DE2708247A1 - Einrichtung in streifenleiterbauweise zur phasenverschiebung von hochfrequenzsignalen - Google Patents

Description

München, den 24. Februar 1977 Anwalteaktenz.: 27 - Pat. 157

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass. 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Einrichtung in Streifenleiterbauweise zur Phasenverschiebung

von Hochfrequenzsignalen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung in Streifenleiterbauweise zur Phasenverschiebung von Hochfrequenzsigtialen in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuersignalquelle, insbesondere einer Strahlsteuerrecheneinheit, vorzugsweise für den Betrieb einer phasengesteuerten Antennenelementreihe. Vornehmlich soll eine solche Einrichtung zur Steuerung der Phase und des Polarisationssinnes von Mikrowellensignalen verwendet werden, wobei angestrebt wird, eine schaltbare Einrichtung zur Phasenverschiebung und Wahl des Polarisationssinnes zu schaffen, welche über einen Bandbereich von einer Oktave arbeiten kanu.

Wie allgemein bekannt ist, kann ein gebündelter Strahl von llochfrequenzenergie dadurch erzeugt und in seiner Richtung gesteuert werden, daß die Phase der von je einem aus einer Vielzahl von Antennenelementen in einer Antennenelementanorduung abgestrahlten Energie in geeigneter Weise eingestellt wird. Zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur elektronischen Steuerung der Phase von Mikrowellensignalen bestehen in Form von Dioden-Phasen-Schiebern und von Ferrit-Phasenschiebern. Ferrit-Phasenschieber

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stellen für sie durchlaufende Mikrowellensignale ein nahezu gleichförmiges Ausbreitungsmedium dar und können daher über einen verhältnismäßig großen Bandbreitebereich betrieben werden. Ferrit-Phasenschieber haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht reziprok sind. In Fällen, in welchen hinsichtlich der Polarisation eine Vielseitigkeit verlangt wird, beispielsweise in ECM-Systeinen, müssen zusätzliche Bauelemente, beispielsweise nicht reziproke Polarisatoren und schaltbare Viertelwellenplatten in Zusammenwirkung mit dem Ferrit-Phasenschieber eingesetzt werden. Die Verwendung solcher nicht reziproker Polarisatoren und schaltbarer Viertelwellenplatten führt zwar in manchen Fällen zum Erfolg, doch hat sich herausgestellt, daß diese Lösung dann nicht brauchbar ist, wenn die betreffende Einrichtung in einem verhältnismäßig breiten Frequenzbandbereich arbeiten soll. Dies beruht darauf, daß die Bandbreite des Phasenschiebers auf diejenige der schaltbaren Viertelwellenplatte und damit auf etwa 20 % beschränkt wird. Eine solche Einrichtung eignet sich daher nicht in Anwendungsfällen, in welchen ein Detrieb über eine Bandbreite von über einer Oktave gefordert wird, wie beispielsweise in ECM-Systemen und ECCM-Systemen. Weiter machen die zusätzliche Größe und das zusätzliche Gewicht, welche für die Ferrit-Phasenschieber eigentümlich sind, wenn eine Vielseitigkeit hinsichtlich der Polarisation verlangt wird, diese Geräte für den Einsatz in Verbindung mit einer auf einem Flugzeug oder Flugkörper befindlichen Antennenelementanordnung ungeeignet.

Es ist ferner bekannt, daß Diodenphasenschieber für den Aufbau von phasengesteuerten Antenneneleiiientanordnungen für Flugzeuge oder Flugkörper geeignet sind, da sie geringes Gewicht aufweisen, temperaturunenipfindlich sind und hohe Schaltgeschwindigkeiten erreichen. Diodenpolarisatoren können aus 90°- und ' luO°-Phasenschiebereinheiten aufgebaut werden, so daß eine Vielseitigkeit bezüglich der Polarisation in einfacher Weise in ; die Phasenschieberkonstruktion mit eingebaut werden kann. Diodenphasenschieber\sind jedoch bezüglich der Bandbreite verhältnismäßig eingeschränkt. Ein bekannter Diodenphasenschieber ist in der Veröffentlichung "A Low Cost P-I-N Diode Phase Shifter For - 2 - __ '

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Airborne Phases Array Antennas", von F.G. Terrio, R.J.Stockton j und W.D. Sato, erschienen in IEEE Transactions on Microwave

Theory and Techniques, Juni 197*1, Seiten 6ÖÖ bis 692, beschrie- j

ben. In einem solchen Phasenschieber werden als Schaltelemente '

P-JrN- Diodenplättchen verwendet, wobei die auswertbare Band- ι

breite solcher Geräte bei einem maximal zulässigen Phasenfehler j

von +_ 22,5° bei kO% liegt. Dasselbe Gerät besitzt bei einem j

maximal zulässigen Phasenfehler von _+ 10° eine Bandbreite von |

etwa 3094. j

Bei der Anwendung in Flugzeugen oder Flugkörpern ist es wün- ; sehenswert, dicht eingegossene oder eingesiegelte Halbleiterpackungen zu verwenden, so daß zum Schutz der Dioden ein Ein- i gießen oder Ei isiegeln nicht erforderlich ist. Die Verwendung | von gekapselten Dioden schränkt die Bandbreite des Phasenschie- ' bers weiter ein, da aufgrund der Diodenkapselung in die Schal» tung parasitäre Reaktanzen oder Streureaktanzen eingehen, wie in der Veröffentlichung "Diode Phase Shifters For Array Antennae¹] von J.F.White, IEEE Transactions on Microwave Theory and . Techniques, Juni 197**, Seiten 65U bis 674, ausgeführt. Außerdem j sind bei Hochfrequenz-Phasenschieberschaltungen, welche in Streifenleiterbauart oder in Mikrostreifenbauart ausgeführt sind, im allgemeinen Abstände zu den Erdungsebenen von weniger als 2,5 mm vorgesehen, um Schwingungsmoden höherer Ordnung zu unterdrücken. Nachdem die Länge einer normalen Diodenkapsel mehr als das Zweifache des Abstandes zu der Erdungsebene ist, gilt die Verwendung gekapselter Dioden in Hochfrequenz-Phasenschieberschaltungen als unzweckmäßig. Die vorstehenden Überlegungen zeigen auf, daß es bisher außerordentlich schwierig war, einen Diodenphasenschieber zu schaffen, welcher mit gekapselten P-I-N-Dioden arbeitet und in einem Bandbreitebereich über eine Oktave betrieben werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine Einrichtung zur Phasenverschiebung von Hochfrequenzsignalen so auszubilden, daß sie über einen Bandbreitebereich von einer Oktave betrieben werden kann, wobei insbesondere eine sowohl

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zur Phasenverschiebung als auch zur Schaltung des Polarisations-j sinnes dienende Einheit geschaffen werden soll, deren Schalt-

elemente von gekapselten P-I-N-Dioden gebildet sind und welche |

sich für die Verwendung in Flugzeugen oder Flugkörpern eignet.

