Anordnung zur Auskopplung zweier orthogonal linear polarisierter Wellen aus einem Hohlleiter

Abstract

 Bei einer Anordnung zur Auskopplung von zwei orthogonal linear polarisierten Wellen aus einem Hohlleiter ist für jede Polarisationsrichtung ein von einer Seitenwand aus in den Hohlleiter ragender Koppelstift (13, 14) vorgesehen, wobei beide Koppelstifte rechtwinklig zueinander angeordnet sind und mindestens ein Kurzschlußelement (16, 22) vorgesehen ist, das von der dem nächstliegenden Koppelstift enthaltenden Querebene (17, 19) einen bestimmten Abstand (18, 24) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebene und durch die EP-PS 0 059 927 bekannt gewordene An­ordnung. Diese bekannte Anordnung zeigt einen Speisehohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt, der am erregerfernen Ende rechtwinklig auf einer Massefläche eines eine Umsetzerschaltung tragenden Mikrostreifenleitersubstrats steht und mit dieser kontaktiert ist Dabei ragen vier Koppelstifte durch das Mikrostreifenleiter­substrat in den Speisehohlleiter hinein, wobei die Fußpunkte der Koppelstifte mit Mikrostreifenleitern auf der der Masse­fläche gegenüberliegenden Seite des Substrats verbunden sind. Die vier Koppelstifte sind so positioniert und ausgebildet, daß sie die Signale beider linearer Polarisationsrichtungen ankoppeln. Durch symmetrische Auskopplung der Hohlleitergrund­welle mit zwei Koaxialleitungen je Polarisationsrichtung wird dabei eine Verkoppelung unterdrückt.

[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der ein­gangs genannten Art bei geringer Durchgangsdämpfung und geringer Polarisationsverkopplung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die seitliche Anordnung der Koppelstifte, die die Hohlleiter­ wandungen isoliert durchdringen, ermöglicht eine einfache, raumsparende und zuverlässige Bauart. Je Polarisationsrichtung ist nur ein Koppelstift und damit jeweils nur eine Koaxialleitung zur Fortleitung der Signale erforderlich. Die rechtwinklig zu­einander angeordneten Koppelstife, die als Auskoppelantennen für die beiden Polarisationsrichtungen dienen, ermöglichen eine zuverlässige Auskopplung beider orthogonal linear polarisierten Wellen aus dem Hohlleiter. Das Kurzschlußelement dient dazu, die Wellen mit möglichst voller Leistung auszukoppeln. Zur Er­zielung einer geringen Reflexionsdämpfung besteht ein bestimmter Abstand zwischen dem Kurzschlußelement und einer Querebene, die den nächstliegenden Koppelstift enthält. Dieser Abstand beträgt vorzugsweise ca. 1/4 der Wellenlänge λ _g der im Hohlleiter geführten Welle oder weniger. Dabei bedeutet λ _g die Wellenlänge der bei Mittenfrequenz von dem Hohl­leiter geführten Welle.

[0003] In einer Ausgestaltung der Erfindung sind beide Koppelstifte in einer gemeinsamen Querebene vorgesehen, wobei ein Kurzschluß­element vorgesehen ist, dessen Abstand zur Querebene etwa 1/4 der Wellenlänge λ _g der im Hohlleiter geführten Welle ist. Damit liegen beide Koppelstifte, das heißt beide Ankoppel­antennen, im ersten Maximum des elektrischen Feldes. Es ergibt sich eine minimale Durchgangsdämpfung und eine maximale Auskopp­lung. Die Anordnung beider Koppelstifte in einer Ebene bewirkt je­doch eine verhältnismäßig große Verkopplung. Daher wird in einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß jeder Koppelstift in ei­ner gesonderten Querebene liegt, daß beide Querebenen einen gegen­seitigen Abstand aufweisen, der der halben Wellenlänge entspricht und daß ein Kurzschlußelement vorgesehen ist, dessen Abstand zur benachbarten Querebene mit dem nächstliegenden Koppelstift etwa 1/4 der Wellenlänge der im Hohlleiter geführten Welle beträgt. Bei einer derartigen Bauart liegt die eine Antenne, gemessen vom Kurz­schlußelement aus, im ersten Maximum, d. h. bei λ _g /4, und die zweite Antenne im zweiten Maximum, das heißt bei 3/4 λ _g. Diese Bauart ermöglicht zwar eine erhebliche Verringerung der Verkopplung gegenüber der vorgenannten Bauart, jedoch ergibt sich bei der Antenne, die im zweiten Feldmaximum liegt (3/4 λ _g- Abstand vom Kurzschlußelement), eine Schmalbandigkeit im Bereich dieser Antenne. Dies liegt daran, daß, in Abhängigkeit von der Frequenz, die Lage des zweiten Maximums stärker variiert als die des ersten Maximums. Somit können die Frequenzen, die beiderseits der Mittenfrequenz liegen, von dem im zweiten Maximum des elektrischen Feldes liegenden Koppel­stift (Koppelantenne) mehr oder weniger gut ausgekoppelt werden.

