DE2128688A1

DE2128688A1 - Double rotary coupling

Info

Publication number: DE2128688A1
Application number: DE19712128688
Authority: DE
Inventors: Harold A Santa Monica Cahf Rosen (V St A) P
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS5140777B1; CA928809A; GB1350824A; US3668567A; DE2128688B2

Description

Anmelderin: . Stuttgart, den ?. Juni 1971 Applicant:. Stuttgart, the?. June 1971

Hughes Aircraft Company P 2338 S/kgHughes Aircraft Company P2338 S / kg

Oentinela Avenue andOentinela Avenue and

Teale StreetTeale Street

Oulver City, Galif., V.St.AoOulver City, Galif., V.St.Ao

DoppeldrehkopplungDouble rotary coupling

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Doppeldrehkopplung mit zwei axial hintereinander angeordneten, gegeneinander verdrehbaren Hohlleiterabschnitten mit kreisrundem Querschnitt· The invention "relates to a double rotary coupling with two waveguide sections with a circular cross-section, axially arranged one behind the other and rotatable against each other

Doppeldrehkopplungen werden dazu benötigt, die Ausgangssignale zweier Sender einer gegenüber den Sendern rotierenden Antenne zuzuführen, wenn eine Isolation zwischen den Signalkanälen erforderlich ist und die Signale derDouble rotary couplings are required for this, the output signals of two transmitters with one rotating opposite the transmitters To feed the antenna if isolation is required between the signal channels and the signals of the

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Antenne in einer für eine "bestimmte Form des Strahlungsdiagrammes richtigen Phasenlage zugeführt werden müssen« Beispielsweise ist es 'bei Nachrichtensatelliten erforderlich, die Energie von zwei rotierenden Sendern oder Sender-Multiplexern den Eingängen eines Antennensystems zuzuführen. Dabei können Einsparungen und verbesserte Leistungen für die Sender-Multiplexer erzielt werden, wenn eine genügende Isolation zwischen den Signalkanälen vorhanden ist. Außerdem kann eine Verminderung der Größe und des Gewichtes des zur Speisung der Antenne benötigten netzwerke s erzielt werden, wenn die Antenneneingänge mit . Signalen gespeist werden, die für das Abstrahlen einer * Strahlungskeule gewünschter Form die richtige Phasenlage aufweisen.Antenna must be fed in the correct phase position for a "certain form of the radiation pattern" For example, it is necessary for communications satellites to feed the energy from two rotating transmitters or transmitter multiplexers to the inputs of an antenna system. This can result in savings and improved performance for the transmitter multiplexer be achieved if a sufficient insulation between the signal channels is available. In addition, networks s can be achieved reduction in size and weight of the needed to power the antenna when the antenna inputs are fed with. signals for emitting a * lobe have the correct phase position of the desired shape.

Bekannte Doppeldrehkopplungen weisen zwei koaxial zueinander angeordnete Leitungen auf und haben daher selbst einen sehr komplizierten und viel Raumbeanspruchenden Aufbau. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Doppeldrehkopplung zu schaffen, die es ermöglicht, zwei Sendekanäle mit zwei Antenneneingängen bei ausreichender Isolation zwischen den Kanälen zu verbinden.Known double rotary couplings have two coaxial with one another arranged lines and therefore themselves have a very complicated and space-consuming Construction. In contrast, the invention is based on the object of providing a simplified double rotary coupling create that makes it possible to have two transmission channels with two antenna inputs with sufficient isolation between to connect the channels.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mit dem ersten der beiden hintereinander angeordneten Hohlleiterabschnitte eine erste Einrichtung gekoppelt ist, die auf zwei linear polarisierte Eingangssignale anspricht und in dem ersten Hohlleiterabschnitt zwei entgegengesetzt umlaufende, zirkulär polarisierte Signale erzeugt, und daß mit dem zweiten der beiden Hohlleiterabschnitte eine zweite Einrichtung gekoppelt ist, dieThis object is achieved according to the invention in that with the first of the two arranged one behind the other Waveguide sections a first device is coupled, which is responsive to two linearly polarized input signals and two oppositely rotating, circularly polarized signals in the first waveguide section generated, and that a second device is coupled to the second of the two waveguide sections which

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auf die zirkulär polarisierten Signale anspricht und zv/ei um im wesentlichen 90° phasenverschoben, linear polarisierte Ausgangssignale erzeugt, von denen jedes eine von jeden der beiden zirkulär polarisierten Signale abgeleitete Komponente enthält. Dabei kann die ,erste Einrichtung von einem orthogonal Modenwandler und einem Phasenschieber gebildet sein und auch die zweite Einrichtung einen Orthogonal-Kodenwandler umfassen.is responsive to the circularly polarized signals and zv / ei phase shifted by essentially 90 °, linear produces polarized output signals, each of which is one of each of the two circularly polarized signals contains derived component. The, first device of an orthogonal mode converter and a Be formed phase shifter and the second device also include an orthogonal code converter.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigenFurther details and refinements of the invention emerge from the following description of the FIG Embodiments of the invention shown in the drawing. Those to be found in the description and the drawing In other embodiments, features can be used individually or collectively in any combination Find application. Show it

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Dcppeldrehkopplung nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective side view of an embodiment of a rotary coupling according to the Invention,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch die Doppeldrehkoppiung nach Fig. 1,FIG. 2 shows a section along the line 2-2 through the double rotary coupling according to FIG. 1,

Fif% 3 einen Schnitt längs dor Linie 3-3 durch die Dopx^uldrehkopplung nach Fig. 1,Make a cut along line 3-3 through the Dopx ^ uldrehkopplung according to Fig. 1,

