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Weichenanordnung für Mikrowellen Die Erfindung bezieht sich auf die
Verwendung von Brückenfiltern für Mikrowellen in neuartiger Kombination, wobei die
Zusammenschaltung mehrerer Frequenzpaare auf eine gemeinsame Antenne ermöglicht
wird. Unter Brückenfilter wird hier die Anordnung nach Fig. 1. verstanden, die aus
der Zusammenschaltung von zwei Mikrowellenbrücken (magische T) Brl und Br, und zwei
gleichen Mikrowellen-Leitungsfiltern F besteht. Die Brücken enthalten zwei Leitungsarme
hl, 112 bzw. 121, 122 und zwei Leitungsanschlüsse 1 a, 1 b bzw.
2 a, 2 b, welche alle entweder aus Koaxial- oder Hohlrohrteilen bestehen.
Insbesondere sei der Leitungsanschluß 1 a mit 1,1 und 112 bzw. 2 a mit
1,1 und 122 innerhalb der Brücke so verbunden, daß eine in 1a bzw. 2a eingespeiste
Welle sich mit Gleichtakt je zur Hälfte auf 1,1 und l12 bzw. 121 und 122 verteilt
(Gleichtaktanschluß). Entsprechend ist 1b bzw.
2b mit 111 und 112 bzw. l21
und 1" im Gegentakt gekoppelt (Gegentaktanschluß).
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Die Arme 111 und 121 bzw. 112 und 1" sind über die Mikrowellen-Leitungsfilter
F miteinander verbunden, so daß das resultierende Brückenfilter die freien Anschlüsse
1 a, 2 a, 1 b, 2 b hat. Die Filter F sind gleich und innerhalb der beiden
Leitungszüge um 2/4 gegeneinander versetzt. Es können hierbei entweder Bandsperren
oder Bandpässe als Filter verwendet werden. Ein solches Brückenfilter hat bekanntlich
an jedem Anschluß konstanten Eingangswiderstand Z, wenn die verbleibenden drei Anschlüsse
mit Z abgeschlossen sind, wobei Z der Wellenwiderstand der Leitung bedeutet.
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Es ist weiterhin bekannt, solche Brückenfilter durch einfache Reihenschaltung
zu einer Antennenweiche auszubilden, welche die Aufschaltung mehrerer Sender oder
Empfänger mit verschiedenen Frequenzen auf eine gemeinsame Antenne gestatten. Ein
Beispiel für einen Sender S mit der Frequenz f und einen Empfänger E mit der Frequenz
f' zeigt Fig. 2. Es werden hierbei die beiden Brückenfilter BF, bestehend aus den
beiden gleich aufgebauten Mikrowellen-Leitungsfiltern F1, und BF', bestehend aus
den beiden gleichen Mikrowellen-Leitungsfiltern F1', durch Verbindung der Anschlüsse
2a und 1a' in Reihe geschaltet und der Anschluß 2 a' mit der gemeinsamen Antenne
A verbunden. An 2b ist der Sender S mit seiner Frequenz f und an 2b'
der Empfänger E mit der Frequenz f' angeschlossen. Die Mikrowellenfilter F1 bzw.
Fi sind in diesem Fall Bandsperren, die auf die Frequenz f bzw.
f' abgestimmt sind. Die Anschlüsse 1 a, 1 b und 1 b' sind mit
Absorbern 1 reflexionsfrei abgeschlossen. Das wesentliche dieser Anordnung
ist die einfache Reihenschaltung der Brückenfilter, wobei durch weitere Reihenschaltung
noch weitere Frequenzen auf die Antenne geschaltet werden können.
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Bei dieser bekannten Anordnung müssen die zusammenzuschaltenden Frequenzen
jeweils einzeln auf je einer Leitung herangeführt werden. Bei Mikrowellengeräten
sind aber oft bereits ein Sender und ein Empfänger in einem Funkgerät mit einer
einfachen Weichenanordnung zusammengefaßt, so daß sie auf der gemeinsamen Antennenleitung
am Geräteausgang erscheinen. Diese im Funkgerät eingebaute Weiche ist meistens eine
Verzweigungsweiche bekannter Bauart. Der Sender gehört dann zur einen Richtung der
Funkverbindung, der Empfänger zur Gegenrichtung, so daß ein Gegenverkehr möglich
ist. Mit dieser Grundgeräteausstattung ist also eine Funklinie in Vierdrahtbetrieb
aufzubauen, wobei zum Sender und Empfänger ein Frequenzpaar f1, f1' im Abstand
d f' und eine Antenne für Sender und Empfänger verwendet wird.
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Es besteht nun oft der Wunsch, durch eine Zusatzweiche eine zweite
Funklinie im Vierdrahtbetrieb mit einem zweiten Frequenzpaar f2, f2' auf die gleiche
Antenne zu schalten. Beide Frequenzpaare haben unter sich den gleichen, größeren
Abstand 4 f' und gegeneinander den kleineren Abstand d f, wie dies in der
Fig. 3 dargestellt wurde.
