DE2322549C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenweiche zur Trennung des 4-GHz-Bandes (3,4 bis 4,2 GHz), des 6-GHz-Bandes (5,9 bis 6,4 GHz) und des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) nach Frequenz und Polarisation.

Eine aus der Zeitschrift »Review of the Electrical Communication Laboratory«, Vol. 19, No. 4, April 1971, insbesondere Fig. 3 auf Seite 459 bekannte Antennenweiche dieser Art enthält bereits zwei in Kaskade geschaltete Polarisationsweichen, ein Wellentypfilter und an die Ausgänge einer Polarisationsweiche angeschlossene Frequenzweichen. Bei dieser bekannten Antennenweiche ist die durch Richtkoppler gebildete erste Polarisationsweiche den beiden höheren Frequenzbändern (6-GHz-Band und 7-GHz-Band) zugeordnet, und die Frequrrizweichen sind an die Ausgänge dieser Polarisaticnsweichen zur Trennung der beiden Frequenzbänder bei jeder Polarisation angeschlossen. Das Wellentypfilter ist zwischen die beiden Polarisationsweichen eingefügt, und die zweite Polarisationsweiche, die nach Art eines »polarizer« auf einem runden Hohlleiter aufgebaut ist, ist dem unteren Frequenzband (4 GHz) zugeordnet.

Den gleichen Aufbau hat eine aus der Zeitschrift NTZ, 1969, Heft 3, Seiten 144/145 bekannte Antennenweiche, die jecroch nur für zwei Frequenzbänder (6-GHz-Band und 4-GHz-Band) ausgelegt ist, weshalb die Frequenzweichen entfallen.

Mit diesen bekannten Antennenweichen, bei denen die Frequenzbänder in der Reihenfolge abnehmender Frequenzen ausgekoppelt werden, sollen die Nachteile früher bekannter Antennenweichen vermieden werden, bei denen die Trennung von drei Frequenzbändern (4-GHz-Band, 6-GHz-Band und H-GHz-Band) durch Richtkoppler herkömmlicher Art erfolgte, die im Sinne wachsender Frequenzen in Kaskade geschaltet waren (»Bell Telephone System Technical Publications«, Nr. 3341, November 1959. Seiten 1 bis 3). Dabei entstanden Störungen infolge von Störwellentypen, die in den 4-GHz-Richtkopplcrn erzeugt wurden, durch welche die gesamten übertragenen Frequenzbänder hindurchgehen mußten.

Diese von den 4-GHz-Richtkopplcrn verursachten Störungen wurden bei den zuvor erwähnten Anten-

nenweiehen mit umgekehrter Reihenfolge der Auskopplung der Frequenzbänder vermieden, wobei jedoch aufwendige und teuere Spezialausführungen von Richtkopplern angewendet wurden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Antennenweiche, welche mit einfachem Aufbau die störungsfreie Trennung des 4-GHz-Bandes, des 6-GHz-Bandes und des 7-GHz-Bandes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Antennenweiche nach der Erfindung erfolgt die Auskopplung der Frequenzbänder wieder in der anfänglich angewendeten Reihenfolge steigender Frequenzen, jedoch mit anderen Mitteln. Obwohl nur einfache Richtkoppler von elementarer Struktur und geringen Kosten angewendet werden, hat die praktische Erfahrung gezeigt, daß diese einfache und billige Lösung eine ausgezeichnete Trennung der Frequenzbander mit äußerst geringen gegenseitigen Störungen ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Antenne mit ei·er Antennenweiche nach der Erfindung,

Fig. 2 eine genauere Darstellung der Antennenweiche für die Antenne von Fig. 1, und

Fig. 3 das Prinzipschema eines Bestandteils der Antennenweiche von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Antenne vom Typ einer exzentrischen Cassegrain-Antenne mit einer Antennenweiche. Ein Primärstrahler 1, ein Hilfsreflektor 2 und ein Hauptreflektor 3 sind im Schnitt gezeigt, und die Antennenweiche 5 ist in Seitenansichi dargestellt. Die Antennenweiche hat einen Anschluß A, der mit dem Primärstrahler 1 verbunden ist, und sechs weitere Anschlüsse 4V, AH, 6V, TV, 6H, TH, die in Verbindung mit den folgenden Figuren näher erläutert werden. In Fig. 1 ist von den Sende- und/oder Empfangskreisen der Antenne nur die Antennenweiche dargestellt, da die übrigen Kreise in herkömmlicher Weise ausgebildet sind. Die in Fig. 1 dargestellte Antenne kann beispielsweise eine Höhe von 5 m haben, so daß sie hinsichtlich ihrer Leistungen einer Hornstrahler-Reflektor-Antenne von 10 m Höhe äquivalent ist; die dargestellte Antennenweiche 5 mißt dann etwa 2,5 m. Diese Anordnung kann auf der Spitze eines Turms installiert sein, in dessen oberem Teil auch alle für den Betrieb der Antenne erforderlichen Schaltungen und Vorrichtungen untergebracht sein können, um zu vermeiden, daß die Verbindungen zwischen diesen verschiedenen Bestandteilen infolge ihrer Länge Störsignale oder andere Störunge!:, ergeben.