Fig. 4· eine schematische Darstellung der Doppeldrehkopplung nach Fig. 1,4 shows a schematic representation of the double rotary coupling according to Fig. 1,

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BAD ORtGfNAtBAD ORtGfNAt

Pig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 4· einer zv/eiten Doppeldrehkopplung nach der Erfindung,Pig. 5 a schematic representation similar to FIG. a second double rotary coupling according to the invention,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten6 shows a schematic representation of a third

Ausführungsform einer Doppeldrehkopplung nach der Erfindung,Embodiment of a double rotary coupling according to the invention,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Nachrichtensatelliten mit einer Doppeldrehkopplung nach der Erfindung zur Erläuterung von deren Arbeitsweise, 7 is a schematic side view of a communications satellite with a double rotary coupling according to the invention to explain how it works,

Fig. 8 ein Diagramm, das zur Erläuterung der Erfindung die Verteilung nach Nachrichtenkanälen auf die Frequenz wiedergibt,FIG. 8 is a diagram which, to explain the invention, shows the distribution according to message channels to the Reproduces frequency,

Fig. 9a, 9b, 9c und 9d Strahlungsdiagramme der Antenne des Nachrichtensatelliten nach Fig. 7 zur Erläuterung der mit der erfindungsgemäßen Doppeldrehkopplung erzielten Vorteile und9a, 9b, 9c and 9d radiation diagrams of the antenna of the communications satellite according to FIG. 7 to explain the double rotary coupling according to the invention benefits achieved and

Fig. 10 das Blockschaltbild eines Zweikanal-Sender-Fig. 10 is the block diagram of a two-channel transmitter

Multiplexersystems, das zur Speisung der erfin-" dungsgemäßen Doppeldrehkopplung geeignet ist.Multiplexer system, which is used to feed the inven- " double rotary coupling according to the invention is suitable.

Die Doppeldrehkopplungen sind in der Zeichnung alle mit der Bezugsziffer 28 bezeichnet, und zwar das in den Fig. bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel mit 28a und ein zweites sowie ein drittes Ausführungsbeispiel in den Fig.' 5 und 6 mit 28b bzw. 28c. Die Doppeldrehkopplung 28 umfaßt einen Eingangs-Hohlleiterabschnitt 50 mit kreisförmigem Querschnitt und einen Ausgangs-Hohlleiterabschnitt 52 mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt, die beide durch eine drehbare IIF-Dichtung 65 verbunden sind.The double rotary couplings are all designated in the drawing with the reference number 28, namely the one shown in FIGS. to 4 illustrated embodiment with 28a and a second and a third embodiment in FIGS Fig. ' 5 and 6 with 28b and 28c, respectively. The double rotary coupling 28 comprises an input waveguide section 50 with a circular Cross-section and an output waveguide section 52 also having a circular cross-section, the both are connected by a rotatable IIF seal 65.

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Fig, 7 zeigt einen Teil eines Nachrichtensatelliten 51» in den eine Doppeldrehkopplung 28 nach der Erfindung eingebaut ist. Die Erfindung mag "besser verständlich sein, wenn zunächst das in Fig. 7 dargestellte System kurz erläutert wird. Der Satellit 51 hat eine Antenne mit einem Parabolreflektor 22, der von zwei Einspeisehörnern 24- und 26 ausgeleuchtet wird. Y/ie nachstehend noch kurz erläutert werden wird, ist für manche Anwendungen von Nachrichtensatelliten eine Strahlungskeule erwünscht, die in einer Achse einen großen Bereich mit Signalen annähernd gleicher Leistung "bedeckt· Solch eine Strahlungskeule kann dadurch gebildet werden, daß die beiden Einspeisehörner mit Signalen erregt werden, die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind.7 shows part of a communications satellite 51 » in which a double rotary coupling 28 is built according to the invention. The invention may be "easier to understand when the system shown in Fig. 7 is first briefly explained. The satellite 51 has an antenna with a parabolic reflector 22 which is illuminated by two feed horns 24 and 26. Y / ie below will be explained briefly, is a radiation lobe for some applications of communication satellites desirable that covers a large area in one axis with signals of approximately equal power ". Such a Radiation lobe can be formed in that the two feed horns are excited with signals that are out of phase with each other by 90 °.

Die zur Erregung der Einspeisehörner 24- und 26 dienenden Signale v/erden von der Doppeldrehkopplung 28 über Hohlleiter 30 und 52 zugeführt. Die Eingänge der Doppeldrehkopplung 28 werden mit Signalen gespeist, die von Hohlleitern 34 und $6 zugeführt werden, die ihrerseits an Sender-I-ultiplexer 38 und 4-0 angeschlossen sind. Die Sender-LIultiplexer sind zusammen mit anderen Einheiten wie Empfängern, signalverarbeitenden Einheiten, Einheiten zur Stromversorgung, Steuereinheiten und Einrichtungen zur Lageregelung, die für die Erfindung nicht bedeutend und daher nicht dargestellt sind, auf einer 'iragstruktur 42 befestigt.The ones used to excite the feed horns 24 and 26 Signals are supplied to ground from the double rotary coupling 28 via waveguides 30 and 52. The inputs of the double rotary coupling 28 are fed with signals fed by waveguides 34 and $ 6, which in turn are connected to transmitter-I-ultiplexer 38 and 4-0. the Transmitter multiplexers are shared with other units such as receivers, signal processing units, power supply units, control units and devices for position control, which are not important for the invention and are therefore not shown, on a 'Iragstruktur 42 attached.

