DE2842576A1 - Polarisationsweiche - Google Patents
PolarisationsweicheInfo
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- DE2842576A1 DE2842576A1 DE19782842576 DE2842576A DE2842576A1 DE 2842576 A1 DE2842576 A1 DE 2842576A1 DE 19782842576 DE19782842576 DE 19782842576 DE 2842576 A DE2842576 A DE 2842576A DE 2842576 A1 DE2842576 A1 DE 2842576A1
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA ^ _ ρ τ c 5 gon
Die Erfindtang betrifft eine Polarisationsweiche für Einrichtungen
der HÖchstfrequenztechnik mit Hohlleiterabschnitten
rechteckigen und/oder runden Querschnitts, mit einer symmetrisch aufgebauten fünfarmigen Verzweigung
(Doppelverzweigung), welche einen in der Längsachse der Anordnung liegenden ersten Arm zum Anschluß eines weiterführenden
Hohlleiters runden oder quadratischen Querschnitts und vier gleichartig ausgebildete Teilarme rechteckigen
Querschnitts enthält, die um jeweils 90° gegeneinander gedreht angeordnet sind und unter jeweils gleichem
Winkel gegenüber der Längsachse der Anordnung, in entgegengesetzter Richtung zum ersten Arm verlaufen und
von denen jeweils zwei gegenüberliegende Teilarme über untereinander
gleiche Weichenarmabschnitte mit den Teilarmen jeweils einer von zwei gleichartig ausgebildeten
Serienverzweigungen verbunden sind, wobei jeweils zwei zwischen den gegenüberliegenden Teilarmen der Doppelverzweigung
und den Teilarmen der Serienverzweigungen liegende Weichenarmabschnitte einerseits als E-Versatz-
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VPA
stücke und andererseits als H-Versatzstücke ausgeführt
sind und die E-Versatzstücke jeweils als beidseitig mit einem Hohlleiterkrümmer versehene Rechteckhohlleiterstükke
ausgebildet und durch die Hohlleiterkrümmer beidseitig in entgegengesetzten Richtungen jeweils über die Hohlleiterbreitseite
geknickt und beide E-Versatzstücke hinsichtlich ihrer schmalen Seiten schräg zur Längsachse
der Anordnung ausgerichtet sind und dabei parallel zueinander verlaufen, während die H-Versatzstücke jeweils
als beidseitig mit einem Hohlleiterkümmer versehene Recht· eckhohlleiterstücke ausgebildet und durch die Hohlleiterkrümaer
beidseitig in entgegengesetzten Richtungen jeweils über die Hohlleiterschmalseite geknickt sind, und
eines der E-Versatzstücke zwischen den beiden H-Versatzstücken aufgenommen ist, derart, daß die mit den E-Versatzstücken
und den H-Versatzstücken verbundenen Serienverzweigungen hinsichtlich ihrer Teilarme durchdringungsfrei
verlaufen, nach Patent (Anmeldung P 27 08 271.9).
Im Hauptpatent ist eine derartige Polarisationsweiche angegeben, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß
beide Durchgangswege nahezu vollständigen Phasengleichlauf aufweisen, und daß die Rechteckhohlleiterzugänge
hinsichtlich ihrer Längsachsen parallel angeordnet sind, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, die Flanschflächen
der Rechteckhohlleiterzugänge in eine Ebene zu legen.
