EP0280151B1 - Filtre de polarisation aux micro-ondes - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
- H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer
Definitions
- the invention relates to a microwave polarization switch with a symmetrically constructed, five-armed double branch, which branches a waveguide lying round or square in the longitudinal axis direction into two pairs of diametrically opposed rectangular waveguides, the two pairs each being fed by a symmetrical waveguide fork , of which the first consists of a symmetrical rectangular series waveguide branch consisting of two e-bends facing outwards (rectangular waveguide contra-angle bent over the broadside of the waveguide) and two straight, parallel, mutually connected and at the other end connected to it via an e-bend the two opposite rectangular waveguides of the one pair of rectangular waveguide arms are formed, and of which the second also a symmetrical rectangular waveguide consisting of two outward-directed E-bends Series branching and two each connected via an E-bend to it, at the other end in the two opposite rectangular waveguide of the other pair, parallel to each other extending rectangular waveguide arms.
- Broadband microwave antennas require broadband polarization switches for operation with two polarizations. Large bandwidths can only be achieved with polarization switches in which both polarizations are excited spatially symmetrically in the round or square waveguide.
- Known broadband polarization switches of this type are known from DE-PS 26 51 935 and from DE-GM 69 24 060. They contain an external waveguide network that extends very far in the transverse direction and therefore strongly shadows in the radiation field of an antenna.
- the second pair of this switch is fed by a waveguide fork, which is formed by a second rectangular waveguide series branch and two rectangular waveguide arms connected to it, which are straddled over their broad sides.
- a waveguide fork which is formed by a second rectangular waveguide series branch and two rectangular waveguide arms connected to it, which are straddled over their broad sides.
- two opposing partial arms, starting from the double branch are connected to the partial arms via one mutually identical switch arm sections, each of one of two identical series branches.
- Two switch arm sections lying between the opposing partial arms of the double branch and the partial arms of the series branches are designed on the one hand as E-set pieces and on the other hand as H-set pieces, the E-set pieces each being designed as rectangular waveguide pieces provided on both sides with a waveguide elbow and on both sides through the waveguide elbow opposite directions are each bent over the waveguide broadside.
- both E-set pieces are aligned obliquely to the longitudinal axis of the arrangement and run parallel to one another.
- the H-offset pieces are designed as rectangular waveguide pieces provided on both sides with a waveguide elbow and through the waveguide elbows on both sides in opposite directions over the narrow waveguide side kinked.
- One of the E-set pieces is accommodated between the H-set pieces, such that the series branches connected to the E-set pieces and the H-set pieces run without penetration with regard to their partial arms.
- the object of the invention is to design a polarization switch which is to be arranged in the radiation field of a microwave antenna so that it offers the smallest possible shading area in the radiation field, i.e. the dimensions of the polarization switch transverse to its longitudinal axis should be as small as possible.
- the polarizing switch according to the invention is required to have a large bandwidth and a short overall length and, owing to its favorable construction, can be efficiently produced in series production.
- this object is achieved in that the series branching of the second waveguide fork is arranged outside the first waveguide fork next to the outer broad side wall of one rectangular waveguide arm of the first waveguide fork, that the two rectangular waveguide arms of the second Each waveguide fork has an H-bend (rectangular waveguide angle piece bent over the narrow waveguide side), runs parallel with respect to the waveguide fork plane of symmetry and merges directly into the two opposite rectangular waveguides of the assigned pair in the double branch, and that the clear width between the inner broad side walls of the two opposite rectangular waveguide arms the second waveguide fork is dimensioned at least somewhat larger than the broad side dimension of the two rectangular waveguide arms of the first waveguide fork, so that the rectangular waveguide arms guided in each case via the H and E bend for series branching of the second waveguide fork comprise the one rectangular waveguide arm and a partial arm of the first waveguide fork leading to this from the series branch.
- H-bend rectangular waveguide angle piece bent over the narrow waveguide side
- the two figures show a symmetrical, five-armed double branch 1, which in FIG. 1 has a round waveguide 2 running in the axial direction, which in principle can also have a square cross section, in two pairs of rectangular waveguides 3 and 4 and 5, respectively, lying opposite one another and 6 branches.
- the first pair 3, 4 is fed by a first, in itself symmetrical waveguide fork 7 (dashed lines with shorter lines), which is formed from a first rectangular waveguide series branch 8 and two straight rectangular waveguide arms 9 and 10 connected to it.
- the second pair 5,6 of these rectangular waveguides is fed by a second, in itself symmetrical waveguide fork 11 (framed with dashed lines with longer lines), which consists of a second rectangular waveguide series branch 12 and two connected to it via an E-bend 23,23 ⁇ , via its narrow side with an H-bend 13, 13 ⁇ angled rectangular waveguide arms 14 and 15.
- a second, in itself symmetrical waveguide fork 11 (framed with dashed lines with longer lines), which consists of a second rectangular waveguide series branch 12 and two connected to it via an E-bend 23,23 ⁇ , via its narrow side with an H-bend 13, 13 ⁇ angled rectangular waveguide arms 14 and 15.