Fig. 10 veranschaulicht Einzelheiten der Sender-Multiplexer 38 und 40. Jeder Sonder-LIultiplexer umfaßt beispielsweise sechs Sendokanäle mit einer Bandbreite von 40 LIIz. Jeder Sendekanal enthält einen Zirkulator, einFigure 10 illustrates details of the transmitter multiplexers 38 and 40. Each special purpose multiplexer includes, for example six sendo channels with a bandwidth of 40 LIIz. Each broadcast channel contains a circulator, a

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Eingangsfilter, einen Leistungsverstärker und ein Ausgangsfilter. Jeder der Sendekanäle ist mit einer Bezugsziffer versehen, die der Kanalnummer entspricht, und es sind die ungeradzahligen Kanäle an den Hohlleiter 34 lind die geradzahligen Kanäle an den Hohlleiter 36 angeschlossen. Die Sender-Multiplexer v/erden von einer 90 -Hybride 44 gespeist, die ihre Energie von einem Empfänger 48 über einen Frequenzumsetzer erhält. Der Frequenzumsetzer 46 dient dazu, das empfangene Signal zum Aussenden in den gewünschten Frequenzbereich zu bringen.Input filter, a power amplifier and an output filter. Each of the broadcast channels is with one Provide reference number that corresponds to the channel number, and they are the odd-numbered channels on the waveguide 34 and the even-numbered channels on the waveguide 36 connected. The transmitter multiplexers are v / ground fed by a 90 hybrid 44, which receives its energy from a receiver 48 via a frequency converter receives. The frequency converter 46 is used to transmit the received signal in the desired frequency range bring to.

* Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Doppeldrehkopplung besteht darin, daß infolge der Frequenztrennung zv/ischen geradzahligen und ungeradzahligen Kanälen (siehe Fig. 8) die Sender-Multiplexer 38 und vereinfacht v/erden können, wenn eine einwandfreie Isolation der Ausgangssignale dieser Sender-Hultiplexer in der Doppeldrehkopplung 28 aufrechterhalten wird. Bei der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Doppeldrehkopplung erzielten Isolation können die Anforderungen an die Ausgangsfilter der Sender-Ilultiplexer hinsichtlich der Dämpfung außerhalb des Paßbandes vermindert und infolgedessen Einsparungen erzielt werden, Beispiels-* A major advantage of the double rotary coupling according to the invention consists in the fact that as a result of the frequency separation zv / ischen even-numbered and odd-numbered Channels (see FIG. 8) the transmitter multiplexers 38 and Simplified v / can ground, if a perfect isolation of the output signals of these transmitter hultiplexer in the double rotary coupling 28 is maintained. When achieved with the aid of the double rotary coupling according to the invention Isolation can meet the requirements for the output filter of the transmitter / multiplexer with regard to the Attenuation outside the passband is reduced and, as a result, savings are achieved, for example

ψ weise können die Ausgangsfilter, die von Interdigitalleitungen gebildet werden können, und die Hohlleiter, an die diese Filter angeschlossen sind, bei Systemen mit einer Doppeldrehkopplung 28 aus Aluminium anstatt aus Invar bestehen. In systems with a double rotary coupling 28, the output filters, which can be formed by interdigital lines, and the waveguides to which these filters are connected, can consist of aluminum instead of Invar.

. Das Llerkmal des Doppelbetriebes der Kombination von Antenne 20 und Doppeldrehkopplung 28 führt zu dem gewünschten Strahlungsdiagramm mit in einem größeren. The characteristic of the double operation of the combination of Antenna 20 and double rotary coupling 28 lead to the desired radiation diagram with a larger one

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Winkelbereich gleichbleibenden Gewinn "bei einer Reduktion in Größe, Gewicht und Kompliziertheit des zur Speisung der Antenne dienenden Netzwerkes„ Der hier gebrauchte Ausdruck "Doppelbetrieb" bezieht sich auf das Vorhandensein zwei unabhängiger Antennenanschlüsse, von denen jeder das gleiche Strahlungsdiagramm bei gleicher Polarisation, jedoch mit unterschiedlichem Sinn der Phasenprogression quer zum Diagramm liefert. Die Bedeutung der beiden unabhängigen Anschlüsse beim Senden liegt in der Verminderung des vorstehend behandelten Multiplexproblems, das angetroffen wird, wenn sich mehrere Sender verschiedener Frequenz die gleiche Antenne teilen. Es sei erwähnt, daß die Notwendigkeit für einen Sender-Multiplexer völlig entfällt, wenn bei einer Antenne mit zwei Anschlüssen nur zwei Sender vorhanden sind. Y/enn eine größere Anzahl Sender benötigt wird, kann bei Vorliegen von zwei Anschlüssen an jeden Anschluß ein Satz von Sendern angeschlossen werden, deren Frequenzabstand das doppelte des normalen Kanalabstandes ist, wodurch der Aufbau des Multiplexers vereinfacht wird.Angular range constant profit "with a Reduction in size, weight and complexity of the to feed the antenna serving network “Der The term "dual operation" used here refers to the presence of two independent antenna connections, each of which has the same radiation pattern with the same polarization, but with a different one Provides the sense of the phase progression across the diagram. The importance of the two independent connections in the Sending resides in alleviating the multiplexing problem discussed above that is encountered when several transmitters of different frequencies share the same antenna. It should be noted that the need there is no need for a transmitter multiplexer if there are only two transmitters in an antenna with two connections are. If a larger number of transmitters is required, two connections can be made to each Connection a set of transmitters can be connected, their frequency spacing is twice the normal channel spacing , thereby simplifying the structure of the multiplexer.

