DE2322549A1

DE2322549A1 - Antennenweiche fuer eine hoechstfrequenzantenne

Info

Publication number: DE2322549A1
Application number: DE2322549A
Authority: DE
Inventors: Hai Nhu Bui; Alexandre Osias
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1972-05-05
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-15
Also published as: BE798975A; FR2182728B1; JPS4956560A; DE2322549B2; NL7306157A; JPS5938722Y2; GB1362946A; JPS566101U; US3816835A; FR2182728A1; DE2322549C3

Description

Antennenweiche für eine Höchstfrequenzantenne

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenweiche für eine Höchstfrequenzantenne, insbesondere für eine Antenne, die für die Übertragung von Ferngesprächen bestimmt ist.

Die zunehmende Dichte der Richtfunkverbindungen erfordert an den Knotenpunkten des Verkehrs eine immer größere Anzahl von Antennen. Da der verfügbare Raum für Antennen auf den Fernmeldetürmen offensichtlich begrenzt ist, ist ganz natürlich der Gedanke entstanden, an der gleichen Antenne mehrere Frequenzbänder zusammenzufassen, für die man Jeweils eine vertikale Polarisation (V) und eine horizontale Polarisation (H) anwenden kann.

In der folgenden Beschreibung sollen zur Vereinfachung,entsprechend einer üblichen Bezeichnung, das Frequenzband

Lei/Pe

309846/0962

3,6 - 4,2 GHz als 4 GHz-Band, das Frequenzband 5,9 - 6,4 GHz als 6 GHz-Band, das Frequenzband 6,4 - 7,1 GHz als 7 GHz-Band und schließlich das Frequenzband 10,7 - 11,7 GHz als 11 GHz Band bezeichnet werden.

Für den zuvor angegebenen Gedanken sind mehrere Lösungen bekannt geworden. Eine bekannte Antennenweiche ermöglicht die Übertragung von drei Frequenzbändern', nämlich des 4 GHz-Bandes, des 6-GHz-Bandes und des 11 GHz-Bandes. Die Energie jedes Bandes wird durch einen Richtkoppler mit totaler Kopplung abgenommen, wobei die sechs Richtkoppler, nämlich zwei Richtkoppler pro Frequenzband, in Serie hintereinander angeordnet sind. Diese Lösung ist jedoch nicht brauchbar, wenn wenigstens zwei der Frequenzbänder nahe beieinander liegen, da die Trennung der Frequenzbänder an den Stellen, an denen die Frequenzbänder benachbart sind, nur schlecht erfolgt.

Eine andere bekannte Antennenweiche ermöglicht die Übertragung von zwei Frequenzbändern, nämlich des 4 GHz-Bandes und des^6 GHz-Bandes; sie enthält zwei Richtkoppler mit totaler Kopplung, die den beiden Polarisationen des 4 GHz-Bandes zugeordnet sind, und eine Polarisationsweiche für das 6 GHz-Band. Auch diese Lösung ergibt, wie die zuvor angegebene, keine guten Ergebnisse, wenn die beiden Frequenzbänder benachbart sind.

Schließlich ist eine Antennenweiche für die Übertragung von drei Frequenzbändern (4 GHz-Band, 6 GHz-Band und 7 GHz-Band) bekannt, die, ausgehend von der Antenne, ein System von Richtkopplern für die 6 GHz- und 7 GHz-Bänder und dann eine Polarisationsweiche für die Trennung der beiden Polarisationen des 4 GHz-Bandes enthält.

309846/0962

Mit der Erfindung wird eine Antennenweiche geschaffen, die einen Betrieb in den gleichen Frequenzbändern wie die zuletzt erwähnte bekannte Antennenweiche gestattet, jedoch den Vorteil einer ausgezeichneten Trennung oder Vereinigung der verschiedenen Frequenzbänder er;-gibt, weil einerseits die Frequenzbänder 5»9 - 6,4 GHz und 6,4 -7,1 GHz an Stellen verarbeitet werden, an denen die Frequenzen des Frequenzbandes 3»6 - 4,2 GHz nicht vorhanden sind, und andererseits wegen der besonderen Struktur der Elemente, die für die Trennung bzw. Vereinigung der Frequenzbänder 5,9 - 6,4 GHz und 6,4 - 7,1 GHz bestimmt sind.