Fig. 2 zeigt die Antennenweiche 5 von Fig. 1 in näheren Einzelheiten. Die Antennenweiche ist für einen gleichzeitigen Betrieb in der gesamten Frequenzebene des 4-GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel von y6() Gesprächen pro Kanal, in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 6-GHz-CCIR-Frequenzbandes für die Bündel mit 1800 Gesprächen pro Kanal und in einer Hälfte der vollständigen Frequenzebene des 7-GHz-CClR-Frequenzbandes für die Bündel mit 2700 Gesprächen pro Kanal bestimmt, so daß also etwa 20000 Ferngespräche über diese Antennenweiche gehen können.

Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Antennenweiche hinter dem bereits anhand von Fig. 1 erläuterten Anschluß Λ ein Wellentypfilter 10, das in einem Übergang von einem runden auf einen quadratischen Hohlleiter ausgebildet ist. Das Wellentypfilter 10 hat die Aufgabe, die Wellentypen TE_V u-id TM₁₂ zu unterdrücken, die an dieser Stelle entstehen können;

'· dieses Wellentypfilter ist durch Glaswiderstände gebildet, die mit Nickel-Chrom bedeckt sind.

Auf das Wellentypfilter 10 folgt eine erste Polarisationsweiche 11, die durch zwei Richtkoppler 12 und 13 gebildet ist. Der Richtkoppler 12 ist für die totale

in Kopplung des Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz ausgelegt. Er besteht aus einem Haupthohlleiter 12«, dessen quadratischer Querschnitt so bemessen ist, daß er alle Betriebsfrequenzen der Antenne überträgt, und aus einem Nebenhohlleiter 13/) mit einem Ver-

n braucheranschluß 4 V. Die magnetische Kopplung zwischen dem Haupthohlleiter 12a und dem Nebenhohlleiter YLb erfolgt über Löcher, die in der gemeinsamen Wand des Haupthohlleiters und des Nebenhohlleiters angebracht sind. Der Richtkoppler 12 ist

j» dazu bestimmt, zwischen seinem Anschluß 4 V und der Antenne aller Signale de= Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz mit der Polarisation V zu übertragen. An den Richtkoppler 12 schließt sich der Richtkoppler 13 an, der wie der Richtkoppler 12 aus einem

.π quadratischen Haupthohlleiter 13a und einem Nebenhohlleiter 13fc besteht. Die beiden Richtkoppler 12unul3sind gegeneinander um 90° um die gemeinsame Achse ihrer Haupthohlleiter verdreht, so daß der Verbraucheranschluß AH am Nebenhohlleiter

«ι 13b einen Anschluß für die Polarisation H des Frequenzbandes 3,6-4,2 GHz bildet.

Über einen Übergang 14 von einem quadratischen Hohlleiterquerschnitt zu einem runden Hohlleiterquerschnitt ist an den Richtkoppler 13 eine zweite Po-

r. larisationsweiche 15 angeschlossen, die zwei Rechteckausgänge H und V hat. Die Polarisationsweiche 15 ist dazu bestimmt, die beiden linearen Polarisationen der Wellen zu trennen, deren Frequenzen in dem Frequenzband 5,9-7,1 GHz enthalten sind.

4i) An den Ausgang H der Polarisationsweiche 15 ist eine Frequenzweiche 20 angeschlossen. Diese besteht ai's einem Hohlleiter 21, der an einem Ende mit dem Anschluß H verbunden ist, eine Anpassungsanordnung und eine Kompensations-Stichleitung 22 auf-

■4t weist, die auf das Frequenzband 6,2-7,1 GHz eingestellt sind, einer Y-Verzweigung 23, deren erster Anschluß mit dem anderen Ende des Hohlleiters 21 verbunden ist, und aus zwei Filtern 24, 25, die mit dem zweiten bzw. dem dritten Anschluß der Y-Ver-

vi zweigung 23 verbunden sind. Jedes der Filter 24. 25 weist an dem der Y-Verzweigung entgegengesetzten Anschluß eine Richtungsleitung (Isolator) auf, die zur besseren Impedanzanpassung bestimmt ist. Das Filter 24 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich

» f),7-7,I GHz des 7-GHz-Bandes abgestimmt, in welchem Bündel von 2700 Gesprächen pro Kanal übertragen werden, und das Filter 25 ist auf den oberen Teilfrequenzbereich von 6,2-6,4 GHz des 6-GHz-Bandes abgestimmt, in welchem Bündel von

mi 1800 Gesprächc-i pro Kanal übertragen werden. Die der Y-Verzweigung 24 entgegengesetzten Enden der Filter 24 und 25 bilden die Verbraucheranschlüsse TII bzw. 6W der Antennenweiche.