Durch die Formung der Strahlungskeule wird ein Fernfelddiagramm erzeugt, das ein größeres Gewinn-Bandbreiten-Produkt aufweist als mit einer vergleichbaren üblichen Technik der Aperturanregung erzielt werden kann. Da bei Nachrichtensatelliten die Strahlungskeule einen vorgeschriebenen, großen Bereich der Erdoberfläche bedecken muß, wenn der Nachrichtensatellit seine Aufgabe erfüllen soll, ist anzustreben, daß der kleinste Gewinn in diesemThe formation of the radiation lobe creates a far-field diagram which has a larger profit-bandwidth product than a comparable conventional one Aperture excitation technique can be achieved. Since in communications satellites the radiation lobe has a prescribed, must cover a large area of the earth's surface if the communications satellite is to do its job is to strive for the smallest profit in this

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Bereich und nicht der Gewinn in der Mitte der Strahlungskeule auf ein Maximum gebracht wird. Wie später im einzelnen erläutert werden wird, erregt die Doppeldrehkopplung 28 das Speisenetzwerk der Antenne 20 mit zwei Signalen, die im wesentlichen gleiche Komponenten der von den Sender-Multiplexern 38 und 40 gelieferten Signale umfaßt, und es werden diese Signale in "beiden Einspeisehörnern mit einer Phasenverschiebung von etwa 90° zugeführt. Die Vorteile diener Art der Anregung der Einspeisehorner 24 und 26 kann anhand Fig. 9 erläutert werden, welche die Bildung des gewünschten Strahlungsdiagrainmes wiedergibt, Fig. 9a zeigt das Fernfelddiagramm für einen Parabolreflektor der von einem einzigen zentrisch angeordneten Strahler ausgeleuchtet wird. Fig. 9b zeigt das gleiche Fernfelddiagrainm für einen Parabolreflektor, dessen Strahler gegenüber dem Zentrum versetzt ist, während Fig. 9c das Strahlungsdiagramm wiedergibt, das bei einer Ausleuchtung des Heflektors mit zwei Strahlern entsteht_? die zu beiden Seiten des Reflektorzentrums angeordnet sind» Fig. 9d zeigt endlich die erzielte Verbesserung, nämlich ein breiteres Diagramm mit nahezu konstantem Gewinn, das erzielt wird, wenn zwei gegenüber der Mitte versetzte Strahler durch zwei um 90° gegeneinander phasenversehobene Signale erregt werden. Diese Anordnung führt auch zu identischen Strahlungsdiagrammen für die von jedem der- beiden Scnder-L-Iultiplexer gelieferten Ausgangssignale.Area and not the gain in the center of the radiation lobe is brought to a maximum. As will be explained in detail later, the double rotary coupling 28 energizes the feed network of the antenna 20 with two signals, which comprise essentially the same components of the signals supplied by the transmitter multiplexers 38 and 40, and these signals are in "both feed horns with one The advantages of this type of excitation of the feed horns 24 and 26 can be explained with reference to Fig. 9, which shows the formation of the desired radiation diagram, Fig. 9a shows the far field diagram for a parabolic reflector of a single centrally arranged radiator Fig. 9b shows the same far-field diagram for a parabolic reflector, the radiator of which is offset from the center, while Fig. 9c shows the radiation diagram that arises when the yeast reflector is illuminated with two radiators _? which are arranged on both sides of the reflector center " Fig. 9d finally shows the education The first improvement, namely a broader diagram with an almost constant gain, which is achieved when two radiators offset from the center are excited by two signals that are 90 ° out of phase with one another. This arrangement also leads to identical radiation diagrams for the output signals supplied by each of the two scanner-L-multiplexers.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß bei Satelliten, aic eine Eigendrehung ausführen, die Antenne 20 gegenüber den umlaufenden Teil 42 des Satelliten eine Drehung ausführenIt should also be pointed out that in the case of satellites which rotate by themselves, the antenna 20 rotates with respect to the rotating part 42 of the satellite

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muß, damit die Antenne 20 eine gleichbleibende Ausrichtung hat, so daß der in Fig. 7 obere Teil der Doppeldrehkopplung 28 gegenüber dem unteren !Teil drehbar sein muß.must so that the antenna 20 has a consistent orientation so that the upper part of the double rotary coupling 28 in FIG. 7 compared to the lower part! must be rotatable.

Die Doppeldrehkopplung nach den Fig. 1 bis 4- v/eist die oben behandelten Vorteile hinsichtlich minimaler Größe, kleinsten Gewichtes und einfachsten Aufbaus auf und erfüllt die oben behandelten Forderungen hinsichtlich einer elektrischen Isolation zwischen den Multiplexer-Ausgangskanälen und der Lieferung von Signalen zur Antenne 20 mit der gewünschten Phasenlage. Die in den Fig. 1 bis 4- dargestellte Doppeldrehkopplung 28a umfaßt einen Eingangs-Hohlleiterabschnitt 50 ^i* kreisförmigem Querschnitt, der mit zwei Eingangsarmen 54- und 56 versehen ist, die von rechteckigen Hohlleitern gebildet werden und in Umfangsrichtung des Hohlleiterabschnittes 50 um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Eingangsarme 54· und 56 sind dazu bestimmt, mit den Ausgängen der von den Sender-LIultiplexern kommenden Hohlleiter 34- und 36 verbunden zu werden. Weiterhin bilden die Eingangsarme 54- und 56 zusammen mit leitenden Diagonalwänden 58 und 60 einen Orthogonal-Modenwandler 51_T der bewirkt, daß von den Hohlleitern 34- und 36 zugeführte linear polarisierte Signale in dem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Hohlleiterabschnitt 50 linear polarisierte Signale anregen, die räumlich senkrecht aufeinanderstehen. Die Diagonalwände 58 und 60 haben von den Eingangsarmon 54- und 56 einen solchen Abstand, daß die von dem Endabschnitt 51 zurück zu den Eingangsarmen reflektierten \7ellen mit den T/ellen inThe double rotary coupling according to FIGS. 1 to 4- v / e has the advantages discussed above with regard to minimal size, smallest weight and simplest construction and meets the requirements discussed above with regard to electrical isolation between the multiplexer output channels and the delivery of signals to antenna 20 with the desired phase position. The double rotary coupling 28a shown in Figs. 1 to 4- comprises an input waveguide section 50 ^ i * circular cross-section, which is provided with two input arms 54 and 56, which are formed by rectangular waveguides and in the circumferential direction of the waveguide section 50 by 90 ° are arranged offset from one another. The input arms 54 and 56 are intended to be connected to the outputs of the waveguides 34 and 36 coming from the transmitter multiplexers. Furthermore, the input arms 54 and 56 together with conductive diagonal walls 58 and 60 form an orthogonal mode converter 51 _T which causes linearly polarized signals supplied by the waveguides 34 and 36 to excite linearly polarized signals in the waveguide section 50 having a circular cross section are spatially perpendicular to each other. The diagonal walls 58 and 60 are at such a distance from the input arms 54 and 56 that the cells reflected from the end section 51 back to the input arms with the cells in

