DE1098057B

DE1098057B - Switch arrangement for microwaves

Info

Publication number: DE1098057B
Application number: DET15287A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Willwacher
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1958-06-19
Filing date: 1958-06-19
Publication date: 1961-01-26

Description

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).Switch arrangement for microwaves The invention relates to the use of bridge filters for microwaves in a novel combination, whereby the interconnection of several frequency pairs on a common antenna is made possible. A bridge filter is understood here to mean the arrangement according to FIG. 1, which consists of the interconnection of two microwave bridges (magic T) Brl and Br, and two identical microwave line filters F. The bridges contain two line arms hl, 112 and 121, 122 and two line connections 1 a, 1 b and 2 a, 2 b, which all consist of either coaxial or hollow pipe parts. In particular, let the line connection 1 a with 1,1 and 112 or 2 a with 1,1 and 122 within the bridge be connected in such a way that a wave fed in in 1 a or 121 and 122 distributed (common mode connection). Correspondingly, 1b or 2b is coupled to 111 and 112 or I21 and 1 ″ in push-pull (push-pull connection).

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.The arms 111 and 121 or 112 and 1 ″ are connected to one another via the microwave line filter F, so that the resulting bridge filter has the free connections 1 a, 2 a, 1 b, 2 b . The filters F are identical and within the Either bandstop filters or bandpass filters can be used as a filter. As is known, such a bridge filter has a constant input resistance Z at each connection if the remaining three connections are terminated with Z, where Z means the characteristic impedance of the line .

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.It is also known to design such bridge filters by simply connecting them in series to form an antenna splitter, which allows several transmitters or receivers with different frequencies to be connected to a common antenna. An example of a transmitter S with the frequency f and a receiver E with the frequency f 'is shown in FIG two identical microwave line filters F1 ', connected in series by connecting the connections 2a and 1a' and the connection 2a 'is connected to the common antenna A. 2b at the transmitter S is f with its frequency and 2b 'of the receiver E at the frequency f' connected. In this case, the microwave filters F1 and Fi are bandstop filters which are tuned to the frequency f or f '. The connections 1 a, 1 b and 1 b 'are closed with absorbers 1 without reflection. The essence of this arrangement is the simple series connection of the bridge filters, whereby additional frequencies can be switched to the antenna by further series connection.

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.In this known arrangement, the frequencies to be interconnected must each be brought up individually on one line each. In microwave devices, however, a transmitter and a receiver are often already combined in a radio device with a simple switch arrangement, so that they appear on the common antenna line at the device output. This switch built into the radio is usually a branching switch of a known type. The transmitter then belongs to one direction of the radio link, the receiver to the opposite direction, so that two-way traffic is possible. With this basic equipment, a radio line in four-wire operation is to be set up, with a frequency pair f1, f1 'at a distance d f' and an antenna for the transmitter and receiver being used for the transmitter and receiver.

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.There is often a desire to use an additional switch to switch a second radio line in four-wire operation with a second frequency pair f2, f2 'to the same antenna. Both frequency pairs have the same, larger distance 4 f 'and the smaller distance df from one another, as shown in FIG. 3.

Die Zusammenschaltung zweier oder mehrerer solcher Frequenzpaare (Sende-Empfänger-Paare) auf eine gemeinsame Antenne ist das Ziel vorliegender Erfindung.The interconnection of two or more such frequency pairs (transmitter-receiver pairs) A common antenna is the aim of the present invention.

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.Using two bridge filters known from the Interconnection of two four-armed microwave bridges (magic T) and two The same microwave line filters exist, a switch arrangement for microwaves built to interconnect two or more transmit-receive arrangements a common antenna. The said line filters are in this way between one arm each of the one and the other microwave bridge connected that they offset by 2/4 of each other in their mutual position between the two bridges are. According to the invention, the bridge filters are each with two connections of the one Bridge filter so on two connections of the other bridge filter connected so that the bridge filter as a whole form a ring circuit. Further a bridge filter connection leads to the antenna. Two more connections are each connected to a transmitting-receiving arrangement, and the remaining connection is closed with an absorber without reflection. The line filter pairs of the Bridge filters are tuned to different frequencies.

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.Instead of the simple series connection, there is a ring connection. The idea of the invention can be implemented through various combinations and will be explained in more detail using the following exemplary embodiments.

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.Fig. 4 initially shows two examples in which the ring connection bridge connections of the same type are connected to one another, d. H. either Common mode with common mode connection or differential mode with differential mode connection.

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.In Fig. 4a, the two common mode connections 1 a and 1 a 'and the two push-pull connections 2 b and 2 b' are connected together. The antenna A is at 2a ' of a bridge filter, the two frequency pairs fi of the transmitter S, and f; of the receiver Ei and f2 of the transmitter S2 and f2 of the receiver E2 are connected to 2 a and 1 b of the other bridge filter. The free connection I b 'is closed with an absorber 1 without reflection. The filters F2 and F2 are matched to the frequencies f2 and f2 and can either be bandstop filters or bandpass filters.