Nach der Erfindung ist eine Antennenweiche für eine Höchstfrequenzantenne, die für die Übertragung von zwischen 3,6 und 4,2 GHz und von zwischen 5,9 und 7,1 GHz liegenden Frequenz bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den für die Verbindung mit der Antenne bestimmten Anschluß hintereinander zwei Richtkoppler mit totaler Kopplung für das Frequenzband 3,6 - 4,2 GHz angeordnet sind, von denen der eine für vertikale Polarisation und der andere für horizontale Polarisation ausgelegt sind; daß auf die beiden Richtkoppler eine Polarisationsweiche folgt, deren gemeinsamer Anschluß mit dem zweiten Richtkoppler verbunden ist, daß an jeden Polarisationsanschluß der Polarisationsweiche ein mit einer Stichleitung versehener Hohlleiter angeschlossen ist, daß an das Ende jedes Hohlleiters ein Anschluß einer Y-Verzweigung angeschlossen ist, daß an den zweiten Anschluß der ersten Y-Verzweigung ein erstes Bandfilter angeschlossen ist, und daß an den zweiten Anschluß der zweiten Y-Verzweigung ein zweites Bandfilter angeschlossen ist.

309846/0962

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Antenne mit einer Antennenweiche nach der Erfindung,

Fig. 2 eine genauere Darstellung der Antennenweiche für die Antenne von Fig. 1 und

Fig. 3 das Prinzipschema eines Bestandteils der Antennenweiche von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Antenne vom Typ einer exzentrischen Cassegrain-Antenne mit einer Antennenweiche nach der Erfindung. Ein Primärstrahler 1, ein Hilfsreflektor 2 und ein Hauptreflektor 3 sind im Schnitt gezeigt, und die Antennenweiche 5 ist in Seitenansicht dargestellt. Die Antennenweiche hat einen Anschluß A, der mit dem Primärstrahler 1 verbunden ist, und sechs weitere Anschlüsse

4 V, 4 H, 6 V, 7 V, 6 H, 7 H, die in Verbindung mit den folgenden Figuren näher erläutert werden. In Fig. 1 ist von den Sende- und/oder Empfangskreisen der Antenne nur die Antennenweiche dargestellt, da die übrigen Kreise in herkömmlicher Weise ausgebildet sind. Die in Fig. 1 dargestellte Antenne kann beispielsweise eine Höhe von

5 m haben, so daß sie hinsichtlich ihrer Leistungen einer Hornstrahler-Reflektor-Antenne von 10 m Höhe äquivalent ist; die dargestellte Antennenweiche 5 mißt dann etwa 2,5 o. Diese Anordnung kann auf der Spitze eines Turms installiert sein, in dessen oberem Teil auch alle für den Betrieb der Antenne erforderlichen Schaltungen und Vorrichtungen untergebracht sein können, um zu vermeiden, daß die Verbindungen zwischen diesen verschiedenen Bestandteilen

3 09846/096

infolge ihrer Länge Störsignale oder andere Störungen ergeben.

Fig. 2 zeigt die Antennenweiche 5 von Fig. 1 in näheren Einzelheiten. Als Beispiel soll in der folgenden Beschreibung angenommen werden, daß die Antennenweiche für einen gleichzeitigen Betrieb in der gesamten Frequenzebene des 4 GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel von 960 Gesprächen pro Kanal, in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 6 GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel mit 1800 Gesprächen pro Kanal und in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 7 GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel mit 2700 Gesprächen pro Kanal bestimmt ist, so daß also etwa 40.000 Ferngespräche über diese Antennenweiche gehen können.

Die Antennenweiche von Fig. 2 enthält, ausgehend von dem bereits anhand von Fig. 1 erläuterten Anschluß A:

- einen Übergang 10 von einem runden auf .einen quadratischen Hohlleiter für die Verbindung mit der Antenne, in den ein Wellentypfilter eingefügt ist, das die Aufgabe hat, die Wellentypen TE,.ρ und TML « ²^ unterdrücken, die an dieser Stelle entstehen können; dieses Wellentypfilter ist durch Glaswiderstände gebildet, die mit Nickel-Chrom bedeckt sind;

- einen ersten Richtkoppler 12 mit Totalkopplung für das Frequenzband 3,6 - 4,2 GHz, bestehend aus einem Nebenhohlleiter mit einem Verbraucheranschluß 4 V und einem Haupthohlleiter, dessen quadratischer Querschnitt so bemessen ist daß er alle Betriebsfrequenzen der Antenne überträgt; die magnetische Kopplung zwischen dem Haupthohlleiter und dem Nebenhohlleiter erfolgt über

