen Richtung auf . Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Element 1 entweder ebenfalls vollzylindrisch oder teiizylindrisch ausgeformt. In der vollzylindrischen Ausformung ist das erfindungsgemäße Element 1 über seine gesamte Außenmantelfläche vom Hohlle ter 2 geführt . In der teilzylindrischen Ausformung ist das erfindungsgemäße Element 1 nur innerhalb von mindestens zwei Winkelsegmenten des hohlzylindrischen Hohlleiters 2 über einen zugehörigen Teilbereich seiner Außenmantelfläche vom Hohl- leiter 2 geführt.

Die mindestens eine linear polarisierte elektromagnetische Welle, d.h. in einem ersten Fall eine einzige linear polarisierte elektromagnetische Welle oder in einem zweiten Fall zwei linear polarisierte elektromagnetische Wellen, werden an einer ersten Stirnfläche 3 des erfindungsgemäßen Elements 1 in den Innenraum des Hohlleiters 2 eingespeist oder aus dem Innenraum des Hohlleiters 2 ausgespeist. Konsequenterweise wird am anderen stirnseitigen Ende die zugehörige min- destens eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Wel- le bzw. die zugehörige mindestens eine zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle an der zweiten Stirnfläche 4 des erfindungsgemäßen Elements 1 aus dem Innenraum des Hohlleiters 1 ausgespeist bzw. in den Innenraum, des Hohlleiters 1 eingespeist.

Zur Beschreibung der einzelnen erfindungsgemäßen Ausfüh- ru gsformen sind in Fig. 1 die erste Querrichtung ql und die zweite Querrichtung q2 dargestellt, die orthogonal zueinan- der gerichtet sind.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 geht aus einer Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Elements gemäß Fig. 3A hervor, die eine zur Längsachse 1 des teil ylindrischen Elements laterale Schnittebene des erfindungsgemäßen Elements 1 abbildet. In Fig. 3A ist ein erster Bereich 5 des erfindungsgemäßen Elements 1 zu erkennen, der aus einem ersten dielektrischen Material mit einer relativen Permittivität ε_Γι hergestellt ist. Das erste dielektrische Material ist bevorzugt ein festes dielektrisches Material. Das erfindungsgemäße Element 1 ist in der ersten Querrichtung ql nicht voll zy i ndrisch ausgeformt, sondern um einen Bereich 6 reduziert und somit nur teilzyiindrisch. Dieser in Fig. 3A mit einer gestrichelten Bereichsgrenze dargestellte Bereich 6 ist bevorzugt mit Luft gefüllt. Luft besitzt eine relative Permittivität, die geringfügig größer als eins und somit typischerweise kleiner als die relative Permittivität E_ri des ersten dielektrischen Materials ist. Anstelle von Luft kann dieser außerhalb des erfindungsgemäßen Elements 1 befindliche Bereich 6 auch mit einem anderen gasförmigen oder flüssigen Stoff gefüllt sein, dessen relative Permittivität kleiner als die relative Permittivität ε_Γι des ersten dielektrischen Materials ist. Luft ist aber das mit Abstand am einfachsten zu verwendende Material für die Befüllung des Bereiches 6. Anstelle von Luft ist auch Vakuum denkbar .

Somit ist gemäß Fig . 4A die höchste elektrische Feldlinien- dichte der linear polarisierten elektromagnetischen Welle, deren Polarisationsebene in der ersten Querrichtung ql liegt, in der ersten Querrichtung ql konzentriert, in der die geringere effektive Permittivität des erfindungsgemäßen Elements 1 vorliegt.