Bei einer Einrichtung in Streifenleiterbauweise zur Phasenverschiebung von Hochfrequenzsignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuersignalquelle, insbesondere einer Strahlsteuerrecheneinheit, vorzugsweise für den Betrieb einer phasengesteuerten Antennenelementreihe wird die genannte Aufgabe gelöst durch eine Anzahl von Hybridkopplern, welche jeweils ein Paar gekoppelter, längs eines Streifenleitungsabschnittes angeordneter Anschlüsse enthalten und die Hochfrequenzsignale von einem Ende dieses Streifenleitungeabschnittes zu dem nitrieren Ende hin ankoppeln, ferner durch Mittel zum Zuführen eines Steuersignales an bestimmte der Hybridkoppler, weiter durch auf die Steuersignale ansprechende Steuerorgane zur Einstellung der Phase der die Hybridkoppler durchlaufenden Hochfrequenzsignale und schließlich durch Abstimmvorrichtungen zum Abstimmen der Hybridkoppler.

Eine solche Einrichtung enthält also im wesentlichen eine Reihe von Viertelwellen-Überlappungskopplern, deren Anschlußarme jeweils durch eine schaltbare Reaktanz abgeschlossen sind. Hei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Koppler Teil einer Streifenleitungspackung und die schaltbaren Reaktanzen haben die Gestalt gekapselter P-I-N-Dioden, welche in einer Richtung senkrecht zu den die Streifenleitungen tragenden Platten montiert sind. Ein erster Anschluß jeder dieser Dioden ist mit einem Mittelleiter der Streifenleitungepackung verbunden und ein zweiter Anschluß der Diode ist durch einen Kurzschluß abgeschlossen, welcher durch eine Konstruktion außerhalb der Streifenleitungepackung erzeugt wird. Die gekapselten P-I-N-Dioden bilden dann den Mittelleiter von Koaxialleitungsabschnitten, die ihrerseits durch Kurzschlüsse abgeschlossen sind. Ferner sind geeignete Vorrichtungen vorgesehen, um die Dioden so vorzuspannen, daß sich die gewünschten Phasenverschiebungen

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und/oder Polarisationsrichtungen mit der betreffenden Einrich-

tung erzielen lassen. ^:

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorstehend

beschriebenen Einrichtung bilden Gegenstand der anliegenden An- I

sprüche, auf welche hierdurch zur Vereinfachung und Verkürzung j

der Beschreibung ausdrücklich hingewiesen wird. Nachfolgend ;

wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf j

die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: !

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild nines

in einem Flugzeug oder Flugkörper befind- ;

liehen Radarsystems mit einer Antennen- ^!

elementreihe, wobei jedes Antennenele- i

ment mit einer Diodenphasenschieber- und | Polarisationsechaltereinrichtung verbunden ist, so daß ein gebündelter Strahl

von Hochfrequenzenergie erzeugt werden !

kann, j

Fig. IA eine schaubildliche Darstellung der Antennenelementanordnuug nach Figur 1, teilweise aufgeschnitten gezeichnet, λΐο-bei eine Phasenschieber- und Polarisntionsschaltereinrichtung in ihrer Verbindung mit einem Antennenelement dargestellt ist,

Fig. 2 eine perspektivische Abbildung einer Phasenschieber- und Polarisationsschaltereiurichtung der hier vorgeschlagenen Art,

Fig. 2A eine Aufsicht auf den Schaltungsaufbau der Phasenschieber- und Polarisatiousschaltereinrichtung gemäß Figur 2,

Fig. 3 eine stark vereinfachte, perspektivische S Explosionsdarstellung eines Phasenschie-

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berabschnitts der Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtung gemäß Figur 2 und

Fig. k ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der hier vorgeschlagenen Einrichtung.

Aus Figur 1 ist zu ersehen, daß ein in einem Flugzeug oder Flug- ! körper befindliches, nicht näher bezeichnetes Radarsystem eine , Antenneuelementreihe 10 aufweist, deren Einzelheiten weiter unten im Zusammenhang mit Figur IA näher erläutert werden. Außerdem ist eine Vielzahl von Phasenschieber- und Polarisationssclialter- | einrichtungen löa bis lon vorgesehen. Eine zusammengefaßte Speiseschaltung 20 enthält, was nicht im einzelnen gezeigt ist, ein Monopuls-Rechennetzwerk beispielsweise an sich bekannter Art, und liefert von einem Sender 2b¹ erzeugte Kadarsignale über ' die Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtungen lüa bis lün an die Antennenelementreihe 10. Die Speiseschaltung 20 j wandelt außerdem die Empfangssignale in Monopuls-Summen- und , -Differenzsignale um, welche in den Empfänger 26 an sich be- ' kannter Bauart eingegeben werden. Die Ausgangssignale des Empfängers 26 gelangen zu einem Auswertgerät 30, welches beispiels- ' weise ein gebräuchliches Wiedergabesystem sein kann. Wie be- \ kannt, ist ein solches System dazu geeignet, die von dem Sender 26* erzeugt Hochfrequenzenergie in einem Sendestrahl zu bündeln und gerichtet entsprechend den Befehlssignalen einer Strahlsteuerrecheneinheit 32 auszusenden. Der Betrieb des Senders 2ti, des Empfängers 26 und der Strahlsteuerrecheneinheit 32 wird durch eine gebräuchliche Synchronisationsschaltung 3^ synchronisiert.

In Figur IA ist als Beispiel ein Antennenelement 12 einer Antennenelementreihe 10 herausgezeichnet, welches ein Paar zueinander senkrecht stehender Streifenleiterelemente lk, l6 als Strahler enthält. Die Wirkungsweise einer Antennenelementreilie dieser Art ist im einzelnen in der US-Patentschrift 3 U36 976

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beschrieben. Es sei hier lediglich darauf hingewiesen, daß nicht näher bezeichnete Koaxialkabel von den Streifenleiterelemeiiten l4 und l6 wegTühren und sich durch die nicht näher bezeichnete \

Erdungsebene der Antennenelementreihe 10 hindurch erstrecken, j

1 um Verbindung zu den Phasenschieber- und Polarisationsschalter- !

einrichtungen ltia bis lon herzustellen. !

In Figur 2 ist beispielsweise eine der Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtungen ltia bis IUn gezeigt, welche eine aus plattierten Streifenleitungen gebildete Packung 36, einen

Eingangsanschluß 38, ein Paar von Auegangsanschlüssen 4Oa und j

40b, eine Anzahl von Diodenhalterungen 42a bis 42h, eine Anzahl von Anschlüssen 84a bis Ö4p zum Anlegen von Vorspannungen, einen Kabelbaum 46 zum Zuführen der Vorspannungen mit einem zugehörigen Verbinder oder Anschlußstecker 45 und einen Metallstreifen oder Metallbügel 43 enthält, dessen Aufgabe weiter unten erläutert wird. Jede der Diodenhalterungen 42a bis 42h enthält ein Paar gekapselter P-I-N-Oioden, wobei jedes Diodenpnar einen einzelnen Phasenschieberabschnitt oder ein Phasenschieberbit darstellt, wie ebenfalls weiter unter genauer ausgeführt wird. Man erkennt, daß beispielsweise die Phasenschieber- und Polarisationsechaltereinrichtung lüa aus acht Phasenschieberabschnitten oder Phasenschieberbits besteht, welche hier in einer Reihe angeordnet sind und einen Abschnitt für eine Phasen^vri> Schiebung von 22,5 1 einen Abschnitt für eine Phasenversclii ·. bung von 45°« ein erstes Paar von Abschnitten für eine Phasenverschiebung von 90°, ein Paar von Abschnitten für eine Phasenverschiebung von l80° und ein zweites Paar von Abschnitten für eine Phasenverschiebung von 90° umfassen. Die Wirkungsweise und das Zusammenwirken der einzelnen Phasenschieberabschnitte oder -bits wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es sei hier zunächst gesagt, daß die Anordnung insgesamt als vierstelliger Phasenschieber und als Polarisationeschalter wirksam ist, um ein Ausgangesignal bereitzustellen, dessen Polarisationssinn aus sechs gesonderten Möglichkeiten wählbar ist.

