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CH664848A5 - Circular polariser for telecommunications - has stepped septum dividing waveguide into two and two dielectric plates to correct phase error - Google Patents

Circular polariser for telecommunications - has stepped septum dividing waveguide into two and two dielectric plates to correct phase error
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Publication number
CH664848A5
CH664848A5CH4019/84ACH401984ACH664848A5CH 664848 A5CH664848 A5CH 664848A5CH 4019/84 ACH4019/84 ACH 4019/84ACH 401984 ACH401984 ACH 401984ACH 664848 A5CH664848 A5CH 664848A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
septum
waveguide
plates
circular polarizer
phase error
Prior art date
Application number
CH4019/84A
Other languages
German (de)
Inventor
Anton Studach
Original Assignee
Huber+Suhner Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber+Suhner AgfiledCriticalHuber+Suhner Ag
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Publication of CH664848A5publicationCriticalpatent/CH664848A5/en

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Abstract

The circular polarisor has a square waveguide containing a septum that divides it into two equal rectangular waveguides and forms a TE10-mode wave and a TE01 wave. In the square part (1) of the waveguide, and at a distance from the septum (3) and on the walls (4,5) divided by the septum, is a pair of opposing plates (6,7) of dielectric material. The septum is a conducting plate inserted into the guide. There are five steps between the walls of the waveguide (1). The plates are of synthetic resin with a dielectric constant Er of 2.2. The plates have a specified position. USE/ADVANTAGE - Direct-receive t.v. satellite systems. Zero phase error between two output signals.