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Phase sind, die von den Eingangsarmen zugeführt werden. Eine Anzahl von Blenden 62, in manchen Fällen kann auch eine genügen, verändert die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle Kit der einen Polarisationsrichtung gegenüber der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle mit der anderen Polarisationsrichtung und hat infolgedessen die Funktion eines polarisationsempfindlichen Differenzphasenschiebers„ Die Ausbildung der Diagonalwände und Blenden für optimale Wirkung ist in der Literatur behandelt, beispielsweise in dem Buch von George G. Southworth: "Principles and Applications * of Waveguide Transmission", van Hostrand Company Inc., 1956.Phase fed from the input arms. A number of diaphragms 62, in some cases one can be sufficient, changes the propagation speed of the wave Kit of one polarization direction compared to the propagation speed of the wave with the other polarization direction and consequently has the function of a polarization-sensitive differential phase shifter is dealt with in the literature, for example in the book by George G. Southworth: "Principles and Applications * of Waveguide Transmission", van Hostrand Company Inc., 1956.

Eine drehbare HF-Dichtung 65, bei der es sich um eine kontaktlose Anordnung mit einer HF-Falle handeln kann, ermöglicht eine Drehung zwischen dem Eingangs-Kohlleiterabschnitt 50 und dem Ausgangs-Hohlleiterabschnitt 52 der Doppeldrehkopplung 28a. Der Ausgangs-HohlleiterabschnittA rotatable RF seal 65 which is a may act contactless arrangement with an RF trap, allows rotation between the input carbon conductor section 50 and the output waveguide section 52 of Double rotary coupling 28a. The output waveguide section

y)y)

52 enthält einen Orthogonal-ilodenwandler |*3> der aus zwei Ausgangsarmen 64 und 66 und Diagonalwänden 68 und 70 besteht. Diese Elemente arbeiten in der gleichen Weise, wie es für den oben behandelten Orthogonal-Modenwandler 51 ψ beschrieben worden ist. Die Ausgangsarme 64 und 66 sind dazu bestimmt, mit den die Antenne 20 speisenden Hohlleitern 30 und 32 verbunden zu werden.52 contains an orthogonal ilode converter | * 3> which consists of two output arms 64 and 66 and diagonal walls 68 and 70. These elements operate in the same way as has been described for the orthogonal mode converter 51 ψ discussed above. The output arms 64 and 66 are intended to be connected to the waveguides 30 and 32 feeding the antenna 20.

Tatsächlich umfassen die von jedem der Sender-LIultiplexer 38 und 40 erzeugten Signale eine große Anzahl verschiedener Frequenzkomponenten, die in Kanälen gruppiert sind, die durch Frequenzbereiche getrennt sind, deren BandbreiteIn fact, those of each of the transmitter include multiplexers 38 and 40 generated a large number of different signals Frequency components grouped into channels separated by frequency ranges, their bandwidth

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wegen der Verteilung der geradzahligen und ungeradzahligen. Kanäle auf die "beiden Sender-I.Iultiplexer der Bandbreite eines einzigen Ivanales gleich ist. Um jedoch die Erläuterung der Wirkungsweise der Doppeldrehkopplung 28a einfach zu halten, sei angenommen, daß jedes der beiden Ausgangs signale der beiden Sender-IIultiplexer nur aus einer einzigen Frequenz besteht und daß die Vektoren, welche die transversale elektrische V/elle der Signale beschreiben, an jeder Stelle durch den Ausdruck cos ''''^b und cos «Vpt wiedergegeben v/erden können. Fig. 4· verfolgt analytisch die Signale, die die Doppeldrehkopplung 28a durchlaufen. Die von den Sender-I.iultiplexern 3Ö und 40 (Fig. 7) gelieferten Signale v/erden den Eingangs armen und 56 des kreisförmigen Hohlleiterabschnittes 50 zugeführt und erhalten wegen der Anordnung dieser Eingangsarme eine um 90° gegeneinander versetzte Ausrichtung. Der von den Blenden 62 gebildete Phasenschieber erzeugt gegensinnig umlaufende zirkulär polarisierte V/ellen, bei denen es sich um V/ellen vom TE^-Typ handeln kann und die durch die Ausdrücke e^ift'iVv '2 und e"¹^*/'/^ beschrieben werden. Im Ausgangs-Hohlleiterabschnitt 52 der Doppeldrehkopplung behalten die Signale ihre Zirkularpolarisation, abgesehen von der Addition eines Phasenwinkels © infolge der Drehung des Ausgangs-Hohlleiterabschnittes der Doppeldrehkopplung in bezug auf den Eingangs-Hohlleiterabschnitt. Diese Rotationseffekt wird durch die Änderung der Ausdrücke für die Signale in e¹^"! Vv'2 und e""¹^ '2 ~ /: 2 Rechnung getragen. Der Orthogonal-Liodenwandler 63 in Ausgangs-Hohlleiterabschnitt 52 erzeugt in den Ausgangsarmen 64- und 66 linear polarisierte Y/ellcn mit einer Phasenverschiebung von 90°, die durchbecause of the distribution of even and odd numbers. Channels to the "two transmitter multiplexers the bandwidth of a single Ivanales is the same. However, in order to keep the explanation of the mode of operation of the double rotary coupling 28a simple, it is assumed that each of the two output signals of the two transmitter multiplexers from a single frequency and that the vectors describing the transverse electrical magnitudes of the signals can be represented at any point by the expression cos '''' ^ b and cos «Vpt The signals supplied by the transmitter multiplexers 30 and 40 (FIG. 7) are fed to the input arms and 56 of the circular waveguide section 50 and, because of the arrangement of these input arms, are aligned 90 ° with respect to one another The phase shifter formed by the diaphragms 62 generates circularly polarized cells rotating in opposite directions, which cells can be of the TE ^ type and which are described by the expressions e ^ift 'iVv' 2 and e " ¹ ^ * / '/ ^. In the output waveguide section 52 of the double rotary coupling, the signals retain their circular polarization, apart from the addition of a phase angle as a result of the rotation of the output waveguide section of the double rotary coupling with respect to the input waveguide section. This rotation effect is taken into account by changing the expressions for the signals in e ¹ ^ "! Vv'2 and e"" ¹ ^ '2 ~ /: 2 - and 66 linearly polarized Y / ellcn with a phase shift of 90 °, which by

