Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polarisationsweiche, bestehend aus einem zentralen Hohlleiter, in dem zwei linear orthogonal polarisierte Wellen ausbreitungsfähig sind, wobei ein Ende des zentralen Hohlleiters mit einer Kurzschlußwand abgeschlossen ist und in der Nähe der Kurzschlußwand zwei Wellenleiter an zwei einander gegenüberliegenden Wänden des zentralen Hohlleiters in einer zumindest annähernd gleichen, zur Hohlleiterlängsachse senkrecht verlaufenden Querschnittsebene angekoppelt sind. Eine derartige Polarisationsweiche ist aus der DE 31 11 106 C2 bekannt. Dabei sind an einen zentralen Hohlleiter mit rundem oder quadratischen Querschnitt an zwei einander gegenüberliegenden Wänden in der gleichen Querschnittsebene ein Rechteckhohlleiter und ein Koaxialleiter angekoppelt. Die Ankopplung eines Koaxialleiters ist aufwendig in der Fertigung und Montage, da spezielle mit hoher Präzision zu fertigende Einzelteile (z.B. Innenleiter, Stützscheiben etc.) erforderlich sind. Da bei Standardanwendungen von Polarisationsweichen Hohlleiteranschlußtore vorhanden sind, müssen extra Koaxial-/Hohlleiterübergänge vorgesehen werden, wodurch gute Reflexionseigenschaften nur schwer erreicht werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Polarisationsweiche der eingangs genannten Art anzugeben, die mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist und zudem sehr gute elektrische Eigenschaften aufweist.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die zwei Wellenleiter Hohlleiter sind, die stirnseitig an gegenüberliegenden Seiten des zentralen Hohlleiters angekoppelt sind, wobei die Hohlleiter so dimensioniert sind, daß in ihnen nur der Grundwellentyp ausbreitungsfähig ist, und daß die beiden Hohlleiter um ihre Längsachsen so gegeneinander verdreht sind, daß die elektromagnetischen Felder der beiden Hohlleiter orthogonal zueinander orientiert sind.
Da alle Hohlleiter dieser Polarisationsweiche in einer Ebene liegen, kann sie in eine planare Hohlleiterschaltung integriert werden. Der zentrale Hohlleiter und die daran angekoppelten Hohlleiter werden dazu als Halbschalen gefertigt, die in dem Boden und Deckel eines Gehäuses eingelassen sind. Aufgrund des kompakten Aufbaus ist es auch möglich, die Polarisationsweiche komplett aus einem Stück herzustellen, indem ein Grundkörper von den Anschlußseiten der Hohlleitertore des zentralen und der seitlich angekoppelten Hohlleiter bearbeitet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
So können die beiden Hohlleiter über Blenden an den zentralen Hohlleiter angekoppelt sein, um eine möglichst breitbandige Ankopplung zu erzielen. Im zentralen Hohlleiter kann im Koppelbereich der beiden Hohlleiter mindestens ein Stab angeordnet sein.