Figur 3 zeigt beispielsweise einen einzelnen Phasenechieberabechnitt oder ein Phasenschieberbit der Phasenschieber- und Po-

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larisationsschaltereinrichtung l8a. Das Phasenschieberbit ent- ^: halt einen mittleren Leiterbereich kli, der zwischen zwei Schichten 50 und 52 aus dielektrischem Werkstoff angeordnet ist. Die ' nach außen weisenden Flächen 49 bzw. 51 der Schichten 5<> bssw. 52 _; tragen Leitermaterial, welches aufgedruckt oder abgelagert ist

und beispielsweise aus Kupfer besteht, so daß Erdungsebene 11 für den mittleren Leiterbereich 48 gebildet sind. Der mittlere Leiterbereich 48 hat im vorliegenden Falle die Gestalt einer Schal- _; tung 56, 56', die auf der Oberseite bzw. der Unterseite einer ; dünnen dielektrischen Schicht 54 angeordnet ist, welch letzte- i re beispielsweise eine Stärke von 0,2 mm aufweist. Die im mittleren Leiterbereich befindliche Schaltung 56> 56' weist Über- , lappungsbereiche in solcher Weise auf, daß jeweils 50 Ohm-Vier- ; telwellen-Hybridkoppler 5Ö entstehen, welche nachfolgend vereinfacht als Hybridkoppler 58 bezeichnet werden, :

Bekanntermaßen kann ein Diodenphasenechieber unter Verwendung ■ eines solchen Hybridkopplers dadurch aufgebaut werden, daß die Ausgangsanschlüsse symmetrisch mit reflektierenden Diodenab- < Schlüssen versehen werden. In einem derartigen Gerät hängt bei ' einer Leistungsaufspaltung von 3dB zwischen den Ausgangsau- j Schlüssen und bei einer 90 -Verschiebung zwischen den Phasen in i den Ausgangsanschlüssen die inkrementelle Phasenverschiebung J aufgrund des betreffenden Gerätes von der Ausgestaltung der I reflektierenden Diodenabschlüsse ab. Der 90°-Phasenunterschied j zwischen den Auegangsanschlüssen eines gebräuchlichen Viertelwell en- Hy br idkoppl er s ist verhältnismäßig frequenzunempfindlich. ! Es hat sich jedoch gezeigt, daß für einen Betrieb in einem Band- { breitebereich entsprechend einer ganzen Oktave der Viertelwellen-Ilybridkoppler 58 so ausgebildet werden muß, daß sich eine Kopplung von 2,7 dB in der Mitte des Frequenzbandes ergibt.

Von gleicher Wichtigkeit für den angestrebten Betrieb in einem Frequenzband entsprechend einer Oktave ist der Einfluß, welchen die von den abgewinkelten Abschnitten 60, 60¹ eingeführten Ungleichförmigkeiten in dem Hybridkoppler 58 haben. Aue der Ver-

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öffentlichung "Microwave Filters, Impedance-Matching-Networks and Coupling Structures " von G.L.Matthaei, L. Young und E.M.T. Jones, McGraw-Hill Inc., New York 1964, Seiten 796 bis 797» ist es beispielsweise bekannt, kapazitive Schrauben, die symmetrisch um den Koppler herum angeordnet sind, dazu zu verwenden, die von den abgewinkelten Abschnitten 60, 6θ· eingeführten Ungleichförmigkeiten zu kompensieren. Vorliegend wird die erforderliche kapazitive Impedanz durch Bohrungen 62a bis 62d eingeführt, welche in die aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Schichten 50 bzw. 52 eingebohrt und mit Plattieruugsmaterial oder mit leitfähigem Epoxiharz gefüllt sind. Üie Tiefe der Bohrungen 62a bis 62d und die Länge der abgewinkelten Abschnitte 60, 60', stellen kritische Werte dar und als optimale Abmessungen haben sich bei einem Abstand zwischen den Erdungsebeneu von 2,5 mm ^ 0,05 m»n Werte von 0,7 mm +_ 0,02 min bzw. 2,5 mm +_ 0,125 mm ergeben. Die Länge der Ausgangsanschlüsse 64, 64' des Ilybridkopplers 5& ist so bemessen, daß die P-l-N-ü indeu 66, 66', die als Abschluß dieser Ausgangsanschlüsse vorgesehen sind, längs der Mittellinie der Phasenschieber- lind Polarisationsschaltereinrichtungen lila bis 1 ilii angeordnet werden knimeiu Da die P-I-N-Diode 66' den Ausgangsanschluß 64' abschließt, welcher auf der Unterseite der dielektrischen Schicht 54 verläuft, ist die Länge des Ausgangsanschlusses 64' etwa 0,3 mm bis 0,45 mm geringer als diejenige des Ausgangsanschlusses 64 gewählt, um die zusätzliche Weglänge für die P-I-H-Diode 66 j zu berücksichtigen, welche sich durch die dielektrische Schicht ' 54 hindurch erstreckt. Diese Maßnahme ist erforderlich, dnmit sichergestellt ist, daß die wirksame elektrische Wegläiige der Ausgangsanschlüsse 64, 64', mit Bezug auf den Iiybridkoppler symmetrisch bleibt, wodurch Phasenfehler und Fehlanpassungsverluste in dem Gerät auf minimalem Wert gehalten werden.

Bekanntermaßen nähert eine in Durchlaßrichtung vorgespannte P-I-N-Diode einen Kurzschluß an, während eine in Sperrichtuug vorgespannte P-I-N-Diode einen Leerlauf annähert* Wenn ein Paar von P-I-N-Dioden, welche jeweils die Auegangsanschlüsse eines Hybridkopplers abschließen, parallelgeschaltet wird, indem die Vorspannung von einer solchen in Durchlaßrichtung in eine solche

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in Sperrichtung wechselt, so ändert sich die Phase eines den Hybridkoppler durchlaufenden Signales um einen Betrag entsprechend der Schaltung der Dioden zwischen dem Durchlaßzustand und dem Sperrzustand. Im allgemeinen werden für die Verwendung in einem Phasenschieber die Dioden so geschaltet, daß sie einen Kurzschlußabschluß bei Vorspannung in Durchlaßrichtung und einen Leerlaufabschluß bei Vorspannung in Sperrichtung bilden und daher ist theoretisch in einer solchen Anordnung eine Phasenverschiebung von 100° erreichbar, wenn eine Schaltung der Vorspan- j nung zwischen dem Durchlaßzustand und dem Sperrzustand erfolgt. i Praktisch bilden aber die P-I-N-Üioden weder einen idealen Leer- | laufabschluß noch einen idealen KurzSchlußabschluß und daher kann, wie in der oben erwähnten Veröffentlichung von Terrio und Mitarbeitern ausgeführt ist, durch Steuerung der Impedanz mi den Diodenabschlüssen die Phasenverschiebung zwischen der Vorspannung in Durchlaßrichtung und der Vorspannung in Sperrichtung eingestellt werden. Bisher hat man Parallelzweigvorspriinge und Viertelwellentransformatoren zur Steuerung der Impedanz an den Diodenabschlüssen verwendet. Solche Einrichtungen sind Jedoch bezüglich der Bandbreite begrenzt und haben einen großen Raumbedarf. Es hat sich herausgestellt, daß eine zufriedenstellende Phasenschieberwirkung über einen Bandbreitebereich von einer Oktave dadurch erreicht werden kann, daß an den Verbindungen zwischen den P-I-N-Dioden 66, 66' und den Ausgangsan- !

