DE3241889C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationsweiche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Polarisations­ weiche geht aus der US-PS 38 64 688 hervor.

Derartige Polarisationsweichen werden beispielsweise in den Hohlleiterstrecken von Richtantennen zur Verbindung von Sender/ Empfänger und Antenne benötigt, die zum gleichzeitigen Senden und Empfangen von zwei linear polarisierten elektromagnetischen Wellen geeignet sind, deren Polarisationsebenen senkrecht auf­ einander stehen. Die dabei verwendeten Richtantennen dienen zur drahtlosen Übertragung der elektromagnetischen Wellen von einem Ort zu einem anderen. Sie werden dabei beispielsweise für Richt­ funk, Satellitenfunk und Funkortung eingesetzt. Es wäre nun prinzipiell möglich, die beiden Wellen getrennt über zwei Hohl­ leiter von der Sende- und Empfangsanlage bis zur Antenne und umgekehrt zu führen. Dieser Aufwand ist jedoch erheblich, da die Reflektoren der Antennen auf Masten angebracht sind, die bis zu 300 m hoch sind. Es wird daher am Mast nur ein Hohl­ leiter mit rundem oder quadratischem Querschnitt verlegt, in dem die beiden Wellen gemeinsam geführt werden. Dies gilt auch dann, wenn zwischen der Sende- und Empfangsanlage und dem Antennenmast eine größere Strecke liegt, in der nicht zwei ge­ trennte Hohlleiter verlegt werden sollen. An den Enden des beide Wellen führenden Hohlleiters werden die Wellen jeweils in zwei getrennten Hohlleitern weitergeführt. Hierzu werden Polarisationsweichen benötigt, die eine reflexionsarme Ein­ speisung der beiden Wellen gestatten.

Die eingangs erwähnte Polarisationsweiche nach der US-PS 38 64 688 dient zur Ausleuchtung des parabolischen Reflektors einer Antenne. Sie ist prinzipiell auch für Hohlleiterstrecken verwendbar. Die beiden Hohlleiter sind hier stirnseitig auf die Wandung des Hohlleiterabschnitts auftreffend an denselben angeschlossen. Für die Trennung der beiden elek­ tromagnetischen Wellen im Hohlleiterabschnitt muß bei dieser be­ kannten Polarisationsweiche ein erheblicher Aufwand mit Präzisions­ fertigung getrieben werden, da die eine Welle ohne Störung der anderen Welle reflexionsarm um 90° gedreht werden muß. Das ge­ schieht bei dieser bekannten Anordnung beispielsweise mit im Hohlleiterabschnitt zwischen den Einspeisestellen der beiden Hohlleiter angeordneten, in Umfangsrichtung gegeneinander ver­ setzten Stiften oder mit einem in sich verdrehten Blechstreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polarisations­ weiche für zwei linear polarisierte elektromagnetische Wellen, deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen, anzu­ geben, die einfach aufgebaut ist, einen einfachen Anschluß der beiden Hohlleiter ermöglicht und eine reflexionsarme Ein­ speisung ohne großen Aufwand gewährleistet.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unter­ ansprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Polarisationsweiche ist mit einfachsten Mitteln aufgebaut. Sie besteht lediglich aus dem Hohlleiterabschnitt sowie den beiden mit üblichen Mitteln an den Hohlleiterabschnitt anschließbaren Hohlleitern. Da die beiden Hohlleiter mit um 90° gegeneinander versetzter Polarisationsrichtung an den Hohlleiterabschnitt angeschlossen sind, werden die beiden Wellen direkt rechtwinklig zueinander eingespeist. Sie sind auf diese Weise ohne zusätzliche Teile einwandfrei entkoppelt.

Da der zweite Hohlleiter parallel zum ersten Hohlleiter ver­ laufend mit seiner Mantelfläche an der Stirnseite des Hohlleiterab­ schnitts angeschlossen ist, wird auch für diesen Anschluß kein Übergangsbauteil benötigt, sondern es ist ein direkter und reflexionsarmer Anschluß des zweiten Hohlleiters möglich, wobei ein Reflexionsminimum durch das - vorzugsweise verstellbare - Ab­ stimmelement problemlos eingestellt werden kann. Hierzu kann gegebenenfalls auch eine Blende verwendet werden, die dann zwischen dem zweiten Hohlleiter und dem Hohlleiterabschnitt angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Hohlleiterstrecke mit zwei Polarisationsweichen nach der Erfindung,

Fig. 2 die Polarisationsweiche in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 die Polarisationsweiche in einer gegenüber Fig. 2 um 90° gedrehten Ansicht.