Description

Translated fromGerman

      BESCHREIBUNG   Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zirkular-Polarisator gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.   Die zukünftigen Fernseh-Satelliten für Direktempfang werden zirkular polarisierte Signale abstrahlen, die je nach Land rechts- oder linksdrehend sind und deren Frequenzen in einem Bereich um 12   GHz    liegen. Um diese weiterzuverwenden, müssen diese zirkular polarisierten Signale in Signale des   TE10    Modes oder   TE0l    Modes umgewandelt werden, je nachdem, welche Drehrichtung zu empfangen ist.   Bei solchen Zirkular-Polarisatoren ist es beispielsweise aus IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Mai 1973, Seiten 389 ff. bekannt geworden, abgestufte Septum Polarisatoren zu verwenden. Dieses abgestufte Septum basiert auf einem Septum mit gekrümmter Vorderkante, weist jedoch infolge der Stufenbreite und Stufenlänge mehr Ausbildungsparameter auf.   Von einem genau bemessenen Septum wird erwartet, dass die Amplituden der TE10 und   TEOl    Moden wenigstens angenähert gleich gross sind. Um eine grösst mögliche Isolation bzw.  eine kleinst mögliche Reflexion zu erhalten, ist jedoch die Geometrie des Septums wichtiger als die Phasengleichheit, so dass zudem noch ein Phasenabgleich vorgenommen werden musste.  Demgemäss wurde in der genannten Veröffentlichung auch vorgeschlagen, eine Tafel aus Kunststoff in den Hohlleiter einzubringen, um damit das Verhältnis der beiden Achsen zueinander zu optimieren.   Es hat sich aber gezeigt, dass die Dimensionierung bei den eingangs erwähnten Frequenzen aufwendig ist.   Daneben wurde kürzlich die US-A-4   395      685    veröffentlicht, in der festgestellt wurde, dass jegliche Kompensation der Phasenlagen unerwünscht sei. Um diese Kompensation zu umgehen, wurde vorgeschlagen, an beiden sich gegenüberliegenden Wänden des   Hohlleiters    die Längen des Septums sich etwa gleich zu machen. Es wird dann weiter angegeben, dass damit eine Phasenverschiebung bei Frequenzen in einem Bereich bei 3   GHz    innerhalb von nur   30    erhalten werden.   Für einen optimalen Empfang bei Satelliten-Fernsehen muss aber dieser Phasenfehler so klein wie möglich sein, um von beiden Drehrichtungen vergleichbare Signale zu erhalten.   Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, bei einem Zirkular-Polarisator der erwähnten Art die Phasenlage der beiden auskoppelbaren Signale mit einem Phasenfehler nahe bei   0     einzustellen, ohne aber die dazu benötigten Mittel abstimmen zu müssen.   Erfindungsgemäss wird dies gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht.  In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausführungsformen gekennzeichnet.   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in der ein Zirkular-Polarisator perspektivisch dargestellt ist.   Dieser Zirkular-Polarisator ist in einen quadratischen Hohlleiter 1 eingebaut. Das Ende des Hohlleiters 1 ist mit einer Endplatte 2 verschlossen. An diesem verschlossenen Ende ist ein abgestuftes Septum 3 in der H-Ebene des Hohlleiters 1 eingesetzt.  Dieses Septum 3 besitzt fünf Stufen, die eine stufenweise   LÅan-    genverminderung ergeben. Vor diesem Septum 3 sind an den durch dasselbe in der Höhe geteilten Wänden 4, 5 sich gegen überliegende Platten 6, 7 angeordnet.   Diese Platten 6, 7 haben eine Grösse von 16 x 14 mm für einen Hohlleiter 1, dessen quadratische lichte Weite mit Seitenlängen von 16 mm gebildet ist. Die senkrecht zum Septum angeordnete Mittelsenkrechte Ebene M der Platten 6, 7 hat einen Abstand d von wenigstens angenähert 15 mm von der Vorderkante der vordersten Stufe des Septums 3.   Mit einer derartigen Anordnung kann erreicht werden, dass die Amplitudendifferenz der beiden Wellen in den durch das Septum 3 gebildeten rechteckigen Hohlleitern 8, 9 an den Auskopplungsantennen 10, 11 höchstens 0,2 dB beträgt. Die beiden Platten 6, 7 ihrerseits bewirken eine Phasenkorrektur von etwa   8 ,    so dass die Phasenverschiebung zwischen der TE10 Mode Welle und der TE01 Mode-Welle   900    beträgt.      DESCRIPTION   The present invention relates to a circular polarizer according to the preamble of independent claim 1.   The future television satellites for direct reception will emit circularly polarized signals that are clockwise or counterclockwise depending on the country and whose frequencies are in a range around 12 GHz. In order to continue using these, these circularly polarized signals must be converted into signals of the TE10 mode or TE0l mode, depending on which direction of rotation is to be received.   In the case of such circular polarizers, it has become known, for example, from IEEE Transaction on Antennas and Propagation, May 1973, pages 389 ff. To use stepped septum polarizers. This stepped septum is based on a septum with a curved leading edge, but has more training parameters due to the step width and step length.   A precisely sized septum is expected to have at least approximately the same magnitudes of the TE10 and TEOl modes. For the greatest possible isolation or  However, to obtain the smallest possible reflection, the geometry of the septum is more important than the phase equality, so that a phase adjustment also had to be carried out.  Accordingly, it was also proposed in the publication mentioned to introduce a plastic sheet into the waveguide in order to optimize the ratio of the two axes to one another.   However, it has been shown that the dimensioning at the frequencies mentioned at the outset is complex.   In addition, US-A-4,395,685 was recently published, which found that any compensation for the phase positions was undesirable. In order to avoid this compensation, it was proposed to make the lengths of the septum approximately the same on both opposite walls of the waveguide. It is then further stated that this results in a phase shift at frequencies in a range at 3 GHz within only 30.   For optimum reception with satellite television, however, this phase error must be as small as possible in order to receive signals that are comparable from both directions of rotation.   It is therefore an object of the invention to set the phase position of the two decouplable signals with a phase error close to 0 in a circular polarizer of the type mentioned, but without having to coordinate the means required for this.   According to the invention, this is achieved according to the features in the characterizing part of independent claim 1.  Particularly advantageous embodiments are characterized in the dependent claims.   An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, in which a circular polarizer is shown in perspective.   This circular polarizer is built into a square waveguide 1. The end of the waveguide 1 is closed with an end plate 2. A stepped septum 3 is inserted in the H plane of the waveguide 1 at this closed end.  This septum 3 has five stages, which result in a gradual reduction in length. Before this septum 3 are arranged on the walls 4, 5 divided by the same in height, opposite plates 6, 7.   These plates 6, 7 have a size of 16 x 14 mm for a waveguide 1, the square inner width of which is formed with side lengths of 16 mm. The perpendicular plane M of the plates 6, 7 arranged perpendicular to the septum is at a distance d of at least approximately 15 mm from the front edge of the foremost step of the septum 3.   With such an arrangement it can be achieved that the amplitude difference of the two waves in the rectangular waveguides 8, 9 formed by the septum 3 at the decoupling antennas 10, 11 is at most 0.2 dB. The two plates 6, 7 in turn bring about a phase correction of approximately 8, so that the phase shift between the TE10 mode wave and the TE01 mode wave is 900.