Schlüssen 64, 6Ί' des Ilybridkopplers 5^ ein bestimmter Impedanz- !

j Spielraum vorgesehen wird. j

Ein derartiger Impedanzspielraum wird im vorliegenden Falle da- J durch verwirklicht, daß die Impedanz des Diodenüberganges und die Streuimpedanzen der Diodenkapselung zusammen verwendet werden. Die nachfolgende Tabelle 1 enthält Kombinationen sowohl der Kapazität des Diodenüberganges als auch der Diodenkapselungsparnnie- ;er, welche für einen Betrieb über einen Frequenzbandbereich cutrechend einer Oktav von 5 GlIz bis 10 GHz in einem 50 Olim-Gerät geeignet sind. Die geforderten Werte sind für Phaeenschieborabschnitte in der Größe der Phasenverschiebung von 22,5 ι ⁷*5 , 90° und l80° angegfoen. Es hat sich herausgestellt, daß gekapseitel

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Dioden der Kennummer 30 der Firma GHz-Devices Inc., 16 Maple j Road, Chelmsford, Massachusetts geeignete Streukennwerte für Phan

senschieberabschnitte entsprechend Phasenverschiebungswerten von j l80 besitzen, während gekapselte Dioden der Kennummer 46 dos

1 gleichen Herstellers sich bezüglich der Streukennwerte für Pha senschieberabschnitte entsprechend 90 eignen. Dioden mit den j Kennummern UN9338 und UN9339 der Firma Unitrode Corp., 580 . Pleasant Street, Watertown, Massachusetts, eignen sich für die Phasenschieberabschnitte mit den Phasenverschiebungswertelt von 22,5° bzw. 45°.

Tabelle 1

GEEIGNETE P-I-N DIODENPARAMETER FUR EINEN BETRIEB ÜBER EINE BANDBREITE VON EINER OKTAVE

Phasenverschiebung f Bitgröße

Gehäusekapazität (pF)

Gehäuseleitungsinduk tivität (iiH)

Kapazität des Überganges (pF)

Serien-Widerstand (OHM)

l80° 90°
4₅°
22,5*

.18

.34 .20 .20

0.42 0.30 0.10 0.10

.15 .51

o.8o 1.80

1.0 1.0 1.0 1.0

Nunmehr sei wieder Figur 3 betrachtet. Diodenauf nahmekoiitakte und 68* sind, beispielsweise mittels eines Hochtemperaturlotes, was hier jedoch nicht im einzelnen gezeigt ist, an den Enden der Ausgangsanschlüsse 64 bzw. 64' befestigt. Die Diodenaufnahmekontakte 68 und 68* erstrecken sich durch Bohrungen 70a bzw. 70b, die in der dielektrischen Schicht 50 vorgesehen sind und haben mit den anodenseitigen Elektroden der P-I-N-Dioden 66 und 66' Verbindung. Kreiaschdbenförmige Bereiche 72a bzw. 72b, welche durch Entfernen, beispielsweise durch Abätzen eines Teiles des äußeren Leiterbelages 49 gebildet sind, umgeben konzentrisch die Bohrungen 70a bzw. 70b. Die Durchmesser der Diodenaufnahmekontakte 68 und 68' und der kreisscheibenförmigen Bereiche 72a bzw. 72b sind so gewählt, daß sich etwa eine Koaxialanordnung

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von 50 Ohm ergibt. Nicht näher bezeichnete Konstruktionen zur
Unterdrückung von Schwingungsinoden sind um die kreisscheibnnf<">rinigen Bereiche 72a bzw. 72b vorgesehen und werden von platt!ertön Bohrungen gebildet, die sich von dem äußeren Leiterbelag 'έ9 durch die dielektrischen Schichten 50, 5^ und 52 zu dem äußeren Leiterbelag 51 hin erstrecken.

Die Vorspannung für die P-I-N-Dioden 66 und 66' wird über für ' den Betrieb über die Frequenzbandoktave hinweg geeignete Dros- ! sein zugeführt, welche konzentrierte Induktionen lh und 7'* ' ent- , halten, die in die Dielektrikumsschicht 5^ eingebettet sind. Die konzentrierten Induktionen 7k und 7^' haben die Gestalt dreier
vollständiger 360 -Windungen eines 0,030 min dicken Kupferclrnlitcs , der mit einer geeigneten hochtemperaturfesten Isolation beschichtet ist, was nicht im einzelnen gezeigt ist, wobei ein ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellter dielektrischer Kern eingesetzt ist, welcher eine relative Dielektrizitätskonstante von
1, IJ besitzt. Der dielektrische Kern kann aus einem Materini hergestellt werden, welches von der Firma Emerson Kc Cumming Inc. ,
Canton, Massachusetts, unter der Bezeichnung Stycast L K
Dielectric Foam, bezogen werden kann. Die konzentrierten induk- ,' tiouen lh. und 7h' sind, beispielsweise mittels eines bei hoher | Temperatur schmelzenden Lotes, au Metallfahnen 76 bzw. 7»' hefe- ; stigt, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Schicht 5*t gelegen sind und, ebenfalls mittels bei holier 1 Temperatur schmelzenden Lotes, an die mittlere Schaltung 56 bzw. ^: 56' engeschlossen sind. Außerdem sind Stifte 7ϋ bzw. 7^' an den
Metallfahnen 76 bzw. 76' festgelötet und reichen über nicht .näher

bezeichnete Bohrungen der dielektrischen Schicht 50 und der äußeren Leiter schicht '*9 hindurch.

