DE2054583B2 - Eigenwellenselektiver Richtkoppler - Google Patents
Eigenwellenselektiver RichtkopplerInfo
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- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem eigenwellenselektiven Richtkoppler, bestehend aus
zwei parallelen Hohlleitern, die durch Löcher in der gemeinsamen Wand miteinander verkoppelt sind, von
denen nur eine Eigenwelle des zweiten Hohlleiters mit der Grundwelle des ersten Hohlleiters richtungsabhängig
verkoppelt sind, wobei der erste Hohlleiter rechteckigen Querschnitt hat und mit einem zweiten
Hohlleiter von rundem Querschnitt verkoppelt ist.
Unter dem Begriff »Richtkoppler« versteht man Anordnungen, die gestatten, einer Energieleitung
Leistung zu entnehmen, die je nach Einbaurichtung proportional den auftretenden vor- bzw. rücklauf enden
Leiterwellen sind. Aus dem Vergleich zweier solcher Leistungen läßt sich dann unmittelbar der Reflexionsfaktor
angeben. Zur Kennzeichnung der Leistungsfähigkeit eines Richtkopplers dient das Richtverhältnis,
d. h. der Quotient aus vor- und rücklaufender Spannung bei völlig reflexionsfreiem Abschluß der
Energieleitung. Er wird im allgemeinen in dB angegeben und gestattet eine Aussage darüber, welcher
kleinste Reflexionskoeffizient noch mit Sicherheit gemessen werden kann. Die »Auskoppeldämpfung«
kennzeichnet die Größe der zur Verfügung stehenden ausgekoppelten Leistung.
Im allgemeinen ist man bestrebt, Richtkoppler möglichst breitbandig zu erstellen, um einen großen
Frequenzumfang zu erfassen. Speziell aber werden insbesondere im GHz-Bereich selektive Richtkoppler
benötigt, wobei eine Energieleitung nur für eine Frequenz ausgelegt ist.
Auch diese sogenannten eigenwellenselektiven Richtkoppler bestehen aus zwei parallel angeordnete.n
Hohlleitern, die hier in diesem Fall durch Löcher in der gemeinsamen Wand verkoppelt sind (vgl. Fig. 1
der Zeichnung). Hierbei soll im Arbeitsfrequenzbereich in einem der beiden Hohlleiter 1 nur die Grundwelle
ausbreitungsfähig sein, während im anderen Hohlleiter 2 mehrere Eigenwellen ausbreitungsfähig
sind, von denen aber nur eine - die Nutzwelle des Hohlleiters 2 - mit der Grund- oder Nutzwelle des
Hohlleiters 1 verkoppelt sein soll. Auf Grund dieser Eigenschaft ist ein eigenwellenselektiver Richtkoppler
zur richtungsabhängigen Anregung bzw. Auskopplung einer ganz bestimmten Eigenwelle im Hohlleiter
2, für die der Koppler dimensioniert ist, zu verwenden, während andere Eigenwellen des Hohlleiters
2 durch den Koppler im allgemeinen nur ic schwach gestört werden.
Um eine optimale Kopplung zwischen den beiden Nutzwellen zu erhalten, muß
a) die Gesamtkopplung aller Löcher einen bestimmten Betrag haben (für vollständige Um-Wandlung
der Leistung der einen Nutzwellen in
die andere über der gesamten Koppellänge wird eine Gesamtkopplung von V2 benötigt,
und außerdem müssen
und außerdem müssen
b) die effektiven Phasengeschwindigkeiten der beiden Nutzwellen gleich sein.
Da an jedem einzelnen Loch für die Hohlleitereigenwelien ein Phasensprung auftritt, setzt sich die
effektive Phasengeschwindigkeit einer Eigenwelle aus der ungestörten Phasengeschwindigkeit auf Grund der
Hoh'leiierabmessungen und einer Störung als Folge
der Lochwirkung zusammen.
Die Forderung, daß die Grundwelle des Hohlleiters 1 nicht mit den anderen Eigenwellcn des Hohlleiters
2 verkoppelt sein soll, läßt sich für bestimmte Ei-
Jo genwellen des Hohlleiters 2 häufig durch geschickte Wahl der Ankopplung (Anordnung der Löcher) verwirklichen.