Claims (5)

Translated fromGerman
PATENTANSPRÜCHE1. Zirkular-Polarisator, bei dem in einem quadratischen Hohlleiter eine Störung in Form eines abgestuften, den Hohlleiter in zwei gleiche rechteckige Hohlleiter unterteilenden Septums zur Bildung einer TE10 Mode-Welle und einer TE0l Mode-Welle vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im quadratischen Hohlleiterteil (1) und im Abstand vom Septum (3) an den durch dieses unterteilten Wänden (4, 5) ein Paar sich gegenüberliegende Platten (6, 7) aus einem dielektrischen Material angeordnet ist. PATENT CLAIMS1. Circular polarizer, in which there is a disturbance in the form of a stepped septum dividing the waveguide into two identical rectangular waveguides in a square waveguide to form a TE10 mode wave and a TE0l mode wave, characterized in that in the square Waveguide part (1) and at a distance from the septum (3) on the walls (4, 5) divided by this a pair of opposing plates (6, 7) made of a dielectric material is arranged. 2. Zirkular-Polarisator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum (3) eine plattenförmige Einlage aus leitendem Material ist und zwischen den Wänden des Hohlleiters (1) fünf Stufen aufweist. 2. Circular polarizer according to claim 1, characterized in that the septum (3) is a plate-shaped insert made of conductive material and has five steps between the walls of the waveguide (1). 3. Zirkular-Polarisator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (6, 7) aus einem Kunstharz mit einer Dielektrizitätskonstanten Er = 2,2 bestehen. 3. Circular polarizer according to claim 1 or 2, characterized in that the plates (6, 7) consist of a synthetic resin with a dielectric constant Er = 2.2. 4. Zirkular-Polarisator nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Platten (6, 7) gleich wie die Höhe der Wand im Hohlleiter (1) ist. 4. Circular polarizer according to claim 3, characterized in that the height of the plates (6, 7) is the same as the height of the wall in the waveguide (1). 5. Zirkular-Polarisator nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten bei einer Höhe der Wand von 14 mm eine Länge von 16 mm und eine Dicke von 0,8 mm haben und dass deren Mittellinie in einer senkrechten Ebene zur Ebene in der das Septum liegt, von der vorderen Kante der letzten Stufe einen Abstand von 15 mm aufweist. 5. Circular polarizer according to claim 4, characterized in that the plates at a height of the wall of 14 mm have a length of 16 mm and a thickness of 0.8 mm and that their center line in a perpendicular plane to the plane in which Septum is 15 mm from the front edge of the last step.
CH4019/84A1984-08-221984-08-22Circular polariser for telecommunications - has stepped septum dividing waveguide into two and two dielectric plates to correct phase errorCH664848A5 (en)

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