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die Ausdrücke cos (^t+Q) + sin (cfpt-9) und sin (Hi cos ('r-pt-O) charakterisiert sind. Diese Signale werden über die Hohlleiter 30 und 32 den Einspeisehörnern 24 und 26 zugeführt.the expressions cos (^ t + Q) + sin (cfpt-9) and sin (Hi cos ('r-pt-O) are characterized. These signals are The feed horns 24 via the waveguides 30 and 32 and 26 supplied.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 veranschaulicht und in ihrer"Gesamtheit mit 28b bezeichnet. Die Doppeldrehkopplung 28b ist der in Fig. 1 dargestellten Doppeldrehkopplung 28a im wesentlichen gleich, abgesehen davon, daß die von den Sender-Multiplexern 38 und 40 gelieferten Eingangssignale den Eingangen einer 90°-Hybride 72 zugeführt werden und dafür der Phasenschieber 62 innerhalb des Eingangs-Hohlleiterabschnittes 50 weggelassen ist. Die Ausgänge der 90 Hybride 72 sind mit den Eingangsarmen des Hohlleiterabschnittes 50 verbunden. V/enn wieder angenommen wird, daß die von den Sender-Iviultiplexern 38 un<3. 40 gelieferten Signale in der Form cos Vt und cos <Vpt vorliegen, sind die von der 90°-Hybride 72 den Eingangsarmen 54-56 zugeführten Signale (cos co^t + sin i>7^u)/'i2 und (sin Cc^t + cos 4>ο^)/Ι 2. Da die den Eingangsarmen des ersten Hohlleiterabschnittes 50 zugeführten Signale um 90° phasenverschoben sind und mit Hilfe des Orthogonal-Modenwandlers 51 in räumlich senkrecht aufeinanderstehende Signale umgewandelt werden, werden im Eingangs-Hohlleiterabschnitt 50 entgegengesetzt umlaufende zirkulär polarisierte Wellen angeregt. Der Ausgangs-Hohlleiterabschnitt 52 der Doppeldrehkopplung 28b ist mit demjenigen der oben behandelten Doppeldrehkopplung 28a identisch.A second embodiment of the invention is illustrated in FIG. 5 and designated in its entirety by 28b. The double rotary coupling 28b is essentially the same as the double rotary coupling 28a shown in FIG Input signals are fed to the inputs of a 90 ° hybrid 72 and the phase shifter 62 is omitted within the input waveguide section 50. The outputs of the 90 hybrids 72 are connected to the input arms of the waveguide section 50. If it is again assumed that the from The signals supplied to the transmitter-multiplexers 38 un <3.40 are in the form of cos Vt and cos <Vpt, the signals supplied by the 90 ° hybrid 72 to the input arms 54-56 are (cos co ^ t + sin i> 7 ^ u) / 'i2 and (sin Cc ^ t + cos 4> ο ^) / Ι 2. Since the signals fed to the input arms of the first waveguide section 50 are phase-shifted by 90 ° and with the help of the orthogonal mode converter 51 in space Lich signals that are perpendicular to one another are converted, oppositely circulating circularly polarized waves are excited in the input waveguide section 50. The output waveguide section 52 of the double rotating coupling 28b is identical to that of the double rotating coupling 28a discussed above.

