DE3634772C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (GB 21 17 980).

Derartige Erregeranordnungen werden beispielsweise für die Ausleuchtung von Richtantennen mit parabolischem Reflektor für Richtfunk, Satellitenfunk oder Funkortung verwendet. Sie können zur direkten Ausleuchtung des Reflektors oder auch zur Ausleuchtung desselben über einen Subreflektor (Cassegrainprinzip) eingesetzt werden. "Ausleuchtung" soll dabei beide Übertragungsrichtungen der elektromagnetischen Wellen umfassen, also sowohl abzustrahlende als auch zu empfangende Wellen.

Eine Erregeranordnung zum Ausleuchten des Reflektors einer Antenne ist beispielsweise durch die US-PS 38 64 688 bekannt. Sie dient dazu, zwei über angeschlossene Hohlleiter geführte, linear polarisierte elektromagnetische Wellen so zu entkoppeln, daß sie sich gegenseitig nicht stören. Bei dieser bekannten Erregeranordnung wird dazu ein kreiszylindrisches Rohrstück verwendet, in das zwei Hohlleiter mit Abstand in axialer Richtung nebeneinander einmünden. Die Entkopplung der beiden Wellen wird durch eine Anzahl von gegeneinander versetzten Stiften oder einen verdrehten Blechstreifen erreicht, die im Rohrstück zwischen den Anschlußstellen der beiden Hohlleiter angeordnet sind. Es wird dadurch eine Drehung der einen Welle um 90° bewirkt, so daß beide Wellen senkrecht aufeinander stehen. Die Forderung nach störungsfreier Führung zweier linear polarisierter Wellen des gleichen Frequenzbandes ist mit dieser bekannten Anordnung dadurch mit einigem Aufwand erfüllbar.

Eine Erregeranordnung für zwei unterschiedliche Frequenzbänder geht aus der US-PS 44 10 866 hervor. Sie weist zwei sogenannte Polarisationsweichen auf, von denen jede für eines der beiden Frequenzbänder ausgelegt ist. Diese Erregeranordnung kann beispielsweise gleichzeitig zwei orthogonal aufeinander stehende Wellen des Frequenzbandes 3,7 bis 4,2 GHz - im folgenden "4-GHz- Band" genannt - und zwei orthogonal aufeinander stehende Wellen des Frequenzbandes 5,925 bis 6,425 GHz - im folgenden als "6-GHz-Band" bezeichnet - führen. In der dabei verwendeten rohrförmigen Polarisationsweiche für das 4-GHz-Band sind Filter eingebaut, die für das 4-GHz- Band als Kurzschluß wirken sollen, um eine Ausbreitung der Wellen in der falschen Richtung zu verhindern. Die Wellen des 6-GHz-Bandes hingegen sollen durch die Filter nicht gestört werden. Der Einbau dieser aus Berylliumoxid bestehenden Filter und die Filter selbst bedeuten einen erheblichen Aufwand. Sie erfordern außerdem eine Präzisionsfertigung. Zwischen den beiden Polarisationsweichen ist außerdem ein konisch verlaufendes Übergangsstück angebracht, durch welches die Erregeranordnung verlängert und damit schwerer wird. Der Einbau in eine Antennenanlage wird dadurch schwieriger. Außerdem erfordert auch dieses Übergangsstück eine Präzisionsfertigung, wenn keine störenden Reflexionen auftreten sollen.

Die US-PS 42 58 366 zeigt einen Hornstrahler für eine Antenne, mit dem gleichzeitig beispielsweise fünf unterschiedliche Frequenzen zwischen 6 GHz und 37 GHz doppelt polarisiert übertragen werden können. Die einzelnen Frequenzen werden in einen Hohlleiter mit zylindrischer Bohrung an getrennten Stellen eingespeist. Die höheren Frequenzen sind im Verlauf des Hohlleiters gegenüber niedrigeren Frequenzen durch Tiefpaßfilter isoliert. Diametral gegenüber der Einspeisestelle für eine der Frequenzen ist am Hohlleiter ein kurzgeschlossenes Hohlleiterstück über eine Blende angekoppelt, das als Tiefpaß wirkt.

