DE3247592A1 - WAVE TYPE SWITCH - Google Patents
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- DE3247592A1 DE3247592A1 DE19823247592 DE3247592A DE3247592A1 DE 3247592 A1 DE3247592 A1 DE 3247592A1 DE 19823247592 DE19823247592 DE 19823247592 DE 3247592 A DE3247592 A DE 3247592A DE 3247592 A1 DE3247592 A1 DE 3247592A1
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München VPA gg ρ 2 O 9 1 QESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our reference: Berlin and Munich VPA gg ρ 2 O 9 1 QE
Wellentypenweiche. Wave type switch .
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellentypenweiche zur selektiven Auskopplung bestimmter Wellentypen aus einem Hohlleiter, insbesondere einem Rundhohlleiter.The invention relates to a wave type switch for selective decoupling of certain wave types from a waveguide, in particular a circular waveguide.
Im Prinzip sind zwei Methoden bekannt, mit denen eine wellentypselektive Auskopplung erzielt wird. Die eine Methode besteht darin, daß der aus dem Hohlleiter auszukoppelnde Wellentyp an mindestens zwei Stellen des Umfangs, z.B. eines Rundhohlleiters, in eine entsprechende Zahl von Teilwellen zerlegt jeweils in der Regel nicht voll, sondern mit Rücksicht auf die hier ebenfalls koppelnden, im Hohlleiter weiterlaufenden Signalwellen nur partiell angekoppelt wird. Die Teilwellen des auszukoppelnden Wellentyps werden dann - also erst-nach dem eigentlichen Kopplungsvorgang - in ihrer nur diesem Wellentyp entsprechenden Phasenlage mit einem dazu'eigens notwendigen Mikrowellennetzwerk, das nach Art einer Brückenschaltung ausgebildet wird, im Idealfall vollständig rekombiniert. Dagegen werden die von anderen Wellentypen, wie z.B. den Signalwellen, unvermeidbar mitgekoppelten Teilwellen wegen ihrer zum auszukoppelnden Wellentyp konträren, gegenseitigen Phasenlage von diesem Netzwerk total reflektiert. Diese Methode, die im folgenden netzwerkselektiv genannt wird, ist grundsätzlich mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden, weil sie mehrere Koppelstellen und ein eigenes, oft verhältnismäßig kompliziertes Netzwerk außerhalb des Hohlleiters erfordert.In principle, two methods are known with which one Wave type selective coupling is achieved. One method is that the decoupling from the waveguide Wave type in at least two places on the circumference, e.g. of a circular waveguide, into a corresponding one The number of partial waves is usually not fully decomposed, but with consideration of the coupling, Signal waves continuing in the waveguide are only partially coupled. The partial waves of the decoupling Then - that is, only after the actual wave type Coupling process - in its phase position corresponding only to this type of wave with a necessary one Microwave network that looks like a bridge circuit is formed, ideally completely recombined. In contrast, those of other wave types, such as the Signal waves, inevitably also coupled partial waves because of their mutual, contrary to the wave type to be coupled out Phasing of this network totally reflected. This method, hereinafter referred to as network selective is is basically with a considerable technical Effort associated because they have multiple coupling points and one requires its own, often relatively complicated network outside the waveguide.
Die zweite Methode der wellentypselektiven Kopplung beruht darauf, daß die Kopplung des aus dem Hohlleiter auszukoppelnden Wellentyps mit einer seiner Feldstärkekom-VL 1 Wt / 2.11 .1982 ! The second method of wave-type-selective coupling is based on the fact that the coupling of the wave type to be coupled out of the waveguide with one of its field strength com-VL 1 Wt / 2.11 .1982 !
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ponenten solcher Art und an einem solchen Ort des Hohlleiters erfolgt, daß dort keiner der vom Auskopplungsvorgang auszuschließenden Wellentypen eine ebensolche . Feldstärkekomponente aufweist. Dieses im folgenden feldselektiv genannte Verfahren macht den Kopplungsvorgang selbst unabhängig von der Frequenz wellentypenselektiv und vermeidet jede direkte Beeinflussung anderer Wellentypen, z.B. der im Hohlleiter weiterlaufenden Signalwellen. Das feldselektive Kopplungsverfahren ist, sofern es von der Feldkonfiguration her überhaupt anwendbar ist, zumeist mit. verhältnismäßig einfachen Mitteln zu realisieren und. hat die besseren elektrischen Eigenschaften gegenüber dem netzwerkselektiven Verfahren. .components of this type and at such a location of the waveguide it takes place that there none of the wave types to be excluded from the decoupling process are just such . Has field strength component. This is field-selective in the following This method makes the coupling process itself independent of the frequency and wave type selective avoids any direct influence on other wave types, e.g. the signal waves continuing in the waveguide. The field-selective coupling method is, provided it is supported by the Field configuration is applicable at all, mostly with. to implement relatively simple means and. has better electrical properties than network-selective method. .
Die bisher bekannten Lösungen benützen fast immer eine Mischung aus den. beiden oben skizzierten Methoden. Bild aus dem Aufsatz von G.Mörz "NTZ, Heft. IQ, Okt.73, S.441, zeigt einen nicht gerade einfach aufgebauten H20- HQ2 Nachführkoppler, der fast nur netzwerkselektiv arbeitet.The previously known solutions almost always use a mixture of the. two methods outlined above. Image from the article by G.Mörz "NTZ, Heft. IQ, Oct.73, p.441, shows a not exactly simply constructed H 20 - H Q2 tracking coupler, which works almost exclusively network-selective.
Dagegen funktionieren die in der DE-OS 28 04 132 vorgestellten Ausführungsbeispiele von EQ1 - H11- Weichen vollständig feldselektiv. '.-"■.. In contrast, the exemplary embodiments of E Q1 - H 11 switches presented in DE-OS 28 04 132 function completely in a field-selective manner. '.- "■ ..
Aus der genannten DE-OS 28 04 132 ist eine EQ1- H11-Wellentypenweiche bekannt, bei der die als Peilwe.He benutzte EQ1-Welle ause.inem Rundhohlleiter mittels einer koaxialen Leitung mit verlängertem Innenleiter (Längssonde) ausgekoppelt wird. Diese Längssonde ist in der Mittellängsachse des sich an die· Antenne anschließenden Rundhohlleiters angeordnet. Die kapazitive Längssonde auf der Achse dieses Weichen-Wellenleiters ist beispielsweise von den H^-Wellen jeglicher Polarisation vollständig entkoppelt, und zwar ohne jedes Selektionsnetzwerk.From the aforementioned DE-OS 28 04 132 an E Q1 - H 11 wave type switch is known in which the E Q1 wave used as Peilwe.He is decoupled from a circular waveguide by means of a coaxial line with an extended inner conductor (longitudinal probe). This longitudinal probe is arranged in the central longitudinal axis of the circular waveguide adjoining the antenna. The capacitive longitudinal probe on the axis of this switch waveguide is, for example, completely decoupled from the H ^ waves of any polarization, without any selection network.
Grundsätzlich sind EQ1~ H^-Weichen für sich allein nur bei zirkularer Polarisation der Signalwellen imstande,Basically, E Q1 ~ H ^ switches on their own are only capable of circular polarization of the signal waves,
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die vollständige Information über die Ablage der Haupt™ strah.lrichtung einer Antenne von der Strahlungsquelle, z.B. einem Satelliten/ zu liefern.the complete information about the filing of the main ™ Beam direction of an antenna from the radiation source, e.g. a satellite /.
Daneben ist die wellentypenselektive Kopplung der H21-Welle und der HQ1- Welle im Rundhohlleiter sowie der H2Q-/ der Hq2- und der E11-WeIIe im Quadrathohlleiter von unmittelbarer technischer Bedeutung, da diese Wellentypen -bei axialem Einfall der Signalwellen eine Nullstelle mit 180 -Phasensprung haben und ihre Amplituden bei kleinen.Ablagen proportional zum Ablagewinkel sind.Ferner sind sie in bestimmten Kombinationen geeignet, auch bei linearer Polarisation der Signalwellen die.vollständige Ablageinformation zu liefern. Solche KombinatiOnen sind z.B. im Rundhohlleiter das EQ1+ H21-Wellenduo, das EQ1+ Hn..-Wellenduo und das H0* .+ H0^n,-Wellenduo sowie im.In addition, the wave type-selective coupling of the H 21 wave and the H Q1 wave in the circular waveguide as well as the H 2 Q / the Hq 2 and the E 11 wave in the square wave guide is of direct technical importance, since these wave types - with axial incidence of the Signal waves have a zero point with a 180 phase jump and their amplitudes are proportional to the offset angle in the case of small offsets. Furthermore, in certain combinations they are suitable for delivering the complete offset information even with linear polarization of the signal waves. Such combinations are, for example, in the circular waveguide the E Q1 + H 21 wave duo, the E Q1 + H n .. wave duo and the H 0 *. + H 0 ^ n , wave duo as well as in the.
Ul · d. IA d. I. D ' ·Ul · d. IA d. I. D '
Quadrathohlleiter, das H2Q+ HQ2-, das H20+ E11'- und das Hn.-,+ E.,.,-Duo. Unter H0...- und Η-.„-We'llen werden zweiSquare waveguide, the H 2Q + H Q2 -, the H 20 + E 11 '- and the H n .-, + E.,., - duo. Under H 0 ...- and Η -. “- We'llen become two
zueinander orthogonale H21-Wellen verstanden.Understood mutually orthogonal H 21 waves.
Im allgemeinen Fall linear polarisierter Signalweilen, mit denen in der Praxis durchaus zu rechnen ist, sind daher Doppelweichen für diese Wellentypenkombinationen erforderlich. Von den oben genannten Kombinationen zeichnen sich das EQ1 HQ1 - und das H214 + Hp1Q- Duo dadurch aus, daß sie die vollständige Ablageinfor'matiön unabhängig von der Lage der P.olarisiationsebene der. Signalwellen liefern. Die Doppelweichen für diese zuletzt genannten zwei Wellentypenkomb.inationen brauchen also bei variierender Polarisationsebene nicht mitgedreht zu werden. 'In the general case of linearly polarized signal waves, which can be expected in practice, double switches are therefore required for these wave type combinations. Of the above-mentioned combinations, the E Q1 H Q1 - and the H 214 + Hp 1 Q- Duo are distinguished by the fact that they provide the complete storage information regardless of the position of the polarization plane. Deliver signal waves. The double switches for these last-mentioned two wave-type combinations do not need to be rotated with a varying polarization plane. '
v Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue und dabei einfache Wellentypauskopplungsmöglichkeiten anzugeben, so daß für linear polarisierte Signalwellen einsetzbare Doppelweichen für jeden einzelnen, aus dem Hohlleiter auszukoppelnden Wellentyp und die im Hohlleiter v The invention has for its object to provide new and thereby simple wave type switching options, so that for linearly polarized signal waves usable double course for each individual, from the waveguide coupled out wave type and in the waveguide
. _ χ _ 82 P 2 Q 9 1 DE. _ χ _ 82 P 2 Q 9 1 DE
weiter zu führenden Signalwellen im wesentlichen die Anforderungen einer vollständig feldselektiven Entkopplung erfüllt werden, so wie dies schön gemäß, der Anordnung nach der DE-OS 28 04 132 bei den Eq1-hLj.,-Weichen, für den Betrieb mit zirkularer Doppelpolarisation der Fall ist. Zusätzlich soll sich die Wellentypenweiche nach der Erfindung so realisieren lassen, daß die Entkopplung zweier auszukoppelnder Peilwellentypen untereinander wenigstens 20 dB beträgt.signal waves to be carried further essentially meet the requirements of a completely field-selective decoupling, as is nicely done in accordance with the arrangement according to DE-OS 28 04 132 in the Eq 1 -hLj., - switches, for operation with circular double polarization the case is. In addition, the wave type switch according to the invention should be able to be realized in such a way that the decoupling of two DF wave types to be coupled out from one another is at least 20 dB.
Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Wellentypenweiche zur selektiven Auskopplung bestimmter Wellentypen aus einem Hohlleiter,.insbesondere einem Rundhohlleiter, bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß in einem Abschnitt des Hohlleiters ein hohl ausgebildeter Innenleiter angebracht ist, daß der Innenleiter an einer oder mehreren, hinsichtlich des Feldes der jeweils auszukoppelnden Welle geometrisch geeignet gewählten Stellen ins Innere des hohlen Innenleiters koppelnde Koppelelemente aufweist, die geometrisch verkleinert in ihrer Art solchen Koppelelementen "entsprechen, die auch an der Hohlleiteraußenwand - dort zwar richtungsumgekehrt nach außen koppelnd - angewandt oder anwendbar sind, und daß die jeweils in einen anderen Leitungswellentyp umgewandelten ausgekoppelten Teilwellen, ausgehend von den Koppelelementen, rekombiniert werden und in den Raum·außerhalb des Hohlleiters herausgeführt sind.· ' -According to the invention, which is based on a wave type switch for the selective decoupling of certain wave types from a waveguide, in particular a round waveguide, relates, this task is solved in that in a Section of the waveguide a hollow inner conductor is attached that the inner conductor on one or several, with regard to the field of the wave to be coupled out in each case, geometrically suitably chosen points ins Has interior of the hollow inner conductor coupling coupling elements which are geometrically reduced in type Coupling elements "correspond to those on the waveguide outer wall - Coupling there in the opposite direction to the outside - are applied or applicable, and that the decoupled partial waves converted into a different line wave type, based on the coupling elements, are recombined and led out into the space outside the waveguide.
Bei der Auskopp-lung bestimmter Wellentypen , (HQ1-Welle im Rundhohlleiter)ist es vorteilhaft, den hohl ausgebildeten Innenleiter koaxial zur zentralen Längsachse des Hohlleiters anzuordnen. Außerdem ergeben sich in den meisten Fällen günstigere Ergebnisse, wenn die Querschnitts- . abmessungen des hohl ausgebildeten Innenleiters imWhen decoupling certain wave types (H Q1 wave in the circular waveguide), it is advantageous to arrange the hollow inner conductor coaxially to the central longitudinal axis of the waveguide. In addition, in most cases, the results are more favorable if the cross-sectional. dimensions of the hollow inner conductor in
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Vergleich zu den Querschnittsabmessungen des Hohlleiters klein sind. Beim Rundhohlleiterfall bedeutet dies, daß der Durchmesserdd.es hohl ausgebildeten runden Innenleiters im Vergleich zum Innendurchmesser D des Rundhohlleiters klein ist, z.B. D/d«5.Comparison to the cross-sectional dimensions of the waveguide are small. In the case of a round waveguide, this means that the Diameter of the hollow, round inner conductor in Compared to the inner diameter D of the circular waveguide is small, e.g. D / d «5.
In vorteilhafter Weise ist in dem hohlen Innenleiter auf dessen Längsachse ein zentraler Leiter vorgesehen, so daß der hohle Innenleiter und der in diesem verlaufende zentrale Leiter eine koaxiale Innenleitung innerhalb des Hohlleiters ergeben. Über diese, koaxiale Innenleitung kann die jeweils ausgekoppelte Welle nach der Umwandlung in den koaxialen Gruhdwellentyp herausgeführt werden.In an advantageous manner, a central conductor is provided in the hollow inner conductor on its longitudinal axis, so that the hollow inner conductor and the one running in it central conductor a coaxial inner line within the Waveguide result. About this, coaxial inner line can the respectively decoupled wave can be brought out after the conversion into the coaxial basic wave type.
Eine nicht nur feldselektiv, sondern auch netzwerkselektiv arbeitende Wellentypen'weiche nach der Erfindung läßt sich dann erstellen, wenn zur Zusammenschaltung mehrerer Koppelelemente ein im Inneren.des hohlen Innenleiters angeordnetes, aus Kombinations leitungen bestehendes Leitungsnetzwerk vorgesehen ist, dessen Kombinationsleitungen ihren Ursprung jeweils an einem Koppelelement haben. Diese Kombinationsleitungen können dann an ihren den Koppelelementen abgewandten Enden geometrisch direkt in einen Sternpunkt hinein verlaufen, der sich auf der Längsachse des Innenleiters befindet, auf welcher gegebenenfalls der zentrale Leiter angeordnet und mit dem Sternpunkt verbunden ist.One not only field-selective, but also network-selective working wave types'weiche according to the invention can be created if several Coupling elements in the interior of the hollow inner conductor arranged line network consisting of combination lines is provided, the combination lines of which each originate at a coupling element to have. These combination lines can then geometrically directly at their ends facing away from the coupling elements run into a star point which is located on the longitudinal axis of the inner conductor on which if necessary, the central conductor is arranged and connected to the star point.
Zur Auskopplung des Hq..-Wellentyps aus dem Rundhohlleiter und zur Umwandlung in die koaxiale Grundwelle ist als Koppelelement in vorteilhafter Weise ein in der Innen-1 eiterwand-axial verlaufender Resonanzschlitz vorgesehen, an dessen einer Längsseite innen an der Innenleiterwandung ein leitendes Blech befestigt ist, welches an seinerFor decoupling the Hq .. wave type from the round waveguide and for conversion into the coaxial fundamental wave, a coupling element in the inner 1 is advantageously used pus wall-axially running resonance slot provided, on one long side of the inside of the inner conductor wall a conductive sheet is attached, which is attached to his
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gegenüberliegenden Seite mechanisch und elektrisch mit dem im Innenleiter verlaufenden zentralen. Leiter verbunden ist. Die Innenleiterwandung kann außer dem einen / Resonanzschlitz noch einen oder mehr gleichartig axialopposite side mechanically and electrically with the central one running in the inner conductor. Head connected is. In addition to the one / resonance slot, the inner conductor wall can also have one or more similar axially
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verlaufende Resonanzschlitze aufweisen, die in ihrer Gesamtheit gleichmäßig rund um den Umfang des Innenleiters verteilt angeordnet sind. In diesem Fall ist beim Hq1-Koppler jeweils an derjenigen Schlitzlängsseite, die bezogen auf den Schlitz stets auf der gleichen Seitehave running resonance slots which are arranged in their entirety evenly distributed around the circumference of the inner conductor. In this case, the Hq 1 coupler is on the longitudinal side of the slot that is always on the same side in relation to the slot
1G liegt , innen an der Innenleiterwandung .unmittelbar am Schlitzrand jeweils ein leitendes B-Lecn befestigt,' das an seiner gegenüberliegenden Seite,mechanisch und elektrisch mit dem im Innenleiter verlaufenden zentralen Leiter verbunden ist.1G is located on the inside of the inner conductor wall, directly on the Slit edge each attached a conductive B-Lecn, 'that on its opposite side, mechanically and electrically is connected to the central conductor running in the inner conductor.
' ■' ·■■■■■■ . ' _..."-..■■' ■ ■ Die Koppelelemente sind zur optimalen Kopplung in'einer eine maximale Kopplung ergebenden, möglichst geringen Entfernung, ζ.Β.Λ,,/4 vor einem solchen Hohlleiterbereich angeordnet, in dem sich der Querschnitt des.Hohlleiters verjüngt oder sprunghaft verengt, derart, daß der mittels der Kopp-elelemente ausgekoppelte Wellentyp nicht mehr als Welle ausbreitungsfähig ist.'■' · ■■■■■■. '_... "- .. ■■' ■ ■ The coupling elements are in one for optimal coupling the shortest possible distance resulting in maximum coupling, ζ.Β.Λ ,, / 4 in front of such a waveguide area arranged in which the cross section des.Hohlleiters tapers or suddenly narrows, such that the means the coupling element decoupled wave type no more than Wave is capable of propagation.
Der hohle Innenleiter wird in zweckmäßiger Weise mittels mehrerer .Stützstreben· exakt im Zentrum des'Hohlleiters gehalten. Eine dieser Stützstreben kann dann zur Herausführung des jeweils auszukoppelnden und umgewandelten Wellentyps aus dem Hohlleiter dienen.. A.lternatiy dazu kann der Hn>-Innenkoppler integriert werden mit bestimmten Polarisationsweichen, die ein freies Zentrum besitzen, so daß die Koaxialleitung ungestört nach hinten herausgeführt werden kann.The hollow inner conductor is expediently held exactly in the center of the hollow conductor by means of several "support struts". One of these support struts can then be used to lead out the respective wave type to be coupled out and converted from the waveguide. Alternately, the H n > internal coupler can be integrated with certain polarization switches that have a free center so that the coaxial line is led out to the rear undisturbed can be.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier Figuren näher erläutert. .The invention is illustrated below with reference to four figures explained in more detail. .
Es zeigenShow it
Fig. 1 in einem Diagramm den Verlauf der relativen ' magnetischen Feldstärke H in Axialrichtung in einerFig. 1 in a diagram the course of the relative ' magnetic field strength H in the axial direction in a
Längsschnittebene durch den Rundhohl leiter für die Hn1-, ; ι· - ι H Ul Longitudinal section plane conductor through the round hollow of the H n1 -; ι · - ι H Ul
Hp.- und H11-WeIIe bei gleicher Leistung und einer um 10*Hp. And H 11 -WeIIe with the same performance and one around 10 *
über der H01-Grenzfrequenz liegenden Betriebsfrequenz. 10: . : operating frequency above the H 01 limit frequency. 10:. :
Fig. 2 die Schrägansicht eines HQ^-Koaxialwellenwandlers,Fig. 2 is an oblique view of a HQ ^ coaxial wave converter,
Fig. 3 eine H11-H01-Wellenweiche, die jedoch für H11-WeIlBn exakt rotationssymmetrisch ist", in Schrägansieht, ' . ■ · Fig. 3 shows an H 11 -H 01 -wave switch, which, however, is exactly rotationally symmetrical for H 11 -WeIlBn ", in an oblique view , '. ■ ·
Fig. 4 eine weitere H11-H01-Wellenweiche mit nur einem einzigen Resonanzschlitz ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht. 4 shows a further H 11 -H 01 wave switch with only a single resonance slot, likewise in a perspective view.
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Bevor im einzelnen auf die Figuren eingegangen wird, soll die bereits angedeutete Wertung hinsichtlich der beiden Kopplungsmöglichkeiten im Hohlleiter mit folgenden Grundsätzen konkretisiert werden. Wo immer es möglich ist, die Kopplung feldselektiv zu gestalten, ist es zweckmäßig, davon auch dann so weit wie möglich Gebrauch zu machen, wenn die gestellten Entkopplungsforderungen durch diese Selektionsart allein nicht voll erfüllt werden können. Es ist immer einfacher und daher billiger, 'einen möglichstBefore going into detail on the figures, should the already indicated evaluation with regard to the two coupling possibilities in the waveguide with the following principles be concretized. Wherever it is possible to make the coupling field-selective, it is advisable to to make use of it as much as possible even if the decoupling demands made by this Selection type alone cannot be fully met. It's always easier, and therefore cheaper, to 'get one if possible
großen Teil der Entkopplung feidselektiv und nur den fehlenden Rest netzwerkselektiv zu erbringen.large part of the decoupling is fine-selective and only the to provide the missing remainder on a network-selective basis.
Es ist üblich, daß zunächst die Wand des gemeinsamen Hohlleiters, in dem die zu trennenden Wellentypen laufen, nach feldselektiven Kopplungsmoglichkeiten untersucht t wird. Diese sind jedoch im praktisch interessanten Beispiel der von der Kopplung auszuschließenden H^-Wellen beliebiger Polarisation nicht vorhanden, da diese Wellen in jedem Punkt der Hohlrohrinnenwand jede dort überhaupt mögliche Feldstärkekomponente aufweisen. Diese sind beispielsweise im Rundhohlleiter der E-, die Hy- und die H -Komponente. Es gibt also an der Wand des Hohlleiters keinerlei Möglichkeit einer gegenüber H^-Wellen breitbandig feldselektiven Kopplung.It is common, that first the wall of the common waveguide in which the run to be separated modes is examined by field selective Kopplungsmoglichkeiten t. However, these are not present in the practically interesting example of the H ^ waves of any polarization to be excluded from the coupling, since these waves have every possible field strength component at every point on the inner wall of the hollow tube. These are, for example, the E, Hy and H components in the circular waveguide. There is therefore no possibility of broadband field-selective coupling on the wall of the waveguide with respect to H ^ waves.