- both forks 7 and 11 each contain a symmetrical rectangular waveguide series branch 8 or 12, which can be identical in construction.
- a and a T are the width dimensions of the broad side walls and b and b T the width dimensions of the narrow side walls of the waveguide in question.
- the one for broadband adaptation the series branches 8 and 12 optimal bevel height y E opt can be found in the European patent application EP-A1-019 6065.
- the bevel plane is perpendicular to the bisector Wh E of each E-bend 22.
- the series branches 8 and 12 are followed by an E-bend 23, 23 ⁇ in each arm 18, 19 and 20, 21, which has the same bend angle ⁇ in the opposite bend direction and the same bevel height y E opt as that each previous E-bend 22 of the series branches 8 and 12.
- the distance l K of these successive E-bends 22 and 23 is selected so that the parallel rectangular waveguide arms 9, 10 and 14, 15 between their inside broad side walls the clear Have width W that is at least somewhat larger than the broad side a T of the rectangular waveguide arms 9, 10 or 14, 15. Therefore, the two waveguide forks 7 and 11 fit into each other without penetration.
- the two H-bends 13 and (hidden) 13 ⁇ of the angled waveguide fork 11 have a bend angle of 90 ° in the figures as an example and are dimensioned for optimal broadband adaptation, as is known from DE-PS 28 56 733.
- These H-bends 13, 13 ⁇ are thus with a reinforced bevel 24 on their outer corner and, as a counter-compensation to this, with a capacitance on the bisector Wh H that they are substantially less reflective than conventional H-bends.
- This capacity is formed by a metal cylinder 25 with its axis perpendicular to the bisecting angle Wh H.
- This E-kink 26 is a component of the double branch 1, which is present in the same way in all four arms of the double branch 1.
- the length l E11 of the rectangular waveguide arms 9 and 10 of the straight waveguide fork 7 can be selected such that the two passageways of the polarization switch are of equal electrical length at a predetermined frequency are.
- a division plane T-T ⁇ is the cross-flow-free central plane of the first waveguide fork 7.
- the polarization crossover shown in the figures is particularly suitable for connecting a crossover network directly to its polarization-selective accesses to the rectangular waveguides 16 and 17.
- the connection between the two accesses to the rectangular waveguides 16 and 17 of the polarization crossover and the two crossovers according to the invention can also be established by two long lines, e.g. are designed as overmoded rectangular waveguides with corresponding transitions and are suitable by all conceivable measures to expand their transmission frequency range, each more than one microwave radio frequency range of the same polarization from the location of the crossovers, e.g. at the foot of an antenna tower, with low attenuation, reflection and delay distortion to the polarization switch located directly on the antenna on the tower and back.
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Claims (14)
- Filtre de polarisation à micro-ondes comportant un double embranchement symétrique (1) à cinq bras, qui ramifie un guide d'ondes (2) disposé suivant la direction de l'axe longitudinal et possédant une section transversale circulaire ou carrée en deux couples de guides d'ondes rectangulaires (3,4;5,6) diamétralement opposés entre eux, et dans lequel les deux couples sont alimentés chacun par un guide d'ondes en forme de fourche en soi symétrique (7;11), le premier guide d'ondes en forme de fourche (7) étant constitué par un embranchement série symétrique de guide d'ondes rectangulaire (8) constitué par deux coudes E dirigés vers l'extérieur (coude de guide d'ondes rectangulaire coudé sur le côté large du guide d'ondes) et deux bras de guide d'ondes rectangulaire rectilignes (9,10) raccordés respectivement à l'embranchement série par l'intermédiaire d'un coude E (22,23), parallèles entre eux et se prolongeant, à l'autre extrémité, par les deux guides d'ondes rectangulaires opposés (3,4) du premier couple, tandis que le second guide d'ondes en forme de fourche (11) possède également un embranchement série symétrique de guide d'ondes rectangulaires (12) constitué par deux coudes E dirigés vers l'extérieur, et deux bras de guides d'ondes rectangulaires parallèles entre eux (14,15), qui sont raccordés à l'embranchement série respectivement par l'intermédiaire d'un coude E (22,23) et se prolongent, à l'autre extrémité, par les deux guides d'ondes rectangulaires opposés (5,6) de l'autre couple, caractérisé par le fait que l'embranchement série (12) du second guide d'ondes en forme de fourche (11) est disposé à l'extérieur du premier guide d'ondes en forme de fourche (7) à côté de la paroi extérieure du côté large d'un bras de guide d'ondes rectangulaire (10) du premier guide d'ondes en forme de fourche, que les deux bras de guide d'ondes rectangulaire (14,15) du second guide d'ondes en forme de fourche (11) possèdent respectivement un coude H (13,13') (coude de guide d'ondes rectangulaire coudé sur le petit côté du guide d'ondes), sont parallèles au plan de symétrie du guide d'ondes en forme de fourche et se prolongent directement par les deux guides d'ondes rectangulaires opposés (5,6) du couple associé dans l'embranchement double (1), et que le passage libre (W) entre les parois intérieures des petits côtés des deux bras de guide d'ondes rectangulaire opposés (14,15) du second guide d'ondes en forme de fourche (11) est dimensionné au moins avec une taille légèrement supérieure à la dimension des côtés larges des deux bras de guide d'ondes rectangulaire (9,10) du premier guide d'ondes en forme de fourche (7), de sorte que les bras de guide d'ondes rectangulaire (14,15), qui sont raccordés respectivement par l'intermédiaire du coude H et du coude E (13,23,23') à l'embranchement série (12) du second guide d'ondes en forme de fourche (11), englobent un bras de guide d'ondes rectangulaire (10) et un élément de bras (19), qui aboutit à ce bras de guide d'ondes à partir de l'embranchement série (8), du premier guide d'ondes en forme de fourche (7).
