Verzweigungsweiche

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verzweigungsweiche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In elektrischen Übertragungssystemen, z.B. in Richtfunksystemen, werden Frequenzweichen im Mikrowellen-Frequenzbereich benötigt, die eine rückwirkungsfreie Zusammenfassung oder Trennung unterschiedlicher Frequenzbänder ermöglichen. Wesentliche Forderungen an diese Frequenzweichen sind: Geringe Durchlaßdämpfung, modularer Aufbau, Vermeidung jeglicher Gesundheitsgefährdung des Personals durch austretende Mikrowellenstrahlung, Vermeidung von Betriebsunterbrechungen bei Weichenaufrüstung sowie geringe Herstellkosten.

[0003] Bekannte modular aufbaubare Kanalweichenketten, wie sie beispielsweise durch die Literaturstelle Enzlin, G.; Herder H.-H.; Schuster, R. _"Kanalweichen für Breitband-Richtfunksysteme", telecom report 9 (1986) Sonderheft _"Nachrichtenübertragung auf Funkwegen", S. 203 bis 208, bekannt sind, enthalten neben Filtern auch Zirkulatoren, die vergleichsweise teuer sind, unerwünscht hohe Durchlaßdämpfungen verursachen und zudem nicht immer kompakt aufzubauen sind.

[0004] Durch US-A 3,234,555 ist es grundsätzlich bekannt, modulare Verzweigungsweichen in GHz-Frequenzbereich in Hohlleitertechnik auszuführen. Durch EP-A-0 251 085 ist es außerdem bekannt, Kurzschlußstifte zu verwenden, um einen Hohlleiter kurz zu schließen. Das Bekanntsein dieser Einzelmerkmale ermöglicht jedoch nicht den Aufbau einer Weiche, die den oben erwähnten Forderungen entspricht.

[0005] Eine Verzweigungsweiche mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist durch die Literaturstelle Pfitzenmaier G. _"Ein Beitrag zur Optimierung und Realisierung von Hohlleiter-Frequenzweichen", Frequenz 29 (1975) 9, S. 253 bis 261 bekannt. Die dort beschriebenen Frequenzweichen, bei denen die Mikrowellenfilter an einen Hohlleiter angekoppelt sind, der am Ende kurzgeschlossen ist (Manifold-Frequenzweiche), sind zwar dämpfungsarm und lassen sich auch kostengünstig herstellen, erfüllen jedoch nicht die Forderung nach modularem Aufbau und unterbrechungsfreier Weichenaufrüstung.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzweigungsweiche im GHz-Frequenzbereich anzugeben, bei der die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten vermieden sind.

[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0009] Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.

[0010] Es zeigen:

Fig. 1

eine Hohlleiter-Verzweigungsweiche 10 für n₀ Frequenzkanäle mit Kurzschluß 11 bzw. reaktivem Abschluß 12,

Fig. 2

eine Hohlleiter-Verzweigungsweiche 10 und 13 für (n₀ + n₁) Frequenzkanäle mit reaktivem Abschluß 12,

Fig. 3

eine Aufrüstung 13 mit Trägerplatte 14,

Fig. 4

eine Aufrüstung 13 mit u-förmigen Schienen 15

Fig. 5

eine Aufrüstung 13 mit Kurzschlußstiften 20

Fig. 6

eine Aufrüstung 13 mit Kurzschlußstiften (Detail)

Fig. 6a

mit Gewindestiften 18

Fig. 6b

mit einer Stiftplatte 21

Fig. 7a

einen Schlitz 26 für ein Kurzschlußblech 27

Fig. 7b

eine Draufsicht für den in Fig. 7c gezeichneten Schnitt, die Lage des Kurzschlußbleches 27 ist erkennbar.