309846/0962

Löcher, die in der gemeinsamen Wand des Haupthohlleiters und des Nebenhohlleiters angebracht sind, der Richtkoppler 12 ist dazu bestimmt, zwischen seinem Anschluß 4 V und der Antenne alle Signale des Frequenzbandes 3,6 4,2 GHz mit der Polarisation V zu übertragen;

einen zweiten Richtkoppler 13» der dem ersten Richtkoppler gleich ist und sich an diesen, anschließt, wobei jedoch die beiden Richtkoppler 12 und 13 gegeneinander um 90° um die gemeinsame Achse ihrer Haupthohlleiter verdreht sind, so daß der Verbraucheranschluß 4 H einen Anschluß für die Polarisation H des Frequenzbandes 3»6 4,2 GHz bildet;

einen Übergang 14 von einem quadratischen Hohlleiter zu einem runden Hohlleiter;

eine Polarisationsweiche 15, in der angelsächsischen Literatur "polarizer" genannt, mit zwei Zweigen H und V, wobei der mit dem Übergang 14 verbundene Anschluß "gemeinsamer Anschluß" und der Anschluß der Zweige H und V ^wPolarisationsanschluß" genannt werden soll; die Polarisationsweiche 15 ist dazu bestimmt, die beiden linearen Polarisationen 8 und V der Wellen zu trennen, deren Frequenzen in dem Frequenzband 5,9 - 7»1 GHz enthalten sind;

eine Frequenzweiche 20, die an den Zweig H der Polarisationsweiche 15 angeschlossen ist, bestehend aus einem Hohlleiter 21, dessen erstes Ende mit dem Zweig H vereinigt ist, wobei dieser Hohlleiter eine Anpassungsanordnung und eine Kompensations-Stichleitung 22 aufweist, die auf das Frequenzband 6,2 - 7,1 GHz eingestellt sind,

309846/0962

einer Y-Verzweigung 23» deren erster Anschluß mit dem zweiten Ende des Hohlleiters 21 verbunden ist,und aus zwei Filtern 24, 25, die jeweils mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten bzw. dem dritten Anschluß der Y-Verzweigung 23 verbunden sind und an ihrem zweiten Ende eine Richtungsleitung (Isolator) aufweisen, die zur besseren Impedanzanpassung ihres der Y-Verzweigung entgegengesetzten Anschlusses bestimmt ist.; das Filter 24 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich 6,7 - 7,1 GHz eingestellt, der sich auf die Bündel von 2700 Gesprächen pro Kanal bezieht, und das Filter 25 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich von 6,2 - 6,4 GHz eingestellt, der sich auf die Bündel von 1800 Gesprächen pro Kanal bezieht; die der Y-Verzweigung 23 entgegengesetzten Enden der Filter 24 und 25 bilden die Verbraucheranschlüsse 7 H bzw. 6 H der Antennenweiche;

eine Frequenzweiche 30, die an den Zweig V der Polarisationsweiche 15 angeschlossen ist und aus Bestandteilen gebildet ist, die denjenigen der Frequenzweiche 20 entsprechen, wobei für diese Bestandteile die gleichen, jedoch um 10 erhöhten Bezugszeichen wie für die Bestandteile der Frequenzweiche 20 verwendet sind und die Verbraucheranschlüsse 6 H und 7 H durch die Verbraucheranschlüsse 6 V bzw. 7 V ersetzt sind. Die Anpassungsanordnung des Hohlleiters 31 und die Kompensationsstichleitung 32 sind auf das Frequenzband 5,9 - 6,7 GHz eingestellt; das Filter 34 ist auf den unteren Teilfrequenzbereich 6,4 - 6,7 GHz eingestellt, der sich auf die Bündel von 2700 Gesprächen pro Kanal bezieht, während das Filter 35 auf den unteren Teilfrequenzbereich von 5,9 - 6,2 GHz abgestimmt ist, der sich auf die Bündel von 1800 Gesprächen pro Kanal bezieht. Diese

309846/0962

Unterteilung der Frequenzen, bei welcher der einen Frequenzweiche 20 die oberen Teilfrequenzbereiche und der anderen Frequenzweiche 30 die unteren Teilfrequenzbereiche zugeordnet sind, trägt trotz der Nähe des 6 GHz-Bandes und des 7 GHz-Bandes zu der großen Güte der über die Antenne hergestellten Verbindung bei.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Frequenzweiche 20 von Fig. 2. Die Anpassungsanordnung, die bei der Beschreibung von Fig. 2 in Verbindung mit dieser Frequenzweiche erwähnt worden ist, ist mit dem gleichen Bezugszeichen 21 versehen wie der ' Hohlleiter, mit dem sie verbunden ist. Fig. 3 zeigt ferner die Kompensations-Stichleitung 22, die Y-Verzweigung 23, die Filter 24, 25 und die Verbraucheranschlüsse 7 H und 6 H sowie den Anschluß, der in Fig. 2 mit der Polarisationsweiche verbunden und hier mit B bezeichnet ist.