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.If these filters are designed as bandpass filters, for example, the arrangement works as follows: The energy of the transmitter S reaches the filters F2 from the connection 2a by splitting into two common-mode waves. The reflected partial waves suffer a phase reversal due to the 2/4 offset of the filters and reappear in the bridge as push-pull waves, so that they emerge again at connection 2 b and from there to 2 b '. Here the reflection and phase reversal are repeated at the filter F ,, so that the transmitter wave finally reaches the connection 2a 'and the antenna A. The same happens for the receiver Ei in the opposite direction, from 2a 'via 2b' to 2b and from 2b to 2a, with total reflection taking place at the filters F2 and F2.

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.The frequency of the transmitter S2 passes from the connection 1b to the filters F2, which are tuned to its frequency f and therefore allow the energy to pass through to the connection 2b. From the connection 2b via 2b ' and reflection at the filter F2, the energy of the transmitter S2 passes on to 2a' and to the antenna. The reception frequency f2 of the receiver E2 goes from 2a 'to F2', is let through from there to 1 a ', comes via 1 a to F2, is totally reflected there and exits at connection 1 b.

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.If bandstop filters are used, the following energy curve results: The energy of the transmitter S, is passed through the connection 2a by the filters to 1a, from there to 1a 'and to the filters F2. These filters also let through, so that the energy from the transmitter reaches antenna A to 2a 'and onwards. The reception frequency f ,. ' of the receiver Ei runs the opposite path in otherwise the same way as the frequency of the transmitter S. The transmission energy from S2 is totally reflected at F2, reaches 1 a and la 'and via the filter F2' to 2a 'and to the antenna. The reception frequency f2 is totally reflected at F2 ', comes via 2b' to 2b, is then let through by FZ and then arrives at connection 1b. An equivalent circuit is shown in FIG. 4b, the connections with index a (common mode) being interchanged with those with index b (push-pull) on each bridge compared to FIG. 4a.

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.The ring connection of both bridge filters is made by interconnection carried out by dissimilar connections (common mode with push-pull or push-pull with common mode), the arrangements of FIGS. 5a and 5b result. The order According to FIG. 5b, this also works by interchanging connections with index a and index b into that of FIG. 5 a. The arrangements of FIG. 5 are the same as the arrangements 4 possible to design the filters as bandstop filters or bandpass filters.

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.The arrangements of FIGS. 4 and 5 are opposed by two properties all other modifications marked, namely they allow the optional Use of bandstop filters or bandpass filters for the microwave line filters and result in the same path lengths of their propagation within the for all four frequencies Turnout arrangement.

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.On the other hand, a number of other ring connections are possible can work either only with bandstop filters or only with bandpass filters and different long distances for the individual frequencies result.

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.In Fig. 6 and 7 are two such arrangements for explanation indicated, whereby only similar connections are connected in both. Here must in the arrangement of FIG. 6 bandstop filters, in the arrangement of FIG. 7, however, bandpass filters to be used. There is an equivalent version for each version drawn Arrangement by swapping the connections with index a and b.

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.In the circuit according to FIG. 6, the energy of the receiver E2 arrives from the connection 2a 'to the filters F2, it is reflected here once and arrives to connection 2b '. The transmitter energy from S2 first passes through F, ', from 2b', Konunt via the connection 1 b 'to connection 1 b, is reflected at F2, arrives after 1 a and 1 a 'and then runs through F2 a second time to then use the Connection 2 a 'to antenna A to get.

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.There are four other arrangements with those shown in FIGS Circuits corresponding properties possible by adding the ring through connection is formed by different types of connections. These orders were not more drawn. They behave in the way of interconnection to those of the 6 and 7 as those of FIG. 5 to those of FIG. 4.

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.Depending on the technical requirements, you can have more than two Switch frequency pairs to one antenna. With the arrangements described so far two bridge filters are combined to form a so-called "pair" switch. Should if more than two frequency pairs act on the common antenna, they are in series with one of the described “pair” turnouts, other similar turnouts are switched.

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.An arrangement for three frequency pairs is shown in FIG. Here the two "pair" switches PWi and PW2 are connected in series by connecting the connections 2b ' and 2b ". The antenna is connected to connection 2a . The first transceiver is connected to connection 2b"', the second transceiver is connected to connection la .. . And the third transceiver at connection la, 'switched on. The rest of the structure of the arrangement and the designation correspond to the previous embodiment The invention is not limited to that shown in FIG Series connection of the two "pair" turnouts is limited, but it is also possible here to train the individual "pair" turnouts as it is in the previous embodiments has been shown. 9 shows how the individual frequencies can be related to one another when three transceivers act on a common antenna.

Claims

PATENT CLAIM: Switch arrangement for microwaves for interconnection two or more transmit-receive arrangements on a common antenna Use of bridge filters of a known type that result from the interconnection of two four-armed microwave bridges (magic T) and two identical microwave line filters exist, this line filter in such a way between each one arm of the one and the other microwave bridge are connected that they are in their mutual Position between the two bridges are offset by Z / 4, characterized in that the bridge filters with two connections each of the one bridge filter to two each Connections of the next bridge filter are connected that the bridge filter form a total of a ring circuit, and that also a bridge filter connection for Antenna, two further connections each lead to a transmit-receive arrangement, while the remaining last connection of the one bridge filter is reflection-free is completed with an absorber, the line filter pairs of the bridge filter are tuned to different frequencies. -