Sind die Dioden-Aufnahinekontakte 6ü und Gb¹, die konzentrierten
Induktionen 7^ bzw. 7h' und die Stifte 7"' bzw. 7t»' festgelötet,
so wird eine zusammengesetzte Streifenleiterpackung in au sich
bekannter Weise aufgebaut. Während dieses Herstellungsvorganges
wird eine 0,030 mm starke Klebefilmschicht, welche nicht einge-

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zeichnet ist, auf beide Seiten der Dielektrikumsschicht 5'i aufgebracht. Die Anordnung wird dann in eine Klebepresse nn sich bekannter Uauart eingebracht und auf eine Temperatur von 2l6 - ^! 3 C erwärmt, wobei eine Verbindung unter Einwirkung eines Drukkes von etwa 7 at hergestellt wird. Nach Herstellen der Verbindung wird die Außenseite der Streifenleitungspackung plattiert, jedoch mit Ausnahme der oben erwähnten bohrungen, üie P-1-N-Dioden 66 und 66' werden dann, beispielsweise mittels eines leitfähigeti Epoxiharzes, an den Diodenaufnahmekoutakten Gu bzw. Go'

befestigt. Sodann wird die Diodenhalterung 42h über die Dioden und 66' gesetzt und au der Trägerplatte 44 mittels Schrauben befestigt, die nicht näher bezeichnet sind und welche sich durch die Streifenleitungspackung zu nicht näher bezeichneten Gewindebohrern gen der Diodenhalterung 42h erstrecken. Der Durchmesser von in der Diodenhalterung 42h vorgesehenen, zylindrischen Ilohlrmiiiipu oO bzw. Uo¹ ist so gewählt, daß sich in etwa eine 5^ Ohiu-Uonxialkonstruktion ergibt, deren Mittelleiter jeweils von einer der P-I-N-Dioden 66 und 66' gebildet ist. Es sind zwei verschiedene Durchmesser vorzusehen, nämlich einer von etwa 6,3 mm für «lie Phasenschieberabschnitte bzw. Phasenschieberbits von 22,5 , 45 und 1Ü0 und ein anderer von 6,fi5 mm für den Phasenschiebernbschuitt oder das Phasenschieberbit von 90 · Kurzschiulikappen ti2 bzw. <i2 ' mit in der Zeichnung nicht dargestellten Ausnehmungen, welche so bemessen sind, daß die kathodenseitigeu Elektroden der Dioden 66 bzw. 66' darin Aufnahme finden können, sind beispielsweise mittels eines geeigneten, leitfälligen Epoxihnrzes sowohl an den P-I-N-Dioden 66 bzw. 66' als auch an der Diodeuhalterung 42h festgekittet. Schließlich werden die Anschlüsse ü4 und o"4 ' in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise zusainmengeschLossen und mit dem Kabelbaum 46 zum Zuführen der Vorspannungen ver- !buuden.

Aus Figur 2A entnimmt man, daß die zusammengesetzte Phaseuverschiebungs- und Polarisationsschaltereinrichtuug lüa eine Anzahl in Reihe geschalteter Phasenschieberabschnitte oder l'hnsenschieberbits aufweist. Der Eingangsanschluß 3^ ist über eine Gleichstromsperre 86a an den eine Phasenverschiebung von 22,3°

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bewirkenden Phasenschieberabschnitt öii angeschlossen. Gleichstromsperren Ö6a bis 86j werden jeweils durch Überlappungsbereiche von Viertelwellenlängen-Streifenleitungen des mittleren Leiterbereiches gebildet, ähnlich den gekoppelten Leitern der Hybridkoppler 58, wobei die Gleichstromsperreii jeweils zwischen benachbarten Phasenschieberabschnitten gelegen sind. Die Gleichstromsperre 86b trennt den 22,5°-Phasenschieberabschnitt 8ü von dem ⁱt5°-Phasenschieberabschnitt 90. Der Ausgang des ^5°-Phaseuschieberabschnittes 90 ist zu einem Hybridkoppler 92 geführt, dessen isolierter Anschluß 93 niit einer 50 Ohm-Streifenleitungs- [ belastung 9^ abgeschlossen ist. Die Streifenleitungsbelastung 9'» ' ist ein Bauteil, welches unter der Bezeichnung Model EMC 92-I25-T von der Firma EMC Technology Inc., I300 Arch Street, Philadelphia,Pennsylvania 19107 bezogen werden kann. Die Streifenleitungsbelastung 9^ wird nach dem Zusammenkleben tiutl Plattieren des Bauteils eingesetzt. Ein Abschnitt aus dielektrischem Werkstoff wird, was in Figur 2 nicht gezeigt ist, über die Streifenleitungsbelastuug 9'i gelegt. Dann wird ein Metallstreifen '*3 (siehe Figur 2) über den dielektrischen Werkstoff gelegt und , mit der Plattierung der Packung verlötet, um die Erdungsebene | kontinuierlich zu gestalten. Die Ausgangsanschlüsse ( nicht j näher bezeichnet) des Ilybridkopplers 92 sind über Gleichstrom- : sperren 86c bzw. 86d mit den 90 -Phasenschieberabschnitten 96 1 bzw. 96· verbunden und haben dann über die Gleichstromsperreii Il60 und 86f Verbindung mit den I80 Phasenschieberabsclinitten 9<> | und 98'. Die l80°-Phasenschieberabschnitte 98 und 98 ' sind über Gleichstromsperren 86g bzw. 86h mit einem Hybridkoppler 1<JO verbunden und haben über die 90 -Phasenschieberabschnitte 102 bzw. ! 102' sowie die GIoichstromsperren 86i und 86j Verbindung zu | den Ausgangsanschlüssen 'iOa und 40b. j

Anhand von Figur k soll die Wirkungsweise bei der Polarisations-

i schaltung der Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrich- j tung l8a erklärt werden. Wenn in der folgenden Betrachtung davon lie Rede ist, daß die einem bestimmten Phasenschieberabschuitt oder Phasenschieberbit angehörenden Dioden in Gegenrichtung vorgespannt sind, so wird angenommen, daß in dem betreffenden Pha-

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senschieberabschnitt eine Phasenverschiebung Null erzeugt wird und daß sich der betreffend« Phasenschieberabschnitt oder das betreffende Dit dann in dein "AUS^-Zustand befindet. Wenn umgekehrt die zu einem Phasenschieberabschnitt gehörigen Dioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind, so prägt dieser Phnseiiscliieberabschnitt einem durch ihn laufenden Signal eine Phaseuvcj— Schiebung auf, und der betreffende Phasenschieberabschnitt wird als im "EIN"-Zustand befindlich bezeichnet. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die erforderlichen Einstellungen der Phasenschieberabschnitte oder Phasenschieberbits angegeben, welche für jeden der sechs wählbaren Polarisationssinne erforderlich sind, die von der Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtuug l8a gewählt werden können. Die beiden Polarisationen in Uingonalrichtutig sttllen polarisierte Signale dar, welche räumlich mit ihren Polarisationsebenen um 90 gegeneinander versetzt sind und die beiden zirkulären Polarisationen entsprechen · Polarisationssinn nach der Kegel der linken Hand bzw. der i< < _: der rechten Hand.

Wie oben erwähnt, hat die Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtung lüa Verbindung mit einem Antennenelement 12, das aus einem Paar senkrecht aufeinander stehender Streifeuleitungsstrahler lk und l6 besteht. Für eine entweder vertikale oder horizontale lineare Polarisation brauoht nur einer der Streifenleitungsstrahler angeregt werden.

