DE102022112314A1

DE102022112314A1 - Device for combining or dividing microwaves

Info

Publication number: DE102022112314A1
Application number: DE102022112314.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Baars; Moritz Johann Gorath; Markus Reichmann
Original assignee: Muegge GmbH
Current assignee: Muegge GmbH
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-23
Also published as: TW202410540A; WO2023222592A1

Abstract

Eine Einrichtung (1) zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen weist einen Summenwellenleiter (2) auf, in welchem sich Mikrowellen mit einer für den Summenwellenleiter (2) geeigneten Wellenlänge in einer Summenwellenleiterausbreitungsrichtung (7) ausbreiten können. Die Einrichtung (1) weist mindestens zwei Einzelwellenleiter (4) auf, die in einem Koppelbereich (3) münden. Über den Koppelbereich (3) können Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleitern (4) und dem Summenwellenleiter (2) überführt werden. Die Einzelwellenleiter (4) geben bei der Mündung in den Koppelbereich (3) jeweils eine Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung (10) für die sich durch die Einzelwellenleiter (4) ausbreitenden Mikrowellen vor, die sich von der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung (7) unterscheidet. Die Einzelwellenleiterausbreitungsrichtungen (10) aller Einzelwellenleiter (4) verlaufen jeweils senkrecht zu einer gemeinsamen Koppelebene (12). Die Summenwellenleiterausbreitungsrichtung (7) verläuft in der oder parallel zu der Koppelebene (12). Die mindestens zwei Einzelwellenleiter (4) münden derart in den Koppelbereich (3), dass ein Phasenwinkeldifferenzfehler von sich durch die mindestens zwei Einzelwellenleiter (4) in den Summenwellenleiter (2) ausbreitenden Mikrowellen an einem Übergangsende (14) des Koppelbereichs (3) kleiner als 5% der Wellenlänge und vorzugsweise kleiner als 2% der Wellenlänge der sich ausbreitenden Mikrowellen ist.A device (1) for combining or splitting microwaves has a sum waveguide (2) in which microwaves with a wavelength suitable for the sum waveguide (2) can propagate in a sum waveguide propagation direction (7). The device (1) has at least two individual waveguides (4) which open into a coupling area (3). Microwaves can be transferred between the individual waveguides (4) and the sum waveguide (2) via the coupling area (3). At the mouth into the coupling region (3), the individual waveguides (4) each specify an individual waveguide propagation direction (10) for the microwaves propagating through the individual waveguides (4), which differs from the sum waveguide propagation direction (7). The individual waveguide propagation directions (10) of all individual waveguides (4) each run perpendicular to a common coupling plane (12). The sum waveguide propagation direction (7) runs in or parallel to the coupling plane (12). The at least two individual waveguides (4) open into the coupling region (3) in such a way that a phase angle difference error of microwaves propagating through the at least two individual waveguides (4) into the sum waveguide (2) at a transition end (14) of the coupling region (3) is smaller than 5% of the wavelength and preferably less than 2% of the wavelength of the propagating microwaves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen mit einem Summenwellenleiter, in welchem sich Mikrowellen mit einer für den Summenwellenleiter geeigneten Wellenlänge in einer Summenwellenleiterausbreitungsrichtung ausbreiten können, mit mindestens zwei Einzelwellenleitern und mit einem Koppelbereich, in welchen der Summenwellenleiter und die mindestens zwei Einzelwellenleiter münden, wobei über den Koppelbereich Mikrowellen zwischen dem Summenwellenleiter und den mindestens zwei Einzelwellenleitern in beiden Richtungen überführt werden können, und wobei die Einzelwellenleiter im Bereich der Mündung in den Koppelbereich eine Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung für die sich durch die Einzelwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen vorgeben, die sich von der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung unterscheidet.The invention relates to a device for combining or splitting microwaves with a sum waveguide, in which microwaves with a wavelength suitable for the sum waveguide can propagate in a sum waveguide propagation direction, with at least two individual waveguides and with a coupling region in which the sum waveguide and the at least two individual waveguides open, wherein microwaves can be transferred between the sum waveguide and the at least two individual waveguides in both directions via the coupling area, and the individual waveguides in the area of the mouth in the coupling area specify a single waveguide propagation direction for the microwaves propagating through the individual waveguides, which differ from the sum waveguide propagation direction differs.

Derartige Einrichtungen zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen sind in vielfältigen Ausgestaltungen aus der Praxis bekannt. Sie werden üblicherweise dazu verwendet, die von einer Mikrowellenquelle stammenden Mikrowellen, die durch einen Summenwellenleiter von der Mikrowellenquelle zu einem Verwendungsort der Mikrowellen übertragen werden, in mehrere getrennt voneinander verlaufende Kanäle beziehungsweise in Einzelwellenleiter aufzuteilen, oder aber die aus verschiedenen Mikrowellenkanälen beziehungsweise aus verschiedenen Einzelwellenleitern oder von verschiedenen Mikrowellenquellen stammenden Mikrowellen zusammenzuführen und die kombinierte Mikrowellenleistung anschließend durch den Summenwellenleiter zu einem Verwendungsort zu übertragen. Unabhängig davon, ob die Mikrowellen in mehrere Einzelwellenleiter aufgeteilt werden sollen oder aber aus mehreren Einzelwellenleitern zusammengeführt, überlagert und gemeinsam in einen Summenwellenleiter eingespeist werden sollen, wird es regelmäßig als besonders vorteilhaft erachtet, dass die Phasenbeziehungen der einzelnen Mikrowellenanteile, die aus dem Summenwellenleiter ausgekoppelt oder in den Summenwellenleiter eingekoppelt werden, relativ zueinander in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt sind.Such devices for combining or splitting microwaves are known in practice in a variety of designs. They are usually used to divide the microwaves originating from a microwave source, which are transmitted through a sum waveguide from the microwave source to a place where the microwaves are used, into several separate channels or into individual waveguides, or else from different microwave channels or from different individual waveguides or to combine microwaves coming from different microwave sources and then transmit the combined microwave power through the sum waveguide to a place of use. Regardless of whether the microwaves are to be divided into several individual waveguides or whether they are to be combined from several individual waveguides, superimposed and fed together into a sum waveguide, it is regularly considered to be particularly advantageous that the phase relationships of the individual microwave components that are coupled out of the sum waveguide or are coupled into the sum waveguide, are coordinated in a suitable manner relative to one another.

Aus der Praxis sind zahlreiche verschiedene Ausgestaltungen von Wellenleitern bekannt, mit denen Mikrowellen entlang einer durch den Wellenleiter vorgegebenen Ausbreitungsrichtung geführt werden können. Für viele Anwendungsfälle eignen sich Hohlleiter als Wellenleiter und insbesondere Hohlleiter mit einer kreisrunden oder rechteckigen Querschnittsfläche. Die Abmessungen der Hohlleiter sind dabei zweckmäßigerweise an die Wellenlänge der Mikrowellen angepasst, die sich entlang des jeweiligen Hohlleiters in der durch den Hohlleiter vorgegebenen Ausbreitungsrichtung ausbreiten. Die Wellenlänge der Mikrowellen, die im Vakuum in einem Bereich zwischen 35 cm und 1 mm liegt, ist dabei abhängig von dem dielektrischen Material innerhalb des Hohlleiters, durch welches sich die Mikrowelle hindurch ausbreitet, sowie von den Dimensionen des Hohlleiters. Bei Luft als einem möglichen dielektrischen Material verändert sich die Wellenlänge nur geringfügig. Bei dielektrischen Materialien mit einer großen relativen Permittivität verringert sich die Wellenlänge der Mikrowellen entsprechend. Im Folgenden wird die Erfindung oftmals anhand des Beispiels von Hohlleitern als Wellenleiter beschrieben, ohne dass die Erfindung dadurch auf die Verwendung von Hohlleitern beschränkt werden soll.Numerous different configurations of waveguides are known from practice, with which microwaves can be guided along a direction of propagation predetermined by the waveguide. Waveguides are suitable for many applications as waveguides and in particular waveguides with a circular or rectangular cross-sectional area. The dimensions of the waveguides are expediently adapted to the wavelength of the microwaves, which propagate along the respective waveguide in the direction of propagation specified by the waveguide. The wavelength of the microwaves, which lies in a range between 35 cm and 1 mm in a vacuum, depends on the dielectric material within the waveguide through which the microwave propagates, as well as on the dimensions of the waveguide. With air as a possible dielectric material, the wavelength changes only slightly. For dielectric materials with a high relative permittivity, the wavelength of the microwaves is reduced accordingly. The invention is often described below using the example of waveguides as waveguides, without the invention being limited to the use of waveguides.

Viele aus der Praxis bekannten Einrichtungen zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen weisen als Summenwellenleiter einen Hohlleiter mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche auf, der in einen ebenfalls rotationssymmetrischen Koppelbereich mündet. Senkrecht zu der durch den zylinderförmigen Summenwellenleiter vorgegebenen Summenwellenleiterausbreitungsrichtung münden üblicherweise vier oder acht oder aber eine große Anzahl von Einzelwellenleiter in den Koppelbereich, die jeweils ebenfalls als Hohlleiter ausgebildet sind. Die jeweilige Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung, welche durch die einzelnen Einzelwellenleiter im Bereich der jeweiligen Mündung in den Koppelbereich vorgegeben wird, ist immer senkrecht zu der in einer axialen Richtung des Koppelbereichs verlaufenden Summenwellenleiterausbreitungsrichtung und damit in einer radialen Richtung relativ zu der in der axialen Richtung des Koppelbereichs verlaufenden Summenwellenleiterausbreitungsrichtung ausgerichtet. Die einzelnen Einzelwellenleiter sind dann sternförmig in einer Ebene angeordnet und ausgerichtet, die senkrecht zu der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung und dem üblicherweise rohrförmigen Summenwellenleiter steht.Many devices known from practice for combining or splitting microwaves have a waveguide as a sum waveguide with a circular cross-sectional area, which opens into a likewise rotationally symmetrical coupling area. Perpendicular to the sum waveguide propagation direction specified by the cylindrical sum waveguide, four or eight or a large number of individual waveguides usually open into the coupling area, each of which is also designed as a waveguide. The respective individual waveguide propagation direction, which is predetermined by the individual individual waveguides in the area of the respective mouth into the coupling region, is always perpendicular to the sum waveguide propagation direction running in an axial direction of the coupling region and thus in a radial direction relative to the sum waveguide propagation direction running in the axial direction of the coupling region aligned. The individual individual waveguides are then arranged and aligned in a star shape in a plane which is perpendicular to the sum waveguide propagation direction and the usually tubular sum waveguide.