Die linear polarisierte Welle, deren Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung q2 liegt, weist dagegen gemäß Fig. 4A ihre höchste elektrische Feldliniendichte in der zweiten Querrichtung q2 auf, in der die vergleichsweise höhere ef- fektive Permittivität des erfindungsgemäßen Elements 1 vorliegt. Die linear polarisierte elektromagnetische Weile mit einer Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung q2 weist somit eine niedrigere Phasengeschwindigkeit als die linear polarisierte elektromagnetische Welle mit einer Pola- risationsebene in der ersten Querrichtung ql auf und wird somit gegenüber dieser linear polaris i erten elektromagnetischen Welle vorteilhaft im erfindungsgemäßen Element 1 verzögert . In einer zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3B weist das erfindungsgemäße Element 1 gegenüber dem ersten Bereich 5 eine Verbreiterung 7 in der ersten Querrichtung ql auf, die aus einem weiteren diel ektrisehen Material hergestellt ist, deren relative Permittivität _Γ2 gegenüber der relativen Per- mitti vität ε_Γι des ersten dielektrischen Materials verkleinert ist. Die Verbreiterung 7 des erfindungsgemäßen Elements 1 füllt bevorzugt in der ersten Querrichtung ql den Bereich zwischen dem ersten Bereich 5 und dem Hohlleiter 2 aus, sodass ein erfindungsgemäßes Element 1 mit einer vollzylindri- sehen Form entsteht. Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 weist somit ebenfalls in der ersten Querrichtung ql eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Quer- richtung q2 auf.

In einer dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3C ist das erfindungsgemäße Element 1 gegenüber dem ersten Bereich 5 in der ersten Querrichtung ql verbreitert. Die Verbreiterung ist in diesem Falle aus mehreren Schichten 7i und 72 zusammengesetzt, die jeweils aus einem weiteren dielektrischen Material hergestellt sind . Von diesen weiteren dielektrischen. Materialien ε_Γ2 und ε_Γ3 weist mindestens ein dielektrisches Material jeweils eine gegenüber der relativen Per- mittivität s_ri des ersten dielektrischen Materials verkleinerte relative Permittivität auf. Bevorzugt ist die relative Permittivität ε_Γ2 und s_t3 dieser einzelnen Schichten, wie in Fig . 3C durch die unterschiedliche Schraffur angedeutet ist, jeweils zueinander unterschiedlich . Die Anzahl der Schichten kann variieren. Die Summe der Schichten kann zu einem vollzylindrischen elektrischen Element 1 oder nur zu einem teilzylindrischen elektrischen Element 1 führen.

Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 weist somit ebenfalls in der ersten Querrichtung ql eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung q2 auf.

In der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 3D weist das er- findungsgemäße Element 1 ebenfalls gegenüber dem ersten Bereich 5 eine Verbreiterung 7 in der ersten Querrichtung ql auf . Innerhalb der Verbreiterung 7 ist mindestens eine in Längsachsrichtung .1 verlaufende Ausnehmung 8, bevorzugt mehrere in Längsachsrichtung verlaufende Ausnehmungen 8, vorge- sehen. Diese Äusnehmungen 8 sind mit einem weiteren die- lektrischen Material mit der relativen Permittivität ε_Γ2 befüllt, die gegenüber der relativen Permittivität ε_Γι des ersten Materials verkleinert ist. Als dielektrisches Material mit der relativen Permittivität ε_Γ2 kann auch Luft, ein ande- rer gasförmiger Stoff, ein flüssiger Stoff oder Vakuum verwendet werden.

Bevorzugt ist die Verbreiterung 7 des erfindungsgemäßen Elements 1 in der vierten Ausführungsform, wie in Fig. 3D ange- deutet ist, aus dem ersten dielektrischen Material mit der relativen Permittivität ε_Γι hergestellt . Daneben kann die Verbreiterung des erfindungsgemäßen Elements 1 auch mit einem weiteren dielektrischen Material hergestellt sein, das zum weiteren dielektrischen Material in den Ausnehmungen 8 verschieden ist und ebenfalls gegenüber dem ersten dielektrischen Material eine kleinere Permittivität aufweist.

Die Ausnehmungen 8 sind bevorzugt, wie in Fig. 3D angedeutet ist, als Rundlochbohrungen realisiert. Daneben sind aber auch Langlochbohrungen bzw. schlitzförmige Ausnehmungen oder andere Querschnittsprofiie von der Erfindung mit abgedeckt.