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Die Zusammenschaltung zweier oder mehrerer solcher Frequenzpaare (Sende-Empfänger-Paare)
auf eine gemeinsame Antenne ist das Ziel vorliegender Erfindung.
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Unter Verwendung von zwei Brückenfiltern bekannter Art, die aus der
Zusammenschaltung von zwei vierarmigen Mikrowellenbrücken (magische T) und zwei
gleichen Mikrowellen-Leitungsfiltern bestehen, wird eine Weichenanordnung für- Mikrowellen
aufgebaut zum Zusammenschalten zweier oder mehrerer Sende-Empfangs-Anordnungen auf
eine gemeinsame Antenne. Hierbei sind die besagten Leitungsfilter dergestalt zwischen
je einen Arm der einen und der anderen Mikrowellenbrücke angeschlossen, daß sie
in ihrer gegenseitigen Lage zwischen den beiden Brücken um 2/4 gegeneinander versetzt
sind. Gemäß der Erfindung werden die Brückenfilter mit je zwei Anschlüssen des einen
Brückenfilters
so an je zwei Anschlüsse des änderen Brückenfilters
angeschlossen, daß die Brückenfilter insgesamt eine Ringschaltung bilden. Ferner
führt ein Brückenfilter-Anschluß zur Antenne. Zwei weitere Anschlüsse sind jeweils
mit einer Sende-Empfangs-Anordnung verbunden, und der noch verbleibende Anschluß
ist mit einem Absorber reflexionsfrei abgeschlossen. Die Leitungs-Filterpaare der
Brückenfilter sind hierbei auf verschiedene Frequenzen abgestimmt.
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An die Stelle der einfachen Reihenschaltung tritt also eine Ringschaltung.
Der Erfindungsgedanke kann durch verschiedene Kombinationen verwirklicht werden
und soll an den folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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Fig. 4 zeigt zunächst zwei Beispiele, in denen zur Ringverbindung
jeweils gleichartige Brückenanschlüsse miteinander verbunden sind, d. h. entweder
Gleichtakt- mit Gleichtaktanschluß oder Gegentakt- mit Gegentaktanschluß.
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In Fig. 4a sind die beiden Gleichtaktanschlüsse 1 a und
l a' und die beiden Gegentaktanschlüsse 2 b und 2 b' zusammengeschlossen.
Die Antenne A liegt an 2a' des einen Brückenfilters, die beiden Frequenzpaare
fi des Senders S, und f; des Empfängers Ei und f2 des Senders S2 und f2 des Empfängers
E2 sind an 2 a und 1 b des anderen Brückenfilters angeschlossen. Der freie Anschluß
I b' ist reflexionsfrei mit einem Absorber 1 abgeschlossen. Die Filter F2
bzw. F2 sind auf die Frequenzen f2 bzw. f2 abgestimmt und können entweder Bandsperren
oder Bandpässe sein.
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Sind diese Filter beispielsweise als Bandpässe ausgebildet, so ergibt
sich folgende Wirkungsweise der Anordnung: Die Energie des Senders S, gelangt von
dem Anschluß 2a durch Aufspalten in zwei Gleichtaktwellen zu den Filtern F2. Die
reflektierten Teilwellen erleiden durch die 2/4-Versetzung der Filter eine Phasenumkehr
und erscheinen in der Brücke wieder als Gegentaktwellen, so daß sie wieder zusammengesetzt
am Anschluß 2 b austreten und von dort nach 2 b' gelangen. Hier wiederholt sich
die Reflexion und Phasenumkehr am Filter F,, so daß die Senderwelle schließlich
nach dem Anschluß 2a' und zur Antenne A gelangt. Das gleiche vollzieht sich für
den Empfänger Ei in umgekehrter Richtung, von 2a' über 2b' nach
2b und von 2b nach 2a, wobei an den Filtern F2 und F2 jeweils totale
Reflexion erfolgt.
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Der Sender S2 gelangt mit seiner Frequenz von dem Anschluß 1 b an
die Filter F2, welche auf seine Frequenz f, abgestimmt sind und deshalb die Energie
zum Anschluß 2b durchlassen. Vom Anschluß 2b über 2b' und Reflexion
am Filter F2 gelangt die Energie des Senders S2 weiter nach 2a' und zur Antenne:.
Die Empfangsfrequenz f2 des Empfängers E2 gelangt von 2a' zu F2', wird von
dort durchgelassen nach 1 a', kommt über 1 a zu F2, wird dort total reflektiert
und tritt am Anscbluß 1 b aus.
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Verwendet man Bandsperren, so ergibt sich folgender Energieverlauf
Die Energie des Senders S, wird über den Anschluß 2a von den Filtern nach 1 a durchgelassen,
gelangt von dort nach l a' und zu den Filtern F2 . Diese Filter lassen ebenfalls
durch, so da.ß die Energie des Senders nach 2a' und weiter zur Antenne A gelangt.