Derartige Einrichtungen sind beispielsweise in US 9,065,163 B1 oder US 9,979,067 B2 beschrieben. Diese Einrichtungen zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen setzen regelmäßig eine sternförmige Anbindung mehrerer Einzelwellenleiter an einen Summenwellenleiter voraus. Der Summenwellenleiter selbst muss radialsymmetrisch ausgebildet sein, um für alle Einzelwellenleiter eine einheitliche Anbindung der Einzelwellenleiter zu ermöglichen, die senkrecht zu der durch den radialsymmetrischen Summenwellenleiter vorgegebenen Summenwellenleiterausbreitungsrichtung radial abstehend angeordnet und ausgerichtet sind. Eine derartige Anordnung mehrerer Einzelwellenleiter ist mit einem erheblichen Raumbedarf verbunden. Zudem werden durch die sternförmige Anordnung der Einzelwellenleiter und die radialsymmetrische Ausgestaltung des Koppelbereichs erhebliche konstruktive Beschränkungen vorgegeben, die sowohl den Summenwellenleiter selbst als auch die Anordnung und Ausrichtung der Einzelwellenleiter betreffen.Such facilities are, for example, US 9,065,163 B1 or US 9,979,067 B2 described. These devices for combining or splitting microwaves regularly require a star-shaped connection of several individual waveguides to a sum waveguide. The sum waveguide itself must be designed to be radially symmetrical in order to enable a uniform connection of the individual waveguides for all individual waveguides, which are arranged and aligned in a radially projecting manner perpendicular to the sum waveguide propagation direction specified by the radially symmetric sum waveguide. Such an arrangement of several individual waveguides requires considerable space. In addition, the star-shaped arrangement of the individual waveguides and the radially symmetrical Design of the coupling area imposes significant design restrictions that affect both the sum waveguide itself and the arrangement and orientation of the individual waveguides.

Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, eine Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen so auszugestalten, dass die Anbindung von mehreren Einzelwellenleiter nur einen geringen Raumbedarf erfordert. Optional soll die Einrichtung zum Kombinieren und Aufteilen von Mikrowellen auch mit Hohlleitern verwirklicht werden können, die beispielsweise eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen.It is therefore considered an object of the present invention to design a device for combining or splitting microwaves in such a way that the connection of several individual waveguides only requires a small amount of space. Optionally, the device for combining and splitting microwaves should also be able to be implemented with waveguides which, for example, have a rectangular cross-sectional area.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung aller Einzelwellenleiter jeweils senkrecht zu einer gemeinsamen Koppelebene in dem Koppelbereich verlaufen und die Summenwellenleiterausbreitungsrichtung in der Koppelebene oder parallel zu der Koppelebene verläuft. Die von einem Einzelwellenleiter vorgegebene Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung entspricht der Ausbreitungsrichtung der sich durch den betreffenden Einzelwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen im Bereich der Mündung in den Koppelbereich. Diese Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung entspricht regelmäßig der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen in einem sich an den Mündungsbereich anschließenden Wellenleiterabschnitt des betreffenden Einzelwellenleiters. Während bei den herkömmlichen Einrichtungen zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen die Einzelwellenleiter und die dadurch vorgegebenen Einzelwellenleiterausbreitungsrichtungen sternförmig in einer Ebene angeordnet sein müssen, die senkrecht zu der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung der Wellenlängen in den Summenwellenleiter angeordnet ist, sind erfindungsgemäß alle Einzelwellenleiter beziehungsweise die dadurch vorgegebenen Einzelwellenleiterausbreitungsrichtungen senkrecht zu einer gemeinsamen Koppelebene und damit parallel zueinander ausgerichtet. Die Summenwellenleiterausbreitungsrichtung der Mikrowellen in dem Summenwellenleiter und damit die Ausrichtung des Summenwellenleiters verläuft in der Koppelebene oder parallel dazu. Durch die parallele Anordnung und Ausrichtung der Einzelwellenleiter lässt sich eine besonders raumsparende Anordnung der einzelnen Einzelwellenleiter relativ zueinander und im Bereich der jeweiligen Mündung in den Koppelbereich ermöglichen. Da die einzelnen Einzelwellenleiter nicht sternförmig angeordnet sind, sondern gleichgerichtet relativ zu einer gemeinsamen Koppelebene ausgerichtet sind, wird durch die Anordnung und Ausrichtung der Einzelwellenleiter auch keine zwingend radialsymmetrische Ausgestaltung des Summenwellenleiters vorgegeben.This object is achieved according to the invention in that the individual waveguide propagation direction of all individual waveguides each runs perpendicular to a common coupling plane in the coupling area and the sum waveguide propagation direction runs in the coupling plane or parallel to the coupling plane. The direction of propagation of the individual waveguide specified by an individual waveguide corresponds to the direction of propagation of the microwaves propagating through the individual waveguide in question in the area of the mouth into the coupling area. This individual waveguide propagation direction regularly corresponds to the propagation direction of the microwaves in a waveguide section of the individual waveguide in question that adjoins the mouth region. While in the conventional devices for combining or splitting microwaves the individual waveguides and the individual waveguide propagation directions predetermined thereby must be arranged in a star shape in a plane which is arranged perpendicular to the sum waveguide propagation direction of the wavelengths in the sum waveguide, according to the invention all individual waveguides or the individual waveguide propagation directions predetermined thereby are perpendicular to a common coupling plane and thus aligned parallel to each other. The sum waveguide propagation direction of the microwaves in the sum waveguide and thus the orientation of the sum waveguide runs in the coupling plane or parallel to it. The parallel arrangement and alignment of the individual waveguides enables a particularly space-saving arrangement of the individual individual waveguides relative to one another and in the area of the respective mouth into the coupling area. Since the individual individual waveguides are not arranged in a star shape, but are aligned in the same direction relative to a common coupling plane, the arrangement and orientation of the individual waveguides do not necessarily prescribe a radially symmetrical design of the sum waveguide.

Der Koppelbereich ist durch eine den Koppelbereich begrenzende Koppelbereichbegrenzung aus einem elektrisch leitenden Material begrenzt, sodass Mikrowellen an der Koppelbereichsbegrenzung reflektiert werden und den Koppelbereich nicht verlassen können.The coupling area is limited by a coupling area boundary made of an electrically conductive material, which delimits the coupling area, so that microwaves are reflected at the coupling area boundary and cannot leave the coupling area.

Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zur Folge ist vorgesehen, dass der Summenwellenleiter ein Hohlleiter ist und eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist. Für viele Anwendungen sind Hohlleiter mit einer rechteckigen Querschnittsfläche zur Übertragung von Mikrowellen vorteilhaft. Durch die Anordnung und Ausrichtung der Einzelwellenleiter wird nicht nur die Verwendung eines Hohlleiters mit einer rechteckigen Querschnittsfläche als Summenwellenleiter ermöglicht, sondern zudem eine besonders raumsparende Anordnung mehrerer Einzelwellenleiter relativ zu dem Koppelbereich ermöglicht. Der Koppelbereich kann beispielsweise senkrecht zu der Koppelebene durch zwei in einem Abstand zueinander angeordnete und vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtete Platten begrenzt werden und seinerseits ebenfalls eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, deren Größe sich gegebenenfalls über eine in der Koppelebene verlaufende Ausdehnungsrichtung des Koppelbereichs verändert. Der Koppelbereich kann insbesondere durch Seitenplatten seitlich begrenzt sein sowie von zwei oberhalb und unterhalb der Koppelebene ausgerichteten und vorzugsweise parallel zueinander und somit parallel zur Koppelebene verlaufenden Platten begrenzt sein. Die mehreren Einzelwellenleiter können dann beispielsweise an durch die vorzugsweise parallel zur Koppelebene ausgerichteten Platten vorgegebenen und zueinander gegenüberliegenden Flächen des Koppelbereichs angeordnet sein und bei parallel angeordneten Platten jeweils senkrecht zu der betreffenden Fläche ausgerichtet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the sum waveguide is a waveguide and has a rectangular cross-sectional area. For many applications, waveguides with a rectangular cross-sectional area are advantageous for transmitting microwaves. The arrangement and alignment of the individual waveguides not only enables the use of a waveguide with a rectangular cross-sectional area as a sum waveguide, but also enables a particularly space-saving arrangement of several individual waveguides relative to the coupling area. The coupling area can, for example, be delimited perpendicular to the coupling plane by two plates arranged at a distance from one another and preferably aligned parallel to one another and in turn also have a rectangular cross-sectional area, the size of which optionally changes over a direction of expansion of the coupling area running in the coupling plane. The coupling area can in particular be laterally delimited by side plates and can be delimited by two plates aligned above and below the coupling plane and preferably parallel to one another and thus parallel to the coupling plane. The plurality of individual waveguides can then be arranged, for example, on surfaces of the coupling area which are predetermined by the plates which are preferably aligned parallel to the coupling plane and which are opposite one another, and in the case of plates arranged in parallel they can each be aligned perpendicular to the relevant surface.

Die Einzelwellenleiter können zumindest im Bereich der Mündung in den Koppelbereich ebenfalls eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen oder aber eine radialsymmetrische Ausgestaltung aufweisen. Die erfindungsgemäße ausgestaltete Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen ermöglicht dem zur Folge viele verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Summenwellenleitern und Einzelwellenleitern mit gleicher oder voneinander abweichender Querschnittsflächengestaltung.The individual waveguides can also have a rectangular cross-sectional area at least in the area of the mouth into the coupling area or can have a radially symmetrical design. The device designed according to the invention for combining or splitting microwaves consequently enables many different possible combinations of sum waveguides and individual waveguides with the same or different cross-sectional area design.