Tabelle 2 EINSTELLUNG DEH PHASENSCIiIEDERADSClINITTE ZUR UNSCHALTUNG DES POLARISATIONSSINNES

Bezugszahl des Phasen schieberabschnittes	110	112	11Ί	116	11«	120
Polarisationssinn	AUS	EIN	AUS			AUS
vertikal	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS
horizontal	EIN	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS
diagonal (l)	EIN	EIN	AUS	AUS	AUS	AUS
diagonal (2)	EIN	AUS	EIN	AUS	AUS	AUS
Zirkular (1)	EIN	AUS	AUS	AUS	AUS	EIN
zirkulär (2)	AUS	AUS

- 15 -

7D5BT6/076(J

ORIGINAL INSPECTED

Es sei nun der Pall betrachtet, daß eine vertikale Richtung der Polarisation gewünscht wird. Betrachtet man Figur k in Verbindung mit Tabelle 2, so erkennt man, daß für diese Bedingung nur der Phasenschieberabschnitt 112 in den EIN-Zustand gestellt ist. Die Signale in den Übertragungsleitungsabschnitten 113 und 113 stehen phasenmäßig aufeinander senkrecht, nachdem sie den llybridkoppler 111 durchlaufen haben. Es sei angenommen, daß das über den Übertragungsleitungsabschnitt 113 laufende Signal gegenüber demjenigen auf dem Übertragungeleitungsabschnitt 113 phasenmäßig nanheilt. (Dieselbe Annahme wird in der gesamten folgenden Betrachtung gemacht, d.h. ein Signal, welches den Hybridkoppler 117 von dem Übertragungsl· itungsabschnitt 113 zu dem Übertragungsleitungsabschnitt 123 hin durchläuft, besitzt eine Phasennacheilung von 90 gegenüber einem Signal, welches den Hybridkoppler 117 von dem Übertragungsleitungsabschnitt kommend in Richtung zu dem Übertragungsleitungsabsclinitt 121 durchläuft. Umgekehrt besitzt jedes Signal, welches den llybridkoppler 117 von dem Übertragungsleitungsabschnitt 115 zu dein Übertragungsleitungsabschnitt 121 hin durchläuft, eine Phasennacheilung von 90 gegenüber einem Signal, welches den Hybridkoppler 117 von dem Übertragungsleitungsabschnitt 115 zu dem Übertragungsleitungsabschnitt 123 hin durchläuft). Nachdem sich die beiden Phasenschieberabschnitte 110 und Il6 im AUS-Zustand befinden, wird durch diese Phasenschieberabschnitte keine zusätzliche relative Phasenverschiebung aufgeprägt. Heim Durchlaufen des Phasenschieberabschnittes 112, welcher sich im EIN-Zustand befindet, erfährt das über den Übertragungsleituugsabschnitt 113 laufende Signal eine l8o°-Phasenverzögerung relativ zu dem auf dem Übertragungsleitungsabschnitt 115 befindlichen Signal, nachdem sich der Phasenschieberabschuitt Hfl im AUS-Zustand befindet. Die Signale auf den Übertragungsleitungsabschnitten 113 und 115 haben daher vor Erreichen des Hybridkopplers 117 eine Phasenverzögerung von lflo° bzw. 90° erfahren. Wie zuvor ausgeführt, wird das auf dem Übertraguugsleitungsabechnitt 113 befindliche Signal bei der Weitergabe zu dem Übertragungeleitungsabschnitt 117 in dem Hybridkoppler 117 nicht nochmals phasenverzögert. Das von dem Übertragungs-

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709836/0760

leitungsabschnitt 115 kommende Signal erfährt jedoch iti dem llybridkoppler 117 bei der Weitergabe zum Übertragungsleitungsabschnitt 121 eine zusätzliche 9O -Phasenverzögerung und erreicht daher den Übertragungsleitungsabschnitt 121 insgesamt um lüO° phasenverzögert. Die somit an den Übertragungsleituiigsabschnitt 121 abgegebenen Signale liegen folglich in Phase und addieren sich, so daß ein entsprechendes Ausgangssigual mn Ausgangsanschluß 122 auftritt. Andererseits erfährt das von dem Übertragungsleitungsabschiiitt 113 kommende Signal beim Durchgang durch den Hybridkoppler 117 in Richtung zu dem Übertragungen leitungsbbschnitt 123 eine zusätzliche Phasenverzögerung von 90°, so daß die gesamte relative Phasenverzögerung 27°° beträgt. Das von dem Übertragungsleitungsabschuitt 115 kommende Signal durchläuft den llybridkoppler 117 zu dem Übertragungsleitungsabschnitt 123 ohne eine zusätzliche Phsenverzögerung und trifft folglich an dem Leitungsabschnitt 123 mit einer Gesamtphasenj verzögerung von 90° ein. Die an dein Übertragungsleitungsabschnitt 123 auftretenden Signale haben daher eine lOO°-Phaseuverschiebung und befinden sich also in Gegenphase, so daß sie ' sich gegenseitig auslöschen und demzufolge kein Ausgangssigual an dein Ausgangsanschluß 12't auftritt. j

Vorstehendes gilt für den Betrieb des Polarisationsschalterteiles der Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtunt; lila zur Erzeugung einer vertikalen Polarisationsrichtung. Soll die !

Phasenschieber- und Pplarisationsschaltereinrichtung l8a eine

horizontale Polarisationsrichtung erzeugen, so sind Einstellungen entsprechend Tabelle 2 vorzunehmen, wobei sich die Signale in entsprechender Weise an den beiden Ausgängen entweder auslöschen oder miteinander kombinieren, so daß dann nur ein j Auegaugssignal au dem Ausgangsanschluß 124 auftritt. Für samt- ! liehe übrigen Polarisationsrichtungen treten Ausgangssignale : au beiden Ausgangeanschlüssen 122 und 12'i auf. '

I Ist einmal ein bestimmter Polarisationssinn gewählt, so kann die Phasenverzögerung, welche durch die Phasenschieber- und Polarisationsechaltereinrichtung l8a erzeugt wird, in Schritten

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TO 9 8 3 67 Ö7TÖ

von 22,5° auf einen bestimmten von insgesamt l6 gesonderten Werten eingestellt werden. Es sei bemerkt, daß die 9O°-Phasenschieberabschnitte Il4 und 120 nur zur Erzeugung der beiden zirkulären Polarisationssinne dienen und daß nur die verbleibenden sechs Phasenschieberabschnitte dazu verwendet werden, die l'liasenverzögerung der die Phasenschieber- und Polarisationsschaltereinrichtung lüa durchlaufenden Signale zu steuern. Eine kurze Überlegung macht deutlich, daß beide zirkulären Polarisationssinne mit nur einem einzigen 9O°-Phasenschieberabschnitt erzeugt werden könnten. Ein Paar von 90 -Phasenschieberabscliuitten wird vorliegend nur eingesetzt, um große Gleichgewichtsabweichungen bezüglich Phase und Amplitude zu vermeiden, welche unzuträgliche Axialverhältnisse verursachen würden. Die Einstellungen der Phasenschieber- und Polarisationsschalteroinrichtuiig löa, welche für jeden Polarisatioussinn die sechzehn Phasenverzögerungsschritte bewirken, sind in den nachfolgenden Talmlleii 3 bis ii festgehalten. In den Tabellen bedeutet "Ö" einen AUS-Zustand des betreffenden Phasenschieberabschnittes und eine "1" bezeichnet den EIN-Zustand. Die aufgeführten verschiede- : nen Einstellungen werden durch Signale der Strahlsteuerrecheii- ; einheit 32 herbeigeführt.