Bei der normalen Verwendung der Antennenweiche nach der Erfindung, die einer.großen Güte der über die Antenne hergestellten Verbindung entspricht, wird eine der Frequenzweichen 20, 30 für das Senden und -die andere für den Empfang verwendet; dagegen kann jeder der Richtkoppler 12, 13 für das Senden oder für den Empfang verwendet werden, unabhängig von der Verwendung des anderen Richtkopplers, ohne daß die Güte der Verbindung beeinflußt wird. Die nachstehend angeführten Ergebnisse entsprechen einer solchen Verwendung der Antennenweiche.

30984Θ/0962

Die Frequenzweiche 20 erfaßt die oberen Teilfrequenzbereiche 6,2 - 6,4 GHz und 6,7 - 7,1 GHz mit einem Stehwellengrad von 1,05.

Die für die oberen Teilfrequenzbereiche verwendeten Filter 24, 25 sind Tschebyscheff-Hohlraumfilter; sie enthalten zehn Hohlräume und ermöglichen die Erzielung einer Dämpfung von 40 dB oder mehr für eine Frequenz, die im wesentlichen in gleichen Abständen von 6,4 und 6,7 GHz liegt, also eine gute Definition der Kurzschlußebenen
der Filter. Der Einfügungsverlust liegt zwischen 0,2 und 0,4 dB, und die Gruppenlaufzeitänderung bleibt unter
0,5 ns.

Analoge Ergebnisse werden für die unteren Teilfrequenzbereiche 5,9 - 6,2 GHz und 6,4 - 6,7 GHz durch die Verwendung von Butterworth-Filtern für die Filter 34, 35

erzielt.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebene Antennenweiche beschränkt, sondern es sind gewisse Abänderungen möglich, wie die Verwendung einer Frequenzweiche für die Übertragung eines einzigen Frequenzbandes, wobei diese Frequenzweiche eine Belastung an der
Stelle eines der beiden Filter hat; es ist auch möglich, den Anschluß der Frequenzweichen 20, 30 an der Polarisationsweiche 15 zu vertauschen.

309848/0962

Claims

Patentansprüche

*JAntennenweiche für eine Höchstfrequenzantenne, die für die Übertragung von zwischen 3,6 und 4,2 GHz und von zwischen 5,9 und 7,1 GHz liegenden Frequenzen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem für die Verbindung mit der Antenne bestimmten Anschluß hintereinander zwei Richtkoppler (12, 13) mit·totaler Kopplung für das Frequenzband 3,6 - 4,2 GHz angeordnet wird, von denen der eine für vertikale Polarisation und der andere für horizontale Polarisation ausgelegt sind, daß auf die beiden Richtkoppler (12, 13) eine Polarisationsweiche (15) folgt, deren gemeinsamer Anschluß mit dem zweiten Richtkoppler (13) verbunden ist, daß an jeden Polarisationsanschluß (V, H) der Polarisationsweiche (15) ein mit einer Stichleitung (22, 32) versehener Hohlleiter (21, 31) angeschlossen ist, daß an das Ende jedes Hohlleiters (21, 31) ein Anschluß einer Y-Verzweigung (23, 33) angeschlossen ist, daß an den zweiten Anschluß der ersten Y-Verzweigung (33) ein erstes Bandfilter (z.B.35) angeschlossen ist, und daß an den zweiten Anschluß der zweiten Y-Verzweigung (23) ein zweites Bandfilter (z.B. 25) angeschlossen ist.
2. Antennenweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Hohlleiter (21, 31) eine Anpassungsanordnung enthält.
3. Antennenweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den dritten Anschluß der ersten Y-Verzweigung (33) ein drittes Bandfilter (34) angeschlossen ist, daß an den dritten Anschluß der zweiten Y-Verzweigung (23) ein viertes Bandfilter (24) angeschlossen ist, daß das

309846/0962

erste Bandfilter (35) auf einen unteren Teilbereich des Frequenzbandes 5,9 - 6,4 GHz abgestimmt ist, daß das zweite Bandfilter (25) auf einen oberen Teilbereich des Frequenzbandes 5,9 - 6,4 GHz abgestimmt ist, daß das dritte Bandfilter (34) auf einen unteren Teilbereich des Frequenzbandes 6,4 - 7,1 GHz abgestimmt ist, und daß das vierte Bandfilter (24) auf einen oberen Teilbereich des Frequenzbandes 6,4 - 7,1 GHz abgestimmt ist,

309846/0962