[0011] Gemäß der Erfindung ist die dämpfungsarme und kostengünstige Manifold-Frequenzweiche mit n ≥ 2 Frequenzkanälen dadurch prinzipiell modular aufbaubar, daß

1) anstelle des konventionellen Kurzschlusses 11 des Zuführungshohlleiters bei Bedarf ein reaktiver Abschluß 12 vorgesehen wird (Fig.1),

2) zur modularen Erweiterung einer zunächst für n₀ ≥ 1 bemessenen Manifold-Basis-Frequenzweiche 10 der aktuelle reaktive Abschluß 12 oder Kurzschluß 11 des Zuführungshohlleiters mechanisch so ausgebildet ist, daß er mit einfachen Mitteln entfernt und durch eine gleichartige, ihrerseits wieder reaktiv (incl. Kurzschluß) 12 abgeschlossene und bereits elektrisch abgestimmte Erweiterungseinheit 13 einer Manifold-Frequenzweiche für n₀ ≥ 1 Frequenzkanäle so ersetzt werden kann, daß die elektrische Abstimmung der Basis-Frequenzweiche 10 (n₀) ganz oder wenigstens näherungsweise erhalten bleibt. (Fig. 2).

[0012] Weiterhin erfolgt gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Punkte 1) und 2) die Aufrüstung der Basis-Frequenzweiche 10 (n₀ Frequenzkanäle) während deren elektrischen Betriebs zur Frequenzweiche mit (n₀ + n₁) Frequenzkanälen

a) in sehr kurzer Zeit,

b) weitestgehend elektrisch störungsfrei und

c) ohne gesundheitsgefährdendes Austreten von Mikrowellenenergie dadurch, daß der reaktive Abschluß 12 (oder Kurzschluß 11) des Zuführungshohlleiters der Basis-Frequenzweiche 10 (n₀ Frequenzkanäle) und die Erweiterungseinheit 13 (n₁ Frequenzkanäle) mit ihrerseits reaktiv (oder Kurzschluß) abgeschlossenem Zuführungshohlleiter mechanisch nebeneinander so auf einer gemeinsamen Trägerplatte 14 angeordnet sind (Fig. 3) bzw. nebeneinander durch u-förmige Schienen 15 so fixiert sind (Fig. 4), daß sie durch gezielte Verschiebung nach Art eines z.B. vom halbmechanischen Diaprojektor her bekannten Wechselschiebers äußerst rasch und präzise ihre Anschlußpositionen vertauschen können - vorausgesetzt sind eine geeignete mechanische Führung und Fixierung der Trägerplatte 14 bzw. der u-förmige Schienen 15 -, wobei am Flanschende des primären Zuführungshohlleiters ein Kontaktblech bzw. ein Federdraht auch während des Schiebevorgangs für einen ständigen elektrischen Kontakt sorgt.

[0013] Besonders vorteilhaft ist außerdem, daß die Montage der Erweiterungseinheit 13 (n₁ Frequenzkanäle) an die Trägerplatte 14 bzw. die Montage der u-förmigen Schienen 15 ohne Hast zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen kann.

[0014] Im Ausführungsbeispiel der Figur 1a ist erkennbar eine Basisfrequenzweiche 10, an die Mikrowellenfilter 1 bis n₀ angekoppelt sind. In der Basisfrequenzweiche 10 ist durch unterbrochene Linien kenntlich gemacht, daß beliebig viele weitere Filter dazwischengeschaltet sein können, d.h. die Zahl n₀ ist frei wählbar und hängt ab von den Erfordernissen. Durch den Doppelpfeil ist der Energieeingang erkennbar. Diese Symbole werden auch in allen weiteren Figuren beibehalten. Erkennbar ist weiterhin ein Kurzschluß 11, mit dem die Basisfrequenzweiche 10 praktisch abgeschlossen ist.

[0015] In der Figur 1b ist dieser Kurzschluß 11 ersetzt durch den reaktiven Abschluß 12, die übrigen Symbole bleiben vollständig erhalten.