Der Fachmann erkennt aus der obigen Beschreibung, daß die Pha- ^; senschieber- und Polarisationsschaltereinrichtung lDa leicht , auch so abgewandelt werden kann, daß sie nur lineare oder zirkulare Polarisation oder eine Kombination von linearer und diagonaler Polarisationsrichtung zuläßt. Wenn beispielsweise eine Kombination einer linearen Polarisation und einer diagonalen Polarisation gewünscht wird, so kann eine entsprechende Einrichtung dadurch verwirklicht werden, daß die 9°°-Phaseuschieberabschnitte ll'l und 120 weggelassen werden. Wird nur eine zirkuläre Polarisation gewünscht, so sind nur fünf Phasenschieberabschnitte und ein einziger 90°-Ilybridkoppler erforderlich, welcher zwischen dein 90°-Phasenschieberabschiiitt und einem l'nnr von l80°-Phasenschieberabschnitten gelegen ist. Wenn weiter nur eine lineare Polarisation erforderlich ist, so sind fünf Phasenschieberabschnitte und ein Paar von 90°-IIybridkopplern ausrei-

- lö -

709836/0760

chend, welche am Eingangsanschluß bzw. am Auegangsanschluß eines Paares von l8O°-Phasenschieberabschnitten gelegen sind.

Falls dies für die Auslegung der Treiberschaltungen zweckmäßig ist, können die Mikrowellen-P-I-N-Dioden des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels auch dxirch Mikrowellen-N-I-P-Dioden er- ! setzt werden. Schließlich ist vorstehend eine Ausführungsform beschrieben worden, bei welcher die Dioden senkrecht zu der i Streifenleitungsschaltung gehaltert sind, doch können die üioden ebensogut in der Ebene der Streifenleitungsschaltung gelegen und gehaltert sein, ohne daß hierdurch die Wirkungsweise der j beschriebenen Einrichtung gestört würde. |

- 19 -

Tö'98"3"6/ÖT6ÖT

IMlASEN

VEHZ

HUNG

ι*.

Tabelle 3
POLAHISATIONSSINNi Vertikal NUMMERN DER PIiASENSCIIIEDERADSCIlNITTE

22.5'

45'

110

116 iiß

120

0"	0	0	0	1	0	0	0	0
22.5"	1	0	0	1	0	0	0	0
45"	0	1	0	1	0	0	0	Q
67.5"	1	1	0	1	0	0	0	0
90°	0	0	1	1	0	1	0	0
112.5°	1	0	1	1	0	1	0	0
135°	0	1	1	1	0	1	0	Il
157.5°	1	1	1	1	0	1	0	0
180°	0	0	0	0	0	0	1	0
202.5°	1	0	0	0	0	0	1	0
225°	0	1	0	0	0	0	1	η
247.5°	1	1	0	0	0	0	1	0
270°	0	0	1	0	0	1	1	0
292.5°	1	0	1	0	0	1	1	0
315°	0	1	1	0	0	1	1	Il
337.5°	1	1	1	0	0	1	1	I)

- 20 -

Tt) 3 &T67 0 7 6 0

Tabelle 4 POLARISATIONSSLM«: Horizontal

PhASEN- V IiRZ OGE- RUNG	NUMMERN DER PHASENSCIIIEBERAnSCHNlTTE 22.5° 45° 110 112 114 116	0	0	0	0	0	11Ü	IU
0°	0	0	0	0	0	0	0	0
22.5°	1	1	0	0	0	0	0	0
4 5°	0	1	0	0	0	0	0	0
67.5°	1	0	1	0	0	1	0	0
90°	0	0	1	0	0	. 1	0	0
112.5°	1	1	1	0	0	1	0	0
135°	0	1	1	0	0	1	0	0
157.5°	1	0	0	1	0	0	0	0
180°	0	0	0	1	0	0	1	0
202.5°	1	1	0	1	0	0	1	0
225°	0	1	0	1	0	0	1	0
247.5°	r-t	0	1	1	0	1	1	0
270°	0	0	1	1	0	1	1	0
292.5°	1	1	1	1	0	1	1	0
315°	0	1	1	1	0	1	1	0
337.5°	1	1	0

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70 98 36/07 60'

PIlASEN-

VERZOGE-

RUNG

0°

22.5° 45° 67.5° 90°

112.5° 135° 157.5° 180° 202.5° 225° 247.5° 270° 292.5° 315° 337.5°

Tabelle

POLARISATIONSSINNi Diagonal (l) NUMMERN DER PIiASENSCIIIEBERADSCiINITTE

22.5

45'

110

ii6 nc

0	1	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	η
1	1	0	0	0	0	0
0	0	1	0'	1	0	0
0	0	1	0	. 1	0	0
1	0	1	0	1	0	0
1	0	1	0	1	0	0
0	1	* 1	0	0	1	0
0	1	1	0	0	1	η
1	1	1	0	0	1	0
1	1	1	0	0	1	η
0	0	0	0	1	1	0
0	0	0	0	1	1
1	0	0	0	1	1	Il
1	0	0	0	1	1	0

- 22 -

70 9836/0760

IMIASEN-VEHZÖGE-' RUNG

Tabelle 6 POLARISATIONSSINNS Diagonal (2) NUMMERN DER PIiASENSCIiIEDERADSClINITTE

22.5

112

liß

0°

22.5°

45°

67.5°

90°

112.5°
135°
157.5°
180°
202.5°
225°
247.5°
270°
292.5°
315°
337.5°

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0	1
0	1
1	rH
1	r-t
0	0
0	0
1	0
1	0
0	1
0	1
rH	1
1	1
0	0
0	0
1	0
1	0

1	0	0	0.	0
1	0	0	0	0
1	0	0.	0	η
1	0	0	0	0
0	0	1	0	0
0	0	r-t	0	0
0	0	1	0	. 0
0	0	1	0	0
0	0	0	1	0
0	0	0	1	0
0	0	0	1	η
0	0	0	1	I)
1	0	1	1	η
1	0	1	1	0
1	0	rH	1	0
1	0	r-t	1	π

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709836/0760

IMtASEN-

VERZOGE-

RUNG

Tabelle 7
POLARISATIONSSINNi Zirkular (l) NUMMERN DER PIiASENSCIiIEDERADSClINITTE

22.5

45'

110

lüO

0°

22.5°

45°

67.5°

90°

112.5°
135°
I157.5°
180°
202.5°
225°
247.5°
270°
292.5°
315°
337,5°

1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

- 2k -

709836/0760

O	O	ü
O	O	O
O	O	O
O	O	(1
1	O	O
1	O	O
1	O	O
1	O	(1
O	1	(I
O	1	O
O	1	O
O	1	Il
1	1	O
1	1	(I
1	1	O
1	1	(I

PJlASEN-

VERZÜGE-

RUNG

0°

22.5°

45°

67.5°

90°

112.5°
135°
157.5°
180°
202.5°
225°
247.5°
270°
292.5°
315°
237.5°

Xl

Tabelle 8

POLARISATIONSSINNt Zirkular (2) NUMMERN DER PHASENSCiIIEDERADSCiINITTE

27082A7

22.5

45'

iio

112

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

lüO

O	1	O	O	O	O	1
O	1	O	O	O	O	1
1	1	O	O	ö	O	1
1	1	O	O	O	O	J
O	O	1	O	1	O	1
O	O	1	O	1	O	1
1	O	1	O	1	O	1
1	O	1	O	1	O	1
O	1	1	O	O	1	1
O	1	1	O	O	1	L
1	1	1	O	O	1	1
1	1	1	O	O	1	L
O	O	O	O	1	1	1
O	O	O	O	1	1	ι
1	O	O	O	1	1	1
1	O	O	O	1	1	ι