Es ist zweckmäßig, daß sich im zentralen Hohlleiter von der Kurzschlußwand aus ein Trennblech in den Koppelbereich der beiden seitlich angekoppelten Hohlleiter hinein erstreckt, wobei das Trennblech senkrecht zu den Längsachsen der angekoppelten Hohlleiter orientiert ist. Dabei kann im zentralen Hohlleiter mindestens im Koppelbereich eines seitlichen Hohlleiters im Winkel zwischen dem Trennblech und der Kurzschlußwand ein Steg angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführung haben die seitlichen Hohlleiter einen rechteckförmigen Querschnitt und der Hohlleiter, dessen Breitseite senkrecht zur Längsachse des zentralen Hohlleiters orientiert sind, ist über einen E-Ebenen-Krümmer an den zentralen Hohlleiter angekoppelt, wobei der E-Ebenen-Krümmer durch eine im zentralen Hohlleiter vorhandene Kontur gebildet wird, die gleichzeitig eine von der Kurzschlußwand ausgehende, sich in die Ankoppelebene der beiden seitlichen Hohlleiter hineinerstreckende Trennwand bildet, die senkrecht zu den Längsachsen der seitlich angeordneten Hohlleiter orientiert ist. Mit dieser Anordnung erhält man eine optimale Entkopplung der beiden über die seitlichen Hohlleiter angekoppelten Polarisationen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Die Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Polarisationsweiche, die einen zentralen Hohlleiter 1 aufweist, der an einem Ende mit einer Kurzschlußwand 2 abgeschlossen ist. Der dargestellte zentrale Rechteckhohlleiter 1 hat einen quadratischen Querschnitt, so daß in ihm zwei linear orthogonal polarisierte Wellen H01 und H10 ausbreitungsfähig sind. Um diese beiden Polarisationen an den zentralen Hohlleiter 1 ankoppeln zu können, sind zwei Rechteckhohlleiter 3 und 4 an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des zentralen Hohlleiters 1 angekoppelt. Diese seitlich angekoppelten Rechteckhohlleiter 3 und 4 sind so dimensioniert, daß in ihnen nur der Grundwellentyp H01, H10 ausbreitungsfähig ist. Die in den Querschnitten der beiden Rechteckhohlleiter 3 und 4 angedeuteten Pfeile kennzeichnen die ihnen zugeordneten Polarisationen. Beide Rechteckhohlleiter 3 und 4 sind in einer zumindest annähernd gleichen, zur Längsachse des zentralen Hohlleiters 1 verlaufenden Querschnittsebene angekoppelt. Der Abstand dieser Querschnittsebene von der Kurzschlußwand 2 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 1/8 der Hohlleiterwellenlänge bei der mittleren Betriebsfrequenz und kann, wie später ausgeführt, für beide Hohlleitertore auch unterschiedlich sein. Zur eindeutigen Trennung der beiden Polarisationen sind die beiden Rechteckhohlleiter 3 und 4 bezüglich ihrer Querschnitte um 90° gegeneinander verdreht.
Um eine möglichst breitbandige Ankopplung der Rechteckhohlleiter 3 und 4 an den zentralen Hohlleiter 1 zu erzielen, sind die Rechteckhohlleiter 3 und 4 über Blenden 5 und 6 an den zentralen Hohlleiter 1 angekoppelt. Im zentralen Hohlleiter 1 befindet sich ein Trennblech 7, das von der Kurzschlußwand 2 ausgeht und sich in den Koppelbereich zwischen den beiden Rechteckhohlleitern 3 und 4 erstreckt. Durch das Einfügen eines solchen Trennblechs 7 können die elektrischen Kurzschlußebenen für die zwei Polarisationsankopplungen weitgehend unabhängig optimiert werden. Die elektrische Kurzschlußebene für den Rechteckhohlleiter 3, dessen Breitseiten parallel zur Längsachse des zentralen Hohlleiters 1 liegen, wird im wesentlichen durch die Länge des Trennblechs bestimmt. Die elektrische Kurzschlußebene für den anderen Rechteckhohlleiter 4, dessen Breitseiten senkrecht zu der Längsachse des zentralen Hohlleiters 1 liegen, ergibt sich im wesentlichen durch den Teilbereich der Kurzschlußwand 2, der sich zwischen dem Trennblech 7 und dem Rechteckhohlleiter 4 befindet. Das Trennblech 7 sorgt außerdem für eine gute Entkopplung zwischen den beiden Polarisationen. Zudem kann das Trennblech 7 mit einer in Richtung der Längsachse des zentralen Hohlleiters 1 gestuften Kontur versehen sein, wodurch bessere Anpassungseigenschaften erreicht werden können.