[0016] Figur 2 zeigt eine Manifold-Frequenzweiche für (n₀ + n₁) Frequenzkanäle. Zu erkennen ist die Basisfrequenzweiche 10, weiterhin ist zugeschaltet eine Erweiterungseinheit 13, die durch den schon besprochenen reaktiven Abschluß 12 abgeschlossen ist. Die Zahlen 1 bis n₀ bzw. 1 bis n₁ stellen Filter bzw. Frequenzkanäle dar.

[0017] In Figur 3 ist die Basisfrequenzweiche 10 zu erkennen, die auf eine Trägerplatte 14 montiert ist. Es schließt sich an die Erweiterungseinheit 13, die vorab montierbar ist. Die an sich selbsterklärlichen kleinen Unterschiede zwischen Figur 3a und 3b ergeben sich von selbst. Erkennbar ist wieder der Kurzschluß 11, 12, der als Kurzschluß oder als reaktiver Abschluß der Erweiterungseinheit 13 ausgebildet sein kann. In gleicher Weise sind Kurzschluß bzw. reaktiver Abschluß der Basisfrequenzweiche 10 bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 17 ist eine Verschiebemöglichkeit kenntlich gemacht, die in der Figur lediglich als Pfeil dargestellt ist.

[0018] Entsprechendes gilt für die Figuren 4a und 4b. Dort ist anstelle der Trägerplatte 14 eine U-förmige Schiene 15 vorgesehen. Die Verschiebemöglichkeit 17 ist wiederum kenntlich gemacht. Der Kurzschluß oder reaktive Abschluß 11, 12 der Basisfrequenzweiche 10 kann entfernt werden.

[0019] In den Figuren 5 und 6 ist eine Aufrüstung mit Kurzschlußstiften gezeichnet. Die Figur 6 zeigt dabei die Aufrüstung im Detail. Die Figuren 5a und 5b zeigen die Basisfrequenzweiche 10, die mit dem Kurzschluß oder reaktivem Abschluß 11, 12 abgeschlossen ist. In Figur 5b ist ein Kurzschlußstift 20 zu erkennen, der dort die kurzschließende Wirkung 11, 12 nach Figur 5a bewirkt. In Figur 5c ist erkennbar die Basisweiche 10, die Erweiterungseinheit 13, die mit dem Kurzschluß oder reaktivem Abschluß 11, 12 abgeschlossen ist.

[0020] Die Figuren 6a und 6b zeigen die zum Kurzschluß vorgesehenen Stifte, deren Zahl von 1 bis n je nach den Erfordernissen gewählt werden kann. Die Figur 6a zeigt Gewindestifte 18 und den dazugehörigen Flansch 19. Die Figur 6b zeigt eine Stiftplatte 21, die wiederum mit den Kurzschlußstiften 1 ... n ausgerüstet ist und den dazugehörigen Flansch 24. Im Detail ist eine Schraubenfeder 22 erkennbar, die Kugeln 23 an die Stiftplatte 21 andrückt.

[0021] In den Figuren 7a, 7b und 7c sind im Detail Möglichkeiten für die Einbringung eines Kurzschlußbleches gezeigt. Mit der Bezugsziffer 25 ist ein Rechteckhohlleiter-Flansch bezeichnet. Dort ist ein Schlitz 26 für ein Kurzschlußblech 27 eingebracht. Im Schnitt A/B (Figur 7c, im Maßstab 20:1) ist als Beispiel für die Schlitzbreite das Maß 0,5 mm angegeben. Auch die Schlitzbreite kann beispielsweise 0,5 mm betragen.