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JO Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1,/Einrichtung in Streifenleiterbauweise zur Phasenverschiebung von Hochfrequenzesignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuersignalquelle, insbesondere einer Strahlsteuerrecheneinheit, vorzugsweise für den Betrieb einer phasengesteuerten Antennenelementreihe, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Hybridkopplern (58)t welche jeweils ein Paar gekoppelter, längs eines Streifenleitungsabschnittes angeordneter Anschlüsse (6Ί, 6V) enthalten und die Hochfrequenzsignale von einem Ende dieses Streifenleitungsabschnittes zu dein anderen Ende hin ankoppo Ln, ferner durch Mittel (7^, 78, 8'i, 7'i', 78·, 8Ί· ) zum Zuführen eines Steuersignales an bestimmte der Hybridkoppler, weiter durch auf die Steuersignale ansprechende Steuerorgane (66, 66') zur Einstellung der Phase der die Hybridkoppler durchlaufenden Hochfrequenzsignale und schließlich durch Abstimmvorrichtungen (62a bis 62d) zum Abstimmen der Hybridkoppler.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft die Mittel zum Zuführen eines Steuersignales ein Paar mit einem Dielektrikum gekoppelter bzw. belasteter Spulen (74, 74') enthalten.

   3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane gekapselte P-I-N-Dioden enthalten, welche mit den miteinander gekoppelten Anschlüssen (64, 64') der genannten Hybridkoppler (58) verbunden sind. ^:

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane (66, 66') gekapselte N-I-P-Dioden enthalten, welche mit den miteinander gekoppelten Anschlüssen (64, 64')' der genannten Hybridkoppler (58) verbunden sind. |

   - 26 - I

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   ORIGINAL INSPECTED

   5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmvorrichtungen (62a bis 62d) in der Streifenleiteranordnung oberhalb und unterhalb der Hybridkoppler (58) gelegene, plattierte Hohlräume enthalten.

   6. Phasenschieber, insbesondere zur Bildung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine erste Schicht (50) aus dielektrischem Werkstoff, welche auf einem Teil einer Oberfläche eine Erdungsebene (49) aufweist, ferner durch eine zweite Schicht (52) aus dielektrischem Werkstoff, welche auf einer Seite ebenfalls eine Erdungsebene (51) aufweist, weiter durch eine dritte Schicht (54) aus dielektrischem Werkstoff,

   ! welche zwischen den beiden genannten Schichten aus dielektrischem Werkstoff angeordnet ist und auf welcher sich in Streifenleiterbauweise eine die mittlere Schaltungsebene einer Streifenleitungspackung bildende Schaltung (56, 56', 58) befindet, die gegebenenfalls die Hybridkoppler (58) enthält, desferneren durch eine Kopplung (64, 64') von Steuerorganen bzw. von den Steuerorganen (66, 66') mit der genannten Schaltung (56, 56') in solcher Weise, daß die Phase der die Streifenleitungspackung durch- ; laufenden Hochfrequenzsignale steuerbar ist und durch Mittel bzw. die Mittel (74, 74'), welche im wesentlichen innerhalb der ge- ^! nannten dritten dielektrischen Schicht gelegen sind und mittels welchen die Steuersignale den Steuerorganen zuführbar sind. ,

   7* Einrichtung in Streifenleiterbauweise zur Phasenverschiebung ι von Hochfrequenzssignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen ^: einer Steuersignalquelle, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Streifenleitungsanordnung, deren die mittlere Leiterebene bildende Schaltung eine bzw. die bestimmte Anzahl ; von Hybridkopplern (58) enthält, welche jeweils ein bzw. das Paar gekoppelter, innerhalb der Streifenleitungsanordnung verlaufender Anschlüsse (64, 64') aufweisen, ferner durch eine Anzahl metallischer Gehäuse (42h, 8O, 8O¹), die jeweils ein Paar zylindrischer Hohlräume (8O, 8O¹) aufweisen und an der Streifenleitungeanordnung befestigt sind, weiter durch eine Anzahl von j

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   Kurzechlußabschlüseen (82, 82'), welche an den metallischen Gehäusen jeweils befestigt sind und die genannten zylindrischen Hohlräume auf einer Seite jeweils abschließen, desferneren durch eine Anzahl gekapselter P-I-N-Dioden, von denen je eine in jeweils einem zylindrischem Hohlraum gelegen ist und mit einem ersten Anschluß an einen der gekoppelten Anschlüsse der Hybridkoppler gelegt ist sowie durch Mittel zum wahlweisen Betätigen bzw. Schalten der P-I-N-Dioden, derart, daß die Einrichtung zur wählbaren Phasenverschiebung und zur wählbaren Schal- : tung des Polarisationssinnes der Hochfrequenzssignale steuerbar ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußabschlüsse (82, 82') jeweils mit dem zweiten Anschluß der Dioden (66, 66') fest verbunden sind, derart, daß jeweils ein Kurzschluß nahe den Dioden gebildet ist.

   9· Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der zylindrischen Hohlräume (80, 80') und die Impedanz der gekapselten P-I-N-Dioden jeweils so gewählt sind, daß sich ein entsprechender Impedanzabschluß an jedem der , miteinander gekoppelten Anschlüsse (64, 6V) der Hybridkoppler (58) ergibt.

   j 10. Von den Steuersignalen einer Strahlsteuerrecheneinheit ge-

   I

   , steuerte Antennenelementanordnung mit phasengesteuerten Antennenelementen, welche insbesondere mit Einrichtungen nach einem s

   der Ansprüche 1 bis 9 verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, >

   '. daß die Antennenelemente jeweils ein Paar relativ zueinander ι kreuzweise polarisierter Strahler (l4, 16) enthalten, welche

   derart mit Hochfrequenzssignalen beaufschlagbar sind, daß die '

   Polarisation der von der Antennenelementanordnung abgestrahlten :

   Hochfrequenzenergie wählbar ist. i

   11. Antennenelementanordnung nach Anspruch 10 und gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Strahlerele-

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   mente (l4, l6) jeweils angeschlossenen Streifenleiteranordnungen (l8a bis l8n) einen Eingangsanschluß (38) sowie zwei Ausgangsanechlüsee (4Oa, 4Ob) aufweisen und jeweils eine Anzahl von Phasenschieberabschnitten enthalten, daß weiter Hybridkoppler (111, 117) zur Verbindung des Eingangsanschlusses mit einem bestimmten des Paares der Ausgangsanschlüsse über ausgewählte der Phasenschieberabschnitte (110, 112, 114, 116, II8, 120) vorgesehen sind und daß Einrichtungen zur wahlweisen Betätigung ausgewählter der Phasenschieberabschnitte mit diesen gekoppelt sind.

   12. Antennenelementanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils einem der Ausgangsanschlüsse der Streifenleiteranordnung und einem der zwischen diesen Ausgängen liegenden Hybridkoppler (111, 117) je ein Phasenschieberabschnitt (114, 120) gelegen ist.

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