Eine Erregeranordnung mit Hornstrahler für zwei unterschiedliche Frequenzbänder geht auch aus der DE-OS 34 39 413 hervor. Sie besteht aus zwei rohrförmigen Einzelweichen mit unterschiedlichen lichten Weiten, deren Innendurchmesser jeweils über die ganze axiale Länge gleich ist. An die für das niederfrequente Frequenzband bestimmte Einzelweiche, die den größeren Innendurchmesser hat, sind zwei Hohlleiter an getrennten Stellen angeschlossen. Dabei können die Anschlußstellen der beiden Hohlleiter in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung getrennt sein. Bei axialer Trennung ist der eine Hohlleiter in der gleichen axialen Ebene wie der andere Hohlleiter nach Art eines Richtkopplers angeschlossen. Bei Trennung in Umfangsrichtung sind die Anschlußstellen der beiden Hohlleiter in der gleichen radialen Ebene um 90° gegeneinander versetzt. Die Entkopplung der beiden den beiden Einzelweichen zugeführten Frequenzbänder erfolgt über die Stufe zwischen den beiden Einzelweichen, welche für die Wellen des niederfrequenten Frequenzbandes wie ein Kurzschluß wirkt. Eine ähnliche Erregeranordnung geht aus der DE-OS 34 39 414 hervor. Hier sind die beiden Hohlleiter für das niederfrequente Frequenzband an zwei in axialer Richtung getrennten und um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Stellen an die entsprechende Einzelweiche angeschlossen. Diese Einzelweiche hat an der Anschlußstelle des einen, der anderen Einzelweiche benachbarten Hohlleiters einen unrunden Innenquerschnitt, damit die eingespeiste Hohlleiterwelle sich nicht in der falschen Richtung ausbreiten kann.

Bei der Erregeranordnung nach der eingangs erwähnten GB 21 17 980 sind die beiden Einzelweichen in axialer Richtung direkt hintereinander angeordnet, so daß kein Übergangsstück benötigt wird. Die Einzelweiche mit dem größeren Innendurchmesser hat bei dieser bekannten Erregeranordnung zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern. Die beiden Hohlleiter sind an je einen dieser Abschnitte angeschlossen. Der Abschnitt mit dem größeren Innendurchmesser schließt an die andere Einzelweiche an, während der Abschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser in den Hornstrahler übergeht. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Einzelweiche mit dem größeren Innendurchmesser erfordert nicht nur ihre Herstellung einen erhöhten Aufwand, sondern auch der Aufbau der ganzen Erregeranordnung wird aufwendig, da die beiden Einzelweichen einzeln gefertigt und unter Einhaltung engster Toleranzen zusammengefügt werden müssen. Hinzu kommt, daß die Anschlüsse für die vier Hohlleiter mit Transformationsstufen ausgerüstet werden müssen und daß in den Eintrittsöffnungen der beiden an die Einzelweiche mit dem größeren Innendurchmesser angeschlossenen Hohlleiter kompliziert ausgeführte Blenden vorhanden sind. Dadurch wird die Herstellung der Erregeranordnung insgesamt sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erregeranordnung der eingangs geschilderten Art so weiterzubilden, daß bei einfacher Herstellung und kurzer, kompakter Bauweise gute Reflexionseigenschaften und eine störungsfreie Führung der elektromagnetischen Wellen beider Frequenzbänder garantiert sind.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beide Einzelweichen dieser Erregeranordnung haben jede durchgehend einen gleichbleibenden Innendurchmesser. Sie lassen sich dementsprechend einfach herstellen. Das gilt damit auch für die ganze Erregeranordnung, da die beiden Einzelweichen gemeinsam problemlos in einem Stück gefertigt werden können, und zwar sowohl durch mechanische Bearbeitung (Bohren) als auch auf galvanischem Wege. Da die beiden Einzelweichen ohne gesondertes Übergangsteil direkt ineinander übergehen, ist die Erregeranordnung insgesamt so kurz wie möglich. Die vier Hohlleiter können über einfach ausgebildete Blenden - beispielsweise längliche Öffnungen - an die Einzelweichen angeschlossen werden. Die Entkopplung der Wellen der beiden unterschiedlichen Frequenzbänder ist durch die Blende mit kurzgeschlossenem Hohlleiterstück auf einfache Weise erreicht, die ebenso einfach ausgeführt sein kann wie die Blenden der Hohlleiter. Die in der größeren Einzelweiche angeordneten Stege garantieren die guten Reflexionseigenschaften der Erregeranordnung, da sie infolge ihrer vorgegebenen Anordnung und Bemessung einerseits die Wellen des höherfrequenten Frequenzbandes kaum beeinflussen und andererseits für das niederfrequente Frequenzband eine sehr niedrige Reflexionsdämpfung bewirken.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antennenanlage mit einer Erregeranordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 die Erregeranordnung selbst in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Erregeranordnung.

Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie IV-IV.

Fig. 5 einen Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie V-V.

Fig. 6 einen Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie VI-VI.

Im folgenden werden der Einfachheit halber statt des Wortes "Erregeranordnung" das kürzere Wort "Erreger" und statt des Wortes "Einzelweiche" das kürzere Wort "Weiche" verwendet.

Mit 1 ist der parabolische Reflektor einer Antennenanlage bezeichnet, der beispielsweise auf der Spitze eines Mastes befestigt ist. Im Brennpunkt des Reflektors 1 ist der Erreger 2 angebracht, der aus der ersten Weiche 3 und der zweiten Weiche 4 sowie dem Hornstrahler 5 besteht. In die Weiche 4 münden zwei rechteckige Hohlleiter 6 und 7 ein, während an die Weiche 3 zwei rechteckige Hohlleiter 8 und 9 angeschlossen sind. Montage und Anordnung der Einzelteile der Antennenanlage sind bekannter Stand der Technik. Es wird daher nicht genauer darauf eingegangen. Der Erreger 2 dient im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der direkten Ausleuchtung des Reflektors 1. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, den Erreger 2 für eine Antennenanlage mit Subreflektoren zu verwenden.

Die beiden Hohlleiter 8 und 9 münden an zwei axial beabstandeten Stellen in die rohrförmige Weiche 3 ein. Die Anschlußstellen sind um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Dadurch stehen die Polarisationsebenen der beiden eingespeisten, linear polarisierten Wellen senkrecht aufeinander. Die beiden Hohlleiter 6 und 7 können prinzipiell genauso in die rohrförmige Weiche 4 einmünden, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, den Hohlleiter 6 entsprechend der gestrichelten Darstellung an der Stirnseite der Weiche 4 anzuschließen, so daß die Weiche 4 durch den Hohlleiter 6 kurzgeschlossen ist. Auch dann stehen die Polarisationsebenen der beiden über die Hohlleiter 6 und 7 in die Weiche 4 eingespeisten Wellen senkrecht aufeinander.

Die beiden Weichen 3 und 4 haben einen kreisrunden lichten Querschnitt mit über ihre ganze Länge jeweils gleichbleibendem Durchmesser. Die Weiche 4 ist in ihren Abmessungen so gewählt, daß zwei elektromagnetische Wellen in ihr geführt werden können, die linear polarisiert sind und senkrecht aufeinander stehen. Die beiden Wellen werden der Weiche 4 über die Hohlleiter 6 und 7 getrennt zugeführt. Wenn der Hohlleiter 6 radial auf die Weiche 4 auftrifft, dann ist deren Stirnseite 10 verschlossen. Die Wellen können sich dann nur in Richtung des Hornstrahlers 5 ausbreiten. Damit die über den Hohlleiter 7 zugeführte Welle nicht in der falschen Richtung läuft, kann in der Weiche 4 ein an sich bekanntes, gestrichelt eingezeichnetes Kurzschlußelement 11 angebracht sein. Die Öffnungen in der Weiche 4, an welche die Hohlleiter 6 und 7 angeschlossen sind, haben eine längliche Form, so wie es für den Hohlleiter 6 gestrichelt angedeutet ist.