Gewisse feldselektive Wirkungen in Kegelübergängen und auch an sprunghaften Querschnittsänderungen im gemeinsamen Hohlleiter werden wegen starker Frequenzabhängigkeit der dortigen Feldstärkeverhältnisse hier nicht in Betracht gezogen. Gleichwohl ist diese Methode der Selektion vor allem in engeren Frequenzbändern, durchaus zusätzlich nutzbar. · .Certain field-selective effects in cone transitions and even at sudden changes in cross-section in the common waveguide are due to the strong frequency dependence of The field strength conditions there are not taken into account here. Nonetheless, this method of selection is in front especially in narrower frequency bands, quite additionally usable. ·.
Bei der Erfindung wird aus der obigen -, negativen Erkenntnis heraus bei der Suche nach neuen feldselektiven Kopplungsmöglichkeiten von der Hohlleiterwand abgegangen.· Es findet sich folgender Lösungsansatz. Auf der Hohllei-.. terachse haben die von einer Kopplung frei zu haltenden' H., .,-Wellen beliebiger Polarisation nach Fig. 1 (Ordinate für r = 0) keine magnetische Längsfeidstärke, sondern nur ein magnetisches Querfeld. Dagegen hat die als Peilwellentyp interessante H01-WeIIe im Rundhohlleiter RH (Radius R; -R< r£ R) nach Fig.1- für r=0, also auf der Achse,und auchIn the case of the invention, from the above -, negative knowledge, the search for new field-selective coupling possibilities is abandoned from the waveguide wall. The following approach is found. On the waveguide axis, the H,. In contrast, the H 01 wave of interest as a bearing wave type in the circular waveguide has RH (radius R; -R < r £ R) according to FIG. 1 for r = 0, i.e. on the axis, and also
. g . 82P 2091 DE. g . 82P 2091 DE
im achsnahen Raum ein ausgeprägtes Maximum der magnetischen Längsfeldstärke H . Es ist daher möglich/ auf der Rundhohlleiterachse durch Kopplung nur mit der H -Kornponente die HQ1-Welle vollständig feldselektiv z.B. gegenüber den H^-Wellen, d.h. vollständig unabhängig von diesen aus- oder einzukoppeln. Diese HQ1-Kopplung ist auch vollständig feldselektiv gegenüber der Eg1-WeIIe, weil auch diese r ebenso wie die H^^-Wellen beliebiger Polarisation, auf der Hohlleiterachse keine magnetische Längsfeldstärke hat. Außerdem hat diese HQ1-Kopplung über die H -Komponente - wie aus Fig,1 hervorgeht - eine hohea pronounced maximum of the longitudinal magnetic field strength H in the area close to the axis. It is therefore possible / on the circular waveguide axis by coupling only with the H component to couple the H Q1 wave completely field-selectively, for example with respect to the H ^ waves, ie completely independently of them. This H Q1 coupling is also completely field-selective compared to the Eg 1 wave, because this r , like the H ^^ waves of any polarization, has no longitudinal magnetic field strength on the waveguide axis. In addition, this H Q1 coupling via the H component - as can be seen from FIG. 1 - has a high level
Feldselektivität gegenüber der H21-Welle, und zwar auch noch bei einer Kopplung im achsnahen Raum, weil die H -Komponente der H21-WeIIe wegen der horizontalen Tangente auf der Achse mit zunehmender Entfernung von der Achse nur sehr langsam von Null ausgehend ansteigt.Field selectivity with respect to the H 21 wave, even with a coupling in the near-axis space, because the H component of the H 21 wave increases only very slowly from zero with increasing distance from the axis due to the horizontal tangent on the axis.
Zur Interpretation von Fig.1 ist nachzutragen, daß hier an der Ordinate die relativen H -Komponenten der HQ1, H11- und H21-WeIIe bei jeweils gleicher Leistung und bei einer Frequenz dargestellt sind, die 10 % über der Grenzfrequehz der HQ1-Welle liegt. Fig.1 enthält daher noch nicht die. nur bei der H01-WeIIe zur H -Kurve nach/Fig.1 noch hinzutretende H -Überhöhung als Folge ihres Auftreffens aufFor the interpretation of FIG. 1 it should be added that here on the ordinate the relative H components of the H Q1 , H 11 and H 21 wave are shown with the same power and at a frequency that is 10 % above the limit frequency of the H Q1 wave lies. Fig. 1 therefore does not yet contain the. only with the H 01 -WeIIe to the H -curve according to / FIG
einen Kurzschluß unmittelbar hinter der Wellentypen-" weiche.a short circuit immediately behind the wave type " soft.
Die H -Kurven in Fig. 1 geben den relativen H -Verlauf inThe H curves in FIG. 1 give the relative H curve in
Z ZZ Z
einer Längsschnittebene durch den Rundhohlleiter RH und seine Achse wieder. Da diese H -Kurve nur bei der Hg1-WeIIe rotationssymmetrisch ist, kann sie auch nur bei der HQ1-Welle als Erzeugende der Fläche angesehen werden, mit der die räumliche H -Verteilung dieses Wellentyps beschrieben wird.. Dagegen sind die H -Kurven für die H11-a longitudinal sectional plane through the circular waveguide RH and its axis again. Since this H curve is only rotationally symmetrical in the Hg 1 wave, it can also only be viewed as the generator of the surface for the H Q1 wave with which the spatial H distribution of this wave type is described. Curves for the H 11 -
.Z "- I I.Z "- I I
und die Hp1-WeIIe nur jeweils in einer solchen Längsschnittebene gezeigt, in der H maximal wirdand the Hp 1 wave is only shown in such a longitudinal sectional plane in which H becomes a maximum
(cosO> = 1 bei H11. bzw.. cos· 2 ω = T bei- H21). In einer dazu senkrechten Längs.schnittebene ist bei' der H11 (cosO> = 1 with H 11. or .. cos · 2 ω = T with -H 21 ). In a longitudinal section plane perpendicular to this, the H 11
1111th
H = O (wegen cos. 90 °= 0), und die H21-WeIIe hat hier gegenüber Fig-. 1'· eine H -Komponente mit· entgegengesetztem Vorzeichen (cos 180 = -1) bei gleicher Amplitude. In. einer gegenüber Fig.1 allgemein um den Winkel ω gedrehten Längsschnittebene ergibt sich der H -Verlauf bei der. H11-WeIIe durch Multiplikation der H -Kurve in Fig.1 mi cos a und bei der H21-WeIIe mit dem Faktor cos 2 (P. H = O (because of cos. 90 ° = 0), and the H 21 -WeIIe has here compared to Fig-. 1 'an H component with the opposite sign (cos 180 = -1) with the same amplitude. In. a longitudinal section plane rotated generally by the angle ω compared to FIG. H 11 -WeIIe by multiplying the H -curve in Fig. 1 with cos a and for the H 21 -WeIIe with the factor cos 2 (P.
Die Erfindung geht nunmehr von der als opportun befundenen, reinen H -Kopplung auf der Hohlleiterachse. oder im achsnahen Raum aus. Die praktische, erfindungsgemäße . Realisierung dieser Kopplung besteht in der Idee, in den . bislang leeren, runden Wellenleiter (Rundhohlleiter) abschnittsweise einen metallischen Innenleiter einzuführen, dessen Durchmesser d im Vergleich zum äußeren Innendurchmesser D des nunmehr koaxialen Wellenleiters klein ist, z.B. etwa d<D/5. Durch einen, solchen■'Innen leiter werden die Feldzustände der einzelnen H-Wellentypen nur im Nahbereich des Innenleiters geringfügig und keinesfalls grundsätzlich verändert. Die Fel.dstärkekomponenten an der ' Innenleiteroberflache passen sich den bekannten Gesetzen ' an, nach denen das elektrische Feld senkrecht auf der Leiteroberfläche stehen muß und das magnetische Feld parallel zu' dieser verlaufen muß. Die dadurch hervorgerufenen kleinen ■ Feldverzerrungen, wie auch die Auswirkungen ..der induktiven und kapazitiven Feldverdrängung durch den .Innenleiter werden um so kleiner, je kleiner sein Durchmesser .ist. Ebenso wenig wirkt ein Innenleiter mit kleinem Durchmesser d auf die Grenzfrequenzen der wichtigsten H-Wellentypen, wie es abhängig von d im Diagramm in der Abb.4.4 auf S.216 im "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meinke/Grund.lach, 1.Auf1.,1956, Springer-Verlag dargestellt ist. Der Leitungswellenwiderstand für H11-Wellen wird durch den Innenleiter erniedrigt; bei einemThe invention is now based on the pure H coupling found to be opportune on the waveguide axis. or in the area close to the axis. The practical, inventive. Realization of this coupling consists in the idea in which. hitherto empty, round waveguide (circular waveguide) to introduce a metallic inner conductor in sections, the diameter d of which is small compared to the outer inner diameter D of the now coaxial waveguide, for example approximately d <D / 5. With such an inner conductor, the field states of the individual H-wave types are only changed slightly and in no way fundamentally in the vicinity of the inner conductor. The field strength components on the 'inner conductor surface adapt to the known laws', according to which the electric field must be perpendicular to the conductor surface and the magnetic field must run parallel to it. The resulting small field distortions, as well as the effects ... of the inductive and capacitive field displacement by the .inner conductor, the smaller the smaller its diameter .is. Likewise, an inner conductor with a small diameter d has no effect on the cutoff frequencies of the most important H-wave types, as is the case depending on d in the diagram in Fig. 4.4 on p ., 1956, Springer-Verlag is shown. The line impedance for H 11 waves is reduced by the inner conductor; at a
'"if ' ''"if' '
_ μ -■ . 82P 20 9 1 OE_ μ - ■. 82P 20 9 1 OE
Innenleiterdurchmesser d = D/5 liegt die zugehörige Reflexion in der leicht beherrschbaren GrößenordnungWith the inner conductor diameter d = D / 5, the associated reflection is of an easily controllable order of magnitude
ΓΛ Silo %: Natürlich fließen auf dem Innenleiter Ober-ZI ζΓ Λ Silo %: Of course, flow on the inner conductor Ober-ZI ζ
flächenströme gemäß dem Durchflutungsgesetz jeweils senkrecht auf der örtlich vorhandenen, resultierenden magnetischen Feldstärke. Nach dem Aufsatz von W."Baier-in ■ der Zeitschrift "AEU", Band 22, Heft A, Seite 184 sind die von diesen Innenleiterströmen verursachten, zusätzlich zu den Außenieiterverlusten auftretenden Leitungsverluste bei Glicht zu großen Innen!eiterdnrchmessern maxi-mal- ebenso groß wie die Außenleiterverluste und somit sehr klein.surface flows according to the law of flooding, each vertical on the locally available, resulting magnetic field strength. According to the article by W. "Baier-in ■ of the magazine "AEU", Volume 22, Issue A, Page 184 are the caused by these inner conductor currents, in addition to the outer conductor losses occurring line losses Glicht to large inside! Pus diameters maxi-times- as well as large as the outer conductor losses and therefore very small.
Während also die Einführung eines Innenleiters nur durchaus beherrschbare Nebenwirkungen hat, gewinnt man dadurch eine Vielfalt neuartiger Kopplungsmöglichkeiten mit sehrguten elektrischen Eigenschaften, wie im folgenden gezeigt id.So while the introduction of an inner conductor is only possible Has manageable side effects, you gain a variety of new coupling options with very good ones electrical properties as shown below id.