Eine Polarisationsweiche stellt die Verbindung zwischen je einer der beiden voneinander unabhängigen Polarisationen
eines Wellentyps in ein- und derselben Leitung, beispielsweise je einer H11-WeIIe im Rundhohlleiter oder
einer H10- bzw. H01-WeIIe eines Quadrathohlleiters und
jeweils einem separaten, nur einer bestimmten Polarisationsrichtung in der gemeinsamen Leitung zugeordneten
Anschluß her. In aller Regel ist die für beide Polari-
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sationen gemeinsame Leitung als Hohlleiter mit rundem oder quadratischem Querschnitt ausgebildet, in dem jeweils
völlig gleichberechtigt nebeneinander und vollständig voneinander entkoppelt die beiden Polarisationsformen
des gleichen Wellentyps existieren, während der Anschlußquerschnitt der jeweiligen Einzelpolarisation
als hinsichtlich Polarisation- und Wellentyp eindeutiger Rechteckhohlleiter mit einem Seitenverhältnis a:b=2:1
üblich ist. Zwischen diesen Rechteckhohlleiteranschlüssen und dem runden oder quadratischen Hohlleiter - letzterer
mit einem den Leitungswellenwiderstand bestimmenden Seitenverhältnis a:b=1:1 - besteht also zunächst auf dem
Durchgangsweg jeder der beiden Polarisationen ein Wellenwiderstandssprung von 1:2, wodurch ein Reflexionsfaktor
der Größe 1/3 verursacht wird. Dieser Wellenwiderstandssprung muß bei der Polarisationsweiche nach dem Hauptpatent,
bei der jede der beiden Polarisationen zur Unterdrückung störender höherer Wellentypen symmetrisch
übergekoppelt werden, zur Erzielung eines ausreichend geringen Reflexionsfaktors mit vier speziellen mehrstufigen
Hohlleitertransformatoren rechteckigen Querschnitts überbrückt werden. Derartige Transformatoren
sind in Frequenzbändern etwa bis zur relativen Breite fQ/fu=1,35 sehr reflexionsarm. Wird aber der Nutzfrequenzbereich
auf ein volles Hohlleiterband etwa 1»1fKH10<f<1'^fKH1Q Αΐ13δβ<1βηη*» wie es im 4-/6CrHz Satellitenfunk
praktisch der Fall ist, so würde die Stufenzahl von hierfür geeigneten Transformatoren erheblich
{ ansteigen und der Herstellungsaufwand der vier in einer derartigen Polarisationsweiche erforderlichen Stufenübertrager,
die zur Erhaltung der Phasensymmetrie und der Wellentypenreinheit untereinander mechanisch exakt
gleich aufgebaut sein müssen, wäre beträchtlich.
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Fig. 1 zeigt eine aus dem Hauptpatent hervorgehende Polarisationsweichenanordnung.
Es soll zuerst die im rechten Teil der Fig. 1 dargestellte symmetrisch aufgebaute
fünfarmige Verzweigung, im folgenden Doppelverzweigung DV genannt, betrachtet werden. Eine solche Doppelverzweigung
ist als Bestandteil der Polarisationsweiche gemäß der DE-OS 25 21 956 bereits bekannt und besteht aus
einem in der Längsachse der Anordnung liegenden ersten Arm 1, der zylindrisch ausgeführt ist und zum Anschluß
eines weiterführenden Hohlleiters runden oder quadratischen Querschnitts vorgesehen ist, sowie aus vier gleichartig
ausgebildeten Teilarmen 2 bis 5, die um jeweils 90° gegeneinander gedreht angeordnet sind und unter jeweils
gleichem Winkel gegenüber der Längsachse der An-Ordnung in entgegengesetzter Richtung zum ersten Arm 1
verlaufen. Die Teilarme der Doppelverzweigung weisen hierbei einen rechteckigen Querschnitt auf, und es sind
die jeweils gegenüber liegenden Rechteckhohlleiterpaare 2 und 4, sowie 3 und 5 völlig symmetrisch aufgebaut.
In der Darstellung nach Fig. 1 sind die Teilarme 4 und durch die Teilarme 2 und 3 teilweise verdeckt und daher
aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eigens dargestellt, Man kann sich diese Doppelverzweigung DV auch dadurch
vorgestellt denken, daß in einem Quader unter einheitlichem Winkel gegen seine Mittelachse vier gleiche rechteckige
Durchbrüche eingebracht werden, die gegeneinander in Bezug auf die Symmetrieachse der Anordnung (identisch
mit der Achse des Ausgangshohlleiters) um jeweils 90° gedreht sind.
Die beiden, einander jeweils gegenüberliegenden Teilarme 2 und 4 bzw. 3 und 5 der Doppelverzweigung sind paarweise
über nachstehend noch näher erläuterte Weichenarmabschnitte
mit den Teilarmen 6 und 7 (7 in der Fig. 1 nicht sichtbar) bzw. 8 und 9 jeweils einer, ebenfalls
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aus der DE-OS 25 21 956 im Zusammenhang mit einer Polarisationsweiche
bekannten, untereinander gleichartig ausgebildeten Serienverzweigung SV verbunden. Eine solche
Einfachverzweigung besteht in der Anordnung nach Fig. 1 aus zwei ursprünglich an ihren Breitseiten aufeinanderliegenden
Rechteckhohlleitern, die an der Stelle, an der die Trennwand beginnt, symmetrisch auseinandergeknickt
sind. Hierdurch entsteht an der Knickstelle eine kleine induktive Reaktanz, die beispielsweise für einen
Winkel von jeweils 35° einen Reflexionsfaktor von ca. J>%
ergibt, der durch eine entsprechend kleine Kapazität an der Knickstelle jedoch breitbandig kompensierbar ist.