Der Koppelbereich kann optional ein Bereich innerhalb des Summenwellenleiters sein. Sofern der Koppelbereich zu einander gegenüberliegenden Enden des Summenwellenleiters jeweils einen größeren und gegebenenfalls gleich großen Abstand aufweist, können der Koppelbereich und die Anordnung der Einzelwellenleiter so vorgegeben werden, dass sich bei einer Kombination von Mikrowellen aus den Einzelwellenleitern durch den Koppelbereich in den Summenwellenleiter die Mikrowellen in dem Summenwellenleiter in beide Richtungen beziehungsweise zu beiden Enden des Summenwellenleiters hin ausbreiten. Bei einer Aufteilung von Mikrowellen aus den Summenwellenleiter in die Einzelwellenleiter können der Koppelbereich und die einzelnen Einzelwellenleiter so ausgestaltet sein, dass ein Teil der Energie der sich aus dem Summenwellenleiter durch den Koppelbereich ausbreitenden Mikrowellen in die Einzelwellenleiter aus dem Summenwellenleiter ausgekoppelt wird, während sich ein zweiter Teil der Energie der Mikrowellen in der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung in dem Summenwellenleiter über den Koppelbereich hinweg ausbreitet und in dem Summenwellenleiter verbleibt.The coupling area can optionally be an area within the sum waveguide. If the coupling area has a larger and possibly the same distance from opposite ends of the sum waveguide, the coupling area and the arrangement of the individual waveguides can be specified in such a way that that with a combination of microwaves from the individual waveguides through the coupling region into the sum waveguide, the microwaves in the sum waveguide propagate in both directions or to both ends of the sum waveguide. When dividing microwaves from the sum waveguide into the individual waveguides, the coupling region and the individual individual waveguides can be designed in such a way that part of the energy of the microwaves propagating from the sum waveguide through the coupling region is coupled out of the sum waveguide into the individual waveguides, while a second Part of the energy of the microwaves in the sum waveguide propagation direction propagates in the sum waveguide across the coupling area and remains in the sum waveguide.

Für viele Anwendungsbereiche wird es zweckmäßig sein, dass der Koppelbereich an einem Ende des Summenwellenleiters angeordnet ist. Um innerhalb des Koppelbereichs eine möglichst gute Kopplung zwischen dem Summenwellenleiter und den Einzelwellenleitern zu ermöglichen ist es gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass der Koppelbereich an einem der Mündung des Summenwellenleiters gegenüberliegenden Koppelbereichende eine Koppelbereichstirnwand aufweist, welche die Ausbreitung von Mikrowellen in eine von dem Summenwellenleiter wegführende Richtung verhindert. Die Koppelbereichstirnwand ist zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitenden Material oder mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, sodass die Mikrowellen an der Koppelbereichstirnwand reflektiert werden. Die sich in Richtung der Koppelbereichstirnwand ausbreitenden Mikrowellen werden dann an der Koppelbereichstirnwand reflektiert und in den Koppelbereich zurückgeworfen. Durch eine geeignete Anordnung der Einzelwellenleiter relativ zu der Koppelbereichstirnwand kann eine geeignete Überlagerung der Mikrowellen im Bereich der Einzelwellenleiter bewirkt werden und dadurch eine erhöhte Effizienz bei dem Übergang der Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleiter und dem Summenwellenleiter erreicht werden.For many areas of application it will be expedient for the coupling region to be arranged at one end of the sum waveguide. In order to enable the best possible coupling between the sum waveguide and the individual waveguides within the coupling area, it is provided according to an embodiment of the inventive concept that the coupling area has a coupling area end wall at a coupling area end opposite the mouth of the sum waveguide, which prevents the propagation of microwaves into one of the sum waveguide leading direction prevented. The coupling area end wall is expediently made of an electrically conductive material or coated with an electrically conductive material so that the microwaves are reflected on the coupling area end wall. The microwaves propagating in the direction of the coupling area end wall are then reflected on the coupling area end wall and thrown back into the coupling area. By a suitable arrangement of the individual waveguides relative to the coupling area end wall, a suitable superimposition of the microwaves in the area of the individual waveguides can be achieved and thereby increased efficiency can be achieved in the transition of the microwaves between the individual waveguides and the sum waveguide.

Um eine möglichst effiziente Kombination oder Aufteilung von Mikrowellen zu ermöglichen ist optional vorgesehen, dass der Koppelbereich des Hohlleiters an einem der Koppelbereichstirnwand gegenüberliegenden Übergangsende in den Summenwellenleiter mündet, und dass die mindestens zwei Einzelwellenleiter in dem Koppelbereich des Hohlleiters so angeordnet sind, dass ein Phasenwinkeldifferenzfehler von sich durch die mindestens zwei Einzelwellenleiter in den Ausbreitungsabschnitt des Hohlleiters ausbreitenden Mikrowellen an dem Übergangsende kleiner als 5 % der Wellenlänge und vorzugsweise kleiner als 2 % der Wellenlänge der sich ausbreitenden Mikrowellen ist. Bei einer Kombination von Mikrowellen aus mehreren Einzelwellenleitern in den Summenwellenleiter kann eine konstruktive Überlagerung und damit eine besonders effiziente Kombination der eingekoppelten Mikrowellen dadurch begünstigt werden, dass der Phasenwinkeldifferenzfehler von den sich durch die Einzelwellenleiter zunächst in den Koppelbereich und anschließend in den Summenwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen möglichst klein ist. Ein kleiner Phasenwinkeldifferenzfehler kann beispielsweise dadurch vorgegeben werden, dass jeder Einzelwellenleiter näherungsweise denselben Abstand zu dem Übergangsende des Koppelbereichs in den sich daran anschließenden Summenwellenleiter aufweist.In order to enable the most efficient combination or division of microwaves, it is optionally provided that the coupling region of the waveguide opens into the sum waveguide at a transition end opposite the coupling region end wall, and that the at least two individual waveguides are arranged in the coupling region of the waveguide in such a way that a phase angle difference error of Microwaves propagating through the at least two individual waveguides into the propagation section of the waveguide are at the transition end less than 5% of the wavelength and preferably less than 2% of the wavelength of the propagating microwaves. With a combination of microwaves from several individual waveguides in the sum waveguide, a constructive superposition and thus a particularly efficient combination of the coupled microwaves can be favored by keeping the phase angle difference error of the microwaves propagating through the individual waveguides first into the coupling area and then into the sum waveguide as small as possible is. A small phase angle difference error can be specified, for example, by each individual waveguide having approximately the same distance from the transition end of the coupling region into the adjoining sum waveguide.

Bei einem Koppelbereich mit einer rechteckigen Querschnittsfläche können die zwei oder mehr Einzelwellenleiter auf einer Seitenfläche oder auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Koppelbereichs längs einer Abstandslinie beabstandet zueinander angeordnet sein, die näherungsweise quer zu der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung verläuft. Diese Abstandslinie entspricht dem Verlauf einer einheitlichen Wellenfront der sich aus dem Summenwellenleiter in den Koppelbereich ausbreitenden Mikrowellen. Sofern der Koppelbereich ebenso wie der ebenfalls eine rechteckförmige Querschnittsfläche mit einem gleichbleibenden Flächeninhalt aufweist verläuft die Abstandslinie im Wesentlichen gradlinig und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen in dem Ausbreitungsabschnitt des Hohlleiters, bzw. näherungsweise gradlinig oder leicht gekrümmt und mit einer senkrechten Tangente zur Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen.In the case of a coupling region with a rectangular cross-sectional area, the two or more individual waveguides can be arranged spaced apart from one another on a side surface or on two opposite side surfaces of the coupling region along a distance line which runs approximately transversely to the sum waveguide propagation direction. This distance line corresponds to the course of a uniform wave front of the microwaves propagating from the sum waveguide into the coupling area. If the coupling area also has a rectangular cross-sectional area with a constant surface area, the distance line runs essentially straight and perpendicular to the direction of propagation of the microwaves in the propagation section of the waveguide, or approximately straight or slightly curved and with a perpendicular tangent to the direction of propagation of the microwaves.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass zwei oder mehr Einzelwellenleiter dieselbe Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung aufweisen. Die zwei oder mehr Einzelwellenleiter sind dann nebeneinander angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet. Auf diese Weise lässt sich eine besonders raumsparende Anordnung der Einzelwellenleiter bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen verwirklichen.According to one embodiment of the inventive concept, it is provided that two or more individual waveguides have the same individual waveguide propagation direction. The two or more individual waveguides are then arranged next to one another and aligned parallel to one another. In this way, a particularly space-saving arrangement of the individual waveguides can be achieved in the device according to the invention for combining or splitting microwaves.

Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass ein Abstand von zwei oder mehr oder allen parallel ausgerichteten Einzelwellenleiter zu einem benachbarten parallel ausgerichteten Einzelwellenleiter kleiner als eine halbe Wellenlänge der sich durch den Einzelwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen ist. Die benachbarten Mündungen der Einzelwellenleiter in den Koppelbereich können einen sehr kleinen Abstand zueinander aufweisen, wodurch eine besonders kompakte Ausgestaltung des Koppelbereichs und damit der gesamten Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen ermöglicht wird.According to a particularly preferred embodiment of the inventive concept, it is provided that a distance from two or more or all parallel-aligned individual waveguides to an adjacent parallel-aligned individual waveguide is less than half a wavelength of the microwaves propagating through the individual waveguide. The adjacent openings of the individual waveguides into the coupling area can be at a very small distance from one another, which means a particularly compact design of the coupling area and thus the entire device for combining or splitting microwaves is made possible.