Diese Möglichkeit besteht aber für einige »Störwellen« nicht. Zur Verwirklichung der obigen
Forderung für diese Störwellen läßt sich die Tatsache
!5 ausnutzen, daß die Phasengeschwindigkeiten dieser
Störwellen und der Nutzwelle etwas verschieden sind; darum ergibt sich
c) die benötigte minimale Koppellänge des Richtkopplers, um eine bestimmte Selektivität des
Kopplers gegenüber Störwellen zu erhalten.
Von den drei Dimensionierungsbedingungen a), b) und c) ist die Bedingung b) am schwierigsten zu erfüllen.
Da die normierten Feldstärken der beiden Nutzwellen an der Stelle der Löcher im allgemeinen stark
unterschiedlich sind, ist auch die Beeinflussung der effektiven Phasengeschwindigkeiten der beiden Nutzwellen
durch die Löcher verschieden stark. Außerdem ist diese Beeinflussung wegen der Größe der benötigten
Löcher nur sehr ungenau zu berechnen, während die Verkopplung zwischen den Nutzwellen noch relativ
exakt berechnet werden kann. Es ist deshalb praktisch unmöglich, die Richtkoppler von vornherein so
zu dimensionieren, daß die Bedingung b) erfüllt ist; es müssen also Abstimmögiichkeiten zur nachträglichen
Änderung der Phasengeschwindigkeit einer der Nutzwellen vorgesehen werden. Dazu wurden bisher
dielektrische Einsätze verwendet, die nachträglich in den Rechteckhohlleiter 1 eingeschoben werden.
Diese Methode ist bei allen Kopplerarten nach Fig. 1 anwendbar; es scheint aber sehr schwierig zu sein,
diese Einsätze stetig verschiebbar, stabil und reflexionsfrei herzustellen und anzuwenden.
Es besteht deshalb die Aufgabe, diesen erkannten Mangel zu beseitigen und eine Abstimmöglichkeit zur
nachträglichen Änderung der Phasengeschwindigkeit einer der Nutzwellen zu schaffen.'Erfindungsgemäß
wird deshalb vorgeschlagen, daß die der Koppelseite gegenüberliegende Wand des rechteckigen Hohllei-
ters membranartig ausgebildet und die Durchbiegung dieser Wand einstellbar ist. Dabei kann man den
Rechteckhohlleiter mit seiner schmalen oder breiten Seite an den zweiten Hohlleiter ankoppeln. Für bestimmte
Wellentypen ist die Ankopplung mit der breiten Hohlleiterseite unbedingt erforderlich.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In der Fig. 1 sind Ausführungsformen von eigenwellenselektiven Richtkopplern im Querschnitt abgebildet;
und oie Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Abgleich an einem im Querschnitt dargestellten Richtkoppler.
In der Fig. 1 sind verschiedene Querschnittsformen von eigenwellenselektiven Richtkopplern abgebildet.
In den Hohlleitern 1 der Fig. a, b, c sind nur die Grundwellen ausbreitungsfähig, während in den
Hohlleitern 2 dieser Figur mehrere Eigenwellen ausbreitungsfähig sind. Aber nur eine, nämlich die Nutzwelle
des Hohlleiters 2, soll mit der Grundwelle oder Nutzwelle des Hohlleiters 1 verkoppelbar sein. Auf
Grund dieser Bedingung ist ein eigenwellenselektiver Richtkoppler zur richtungsabhängigen Anregung bzw.
Auskopplung einer ganz bestimmten Eigenwelle im Hohlleiter 2, für die der der Koppler dimensioniert
ist, zu verwenden. Die drei Fig. a, b, c sind als Richtkoppler
ganz bestimmten Wellenformen zugeordnet.
In der Fig. a dient der Richtkoppler zur Ein- und Auskopplung von Η-Wellen im Rundhohlleiter,
in der Fig. b findet eine Ein- bzw. Auskopplung von Ε-Wellen statt und
in der Fig. c ist eine Anordnung wiedergegeben, die die Ein- bzw. Auskopplung der H12-WeIIe iin
Rundhohlleiter gestattet. Durch die gleichphasige Einkopplung unter 45° wird die H^1-WeIIe, die mit
der H12-WeIIe nahezu entartet ist, im Rundhohlleiter
unterdrückt
Für H-Koppler (zur Anregung von Η-Wellen im Rundhohlleiter) entsprechend Fig. la bzw. 1 c wurde
deshalb hier ein Verfahren gefunden, das beim sonst endgültig fertigen Koppler eine kontinuierliche Änderung
der Rechteckhohlleiterbreite und damit der Phasengeschwindigkeit der Rechteckhohlleiterwelle
gestattet. Dazu wird die Schmalseitenwand des Rechteckhohlleiters gegenüber der Lochreihe als
dünne Bronzefolie ausgebildet, die über einen steifen Stahldraht mit Hilfe von mehreren, über die Kopplerlänge
verteilten Schrauben in den Hohlleiter hineingedrückt werden kann (siehe Fig. 2).