Die vier Teilarme der fünfarmigen Verzweigung sind paarweise, d.h. jeweils die gegenüberliegenden Teilarme 2,
4 bzw. 3t 5 über als E-Versatzstücke 10, 11 ausgebildete
Weichenarmabschnitte einerseits und Über als H-Versatzstücke
12, 13 (13 in der Fig. 1 nicht sichtbar) ausgebildete
weitere Weichenarmabschnitte andererseits mit den Teilarmen.8, 9 bzw. 6, 7 der Serienverzweigungen verbunden.
Die in der Fig. 1 übereinander dargestellten E-Versatzstücke
bestehen aus jeweils einem beidseitig mit einem Hohlleiterkümmer 14, 14' bzw. 15, 15' versehenem
Rechteckhohlleiterstück, das durch die Hohlleiterkrümmer
beidseitig in entgegengesetzten Richtungen über die Breitseite geknickt ist. Beide E-Versatzstücke 10, 11 verlaufen
zueinander parallel und sind mit ihren jeweils zwischen zwei Knicken gelegenen geraden Abschnitten schräg zur
. Längsachse der Anordnung ausgerichtet, so daß ihre den TeiHarmen 8, 9 der Serienverzweigung zugewandten Endquerschnitte
nicht mehr symmetrisch zur Längsachse der Anordnung liegen, sondern um einen bestimmten Abstand gegenüber
der Längsachse nach oben versetzt sind.
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- HO'
Die im anderen Durchgangsweg der Polarisationsweiche vorgesehenen Weichenarmabschnitte sind als H-Versatzstücke
12, 13 ausgebildet und bestehen aus Jeweils einem beidseitig mit einem Hohlleiterkrümmer versehenem Rechteckhohlleiterstück,
das durch die Hohlleiterkrümmer beidseitig in entgegengesetzten Richtungen über die Schmalseite
geknickt ist. Das Aufbauprinzip besteht also darin, daß die beiden übereinanderliegenden, rechteckigen Zugangsquerschnitte
der Doppelverzweigung so weit nach oben versetzt sind, und die Querschnitte des horizontalen
Hohlleiterpaares so weit nach unten versetzt sind, daß die versetzten Querschnitte paarweise mit zwei gleichen
sich gegenseitig nicht durchdringenden Serienverzweigungen zusammengefaßt werden können.
Ein Ε-Versatz besteht im einzelnen bei der Anordnung nach Fig. 1 aus zwei E-Hohlleiterkrümmern 14, 14', die
in gewissem Abstand mit untereinander entgegengesetzter Knickrichtung in einem gewissen Abstand aneinander
gesetzt sind, so daß die Ein- und Ausgangsachsen parallel sind, die Zugaigpquerschnitte aber in Richtung der E-Linien
um den Abstand Vg gegeneinander versetzt sind. Sin
• einzelner E-Khick kann hierbei als einstufiger, mit einer
Abflachung kompensierter Knick oder für sehr reflexionsarme Ausführungen auch mehrstufig gestaltet werden.
Entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 findet bei der Anordnung nach dem Hauptpatent das untere der beiden E-Versatzstücke
11 Platz zwischen den beiden nebeneinanderliegenden H-Versatzstücken 12, (13), mit denen das horizontale
Hohlleiterpaar 2, 4 der Doppelverzweigung DV nach unten versetzt ist. Weiterhin besteht ein H-Versatzstück
aus zwei Hohlleiterkrümmern 12a, 12b, die in gewissem Abstand mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung aneinan-
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der gesetzt sind. Die Zugangsquerschnitte jedes H-Versatzstückes
sind achsparallel und in Richtung des magnetischen Querfeldes gegeneinander versetzt. Der H-Versatz
kann im übrigen analog zu dem vorstehend beschriebenen Ε-Versatz gestaltet sein.
Bei der Polarisationsweiche nach dem Hauptpatent sind
für die Doppelverzweigung DV im Verschneidungsbereich ih-.
rer fünf Hohlleiterarme 1 bis 5 Trennbleche TR zur Unterdrückung
der E2-J -Störresonanz im Nutzwellenbereich erforderlich,
die herstellungstechnisch einen erheblichen Aufwand erfordern. Weiterhin stellt sich häufig die Forderung,
den Nutzfrequenzbereich einer derartigen phasensymmetrischen Polarisationsweiche noch weiter zu vergrößern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Weiterbildung der Polarisationsweiche nach dem Hauptpatent
anzugeben, die sich einerseits durch einen geringen herstellungstechnischen Aufwand und andererseits durch
eine wesentlich vergrößerte Breitbandigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird für eine Polarisationsweiche nach dem Hauptpatent gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß
die Teilarme der Serienverzweigungen und die E-und H-Versatzstücke hinsichtlich ihrer Querschnittsabmessungen
ein Seitenverhältnis von wenigstens annähernd 1:4 aufweisen, daß die Teilarme der Doppelverzweigung aus Wellenleitern
bestehen, die hinsichtlich ihres Leitungswellen-Widerstandes mit den E- und H-Versatzstücken übereinstimmen
und daß der zum Anschluß eines weiterführenden Hohlleiters vorgesehene erste Arm der Doppelverzweigung als
koaxialer Wellenleiter ausgeführt ist, dessen Übergang zum weiterführenden Hohlleiter durch Querschnittsstufung
des Innenleiters und/oder durch Querschnittsstufung des Außenleiters des koaxialen Wellenleiters als
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Wellenwiderstandstransformator ausgebildet ist.