Es können nicht nur Ausnehmungen 8 im Innern der Verbreiterung 7 des erfindungsgemäßen Elements 1, sondern auch Ausnehmungen an der Randzone der Verbreiterung 7, bei spielswei - se nutenförmige Ausnehmungen des erfindungsgemäßen Elements 1, verwirklicht sein.

Die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 weist somit ebenfalls in der ersten Querrichtung ql eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung q2 auf.

In einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 gemäß Fig. 3E schließt sich an den ersten Bereich 5 in der zweiten Querrichtung q2 eine Verbreiterung 9 des er- findungsgemäßen Elements 1 an. Diese Verbreiterung 9 in der zweiten Querrichtung q2 ist aus einem weiteren dielektrischen Material mit einer relativen Permittivität ε_Γ4 hergestellt, die größer als die relative Permittivität e_ri des ersten dielektrischen Materials ist. Die Verbreiterung 9 des erfindungsgemäßen Elements 1 in der zweiten Querrichtung q2 ist bevorzugt so ausgeführt, dass das erfindungsgemäße Element 1, wie in Fig. 3E angedeutet ist, zu einer vollzylindrischen Form gelangt. Daneben ist aber auch eine Ausformung der Verbreiterung 9 des erfindungsgemäßen Elements 1 in der zweiten Querrichtung q2 möglich, bei der das erfindungsgemäße Element 1 lediglich eine teilzylindrische Form aufweist. In diesem Fall m s aber das erfindungsgemäße Element 1 in der ersten Querrichtung ql innerhalb von mindestens zwei Winkelsegmenten an den Hohlleiter 2 angepasst sein, damit das erfindungsgemäße Element 1 vom Hohlleiter 2 geführt wird.

Die fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 weist somit in der zweiten Querrichtung q2 eine größere effektive Permittivität als in der ersten Querrichtung ql auf.

In der zweiten Querrichtung q2 kann die effektive Permittivität gegenüber der ersten Querrichtung ql auch durch Merk- male, wie sie in der dritten und vierten Ausführungsform in der ersten Querrichtung ql realisiert sind, alternativ vergrößert werden.

In Fig. 3F ist eine Kombination der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 dargestellt. Erst recht weist in dieser Kombination der zweiten und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 das erfindungsgemäße Element 1 in der ersten Querrichtung ql eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung q2 auf. Die relative Permittivität ε_Τ2 des weiteren dielektrischen Materials, aus dem die Verbreiterung 7 des erfindungsgemäßen Elements 1 in der ersten Querrichtung ql hergestellt ist, ist nämlich gegenüber der relativen Permittivität e_ri des ersten dielektrischen Materi- als verkleinert und gleichzeitig ist die relative Permittivität ε_Γ des weiteren dielektrischen Materials, aus dem die Verbreiterung 7 des erfindungsgemäßen Elements 1 in der zweiten Querrichtung q2 hergestellt ist, gegenüber der relativen Permittivität e_ri des ersten dielektrischen Materials vergrößert .

Eine Verkleinerung der effektiven Permittivität in der ersten Querrichtung ql und gleichzeitig eine Vergrößerung der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung q2 kön- nen auch durch j ede andere technisch sinnvolle Kombination der ersten bis fünften Ausführungsform verwirklicht werden und sind somit von der Erfindung mit abgedeckt .

Schließlich wird in einer ersten Variante einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 gemäß Fig . 3G der erste Bereich 5 in einer positiven ersten Querrichtung ql um eine Verbreiterung 7 und in einer negativen ersten Querrichtung ql um eine Verbreiterung 10 erweitert . Die beiden Verbreiterungen 7 und 10 des erfindungsgemäßen Ele- ments 1 sind j eweils aus einem weiteren dielektrischen Material ε_Γ2 hergestellt, das eine kleinere relative Permittivität als das erste dielektrische Material aufweist . Alternativ können die beiden Verbreiterungen 7 und 10 jeweils aus einem unterschiedlichen dielektrischen Material hergestellt sein, das jeweils ebenfalls eine kleinere relative Permittivität als das erste dielektrische Material aufweist .

Die erste Variante der sechsten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Elements 1 weist somit in der ersten Querrich- tung ql eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrie tung q2 auf.