Der zentrale Hohlleiter 1 der Polarisationsweiche kann auch ein Rundhohlleiter sein, wie eine in Figur 2a dargestellte Draufsicht und eine in Figur 2b dargestellte Frontansicht auf die Kurzschlußebene 2 zeigt. In den Figuren 2a und 2b sind Teile, die den in der zuvor beschriebenen Figur 1 vorkommenden Teilen gleichen, mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. Auch in den nachfolgend beschriebenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 3a und 3b entsprechen den Figuren 2a und 2b mit dem Unterschied, daß mit der in den Figuren 3a, b dargestellten Polarisationsweiche zwischen dem Trennblech 7 und dem angekoppelten Rechteckhohlleiter 3 im Winkel zwischen der Kurzschlußwand 2 und dem Trennblech 7 ein gestufter Steg 8 angeordnet ist. Durch den gestuften Steg 8 wird eine Transformation zwischen dem Wellentyp des zentralen Hohlleiters und dem von diesem durch den Hohlleiter 3 angekoppelten Grundwellentyp erreicht, wobei gleichzeitig das elektromagnetische Feld im zenralen Hohlleiter 1 in Richtung des seitlichen Hohlleiters 3 gekrümmt wird. Dadurch wird die Realisierung guter elektrischer Eigenschaften in einem breiten Frequenzband wesentlich verbessert. Der Steg 8 kann auch über das Trennblech 7 in Richtung der Längsachse des zentralen Hohlleiters 1 hinausragen, da er die Eigenschaften der orthogonalen Polarisation, die am anderen seitlichen Hohlleiter 4 angekoppelt wird, nur unwesentlich beeinflußt. Es ist auch möglich, daß ein Teil des Steges 8 in die Blende 5 des Hohlleiters 3 hineinragt.
Bei der in den Figuren 4a (Draufsicht) und Figur 4b (Frontansicht) dargestellten Polarisationsweiche ist in dem zentralen Rundhohlleiter 1 ein E-Ebenen-Krümmer 9 für den Rechteckhohlleiter 3, dessen Breitseiten rechtwinklig zur Längsachse des zentralen Rundhohlleiters 1 verlaufen, integriert. Der E-Ebenen-Krümmer 9 wird durch eine im zentralen Rundhohlleiter 1 vorhandene Kontur gebildet, die gleichzeitig eine von der Kurzschlußwand 2 ausgehende, sich in die Ankoppelebene der beiden Rechteckhohlleiter 3 und 4 hineinerstreckende Trennwand bildet, die senkrecht zu den Längsachsen der Rechteckhohlleiter 3 und 4 orientiert ist. Dieser E-Ebenen-Krümmer 9 bewirkt, wie der gestufte Steg 8 in Figur 3, eine Krümmung des elektromagnetischen Feldes des Wellentyps des zentralen Hohlleiters 1, der in den seitlichen Hohlleiter 3 eingekoppelt wird, und damit eine Verbeserung der elektrischen Eigenschaften der Ankopplung. Der E-Ebenen-Krümmer 9 kann auch in Form mehrerer Stufen ausgeführt sein.
Die Figuren 5a und 5b zeigen, daß in dem zentralen Hohlleiter 1 ein Stift 10 im Koppelbereich zwischen den beiden Rechteckhohlleitern 3 und 4 angeordnet ist. Dieser Stift 10 dient zur besseren Anpassung der angekoppelten Rechteckhohlleiter 3 und 4. Es können auch mehrere Stifte oder andere Diskontinuitäten im Koppelbereich zwischen den beiden Rechteckhohlleitern 3 und 4 zur Verbesserung der Anpassung angeordnet werden.
Wenn in der vorangehenden Beschreibung von Rechteckhohlleitern die Rede ist, sind damit auch Hohlleiter mit rechteckähnlichen Querschnitten (z.B. rechteckig mit abgerundeten Kanten, ellipsenförmig und dergleichen) gemeint, in denen ähnliche Wellentypen ausbreitungsfähig sind wie in rein rechteckförmigen Hohlleitern. Abweichend von den in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen kann der zentrale Hohlleiter 1 auch einen quadratischen Querschnitt aufweisen oder einen gegenüber rund oder quadratisch abweichenden Querschnitt, in dem auf jeden Fall zwei orthogonal linear polarisierte Wellen ausbreitungsfähig sind.
Die beschriebene Polarisationsweiche kann auch als sogenannte Frequenzpolarisationsweiche betrieben werden, wobei die orthogonalen Polarisationen für unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegt sind.