Mit 1 ist ein elektromagnetischer Hohlleiter bezeichnet, der einen kreisrunden oder quadratischen Querschnitt haben kann. Der Hohlleiter 1 dient zur Verbindung einer Sende- und Empfangsan­ lage mit einer Antenne, die der Einfachheit halber nicht mit dar­ gestellt sind. Er ist dementsprechend vorzugsweise an einem Mast befestigt, auf dem eine Richtantenne angeordnet ist. Der Hohlleiter 1 soll gleichzeitig zwei linear polarisierte elektro­ magnetische Wellen führen, deren Polaristionsrichtungen senk­ recht aufeinander stehen. Hierzu ist an den Enden des Hohl­ leiters 1 je eine Polarisationsweiche 2 bzw. 2′ angeordnet, die identisch aufgebaut sind und in vergrößertem Maßstab aus den Fig. 2 und 3 hervorgehen. Zwischen dem Hohlleiter 1 und den Polarisationsweichen 2, 2′ können gegebenenfalls noch Übergänge eingeschaltet werden.

An die Polarisationsweichen 2 und 2′ sind elektromagnetische Hohlleiter 3 und 4 bzw. 3′ und 4′ angeschlossen, die einerseits mit einer Sende- und Empfangsanlage und andererseits mit einer Antenne verbunden sind. Da die Polarisationsweichen 2 und 2′ identisch sind, werden deren Funktion und genauerer Aufbau im folgenden nur für die Polarisationsweiche 2 beschrieben.

Die Polarisationsweiche 2 ist in den Fig. 2 und 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Sie besteht aus einem Hohlleiterabschnitt 5, der einen kreisrunden oder quadratischen Querschnitt haben kann. An einem Ende des Hohlleiterabschnitts 5 ist ein Flansch 6 zum Anschluß des Hohlleiters 1 angebracht, während das andere Ende durch den Hohl­ leiter 4 abgeschlossen ist. Die Hohlleiter 4 und 5 weisen in zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Querschnitts-Abmessungen auf; sie haben dementsprechend beispielsweise einen rechteckigen oder einen elliptischen Querschnitt. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel sind die Hohlleiter 3 und 4 rechteckig ausgeführt.

Der Hohlleiter 3 ist an den Hohlleiterabschnitt 5 so angeschlossen, daß er radial auf denselben zulaufend mit seiner Stirnseite am Hohlleiterab­ schnitt 5 festgelegt ist, wobei seine breiteren Seiten in Rich­ tung der Achse des Hohlleiterabschnitts 5 verlaufen. Der Hohlleiter 4 ver­ läuft parallel zum Hohlleiter 3 und in Bezug auf den Hohlleiterabschnitt 5 ebenfalls radial. Er ist jedoch nicht mit seiner Stirnseite, sondern vielmehr mit einer seiner breiten Mantelflächen an den Hohlleiterabschnitt 5 angeschlossen, und zwar an dessen stirnseitiges Ende, welches dem Flansch 6 abgewandt ist. Der Hohlleiter 4 ist dementsprechend an seiner Anschlußstelle am Hohlleiterabschnitt 5 um 90° gegenüber dem Hohlleiter 3 gedreht. Er schließt das Ende des Hohlleiterabschnitts 5 vollständig ab. An seinem Ende ist der Hohlleiter 4 weiterhin mit einer Kurzschlußebene 7 abgeschlossen, wozu beispielsweise ein Kurzschluß­ blech verwendet werden kann. Dieses Kurzschlußblech soll von der Achse des Hohlleiterabschnitts 5 vorzugsweise einen Abstand haben, der der halben mittleren Hohlleiterwellenlänge ent­ spricht, bezogen auf den zu übertragenden Frequenzbereich.

Bei der geschilderten Anordnung der Hohlleiter 3 und 4 bezüg­ lich des Hohlleiterabschnitts 5 werden die beiden über die Hohlleiter getrennt zugeführten elektromagnetischen Wellen um 90° in ihrer Polarisationsrichtung versetzt in den Hohlleiterabschnitt 5 eingespeist, so wie es durch die in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile ange­ deutet ist. Sie sind auf diese Weise schon bei der Einspeisung einwandfrei entkoppelt, so daß für die Entkopplung in der Polarisationsweiche 2 selbst kein zusätzlicher Aufwand mehr getrieben werden muß. An oder in der Polarisationsweiche 2 sind nur noch Elemente vorgesehen, die eine reflexions- und störungs­ freie Einkopplung der Wellen gewährleisten.

Hierfür kann zwischen der Einspeisestelle des Hohlleiters 3 und dem Ende des Hohlleiterabschnitts 5, an welchem der Hohlleiter 4 an­ geschlossen ist, ein Kurzschlußelement 8 vorgesehen werden. Das Kurzschlußelement kann beispielsweise als in dem Hohlleiterabschnitt 5 festgelegtes Blech ausgeführt sein. Es können statt eines Blechs auch Stifte eingesetzt werden. Es wird dadurch erreicht, daß die vom Hohlleiter 3 eingespeiste Welle sich nur in Richtung des Hohlleiters 1 ausbreiten kann.

