DE3241890C2 - - Google Patents

Description

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

Richtantennen dienen zur drahtlosen Übertragung elektromagne­ tischer Wellen von einem Ort zu einem anderen. Sie werden dabei beispielsweise für Richtfunk, Satellitenfunk und Funkortung eingesetzt und sollen einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. Dazu werden sie mit Erregern ausgerüstet, die für die Antennen eine sehr hohe Dämpfung der Nebenzipfel in den störenden Rich­ tungen, gute Anpassung und guten Gewinn aufweisen. Die mit einem Speisehorn ausgerüsteten Erreger sind bei Parabolantennen im Brennpunkt angeordnet, so daß die angeschlossene Speiseleitung, bei der es sich meistens um einen elektromagnetischen Hohlleiter handelt, eine Abschattung bewirkt, durch welche die Strahlungs­ eigenschaften der Antenne ungünstig beeinflußt werden können.

Dieser Nachteil kann sich dann verstärkt auswirken, wenn die Antenne für zwei voneinander getrennte elektromagnetische Wellen benutzt wird, die entweder gleichzeitig gesendet oder empfangen werden oder von denen eine gesendet und die andere gleichzeitig empfangen wird. Bei derartigen Antennen wird dem Speisehorn eine Polarisationsweiche vorgeschaltet, in welche zwei Speise­ leitungen münden, die die beiden Wellen getrennt führen, wodurch sich bei ungünstiger Anordnung für die Antenne eine vergrößerte Abschattung ergibt.

Bei der bekannten, eingangs erwähnten Polarisationsweiche nach der US-PS 38 64 688, ist die Abschattung dadurch klein gehalten, daß die beiden als Hohlleiter ausgebildeten Speiseleitungen stirnseitig auf die Wandung des Hohlleiterabschnitts auftreffend an denselben angeschlossen sind, wobei ihre Achsen in einer gemeinsamen Längsebene des Hohlleiterabschnitts liegen. Sie können dadurch leicht parallel zueinander in einer Ebene nebeneinander geführt werden. Es ergibt sich durch einen derartigen Anschluß allerdings der Nachteil, daß für die Trennung der beiden elektromagnetischen Wellen im Hohlleiterabschnitt ein erheblicher Aufwand mit Präzisionsfertigung getrieben werden muß, da die eine Welle ohne Störung der anderen Welle reflixionsarm um 90° gedreht werden muß. Das geschieht bei dieser bekannten Anordnung beispielsweise mit im Hohlleiterabschnitt zwischen den Einspeisestellen der beiden Hohlleiter angeordneten, in Umfangs­ richtung gegeneinander versetzten Stiften oder mit einem in sich verdrehten Blechstreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polarisations­ weiche mit Speisehorn zu erstellen, die unter Beibehaltung der möglichst geringen Abschattung der Antenne ein­ fach aufgebaut ist, einen einfachen Anschluß der Speiseleitungen erlaubt und keinen Zusatzaufwand für die Trennung der beiden Wellen benötigt.

Diese Aufgabe wird gemäß 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 mit Speisehorn sowie den beiden mit üblichen Mitteln an den Hohlleiterabschnitt anschließbaren Hohlleitern. Da die beiden Hohlleiter mit um 90° gegeneinander versetzter Polarisations­ richtung an den Hohlleiterabschnitt angeschlossen sind, werden die beiden Wellen direkt rechtwinklig zueinander eingespeist. Sie sind auf diese Weise ohne zusätzliche Teile, die bei der bekannten Konstruktion eine Präzisionsfertigung erfordern, ein­ wandfrei entkoppelt.

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

Beide Hohlleiter können trotz des Anschlusses des zweiten Hohl­ leiters an der Stirnseite des Hohlleiterabschsnitts parallel zu­ einander und aneinander liegend weitergeführt werden, so daß die geringe Abschattung der Antenne erhalten bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antenne mit Polarisa­ tionsweiche 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 der Reflektor einer Parabolantenne bezeichnet, in deren Brennpunkt eine Polarisationsweiche 2 angeordnet ist, deren Aufbau aus den Fig. 2 und 3 genauer hervorgeht. An die Polarisationsweiche sind zwei Hohlleiter 3 und 4 angeschlossen, die mit ihren freien Enden am Reflektor 1 festgelegt und durch denselben hindurchgeführt sind. An den aus dem Reflektor 1 her­ ausragenden Enden können weiterführende Hohlleiter ange­ schlossen werden.

Die Polarisationsweiche 2 ist in den Fig. 2 und 3 in ver­ größertem Maßstab dargestellt. Sie besteht aus einem Hohlleiterabschnitt 5, der einen kreisrunden oder quadratischen Querschnitt haben kann. An einem Ende des Hohlleiterabschnitts 5 ist ein Speisehorn 6 angebracht, während das andere Ende durch den Hohlleiter 4 abgeschlossen ist. Die Hohlleiter 3 und 4 weisen in zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Querschnitts-Abmessungen auf. Sie haben dementsprechend bei­ spielsweise einen rechteckigen oder einen elliptischen Quer­ schnitt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hohl­ leiter 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 Hohlleiterabschnitt 5 festgelegt ist, wobei seine breiteren Seiten in Richtung der Achse des Hohlleiterabschnitts 5 verlaufen. Der Hohlleiter 4 verläuft parallel zum Hohlleiter 3 und in Bezug auf den Hohlleiterab­ schnitt 5 ebenfalls radial. Er ist jedoch nicht mit seiner Stirn­ seite, sondern vielmehr mit einer seiner breiteren Mantel­ flächen an den Hohlleiterabschnitt 5 angeschlossen, und zwar an dem stirn­ seitigen Ende desselben, welches dem Speisehorn 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 durch eine Kurzschlußebene 7 abgeschlossen, wozu beispiels­ weise ein Kurzschlußblech verwendet werden kann. Dieses Kurz­ schlußblech soll von der Achse des Hohlleiterabschnitts 5 einen Abstand haben, der der halben mittleren Hohlleiter­ wellenlänge entspricht, bezogen auf den zu übertragenden Frequenz­ bereich.