Durch die Erfindung ergibt sich neben dem wesentlichen vereinfachten Aufbau der Doppelverzweigung, deren Trennbleche
entfallen können, der Vorteil, daß die zur Anpassung bei der Anordnung nach dem Hauptpatent erforderlichen
vier Stufenübertrager in den rechteckigen Hohlleiterabschnitten der Polarisationsweiche entfallen können
und durch nur einen, für beide Polarisationen gleichermaßen wirksamen Stufentransformator ersetzt werden, der
in dem an die Doppelverzweigung sich anschließenden Rundoder Quadrathohlleiter als relativ einfach herstellbares
Drehteil ausgebildet ist.
Durch den koaxialen Wellenleitertransformator ergeben sich als weitere Vorteile, daß der Wellenwiderstanstransformator
in nächster elektrischer Nachbarschaft zur Hauptreaktanz der Doppelverzweigung angebracht werden kann.
Dadurch können die beiden Restreflexionen des Wellenwiderstanstransformators und der Doppelverzweigung in geringem
Abstand superponiert und somit ihre vektorielle Summe breitbandig klein gemacht werden.
Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß die ganze Hohlleitorschaltung
hinsichtlich der Querschnittsabmessungen gegenüber rechteckigen Hohlleiterteilaraen mit einem Seitenverhältnis
von 2:1, wie sie gemäß dem Hauptpatent vorgesehen sind, kleiner und daher in Richtung der Längsachse
der Gesamtanordnung auch kürzer dimensioniert werden kann.
Weiterhin ergibt sich der ¥ortgll9 daß die E-Khicke in
den E"u';' ιLtQTn. des Seitenverhältnisses 4i1 "besser nand.
^reit'"-.-'tsrr kompensiert werden izQ&nen als la ®inem
Ncrma2-r?fiifcohll2iter ait dem Seits&verMlt&is 2s 1.
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Vorteilhaft ist auch, wenn die TeUa rme der Doppelverzweigung als Steghohlleiter ausgebildet sind. Da ein
Steghohlleiter für einen bestimmten festliegenden Frequenzbereich bei zunehmender relativer Größe seines Mittelsteges mit immer kleineren Querschnittsabmessungen
auskommt, ergibt sich eine weitere Möglichkeit zur Verkleinerung des Ep1- Störwellenresonanzraumes.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.
15
gemäß dem Hauptpatent 20
Fig. 2a/b zwei aufeinander senkrecht stehende Längsschnitte eines Ausführungsbeispieles
Flg. 3 eine Darstellung des Anschlußquerschnitts der Doppelverzweigung nach den Fig. 2a und
2b.
Die Fig. 2a und 2b zeigen zwei Schnittdarstellungen für aufeinander senkrecht stehende Längsschnitte eines Aus
führungsbeispieles der Erfindung, wobei in Fig. 2a der
besseren Übersicht halber die beiden H-Versatzstücke 12 und 13 und die zugehörige Serienverzweigung SV2 weggelas
sen wurde, während bei der Darstellung nach Fig. 2b die beiden E-Versatzstücke 10 und 11 sowie die zugehörige
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nach den Fig. 2a und 2b unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß die Teilarme 8 und 9
der ersten Serienverzweigung SV1 und die daran angeschlossenen E-Versatzstücke 10 und 11 hinsichtlich ihrer Quer-Schnittsabmessungen ein Seitenverhältnis von 1:4 aufwei
sen. Dies gilt auch für die Teilarn» 6 und 7 der zweiten Serienverzweigung SV2 und die damit in Verbindung stehenden H-Versatzstücke 12 und 13. Weiterhin sind alle vier
Teilarne der Doppelverzweigung DV als Steghohlleiter ausgebildet, was in Fig. 2a anhand der Teilarme 3 und 5
durch die Stege 16 erkennbar ist.
