Wellentypweiche

Abstract

 Es wird eine Modenweiche in Form eines Hohlleiterab­schnittes eines runden oder quadratischen Hohlleiters vorgestellt, die hervorragende elektrische Eigenschaf­ten bezüglich der Auskopplung und einen besonders ein­fachen mechanischen Aufbau aufweist. Die Auskopplung des höheren Wellentyps TM01 erfolgt über eine radial umlaufende Nut (N). Über paarweise gegenüberliegende Koppelelemente (E) werden die so ausgekoppelten Signale einem geeigneten Netzwerk (NW) zugeführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Wellentypweiche zur Aus­kopplung eines höheren Wellentyps bei geringer Kopplung des Grundwellentyps mit Hilfe von koaxialen Sonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in der Hohlleiterwandung eingelassenen, quer zur Strah­lungsrichtung verlaufenden Nut angeordnet sind.

[0002] Derartige Wellentypweichen sind grundsätzlich von Horn­strahlern mit integrierten Modenkopplern für mindestens einen höheren Wellentyp zum Zweck der automatischen Nachführung der Antenne auf eine sich bewegende und elektromagnetische Wellen aussendende Strahlungsquelle bekannt.

[0003] In der DE-AS 24 60 552 ist ein Hornstrahler mit einer Anordnung zur Entnahme von der Ablagemessung dienenden Wellentypen beschrieben, der in der Hornstrahlerwand sitzende koaxiale Kopplungssonden, Kopplungsschleifen der Kopplungsschlitze aufweist, die radialsymmetrisch in einer in der Hornstrahlerwand umlaufenden Nut ange­ordnet sind. Die Nuttiefe beträgt hierbei eine Viertel­wellenlänge und es wird vorausgesetzt, daß sich im Hornstrahler vorzugsweise ein hybrider Grundwellentyp ausbreitet. Außerdem sind die Koppelelemente bis in den Innenraum des Hornstrahlers durchgeführt.

[0004] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Auskopplung des TM₀₁-bzw. TM₁₁-­Wellentyps aus einem glattwandigen Hohlleiterabschnitt mit kreisförmigem oder quadratischem Querschnitt für eine zirkular polarisierte Welle anzugeben, welche eine sehr geringe Kopplung des Grundwellentyps aufweist und gleichzeitig die Verwendung hoher Sendeleistungen er­laubt.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Koppelstelle des höheren Wellentyps in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenlänge des betreffen­den höheren Wellentyps von der ersten Stufe eines an sich bekannten λ/4-Transformators, welcher den Quer­schnitt des die Wellentypweiche enthaltenden Hohllei­terabschnittes verringert, angeordnet ist, und daß die Auskopplung über eine radial umlaufende Nut mit einer Nuttiefe im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 und einer Nut­breite B im Bereich von 0,01<B/λ<0,05 erfolgt, wobei die an sich bekannten Koppelelemente paarweise gegen­überliegend am Umfang der Außenwand der Nut angeordnet sind.

[0006] Vorteilhafterweise kann der λ/4-Transformator auch eine oder mehrere Nuten zur Verbesserung des Stehwel­lenverhältnisses des Grundwellentyps aufweisen. Außer­dem kann die Hohlleiterwandung im Bereich der Koppel­stelle mit einem sich verjüngenden Querschnitt verlau­fen.

[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ben. Es zeigt die einzige Figur einen schematisch ver­einfachten Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Wellentypweiche nach der Erfingung.

[0008] Das Ausführungsbeispiel ist als Hohlleiterbauteil HL mit rundem Querschnitt ausgeführt, welches mittels der Flansche F1, F2 in einen Leitungszug integriert werden kann. Der Hohlleiterabschnitt reduziert den Querschnitt von einem Durchmesser D2 beim Flansch F2, in dem neben der Grundwelle TE₁₁ auch der erste höhere Wellentyp TM₀₁ ausbreitungsfähig ist, auf einen Durchmesser D1 beim Flansch F1, in dem nur noch der Grundwellentyp existieren kann.

[0009] Die Übergangsstufe im Bereich der Koppelstelle K mit der umlaufenden Nut N ist so ausgebildet, daß der Grundwellentyp TE₁₁ möglichst reflexionsfrei übertra­gen wird und gleichzeitig der auszukoppelnde TM₀₁-­Wellentyp phasenrichtig reflektiert wird und eine ste­hende Welle bildet. Deshalb wurde zur Reflexion des höheren Wellentyps TM₀₁ ein λ/4-Transformator TR mit einer Stufe S im Abstand λ/4 von der Koppelstelle K vorgesehen.