Auf diese Weise wurden verschiedene Richtkoppler hergestellt, von denen hier ein Breitband-Koppler
zur Anregung und Auskopplung der H02-WeIIe im
Rundhohlleiter genauer beschrieben werden soll, weil daran die Notwendigkeit eines guten'Abstimmverfahrens
verdeutlich werden kann. Die endgültigen Abmessungen und Eigenschaften dieses Kopplers sind
aus Fig. 2 zu ersehen.
Mit Position 1 ist der Rundhohlleiter der Fig. 2 bezeichnet,
dessen Wandstärke so bemessen ist, daß er dfcn Rechteckhohlleiter 2 mitaufzunehmen vermag.
Zwischen beiden Hohlleitern 1 und 2 ist die Lochkopplung 3 angeordnet, die aus mehreren, in senkrecht
zur Bildebene angeordneten Löchern besteht, deren Größe und Abstand koppelbestimmend für den
Richtkoppler ist. Die den Koppellöchern gegenüberliegende Hohlleiterseite 4 ist membranartig ausgebildet
und besteht aus einer federnden Folie, die vorzugsweise aus Bronze hergestellt ist. Über die
Hohlleiterseite 4 ist ein Deckel 5 gelegt, der mit rneh-
iü reren Halteschrauben 6 mit dem Rundhohlleiter 1
verschraubt ist. Die Abstimmung selbst geschieht mittels Abstimmschrauben 7, die über einen Stahldraht 8
gegen die membranartige Hohlleiterseite 4 drücken und damit die effektive Breite des Hohlleiters 2 verändern.
Durch diese Veränderung ist eine breitbandige Anpassung der effektiven Phasengeschwindigkeiten
der Grundwelle des Rechteckhohlleiters und der Nutzwelle des Rundhohlleiters möglich.
Der Koppler sollte im Frequenzbereich von 27 bis 38 GHz mit möglichst konstanter Koppeldämpfung zwischen den Nutzwellen arbeiten. Um eine einigermaßen gute Selektivität zur H°22-Weile (kritische Störwelle) zu erhalten, mußte eine relativ lange Koppelstrecke gewählt werden. Diese Selektivität ließ sich noch etwas verbessern dadurch, daß die Differenz der Phasengeschwindigkeit von der Rechteckhohlleiterwelle und der H°22-Welle möglichst vergrößert wurde. Dann konnten aber die Phasengeschwindigkeiten der beiden Nutzwellen nicht mehr genau gleich sein, wodurch eine starke Frequenzabhängigkeit der Verkopplung zwischen den Nutzwellen bewirkt wird, die jedoch durch die entgegengesetzte Frequenzabhängigkeit der Kopplung der Einzellöcher wieder kompensiert werden konnte. Diese Betriebsart setzte voraus, daß die Phasengeschwindigkeit der Rechteckhohlleiterwelle sehr genau eingestellt werden mußte. Nach einer sehr einfachen Rechnung hätte die Toleranz der Rechteckhohlleiterbreite bei der Fertigung weniger als 0,05 mm betragen müssen, wenn nicht die
Der Koppler sollte im Frequenzbereich von 27 bis 38 GHz mit möglichst konstanter Koppeldämpfung zwischen den Nutzwellen arbeiten. Um eine einigermaßen gute Selektivität zur H°22-Weile (kritische Störwelle) zu erhalten, mußte eine relativ lange Koppelstrecke gewählt werden. Diese Selektivität ließ sich noch etwas verbessern dadurch, daß die Differenz der Phasengeschwindigkeit von der Rechteckhohlleiterwelle und der H°22-Welle möglichst vergrößert wurde. Dann konnten aber die Phasengeschwindigkeiten der beiden Nutzwellen nicht mehr genau gleich sein, wodurch eine starke Frequenzabhängigkeit der Verkopplung zwischen den Nutzwellen bewirkt wird, die jedoch durch die entgegengesetzte Frequenzabhängigkeit der Kopplung der Einzellöcher wieder kompensiert werden konnte. Diese Betriebsart setzte voraus, daß die Phasengeschwindigkeit der Rechteckhohlleiterwelle sehr genau eingestellt werden mußte. Nach einer sehr einfachen Rechnung hätte die Toleranz der Rechteckhohlleiterbreite bei der Fertigung weniger als 0,05 mm betragen müssen, wenn nicht die
■ίο nachträgliche Abstimmung vorgesehen wäre. Die optimale
Rechteckhohlleiterbreite ist außerdem von dem Lochdurchmesser abhängig, und weil zur Erzielung
guter Selektivität Löcher verschiedener Durchmesser verwendet werden mußten, mußte die Rechteckhohlleiterbreite
als Funktion der Längskoordinate des Kopplers verändert werden.