Gegenüber der Anordnung nach dem Hauptpatent sind beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a und 2b die nach der
reflexionsarmen Teilung in den links dargestellten Serienverzweigungen SV1 und SV2 sich nach rechts fortsetzenden,
rechteckigen Teilhohlleiter 6 bis 9 bei dem ursprünglichen Seitenverhältnis a^:b^=4:1 belassen und auch die
sich anschließenden E-Versatzstücke 10, 11 sowie die
H-Versatzstücke 12, 13 mit diesem Seitenverhältnis ausgeführt. Dadurch ergibt sich bis zum Eingang der Doppelverzweigung DV eine im Hinblick auf den örtlichen Leitungswellenwiderstand vollständig homogene Anordnung, in
der nur noch relativ kleine und daher gut kompensierbare
Streureaktanzen in den Serienverzweigungen und in den
E- und H-Versatzstücken auftreten. Auch bei den Teilarmen 2 bis 5 der Doppelverzweigung ist der Leitungswellenwiderstand entsprechend einem Rechteckhohlleiter mit einem
Seitenverhältnis a:b=4:1 beibehalten.
Durch diese Anordnung ergibt sich zunächst am Ausgang der Doppelverzweigung DV im Bereich der in den Fig. 2a
und 2b angegebenen Querschnittsfläche q ein im Bezug auf den nach rechts abgehenden, beispielsweise runden
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stand, was einen Reflexionsfaktor r^z=1/3 zur Folge
hätte.Dieser Wellenwiderstandssprung ist durch einen,
für beide Polarisationen gleichermaßen wirksamen Transformator in dem an die Doppelverzweigung DV sich anschließenden
Rundhohlleiter sehr reflexionsarm überbrückt, wie dies im folgenden noch näher erläutert wird.
Der zum Anschluß eines weiterführenden Hohlleiters 17 vorgesehene erste Arm 18 der Doppelverzweigung ist hierfür
als koaxialer Wellenleiter ausgeführt, dessen Obergang zu dem weiterführenden Hohlleiter 17 durch eine
Querschnittsstufung des Innenleiters 181 des koaxialen
Wellenleiters 18 als Wellenwiderstandstransformator ausgebildet ist. Der in den Fig. 2a und 2b sich an die Dop-ρelverzweigung
nach rechts anschließende koaxiale Wellenleiter 18 ist mit einem gestuften Innenleiter 18!,
18a mit solchen Durchmessern versehen, daß der Leitungswellenwiderstand des koaxialen Wellenleiters 18 im Anschlußquerschnitt
zum weiterführenden Hohlleiter 17 mit dem Leitungswellenwiderstand des weiterführenden Hohlleiters
17 übereinstimmt. Zum Zwecke der Beibehaltung der H1^-Grenzfrequenz ist im Bereich des koaxialen Wellenleiters
18 der Durchmesser des Außenleiters gegenüber dem Durchmesser des Rundhohlleiters 17 in gewissem Umfang
reduziert. Der breitbandig reflexionsarme Übergang vom koaxialen Wellenleiter auf den runden oder beispielsweise
auch auf einen quadratischen Ausgangshohlleiter wird so mit einem einstufigen Transformator geschaffen, bei
dem die notwendigen Wellenwiderstandssprünge in sehr einfächer Weise dadurch realisiert sind, daß entweder nur
der Innenleiter 181 nach Art einer abgesetzten Welle bis
zu seinem Verschwinden am Ausgangsquerschnitt heruntergestuft wird, oder daß zusätzlich auch der Außenleiter
des koaxialen Wellenleiters 18 beispielsweise gegenläufig zum Innenleiter 181 gestuft ist. Für einen besonders
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reflexionsarmen Wellenleitertransformator können auch mehrere /l/4-Stufen Verwendung finden. Weiterhin ist
auch eine kegelförmige Kontur des Innen- und Außenleiters denkbar. Zur genau zentrierten Befestigung des Innenleiters
kann die Innenpyramide der Doppelverzweigung verwendet werden.
Im allgemeinen ist ein einstufiger Transformator, wie er in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist, ausreichend,
dessen Stufe im obenliegenden Frequenzband eine Länge s=Ä.„ /4 aufweist, und dessen Restreflexion im unteren
Frequenzband mit einer Doppelkapazität der folgenden Art kompensiert ist. Diese Doppelkapazität besteht nach den
Fig. 2a und 2b aus den.Teilkapazitäten C^ und C2, die
im oberen Frequenzband annähernd gleich groß sind und für das obere Frequenzband einen gegenseitigen Abstand
von etwa Aj1 /4 haben und so hier von vernachlässigbarer
Wirkung sind. Die erste der Teilkapazitäten C^ ist hierbei
durch eine sprunghafte Querschnittsverdickung 18a des Innenleiters 18f am Ende der Transformatorstufe realisiert.