Es ist ebenfalls möglich, dass zwei Einzelwellenleiter eine einander entgegengesetzte Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung aufweisen. Durch die Anordnung von Einzelwellenleiter auf einander gegenüberliegenden Seiten des Koppelbereichs kann der Raumbedarf für den Koppelbereich und die darin mündenden Einzelwellenleiter sehr gering gehalten werden. Im Vergleich zu einer einseitigen Anordnung von Einzelwellenleitern an dem Koppelbereich kann mit der Anordnung von Einzelwellenleitern auf einander gegenüberliegenden Seiten, beziehungsweise mit einander entgegengesetzten Einzelwellenleiterausbreitungsrichtungen eine doppelt so große Anzahl von Einzelwellenleitern mit dem Koppelbereich verbunden sein.It is also possible for two individual waveguides to have an opposite individual waveguide propagation direction. By arranging individual waveguides on opposite sides of the coupling area, the space required for the coupling area and the individual waveguides opening into it can be kept very low. In comparison to a one-sided arrangement of individual waveguides on the coupling area, with the arrangement of individual waveguides on opposite sides, or with opposing individual waveguide propagation directions, twice as large a number of individual waveguides can be connected to the coupling area.

Eine besonders raumsparende Anordnung der Einzelwellenleiter mit einem möglichst geringen Phasenwinkeldifferenzfehler relativ zueinander kann optional dadurch ermöglicht werden, dass jeweils zwei Einzelwellenleiter mit einander gegenüberliegenden Einzelwellenleiterausbreitungsrichtungen auf gegenüberliegenden Seiten der gemeinsamen Koppelebene mit der jeweiligen Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung zueinander fluchtend angeordnet sind. Durch die fluchtende Anordnung der aneinander gegenüberliegenden Einzelwellenleiter ist für diese beiden Einzelwellenleiter regelmäßig bereits ein identischer Phasenwinkeldifferenzfehler für die sich zwischen den beiden Einzelwellenleitern und dem Summenwellenleiter durch den Koppelbereich ausbreitenden Mikrowellen vorgegeben.A particularly space-saving arrangement of the individual waveguides with the lowest possible phase angle difference error relative to one another can optionally be made possible by arranging two individual waveguides with opposing individual waveguide propagation directions on opposite sides of the common coupling plane with the respective individual waveguide propagation direction aligned with one another. Due to the aligned arrangement of the individual waveguides lying opposite one another, an identical phase angle difference error is regularly predetermined for these two individual waveguides for the microwaves propagating through the coupling region between the two individual waveguides and the sum waveguide.

Bei einer Kombination von Mikrowellen, die sich aus mehreren Einzelwellenleitern in den Koppelbereich der Einrichtung und dann in den Summenwellenleiter ausbreiten, kann eine konstruktive Überlagerung und damit eine besonders effiziente Kombination der eingekoppelten Mikrowellen dadurch begünstigt werden, dass der Phasenwinkeldifferenzfehler bezogen auf die Wellenlänge im Betrag möglichst klein ist. Ein kleiner Phasenwinkeldifferenzfehler kann beispielsweise dadurch vorgegeben werden, dass die Mündung jedes Einzelwellenleiters in den Koppelbereich näherungsweise denselben Lauflängenabstand der Mikrowelle zu einem Übergangsende des Koppelbereichs in den Summenwellenleiter aufweist. Um eine möglichst effiziente Kombination oder Aufteilung von Mikrowellen zu ermöglichen ist optional vorgesehen, dass der Koppelbereich an einem der Hohlleiterstirnwand gegenüberliegenden Übergangsende in den Summenwellenleiter mündet, und dass die Mündungen der mindestens zwei Einzelwellenleiter in dem Koppelbereich so angeordnet sind, dass die Einzelwellenleiter auf derselben Seite der Koppelebene, beispielsweise auf der Oberseite oder auf der Unterseite, relativ zueinander einen Phasenwinkeldifferenzfehler von den sich durch die mindestens zwei Einzelwellenleiter in den Summenwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen an den Einzelwellenleitern kleiner als +-5 % der Wellenlänge und vorzugsweise kleiner als +-2 % der Wellenlänge der ausbreitenden Mikrowellen ist und dass die Einzelwellenleiter auf gegenüberliegenden Seiten der Koppelebene, nämlich auf der Oberseite und der Unterseite, relativ zueinander eine Phasenwinkeldifferenz von einem ungeradzahlig Vielfachem einer halben Wellenlänge aufweisen und ein Phasenwinkeldifferenzfehler von sich von den mindestens zwei Einzelwellenleitern in den Summenwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen an den Einzelwellenleitern kleiner als +-5 % der Wellenlänge und vorzugsweise kleiner als +-2 % der Wellenlänge der sich ausbreitenden Mikrowellen ist.With a combination of microwaves that propagate from several individual waveguides into the coupling region of the device and then into the sum waveguide, a constructive superposition and thus a particularly efficient combination of the coupled microwaves can be favored by the fact that the phase angle difference error based on the wavelength is as large as possible is small. A small phase angle difference error can be specified, for example, in that the mouth of each individual waveguide into the coupling region has approximately the same run length distance of the microwave to a transition end of the coupling region into the sum waveguide. In order to enable the most efficient combination or division of microwaves, it is optionally provided that the coupling area opens into the sum waveguide at a transition end opposite the waveguide end wall, and that the mouths of the at least two individual waveguides are arranged in the coupling area in such a way that the individual waveguides are on the same side the coupling plane, for example on the top or on the bottom, relative to one another, a phase angle difference error of the microwaves propagating through the at least two individual waveguides into the sum waveguide on the individual waveguides is less than +-5% of the wavelength and preferably less than +-2% of the wavelength of the propagating microwaves and that the individual waveguides on opposite sides of the coupling plane, namely on the top and the bottom, have a phase angle difference relative to one another of an odd multiple of half a wavelength and a phase angle difference error of microwaves propagating from the at least two individual waveguides into the sum waveguide the individual waveguides is less than +-5% of the wavelength and preferably less than +-2% of the wavelength of the propagating microwaves.

Um einen möglichst effizienten Übergang der Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleitern einerseits und Summenwellenleiter andererseits zu begünstigen ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass jeder der mindestens zwei Einzelwellenleiter in dem Koppelbereich ein sich in mindestens einer Richtung in der gemeinsamen Koppelebene aufweitendes Koppelelement zur Umlenkung der sich ausbreitenden Mikrowellen zwischen der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung und der senkrecht dazu verlaufenden Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung aufweist. Durch die einzelnen Koppelelemente kann die Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen in dem Übergangsbereich innerhalb des Koppelbereichs gezielt beeinflusst werden, um je nach Verwendung der Einrichtung die aus dem Einzelwellenleitern in den Summenwellenleiter hinein kombinierten Mikrowellen in geeigneter Weise zu überlagern oder bei einer Auskopplung der Mikrowellen aus dem Summenwellenleiter in die einzelnen Einzelwellenleiter möglichst effizient einen Anteil der Mikrowellenenergie in den jeweiligen Einzelwellenleiter zu überführen.In order to promote the most efficient possible transition of the microwaves between the individual waveguides on the one hand and sum waveguides on the other hand, according to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, each of the at least two individual waveguides in the coupling area has a coupling element which widens in at least one direction in the common coupling plane for deflecting the propagating microwaves between the sum waveguide propagation direction and the single waveguide propagation direction perpendicular thereto. The individual coupling elements can be used to specifically influence the direction of propagation of the microwaves in the transition region within the coupling region in order, depending on the use of the device, to appropriately superimpose the microwaves combined from the individual waveguides into the sum waveguide or when the microwaves are coupled out of the sum waveguide the individual individual waveguides to transfer a portion of the microwave energy into the respective individual waveguide as efficiently as possible.

Die Koppelelemente sind zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt oder weisen eine elektrisch leitende Beschichtung auf. Die Koppelelemente können radialsymmetrisch ausgebildet sein oder aber eine polygonale Grundfläche aufweisen. Koppelelemente von zwei fluchtend zueinander und gegenüberliegend angeordneten Einzelwellenleitern können gleichartig ausgebildet sein und sich jeweils bis zu der gemeinsamen Koppelebene hin erstrecken beziehungsweise sich berühren, um ein Kombinationskoppelelement zu bilden, mit welchem Mikrowellen für zwei Einzelwellenleiter in geeigneter Weise umgelenkt werden können.The coupling elements are expediently made of an electrically conductive material or have an electrically conductive coating. The coupling elements can be designed to be radially symmetrical or have a polygonal base area. Coupling elements of two individual waveguides arranged in alignment with one another and opposite each other can be designed in the same way and each extend up to the common coupling plane or touch each other in order to form a combination coupling element with which microwaves for two individual waveguides can be redirected in a suitable manner.

Die einzelnen Koppelelemente können eine übereinstimmende oder aber voneinander abweichende Formgebung aufweisen. Eine radialsymmetrische Ausbildung der Koppelelemente eignet sich insbesondere bei einer ebenfalls radialsymmetrischen Ausgestaltung der sich an Koppelelemente anschließenden Einzelwellenleiter. Für viele Anwendungsbereiche wird es als vorteilhaft erachtet, dass das Koppelelement trichterförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist und eine Grundfläche des Koppelelements einen Kegelstumpfdurchmesser aufweist, der größer oder gleich einer halben Wellenlänge der sich durch den Einzelwellenleiter ausbreitenden Mikrowellen ist. Durch die vergleichsweise große Grundfläche des Koppelelements, die größer oder gleich einer halben Wellenlänge der sich ausbreitenden Mikrowellen sein sollte, kann eine besonders effiziente Überführung der Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleiter einerseits und dem Summenwellenleiter und dem Ausbreitungsabschnitt in dem Summenwellenleiter andererseits begünstigt werden.The individual coupling elements can have a matching or different shape. A radially symmetrical design of the coupling elements is particularly suitable for a likewise radially symmetrical design of the individual waveguides adjoining the coupling elements. For many areas of application, it is considered advantageous that the coupling element is funnel-shaped or truncated cone-shaped and a base area of the coupling element has a truncated cone diameter that is greater than or equal to half a wavelength of the microwaves propagating through the single waveguide. Due to the comparatively large base area of the coupling element, which should be greater than or equal to half a wavelength of the propagating microwaves, a particularly efficient transfer of the microwaves between the individual waveguide on the one hand and the sum waveguide and the propagation section in the sum waveguide on the other hand can be promoted.