An den Ausgang V der Polarisationsweiche 15 ist

h'i eine Frequenzweiche 30 angeschlossen, die den gleichen Aufbau wie ,l't Frequenzweiche 20 hat und deren Bestundteile mit den gleichen, jedoch um K) erhöhten Be/.ugszcichen wie die Bestandteile der

Frequenzweiche 20 bezeichnet sind. Den Verhraucheransehlüssen 6// und 7// entsprechen die Verbraucheranschlüssc 6 l·' bzw. 7 Γ. Die Anpassungsanordnung des Hohlleiters 31 und die Kompcnsationsstiehleitung 32 sind auf das Frequenzband :'.^l)-(i J GHz eingestellt; das Filter 34 ist auf den unteren Teilfrequenzbereich *s.4—fi.7 (ill/, des 7-GHz-Mandcs abgestimmt, in welchem HüikIcI von 2700 Gesprächen pro Kanal übertragen werden, während das Filter 35 auf den unleren Teilfrequenz- " bereich von 5.V-h.2 CiHz des d-GHz-Mandes abgestimmt ist. in welchem Mündel von IXO(I Gesprächen pro Kanal übertrügen werden. Diese Unterteilung der l^:rei|iicnzen. bei welcher der einen Frequenzweiche 20 die oberen I eilfrequenzhereiche und tier anderen F'requen/weiche 30 die unteren Teiifrequen/bereiciie zugeordnet sind, trägt trotz der unmittelbaren Nahe zwischen dem d-GHz-Mand und dem 7-GHz-Mand zu ili-i· iiniHi-n iiiili- ilrr i'ihi-r dii' Antenne hergestellten Verbindung bei. '

I ig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Frequenzweiche 20 von Fig. 2. Die Anpassungsanordluing. die bei der Beschreibung von Fig. 2 in Verbindung mit dieser Frequenzweiche erwähnt worden ist. ist mit dem gleichen Uczugszeichen 21 versehen wie '■ tier Hohlleiter, mit dem sie verbunden ist. Fig. 3 zeigt ferner die Kompensations-Stichleitung 22. die Y-Verzweigung 23. die Filter 24. 25 und die Verbraucheranschlüsse IU und 6// sowie den Anschluß, der in Fig. 2 mit der Polarisationsweiche verbunden und hier mit // bezeichnet ist.

Mei der normalen Verwendung tier Antennenweiche, die eine große Güte tier über die Antenne hergestellten Verbindung ergibt, wird eine der Frequenzweichen 20. 30 für das Senden und die andere für den Empfang verwendet; dagegen kann jetler der Richtkoppler 12. 13 für tlas Senden oiler für den Hnipfang verwendet werden, unabhängig von tier Verwendungdes anderen Richtkopplers. ohne daß die Güte der Verbindung beeinflußt wird. Die nachstehend angeführten Frgebnissc entsprechen einer solchen Verwendung der Antennenweiche.

Die Frequenzweiche 20 erfaßt tue oberen leilfrequenzbereiche o.2 6.4 GHz. und d.7 7.1 Gi Iz mit einem Welligkeitsfaktor von I.(IS.

Die für die oberen Teilfrequenzbereiche verwendeten I ilter 24. 25 sind Tschebyschell-Hohlraumliller; sie enthalten zehn Hohlräume und ermöglichen die Erzielung einer Dämpfung von 4(ItIM oder mehl für eine Frequenz, die im wesentlichen in gleichen Abstanden zwischen d.4 und d.7 GIIz liegt, also eine gute Definition der Kurzschlußebenen tier lilter. Die liinfüguiigsdämpfung liegt zwischen d.2 und 0.4 dM. die Gruppenlaufzeitähderung bleibt unter 0.5 ns.

Analoge Ereignisse werden für die unteren Teilfrcquen/bereiche 5.Ψ-Γ>.2 GHz und d.4-fi.7 GIIz durcli die Verwendung von Hutterworth-Filtern tür die Filter 34. 35 erzielt.