Die zweite Teilkapazität C2 ist durch eine Querschnittsverdickung
17a des sich in den nachfolgenden Hohlleiter 17 fortsetzenden Innenleiters 17' relativ geringen
Durchmessers, gebildet. Der elektrische Abstand der beiden Teilkapazitäten ist für den unteren Frequenzbereich
wesentlich kleiner als ^11A* so daß eine resultierende
Kapazität mit Sitz zwischen den beiden Teilkapazitäten verbleibt, die beide mechanisch zusammengekoppelt
zur Korrektur des einstufigen Wellenwiderstandstransformators im unteren Frequenzbereich an den hierfür
optimalen Ort gebracht werden können, ohne daß die Wellenwiderstandsanpassung für den oberen Frequenzbereich
beeinträchtigt wird.
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Wie dies den Fig. 2a und 2b entnehmbar ist, kann sowohl der runde Innenleiter als auch der Außenleiter des koaxialen
Wellenleiters zum Feinabgleich mit zusätzlichen Verdickungen, die als Parallelkapazität wirken, bzw.
mit als Serieninduktivität wirkenden Einstichen . versehen sein.
Bei einer mit rechteckigen Teilhohlleiterquerschnitten des Seitenverhältnisses a^,:bfj,=4:1 ausgeführten Doppelverzweigung
DV liegt die E21-Störresonanz in vorteilhafter
Weise höher als bei Teilarmen mit einem Seitenverhältnis von 2:1 entsprechend dem Hauptpatent, da mit der
Verringerung der Guerabmessungen auch der E21-Resonanzraum
im Verschneidungsbereich der Doppelverzweigung kleiner wird. Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, im Innenraum
des Innenleiters des koaxialen Wellenleiters 18 wellentypenselektive Koppeleinrichtungen, beispielsweise
im einfachsten Falle eine Eq1-Längssonde anzubringen.
Der Innenleiter des koaxialen Wellenleiters bewirkt zusammen mit dem beim Ausführungsbeispiel verringerten
Außenleiterdurchmesser eine zusätzliche Anhebung der E21-Störwellenresonanz,
weil wegen der für den E21-Wellentyp überwiegenden Verdrängung magnetischer Feldenergie
auf der Rohrachse die E21-Grenzfrequenz im Wellenleitertransformator
ansteigt und dadurch die von ihm gebildete E21-Kurzschlußebene näher an die Doppelverzweigung
heranrückt, wodurch der E21-Resonanzraum noch weiter
verkürzt wird.
Eine weitere geometrische Verkürzung der Doppelverzweigung, deren seitliche öffnungen zu den beiden jeweils
benachbarten Teilhohlleitern im Verschneidungsbereich die Länge des E21-Resonators mitbestimmen, ergibt sich
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dadurch, daß die beiden achsnahen äußeren Längskanten,
der Steghohlleiter mit einem größeren Krümmungsradius ausgeführt werden als die sonstigen Querschnittskanten
des Steghohlleiters. Dies ist aus der Darstellung nach Fig. 3 ersichtlich, die den Anschlußquerschnitt der Doppelverzweigung
zu den E- und H-Versatzstücken darstellt. Die Krümmungsradien der achsfernen Längskanten sind in
Fig. 3 mit r. und die Krümmungsradien der achsnahen
el
äußeren Längskanten mit r^ bezeichnet.
Durch die vorstehend angegebenen Maßnahmen zur Anhebung
der E21-Störresonanz gelingt es, daß nach Fortlassen der
Trennbleche der Doppelverzweigung die Ep1-Störresonanz
selbst bei der höchsten, noch eindeutigen Nutzfrequenz nämlich der H2Q-Grenzfrequenz der E- und H-Versatzstücke immer
noch ausreichend weit über dieser höchsten Betriebsfrequenz liegt, so daß sie nicht mehr störend in
Erscheinung tritt.
Beim Ausführungsbeispiel nimmt die Doppelverzweigung, die
keine Trennbleche mehr benötigt,hinsichtlich ihrer Außenkonturen eine scheibenförmige Gestalt an und kann als
Frästeil unter geringem Aufwand in nur einer Aufspannung
hergestellt werden.
Die Steghohlleiter der Doppe!verzweigung sind beim Ausführungsbeispiel
so dimensioniert, daß sie annähernd die gleiche H1 Q-Grenzfrequenz aufweisen, wie die E- und H-Versatzstücke.
Hinsichtlich des Wellenwiderstandes sind die Steghohlleiter im gesamten Frequenzbereich von 3,7GHz
bis 6,425GHz an die E- und H-Versatzstücke angepaßt. Hierbei können die aufeinanderstoßenden Hohlleiterquerschnitte
in sehr einfacher Weise sprunghaft aneinandergeflanscht werden, wie dies auch der Fig. 3 zu entnehmen
ist.