Es kann in Abhängigkeit von der Formgebung des Summenwellenleiters und der Einzelwellenleiter ebenfalls möglich und gegebenenfalls vorteilhaft sein, dass sich eine Mantelfläche des Koppelelements in axialer Richtung nicht gradlinig erstreckt und in Richtung der Koppelebene hin gleichmäßig aufweitet, sondern dass die Mantelfläche in axialer Richtung einen gekrümmten oder stufenförmig ausgebildeten Verlauf aufweist. Das Koppelelement kann einen von den Mantelfläche umgebenen hohlen Innenraum oder einen mit einem geeigneten Material ausgefüllten Innenraum aufweisen.Depending on the shape of the sum waveguide and the individual waveguides, it can also be possible and possibly advantageous that a lateral surface of the coupling element does not extend in a straight line in the axial direction and widens uniformly towards the coupling plane, but that the lateral surface has a curved or curved shape in the axial direction has a step-shaped course. The coupling element can have a hollow interior space surrounded by the lateral surface or an interior space filled with a suitable material.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement gemeinsam mit dem Einzelwellenleiter oder unabhängig von dem Einzelwellenleiter innerhalb eines Verlagerungsbereichs in dem Koppelbereich verlagert werden kann. Auf diese Weise kann nach der Montage der Einrichtung eine Justierung der einzelnen Koppelelemente und eine möglichst effiziente Abstimmung der einzelnen Einzelwellenleiter und Koppelelemente zueinander und auch relativ zu dem Summenwellenleiter vorgenommen werden.If necessary, it can be provided that the coupling element can be displaced together with the individual waveguide or independently of the individual waveguide within a displacement region in the coupling region. In this way, after the device has been assembled, the individual coupling elements can be adjusted and the individual individual waveguides and coupling elements can be tuned as efficiently as possible to one another and also relative to the sum waveguide.

Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den Koppelelementen im Koppelbereich der Einrichtung oder in dem Summenwellenleiter oder in den Einzelwellenleitern in einem geeigneten Abstand zum Koppelelement mindestens ein zusätzliches Abstimmelement angeordnet sein kann. Dieses mindestens eine Abstimmelement kann so ausgeformt sein, dass es in einem gewissen Abstimmbereich in seiner Geometrie angepasst werden kann und oder in einem gewissen Verlagerungsbereich verlagert werden kann. Auf diese Weise kann nach der Montage der Einrichtung eine zusätzliche und ergänzende Justierung der Einzelwellenleiter, beziehungsweise eine Anpassung der Einzelwellenleiter auf den Summenwellenleiter erfolgen.It can also be provided that, in addition to the coupling elements, at least one additional tuning element can be arranged in the coupling area of the device or in the sum waveguide or in the individual waveguides at a suitable distance from the coupling element. This at least one tuning element can be shaped in such a way that its geometry can be adjusted in a certain tuning range and/or can be displaced in a certain displacement range. In this way, after assembly of the device, an additional and supplementary adjustment of the individual waveguides, or an adaptation of the individual waveguides to the sum waveguide, can take place.

Im Hinblick auf einen möglichst geringen Raumbedarf für die erfindungsgemäße Einrichtung kann optional vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Einzelwellenleiter jeweils einen Koppelbereichstirnwandabstand zu der den Koppelbereich begrenzenden Koppelbereichstirnwand aufweisen, der kleiner als eine halbe Wellenlänge der sich durch den Koppelbereich ausbreitenden Mikrowellen ist. Die Einzelwellenleiter und gegebenenfalls die zugeordneten Koppelelemente sind dann jeweils sehr nah an der den Koppelbereich begrenzenden Koppelbereichstirnwand angeordnet.With regard to the smallest possible space requirement for the device according to the invention, it can optionally be provided that the at least two individual waveguides each have a coupling area end wall distance from the coupling area end wall delimiting the coupling area, which is smaller than half a wavelength of the microwaves propagating through the coupling area. The individual waveguides and, if applicable, the associated coupling elements are then each arranged very close to the coupling area end wall delimiting the coupling area.

Bei einer Zusammenführung mehrerer Mikrowellen aus den Einzelwellenleitern in den Summenwellenleiter können die auf die Koppelbereichstirnwand auftreffenden Mikrowellen reflektiert werden und breiten sich anschließend ebenfalls in Richtung des gegenüberliegenden Übergangsendes des Koppelbereichs und den sich anschließenden Summenwellenleiter aus, um sich mit den sich bereits unmittelbar nach der Einkopplung in den Koppelbereich in dieser Richtung ausbreitenden Mikrowellen zu überlagern. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Abmessungen und der Anordnung der Koppelelemente kann eine vorteilhafte und üblicherweise konstruktive Überlagerung der aus den Einzelwellenleitern in den Summenwellenleiter überführten Mikrowellen bewirkt werden. Wird dagegen die Einrichtung nicht zur Kombination mehrerer Mikrowellen aus den jeweiligen Einzelwellenleitern verwendet, sondern zur Aufteilung von Mikrowellen aus dem Summenwellenleiter in die einzelnen Einzelwellenleiter verwendet, so wird durch die Anordnung der Einzelwellenleiter in der Nähe der den Koppelbereich begrenzenden Koppelbereichstirnwand durch die an der Koppelbereichstirnwand reflektierten Mikrowellen die Mikrowellenintensität im Bereich der Einzelwellenleiter deutlich erhöht und eine besonders effiziente Auskopplung ermöglicht.When several microwaves from the individual waveguides are combined into the sum waveguide, the microwaves hitting the end wall of the coupling area can be reflected and then also spread towards the opposite transition end of the coupling area and the adjoining sum waveguide in order to communicate with them immediately after coupling to superimpose microwaves propagating in this direction over the coupling area. By appropriately designing the dimensions and arrangement of the coupling elements, an advantageous and usually constructive superimposition of the microwaves transferred from the individual waveguides into the sum waveguide can be achieved. If, on the other hand, the device is not used to combine several microwaves from the respective individual waveguides, but is used to divide microwaves from the sum waveguide into the individual individual waveguides, the arrangement of the individual waveguides in the vicinity of the coupling area end wall delimiting the coupling area is reflected by the ones reflected on the coupling area end wall Microwaves significantly increase the microwave intensity in the area of the individual waveguides and enable particularly efficient coupling.

Durch den geringen Hohlleiterstirnwandabstand der Einzelwellenleiter zu der den Koppelbereich begrenzenden Koppelbereichstirnwand kann sowohl für das Kombinieren und das Teilen von Mikrowellen in der Einrichtung ein breitbandiges Frequenzverhalten ermöglicht werden, welches hilft, dass der Anwendungsbereich der Einrichtung zum Kombinieren und Aufteilen von Mikrowellen im Hinblick auf dessen elektromagnetische Abstimmung nicht eingeschränkt wird.Due to the small waveguide end wall distance of the individual waveguides to the coupling area end wall delimiting the coupling area, a broadband frequency behavior can be made possible for both the combining and splitting of microwaves in the device, which helps to ensure that the area of application of the device for combining and splitting microwaves with regard to its electromagnetic Voting is not restricted.

In besonders vorteilhafter Weise ist optional vorgesehen, dass die Koppelbereichstirnwand in der Koppelebene jedes Koppelelement von den mindestens zwei Einzelwellenleitern schneidet. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders raumsparende Ausgestaltung des Koppelbereichs und der daran angeordneten Einzelwellenleiter möglich ist und gleichzeitig eine besonders effiziente Überführung der Mikrowellen zwischen den einzelnen Einzelwellenleitern und dem Summenwellenleiter begünstigt wird.In a particularly advantageous manner, it is optionally provided that the coupling area end wall in the coupling plane contains each coupling element from the at least cuts at least two individual waveguides. It has been shown that in this way a particularly space-saving design of the coupling area and the individual waveguides arranged thereon is possible and at the same time a particularly efficient transfer of the microwaves between the individual individual waveguides and the sum waveguide is promoted.

Insbesondere bei einer größeren Anzahl von Einzelwellenleitern, die in den Koppelbereich münden und daran angeordnet sind, kann es vorteilhaft sein, dass eine Querschnittsfläche des Koppelbereichs in der Koppelebene sich zu einem der Koppelbereichstirnwand gegenüberliegenden Übergangsende des Koppelbereichs verjüngt. Der Koppelbereich kann beispielsweise eine näherungsweise kreissektorförmige, eine trapezförmige oder eine tortenstückförmige Formgebung aufweisen. Der Koppelbereich kann auch trompetenförmig ausgebildet sein oder eine rechteckförmige Querschnittsfläche mit einer sich zu dem Übergangsende hin trompetenförmig verjüngenden Grundfläche aufweisen, die senkrecht zur Querschnittsfläche verläuft. Im Hinblick auf die parallele Ausrichtung der einzelnen Einzelwellenleiter ist es zweckmäßig, dass der Koppelbereich zwei einander gegenüberliegende, parallel ausgerichtete und im Wesentlichen ebene Seitenflächen aufweist.In particular, with a larger number of individual waveguides that open into the coupling region and are arranged thereon, it can be advantageous for a cross-sectional area of the coupling region in the coupling plane to taper to a transition end of the coupling region opposite the coupling region end wall. The coupling area can, for example, have an approximately circular sector-shaped, trapezoidal or pie-shaped shape. The coupling area can also be trumpet-shaped or have a rectangular cross-sectional area with a base area that tapers in a trumpet shape towards the transition end and runs perpendicular to the cross-sectional area. With regard to the parallel alignment of the individual individual waveguides, it is expedient for the coupling region to have two opposite, parallel and essentially flat side surfaces.