Ansprüche

1. Verzweigungsweiche im GHz-Frequenzbereich
   mit einer Basis-Verzweigungsweiche (10), die einen Zuführungshohlleiter und wenigstens ein von diesem ausgehendes Frequenzkanalfilter umfaßt, wobei dieser Hohlleiter ein eingangsseitiges Ende besitzt sowie ein abschlußseitiges Ende, das ein Abschlußelement entweder in Form eines Kurzschlusses (11) oder eines reaktiven Abschlusses (12) aufnehmen kann,
   dadurch gekennzeichnet,

daß eine Erweiterungseinheit (13) vorgesehen ist, die ebenfalls einen Zuführungshohlleiter und wenigstens ein von diesem ausgehendes Frequenzkanalfilter umfaßt, wobei auch dieser Hohlleiter ein eingangsseitiges Ende besitzt sowie ein abschlußseitiges Ende, das ein Abschlußelement entweder in Form eines Kurzschlusses (11) oder eines reaktiven Abschlusses (12) aufnehmen kann,

daß die Erweiterungseinheit mit dem abschlußseitigen Ende der Basis-Verzweigungsweiche (10) verbindbar und so ausgebildet ist, daß die elektrische Abstimmung der Basis-Verzweigungsweiche zumindest im wesentlichen erhalten bleibt, wenn beide Einheiten miteinander verbunden sind,

und daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe das eingangsseitige Ende der Erweiterungseinheit (13) ohne wesentliche Unterbrechung des Betriebs der Basis-Verzweigungsweiche und ohne gesundheitsgefährdendes Austreten von Mikrowellenenergie mit dem abschlußseitigen Ende der Basis-Verzweigungsweiche verbindbar ist, wobei diese Mittel umfassen:

- entweder Kurzschlußelemente für den vorübergehenden Kurzschluß des abschlußseitigen Endes des zuführungswellenleiters der Basis-Verzweigungsweiche derart, daß die ursprüngliche Abschlußsituation zumindest annähernd erhalten bleibt, während der vorhandene Abschluß mechanisch entfernt und durch die genannte Erweiterungseinheit ersetzt wird,

- oder eine Gleitschieberkonstruktion (14, 15), die zum Zwecke der Ankopplung der Erweiterungseinheit an das abschlußseitige Ende der Basis-Verzweigungsweiche ein Wegschieben des Abschlußelements des Zuführungswellenleiters der Basis-Verzweigungsweiche von dem abschlußseitigem Ende dieses Wellenleiters und ein Aufschieben des eingangsseitigen Endes der Erweiterungseinheit an die Stelle des vorherigen Abschlusses ermöglicht.

2. Verzweigungsweiche nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
ein federndes Blech (27), das durch einen genügend schmal bemessenen seitlichen Schlitz im Hohlleiterflansch orthogonal zur Hohlleiterachse, geführt durch Nuten geringer Tiefe, so in das Hohlleiterinnere geschoben wird, daß der Hohlleiter in dieser Ebene über seinen ganzen Innenquerschnitt nahezu vollkommen kurzgeschlossen wird.

3. Verzweigungsweiche nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine ausreichende Anzahl von einzelnen leitenden Schraubelementen (18), die vorzugsweise parallel zur Hohlleiter-Schmalseite, zweckmässig verteilt über die Hohlleiter-Breitseite, einzeln so tief in das Hohlleiterinnere einschraubbar sind, daß auf der Gegenseite ein Kurzschluß erfolgt, vorzugsweise ist hierbei das Schraubgewinde auf einen ausreichend kurzen Abschnitt begrenzt und zwar im Hohlleiterflansch (19) nahe dem Hohlleiterinneren, am Schraubelement entsprechend so, daß mit nur wenigen Schraubumdrehungen der Kurzschluß am Hohlleiterboden hergestellt wird.

4. Verzweigungsweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
eine ausreichende Anzahl von leitenden Stiften, die nach Art eines Kammes von einer Brücke (21) starr gehalten werden und vorzugsweise parallel zur Hohlleiter-Schmalseite durch entsprechende Bohrungen im Hohlleiterflansch so weit in das Hohlleiterinnere einbringbar sind, daß sie auf der gegenüber liegenden Hohlleiter-Innenseite selbst oder in dort entsprechend vorgesehenen Bohrungen nahe der Hohlleiter-Innenseite simultan jeweils einen Kurzschluß bewirken, und dabei die Kurzschlußpunkte in den Flanschbohrungen definiert sind durch unter Federdruck stehende Metallkugeln (23).