In der positiven und negativen ersten Querrichtung ql können alternativ auch die Merkmale der ersten, dritten und vierten Ausführungsform realisiert sein, um eine in der ersten Querrichtung ql kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung q2 zu bewirken, In der zweiten Variante der sechsten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 gemäß Fig. 3H ist der erste Bereich 5 neben der Verbreiterung 9 in einer positiven zweiten Querrichtung q2 auch um eine Verbreiterung 11 in einer negativen zweiten Querrichtung q4 verbreitert. Die beiden Ver- breiterungen 9 und 11 sind jeweils ebenfalls aus einem weiteren dielektrischen Material z_Tz hergestellt, das eine größere relative Permittivität als das erste dielektrische Material aufweist. Somit weist die zweite Variante der sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements 1 in der zweiten Querrichtung q2 eine größere effektive Permittivität als in der ersten Querrichtung ql auf. Für die zweite Variante der sechsten Ausführungsform gelten die obig zur ersten Variante der sechsten Ausführungsform bereits genannten alternativen Modifikationen äquivalent.

Neben einem zylindrischen Hohlleiter 2 mit einem kreisrunden Querschnittsprofil, kann der Hohlleiter auch andere Querschnittsprofile aufweisen:

Aus Fig. 31 geht ein quadratisches Querschnittsprofil für den Hohlleiter 2 und somit auch für das erfindungsgemäße Element 1 hervor. Das erfindungsgemäße Element 1 weist in diesem Fall einen rechteckförmigen ersten Bereich 5' aus einem ersten dielektrischen Material mit einer relativen Permittivität Sri auf. Das in Fig. 31 dargestellte erfindungsgemäße Element 1 ist in der ersten Querrichtung ql um eine Verbreiterung 7^' gegenüber dem ersten Bereich 5' verbreitert. Die Verbreiterung 7' ist in Äquivalenz zur zweiten Ausführungsform in Fig. 3B aus einem dielektrischen Material mit einer relativen Per- mittivität _r-2 hergestellt. Die reiativen P mit Livi tat εr2 der Verbreiterung 7' ist gegenüber der relativen Permittivität Erl verkleinert, so dass die effektive Permittivität in der ersten Querrichtung ql gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung q2 verkleinert ist.

Die in den vorherigen Ausführungsformen zum kreisrunden Querschnittsprofil eines erfindungsgemäßen Elements 1 vorgestellten technischen Maßnahmen zur Verkleinerung der effektiven Permittivität in der ersten Querrichtung ql gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung q2 lassen sich auch auf das quadratische Querschnittsprofil äquivalent übertragen.

In einer weiteren Variante kann das quadratische Quer- schnittsprofil der Fig. 31 auch um 90° um eine Längsachse des erfindungsgemäßen Elements 1 gedreht sein.

Während bei allen diesen bisherigen Ausführungen die Ausdehnung des erfindungsgemäßen Elements 1 in der ersten Quer- richtung ql und in der zweiten Querrichtung q2 gleich groß ist, ist die Ausdehnung des erfindungsgemäßen Elements 1 mit einem rechteckförmigen Querschnxttsprofii gemäß Fig. 3J in den beiden Querrichtungen unterschiedlich groß. Das rechteckförmige erfindungsgemäße Element 1 weist in der ersten Querrichtung ql eine größere Ausdehnung als in der zweiten Querrichtung q2.

Das erfindungsgemäße Element 1 mit rechteckförmigern Quer- schnittsprofil gemäß Fig. 3J weist einen rechteckförmigen ersten Bereich 5^{' '} aus einem ersten dielektrischen Material mit einer relativen Permi ttivi tat ε_Γι auf. Es ist in der ersten Querrichtung ql um eine Verbreiterung 7 ' ^' gegenüber dem ersten Bereich 5'' verbreitert. Die Verbreiterung 7"' ist in Äquivalenz zur zweiten Äusführungsform in Fig. 3B aus einem dielektrischen Material mit einer relativen Permittivität ε_Γ2 hergestellt. Die relative Permittivität ε_Γ2 der Verbreiterung 7' ist gegenüber der relativen Permittivität e_ri verkleinert, so dass die effektive Permitti ität in der erster. Querrich- tung ql gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung q2 verkleinert ist.

