197462. lajstromszámú szabadalom • Hullámvezetőből kialakított polarizációs átalakító
3 197462 4 j^U-UIUlU A találmány tárgya polarizációs átalakító körkörösen polarizált elektromágneses hullámok lineárisan polarizált elektromágneses hullámokká való átalakítására, illetve visszaalakítására, amely hullámvezetőből van kiképezve és a körkörösen polarizált hullámokhoz rendelt, szimmetrikus csatlakozási keresztmetszete, továbbá a lineárisan polarizált hullámok polarizációs síkjával 45°-os szöget bezáró irányba eső hosszabb tengelyű aszimmetrikus keresztmetszetű közbenső szakasza van. Polarizációs átalakítókat a mikrohullámú technikában gyakran használnak, segítségükkel körkörösen polarizált hullámból lineárisan polarizált hullám állítható elő és viszont. Ha a polarizációs átalakító körkörös polarizációhoz rendelt bemenetét jobbra és balra forgó két körkörös polarizációja hullám éri, akkor abból két egymásra merőleges irányban lineárisan polarizált hullámot állít elő. Körkörös polarizációjú jeleket többek között a műhold által közvetített televíziós adásoknál szoktak kisugározni. A DE 3.130.449 számú közzétételi irat olyan polarizációs átalakítót ismertet, amelynél egy körkeresztmetszetű hullámvezetőt két félből álló, belül téglalapalakú lépcsős hornyolással ellátott mandzsettába helyeznek, ez a behelyezés a hullámvezető elliptikus deformálását eredményezi. Az elért keresztmetszetet azáltal stabilizálják, hogy a mandzsettát véglegesen a hullámvezetőre szerelten hagyják, és a szükséges csatlakozásokat a mandzsettán képezik ki. A megoldás differenciális fázistolásra vonatkozó sávszélessége viszonylag kicsi, reflexiós tényezője nagy (koaxiális tápvonal, elliptikus hullámvezető átmenet) és geometriai méretei szintén nagyok. T. Kaneki és társai: .Design Method for Circular Polarizer Using Waveguide Partially filled with Conducting Wedge' (Electronics and Communications in Japan, Vol. 61-B, No, 12, 1978, pp. 66-73) cikkből fémbetéttel ellátott körkeresztmetszetű hullámvezető szakasz ismerhető meg, amely két ortogonális modus között létrejövő fázistolás különbség révén hozza létre a polarizáció átalakítását, de mind reflexiós, mind pedig polarizációs sávszélessége viszonylag keskeny, és előállítása a betétlemez miatt nem egyszerű. F. Arndt és társai: .Design of Wideband Compact Square Waveguide Polariser' (Electronics Letters Vol. 21 No. 12, pp. 517-518) c. cikkben négyzet keresztmetszetű, hossztengelye mentén bordázott hullámvezető szakaszt ismertetnek, amelyben a bordázat a tápvonal minden belső oldalán szükséges ahhoz, hogy a kívánt hatást létrehozza. A bordák magassága a hossztengely mentén változik. Az elérhető sávszélesség mind reflexióra, mind pedig fázistolás különbségre nagy, de a konstrukció igen bonyolult, és ennek következtében költséges. Hasonló megoldást ismertetnek S. G. Komlos és társai az IRE Trans. on Antennas and Propagation, (1961 November, 577-578 old.) cikkükben, ahol a különbség abban van, hogy a bordák helyett a kívánt hatást vékony lemezek hozzák létre. A hivatkozott DE közzétételi irat kivételével a szakirodalomban ismertetett megoldásoknak egyik alapvető hátránya az, hogy a hullámvezető belsejében különböző elemeket kell elhelyezni. Az elemek elhelyezése a gyártást bonyolítja, a hullámvezető belsejében inhomogén tér létrehozását eredményezi, amely az átvihető teljesítményt korlátozza. Az ismert polarizációs átalakítóknál további korlátot jelent, hogy adott típusú átalakítót csak meghatározott hullámvezető keresztmetszetek között lehet használni. Egy például körkeresztmetszetű tápvonalhoz tervezett polarizációs átalakító csak alapvető áttervezéssel vagy átmenet alkalmazásával használható például két négyszögletes vagy elliptikus keresztmetszet között. A találmány feladata olyan polarizációs átalakító létrehozása, amely az átalakításhoz nem igényli külön elemeknek az elhelyezését a hullámvezető belsejében, amely különböző be- és kimeneti keresztmetszetek mellett is kialakítható és amely az ismert polarizációs átalakítóknál összességében kedvezőbb villamos paraméterekkel rendelkezik. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a polarizációs átalakító hossztengely menti bármely keresztmetszete hiperellipszissel irható le, és így a mikrohullámú technikában kialakult bármely szabványos hullámvezető (négyzet, téglalap, kör, ellipszis) szakaszhoz természetesen csatlakoztatható, mert mindezen keresztmetszetek leírhatók hiperel- 1 pszissel, hiszen ehhez a tengelyek nagyságát és arányát, valamint a hiperellipszist meghatározó összefüggésben lévő kitevőket kell megfelelően megválasztani. Ezzel egyidejűleg a polarizációs átalakítást végző hullámvezető szakasz hossza úgy mindig megválasztható, hogy a két ortogonális módus között a fáziskülönbség 90° legyen, ami a körkörös polarizáció létrehozásának az egyik feltétele. A találmánnyal hullávezetőból kialakított polarizációs átalakítót hoztunk létre, amely hullámvezetőből van kiképezve és a körkörösen polarizált hullámokhoz rendelt, szimmetrikus csatlakozási keresztmetszete, továbbá a lineárisan polarizált hullámok polarizációs síkjával 45°-os szöget bezáró irányba esó hosszabb tengelyű aszimmetrikus keresztmetszetű közbenső szakasza van, és a találmány szerint az egyes csatlakozási keresztmetszetekhez egy-egy hiperelliptikus keresztmetszetű átmeneti szakasz csatlakozik, amelyek ezen keresztmetszetek folytatását képezik és az alakjukat meghatározó kifejezésben a kitevők értéke 2 és 10 között van és a kitevők legalább ezen szakaszok egy részében a hossztengely mentén monoton változnak, az átmeneti szakaszok közvetlenül vagy hiperel-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