Die Weiche 3 ist grundsätzlich genauso aufgebaut wie die Weiche 4. Sie hat nur einen größeren Innendurchmesser. Über die beiden angeschlossenen Hohlleiter 8 werden zwei linear polarisierte elektromagnetische Wellen eines niederfrequenteren Frequenzbandes als bei der Weiche 4 zugeführt. Der Erreger 2 kann beispielsweise wieder für das 6-GHz-Band und das 4-GHz-Band ausgelegt sein, die eingangs erwähnt sind. Es können jedoch auch zwei andere unterschiedliche Frequenzbänder übertragen werden, beispielsweise die in der GB 21 17 980 erwähnten Bänder von 10,7 bis 11,7 GHz und von 7,11 bis 7,95 GHz. Die Wellen des höherfrequenten Frequenzbandes werden in die Weiche 4 eingespeist, während die Wellen des niederfrequenten Frequenzbandes in die Weiche 3 eingespeist werden.

Diametral gegenüber der Anschlußstelle des Hohlleiters 9 ist in der Weiche 3 eine aus Fig. 3 ersichtliche Blende 17 angebracht, die ebenfalls als längliche Öffnung ausgeführt sein kann. Über die Blende 17 ist ein kurzgeschlossenes Hohlleiterstück 12 an die Weiche 3 angekoppelt. Der Abstand "X" der Kurzschlußebene des Hohlleiterstücks 12 von der Innenwand der Weiche 3 beträgt etwa das 0,15fache der Wellenlänge der mittleren Frequenz der in der Weiche 3 geführten niederfrequenten Wellen.

Zwischen den Anschlußstellen der beiden Hohlleiter 8 und 9 sind in der Weiche 3 zwei Stege 13 und 14 angebracht, die in axialer Richtung verlaufen und in das Innere der Weiche 3 hineinragen. Zwei weitere Stege 15 und 16 sind zwischen dem Hornstrahler 5 und dem Anschluß des Hohlleiters 9 in der Weiche 3 angebracht. Die Stege 13 bis 16 haben eine axiale Länge, die etwa der halben Hohlleiterwellenlänge der in der Weiche 4 geführten höherfrequenten Wellen entspricht. Die Höhe der Stege 13 und 14 über der Wandung der Weiche 3 verhält sich zu ihrer Länge etwa wie 1: 6. Die beiden Stege 13 und 14 liegen einander diametral gegenüber, und zwar in einer Ebene, die rechtwinklig zur Längsachse des Hohlleiters 8 verläuft. Die Höhe der Stege 15 und 16 verhält sich zu ihrer Länge etwa wie 1: 3, so daß dieselben weiter in die Weiche 3 hineinragen als die Stege 13 und 14. Die Stege 15 und 16 liegen einander ebenfalls diametral gegenüber in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Ebene verläuft, in der die Stege 13 und 14 liegen.

Durch die Blende 17 mit kurzgeschlossenem Hohlleiterstück 12 wird die Entkopplung der vier im Erreger 2 geführten Wellen entscheidend verbessert, ohne daß in den Weichen 3 und 4 sonst übliche Blenden oder Abgleichelemente anzubringen sind. Die für eine einwandfreie Übertragung der Wellen erforderlichen guten Reflexionseigenschaften des Erregers 2 werden durch die Stege 13 bis 16 sichergestellt.

Die Entkopplung kann für bestimmte Fälle dadurch weiter verbessert werden, daß auch auf der dem Anschluß des Hohlleiters 8 diametral gegenüberliegenden Seite der Weiche 3 eine Blende mit kurzgeschlossenem Hohlleiterstück angebracht wird.

Der Erreger 2 kann insgesamt einteilig hergestellt werden, und zwar grundsätzlich einschließlich des Hornstrahlers 5. Zweckmäßig werden jedoch nur die Weichen 3 und 4 als Einheit einstückig ausgeführt. Das kann vorzugsweise auf galvanischem bzw. galvanoplastischem Wege vorgenommen werden. Hierbei ist es besonders einfach möglich, auch Anschlüsse für die Hohlleiter 6, 7, 8 und 9 mit auszuformen. Auch das Hohlleiterstück 12 und ein weiteres Hohlleiterstück gegenüber dem Hohlleiter 8 können dabei mit hergestellt werden. Ein aus den Weichen 3 und 4 bestehendes Teil kann aber auch durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Bohren und Fräsen, gefertigt werden.