[0004] Zur optimalen Auskopplung wird daher gemäß einem weiteren Aus­führungsbeispiel vorgeschlagen, daß jeder Koppelstift in einer gesonderten Querebene des Hohlleiters liegt, daß jedem Koppel­stift ein eigenes Kurzschlußelement zugeordnet ist und daß der Abstand zwischen den die beiden Koppelstifte enthaltenden Querebenen und dem zugehörigen Kurzschlußelement jeweils gleich 1/4 der Wellenlänge der im Hohlleiter geführten Welle beträgt. Dadurch, daß nunmehr jedem Koppelstift ein eigenes Kurzschlußelement zugeordnet ist, entfällt der obengennante Nachteil der Schmalbandigkeit im Bereich des einen Koppel­stiftes. Beide Koppelstifte besitzen gleiche und gleich gute Bandbreiten. Der Abstand eines jeden Koppelstiftes zu dem ihm zugeordneten Kurzschlußelement beträgt ca. λ _g/4 oder weniger. Ferner ist nicht mehr erforderlich, daß beide Koppelstifte einen festen Abstand von 1/2 λ _g besitzen, so daß die Baulänge des Hohlleiters verringert werden kann. Es ist lediglich ein bestimmter Mindestabstand zwischen dem in Einfallsrichtung der Wellen ersten Kurzschlußelement und dem zweiten Koppelstift vorgesehen, der sich aus dem Wunsch nach einer geringen Reflexionsdämpfung ergibt. Dieser Abstand ist variabel und wurde experimentel zu mindestens λ _g/8 Polarisationsentkopplung.

[0005] Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­sprüchen.

[0006] In der Zeichnung sind in den Figuren 1 bis 7 Ausführungsbei­spiele des Gegenstandes gemäß der Erfindung schematisch darge­stellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Hohlleiters mit zwei Koppelstiften in einer Querebene und mit einem Kurzschluß­element,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt I-I gemäß Fig. 1

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Hohlleiters mit zwei Koppel­stiften in zwei Querebenen und mit einem Kurzschlußelement,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt III-III gemäß Fig. 3,

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Hohlleiters mit zwei Koppelstiften in zwei Ebenen und mit zwei Kurzschlußelementen.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt V-V gemäß Fig. 5 und

Fig. 7 zeigt eine Einzelheit.

[0007] Der einen quadratischen Querschnitt aufweisende Hohlleiter ist mit 10 bezeichnet und besitzt an zwei Seitenwandungen 11 und 12 zwei rechtwinklig zueinander angeordnete und rechtwinklig zu den Seitenwandungen 11 und 12 in den Hohlleiter eintauchende Koppel­stifte 13, 14. Die Einfallsrichtung für zwei orthogonal linear polarisierte Welle ist mit 15 bezeichnet. Der Hohlleiter 10 ist am erregerfernen Ende mit einer Kurzschlußplatte 16 abgeschlossen. Gemäß Fig. 1 und 2 liegen beide Koppelstifte, die als Ankoppel­antennen dienen, in einer einzigen Querebene 17. Der Abstand 18 zwischen Querebene 17 und Kurzschlußelement 16 ist etwa gleich λ _g/4 oder kleiner, wobei λ _g die Wellenlänge der bei Mitten­frequenz vom Hohlleiter 10 geführten Welle ist. Beide Antennen bzw. Koppelstifte 13, 14 liegen im ersten Maximum des elektrischen Feldes. Diese Bauart zeigt eine relativ große Verkopplung zwischen den Wellen der beiden Polarisationsrichtungen, die bei den meisten Anwendungen unerwünscht ist.

[0008] Gemäß Fig. 2 ist der Koppelstift 14 in einer gesonderten Querebene 19 angeordnet, deren Abstand 20 zur Querebene 17 etwa λ _g/2 beträgt. Bei dieser Bauart liegt der erste Koppelstift 13 wiederum im ersten Feldmaximum, und zwar im Abstand 18 vom Kurzschluß­element 16, während der zweite Koppelstift 14 nunmehr im zweiten Maximum des elektrischen Feldes liegt, und zwar in einem Abstand 21 vom Kurzschlußelement 16.

[0009] Dieser Abstand 21 ist etwa kleiner gleich 3/4 λ _g. In Abhängkeit von der Frequenz variiert die Lage des zweiten Maximums im Bereich des Koppelstiftes 14 stärker als die des ersten Masimums im Bereich des Koppelstiftes 13. Dies ergibt un­günstige Ankoppelwerte im Bereich des Koppelstiftes 14 an den Kanten des Frequenzbandes.