Da ferner der Einfluß der relativ großen Koppellöcher auf die effektive Phasengeschwindigkeit nur mit
einer Genauigkeit bestimmt werden konnte, die eine Berechnung der erforderlichen Rechteckhohlleiterbreite
nur mit einer Ungenauigkeit von etwa 0,2 mm ermöglichte, konnte dieser Koppler mit seinen guten
Eigenschaften nur erstellt werden mit Hilfe der beschriebenen Abgleichvorrichtung.
Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht die Herstellung von breitwandijen Kopplern mit geringer,
frequenzkonstanter Koppeldämpfung zwischen der Grundwelle des Rechteckhohlleiters und der
Nutzwelle des Rundhohlleiters sowie mit hoher Kop-
bo peldämpfung zwischen den beiden Nutzwellen und
den Störwellen des Rundhohlleiters (hohe Selektivität).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Eigenwellenselektiver Richtkoppler, bestehend
aus zwei parallelen Hohlleitern, die durch Löcher in der gemeinsamen Wand miteinander
verkoppelt sind, von denen nur eine Eigenwelle des zweiten Hohlleiters mit der Grundwelle des
ersten Hohlleiters richtungsabhängig verkoppelt sind, wobei der erste Hohlleiter rechteckigen
Querschnitt hat und mit einem zweiten Hohlleiter von rundem Querschnitt verkoppelt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die der Koppelseite gegenüberliegende Wand (4) des rechteckigen
Hohlleiters (2) membranartig ausgebildet und die Durchbiegung dieser Wand (4) einstellbar ist.
2. Eigenwellenselektiver Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Hohiieiter (1) mit seiner schmalen Seite an den zweiten Hohlleiter (2) angekoppelt ist.
3. Eigenwellenselektiver Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Hohlleiter (1) mit seiner breiten Seite an den zweiten Hohlleiter (2) angekoppelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702054583 DE2054583C3 (de) | 1970-11-06 | 1970-11-06 | Eigenwellenselektiver Richtkoppler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702054583 DE2054583C3 (de) | 1970-11-06 | 1970-11-06 | Eigenwellenselektiver Richtkoppler |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2054583A1 DE2054583A1 (de) | 1972-05-10 |
DE2054583B2 true DE2054583B2 (de) | 1978-07-06 |
DE2054583C3 DE2054583C3 (de) | 1979-03-15 |
Family
ID=5787294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702054583 Expired DE2054583C3 (de) | 1970-11-06 | 1970-11-06 | Eigenwellenselektiver Richtkoppler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2054583C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108039552A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-15 | 荆门市亿美工业设计有限公司 | 定向耦合器 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT389764B (de) * | 1988-03-04 | 1990-01-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren und einrichtung zur bestimmung innenballistischer kenngroessen in rohrwaffen |
US5402089A (en) * | 1993-11-12 | 1995-03-28 | Hughes Aircraft Company | Asymmetrically coupled TE21 coupler |
-
1970
- 1970-11-06 DE DE19702054583 patent/DE2054583C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108039552A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-15 | 荆门市亿美工业设计有限公司 | 定向耦合器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2054583A1 (de) | 1972-05-10 |
DE2054583C3 (de) | 1979-03-15 |
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