- Filtre de polarisation suivant la revendication l, caractérisé par le fait que les deux embranchements série (8,12) sont réalisés d'une manière correcte du point de vue des impédances caractéristiques, et ce respectivement avec un profil de guide d'ondes rectangulaire normal avec a ≈ 2b au niveau du raccordement extérieur du filtre de polarisation et avec un profil correspondant respectivement à aT = 4bt du côté des deux bras de guide d'ondes rectangulaire (9,10 et 14,15), a et aT représentant la largeur des parois des côtés larges et b et bT la largeur des peits côtés.
- Filtre de polarisation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les coudes E (22,23) sont biseautés symétriquement au niveau de l'angle extérieur.
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'angle (α) des coudes (E) dans les embranchements série (8,12) coïncide avec l'angle des coudes E (23,23') au niveau de la jonction avec les bras parallèles de guide d'ondes rectangulaire (9,10 ou 14,15), qui se raccordent à ces embranchements, en général avec des directions opposées de coudage.
- Filtre de polarisation suivant les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les coudes E (22) possèdent dans les embranchements série (8,12) et les coudes E (23,23') possèdent, respectivement au niveau de la jonction avec les bras de guide d'ondes rectangulaire (9,10 ou 14,15), qui leur sont raccordés, des biseaux de même hauteur (YE opt).
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que dans le cas du second guide d'ondes en forme de fourche (11), la distance (1K) entre un coude E (22) dans l'embranchement série (12) et le coude E suivant (23,23') est choisie respectivement au niveau de la jonction avec le bras de guide d'ondes rectangulaire (14,15), qui est raccordé à cet embranchement de sorte que les bras parallèles de guide d'ondes rectangulaire (14,15) possèdent le diamètre intérieur requis (W).
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les 5 deux coudes H (13) du second guide d'ondes en forme de fourche (11) possèdent un angle de coude égal à 90°.
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que respectivement l'angle extérieur des deux coudes en H (13,13') du second guide d'ondes en forme de fourche (11) sont biseautés d'une manière renforcée et qu'il est prévu, en tant que moyens à effet capacitif de compensation de ce biseau (24), un cylindre métallique (25) qui s'étend entre le plan du biseau et le bord intérieur du coude, sur la bissectrice (WhH).
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les distances réciproques entre des coudes successifs dans chaque guide d'ondes en forme de fourche (7,11) sont suffisamment importantes compte tenu d'un affaiblissement apériodique, qui doit être requis, du champ parasite E₁₁ au niveau des coudes E (22,23,23') et d'un affaiblissement apériodique, qui doit être recherché, du champ parasite H₂₀ dans le cas des coudes (13,13'), pour la fréquence de service maximale critique à cet égard.
- Filtre de polarisation suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que la longueur minimale possible (1E11) des deux bras rectangulaires rectilignes (8,9) du premier guide d'ondes en forme de fourche (7) est déterminée par l'affaiblissement apériodique requis du champ parasite E₁₁.
- Filtre de polarisation suivant les revendications 9 et 10, caractérisé par le fait qu'après détermination aussi bien de la longueur de parcours (1H2O) entre l'embranchement double (1) et les coudes H (13,13') dans le second guide d'ondes en forme de fourche (11) que la longueur de parcours (1K) entre les coudes E (22) de l'embranchement série (12) et les coudes E (23,23') présents dans les jonctions avec les bras rectangulaires parallèles (14,15) du même guide d'ondes en forme de fourche (11), la longueur des deux bras rectangulaires rectilignes (8,9) du premier guide d'ondes en forme de fourche (7) est choisie de manière que les deux voies de passage dans le filtre de polarisation soient identiques pour une fréquence de service prédéterminée.
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par une réalisation sous la forme de deux éléments identiques symétriques, le plan de symétrie étant formé par le plan médian (T-T'), qui ne contient aucun courant transversal, du premier guide d'ondes en forme de fourche (11).
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que respectivement un filtre d'aiguillage est raccordé directement à deux accès d'alimentation (16,17), sélectifs du point de vue de polarisation, des guides d'ondes rectangulaires.
- Filtre de polarisation suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'aux deux accès d'alimentation (16,17), sélectifs du point de vue de la polarisation, des guides d'ondes rectangulaires est raccordé respectivement un filtre d'aiguillage par l'intermédiaire d'un long conducteur respectif, qui est réalisé sous la forme d'un guide d'ondes rectangulaire pourvu de jonctions correspondantes et fonctionnant avec plusieurs modes.
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