Hierzu 2 Mlatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antennenweiche zur Trennung des 4-GHz-Bandes {3,4 bis 4,2 GHz), des 6-GHz-Bandes (5,¹J bis 6,4GHz) und des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) nach Frequenz und Polarisation, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) an den Antennenanschluß ist ein Wellentypfilter (10) zur Unterdrückung der Wellentypen TE₁-, und TM_V angeschlossen;

b) an das Wellentypfilter (10) schließt sich eine erste Polarisationsweiche (11) zur Trennung der beiden Polarisationen des 4-GHz-Bandes an, die durch zwei mit gegenseitiger Verdrehung um 90° in Kaskade geschaltete, für die totale Kopplung des 4-GHz-Bandes ausgelegte Richtkoppler (12, 13) gebildet ist, von denen jeder aus einem quadratischen HaupiJiohlleiter (12a, 13a) und einem einzigen Ncbenhohüeiter (126, 13i>) besteht;

c) auf die erste Polarisationsweiche (11) folgt ein Übergang (14) vom quadratischen Querschnitt zu einem runden Querschnitt;

d) an den Übergang (14) schließt sich eine zweite Polarisationsweiche (15) zur Tren-

• nung der beiden Polarisationen des 6-GHz- und des 7-GHz-Bandes an, die auf einem runden Hohlleiter aufgebaut ist und zwei die eine bzw. die andere Polarisation liefernde Rechte rkausgänge (H, V) hat;

e) jeder Rechteckausgang (H, V) der zweiten Polarisationsweiche (1£>; ist mit einer das 6-GHz-Band und das 7 -GHz-Band trennenden Frequenzweiche (20, 30, verbunden.

2. Antennenweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einen Rechteckausgang (H) der zweiten Polarisationsweiche (15) angeschlossene Frequenzweiche (20) eine erste Y-Verzweigung (23) aufweist, die mit dem Rechteckausgang (W) über einen Rechteckhohlleiter (21) verbunden ist und an deren freie Anschlüsse jeweils ein Bandfilter (24, 25) angeschlossen ist, von denen das eine Bandfilter (24) auf einen oberen Teilbereich (6,7 bis 7,1 GHz) des 7-GHz-Bandes (6,4 bis 7,1 GHz) und das andere Bandfilter (25) auf einen oberen Teilbereich (6,2 bis 6,4 GHz) des 6-GHz-Bandes abgestimmt ist, und daß die an den anderen Reckteckausgang (V) der zweiten Polarisationsweiche (15) angeschlossene Frequenzweiche (30) eine zweite Y-Verzweigung (33) aufweist, die mit dem Rechteckausgang ( V) über einen Rechtcckhohlleiter (31) verbunden ist und an deren freie Anschlüsse jeweils ein Bandfilter (34, 35) angeschlossen ist, von denen das eine Bandfilter (34) auf einen unteren Teilbereich (6,4 bis 6,7 GHz) des 7-GHz-Bandes und das andere Bandfilter (35) auf einen unteren Teilbereich (5,9 bis 6,2 GHz) des 6-GHz-Bandes abgestimmt ist.

3. Antennenweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Y-Verzweigung (23) mit dem ersten Rechtcckausgang (H) der Polarisationsweiche (15) verbindende Reehtcckhohllcitcr (21) durch eine Anpassungsanordnung und eine Kompcnsationsstichleitung (22) auf eine η das ganze 7-GHz-Band (6,4 bis 7,1 GHz) und den oberen Teilbereich (6,2 bis 6.4 CiH/.) des 6-GHz-Bandes umfassenden Frequenzbereich (6,2 bis 7,1 G Hz) eingestellt ist, und daß der die zweite Y-Verzweigung (33) mit dem zweiten Rechteckausgang ( V) verbindende Rechteckhohlleiter (31) durch eine Anpassungsanordnung und eine Kompensationsstichleitung (32) auf einen das ganze 6-GHz-Band (5,9 bis 6,4 GHz) und den unteren Teilbereich (6,4 bis 6,7 GHz) des 7-GHz-Bandes umfassenden Frequenzbereich (5,6 bis 6,7 GHz) eingestellt ist.

4. Antennenweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die erste Y-Verzweigung (22) angeschlossenen, auf die oberen Teilbereiche der beiden Frequenzbänder abgestimmten Bandfilter (24,25) Tschebyscheff-Filter sind, und daß die an die zweite Y-Verzweigung (32) angeschlossenen, auf die unteren Teilbereiche der beiden Frequenzbänder abgestimmten Bandfilter (34, 35) Butterworth-Filter sind.