Fig. 6 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ausgangssignale der Sender-Multiplexer 38 und 4-0 den Eingängen eines magischen Q.¹ 74·Fig. 6 illustrates a third embodiment of the invention in which the output signals of the transmitter multiplexers 38 and 4-0 are connected to the inputs of a magic Q. ¹ 74 *

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zugeführt werden. Ein magisches T verteilt die Eingangssignale gleichzeitig auf zwei Ausgangssignale 76 und 78 und es wird die Phasendifferenz durch die Anwendung eines längeren Übertragungsweges für eines der beiden Ausgangssignale des magischen T 74· erzielt. In Fig. 6 ist diese Verlängerung des Übertragungsweges schematisch durch einen mit "Wegdifferenz" bezeichneten Block 80 veranschaulicht. Es versteht sich, daf; die \7egdifferenz für die von den Ausgängen des magischen T 74- zugeführten Signale an jeder Stelle des Weges zwischen dem magischen T und dem Hohlleiterabschnitt 50" eingeführt werden kann. Beispielsweise kann ein Teil der V/egdifferenz in die Verbindung zwischen den magischen T 74 und den Eingängen des Hohlleiterabschnittes 50 und ein zusätzlicher Teil durch Versetzen der Eingangsarme in Längsrichtung des runden Hohlleiterabschnittes eingeführt werden. Es sei erneut darauf hingewiesen, daß die den Eingangsarmen des Hohlleiterabschnittes 50 zugeführten Signale wegen der unterschiedlichen Weglänge um 90° phasenverschoben und außerdem durch die Wirkung des Orthogonal-LIodenwandlers 51 räumlich senkrecht aufeinanderstehen. Der Ausgangs-Hohlleiter ab schnitt 52 der Doppeldrehkopplung 28c ist mit demjenigen der oben beschriebenen Doppeldrehkopplung 28a identisch.are fed. A magic T distributes the input signals simultaneously to two output signals 76 and 78 and the phase difference is achieved by using a longer transmission path for one of the two output signals of the magic T 74 ·. In FIG. 6, this extension of the transmission path is illustrated schematically by a block 80 labeled “path difference”. It goes without saying that; the difference for the signals fed from the outputs of the magic T 74 can be introduced at any point in the path between the magic T and the waveguide section 50 ". For example, part of the difference can be introduced into the connection between the magic T 74 and the inputs of the waveguide section 50 and an additional part can be introduced by displacing the input arms in the longitudinal direction of the round waveguide section. It should again be pointed out that the signals fed to the input arms of the waveguide section 50 are phase-shifted by 90 ° because of the different path lengths and also by the action of the Orthogonal diode transducers 51 are spatially perpendicular to one another and the output waveguide section 52 of the double rotary coupling 28c is identical to that of the double rotary coupling 28a described above.

Der Aufbau der Doppeldrehkopplungen nach den Fig. 5 und gib.; der;; Konstrukteur die I.Iöglichkeit, die Gesamtlänge der Hohileiterabschnitte mit kreisförmigem Querschnitt in solchen Fällen zu reduzieren, in denen in Richtung der i..ir-:,ilach.ae der Doppeldrehkopplung nur wenig Platz zurThe structure of the double rotary couplings according to FIGS. 5 and give .; the;; Design engineer the I. possibility, the total length of the To reduce hollow conductor sections with circular cross-section in those cases in which in the direction of the i..ir - :, ilach.ae the double rotary coupling has little space for

1 ο ^:y<i a 1 /11211 ο ^: y <i a 1/1121

Verfügung steht. Die einfache Ausbildung der erfindungsgemäßen Doppeldrehkopplungen vermindert die Toleranzschwierigkeiten, die bei komplizierteren Anordnungen angetroffen werden, und ermöglicht eine Vergröberung der Toleranzen für die Komponenten der verbleibenden Einheiten. Zugleich werden Störungen des Strahlungsdiagrammes reduziert, die sonst durch Mängel in dem KoppeInetzwerk zur Speisung der Antenne hervorgerufen werden.Available. The simple design of the invention Double rotary couplings reduce the tolerance problems associated with more complicated arrangements are encountered, and allows for a coarsening of the tolerances for the components of the remaining Units. At the same time, disturbances of the radiation diagram are reduced, which would otherwise be caused by defects caused in the coupling network to feed the antenna will.

Es wurde demnach eine verbesserte und zuverlässige Doppeldrehkopplung beschrieben, mit deren Hilfe zwei Ausgangssignale im Mikrowellenbereich von einem Sender-Multiplexersystem zwei Eingängen eines Antennensystems in der Weise zugeführt werden können, daß die Signale während der Übertragung durch die Drehkopplung isoliert bleiben, wodurch der Aufbau des Sender-Multiplexersystems vereinfacht werden kann. Die Signale werden in Ausgangsabschnitt der Doppeldrehkopplung in eine solche Form gebracht, daß ihre Phasenlage für das Aussenden einer relativ breiten Strahlungskeule geeignet ist„Accordingly, an improved and reliable double rotary coupling has been described, with the aid of which two Output signals in the microwave range from a transmitter-multiplexer system two inputs of an antenna system can be fed in such a way that the signals remain isolated during transmission by the rotary coupling, thereby building up the transmitter multiplexer system can be simplified. The signals are in such a form in the output section of the double rotary joint brought that their phase position is suitable for the emission of a relatively wide radiation lobe "

P Obwohl vorstehend eine spezielle Anwendung der erfindungsgemäßen Doppeldrehkopplung in Satelliten behandelt worden ist, um die Vorteile und Eigenschaften dieser Drehkopplung zu veranschaulichen, versteht es sich, daß DoppeIdrehkopplungen gemäß der Erfindung aucii für viele andere Zwecke anwendbar sind. Anstatt die Ausgangsarme des Hohlleiterabschnittes 52 unmittelbar mit Sinspeisehörnern 24- und 26 zu verbinden, können sie "beispielsweise mit den Eingängen eines beliebigen anderen der vielen bekannten Einspeisenetzwerke für Antennen verbunden werden. Beispielsweise konnte ein solches Ein-P Although above a special application of the invention Double rotary coupling in satellites has been treated to take advantage and properties of these To illustrate rotary coupling, it goes without saying that double rotary couplings according to the invention also apply to many other purposes are applicable. Instead of the exit arms of the waveguide section 52 directly with sin feed horns To connect 24- and 26, they can "for example with the inputs of any other of the many known feed networks for antennas. For example, such a