Die in den Figuren 3A bis 3G für das kreisrunde Querschnittsprofil vorgestellten technischen Maßnahmen zur Ver- kleinerung der effektiven Permittivität in der ersten Quer- richtung ql gegenüber der effektiven Permittivität in der zweiten Querrichtung q2 lassen sich auch auf das rechteck- förmige Querschnittsprofil übertragen. Daneben sind weitere Querschnittsprofile mit jeweils unterschiedlichen Ausdehnun- gen in der ersten und in der zweiten Querrichtung, wie beispielsweise ein elliptisches Querschnittsprofil, ebenfalls von der Erfindung mit abgedeckt.

Zum Abschluss werden anhand der Figuren 4Ά bis 4F die ver- schiedenen Möglichkeiten der Ein- und Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle an der ersten Stirnfläche 3 des erfindungsgemäßen Elements 1 erläutert : In der Querschnittsdarstellung in Fig. 4A ist grob mit durchgezogener Linie der elektrische Feldlinienverlauf einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, deren Polarisationsebene in der ersten Querrichtung ql liegt, und mit gestrichelter Linie der elektrische Feldlinienverlauf einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, deren Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung q2 1 iegt, dargestellt. Bei beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen handelt es sich, wie auch bei den linear poiarisier- ten elektromagnetischen Wellen der folgenden Figuren 4B bis 4F, um jeweils eine elektromagnetische Hohlleiter-Weile, bevorzugt um einen Hll-Feldtyp.

Da die elektrische Feldliniendichte für die beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen in Fig. 4A gleich ist, sind sie jeweils mit einem zugehörigen Hochfrequenzsignal mit einer gleichen Amplitude gekoppelt. An der zweiten Stirnfläche 4 des erfindungsgemäßen Elements 1 wird somit eine zirkulär polarisierte elektromagnetische aus- bzw. ein- gespeist, wenn zusätzlich die beiden in der zirkulär polarisierten elektromagnetischen Welle enthaltenen linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der zweiten Stirnfläche 4 eine Phasenverschiebung von 90° aufweisen. Aus der in Fig. 4A dargestellten Ein- oder Ausspeisung von zwei linear polarisierten elektromagnetischen Weilen an der ersten Stirnfläche 3 kann sich alternativ an der zweiten Stirnfläche 4 eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle bilden, wenn die Phasenbeziehung zwischen den beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der zweiten Stirnfläche 4 unterschiedlich zu +/+ 90° ist.

In Fig. 4B ist ebenfalls grob mit durchgezogener Linie der elektrische Feld! inienverlauf der linear polarisierten elektromagnetischen Welle, deren Polarisationsebene in der ersten Querrichtung ql liegt, und mit gestrichelter Linie der elektrische Feldlinienverlauf der linear polarisierten elektromagnetischen Welle dargestellt, deren Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung q2 liegt. Wie aus Fig. 4B zu erkennen ist, sind die elektrischen Feldliniendichten der beiden elektromagnetischen Wellen unterschiedlich stark ausgeprägt. Die linear polarisierte elektromagnetische Welle mit einer Polarisationsebene in der ersten Querrichtung ql, deren elektrische Feldliniendichte stärker ausgeprägt ist, ist mit einem Hochf equenzsignal mit einer höheren Signalamplitude gekoppelt als die linear polarisierte elektromagnetische Welle mit einer Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung q2 , deren elektrische Feldliniendichte schwächer ausgeprägt ist.

Somit wird an der zweiten Stirnfläche 4 eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle unabhängig davon aus- bzw. eingespeist, welche Phasenverschiebung die beiden in der elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle ent- haltenen linear polarisierten elektromagnetischen Weilen an der zweiten Stirnfläche 4 zueinander aufweisen.