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Zur Kompensation der in der Fig. 2a nach rechts zur
Längsachse hinführenden E-Knicke der E-Versatzstücke 10
und 11 ist beim Ausführungsbeispiel jeweils eine kleine Parallelkapazität in Form eines Vorsprunges 10' bzw. 11'
vorgesehen, die über den Hohlleitersteg der Doppelverzweigung
hinausragt. Entsprechendes gilt für die Anschlußquerschnitte zu den H-Versatzstücken. Trotz der
in der Fig. 3 erkennbaren Diskontinuität an der Sprungstelle von den Versatzstücken zu den Steghohlleitern
der Doppelverzweigung bleibt die Homogenität des Leitungswellenwiderstandes
erhalten. In dem Verschneidungsbereich der Doppelverzweigung nimmt die Höhe der Stege
zwischen den, den E- und H-Versatzstücken zugewandten
Seiten und den, dem Wellenleiter 18 zugewandten Seiten der als Steghohlleiter ausgebildeten Teilarme der Doppelverzweigung
kontinuierlich ab; dadurch findet der wegen der seitlichen Verschneidungsöffnungen zu den beiden
jeweils angrenzenden Steghohlleitern der Doppelverzweigung in der Breitseite auseinanderfallende Steghohlleiter seinen
wellenwiderstandsmäßigen Ausgleich.
Eine zusätzliche Verkürzung der Polarisationsweiche wird dadurch erreicht, daß entsprechend den Fig. 2a und 2b
sowohl die H- als auch die E-Versatzstücke anstelle eines
geraden Leitungsstücks zwischen den jeweils einander entgegengesetzten Endknicken einen S-förmig gebogenen Leitungsabschnitt
aufweisen. Die Krümmungsradien dieser Kreisbogenleitungen sind hierbei so gewählt, daß keine
störenden Reflexionen auftreten. Hierdurch wird erreicht, daß die aus topologischen Gründen für das durchdringungsfreie
Ineinanderschieben der Längsschnitte gemäß Fig. 2a und 2b notwendigen seitlichen Versätze v-g und vH gegenüber
der Längsachse der Anordnung zu rund 1/3 ohne nen-
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nenswerte Reflexionserhöhungen erbracht werden können.
Dies ist besonders deshalb von Bedeutung, weil die in den E- und in den H-Versatzstücken entstehenden Reflexionen
hinsichtlich ihrer Phase nicht symmetrisch sind. Durch die Verwendung von S-Bogenleitungen kann somit die
Phasensymmetrie der Polarisationsweiche gegenüber der Verwendung von geraden Leitungen für die Versatzstücke noch
weiter verbessert werden.
13 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Claims (13)
- Patentansprüche/1J Polarisationsweiche für Einrichtungen der Höchstfrequenztechnik mit Hohlleiterabschnitten rechteckigen und/ oder runden Querschnitts, mit einer symmetrisch aufgebauten fünfarmigen Verzweigung (Doppelverzweigung), welehe einen in der Längsachse der Anordnung liegenden ersten Arm zum Anschluß eines weiterführenden Hohlleiters runden oder quadratischen Querschnitts und vier gleichartig ausgebildete Teilarme rechteckigen Querschnitts enthält, die um jeweils 90° gegeneinander gedreht angeordnet sind und unter jeweils gleichem Winkel gegenüber der Längsachse der Anordnung, in entgegengesetzter Richtung zum ersten Arm verlaufen und von denen jeweils zwei gegenüberliegende Teilarme über untereinander gleiche Weichenarmabschnitte mit den Teilarmen jeweils einer von zwei gleichartig ausgebildeten Serienverzweigungen verbunden sind, wobei jeweils zwei zwischen den gegenüberliegenden Teilarmen der Doppelverzweigung und den Teilarmen der Serienverzweigungen liegende Weichenarmabschnitte einerseits als E-Versatzstücke und andererseits als H-Versatzstücke ausgeführt sind und die E-Versatzstücke jeweils als beidseitig mit einem Hohlleiterkrümmer versehene Rechteckhohlleiterstücke ausgebildet und durch die Hohlleiterkrümmer beidseitig in entgegengesetzten Richtungen jeweils über die Hohlleiterbreitseite geknickt und beide E-Versatzstücke hinsichtlich ihrer schmalen Seiten schräg zur Längsachse der Anordnung ausgerichtet sind und dabei parallel zueinander verlaufen, während die H-Versatzstücke jeweils als beidseitig mit einem Hohlleiterkrümmer versehene Rechteckhohlleiterstücke ausgebildet und durch die Hohlleiterkrümmer beidseitig in entgegengesetzten Richtungen jeweils über die Hohlleiterschmalseite geknickt sind, und eines der E-Versatzstücke zwischen den beiden H-Versatzstücken auf-030015/0298ORIGINAL INSPECTEDgenommen ist, derart, daß die mit den B-Versatzstücken und den H-Versatzstücken verbundenen Serienverzweigungen hinsichtlich ihrer Teilarme durchdringungsfrei verlaufen, nach Patent...