Zunächst ist es möglich, mit einem, zwei .At first it is possible with one, two.
oder mehreren Resonanzschlitzen, die parallel zur Innenleiterachse in die Wand des hohlen Innenleiters eingebracht sind und die von jeweils einem im Inneren des Innenleiters radial verlaufenden Leiter untereinander gleichphasig und- gleich/stark angeregt werden, an einer der Schlitzzahl entsprechenden Anzahl von Stellen auf der äußeren Oberfläche des Innenleiters untereinander gleichphasige und gleich große, magnetische Längsfelder zu erzeugen. Mit dieser Feldkonfiguration, die sich bei der keinesfalls schmalbandigen Schlitzresonanz in den Raum des koaxialen Wellenleiters ausbreitet, wird die HQ1-Welle angeregt oder ausgekoppelt, und zwar mit einer um so besseren Feldselektivität gegenüber allen H11- und H21-Wellen, je dünner der Innenleiter relativ zum äußeren Leiter ist. Der sehr einfache Aufbau solcher H01T-H11-Weichen, z.B. nach Fig.2, wird später noch ausführlich erläutert.or several resonance slots, which are made parallel to the inner conductor axis in the wall of the hollow inner conductor and which are excited in phase and equally / strongly among each other by a conductor running radially inside the inner conductor, at a number of points on the outer surface corresponding to the number of slots of the inner conductor to generate in-phase and equally large longitudinal magnetic fields. With this field configuration, which propagates into the space of the coaxial waveguide with the by no means narrow-band slot resonance, the H Q1 wave is excited or decoupled, with a better field selectivity compared to all H 11 and H 21 waves, the thinner the inner conductor is relative to the outer conductor. The very simple structure of such H 01 TH 11 turnouts, for example according to FIG. 2, will be explained in detail later.
Über dieses erste Ergebnis einer fast vollständig feldselektiven HQ1-Kopplung hinaus eröffnen sich im koaxialen Wellenleiter folgende weitere, neue Kopplungsmöglichkeiten. Hierzu wird ausgegangen von der Erkenntnis, daß die Feldstärken- und Stromverteilung an der Innenwand des äußeren Leiters einer koaxialen Wellenleitung - diese Verteilung entspricht weitgehend derjenigen im hohlen Leiter für den jeweiligen Wellentyp - mit der Feldstärken- und Stromverteilung auf dem Innenleiter dieses Koaxialwellenleiters im geometrischen Sinne ähnlich ist. Daraus wird die erfindungsgemäße These abgeleitet, daß sämtliche an der Hohlleiterwand außen bisher angewandten und überhaupt anwendbaren Koppel mechanismen für jegliche Wellentypen, geometrisch verkleinert auch am Innenleiter eines koaxialen Wellenleiters eingesetzt werden können. Sie erfüllen hier von innen heraus- - sozusagen als hohlwelttheoretisches Pendant zu den bisherigen äußeren Kopplern - die gleiche Prinzipfunktion wie bei den Außenkopplern.In addition to this first result of an almost completely field-selective H Q1 coupling, the following new coupling possibilities open up in the coaxial waveguide. This is based on the knowledge that the field strength and current distribution on the inner wall of the outer conductor of a coaxial waveguide - this distribution largely corresponds to that in the hollow conductor for the respective wave type - with the field strength and current distribution on the inner conductor of this coaxial waveguide in the geometric sense is similar. From this, the thesis according to the invention is derived that all coupling mechanisms previously used and generally applicable to the outside of the waveguide wall for any wave type, geometrically reduced, can also be used on the inner conductor of a coaxial waveguide. From the inside out, they fulfill the same principle function as with the external couplers - as a hollow world theoretical counterpart to the previous external couplers, so to speak.
Die mit der Einführung des erfindungsgemäßen Innenleiterkopplers erzielbaren Fortschritte sind wie folgt zusammenzufassen. Die Zusammenschaltung mehrerer Koppelstellen ist beim Innenleiterkoppler-mit Leitungslängen möglich, die um.mehr als eine Größenordnung kürzer sind als beim bisherigen Außenkoppler; denn die Kombinationsleitungen laufen von ihrem Ursprung an der jeweiligen Koppelstelle ausgehend direkt aufeinander zu und können daher auf kürzesten Wegen (X /10 und darunter) ,z.B. in einem Sternpunkt wie in Fig.3, auf der Achse des Innenleiters zusammengeschaltet werden. Eine solche Schaltung wirkt, wie am BeispielThe progress that can be achieved with the introduction of the inner conductor coupler according to the invention can be summarized as follows. The interconnection of several coupling points is possible with the inner conductor coupler with line lengths that are more than an order of magnitude shorter than the previous outer coupler; because the combination lines run from their origin at the respective coupling point directly towards each other and can therefore be connected together on the shortest paths ( X / 10 and below), for example in a star point as in FIG. 3, on the axis of the inner conductor. Such a circuit works as in the example
später noch erläutert wird, auf einfachste Weise und mit sehr geringer Frequenzabhängigkeit netzwerkselektiv.will be explained later, in the simplest way and with very low frequency dependency network-selective.
Dieses Verfahren zur Erzeugung von Netzwerkselektivität durch ein inneres Netzwerk, d.h. ein im InnenleiterThis method of generating network selectivity through an inner network, i.e. one in the inner conductor
'? 82 P 2 0 9 1 DE'? 82 P 2 0 9 1 DE
gelegenes Netzwerk, hebt sich also vorteilhaft von der bereits vorher geschilderten, bisherigen Möglichkeit mit einem äußeren Selektionsnetzwerk, d.h. einem außerhalb des Rund- oder Quadrathohlleiters befindlichen Netzwerk, ab, bei dem die an den jeweiligen Koppelstellen entspringenden Korabinationsleitungen topologisch sehr ungünstig zunächst radial nach außen, also auseinanderlaufen und erst mit umständlichen Umlenkmanövern, wie z.B.. nach dem bereits erwähnten "NTZ"-Aufsatz von G.Mörz, wieder aufeinander zugeführt werden müssen. Aus diesen Gründen müssen hier die äußeren Kombinationsleitungen mindestens etwa zwei Wellen-. langen lang sein.located network, so it stands out advantageously from the previously described, previous possibility with an external selection network, i.e. one outside the Round or square waveguide located network, from, in which the connection lines originating at the respective coupling points are topologically very unfavorable at first radially outwards, i.e. diverge and only with cumbersome diversion maneuvers, e.g. after the already mentioned "NTZ" essay by G.Mörz, again on top of each other must be supplied. For these reasons, the outer combination lines at least about two shafts. long be long.
Aus den sehr kurzen Leitungslängen beim inneren Seiektions netzwerk ergibt sich weiter der Vorteil, daß die einzelnen Koppelelemente auf die nicht zu koppelnden Wellentypen nur noch mit der Summe ihrer reinen Reaktanzen wirken, d.h. ohne die langen, am Ende kurzgeschlossenen, äußeren Zusatzleitungen. Diese reinen Reaktanzen haben einen wesentlich geringeren Frequenzgang als beim bekannten Außenkoppler und können daher breitbandig kompensiert werden, und zwar auch dann, wenn das einzelne Koppelelement bei nicht oder nur schwach feldselektiven Anordnungen zwecks möglichst vollständiger Auskopplung des gefragten Wellentyps auch mit dem nicht auszukoppelnden Wellentyp partiell stark verkoppelt ist. Dies bedeutet, daß der auszukoppelnde Wellentyp am Weichenausgang nahezu vollständig verfügbar ist und trotzdem die durch die starke Koppelung auf den nicht auszukoppelnden Wellentyp ausgeübte Reaktanzwirkung kompensiert werden kann. Es erscheint sogar möglich, daß diese Reaktanz für den nicht zu koppelnden Wellentyp dazu ausgenützt werden kann, um andere für diesen Wellentyp bestehende Reaktanzen, z.B. der Pfostenkreuze nach der DE-OS 28 04 132 damit wenigstens teilweise zu kompensieren.From the very short cable lengths in the inner section network results in the further advantage that the individual Coupling elements to the wave types that are not to be coupled only still act with the sum of their pure reactances, i.e. without the long external additional lines that are short-circuited at the end. These pure reactances have a much lower frequency response than the known one External coupler and can therefore be compensated broadband, even if the individual Coupling element in non-or only weakly field-selective arrangements for the purpose of as complete as possible decoupling of the The wave type in demand is partially strongly coupled with the wave type that cannot be decoupled. This means, that the wave type to be coupled out is almost completely available at the switch output and still the through the strong coupling can be compensated for the reactance effect exerted on the wave type not to be decoupled. It even seems possible that this reactance for the not The wave type to be coupled can be used to counteract other reactances existing for this wave type, e.g. the post crosses according to DE-OS 28 04 132 so at least partially to compensate.
82 P 2 O 9 ί OE82 P 2 O 9 ί OE
Bei nach der Erfindung ausgebildeten Weichen muß der Innenleiter mit einer Haltevorrichtung in seiner exakt zentrischen Lage gehalten werden. Außerdem muß der Peilwellentyp oder deren zwei nach der Umwandlung z.B. in die.When trained according to the invention switches must Inner conductor can be held in its exactly central position with a holding device. In addition, the bearing shaft type or two of them after the conversion e.g. into the.
Form der koaxialen Grundwelle im Inneren des Innenleiters zur weiteren Verwertung in den Raum außerhalb des äußeren Leiters des koaxialen Wellenleiters befördert werden. Dazu kann eine Innenleiterhalterung nebst koaxialer Herausführung mit guten Eigenschaften z.B. nach den in der DE-OS 28 04 132 aufgezeigten Prinzipien und Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Shape of the coaxial fundamental wave inside the inner conductor for further utilization in the space outside the exterior Head of the coaxial waveguide are conveyed. For this purpose, an inner conductor holder and a coaxial lead-out can be used with good properties e.g. according to the DE-OS 28 04 132 shown principles and embodiments are used.
Im folgenden wird eine Reihe von praktischen Anwendungsbeispielen der oben entworfenen Grundsätze vorgeführt. A number of practical examples of the principles outlined above are demonstrated below.
In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Ansicht ein praktisch ausgeführter und erprobter Wellentypenwandler .. gezeigt, der die HQ1-Welle des Rundhohlleiters innerhalb von Frequenzbändern der relativen Breite von 15 % nahezu vollständig in die Grundwelle der Koaxialleitung umformt. Dieser Hp^-Koaxialwellenwandler besteht aus einem relativ kurzen, äußeren RohrLeiter 1, der im Vordergrund von Fig.2 zu sehen ist. Dieser äußere Rohrleiter 1 ist hinten . zunächst durch eine metallische Platte 2 abgeschlossen.In Fig. 2 a practically executed and tested wave type converter .. is shown in a perspective view, which converts the H Q1 wave of the circular waveguide within frequency bands of relative width of 15% almost completely into the fundamental wave of the coaxial line. This Hp ^ -Koaxialwellenwandler consists of a relatively short, outer pipe conductor 1, which can be seen in the foreground of Fig.2. This outer pipe conductor 1 is at the rear. initially completed by a metallic plate 2.
Die Funktion dieser Kurzschlußplatte 2 kann für die Hq1-. Welle im Rundhohlleiter jederzeit durch einen kegelförmigen oder sprunghaften Übergang auf einen engeren Rundhohlleiter ersetzt werden, in dem sich das HQ1-Feld im betrachteten Frequenzbereich nur noch aperiodisch gedämpftThe function of this short-circuit plate 2 can be for the Hq 1 -. Wave in the circular waveguide can be replaced at any time by a conical or abrupt transition to a narrower circular waveguide in which the H Q1 field is only attenuated aperiodically in the frequency range under consideration
jO ausbreiten kann, während die H11-WeIIe auch im engeren Rundhohlleiter noch gut ausbreitungsfähig ist. Mit einer solchen Querschnittsverengung wird der HQ1-Koaxialwell enübergang zu einer Hg1-H1 ^Welle'ntypenweiche erweitert.jO can spread, while the H 11 wave is still capable of spreading well in the narrower round waveguide. With such a cross-sectional constriction, the H Q1 -Koaxialwell enübergang is expanded to a Hg 1 -H 1 ^ wave type switch.