[0010] Erheblich bessere Werte ergibt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6, wonach nunmehr auch dem Koppelstift 14 ein eigenes Kurzschlußelement 22 zugeordnet ist, wie insbesondere der Quer­schnitt gemäß Fig. 6 zeigt. Der Abstand 23 zwischen den beiden Koppelstiften 13, 14 braucht jetzt nicht mehr λ _g/2 zu betragen, wie gemäß Fig. 3, sondern kann variabel sein.

[0011] Erforderlich ist lediglich ein Mindestabstand 24 zwischen dem Kurzschlußelement 22 und dem Koppelstift 13, der sich aus der For­derung nach geringer Reflexionsdämpfung ergibt und etwa λ _g/8 beträgt. Das Kurzschlußelement 22 muß durchlässig, zum Beispiel stabförmig sein, während das Kurzschlußelement 16 am Ende des Hohlleiters als Platte oder stabförmig ausgebildet sein kann. Bei stabförmiger Ausbildung des letzten Kurzschlußelementes 16 wird die Gefahr vermindert, daß sich eine Resonanzkammer bildet. Mit 25 und 26 sind die beiden Polarisationsrichtungen bezeichnet.

[0012] Fig. 7 zeigt ein einteiliges Kurzschlußelement 22 mit Stäben 22 a, die einteilig mit einem Joch 22 b verbunden sind. Zur einfachen Montage kann dieses kammartige Gebilde mit den Stäben 22 a in vorgeformte Öffnungen des Hohlleiters 10 einge­führt und danach an einer Biegelinie 22 c abgebogen werden. Somit ergibt sich eine einfache Montage. Die Öffnungen für die Koppelstifte 13,14 sind mit 27 und die Öffnungen für das Kurz­schlußelement 22 mit 28 bezeichnet.

Ansprüche

1. Anordnung zur Auskopplung von zwei orthogonal linear polari­sierten Wellen aus einem Hohlleiter mittels in den Hohlleiter eintauchender, isoliert gegenüber der Hohlleiterwandung geführter Koppelstifte, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Polarisationsrichtung (25,26) ein von einer Seitenwand (11,12) aus in den Hohlleiter (10) ragender Koppelstift (13,14) vorgesehen ist, daß beide Koppel­stifte (13,14) rechtwinklig zueinander angeordnet sind und daß mindestens ein Kurzschlußelement (16) vorgesehen ist, daß von der dem nächstliegenden Koppelstift (13) enthaltenden Querebene (17) einen Abstand (18) von etwa λ _g/4 aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Koppelstifte (13,14) in einer gemeinsamen Querebene (17) liegen und daß ein Kurzschlußelement (16) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Koppelstift (13,14) in einer gesonderten Querebene (17,19) liegt, daß die beiden, je einen Koppelstift (13,14) enthal­tenden Querebenen (17/19) einen Abstand (20) von etwa λ _g/2 aufweisen und daß ein Kurzschlußelement (16) vorge­sehen ist, das einen Abstand (18) von etwa λ _g/4 zur benachbarten Querebene (17) aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Koppelstift (13,14) in einer gesonderten Querebene (17,19) liegt, daß jedem Koppelstift (13,14) ein eigenes Kurzschluß­element (16,22) zugeordnet ist und daß der Abstand (18) zwischen jeder einen Koppelstift (13,14) enthaltenden Quer­eben (17,19) und dem zugehörigen Kurschlußelement (16,22) jeweils etwa λ _g/4 beträgt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, in Einfallsrichtung (15) der Wellen gesehen, zwischen dem Kurz­schlußelement (22) des ersten Koppelstiftes (14) und dem zweiten Koppelstift (13) ein Mindestabstand (24) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestsicherheitsabstand einen Wert von etwa λ _g/2 aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß das in Einfallsrichtung (15) erste Kurzschluß­element (22) stabförmig und das zweite Kurzschlußelement (16) als Platte ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß beide Kurzschlußelemente (22,16) stabförmig ge­staltet sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß ein Kurzschlußelement (22) kammartig ausgebildet ist mit einem außerhalb des Hohlleiters(10) liegenden gemein­samen Joch (22 b) und mit in den Hohlleiter 10 ragenden, als Zinken ausgebildeten Stäben (22 a).

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Hohlleiter (10) mit vorgeformten Öffnungen (27,28) in den Seitenwandungen (11,12) zur Aufnahme der Kop­pelstifte (13,14) und des Kurzschlußelementes (22) versehen ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Kurzschlußelement (22) in den Öffnungen (28) des Hohlleiters (10) selbsthaltend angeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­zeichnet, daß als Koppelstifte (13,14) Leiterenden von Koaxialleitungen vorgesehen sind, deren Außenanschlüsse am Hohlleitergehäuse leitend befestigt sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Hohlleiter (10) einen quadratischen Quer­schnitt hat.

Zeichnung