In Fig. 4C ist der elektrische Feldlinienverlauf einer einzigen an der ersten Stirnfläche 3 ein- oder ausgespeisten linear polarisierten elektromagnetischen Welle dargestellt, deren Polarisationsebene in einem Winkel von 45° zur ersten Querrichtung ql orientiert ist. Da eine derart orientierte linear polarisierte elektromagnetische Welle eine gleichgroße Komponente in der ersten Querrichtung ql und in der zwei- ten Querrichtung q2 aufweist, kann man sie auch entsprechend der in Fig. 4A dargestellten Variante als zwei linear polarisierte elektromagnetische Wellen zusammengesetzt betrachten . Eine zugehörige zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle wird somit an der zweiten Stirnfläche 4 des er- findungsgemäßen Elements 1 aus- bzw. eingespeist, wenn zu- sätziich die beiden in der zirkulär polarisierten elektromagnetischen Welle enthaltenen Komponenten der linear polarisierten elektromagnetischen Welle an der zweiten Stirnfläche 4 eine Phasenverschiebung von +/+ 90° zueinander aufwei- sen .

Schließlich ist in Fig. 4D der elektrische Feldlinienverlauf einer einzigen an der ersten Stirnfläche 3 ein- oder ausgespeisten linear polarisierten elektromagnetischen Welle dar- gestellt, deren Polarisationsebene nicht in der ersten Querrichtung ql, nicht in der zweiten Querrichtung q2 und auch nicht in einem Winkel von 45° zuzüglich oder abzüglich der ersten Querrichtung ql liegt. In diesem Fall ist die elektrische Feldliniendichte der in der ersten Querrichtung ql liegenden Komponente gegenüber der elektrischen Feldliniendichte der in der zweiten Querrichtung q2 liegenden Komponente dieser linear polarisierten elektromagnetischen Wellen unterschiedlich ausgeprägt. Dies entspricht der in Fig. 4B dargestellten Variante, bei der die Signalamplituden der zu den beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen jeweils gehörigen Hochfrequenzsignale unterschiedlich groß sind. Die zugehörige an der zweiten Stirnfläche 4 des erfindungsgemäßen Elements 1 aus- bzw. eingespeiste elektromagnetische Welle stellt somit eine elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle dar.

In Fig. 4E ist schließlich in Erweiterung zum Fall in Fig. 4C der elektrische Feldlinienverlauf einer weiteren linear polarisierten elektromagnetischen Welle dargestellt, die an der ersten Stirnfläche 3 ein- oder ausgespeist wird. Diese weitere linear polarisierte elektromagnetische Welle weist eine gleiche Feldliniendichte wie die in Fig. 4C dargestellte linear polarisierte elektromagnetische Welle auf. Ihre Polarisationsebene ist in einem Winkel von 45° zur zweiten Querrichtung q2 orientiert. Auch diese linear polarisierte elektromagnetische Welle weist eine Wellenkomponente in der ersten Querrichtung ql und eine Wellenkomponente in der zweiten Querrichtung q2 auf. Somit entstehen an der zweiten Stirnfläche 4 des erfindungsgemäßen Elements 1 zwei zirkulär polarisierte elektromagnetische Wellen, wenn die lellenkom- ponenten zu jeder linear polarisierten elektromagnetischen Welle an der zweiten Stirnfläche 4 jeweils einen Phasenversatz von +/- 90° zueinander aufweisen. Aus der in Fig. 4E dargestellten Ein- oder Ausspeisung von zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der ersten Stirnfläche 3 können sich an der zweiten Stirnfläche 4 zwei elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen bilden, wenn die Phasenbeziehung zwischen den einzelnen Wel- lenkomponenten jeweils unterschiedlich zu +/- 90° ist.