Durch eine axiale Bohrung 3 in der Kurzschlußplatte 2 der Anordnung nach Fig.,2 ist ein Innenleiter 4.geschoben, der in diesem Abschnitt zusammen mit dem 'äußeren Rohrleiter 1' einen koaxialen Wellenleiter bildet und der daher im folgenden Welleninnenleiter 4 genannt wird. Im Inneren dieses Welleninnenleiters 4 ist koaxial ein zentralerThrough an axial bore 3 in the short-circuit plate 2 of the Arrangement according to Fig. 2, an inner conductor 4. is pushed, the in this section together with the 'outer pipe 1' forms a coaxial waveguide and is therefore called inner waveguide 4 in the following. Internally this inner waveguide 4 is coaxially a central one
ü: ■ ■ ' ■ ■ - "M ■ "ü : ■ ■ '■ ■ - "M ■"
■Leiter 5 untergebracht. Dieser zentrale Leiter 5 - im folgenden Koaxialinnenleiter 5 genannt - ist leitend mit einem Querblech 6 verbunden, das sich als bandförmiger Innenleiter, symmetrisch nach links und rechts verzweigt», Das bandleiterartige Blech 6 verläuftj entlang waagrecht^! innerer Durchmesser im Welleninnenleiter -4 und ist an zwei einander diametral gegenüberliegenden Längslinien mit der Innenwand des Welleninnenleiters 4 leitend verbunden.■ Head 5 housed. This central conductor 5 - im hereinafter referred to as coaxial inner conductor 5 - is conductively connected to a transverse plate 6, which is a band-shaped Inner conductor, symmetrically branched to the left and right », The strip conductor-like sheet metal 6 runs along horizontally ^! inner diameter in the waveguide -4 and is at two diametrically opposed longitudinal lines conductively connected to the inner wall of the inner waveguide 4.
15. , "' ■ ■ ..'■ .15., "'■ ■ ..' ■.
Fließt nun aus der von rechts hinten kommenden Koaxialleitung ein Strom, der momentan nach vorn gerichtet sei, so verzweigt sich dieser Strom des Koaxialinnenleiters 5 in zwei gleiche Teilströme, die auf dem Querblech 6 nach rechts' bzw. nach links zur Innenwand des. Welleninnenleiters 4 weiterfließen. Jeder dieser Teilströme fließt zur einen Hälfte entsprechend seiner Herkunft z.B. vom. oberen in Fig.2 sichtbaren Halbkreis des■Innenleiters 5 auf der oberen Fläche des Querblechs 6, während die andere Hälfte auf der unteren Blechoberfläche fließt. Zwei in Fig.2 sichtbare Längsschlitze 7 und 8 in der Wand des Welleninnenleiters .4 denke man sich vorübergehend leitend verschlossen. Treffen dann die.Ströme des Querblechs 6 auf die innere Wand des Welleninnenleiters 4, so werden die auf der oberen Seite des Blechs 6.von rechts und von links her zur Wand fließenden Ströme nach oben umgelenkt und die Ströme auf der Unterseite des Blechs 6 nach unten. Die Ströme fließen also unmittelbar nach dem Knick in Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Blechs nach oben und unten auseinander, biegen dann·stetig in Längsrichtung nach hinten ab und verteilen sich schließlich quadrantenweiseIf a current flows from the coaxial line coming from the right rear, which is currently directed to the front, so this stream of the coaxial inner conductor 5 branches into two equal partial streams that follow on the transverse plate 6 right 'or left to the inner wall of the inner waveguide 4 continue flowing. Half of each of these partial flows flows according to its origin, e.g. from the. upper semicircle of the inner conductor 5 visible in FIG on the upper surface of the transverse plate 6, while the other Half flows on the lower sheet metal surface. Two longitudinal slots 7 and 8 visible in Figure 2 in the wall of the Inner waveguide .4 think temporarily conductive locked. Then meet die.Ströme of the cross plate 6 on the inner wall of the inner waveguide 4, so the on the upper side of the sheet 6 from the right and left to the wall flowing currents are deflected upwards and the Currents on the underside of the sheet 6 downwards. The currents therefore flow in the circumferential direction immediately after the kink apart on both sides of the sheet metal up and down, then bend continuously in the longitudinal direction at the back and finally spread out in quadrants
gleichmäßig über den Umfang der Innenfläche des Welleninnenleiters 4. ·.evenly over the circumference of the inner surface of the inner waveguide 4. ·.
Aus dieser Stromverteilung auf der Innenwand des Welleninnenleiters 4 ergeben sich einige praktisch interessante Koppelmechanismen, die dadurch realisiert werden, daß in die zu diesem Zweck dünn gehaltene Wand des Welleninnenleiters 4 an geeigneten Stellen Koppelöffnungen zum koaxialen Wellenleiter eingebracht werden. 10From this current distribution on the inner wall of the inner waveguide 4 there are some practically interesting coupling mechanisms, which are implemented by the fact that in the wall of the inner waveguide 4 kept thin for this purpose at suitable points for coupling openings coaxial waveguide are introduced. 10
Fig. 2 zeigt eine Koppelanordnung mit zwei Längsschlitzen 7 und 8 in der Welleninnenleiterwand 4, und zwar verläuft der linke Schlitz 7 unmittelbar'über dem stromzuführenden Querblech 6, der rechte Schlitz 8 dagegen un.mittelbar darunter. Der Durchmesser, auf dera.r die Koppelschlitze 7 und 8 einander diametral gegenüberliegen, hat also.eine leichte Schräglage, die aber wegen der Rotationssymmetrie des anzuregenden HQ.-Wellentyps bedeutungslos ist.2 shows a coupling arrangement with two longitudinal slots 7 and 8 in the inner waveguide wall 4, namely the left slot 7 runs directly above the current-supplying transverse sheet 6, while the right slot 8 runs directly below it. The diameter on which a. r the coupling slots 7 and 8 opposed to each other diametrically, has also.eine slight angle, but because of the rotational symmetry of the to be excited Q H.-shaft type is meaningless.
.Wird jetzt der oben betrachtete Momentanstrom weiter verfolgt, der auf dem Querblech 6 an die Längsschlitze 7- und 8 heranfließt, so setzt sich dieser als über den Längsschlitz 7 bzw. 8 fließender Verschiebungsstrom besonders dann fort, wenn die Längsschlitze 7 und 8 im betrachteten Frequenzbereich etwa eine halbe Wellenlänge) lang sind und somit Resonanzschlitze darstellen. Der . . · Resonanzschlitz· 7 bzw. 8 mit seinem Verschiebungsstrommaximum in der Mitte übernimmt dann direkt den Leitungsstrom vom Querblech 6, das etwa halb so breit ist wie die Resonanzschlitze 7 und 8 lang sind. Auf die im bereits zitierten Buch von Meinke/Grundlach auf Seite 311 und 312 angegebenen Möglichkeiten, Resonanzschlitze zu bauen, die wesentlich kürzer sind als^ /2, wird hingewiesen. Der Verschiebungsstrom im linken Koppelsehlitz 7 der Weiche nach Fig. 2 ist z.B. für den ihn erzeugenden,The instantaneous current considered above will now continue tracked, which flows up to the longitudinal slots 7 and 8 on the transverse plate 6, this is set as over the Longitudinal slot 7 or 8 flowing displacement current continues especially when the longitudinal slots 7 and 8 are considered Frequency range about half a wavelength) are long and thus represent resonance slots. Of the . . · Resonance slot 7 or 8 with its displacement current maximum in the middle then takes over directly Line current from the cross plate 6, which is about half as wide as the resonance slots 7 and 8 are long. On the im already cited book by Meinke / Grundlach on pages 311 and 312 specified possibilities to close resonance slots build that are significantly shorter than ^ / 2, is indicated. The displacement current in the left coupling slot 7 of the switch according to Fig. 2 is e.g.
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oben betrachteten Momentanstrom nach oben gerichtet und hat daher nach dem Durchflutungsgesetz an der äußeren Fläche des Welleninnenleiters 4 - also im Raum des koaxialen Wellenleiters - eine nach vorn gerichtete, magnetische Längsfeldstärke zur Folge. Im rechten Koppelschlitz. ·8 ist der momentane Verschiebungsstrom nach unten gerichtet und erzeugt somit an der Außenfläche des Welleninnenleiters '4 ebenfalls ein nach vorn gerichtetes magnetisches Längsfeld, das aus Symmetriegründen die gleiche-Amplitude hat wie beim Schlitz 7. Diese ■ "H-^Feliikoaflguration entspricht der H01-WeIIe im Rundhoh'Xleiter., wie u.a. aus Fig. 1 folgt.The instantaneous current considered above is directed upwards and therefore, according to the law of flux, on the outer surface of the inner waveguide 4 - i.e. in the space of the coaxial waveguide - results in a longitudinal magnetic field strength directed forwards. In the right coupling slot. · 8 the momentary displacement current is directed downwards and thus also generates a forward-directed longitudinal magnetic field on the outer surface of the inner waveguide 4, which for reasons of symmetry has the same amplitude as in slot 7. This H- ^ Feliikoaflguration corresponds to the H 01 -WeIIe in Rundhoh'Xleiter., As follows from Fig. 1, among other things.
Die. technisch wichtige Frage, wie. sich der HQ1-Wandler nach Fig. .2 gegenüber H^-Wellen verhält, hängt von der Polarisation dieser H11-WeIIe ab. Eine in Fig. 2 horizontal polarisierte H11.-Welle ist schon von jedem Resonanzschlitz 7,8 für sich allein betrachtet vollständig entkoppelt, weil bei dieser Polarisation die Wandströme auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 im Bereich der Resonanzschlitze 7,8 - ebenso wie auf der Innenwand des äußersten Leiters 1 - nur parallel zu den Schlitzen und 8 verlaufen. Das liefert bei diesem Wandler neben der später noch erläuterten Selektionswirkung durch das Querblech 6 einen hohen Beitrag zur H11.-Entkopplung von Koaxialarm. Diese Entkopplung.ist auf mehr als 50 dB zu veranschlagen.. ■ . ·The. technically important question how. the behavior of the H Q1 converter according to FIG. 2 with respect to H ^ waves depends on the polarization of this H 11 wave. An H 11 wave, which is horizontally polarized in FIG. 2, is completely decoupled from each resonance slot 7, 8 by itself, because with this polarization the wall currents on the outer surface of the inner waveguide 4 in the region of the resonance slots 7, 8 - as well as on the inner wall of the outermost conductor 1 - just run parallel to the slots and 8. In this converter, in addition to the selection effect due to the transverse plate 6, which will be explained later, this makes a major contribution to the H 11 decoupling from the coaxial arm. This decoupling is to be estimated at more than 50 dB .. ■. ·
• Eine in der Anordnung nach Fig.2 vertikal polarisierte H^'"We-He";-regt zwar mit ihren auf dem Welleninnenleiter fließenden Wandströmen, die quer auf die Resonanzschlitze 7 und 8 treffen, den einzelnen Resonanzschlitz 7 bzw. 8 an, aber in vorteilhafter Weise gegenüber der HQ1-Welle mit einer,viel kleineren Amplitude. Dies zeigt der H Vergleich in Fig.1 bei gleicher Leistung dieser beidenA H ^ '"We-He", vertically polarized in the arrangement according to FIG. but in an advantageous manner compared to the H Q1 wave with a much smaller amplitude. This shows the H comparison in Fig. 1 with the same performance of these two
..Es ergibt sich eine hohe Feldselektivität,.. There is a high field selectivity,
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— ro —- ro -
die einen hohen H11 -Entkopplungsanteil liefert, der mit dünner werdendem Welleninnenleiter nach Fig.1 weiter ansteigt. .-·_"·which provides a high H 11 decoupling component, which increases further as the inner waveguide becomes thinner, as shown in FIG. .- · _ "·
Der zweite Anteil zur H11 -Entkopplung beruht darauf, daß die H -Komponenten der H11-WeIIe am Ort der beiden Resonanzschlitze 7 und 8 untereinander entgegengesetzt gerichtet sind. Die von beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 auf das Querblech 6 übergehenden, zur Rohrachse hin gerichteten Ströme haben dann nach dem Durchflutungsgesetz stets untereinander gleiche Richtung und bei symmetrischem Aufbau auch gleiche Amplitude. Daher gleichen sich diese Radialströme auf dem Querblech 6 gegenseitig stets aus, und es bleibt kein Differenzstrom, der auf dem Koaxialinnenleiter 5 nach hinten abfließen könnte, d.h. die · Grundwelle der Koaxialleitung ist von der H11 -Welle vollständig entkoppelt. " ,The second part of the H 11 decoupling is based on the fact that the H components of the H 11 wave are directed opposite one another at the location of the two resonance slots 7 and 8. According to the law of flow, the currents which pass from the two resonance slots 7 and 8 to the transverse plate 6 and are directed towards the pipe axis always have the same direction among one another and, in the case of a symmetrical structure, also have the same amplitude. These radial currents therefore always balance each other out on the transverse plate 6, and there is no residual current that could flow backwards on the coaxial inner conductor 5, ie the fundamental wave of the coaxial line is completely decoupled from the H 11 wave. ",
Zum gleichen Ergebnis führt die folgende Betrachtung der . elektrischen Feldstärken: Die von der H11 -Welle in den beiden Resonanzschiitzen 7 und 8 hervorgerufenen Verschiebungsströme haben, wie vorstehend erläutert' wurde, nach dem Durchflutungsgesetz stets untereinander gleiche.The following consideration of FIG. Electric field strengths: The displacement currents caused by the H 11 wave in the two resonance slots 7 and 8 have, as explained above, always the same as one another according to the law of flux.