Durch die sich zu dem Übergangsende des Koppelbereichs hin verjüngende Querschnittsfläche wird eine Fokussierung der durch die Einzelwellenleiter in den Koppelbereich eingekoppelten Mikrowellen in Richtung des Summenwellenleiters bewirkt. Bei einer umgekehrt verlaufenden Ausbreitungsrichtung weiten sich die aus dem Summenwellenleiter in den Koppelbereich hin ausbreitenden Mikrowellen auf und bilden eine entsprechend der Aufweitung des Koppelbereichs gekrümmt verlaufende Wellenfront, die zweckmäßigerweise dem Verlauf einer Abstandlinie entspricht, auf welcher die einzelnen Einzelwellenleiter angeordnet sind.The cross-sectional area that tapers towards the transition end of the coupling region causes the microwaves coupled into the coupling region through the individual waveguides to be focused in the direction of the sum waveguide. With a reverse propagation direction, the microwaves propagating from the sum waveguide into the coupling area expand and form a curved wave front corresponding to the expansion of the coupling area, which expediently corresponds to the course of a distance line on which the individual individual waveguides are arranged.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen mit einem rechteckförmigen Summenwellenleiter und mit zwei Einzelwellenleiter die auf entgegengesetzten Seiten in einen Koppelbereich münden,
2 eine schematische Diagrammdarstellung mehrerer Streuparameter für die Übertragung von Mikrowellen durch die in 1 dargestellte Einrichtung,
3 eine schematische Darstellung von einer abweichend ausgestalteten erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei jeweils zwei Einzelwellenleiter aufeinander gegenüberliegenden Seiten eines Koppelbereichs angeordnet sind,
4 eine schematische Diagrammdarstellung der Streuparameter für die in 3 dargestellte Konfiguration der erfindungsgemäßen Einrichtung,
5 eine schematische perspektivische Darstellung einer wiederum anders ausgestalteten Einrichtung zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen, wobei auf zwei aneinander gegenüberliegenden Seiten des Koppelbereichs jeweils drei Einzelwellenleiter angeordnet sind,
6 eine schematische Diagrammdarstellung der Streuparameter der in 5 dargestellten Einrichtung,
7 eine wiederum abweichende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Koppelbereichs jeweils vier Einzelwellenleiter angeordnet sind,
8 eine schematische Diagrammdarstellung der Streuparameter der in 7 exemplarisch dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung, und
9 eine schematische Diagrammdarstellung des Phasenverhaltens der in den Koppelbereich mündenden Einzelwellenleiter an ihren für die Bestimmung des Phasenverhaltens vorgegebenen Wellenleiterports der in 7 exemplarisch dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung.

Some exemplary embodiments of the inventive concept, which are shown in the drawing, are explained in more detail below. It shows:

1 a perspective schematic view of a device for combining or splitting microwaves with a rectangular sum waveguide and with two individual waveguides which open into a coupling area on opposite sides,
2 a schematic diagram representation of several scattering parameters for the transmission of microwaves through the in 1 facility shown,
3 a schematic representation of a differently designed device according to the invention, with two individual waveguides being arranged on opposite sides of a coupling area,
4 a schematic diagram representation of the scattering parameters for the in 3 illustrated configuration of the device according to the invention,
5 a schematic perspective view of a differently designed device for combining or splitting microwaves, with three individual waveguides being arranged on two opposite sides of the coupling area,
6 a schematic diagram representation of the scattering parameters of the in 5 facility shown,
7 another different embodiment of the device according to the invention, with four individual waveguides being arranged on two opposite sides of the coupling area,
8th a schematic diagram representation of the scattering parameters of the in 7 device according to the invention shown as an example, and
9 a schematic diagram representation of the phase behavior of the individual waveguides opening into the coupling area at their waveguide ports specified for determining the phase behavior 7 Device according to the invention shown as an example.

In den 1, 3, 5 und 7 sind schematisch verschiedene Varianten einer erfindungsgemäß ausgestalteten Einrichtung 1 zum Kombinieren oder Aufteilen von Mikrowellen jeweils in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Ein Summenwellenleiter 2 mündet in einen durchsichtig dargestellten Koppelbereich 3, damit jeweils in den Koppelbereich 3 mündende Einzelwellenleiter 4 und daran anschließende und von dem Koppelbereich 3 wegführende Einzelwellenleiterabschnitte 5 sichtbar dargestellt werden können, wobei die Einzelwellenleiterabschnitte 5 mit kurzgestrichelten Linien angedeutet sind.In the 1 , 3 , 5 and 7 Different variants of a device 1 designed according to the invention for combining or splitting microwaves are shown schematically in a perspective view. A sum waveguide 2 opens into a transparently shown coupling area 3, so that individual waveguides 4 opening into the coupling area 3 and adjoining individual waveguide sections 5 leading away from the coupling area 3 can be visibly displayed, the individual waveguide sections 5 being indicated with short dashed lines.

Bei allen Ausführungsbeispielen weist der Summenwellenleiter 2 jeweils eine rechteckige Querschnittsfläche 6 senkrecht zu einer mit einem Pfeil angedeuteten Summenwellenleiterausbreitungsrichtung 7 für Mikrowellen in dem Summenwellenleiter 2 auf. Die Summenwellenleiterausbreitungsrichtung 7 ist auf allen Abbildungen näherungsweise waagrecht verlaufend dargestellt, die rechteckige Querschnittsfläche 6 ist dementsprechend auf allen Abbildungen näherungsweise vertikal verlaufend ausgerichtet. Der Koppelbereich 3 und der Summenwellenleiter 2 weisen eine oben dargestellte und nach oben gewandte Oberseite 8 und eine nach unten gewandte Unterseite 9 auf. Die Einzelwellenleiter 4 sind an der Oberseite 8 und an der Unterseite 9 des Koppelbereichs 3 angeordnet. Eine durch den jeweiligen Einzelwellenleiter 4 in einem Mündungsbereich in den Koppelbereich 3 vorgegebene Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen auch der Ausrichtung der sich daran anschließenden Einzelwellenleiterabschnitten 5 entspricht, ist jeweils durch einen Pfeil 10 angedeutet und verläuft jeweils senkrecht zu der betreffenden Oberseite 8 oder Unterseite 9 des Koppelbereichs 3.In all exemplary embodiments, the sum waveguide 2 each has a rectangular cross-sectional area 6 perpendicular to a sum waveguide propagation direction 7 for microwaves in the sum waveguide 2, indicated by an arrow. The sum waveguide propagation direction 7 is shown running approximately horizontally in all figures, the rectangular cross-sectional area 6 is accordingly shown running approximately vertically in all figures aligned. The coupling region 3 and the sum waveguide 2 have an upwardly facing top 8 shown above and a downwardly facing underside 9. The individual waveguides 4 are arranged on the top 8 and on the bottom 9 of the coupling area 3. An individual waveguide propagation direction 10, which is predetermined by the respective individual waveguide 4 in an opening region into the coupling region 3, which in the exemplary embodiments shown also corresponds to the orientation of the adjoining individual waveguide sections 5, is indicated in each case by an arrow 10 and runs perpendicular to the relevant top side 8 or Underside 9 of the coupling area 3.

Bei der in 1 dargestellten Variante weist der Koppelbereich 3 eine gleichbleibend große rechteckige Querschnittsfläche auf, welche identisch mit der Querschnittsfläche 6 des Summenwellenleiters 2 in einem sich an den Koppelbereich 3 anschließenden Ausbreitungsabschnitt 11 ist. Der Koppelbereich 3 weist deshalb in einer näherungsweise waagrecht verlaufenden Koppelebene 12, welche parallel zu der Oberseite 8 und der Unterseite 9 mittig zwischen der Oberseite 8 und der Unterseite 9 verläuft, eine ebenfalls rechteckige Querschnittsfläche auf. Eine Schnittlinie der Koppelebene 12 mit dem Koppelbereich 3 und dem Summenwellenleiter 2 ist zur Veranschaulichung als langgestrichelte Linie dargestellt.At the in 1 In the variant shown, the coupling region 3 has a consistently large rectangular cross-sectional area, which is identical to the cross-sectional area 6 of the sum waveguide 2 in a propagation section 11 adjoining the coupling region 3. The coupling area 3 therefore has a rectangular cross-sectional area in an approximately horizontal coupling plane 12, which runs parallel to the top 8 and the bottom 9 centrally between the top 8 and the bottom 9. An intersection line of the coupling plane 12 with the coupling region 3 and the sum waveguide 2 is shown as a long dashed line for illustration.

Die in 1 dargestellte Variante weist einen auf der Oberseite 8 angeordneten Einzelwellenleiter 4 mit einer senkrecht zu der Oberseite 8 gerichteten Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10 auf. Auf der gegenüberliegenden Unterseite 9 ist ebenfalls ein Einzelwellenleiter 4 mit einer Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10 angeordnet, die entgegengesetzt zu der Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10 des an der Oberseite 8 angeordneten Einzelwellenleiter 4 ausgerichtet ist. Die beiden Einzelwellenleiter 4 sind mit der jeweiligen Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10 fluchtend zueinander angeordnet.In the 1 The variant shown has a single waveguide 4 arranged on the top 8 with a single waveguide propagation direction 10 directed perpendicular to the top 8. On the opposite bottom 9 there is also a single waveguide 4 arranged with a single waveguide propagation direction 10, which is aligned opposite to the single waveguide propagation direction 10 of the single waveguide 4 arranged on the top 8. The two individual waveguides 4 are arranged aligned with each other with the respective individual waveguide propagation direction 10.

Jeder Einzelwellenleiter 4 weist ein kegelstumpfförmig ausgebildetes Koppelelement 13 auf, welches sich in Richtung der Koppelebene 12 in einen Innenraum des Koppelbereichs 3 hinein erstreckt. Das Koppelelement 13 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt oder weist eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf, sodass Mikrowellen nicht nennenswert in das Koppelelement 13 eindringen.Each individual waveguide 4 has a frusto-conical coupling element 13, which extends in the direction of the coupling plane 12 into an interior of the coupling region 3. The coupling element 13 is made of an electrically conductive material or has an electrically conductive coating, so that microwaves do not penetrate significantly into the coupling element 13.