Im Hohlleiter 4 ist an seiner außen liegenden, breiteren Mantel­ fläche mindestens ein Abstimmelement 9 angebracht, das im Be­ reich der verlängerten Achse des Hohlleiterabschnitts 5 liegt und vorzugs­ weise in Richtung dieser Achse verstellbar ist. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist das Abstimmelement 9 als Schraube ausgeführt, mit der die reflexionsarme Einspeisung der Welle vom Hohlleiter 4 leicht eingestellt werden kann. Nach er­ folgter Abstimmung wird das Abstimmelement 9 in seiner Position so festgelegt, daß es nicht mehr verstellt werden kann. Statt des einen, in den Zeichnungen dargestellten Abstimmelements 9, können im Bereich der verlängerten Achse des Hohlleiterabschnitts 5 auch zwei oder mehr Abstimmelemente angeordnet werden. Es ist auch möglich, im Verlauf des Hohlleiterabschnitts 5 Abgleichelemente anzu­ bringen, die an sich jedoch bekannt sind und daher der Ein­ fachheit halber nicht dargestellt wurden. Zur weiteren Anpas­ sung kann zwischen Hohlleiter 4 und Hohlleiterabschnitt 5 außerdem eine Blende 10 angeordnet werden, durch welche insbesondere für einen größeren Frequenzbereich der reflexionsarme Abgleich leichter einzustellen ist.

Die Polarisationsweiche 2 kann dadurch hergestellt werden, daß die aus Fig. 1 ersichtlichen Hohlleiter 3 und 4 in ganzer Länge an den Hohlleiterabschnitt 5 angeschlossen werden. Es ist jedoch auch möglich, den Hohlleiterabschnitt 5 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 einstückig mit relativ kurzen Hohlleiteranschlüssen zu ver­ sehen, die an ihren freien Enden Anschlußflansche 11 und 12 aufweisen, an welche die eigentlichen Hohlleiter 3 und 4 ange­ schlossen werden können. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß das in Fig. 2 dargestellte Bauteil beispielsweise als Galvanoplastik einteilig und sehr maßgenau hergestellt werden kann, so daß die reflexionsarme Einspeisung noch verbessert werden kann.

Die Polarisationsweiche 2 ist prinzipiell für die Übertragung von zwei voneinander unabhängigen Wellen geeignet, und zwar sowohl gleichzeitig in nur einer Richtung als auch in ent­ gegengesetzten Richtungen.

Claims (9)

1. Polarisationsweiche zur Trennung zweier orthogonaler, linear polarisierter elektromagnetischer Wellen, betehend aus einem zur simultanen Übertragung der beiden Wellen geeigneten Hohlleiterabschnitt, an welchen zwei die beiden Wellen getrennt führende Hohlleiter, die über ihre ganze Länge gleichbleibend im Querschnitt in zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen unterschiedliche Abmessungen haben, so angeschlossen sind, daß ihre Achsen in bestimmtem Abstand voneinander senkrecht auf der Achse des Hohlleiterabschnitts stehen, wobei der eine Hohlleiter stirnseitig auf die Wandung des Hohlleiterabschnitts auftreffend derart angeordnet ist, daß die große Achse seines Querschnittes parallel zur Achse des Hohlleiterabschnitts liegt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der andere Hohlleiter (4) mit seiner Wand stirnseitig an einem Ende des Hohlleiterabschnitts (5) anliegend derart angeschlossen ist, daß die kleine Achse seines Querschnittes mit der Achse des Hohlleiterabschnittes (5) zusammenfällt,
• - daß ein Ende dieses Hohlleiters (4) durch eine Kurzschlußebene (7) abgeschlossen ist, deren Abstand von der Achse des Hohlleiterabschnitts (5) etwa der halben mittleren Hohlleiterwellenlänge entspricht, wobei sein offenes Anschlußende zur gleichen Seite des Hohlleiterabschnitts (5) weist wie das offene Anschlußende des ersten Hohlleiters (3) und
• - daß im Bereich der verlängerten Achse des Hohlleiterabschnittes (5) in der von diesem abgewandten, gegenüberliegenden Wand dieses stirnseitig am Hohlleiterabschnitt (5) angeschlossenen Hohlleiters (4) mindestens ein in denselben hineinragendes Abstimmelement (9) angeordnet ist.

2. Polarisationsweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement (9) in Richtung der Achse des Hohlleiter­ abschnitts (5) verstellbar ist.

3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Hohlleiterabschnitt (5) und dem stirnseitig an denselben angeschlossenen Hohlleiter (4) eine Blende (10) angeordnet ist.

4. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Hohlleiterabschnitt (5) ange­ schlossenen Hohlleiter (3, 4) als kurze Bauteile mit einer der Länge des Hohlleiterabschnitts (5) entsprechenden Länge ausge­ führt sind, die an ihren freien Ende mit Anschlußflanschen (11, 12) versehen sind.

5. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlleiterabschnitt (5) und Hohlleiterbau­ teile einstückig ausgeführt sind.

6. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiter (3, 4) einen recht­ eckigen Querschnitt haben.

7. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiter (3, 4) einen elliptischen Querschnitt haben.

8. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt (5) einen kreisrunden Querschnitt hat.

9. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt (5) einen quadratischen Querschnitt hat.