Claims

1. Branching separating filter in the GHz frequency band, having a basic branching separating filter (10) which comprises a feed waveguide and at least one frequency channel filter extending therefrom, this waveguide having an input-side end as well as a terminating-side end which can accommodate a terminating element either in the form of a short circuit (11) or a reactive termination (12), characterized in that an expansion unit (13) is provided which likewise comprises a feed waveguide and at least one frequency channel filter extending therefrom, this waveguide also having an input-side end as well as a terminating-side end which can accommodate a terminating element either in the form of a short circuit (11) or a reactive termination (12) in that the expansion unit can be connected to the terminating-side end of the basic branching separating filter (10) and is designed such that the electric tuning of the basic branching separating filter is maintained at least substantially when the two units are connected to one another, and in that means are provided with the aid of which the input-side end of the expansion unit (13) can be connected, without substantial interruption of the operation of the basic branching separating filter and without an escape of microwave energy which puts health at risk, to the terminating-side end of the basic branching separating filter, these means comprising:

- either short-circuit elements for the temporary short-circuiting of the terminating-side end of the feed waveguide of the basic branching separating filter in such a way that the original termination situation is maintained at least approximately, while the termination present is removed mechanically and replaced by the said expansion unit,

- or a push-slide structure (14, 15) which, for the purpose of coupling the expansion unit to the terminating-side end of the basic branching separating filter, permits the terminating element of the feed waveguide of the basic branching separating filter to be pushed away from the terminating-side end of this waveguide, and permits the input-side end of the expansion unit to be pushed onto the site of the previous termination.

2. Branching separating filter according to Claim 1, characterized by a resilient plate (27) which is pushed into the interior of the waveguide to a lateral slot, of sufficiently narrow dimension, in the waveguide flange, in a fashion orthogonal to the waveguide axis and guided by grooves of small depth, in such a way that the waveguide is virtually completely short-circuited in this plane over its entire internal cross-section.

3. Branching separating filter according to Claim 1, characterized by a sufficient number of individual conductive screw elements (18) which can be individually screwed, preferably parallel to the waveguide narrow side and expediently distributed over the waveguide broadside, so deeply into the interior of the waveguide that a short circuit is produced on the opposite side; in this case, the screw thread is preferably limited to a sufficiently short section, specifically in the waveguide flange (19) near the interior of the waveguide, on the screw element in an appropriate fashion such that the short circuit is produced on the waveguide floor with only a few screw turns.

4. Branching separating filter according to one of Claims 1 to 3, characterized by a sufficient number of conducted pins which are held rigidly in the manner of a comb by a bridge (21) and can be introduced, preferably parallel to the waveguide narrow side, through corresponding bores in the waveguide flange so far into the interior of the waveguide that they simultaneously respectively cause a short circuit on the opposite inner side of the waveguide itself or in bores correspondingly provided there near the inner side of the waveguide, and the short-circuits points in the flange bores are defined in the process by metal balls (23) under spring pressure.