Die Empfangsfrequenz f,.' des Empfängers Ei durchläuft den umgekehrten Weg in sonst
gleicher Weise wie die Frequenz des Senders S, Die Sendeenergie von S2 wird an F2
total reflektiert, gelangt nach 1 a und l a' und über die durchlassenden
Filter F2' nach 2a' und zur Antenne. Die Empfangsfrequenz f2 wird an F2' total reflektiert,
kommt über 2b' nach 2b, wird dann von FZ durchgelassen und gelangt
anschließend zum Anschluß 1 b. Eine äquivalente Schaltung ist in der Fig.4b dargestellt,
wobei gegenüber der Fig. 4a an jeder Brücke die Anschlüsse mit Index a (Gleichtakt)
mit denen mit Index b (Gegentakt) vertauscht sind.
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Wird die Ringverbindung beider Brückenfilter durch Zusammenschaltung
von ungleichartigen Anschlüssen ausgeführt (Gleichtakt mit Gegentakt bzw. Gegentakt
mit Gleichtakt), so ergeben sich die Anordnungen der Fig. 5a und 5b. Die Anordnung
nach Fig. 5b geht auch hier durch Vertauschen von Anschlüssen mit Index a und Index
b in die der Fig. 5 a über. Bei den Anordnungen der Fig. 5 ist es wie bei den Anordnungen
der Fig.4 möglich, die Filter als Bandsperren oder als Bandpässe auszubilden.
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Die Anordnungen nach Fig. 4 und 5 sind durch zwei Eigenschaften gegenüber
allen weiteren Modifikationen gekennzeichnet, sie erlauben nämlich die wahlweise
Verwendung von Bandsperren oder Bandpässen für die Mikrowellen-Leitungsfilter und
ergeben für alle vier Frequenzen gleiche Weglängen ihrer Fortleitung innerhalb der
Weichenanordnung.
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Dagegen ist eine Reihe von weiteren Ringverbindungen möglich, die
entweder nur mit Bandsperren oder nur mit Bandpässen arbeiten können und verschieden
lange Wege für die einzelnen Frequenzen ergeben.
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In Fig. 6 und 7 sind zur Erläuterung noch zwei solcher Anordnungen
angegeben, wobei in beiden nur gleichartige Anschlüsse verbunden sind. Hierbei müssen
in der Anordnung der Fig. 6 Bandsperren, in der Anordnung der Fig. 7 jedoch Bandpässe
benutzt werden. Zu der jeweils gezeichneten Ausführung gibt es eine äquivalente
Anordnung durch Vertauschen der Anschlüsse mit Index a und b.
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In der Schaltung nach Fig. 6 gelangt die Energie des Empfängers E2
vom Anschluß 2 a' zu den Filtern F2 , wird hieran einmal reflektiert und gelangt
zum Anschluß 2b'. Die Senderenergie von S2 durchläuft von 2b' aus zunächst F,',
konunt über den Anschluß 1 b' zum Anscbluß 1 b, wird an F2 reflektiert, gelangt
nach 1 a und 1 a' und durchläuft hiernach ein zweites Mal F2 , um dann über den
Anschluß 2 a' zur Antenne A zu gelangen.
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Es sind noch weitere vier Anordnungen mit den in den Fig.6 und 7 gezeigten
Schaltungen entsprechenden Eigenschaften möglich, indem der Ring durch Verbindung
von verschiedenartigen Anschlüssen gebildet wird. Diese Anordnungen wurden nicht
mehr gezeichnet. Sie verhalten sich in der Art der Zusammenschaltung zu denen der
der Fig. 6 und 7 wie die der Fig. 5 zu denen der Fig. 4.
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Je nach den technischen Anforderungen kann man auch mehr als zwei
Frequenzpaare auf eine Antenne schalten. Bei den bisher beschriebenen Anordnungen
sind zwei Brückenfilter zu einer sogenannten »Paar«-Weiche zusammengefaßt. Sollen
mehr als zwei Frequenzpaare auf die gemeinsame Antenne einwirken, so werden in Reihe
mit einer der beschriebenen »Paar«-Weichen weitere gleichartige Weichen geschaltet.
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Eine Anordnung für drei Frequenzpaare ist in der Fig. 8 dargestellt.
Hier sind die beiden »Paar«-Weichen PWi und PW2 in Serie geschaltet durch Verbinden
der Anschlüsse
2b' und 2b". Am Anschluß
2a liegt die Antenne. Der
erste Sendeempfänger ist am Anschluß 2b"', der zweite Sendeempfänger am Anschluß
l a
... und der dritte Sendeempfänger am Anschluß l a,' angeschaltet.
| Der übrige Aufbau der Anordnung und die Bezeichnung |
| entsprechen den vorhergehenden Ausführungsb |
| Die Erfindung ist nicht auf die in der Fig. 8 gezeigte |
| Serienschaltung der zwei »Paar«-Weichen beschränk, |
| sondern es ist auch hierbei möglich, die Ausbildung der |
| einzelnen »Paar«-Weichen so vorzunehmen, wie es in den |
| vorhergehenden Ausführungsbeispielen aufgezeigt wurde. |
Die Fig. 9 zeigt, wie die einzelnen Frequenzen zueinander liegen
können, wenn drei Sendeempfänger auf eine gemeinsame Antenne einwirken.