Schließlich können in der zweiten Stirnfläche 4 des erfindungsgemäßen Elements 1 zwei elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen erzeugt werden, wenn in Erweiterung zum Fall in Fig. 4D eine weitere linear polarisierte elektromagnetische Welle eingespeist wird. Die Polarisationsebenen der beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen sind gemäß Fig. 4F orthogonal zueinander orientiert. In den Qrtsdiagramraen der Figuren 5A und 5B sind die absoluten Amplitudenverläufe des elektrischen Feldes von zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen innerhalb des erfindungsgemäßen Elements 1 dargestellt. In Fig. 5A weist das erfindungsgemäße Element 1 eine laterale Erstreckung in der positiven und negativen ersten Querrichtung ql in Höhe von 1,8 mm auf. Bei einer phasensynchronen Einspeisung der beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen an der ersten Stirnfläche 3 ist eine Phasenverschiebung von 90° zwischen diesen beiden linear polarisierten elektromagneti- sehen Wellen und damit eine zirkulär polarisierte elektro- magnetische Welle an der zweiten Stirnfläche 4 zu gewinnen, wenn eine Längserstreckung des erfindungsgemäßen Elements 1 in Höhe von etwa 8,7 mm vorliegt. Bei einer lateralen Erst reckung des erfindungsgemäßen Elements 1 in der positiven und negativen ersten Querrichtung ql in Höhe von 1,7 mm ist gemäß Fig. 5B eine Längserstreckung des erfindungsgemäßen Elements 1 in Höhe von etwa 6,7 mm erforderlich.

Abschließend ist festzustellen, dass die beiden linear pola- risierten elektromagnetischen Wellen an der ersten Stirnfläche 3 nicht zwingend phasensynchron eingespeist werden müssen, sondern auch in einem beliebigen Phasenversatz zueinander eingespeist werden können. Um eine Phasenverschiebung von 90° zwischen diesen beiden linear polarisierten elektro- magnetischen Wellen an der zweiten Stirnfläche 4 zu gewinnen, ist das erfindungsgemäße Element 1 entsprechend anders zu dimensionieren. Auch ist jede beliebige von 90° verschiedene Phasenverschiebung zwischen den beiden linear polarisierten elektromagnetischen Wellen innerhalb des e findungs- gemäßen Elements 1 durch eine entsprechende Dimensionierung realisierbar und von der Erfindung mit abgedeckt.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Bezugs zeichenliste

I Element

2 Hohlleiter

3 erste Stirnfläche

4 zweite Stirnfläche

5 erster Bereich

6 mit Luft gefüllter Bereich

7 Verbreiterung in positiver erster Querrichtung

7-, , Ίζ Schichten der Verbreiterung in positiver erster

Querrichtung

8 Ausnehmung

9 Verbreiterung in positiver zweiter Querrichtung 10 Verbreiterung in negativer erster Querrichtung

II Verbreiterung in negativer zweiter Querrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) zur Konversion zwischen mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle und mindestens einer elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle, wobei das Element (1) in einem ersten Bereich (5; 5'; 5'') aus einem ersten dielektrischen Material hergestellt ist, wobei das erste dielektrische Material ein festes dielektrisches Material ist, wobei das Element (1) derart eingerichtet ist, dass es, wenn es mit mindestens einem in einer ersten Querrichtung und/oder in einer zweiten Querrichtung jeweils außerhalb des ersten Bereiches (1) befindlichen weiteren dielektrischen Material zusammenwirkt, in der ersten Querrichtung eine kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Quer^¬ richtung erzielt, wobei die erste Querrichtung orthogonal zu einer Längsachsrichtung des Elements (1) und die zweite Qu^¬ errichtung orthogonal zur Längsachsrichtung und zur ersten Querrichtung des Elements (1) orientiert sind.

2. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach Patentanspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das mindestens eine weitere dielektrische Material in der ersten Querrichtung Luft ist.

3. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach Pa^¬ tentanspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine sich in der ersten Querrichtung erstreckende Verbreiterung (7; Ί ^' ; 1^{' '}) des Elements (1) aus einem einzigen weiteren dielektrischen Material des mindestens einen weite^¬ ren dielektrischen Materials hergestellt ist.

4. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach Patentanspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine sich in der ersten Querrichtung erstreckende Ver- breiterung (7; Ί ^' ; 1^{' '}) des Elements (1) sich aus mehreren Schichten (7i, Ii) zusammensetzt, wobei jede Schicht (7i, Ii) jeweils aus einem unterschiedlichen weiteren dielektrischen Material des mindestens einen weiteren dielektrischen Materials hergestellt ist.

5. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach Pa^¬ tentanspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das mindestens eine weitere dielektrische Material sich in mindestens einer in der Längsachsrichtung verlaufenden Ausnehmung (8) innerhalb einer in der ersten Querrichtung sich erstreckenden Verbreiterung (7; 7; 1^{' '}) des Elements (1) befindet.

6. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach ei^¬ nem der Patentansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die relative Permittivität von mindestens einem weite^¬ ren dielektrischen Material in der ersten Querrichtung ge- genüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials verkleinert ist.

7. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine sich in der zweiten Querrichtung erstreckende Verbreiterung (9) des Elements (1) aus dem mindestens einen weiteren dielektrischen Material hergestellt ist.

8. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach Pa^¬ tentanspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die relative Permittivität von mindestens einem weite- ren dielektrischen Material in der zweiten Querrichtung gegenüber der relativen Permittivität des ersten dielektrischen Materials vergrößert ist.

9. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach ei- nem der Patentansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Außenmantelfläche des Elements (1) derart einge^¬ richtet ist, dass das Element (1) zumindest innerhalb von zwei Winkelsegmenten des Hohlleiters (2) im Hohlleiter (2) geführt ist.

10. In einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach ei^¬ nem der Patentansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Element (1) zusätzlich derart eingerichtet ist, dass es, wenn es mit mindestens einem in der negativen ers^¬ ten Querrichtung und/oder in der negativen zweiten Querrichtung jeweils außerhalb des ersten Bereiches (5) befindlichen weiteren dielektrischen Material zusammenwirkt, in der ers- ten Querrichtung eine zusätzlich kleinere effektive Permittivität als in der zweiten Querrichtung erzielt.

11. Verfahren zur Ein- oder Ausspeisung von mindestens einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle in ein in einem Hohlleiter (2) geführtes Element (1) nach einem der

Patentansprüche 1 bis 10, wobei entweder zwei linear polari^¬ sierte elektromagnetische Wellen ein- oder ausgespeist wer^¬ den oder eine einzige linear polarisierte elektromagnetische Welle so ein- oder ausgespeist wird, dass eine Polarisati- onsebene der einzigen linear polarisierten elektromagneti- sehen Welle unterschiedlich zur ersten Querrichtung und zur zweiten Querrichtung orientiert ist.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Fall, dass die elliptisch polarisierte elektro^¬ magnetische Welle eine zirkulär polarisierte elektromagneti^¬ sche Welle ist, die einzige linear polarisierte elektromag^¬ netische Welle so ein- oder ausgespeist wird, dass eine Po- larisationsebene der einzigen linear polarisierten elektromagnetischen Welle zur ersten Querrichtung zuzüglich oder abzüglich 45° orientiert ist.

13. Verfahren nach Patentanspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Fall, dass eine einzige elliptisch polarisierte elektromagnetische Welle erzeugt wird, die beiden linear po^¬ larisierten elektromagnetischen Wellen so ein- oder ausgespeist werden, dass eine linear polarisierte elektromagneti- sehe Welle eine Polarisationsebene in der ersten Querrich^¬ tung und eine linear polarisierte elektromagnetische Welle eine Polarisationsebene in der zweiten Querrichtung auf^¬ weist.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Fall, dass die elliptisch polarisierte elektro^¬ magnetische Welle eine zirkulär polarisierte elektromagneti^¬ sche Welle ist, die beiden linear polarisierten elektromag- netischen Wellen jeweils zu einem zugehörigen Signal mit einer gleichen Amplitude gekoppelt sind.

15. Verfahren nach Patentanspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die elliptisch polarisierten elektromagnetischen Wellen jeweils eine zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle sind, die beiden linear polarisier^¬ ten elektromagnetischen Wellen so ein- oder ausgespeist wer- den, dass eine linear polarisierte elektromagnetische Welle eine Polarisationsebene in der ersten Querrichtung zuzüglich oder abzüglich 45° und eine linear polarisierte elektromag^¬ netische Welle eine dazu orthogonale Polarisationsebene auf^¬ weisen .