Claims (5)

1. Erregeranordnung mit Hornstrahler für eine Reflektorantenne für ein erstes niederfrequentes und ein zweites höherfrequentes Frequenzband, bestehend aus einer ersten und einer zweiten rohrförmigen Einzelweiche, von denen die erste für das niederfrequente Frequenzband und die zweite für das höherfrequente Frequenzband bestimmt sind, an die jeweils zwei Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt zur Führung linear polarisierter elektromagnetischer Wellen angeschlossen sind, bei welcher

• - beide Einzelweichen einen kreisförmigen lichten Querschnitt haben,
• - die Durchmesser der beiden Einzelweichen unterschiedlich sind,
• - die beiden Einzelweichen axial lückenlos hintereinander angeordnet sind,
• - der Hornstrahler am freien Ende der ersten Einzelweiche angebracht ist,
• - die zweite Einzelweiche über ihre ganze axiale Länge einen gleichbleibenden Innendurchmesser hat und an ihrem dem Hornstrahler abgewandten Ende kurzgeschlossen ist und
• - die beiden Hohlleiter an jede Einzelweiche so angeschlossen sind, daß die beiden eingespeisten Wellen mit ihren Polarisationsebenen jeweils senkrecht aufeinander stehen, wobei wenigstens die beiden Hohlleiter der ersten Einzelweiche, radial auf dieselbe auftreffend, an zwei getrennten und in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzten Stellen angeschlossen sind und dabei die großen Achsen ihres Querschnitts in Richtung der Achse der ersten Einzelweiche verlaufen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auch die erste Einzelweiche (3) über ihre ganze axiale Länge einen gleichbleibenden Innendurchmesser hat,
  • - daß diametral gegenüber der Anschlußstelle des dem Hornstrahler (5) am nächsten liegenden Hohlleiters (9) an die erste Einzelweiche (3) ein kurzgeschlossenes Hohlleiterstück (12) über eine Blende (17) angekoppelt ist und
  • - daß in der ersten Einzelweiche (3) zwischen dem Hornstrahler (5) und dem demselben benachbarten Hohlleiters (9) einerseits sowie zwischen den Anschlußstellen der beiden Hohlleiter (8, 9) andererseits jeweils auf zwei einander diametral gegenüberliegenden Seiten nach innen vorspringende und in axialer Richtung verlaufende Stege (13 bis 16) angebracht sind, deren axiale Länge etwa der halben Hohlleiterwellenlänge der in der zweiten Einzelweiche (4) geführten höherfrequenten Wellen entspricht, wobei die beiden Stege (15, 16) zwischen dem Hornstrahler (5) und dem Anschluß des benachbarten Hohlleiters (9) in einer ersten Ebene liegen, die rechtwinklig zur Längsachse dieses Hohlleiters (9) verläuft, während die beiden anderen, zwischen den Anschlüssen der beiden Hohlleiter (8, 9) angeordneten Stege (13, 14) in einer rechtwinklig zur ersten Ebene verlaufenden zweiten Ebene liegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußebene des Hohlleiterstücks (12) einen Abstand von der Innenwand der ersten Einzelweiche (3) hat, der etwa dem 0,15fachen der Wellenlänge der mittleren Frequenz im niederfrequenten Frequenzband entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der zwischen dem Hornstrahler (5) und dem benachbarten Hohlleiter (9) befindlichen Stege (15, 16) sich zu ihrer Höhe, gemessen von der Wandung der ersten Einzelweiche (3) aus, etwa wie 3:1 verhält.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der zwischen den Anschlüssen der beiden Hohlleiter (8, 9) befindlichen Stege (13, 14) sich zu ihrer Höhe, gemessen von der Wandung der ersten Einzelweiche (3) aus, etwa wie 6:1 verhält.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch diametral gegenüber der Anschlußstelle des zweiten, an dem dem Hornstrahler (5) abgewandten Ende angeschlossenen Hohlleiters (8) in der ersten Einzelweiche (3) ein kurzgeschlossenes Hohlleiterstück über eine Blende angekoppelt ist.