[0010] Die Auskopplung des höheren Wellentyps TM₀₁ erfolgt über eine radial umlaufende Nut N, die im Verhältnis zu ihrer Tiefe T eine sehr geringe Breite B aufweist. Die Tiefe T ist im Gegensatz zur üblichen Dimensionierung im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 gewählt worden, wobei λ die Hohlleiterwellenlänge des auszukoppelnden höheren Wellentyps ist. Die Breite B der Nut N wird im Bereich 0,01<B/λ<0,05 festgelegt. Durch Variation des Tiefen­/Breiten-Verhältnisses kann im jeweiligen Anwendungs­fall die Entkopplung des Grundwellentyps im Hinblick auf die Kopplung des höheren Wellentyps optimiert wer­den.

[0011] Die Entnahme des höheren Wellentyps aus der Nut N er­folgt im Bereich der außenliegenden Schmalseite A der Nut mit Hilfe von paarweise gegenüberliegenden Koppel­elementen E bekannter Bauart. Die Koppelelemente werden dann in bekannter Art mittels eines geeigneten Netzwer­kes NW, das in der Figur nicht dargestellt ist, zusam­mengefaßt.

[0012] Die erfindungsgemäße Art der Auskopplung eines höheren Wellentyps kann ohne eine Einschränkung auch bei einem Hohlleiterabschnitt mit quadratischem Querschnitt ange­wendet werden. Der Quadratische Hohlleiterabschnitt weist dann an der Koppelstelle wiederum einen gestuften λ/4-Transformator TR auf, der die Reflexionsebene für den aus einer radial umlaufenden Nut N auszukoppelnden höheren Wellentyp TM₁₁^□ bildet.

[0013] Je nach Anwendungsfall kann der λ/4-Transformator auch durch einen linear konisch bzw. pyramisch oder kontinuierlich gekrümmten Wandverlauf im Bereich der Koppelstelle ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, im Bereich der Koppelstelle noch eine oder mehrere Nuten zur Verbesserung der Anpassung des Grundwellentyps vor­zusehen.

[0014] Die erfindungsgemäßen Vorteile sind besonders darin zu sehen, daß hiermit eine Wellentypweiche geschaffen wur­de, die sich durch erheblich verbesserte elektrische Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Auskopplung als auch bezüglich der Verwendbarkeit bei der Übertragung hoher Leistungen auszeichnet. Durch die Ausbildung der Wellentypweiche als Hohlleiterabschnitt können alle Vorteile der Austauschbarkeit modulartiger Baugruppen in einem System genutzt werden.

[0015] Bei einem Labormuster konnten folgende Meßwerte bei zirkularer Polarisation erzielt werden: Bandbeite: 12 %; Entkopplung vom Grundwellentyp: -27 dB; Rückfluß­dämpfung: -30 dB; Kopplung des höheren Wellentyps: -6 dB.

Ansprüche

1. Wellentypweiche zur Auskopplung eines höheren Wellentyps bei geringer Kopplung des Grundwellentyps mit Hilfe von koaxialen Sonden oder Schlitzen, welche radialsymmetrisch in mindestens einer in der Hohllei­terwandung eingelassenen, quer zur Strahlungsrichtung verlaufenden Nut angeordnet sind, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Koppelstelle (K) des höheren Wellentyps (TM₀₁°/TM₁₁^□) in einer Entfer­nung von etwa einem Viertel der Hohlleiterwellenläge (λ_TM01/TM11/4) des betreffenden höheren Wellen­typs von der ersten Stufe (S) eines an sich bekannten λ/4-Transofrmators (TR), welcher den Querschnitt des die Wellentypweiche enthaltenden Hohlleiterabschnittes (HL) verringert, angeordnet ist, und daß die Auskopp­lung über eine radial umlaufende Nut (N) mit einer Nut­tiefe (T) im Bereich von 0,4<T/λ<0,7 und einer Nut­breite B im Bereich von 0,01<B/λ<0,05 erfolgt, wobei die an sich bekannten Koppelelemente (E) paarweise ge­genüberliegend am Umfang der Außenwand (A) der Nut (N) angeordnet sind.

2. Wellentypweiche nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der λ/4-Transformator (TR) eine oder mehrere Nuten (NT) in der Wandung des Hohlleiterabschnittes (HL) zum Zweck der Verbesserung der Anpassung des Grundwellentyps aufweist.

3. Wellentypweiche nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Hohlleiterabschnittes (HL) im Bereich der Koppelstelle verjüngt.

Zeichnung