räumliche Richtung. Dies gilt mit einer für beide Koppelorgane gleichen ZeitphaseV auch'für die entsprechenden elektrischen Feldstärken, die sich zwischen dem ' ' Querblech 6 und der Innenwand des Welleninnenreiters 4 in·' Richtung zur Achse ausbreiten. Wichtig .ist, daß von diesen elektrischen Feldstärken gleicher räumlicher Richtung die eine von links kommende auf der oberen Fläche des Querbleches 6 herrscht und die andere, von rechts kommende, '. auf der unteren Seite des Quer.blech.es 6. Da ferner die elektrischen Felder der auf dem Querblech 6 laufenden Grundwelle in ein und demselben Querschnitt über und unter dem Querblech 6 stets einander entgegengesetzte Richtung haben, sind die von beiden Resonanzschlitzen 7 und 8 ausgehenden Teilwellen der H11v~Welle untereinander gegenphasig. Ihre elektrischen Feldstärken treffen daher in derspatial direction. With a time phase V that is the same for both coupling elements, this also applies to the corresponding electric field strengths which spread between the cross plate 6 and the inner wall of the corrugation rider 4 in the direction of the axis. It is important that of these electric field strengths in the same spatial direction, one coming from the left prevails on the upper surface of the transverse plate 6 and the other one coming from the right . on the lower side of the Quer.blech.es 6. Since the electric fields of the fundamental wave running on the transverse plate 6 in one and the same cross-section above and below the transverse plate 6 always have opposite directions, those emanating from the two resonance slots 7 and 8 are Partial waves of the H 11v ~ wave out of phase with each other. Your electric field strengths therefore meet in the
·: ": 3247S92·: ": 3247S92
Zi 82P 2091 DE Zi 82P 2091 DE
- tg-- tg-
Mitte sowohl auf der Ober- wie auch auf der Unterseite des Querbleches 6 stets gegeneinander gerichtet zusammen. Die elektrischen Felder beider .Teilwellen löschen sich also in der durch die Achse verlaufenden, senkrechten Längsschnittebene stets aus. Es herrscht hier eine NuIl-." stelle .der resultierenden elektrischen Feldstärke, d.h, es entsteht eine räumlich stationäre Kurjzsphlußebene, so da[ßj; in der hier angeschlossenen Koaxialleitung die koaxiale Grundwelle nicht angeregt werden kann.Center on both the top and bottom of the Cross plate 6 always directed against one another. The electric fields of both partial waves are canceled thus always from in the vertical longitudinal section plane running through the axis. There is a nuIl- here. " represent .the resulting electric field strength, i.e. it a spatially stationary curve surface arises, so that [ßj; the coaxial fundamental wave cannot be excited in the coaxial line connected here.
Das Querblech 6 ist ein Musterbeispiel fachen, gleichwohl aber sehr wirkamen,The cross plate 6 is a prime example times, but nevertheless very effective,
eines sehr eininneren Sei ekt ion's1- of a very inner side ection 1 -
netzwerkes. Es bewirkt im Zusammenspiel mit den Resonanzschlitzen 7 und 8 bei der H01-WeIIe, daß ihre H -Komponenten, die im Bereich beider Resonanzschlitze 7 und 8 untereinander gleiche Richtung;haben, auf dem Querblech 6 untereinander entgegengesetzt gerichtete Radialströme erzeugen. Damit erzwingt der maximale Differenzstrom - das ist die skalare Summe dieser beiden Radialströme eine optimale Anregung der Koaxialleitungswelle. Demgegenüber erzeugen die an den Resonanzschlitzen 7 und 8 untereinander entgegengesetzt gerichteten H -Komponenten der H11 -Welle auf dem Querblehc stets Radialströmenetwork. In interaction with the resonance slots 7 and 8 in the H 01 -WeIIe, its H -components, which have the same direction in the area of both resonance slots 7 and 8, generate oppositely directed radial currents on the transverse plate 6. The maximum differential current - that is the scalar sum of these two radial currents - forces an optimal excitation of the coaxial line wave. In contrast, the H -components of the H 11 -wave on the transverse sheet metal, which are directed opposite to one another at the resonance slots 7 and 8, always generate radial currents
- gleicher Richtung, die sich ohne koaxialen Differenzstrom gegenseitig auf dem Querblech 6 ausgleichen.- In the same direction, which compensate each other on the transverse plate 6 without a coaxial differential current.
Der auf dem Querblech 6 fließende Ausgleichsstrom führt zur Anregung eines H^^-Feldes im Inneren des Welleninnenleiters 4, d.h. zu einem verkleinerten Abbild der erzeugenden H11-WeIIe im äußeren, koaxialen Wellenleiter 1. Da der äußere Wellenleiter 1 mit seiner HQ1- bzw. H11-Grenzfrequenz den Betriebsfrequenzbereich bestimmt, liefert der wesentlich dünnere Welleninnenleiter 4 für das in ihm erzeugte H11-FeId eine kräftige aperiodische Dämpfung. Neben diesem physikalischen Grund für. die hohe Entkopplung der H11-WeIIe von der Grundwelle der Koaxialleitung ist darauf hinzuweisen, daß die sich in derThe compensating current flowing on the transverse plate 6 leads to the excitation of an H ^^ field inside the inner waveguide 4, ie to a reduced image of the generating H 11 wave in the outer, coaxial waveguide 1. Since the outer waveguide 1 with its H Q1 - or H 11 limit frequency determines the operating frequency range, the much thinner waveguide 4 provides strong aperiodic damping for the H 11 field generated in it. Besides this physical reason for. the high decoupling of the H 11 wave from the fundamental wave of the coaxial line should be noted that the in the
Koaxialleitung 4,5 noch ausbreitenden H-.j-Feldreste ihrerseits total von der koaxialen Grundwelle entkoppelt sind.Coaxial line 4,5 still spreading H-.j field remnants for their part are totally decoupled from the coaxial fundamental wave.
Der. auf dem Querblech 6 von der H1-. -Welle hervorgerufene Ausgleichsstrom übt auf diese Welle im durchlaufenden koaxialen Wellenleiter 1,4 eine gewisse Reaktanzwirkung aus.. Diese Rückwirkung ist nach Fig.1 wegen der gegenüber der H1-Welle'relativ kleinen koppelnden H Feldstärken nicht stark", .und sie wird umso . schwächer, je kleiner der Durchmesser des Welleninnenleiters 4 wird. Da die Reflexion der H11-Durchgangswege dieser Wellentypenweichen sehr klein sein soll, wird diese Rückwirkung im folgenden noch näher betrachtet.Of the. on the cross plate 6 from the H 1 -. -Wave caused compensating current exerts on this wave in passing through coaxial waveguide 1,4 a certain Reaktanzwirkung out .. This reaction is according to Figure 1, because of the relative to the H 1 -Welle'relativ small coupling H field strength is not strong, "it is .and the weaker, the smaller the diameter of the inner waveguide 4. Since the reflection of the H 11 passageways of these wave-type switches should be very small, this reaction will be considered in more detail below.
Die physikalische Ursache dieser Reaktanzwirkung ist darin zu sehen, daß·die Wandströme der H11 -Welle auf dem Welleninnenleiter 4 in der Regel nicht ungestört über die Resonanzschlitze 7 und 8 fließen können, sondern dort eine gewisse Reaktanz zu überwinden-haben. Diese Reaktanz wird ■ dargestellt von der Parallelschaltung des reinen Resonänzschlitzes 7 bzw. 8' und des im Welleninnenleiter 4 daran angeschlossenen, inhomogenen Leitungsystems, bestehend aus der rechten bzw. linken Häifte-des Querb.leches 6 in Fig.2 und aus der Innenfläche des .rechten bzw. linken HaIb-Zylinders an der Innenwand des Welleninnenleiters 4'. . · ·. ·The physical cause of this reactance effect is to be seen in the fact that the wall currents of the H 11 wave on the inner waveguide 4 cannot, as a rule, flow undisturbed through the resonance slots 7 and 8, but have to overcome a certain reactance there. This reactance is ■ represented by the parallel connection of the pure resonance slot 7 or 8 'and the inhomogeneous line system connected to it in the inner waveguide 4, consisting of the right and left half of the transverse sheet 6 in FIG Right or left half cylinder on the inner wall of the inner waveguide 4 '. . · ·. ·
Die beiden untereinander gleichen Resonanzschlitze 7 und 8 verhalten sich in der Umgebung iher Resonanz jeweils wie ein stark bedampfter Parallelresonanzkreis. Sie sind also hochohmig·, so daß die auf den Resonanzschlitz 7 bzw. 8 treffenden Wandströme hier angenähert nur die Reaktanz am Eingang des obigen inneren Leitungssystems im' Welleninnenleiter 4 vorfinden. Dieses innere Leitungssystem wird gebildet aus der Innenfläche des rechten Halbzylinders des Welleninnenleiters 4 als "Außenleiter"The two mutually identical resonance slots 7 and 8 behave in the vicinity of their resonance like a heavily damped parallel resonance circuit. so you are high resistance, so that the wall currents striking the resonance slot 7 or 8 here only approximate the reactance am The entrance of the above inner line system can be found in the inner waveguide 4. This inner line system is formed from the inner surface of the right half cylinder of the inner waveguide 4 as the "outer conductor"
! ^P 2 0 91 OE ! ^ P 2 0 91 OE
und der jeweiligen Hälfte des Querbleches 6 als "Innenleiter". Dieses Leitungssystem ist am Ende kurzgeschlossen, und zwar in der Anordnung von Fig. 2 in der durch die Achse verlaufenden,] senkrechten Längsschnittebene. Dies f . ist darin begründet, daß in dieser Ebene die Spannungs— losigkait - verifiziert durch die Entkopplung der koaxialen Ausgangsleitung - dadurch erzwungen wird, daß .and the respective half of the transverse plate 6 as the "inner conductor". This line system is short-circuited at the end, specifically in the arrangement of FIG. 2 in the vertical longitudinal section plane running through the axis. This f . is due to the fact that in this level the voltage loss - verified by the decoupling of the coaxial output line - is enforced by the fact that.
die von den beiden Resonanzschlitzen.7 und 8 stammenden, untereinander gleich starken Teilwellen .der H11 -Wellen in der Mitte des Querbleches 6 - wie bereits erläutert gegenphasig aufeinandertreffen..-. ·the and 8 derived from the two Resonanzschlitzen.7 among themselves equally powerful partial waves .the H 11 -waves in the middle of the dash panel 6 - as already explained in antiphase meet ..-. ·
Die H11 -Wandströme auf dem Welleninne^nleiter 4 werden, dann nicht gestört, wenn der in der Mittelebene herrschende Kurzschluß über das innere Leitungsystem an den Ort der Resonanzschlitze 7 und 8 transformiert wird. Dies wird bei Betriebsfrequenzen ereicht, bei denen die halbe Länge 1 des Querbleches 6 entweder klein ist gegen die Wellenlänge - etwa 1 <λ /10 - , oder bei 1_:5ίη . λ /2. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, daß mit zunehmender Ordnungszahl η die räumliche Lage der Wiederkehrorte dieses Kurzschlusses bei Frequenzänderung immer stärker variiert. Es ergeben sich räumlich nicht stationäre Wiederkehrpunkte des. stationären Kurz'schlus.ses in der Mittelebene.The H 11 wall currents on the wave inner conductor 4 are not disturbed if the short circuit prevailing in the central plane is transformed via the inner line system to the location of the resonance slots 7 and 8. This is achieved at operating frequencies at which half the length 1 of the transverse plate 6 is either small compared to the wavelength - about 1 <λ / 10 - or at 1_: 5ίη. λ / 2. It should be pointed out, however, that with increasing atomic number η the spatial position of the return points of this short circuit varies more and more when the frequency changes. Spatially non-stationary return points of the stationary short circuit result in the central plane.