Die beiden Koppelelemente 13 der einander gegenüberliegend angeordneten Einzelwellenleiter 4 können sich in der Koppelebene 12 berühren oder einen kleinen Spalt zueinander aufweisen bzw. durch eine elektrisch isolierende Schicht voneinander getrennt sein.The two coupling elements 13 of the individual waveguides 4 arranged opposite one another can touch each other in the coupling plane 12 or have a small gap to one another or be separated from one another by an electrically insulating layer.

Der Koppelbereich 3 geht nach einem dem Summenwellenleiter 2 zugewandten Übergangsende 14 in den entlang der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung 7 gleichförmig ausgebildeten Ausbreitungsabschnitt 11 des Summenwellenleiters 2 über. Auf einer dem Übergangsende 14 gegenüberliegenden Seite ist der Koppelbereich 3 durch eine Koppelbereichstirnwand 15 begrenzt. Die Koppelbereichstirnwand 15 verhindert, dass sich Mikrowellen aus dem Koppelbereich 3 über die Koppelbereichstirnwand 15 hinweg ausbreiten und reflektiert die auf die Koppelbereichstirnwand 15 auftreffenden Mikrowellen in den Koppelbereich 3 zurück, sodass die reflektierten Mikrowellen sich anschließend wieder in Richtung des Summenwellenleiters 2 ausbreiten und dabei erneut die Einzelwellenleiter 4 und deren Koppelelemente 13 passieren. Die Koppelelemente 13 sind derart ausgebildet, dass ein Übergang der Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleiter 4 und dem Ausbreitungsabschnitt 11 des Summenwellenleiters 2 begünstigt wird, eine Reflektion in die jeweilige Herkunftsrichtung zurück jedoch unterdrückt und weitgehend vermieden wird.After a transition end 14 facing the sum waveguide 2, the coupling region 3 merges into the propagation section 11 of the sum waveguide 2, which is uniform along the sum waveguide propagation direction 7. On a side opposite the transition end 14, the coupling area 3 is limited by a coupling area end wall 15. The coupling area end wall 15 prevents microwaves from propagating from the coupling area 3 over the coupling area end wall 15 and reflects the microwaves striking the coupling area end wall 15 back into the coupling area 3, so that the reflected microwaves then propagate again in the direction of the sum waveguide 2 and thereby again Individual waveguides 4 and their coupling elements 13 happen. The coupling elements 13 are designed in such a way that a transition of the microwaves between the individual waveguide 4 and the propagation section 11 of the sum waveguide 2 is promoted, but a reflection back in the respective direction of origin is suppressed and largely avoided.

Die Einzelwellenleiter 4 sind dabei nahe an der Koppelbereichstirnwand 15 angeordnet. Ein Koppelbereichstirnwandabstand der Einzelwellenleiter 4 von der Koppelbereichstirnwand 15 ist geringer als eine halbe Wellenlänge der sich durch den Koppelbereich 3 ausbreitenden Mikrowellen, für welche die Einrichtung 1 ausgelegt und dimensioniert ist. Der Koppelbereichstirnwandabstand ist dabei geringer als eine radiale Erstreckung der Koppelelemente 13 von der jeweiligen Einzelwellenleiterausbreitungsrichtung 10 bzw. einer axialen Längsachse durch den betreffenden Einzelwellenleiter 4, sodass ein Randbereich des Koppelelements 13 von der Koppelbereichstirnwand 15 geschnitten und begrenzt ist.The individual waveguides 4 are arranged close to the coupling area end wall 15. A coupling area end wall distance of the individual waveguides 4 from the coupling area end wall 15 is less than half a wavelength of the microwaves propagating through the coupling area 3, for which the device 1 is designed and dimensioned. The coupling area end wall distance is less than a radial extension of the coupling elements 13 from the respective individual waveguide propagation direction 10 or an axial longitudinal axis through the relevant individual waveguide 4, so that an edge area of the coupling element 13 is cut and limited by the coupling area end wall 15.

Für die Ermittlung der jeweiligen Streuparameter der in den 1, 3, 5, und 7 dargestellten Ausführungsbeispiele wurde angenommen, dass sowohl die Einzelwellenleiter 4 als auch der Summenwellenleiter 2 in einem möglichst geringen Abstand von dem Koppelbereich 3 jeweils einen Port bilden, für den in einer senkrecht zur betreffenden Ausbreitungsrichtung angeordneten Querschnittsfläche in dem betreffenden Einzel- und Summenwellenleiter 4, 2 mit einer durch den Wellenausbreitungsmode in dem betreffenden Einzel- und Summenwellenleiter 4, 2 vorgegebenen Feldverteilung des elektromagnetischen Feldes die Randbedingungen vorgegeben sind. Der Koppelbereich 3 und die Einzelwellenleiter 4 sowie der Summenwellenleiter 2 werden durch begrenzende Oberflächen begrenzt, wobei diese Oberfläche jeweils als ideale elektrische Leiter angesehen werden. Für die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen zwischen den Einzelwellenleitern 4 und dem Summenwellenleiter 2 können dann die jeweiligen Streuparameter S beispielsweise durch geeignete Simulationen ermittelt werden.To determine the respective scattering parameters in the 1 , 3 , 5 , and 7 In the exemplary embodiments shown, it was assumed that both the individual waveguides 4 and the sum waveguide 2 each form a port at the smallest possible distance from the coupling region 3, for which a cross-sectional area in the respective individual and sum waveguides 4, 2 is arranged perpendicular to the relevant propagation direction The boundary conditions are predetermined by a field distribution of the electromagnetic field predetermined by the wave propagation mode in the relevant individual and sum waveguide 4, 2. The coupling area 3 and the individual waveguides 4 as well as the sum waveguide 2 are delimited by delimiting surfaces, with this surface each being a ideal electrical conductors. For the propagation of the electromagnetic waves between the individual waveguides 4 and the sum waveguide 2, the respective scattering parameters S can then be determined, for example, by suitable simulations.

In 2 ist schematisch der Wert mehrerer Streuparameter S in Abhängigkeit von der Frequenz v der sich durch den Koppelbereich 3 ausbreitenden Mikrowellen dargestellt. In einem weiten Frequenzbereich zwischen etwa 2,3 GHz und 2,625 GHz überträgt der Koppelbereich 3 der in 1 dargestellten Variante die Mikrowellen mit einem Streuparameter S1,1 von weniger als -25 dB und weniger und erreicht bei einer Frequenz v von etwas weniger als 2.45 GHz ein Minimum von weniger als -45 dB.In 2 The value of several scattering parameters S is shown schematically as a function of the frequency v of the microwaves propagating through the coupling area 3. The coupling area 3 transmits in a wide frequency range between approximately 2.3 GHz and 2.625 GHz 1 In the variant shown, the microwaves have a scattering parameter S1.1 of less than -25 dB and less and reach a minimum of less than -45 dB at a frequency v of slightly less than 2.45 GHz.

In 3 ist schematisch eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 dargestellt. Bei dieser Variante sind zwei parallel ausgerichtete Einzelwellenleiter 4 auf der Oberseite 8 und zwei parallel ausgerichtete Einzelwellenleiter 4 auf der Unterseite 9 des Koppelbereichs 3 angeordnet. Jeweils ein Einzelwellenleiter 4 auf der Oberseite 8 ist fluchtend mit einem zugeordneten Einzelwellenleiter 4 auf der Unterseite 9 angeordnet und ausgerichtet. Die in der Abbildung näherungsweise waagrecht verlaufende Koppelebene 12, welche parallel zu der Oberseite 8 und der Unterseite 9 mittig zwischen der Oberseite 8 und der Unterseite 9 verläuft, weist eine ebenfalls rechteckige Querschnittsfläche auf, die entlang der Summenwellenleiterausbreitungsrichtung 7 gleichförmig in den Ausbreitungsabschnitt 11 des Summenwellenleiters 2 übergeht. Die beiden jeweils auf der Oberseite 8 oder auf der Unterseite 9 des Koppelbereichs 3 angeordneten und parallel ausgerichteten Einzelwellenleiter 4 weisen zueinander einen geringen Abstand von weniger als einer halben Wellenläge der sich durch die Einzelwellenleiter 4 ausbreitenden Mikrowellen auf. Die Randbereiche der jeweiligen Koppelelemente 13 werden von der Koppelbereichstirnwand 15, von den zwischen der Oberseite 8 und der Unterseite 9 verlaufenden Seitenwänden 16 des Koppelbereichs 3 und von dem jeweils benachbart angeordneten Koppelelement 13 geschnitten.In 3 A second variant of the device 1 according to the invention is shown schematically. In this variant, two parallel-aligned individual waveguides 4 are arranged on the top 8 and two parallel-aligned individual waveguides 4 on the bottom 9 of the coupling area 3. Each individual waveguide 4 on the top 8 is arranged and aligned in alignment with an assigned individual waveguide 4 on the bottom 9. The coupling plane 12, which runs approximately horizontally in the figure and runs parallel to the top 8 and the bottom 9 centrally between the top 8 and the bottom 9, also has a rectangular cross-sectional area which extends uniformly along the sum waveguide propagation direction 7 into the propagation section 11 of the sum waveguide 2 passes. The two individual waveguides 4, each arranged on the top side 8 or on the bottom side 9 of the coupling area 3 and aligned in parallel, are at a small distance from one another of less than half a wavelength of the microwaves propagating through the individual waveguides 4. The edge regions of the respective coupling elements 13 are cut by the coupling region end wall 15, by the side walls 16 of the coupling region 3 running between the top 8 and the bottom 9 and by the respective adjacent coupling element 13.

In 4 ist schematisch der Wert mehrerer Streuparameter S in Abhängigkeit von der Frequenz v der sich durch den Koppelbereich 3 ausbreitenden Mikrowellen dargestellt. In einem weiten, jedoch im Vergleich zu der ersten Variante etwas kleineren Frequenzbereich zwischen etwa 2,35 GHz und 2,55 GHz überträgt der Koppelbereich 3 der in 3 dargestellten Variante die Mikrowellen mit einem Streuparameter S1,1 von weniger als -25 dB und weniger.In 4 The value of several scattering parameters S is shown schematically as a function of the frequency v of the microwaves propagating through the coupling area 3. The coupling area 3 transmits in a wide, but somewhat smaller frequency range between approximately 2.35 GHz and 2.55 GHz compared to the first variant 3 shown variant the microwaves with a scattering parameter S1.1 of less than -25 dB and less.