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

Hierfür kann zwischen der Einspeisestelle des Hohlleiters 3 und dem Ende des Hohlleiterabschnitts 5, an welchem der Hohlleiter 4 ange­ schlossen 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 Speisehorns 6 ausbreiten kann.

Im Hohlleiter 4 ist an seiner außen liegenden, breiteren Mantelfläche mindestens ein Abstimmelement 9 angebracht, das im Bereich der verlängerten Achse des Hohlleiterabschnitts 5 liegt und vorzugsweise in Richtung dieser Achse verstellbar ist. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist das Abstimmelement 9 als Schraube ausgeführt, mit der die reflexionsarme Einspeisung der Welle vom Hohlleiter 4 leicht eingestellt werden kann. Nach erfolgter Abstimmung wird das Abstimmelement 9 in seiner Position so festgelegt, daß es nicht mehr verstellt werden kann. Statt des einen, in den Zeichnungen dargestellten Abstimm­ elements 9, können im Bereich der verlängerten Achse des Hohlleiterab­ schnitts 5 auch zwei oder mehr Abstimmelemente angeordnet werden. Es ist auch möglich, im Verlauf des Hohlleiterabschnitts 5 Abgleich­ elemente anzubringen, die an sich jedoch bekannt sind und daher der Einfachheit halber nicht dargestellt wurden. Zur weiteren Anpassung 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 als Speiselei­ tungen 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 Hohlleiter­ anschlüssen zu versehen, die an ihren freien Enden Anschluß­ flansche 11 und 12 aufweisen, an welche die eigentlichen Speise­ leitungen angeschlossen werden können. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß das in Fig. 2 dargestellte Bauteil beispiels­ weise als Galvanoplastik einteilig und sehr maßgenau herge­ stellt werden kann, so daß die reflexionsarme Einspeisung noch verbessert werden kann.

Die beiden Hohlleiter 3 und 4 können, so wie es in Fig. 1 dar­ gestellt ist, in einer Ebene nebeneinander geführt werden, so daß die Abschattung der Antenne gering ist. Diese Abschattung kann dadurch weiter vermindert werden, daß der Hohlleiter 4 an seinem Flanschende um 90° verdreht ist, so daß dann die beiden weiterführenden Hohlleiter mit ihren Schmalseiten überein­ anderliegen.

Die Polarisationsweiche 2 ist im Vorangehenden für den Fall geschildert worden, daß gleichzeitig zwei Wellen gesendet, also vom Reflektor 1 abgestrahlt werden sollen. Sie ist jedoch genau so gut für den gleichzeitigen Empfang von zwei um 90° in ihrer Polarisationsrichtung gedrehten Wellen geeignet. Auch für gleichzeitiges Senden und Empfangen je einer dieser Wellen ist die Polarisationsweiche 2 verwendbar.

Claims (10)

1. Polarisationsweiche mit Speisehorn zur Ausleuchtung des parabolischen Reflektors einer Richtantenne, bestehend aus einem zur simultanen Übertragung zweier orthogonaler linear polarisierter elektromagnetischer Wellen geeigneten Hohlleiterabschnitt, der an seinem dem Reflektor zugewandten Ende in das Speise­ horn übergeht und 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 sie parallel zueinander ausgerichtet in hintereinander liegenden Querschnittsebenen des Hohlleiterabschnitts verlaufen, wobei ihre Achsen senkrecht auf der Achse des Hohlleiterabschnitts stehen und wobei der in der dem Speseihorn nächstliegenden Querschnittsebene verlaufende erste Hohlleiter stirnseitig auf die Wandung des Hohlleiterabschnittes auftreffend derart angeordnet ist, daß die große Achse seines Querschnittes parallel zur Achse des Hohlleiterabschnittes liegt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der zweite Hohlleiter (4) mit seiner Wand stirnseitig am freien Ende des Hohlleiterabschnittes (5) anliegend derart angeschlossen ist, daß die kleine Achse seines Querschnittes mit der Achse des Hohlleiterabschnittes (5) zusammenfällt,
• - daß das Ende des zweiten Hohlleiters (4) durch eine Kurz­ schlußebene (7) abgeschlossen ist, deren Abstand von der Achse des Hohlleiterabschnitts (5) etwa der halben mittleren Hohlleiterwellenlänge entspricht, und
• - daß im Bereich der verlängerten Achse des Hohlleiterab­ schnittes (5) in der von diesem abgewandten, gegenüberliegenden Wand des zweiten 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 Hohl­ leiterabschnitts verstellbar ist.

3. Polarisationsweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Hohlleiterabschnitt (5) und zweitem 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 aus­ geführt sind, die an ihren freien Enden mit Anschlußflanschen (11, 12) versehen sind.

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

6. Polarisationsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende des zweiten Hohlleiters (4) um 90° gegenüber dem am Hohlleiterabschnitt (5) ange­ schlossenen Teil desselben gedreht ist.

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

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

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

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