. ."Hingegen, tritt das erste H11 -Reflexionsmaximum mit stei-· ... gerider'frequenz-dann auf, wenn die Leitungs lange 1 = 0,25'XQr wird; denn bei dieser Frequenz und in ihrer ; Umgebung xzt das innere Leitungsystem am Ort der Resonanz'scHlitze 7 und 8 hochohmig. Gemildert wird dieser Einfluß auf die Wandströme' der H11 -Welle dadurch, daß wegen . der Schlitzlänge 1 >2 1 die·Schlitzresonanz weit unter dem H11 -Reflexionsmaximum liegt, und daher der Schlitz 7 bzw. 8 hier nicht mehr hochohmig ist.. . "In contrast, the first H occurs 11 -Reflexionsmaximum with increasing · ... gerider'frequenz-click when the line is 1 = 0,25'X Qr long, because at this frequency and in her; xzt environment, The inner line system at the location of the resonance slots 7 and 8 is highly resistive.This influence on the wall currents of the H 11 wave is mitigated by the fact that, due to the slot length 1> 2 1, the slot resonance is far below the H 11 reflection maximum, and therefore the slot 7 or 8 is no longer high-resistance here.
Es ist mit der Anordnung nach Fig.2 wegen des prinzipiell dünnen Welleninnenleiters 4 erstmals möglich, das erste H11 -Reflexionsmaximum mit 1 =■ Ο,25·λ so weit über den Betriebsfrequenzbereich zu schieben, daß es nicht mehr stört. Ein derart kurzes inneres Selektionsnetzwerk ist den bisherigen, äußeren Selektionsnetzwerken mit ihren viel längeren Kombinationsleitungssystemen hinsichtlich Breitbandigkeit und vor allem wegen der Einfachheit der Anordnung wesentlich überlegen. .With the arrangement according to FIG. 2, because of the basically thin inner waveguide 4, it is possible for the first time to shift the first H 11 reflection maximum with 1 = ■ Ο, 25 · λ so far over the operating frequency range that it no longer interferes. Such a short inner selection network is significantly superior to the previous, outer selection networks with their much longer combination line systems in terms of broadband and, above all, because of the simplicity of the arrangement. .
Der Hg1 -Koaxialwellenwandler nach Fig.2 läßt sich in folgender Weise zu einer HQ1 - H11 -Peilwellenweiche erweitern. Die Kürzschlußplatte 2 im Hintergrund der Anordnung nach Fig.2 wird durch einen sprunghaften, stetigen oder gestuften Übergang auf einen Hohlleiter oder Wellenleiter solcher Art ersetzt, daß sich in diesem weiterführenden Wellenleiter nur noch ein aperiodisch abklingendes H01-FeId ausbreiten kann, während sich H11-Wellen hier genügend weit über ihrer Grenzfreguenz, und daher aperiodisch ungedämpft ausbreiten können. Solche Übergänge, werden nach bekannten Prinzipien dimensioniert. Der Welleninnenleiter 4 wird entweder nach hinten so weit verlängert, bis es an einem geeigneten Abschluß, z.B. an einer Polarisationsweiche mit freiem Zentrum, möglich ist, die Koaxialleitung mit der umgewandelten HQ1-Welle aus dem Wellenleiter herauszuführen. Falls dies wegen zwischengeschalteter und das Durchziehen eines Welleninnenleiters 4 sehr erschwerender Elemente wie z.B. Krümmer nicht möglich ist, wird der Welleninnenleiter. 4. möglichst kurz gehalten ·■ ·' und mit radial oder schräg zum äußeren Leiter T verlaufenden Streben in seiner zentralen Lage gehalten» Diese Haltestreben, die sich auch dazu eignen, die innere Koaxialleitung herauszuführen, können nach den in der DE-OS 28 02 132 aufgestellten Grundsätzen dimensioniert werden.The Hg 1 coaxial wave converter according to FIG. 2 can be expanded in the following way to form an H Q1 - H 11 direction finding switch. The short-circuit plate 2 in the background of the arrangement according to FIG. 2 is replaced by an abrupt, steady or stepped transition to a waveguide or waveguide of such a type that only an aperiodically decaying H 01 field can propagate in this further waveguide, while H. 11 waves here sufficiently far above their limit frequency and can therefore propagate aperiodically without being attenuated. Such transitions are dimensioned according to known principles. The inner waveguide 4 is either lengthened to the rear until it is possible at a suitable termination, for example at a polarization switch with a free center, to lead the coaxial line with the converted H Q1 wave out of the waveguide. If this is not possible because of interposed elements, such as elbows, which make it very difficult to pull through an inner waveguide 4, the inner waveguide is used. 4. kept as short as possible · ■ · 'and held in its central position with struts running radially or diagonally to the outer conductor T »These retaining struts, which are also suitable for leading out the inner coaxial line, can be used according to the DE-OS 28 02 132 established principles.
3 24 7-5523 24 7-552
82 P 2 O 9 1 OE ;82 P 2 O 9 1 OE;
Wie bereits erwähnt wurde, ist die so entstandene HQ1-H^-Weiche bezüglich beliebig polarisierter H^-Wellen noch nicht exakt rotationssymmetrisch, wenngleich der Grad der Unsymmetrie, der sich auf Unterschiede in der Re- i : . flexion (siehe H11 - bzw. H11h-Verhalten) und in der elektrischen Länge der Weichendurchgangswege für orthogonale H.,..-Wellen bezieht, wegen der relativ sehr geringen Kopplung der H11-WeIUn (Fig.1) nicht hoch ist..Wie ■ "! erläutert, wird diese Unsymmetrie bei der Hq1-H11-Weiche mit zwei Resonanzschlitzen 7 und 8. nach Fig. 2 um so ■ kleiner, je dünner der Welleninnenleiter 4 im Vergleich zum Außenleiter 1 der koaxialen Welleqleitung gemacht j wird.As has already been mentioned, the resulting H Q1 -H ^ switch is not yet exactly rotationally symmetrical with respect to arbitrarily polarized H ^ waves, although the degree of asymmetry, which relates to differences in the Re- i:. flexion (see H 11 and H 11h behavior) and the electrical length of the switch passages for orthogonal H., ..- waves is not high because of the relatively very low coupling of the H 11 -WeIUn (Fig. 1) ..How ■ "! discussed is made this asymmetry in Hq 1 -H 11 -Soft with two resonant slots 7 and 8 of Fig. 2 so as ■ smaller, the thinner the shaft inner conductor 4 in comparison to the outer conductor 1 of the coaxial Welleqleitung j will.
Absolute Rotationssymmetrie, wie sie z.B. im Betrieb mit zirkularer Doppelpolarisation notwendig ist, wird mit der in einer Schrägansicht in Fig. 3 skizzierten Hq1-H11-.Weiche erreicht, und zwar auch bei relativ großen Durchmessern des Welleninnenleiters 4. Die Weiche in Fig.3 arbeitet nach dem gleichen Prinzip der feldselektiven H Kopplung wie die. Weiche in Fig.2. Zusätzlich zum horizontalen-, in diesem Fall aus zwei Hälften 6'und 6" bestehendes Querblech 6 dieser Weiche mit zwei Resonanz-• schlitzen 7 und 8 wird bei der Anordnung nach Fig.3 ein vertikales ebenfalls aus zwei Hälften 9'und 9" bestehendes Querblech 9 eingeführt, das in gleicher Weise mit dem Innenleiter 5 der nach hinten verlaufenden Koaxialleitung kontaktiert ist .wie das horizontale Querblech 6. Das neu hinzugefügte, vertikale Querblech 9 speist zwei weitere Resonanzschlitze 10 und 11 in der Wand des Welleninnenleiters 4. Der obere Resonanzschlitz 10 ist nach Fig.3 unmittelbar rechts neben dem Querblechabschnitt 9' und der. untere Schlitz 11 links vom Querblechabschnitt 9" angebracht. Die vier Resonanzschlitze 7,8,10 und 11' in Fig.3 liegen also von der Rohrachse aus betrachtet durchweg auf der gleichen Seite ihres jeweiligen Quer-Absolute rotational symmetry, as it is necessary, for example, in operation with circular double polarization, is achieved with the Hq 1 -H 11 -W switch sketched in an oblique view in FIG. 3, even with relatively large diameters of the inner waveguide 4. The switch in FIG .3 works on the same principle of field-selective H coupling as the. Switch in Fig. 2. In addition to the horizontal cross plate 6 of this switch, which in this case consists of two halves 6 'and 6 "with two resonance slots 7 and 8, in the arrangement according to FIG Cross plate 9 introduced, which is contacted in the same way with the inner conductor 5 of the backward running coaxial line. Like the horizontal cross plate 6. The newly added, vertical cross plate 9 feeds two further resonance slots 10 and 11 in the wall of the inner waveguide 4. The upper resonance slot 10 is according to Figure 3 immediately to the right of the transverse plate section 9 'and the. Lower slot 11 is attached to the left of the cross-plate section 9 ″. The four resonance slots 7, 8, 10 and 11 'in FIG.
2 82 8
■ - a*- .·_ ■ 82 P 20 9 1 DE■ - a * -. · _ ■ 82 P 20 9 1 DE
blechabschnittes. Ein Strom, der auf dem zentralen koaxialen Innenleiter 5 von hinten kommt, wird wegen der Symmetrie der Anordnung in vier untereinander gleich starke und gleichphasige Teilströme auf den vier, radial nach außen laufenden Querblechabschnitten 6', 6", 9'und 9" aufgeteilt. Diese Ströme speisen die Resonanzschlitze 7,8,10 und 11 und erzeugen dort Verschiebungsströme, die stets zyklisch liegen und die auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 vor den vier Resonanzschlitzen 7,8,10 und 11 im koaxialen Wellenleiter 1,4 jeweils H -Kompo-sheet metal section. Due to the symmetry of the arrangement, a current coming from behind on the central coaxial inner conductor 5 is divided into four equally strong and in-phase partial currents on the four radially outwardly extending transverse sheet metal sections 6 ', 6 ", 9' and 9". These currents feed the resonance slots 7, 8, 10 and 11 and generate displacement currents that are always cyclical and that are H -compo on the outer surface of the inner waveguide 4 in front of the four resonance slots 7, 8, 10 and 11 in the coaxial waveguide 1.4 -
Z-Z-
nenten von untereinander stets gleicher Stärke und Richtung anregen. Diese Feldkonfiguration entspricht wiederum derjenigen der H01-WeIIe des runden, koaxialen Wellenleiters. <■·.·..■' .stimulate elements of the same strength and direction among each other. This field configuration in turn corresponds to that of the H 01 wave of the round, coaxial waveguide. <■ ·. · .. ■ '.