( Anmeldung P 27 08 271.9)? dadurch ^gekennzeichnet , daß die Teilarme (6 bis 9) der Serienverzweigungen (SV1, SV2) und die E- und H-Versatzstücke (10 bis 13) hinsichtlich ihrer Querschnittsabmessungen ein Seitenverhältnis von wenigstens annähernd 1:4 aufweisen, daß die Teilarme (2 bis 5) der Doppelverzweigung aus Wellenleitern bestehen, die hinsichtlich ihres Leitungswellenwiderstandes mit den E- und H-Versatzstücken übereinstimmen und daß der zum Anschluß eines weiterführenden Hohlleiters (17) vorgesehene erste Arm (18) der Doppelverzweigung (DV) als koaxialer Wellenleiter ausgeführt ist, dessen übergang zum weiterführenden Hohlleiter (17) durch Querschnittsstufung des Innenleiters (181) und/oder durch Querschnittsstufung des Außenleiters des koaxialen Wellenleiters als Wellenwiderstandstransformator ausgebildet ist.
- 2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilarme (2 bis 5) der Doppelverzweigung als Steghohlleiter ausgebildet sind.
- 3. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wellenwiderstandstransformator ausgebildete Wellenleiter (18) einstufig ausgeführt und diese Wellenwiderstandsstufe bezogen auf den obenliegenden Frequenzbereich zweier getrennter Frequenzbereiche eine Länge von λ,Ηο/4 aufweist.
- 4. Polarisationsweiche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Restreflexion des koaxialen Wellenleiters (18) im unteren der beiden Frequenzbereiche dadurch kompensiert ist, daß die durch030015/0298eine erste rotationssynunetrische wallförmige Innenleiterverdickung (18a) gegebene Teilkapazität C1 durch die Teilkapazität C2 einer im Abstand von etwa ^g0A von dieser ersten Verdickung (18a) angeordneten zweiten rotationssymmetrisch, verlaufenden wallförmigen Inhenleiterverdickung (17a) ergänzt ist.
- 5. Polarisationsweiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-η e t , daß der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters (18) gegenläufig zum Innenleiter (18*) gestuft ist.
- 6. Polarisationsweiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale Wellenleiter (18) hinsichtlich seines Innen- und/oder. Außenleiters einen kegelförmigen Verlauf aufweist.
- 7. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geke nnzeichnet, daß der Innen- und/oder der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters zusätzliche rotationssymmetrisch verlaufende grabenförmige Vertiefungen (18b) aufweisen.
- 8. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und/oder der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters zusätzliche rotationssymmetrisch verlaufende wallförmige Erhöhungen (18a) aufweisen.
- 9. Polarisationsweiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn e t , daß der Innenleiter (18') des koaxialen Wellenleiters (18) und/oder der Innenleiter (17',17a) des weiterführenden Hohlleiters (17) wellentypenselektive Koppeleinrichtungen aufweisen.030015/0298- 4 - VPA 78 P 6 7 5 5 BRD
- 10. Polarisationsweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) der als Steghohlleiter ausgebildeten Teilarme (2 bis 5) der Doppelverzweigung (DV) sich an den achsnahen Hohlleiterlängsseiten befinden und daß die beiden achsnahen äußeren Längskanten einen größeren Krümmungsradius r* aufweisen als die sonstigen Querschnittskanten der Steghohlleiter.
- 11. Polarisationsweiche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Höhe der Stege (16) zwischen den, den E- und H-Versatzstücken (10 bis 13) zugewandten Seiten und den dem koaxialen Wellenleiter (18) zugewandten Seiten der Teilarme (2 bis 5) der Doppelverzweigung (DV) kontinuierlich abnimmt.
- 12. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die H^Q-Grenzfrequenz der Steghohlleiter, der einzelnen Teilabschnitte des koaxialen Wellenleiters und der E- und H-Versatzstücke annähernd übereinstimmen.
- 13. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die E- und H-Versatzstücke (10 bis 13) zwischen ihren jeweils einander entgegengesetzten Endknicken als S-förmig gebogene Leitungsabschnitte ausgebildet sind.030015/0298
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