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Speisenetzwerk die zugeführten Signale so verarbeiten, daß sie für eine Anordnung von vier Einspeisehörnern geeignet sind. Beispielsweise könnte eine solche Anordnung zwei zentral angeordnete, gegenüber der Mitte versetzte Einspeisehörner aufweisen, die ein Sumiaensignal abstrahlen, und in Verbindung mit diesem inneren Paar äußere Einspeisehörner, die ein Differenzsignal abstrahlen. Weiterhin versteht es sich, daß die Anschlüsse zum Ein- und Auskoppeln der Mikrowellenenergie, die hier als Hohlleiterarme 54- und 56 dargestellt worden sind, auch auf andere bekannte Weise verwirklicht werden können, beispielsweise mit Hilfe von Sonden oder Koppelschlitzen. Weiterhin befaßt sich die vorstehende Beschreibung vornehmlich mit einer Sendeanordnung. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung ebenso bei einem Empfangssystem oder einer Kombination von Sende- und Empfangssystem verwendet werden kann» Beispielsweise könnte unter Verwendung von Einspeisehörnern, die zwei zueinander senkrechte, linear polarisierte Wellen zu übertragen vermögen, die empfangenen Signale einer Polarisation durch die Doppeldrehkopplung 28 mit Hilfe eines Koaxialkabels, das eine drehbare HP-Dichtung aufweist und durch die Mitte der Hohlleiterabschnitte 50 "und. 52 hindurchgeführt ist, durch die Drehkopplung 28 hindurchgeführt werden.Feed network process the supplied signals in such a way that they are suitable for an arrangement of four feed horns are suitable. For example, such an arrangement could have two centrally located, opposite the center have offset feed horns that emit a Sumiaensignal, and in connection with this inner Pair of outer feed horns that provide a differential signal radiate. Furthermore, it goes without saying that the connections for coupling in and out the microwave energy, which have been shown here as waveguide arms 54 and 56 can also be implemented in other known ways, for example with the aid of probes or coupling slots. Furthermore, the above description is primarily concerned with a transmission arrangement. It it goes without saying, however, that the invention is also applicable to a receiving system or a combination of transmitting and receiving system can be used »For example could be made using feed horns that produce two mutually perpendicular, linearly polarized waves able to transmit the received signals of a polarization through the double rotary coupling 28 with the help of a Coaxial cable having a rotatable HP seal and passing through the center of waveguide sections 50 "and 52 is passed through the rotary coupling 28.

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Claims

M.) Double rotary coupling with two axially one behind the other

arranged, mutually rotatable waveguide sections with circular cross-section, characterized in that a first device (51) is coupled to the first waveguide scallop (50) which responds to linearly polarized input signals and in the first waveguide section (50) * two oppositely rotating, circularly polarized

Generates signals, and that with the second waveguide section (52) a second device (63) is coupled which responds to the circularly polarized signals and generates two linearly polarized output signals which are essentially 90 out of phase, each of which one of each of the two circularly component derived from polarized signals contains _β

2s double rotary coupling according to claim. 1 _s characterized in that, when the yectors representing the transverse electrical field of the linearly polarized input signals are determined by cos (ο, Λ and cos .V _o t, the first device (51) converts the input signals into signals the Porn e ~ 'iVv'2 and e ¹ ' 2 ^t / ¹ , 2 converts and the second device (63) the linearly polarized output signals in the form of cos ■ - 't -; - sin iCpt and sin W ^ t -s · cos J -, "pt returns ,,

3 «double rotary coupling according to claim 1 or 2%, characterized in that the second device (63) is an orthogonal mode converter with sv / ei Ausgruigsarnioii (f · + κ:,: - 66) j the nn; av / oiten waveguide slope C ^r %?)

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

are attached and each of which has one of the two linearly polarized output signals ■ delivers.

4. Double rotary coupling according to claim J, characterized in that that the two output arms (64 and 66) in the circumferential direction of the second waveguide section (52) are attached offset from one another by essentially 90 °.

5. Double rotary coupling according to claim 5 or 4, characterized characterized in that the orthogonal mode converter (63) has two substantially perpendicular to one another, having conductive diagonal walls (68 and 70) arranged in the second waveguide section (52).

6. Double rotary coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the first Device (51) comprises an orthogonal mode converter with a polarization-sensitive Differential phase shifter is coupled.

7. double rotary coupling according to claim 6, characterized in that the orthogonal mode converter (51) of the first device comprises two input arms (54 and 56) which are attached to the first waveguide section (50) are appropriate.

8. Double rotary coupling according to claim 7j, characterized in that that the two input arms (54 and 56) in the circumferential direction of the first waveguide section (50) are attached offset from one another by essentially 90 °.

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9. Double rotary coupling according to one of claims 6 "to 8, characterized in that the polarization-sensitive Differential phase shifter of the first device at least one in the first waveguide section (50) arranged aperture (62) comprises.

10. Double rotary coupling according to one of claims 6 to 9 »characterized in that the orthogorial mode converter (51) of the first device two essentially perpendicular one on top of the other in the first waveguide

"cut (50) arranged, conductive diagonal walls (58 and 60).

11. Double rotary coupling according to one of claims 6 to 10, characterized in that the first device has a 90 ° hybrid (72) as a differential phase shifter zv / ei inputs and two outputs, the inputs of which are supplied with the linearly polarized input signals and their outputs with the input arms attached to the first waveguide section (5 ^ and 56) are connected.

12. Double rotary coupling according to one of claims 6 to 10, characterized in that the differential phase shifter the first device includes a magic T (7 ^ 0 and the output arms of the magic T with the input arms attached to the first waveguide section (50) (54 and 56) are connected in such a way that the electrical Length of one connection path is 90 ° greater than that of the other connection path.

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