Die Weiche nach Fig.3 verhält sich aus Gründen der Symmetrie gegenüber horizontal polarisierten H11,-Wellen' exakt ebenso wie gegenüber vertikal polarisierten H11-Wellen, nämlich so, wie es bei der Weiche nach Fig.2 für H11-WeIIeH beschrieben ist. Die Anordnung nach Fig.3 stellt somit im Hinblick auf Reflexion und elektrische Länge für beliebig polarisierte H1^-Wellen eine ' ' vollständig.rotationssymmetrische H01- H11 -Weiche dar. Damit ist bei einer entsprechend der Fig.3 ausgebildeten Weiche jegliche Depolarisation= linear öder' zirkulär polarisierter H1 ,.-Wellen ausgeschlossen. Dies gilt auch ■ dann, wenn der Durchmesser des · Welleninnenleiters 4 relativ groß ist,d.h\ wenn eine größere Anzahl von Verschiebungsstromlinien auf den Welleninnenleiter 4 treffen und als Folge davon eine nennenswerte Verkopplung einzelner der Resonanzschlitze 7,8,10 oder 11 mit den H1 ..-Wellen auftritt. Da relativ große Durchmesser des Welleninnenleiters 4 aus Gründen der Herstellbarkeit bei . höheren Betriebsfrequenzen, z.B. über 10 GHz, in Betracht zu ziehen sind, eignet sich die Weichenanordnung nach Fig.3 vor allem für höhere Frequenzen und bei sehr hohenThe switch according to Figure 3 behaves, for reasons of symmetry with respect to horizontally polarized H 11 -wave 'exactly as compared with vertically polarized 11 H -waves, namely as described -WeIIeH 11 in the switch of Figure 2 for H so, is. With regard to reflection and electrical length for arbitrarily polarized H 1 ^ waves, the arrangement according to FIG. 3 thus represents a “completely rotationally symmetrical H 01 - H 11 switch Depolarization = linear or circularly polarized H 1 , - waves excluded. This also applies when the diameter of the inner waveguide 4 is relatively large, ie when a larger number of displacement streamlines meet the inner waveguide 4 and, as a result, a significant coupling of individual resonance slots 7, 8, 10 or 11 with the H 1 ..- waves occurs. Since the inner waveguide 4 has a relatively large diameter for reasons of manufacturability. If higher operating frequencies, for example above 10 GHz, are to be taken into account, the switch arrangement according to FIG. 3 is particularly suitable for higher frequencies and at very high frequencies
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02Ρ 20 9 1 OE02Ρ 20 9 1 OE
Entkopplungsforderungen zwischen dualen Zirkularpolarisationen. .Demands for decoupling between dual circular polarizations. .
Neben d@r vollständigen Rotationssymmetrie hat die Weiche nach Fig.3 die folgende weitere neue Eigenschaft. Die gekreuzten Querbleche 6 und 9 dieser Weiche wirken nicht . nur für H^-Wellen jeglicher Polarisation als inneres Selektionsnetzwerk., sondern auch gegenüber der Hp1-WeIIe. Auf der Außenfläche des Welleninnenleiters 4 hat die Hp1_ Welle an diametral gegenüberliegenden Stellen H -Kornponenten von untereinander gleicher Stärke und Richtung. Diese H -Komponenten, die nach Fig.1 im Vergleich zu denen· der Ηη^-Welle sehr klein sind, wären für sich allein betrachtet in der Lage, über die beiden Resonanzschlitze 7,8 des einen, z.B. horizontalen Querbleches 6 einen kleinen Differenzstrom in der Koaxialleitung zu erzeugen. Gleiches gilt für den Koppler nach Fig.2,' dessen tU-j-Selektivität "nur" auf der z.B. aus Fig.1 entnehmbaren feldselektiven Wirkung beruht, .die mit kleiner werdendem Durchmesser desIn addition to the complete rotational symmetry, the switch according to FIG. 3 has the following additional new property. The crossed transverse plates 6 and 9 of this switch do not work. only for H ^ waves of any polarization as an inner selection network, but also in relation to the Hp 1 wave. On the outer surface of the inner waveguide 4, the Hp 1 wave has H components of the same strength and direction at diametrically opposite points. These H -components, which according to FIG. 1 are very small compared to those of the Ηη ^ -wave, considered on their own would be able to generate a small differential current via the two resonance slots 7, 8 of the one, for example horizontal transverse plate 6 to generate in the coaxial line. The same applies to the coupler according to FIG. 2, whose tU-j selectivity is "only" based on the field-selective effect which can be taken from FIG
Welleninnenleiters 4 ansteigt. .Waveguide 4 increases. .
Bei der Weiche nach Fig.3 hingegen erzeugt die H21-WeIIe mit ihrem zweiten.H -Komponentenpaar vor den beiden Resonanzschlitzen 10 und 11 des anderen z.B. vertikalen Querbleches 9 einen ebenso kleinen Differenzstrom wie die beiden zuerst betrachteten H -Komponenten. Da das erste und das· zweite H -Komponentenpaar bei der H21-WeIIe untereinander gleiche Amplitude, aber stets entgegengesetzte Richtung haben, wie sich bei jeglicher H21-Polarisation aus dem H21-Feldbild des koaxialen Wellenleiters ergibt, gilt dies auch für die entsprechenden Differenzströrae. Diese Differenzströme, die ja.in ein und derselben Koaxialleitung fließen, löschen sich somit stets gegenseitig aus.In the case of the switch according to FIG. 3, on the other hand, the H 21 wave with its second H component pair in front of the two resonance slots 10 and 11 of the other, for example vertical transverse sheet 9, produces a differential current that is just as small as the two H components considered first. Since the first and the second H component pair in the H 21 wave have the same amplitude but always opposite directions, as is evident from the H 21 field image of the coaxial waveguide for any H 21 polarization, this also applies to the corresponding differential currents. These differential currents, which flow in one and the same coaxial line, thus always cancel each other out.
82Ρ 209t OE82Ρ 209t OE
Die Hp1-WeIIe ist also bei der Weiche nach Fig.3 nicht nur mit ihrer bloßen Feldselektivität, je nach dem Durchmesser des Welleninnenleiters 4, von der Koaxialleitung entkoppelt, sondern zusätzlich noch mit der Netzwerkselektivität, die den gekreuzten Querblechen 6 und 9 gegenüber der Hp1-WeIIe zukommt. Diese Netzwerkselektivität ist bei voller Symmetrie der Anordnung breitbandig beliebig hoch.The Hp 1 -WeIIe is decoupled from the coaxial line in the switch according to FIG Hp 1 -WeIIe comes. With full symmetry of the arrangement, this network selectivity is arbitrarily high in broadband.
Bei der Anordnung nach Fig.3 kann mit folgender einfachen Änderung ein grundsätzlicher Funktionswandel, und zwar zum Hp1-Koaxialwellenwandler, herbeigeführt werden. Beide Resonanzschlitze ein und desselben, an sich beliebigen Querbleches 6 oder 9 werden gegenüber der in Fig.3 gezeigten Lage auf der jeweils anderen Seite dieses . Querbleches 9 bzw. 6 angebracht. Ein Primärstrom aus der Koaxialleitung erzeugt dann im koaxialen Wellenleiter 4,1 vor den Resonanzschlitzen 7,8,10 und 11 H -Komponenten,In the case of the arrangement according to FIG. 3, a basic functional change, namely to the Hp 1 coaxial wave converter, can be brought about with the following simple change. Both resonance slots one and the same, any transverse plate 6 or 9 per se, are opposite the position shown in FIG. 3 on the respective other side of this. Cross plate 9 or 6 attached. A primary current from the coaxial line then generates H components in the coaxial waveguide 4.1 in front of the resonance slots 7, 8, 10 and 11,
die in zyklischer Reihenfolge alternierende-. Richtungen haben. Diese H -Konfiguration paßt nun zur Hp1-WeIIe, die angeregt wird. Dagegen ist diese alternierende H -Komponentenfolge konträr zur H01-WeIIe und auch zu H^-Wellen jeglicher Polarisation. Dieses abgewandelte innere Selektionsnetzwerk koppelt also nun die Hp1-WeIIe mit der Koaxialleitung 5,4 und entkoppelt diese von der HQ1-Welle und von allen H11-WeIlOn. Die Netzwerkselektivität wird hier allerdings von einem negativen Beitrag, durch "Feldselektivität" reduziert, da eine im koaxialen Wellenleiter laufende HQ1-Welle nach Fig.1 die einzelnen Resonanzschlitze 7,8,10 und 11 nach wie vor viel stärker anregtalternating in cyclical order. Have directions. This H configuration now matches the Hp 1 wave that is excited. In contrast, this alternating H component sequence is contrary to the H 01 wave and also to H ^ waves of any polarization. This modified inner selection network thus now couples the Hp 1 wave with the coaxial line 5.4 and decouples this from the H Q1 wave and from all H 11 waves. The network selectivity is reduced here, however, by a negative contribution, due to "field selectivity", since an H Q1 wave running in the coaxial waveguide according to FIG. 1 still excites the individual resonance slots 7, 8, 10 and 11 to a much greater extent
als die H21-WeIIe. .than the H 21 -WeIIe. .
Zur Vervollständigung, dieser Betrachtung wird darauf hingewiesen, daß in Fig.4 in einer perspektivischen Ansicht die Grundform der vorher beschriebenen Hq ^- Koaxial-Wellenweiche dargestellt, ist. Diese Bauweise hatTo complete this, this consideration is focused on pointed out that in Fig.4 in a perspective View the basic shape of the previously described Hq ^ - Coaxial wave switch shown is. This construction has
- 27.- '■ "■■ 82P 20 9 1 OE- 27.- '■ "■■ 82P 20 9 1 OE
in einem Welleninnenleiter 12 nur einen einzigen Resonanzschlitz 13, der von einem "halben",d.h. nur über einen halben Durchmesser reichenden Querblech 14 aus der Koaxialleitung 5, 12 mit dem zentralen Innenleiter 15 gespeist wird. Diese Anordnung arbeitet rein feldselektiv, ohne jedes innere Selektionsnetzwerk. Gleichwohl ist von dieser Anordnung unter Berücksichtigung der relativen H -Amplituden in Fig.1 eine umso höhere Entkopplung der Hp1-. Welle und aller H^-Wellen von· der Koaxialleitung zu erwarten, je dünner, der Wellenirinehleiter 12 ist, wobei insbesondere die H,-..-Reflexion sehr klein wird. Dieser einfache Innenschlitzkoppler ist insbesondere für tiefere Frequenzen, etwa unter 2 GHz, geeignet. 'in an inner waveguide 12 only a single resonance slot 13, which is fed by a "half", ie only half a diameter, transverse plate 14 from the coaxial line 5, 12 with the central inner conductor 15. This arrangement works in a purely field-selective manner, without any internal selection network. Nevertheless, by this arrangement, in consideration of the relative amplitudes H in Figure 1 is of even greater decoupling of the Hp 1 -. Wave and all H ^ -waves to be expected from the coaxial line, the thinner the wave conductor 12 is, with the H, -..- reflection in particular becoming very small. This simple internal slot coupler is particularly suitable for lower frequencies, for example below 2 GHz. '
In den beiden in Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungs- .· beispielen ist der Rohrleiter 1 nicht wie beim Beispiel nach Fig.2 durch eine metallische Kurzschlußplatte abgeschlossen, sondern er geht .mittels eines kegelförmigen Übergangsstückes■16 auf einen engeren Rundhohlleiter 14 über. In diesem engeren Rundhohlleiter 17 kann sich z.B. das HQ1-Feld nur noch aperiodisch gedämpft ausbreiten, wogegen die H11-WeIIe'dort noch gut ausbreitungsfähig ist.In the two exemplary embodiments shown in FIGS. In this narrower circular waveguide 17, for example, the H Q1 field can only propagate in an aperiodically attenuated manner, whereas the H 11 wave there is still capable of propagation.
15 Patentansprüche' ·15 claims' ·
4 Figuren ' ;. /■ ·4 figures';. / ■ ·
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5266962A (en) * | 1990-12-06 | 1993-11-30 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method of converting transverse electrical modes and a helically outlined aperture antenna for implementing the method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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