Revendications

1. Aiguillage de branchement dans la gamme de fréquences des GHz
avec un aiguillage de branchement de base (10) qui comprend un guide d'ondes d'alimentation et, au moins, un filtre de voies de fréquences qui en sort, ce guide d'ondes possédant une extrémité du côté entrée ainsi qu'une extrémité du côté terminaison qui peut recevoir un élément de terminaison soit sous forme d'un court-circuit (11), soit sous forme d'une terminaison réactive (12),
caractérisé par

le fait qu'une unité d'extension (13) est prévue, laquelle comprend également un guide d'ondes d'alimentation et, au moins, un filtre de voies de fréquences qui en sort, ce guide d'ondes possédant lui aussi une extrémité du côté entrée ainsi qu'une extrémité du côté terminaison qui peut recevoir un élément de terminaison soit sous forme d'un court-circuit (11), soit sous forme d'une terminaison réactive (12),

le fait que l'unité d'extension peut être raccordée à l'extrémité côté terminaison de l'aiguillage de branchement de base (10) et qu'elle est conçue de telle sorte que l'accord électrique de l'aiguillage de branchement de base reste, au moins pour l'essentiel, conservé quand les deux unités sont raccordées l'une à l'autre

et le fait que des moyens sont prévus pour que l'extrémité côté entrée de l'unité d'extension (13) puisse être raccordée sur l'extrémité côté terminaison de l'aiguillage de branchement de base sans interruption notoire du fonctionnement de l'aiguillage de branchement de base et sans dispersion d'énergie à micro-ondes présentant un danger pour la santé, ces moyens comprenant:

- ou bien des éléments de court-circuit pour court-circuiter provisoirement l'extrémité côté terminaison du guide d'ondes d'alimentation de l'aiguillage de branchement de base de telle sorte que la situation de terminaison d'origine soit au moins approximativement conservée pendant que la terminaison précédente est enlevée mécaniquement et remplacée par l'unité d'extension citée,

- ou bien une construction à glissière (14, 15) permettant, pour le raccordement de l'unité d'extension à l'extrémité côté terminaison de l'aiguillage de branchement de base, d'enlever l'élément de terminaison du guide d'ondes d'alimentation de l'aiguillage de branchement de base en le faisant glisser de l'extrémité côté terminaison de ce guide d'ondes et de raccorder par translation l'extrémité côté entrée de l'unité d'extension à la place de la terminaison précédente.

2. Aiguillage de raccordement conforme à la revendication 1,
caractérisé par
le fait qu'une tôle flexible (27) est glissée à l'intérieur du guide d'ondes par une fente latérale suffisamment étroite, pratiquée dans le connecteur du guide d'ondes perpendiculairement à l'axe du guide d'ondes, la tôle étant guidée par des rainures de faible profondeur, de telle sorte que le guide d'ondes est, dans ce plan, presque complètement court-circuité sur toute sa section intérieure.

3. Aiguillage de raccordement conforme à la revendication 1,
caractérisé par
le fait qu'un nombre suffisant d'éléments conducteurs à vis (18), répartis d'une façon adéquate sur le côté large du guide d'ondes et qui peuvent être vissés un par un, de préférence parallèlement au côté étroit du guide d'ondes, dans l'intérieur du guide d'ondes jusqu'à une profondeur telle qu'un court-circuit se produit sur le côté opposé, le filetage étant de préférence limité à un segment suffisamment court, plus précisément dans le connecteur du guide d'ondes (19) près de l'intérieur du guide d'ondes et, d'une façon correspondante, sur l'élément à vis de telle sorte qu'avec seulement quelques tours de vis le court-circuit soit établi sur le fond du guide d'ondes.

4. Aiguillage de raccordement conforme aux revendications 1 à 3,
caractérisé par
le fait qu'un nombre suffisant de chevilles conductrices qui sont maintenues rigides par un pont (21), comme un genre de peigne, et qui peuvent être introduites dans l'intérieur du guide d'ondes, de préférence parallèlement au côté étroit du guide d'ondes, à travers des alésages adéquats dans le connecteur du guide d'ondes, suffisamment profondément pour provoquer simultanément un court-circuit soit directement sur le côté intérieur opposé du guide d'ondes, soit dans des alésages qui y sont prévus à cet effet près du côté intérieur du guide d'ondes, les points de court-circuit étant définis dans les alésages du connecteur par des billes en métal (23) soumises à la pression d'un ressort.

Zeichnung