In den 5 und 7 sind weitere Varianten einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 dargestellt. Die in 5 dargestellte Variante weist jeweils drei Einzelwellenleiter 4 auf der Oberseite 8 und auf der Unterseite 9 auf. Die in 7 dargestellte Variante weist jeweils vier Einzelwellenleiter 4 auf der Oberseite 8 und auf der Unterseite 9 auf. Der Koppelbereich 3 ist tortenstückförmig ausgebildet, wobei sich die parallel zu der Koppelebene 12 verlaufende Querschnittsfläche des Koppelbereichs 3 zu dem der Koppelbereichstirnwand 15 gegenüberliegenden Übergangsende 14 des Koppelbereichs 3 hin verjüngt. Die auf der Oberseite 8 oder auf der Unterseite 9 parallel zueinander ausgerichteten und nebeneinander angeordneten Einzelwellenleiter 4 sind jeweils entlang einer etwas gekrümmt verlaufenden Abstandslinie 17 angeordnet. Die Mikrowellen, die sich bei einer Kombination der Mikrowellen durch die Einzelwellenleiter 4 und durch den Koppelbereich 3 in den Summenwellenleiter 2 hinein ausbreiten, überlagern sich bei entlang der Abstandslinie 17 im Abstand zueinander angeordneten Einzelwellenleiter 4 mit einem besonders geringen Phasenwinkeldifferenzfehler von weniger als 2 %, sodass eine besonders effiziente Kombination der durch die Einzelwellenleiter 4 in den Koppelbereich 3 eingekoppelten Mikrowellen ermöglicht wird. An dem Koppelbereich 3 können jeweils lediglich schematisch angedeutete Abstimmelemente 18 angeordnet sein, mit deren Hilfe ein möglichst verlustfreier Übergang der Mikrowellen zwischen den Einzelwellenleitern 4 und dem Sammelwellenleiter 2 durch den Koppelbereich 3 unterstützt werden kann.In the 5 and 7 Further variants of a device 1 according to the invention are shown. In the 5 The variant shown has three individual waveguides 4 on the top 8 and on the bottom 9. In the 7 The variant shown has four individual waveguides 4 on the top 8 and on the bottom 9. The coupling area 3 is designed in the shape of a pie, with the cross-sectional area of the coupling area 3 running parallel to the coupling plane 12 tapering towards the transition end 14 of the coupling area 3 opposite the coupling area end wall 15. The individual waveguides 4, which are aligned parallel to one another and arranged next to one another on the top side 8 or on the bottom side 9, are each arranged along a somewhat curved distance line 17. The microwaves, which propagate through the individual waveguides 4 and through the coupling region 3 into the sum waveguide 2 when the microwaves are combined, are superimposed on the individual waveguides 4 arranged at a distance from one another along the distance line 17 with a particularly low phase angle difference error of less than 2%, so that a particularly efficient combination of the microwaves coupled into the coupling area 3 through the individual waveguides 4 is made possible. Only schematically indicated tuning elements 18 can be arranged on the coupling area 3, with the help of which a transfer of the microwaves between the individual waveguides 4 and the collecting waveguide 2 through the coupling area 3 can be supported with as little loss as possible.

In den 6 und 8 sind die jeweils der 5 bzw. 7 zugeordneten Diagramme der Streuparameter S dargestellt. Der Frequenzbereich mit einem Streuparameter S1,1 von weniger als -25 dB wird mit zunehmender Anzahl an Einzelwellenleiter 4 immer kleiner.In the 6 and 8th are each the 5 or. 7 assigned diagrams of the scattering parameters S are shown. The frequency range with a scattering parameter S1.1 of less than -25 dB becomes smaller and smaller as the number of individual waveguides 4 increases.

In 9 ist schematisch das Phasenverhalten a auf der vertikalen Achse in Abhängigkeit von der Frequenz v auf der horizontalen Achse der in den Koppelbereich 3 mündenden Einzelwellenleiter 4 der Einrichtung 1 aus 7 dargestellt. Mit gesonderten Markierungen ist ein ausgewählter Frequenzbereich von 2424 MHz bis 2478 MHz hervorgehoben, welcher dem Frequenzbereich mit einer Anpassung von gleich und kleiner -25 dB aus 8 entspricht. Für die Einzelwellenleiter 4 an der Oberseite 8, lediglich exemplarisch dargestellt mit S21,1 und S24,1, gibt es bei 2478 MHz einen maximalen Phasendifferenzfehler von etwa 5 Grad oder kleiner 2% der Wellenlänge. Für die Einzelwellenleiter 4 an der Unterseite 9 gibt es bei 2478 MHz ebenfalls einen maximalen Phasendifferenzfehler von etwa 5 Grad oder kleiner 2% der Wellenlänge.In 9 is schematically the phase behavior a on the vertical axis as a function of the frequency v on the horizontal axis of the individual waveguides 4 of the device 1 opening into the coupling area 3 7 shown. A selected frequency range from 2424 MHz to 2478 MHz is highlighted with separate markings, which corresponds to the frequency range with an adjustment of equal to or less than -25 dB 8th corresponds. For the individual waveguides 4 on the top 8, shown only as an example with S21.1 and S24.1, there is a maximum phase difference error of approximately 5 degrees or less than 2% of the wavelength at 2478 MHz. For the individual waveguides 4 on the underside 9 there is also a maximum phase difference error of approximately 5 degrees or less than 2% of the wavelength at 2478 MHz.

Die Phasenwinkeldifferenz zwischen den Einzelwellenleitern 4 der Oberseite 8 und der Unterseite 9 beträgt für die zusammengehörenden Paare 511,1 mit S21,1 und S12,1 mit S22,1 und S13,1 mit S23,1 und S14,1 mit S24,1 jeweils etwa 180 Grad, wobei in 9 lediglich die Paare 511,1 und S21,1 sowie S14,1 und S24,1 dargestellt sind.The phase angle difference between the individual waveguides 4 of the top 8 and the bottom 9 is for the pairs that belong together 511.1 with S21.1 and S12.1 with S22.1 and S13.1 with S23.1 and S14.1 with S24.1 each about 180 degrees, where in 9 only the pairs 511.1 and S21.1 as well as S14.1 and S24.1 are shown.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 9065163 B1 [0005]
US 9979067 B2 [0005]

Claims

Device (1) for combining or splitting microwaves with a sum waveguide (2), in which microwaves with a wavelength suitable for the sum waveguide (2) can propagate in a sum waveguide propagation direction (7), with at least two individual waveguides (4) and with one Coupling area (3), into which the sum waveguide (2) and the at least two individual waveguides (4) open, wherein microwaves can be transferred between the sum waveguide (2) and the at least two individual waveguides (4) in both directions via the coupling area (3). , and wherein the individual waveguides (4) in the area of the mouth into the coupling area (3) specify an individual waveguide propagation direction (10) for the microwaves propagating through the individual waveguides (4), which differs from the sum waveguide propagation direction (7), characterized in that the individual waveguide propagation directions (10) of all individual waveguides (4) each run perpendicular to a common coupling plane (12) in the coupling area (3) and the sum waveguide propagation direction (7) runs in or parallel to the coupling plane (12).

Facility (1). Claim 1 , characterized in that the sum waveguide (2) is a waveguide and has a rectangular cross-sectional area (6).

Facility (1). Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the coupling area (3) has a coupling area end wall (15) at a coupling area end opposite the mouth of the sum waveguide (2) into the coupling area (3), which prevents the further propagation of microwaves in a direction away from the sum waveguide (2). prevented.

Facility (1). Claim 3 , characterized in that the coupling area (3) opens into the sum waveguide (2) at a transition end (14) opposite the coupling area end wall (15), and that the at least two individual waveguides (4) open into the coupling area (3) in such a way that a Phase angle difference error of microwaves propagating through the at least two individual waveguides (4) via the coupling region (3) into the sum waveguide (2) at the transition end (14) is less than 5% of the wavelength and preferably less than 2% of the wavelength of the propagating microwaves .

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two or more individual waveguides (4) have a parallel individual waveguide propagation direction (10).

Facility (1). Claim 5 , characterized in that a distance from two or more or all parallel-aligned individual waveguides (4) to an adjacent parallel-aligned individual waveguide (4) is less than half a wavelength of the microwaves propagating through the coupling region (3).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two individual waveguides (4) have an opposite individual waveguide propagation direction (10).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two individual waveguides (4) with opposing individual waveguide propagation directions (10) are arranged aligned with one another on opposite sides of the common coupling plane (12) with the respective individual waveguide propagation direction (10).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the at least two individual waveguides (4) in the coupling region (3) has a coupling element (13) which widens in at least one direction in the common coupling plane (3) for deflecting the propagating microwaves between the sum waveguide propagation direction (7) and the individual waveguide propagation direction (10) running perpendicular thereto.

Facility (1). Claim 9 , characterized in that the coupling element (13) is frusto-conical and a base surface of the coupling element (13) has a truncated cone diameter which is greater than or equal to half a wavelength of the microwaves propagating through the individual waveguide (4).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two individual waveguides (4) each have in the coupling plane (12) a coupling area end wall distance from the coupling area end wall (15) delimiting the coupling area (3) which is less than half a wavelength of the microwaves propagating through the single waveguide (4).

Facility (1). Claim 9 and Claim 11 , characterized in that the coupling area end wall (15) intersects each coupling element (13) of the at least two individual waveguides (4) in the coupling plane (12).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cross-sectional area of the coupling area (3) in the coupling plane (12) tapers to a transition end (14) of the coupling area (3) opposite the coupling area end wall (15).

Facility (1). Claim 13 , characterized in that the cross-sectional area of the coupling area (3) is circular sector-shaped or trapezoidal.

Device (1) according to one of the preceding claims, in that at least one tuning element (18) for tuning the coupling area (3) of the device (1) is arranged in the coupling area (3) and/or in the sum waveguide (2) of the device (1). is.