DE1076761B

DE1076761B - Gekruemmter Hohlleiterabschnitt oder Kruemmer

Info

Publication number: DE1076761B
Application number: DEI14840A
Authority: DE
Inventors: Harold Everard Monteagl Barlow
Original assignee: HAROLD EVERARD MONTEAGLE BARLO; Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: HAROLD EVERARD MONTEAGLE BARLO; Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1957-05-17
Filing date: 1958-05-14
Publication date: 1960-03-03
Also published as: BE567749A; US3066269A; GB895671A; FR1195952A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft gekrümmte Hohlleiterabschnitte oder Krümmer, die für die Übertragung elektromagnetischer Wellen des Typs Hoi geeignet sind.

Die elektromagnetische H₀₁-Schwingungsform ist von besonderem Interesse wegen ihrer geringen Dämpfung, wenn sie längs der Innenseite eines hohlen Metallrohres mit einer Frequenz übertragen wird, die ausreichend über dem Sperrwert liegt. Diese Eigenschaft ist eine Folge der Abwesenheit eines Längsstromes in der Rohrwandung. Es treten nur geringe Schwierigkeiten auf, wenn eine solche Wellenform längs eines geraden röhrenförmigen Hohlleiters und mit einer Frequenz von 35 000 Megahertz übertragen wird, wobei Dämpfungen in der Größenordnung von 14 Dezibel pro 1600 m in einem Kupferrohr mit einem Innenradius von 1,72 cm (3,81 cm Außendurchmesser) leicht erhalten werden können. Hierbei sind Veränderungen des Rohrquerschnittes, mit denen normalerweise bei der industriellen Produktion gerechnet werden muß, und Toleranzen bei der Längsausrichtung berücksichtigt, denen unschwer entgegengewirkt werden kann. Jedoch sind bei der praktischen Verwendung eines solchen Hohlleiters als beispielsweise Langstreckenübertragungskanal beabsichtigte gebogene, gewöhnlich Krümmer genannte, Abschnitte unvermeidlich, wobei sich gezeigt hat, daß bei solchen Krümmern andere, von der H₀₁-Form abweichende Wellenform dazu neigen, eine Erhöhung der Verluste zu bewirken.

Es ist bereits ein Krümmer bekannt, der im Bereich seiner Krümmung mit einem besonderen dielektrischen Material gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante bezüglich des Bogens, den der Krümmer beschreibt, radial nach innen zunimmt. Die Herstellung eines solchen Krümmers stößt auf Schwierigkeiten, da ein solches Material nicht mit der erforderlichen Gleichmäßigkeit herzustellen ist.

Zie\ der Erfindung ist die Schaffung eines Hbhlleiterkrümmers, der für die Übertragung der elektromagnetischen H₀₁-Wellenform geeignet ist und bei dem die Verluste im Vergleich zu diesen, bisher verwendeten Hohlleitern herabgesetzt werden.

Durch die Erfindung werden die Materialschwierigkeiten beseitigt, da sich die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften; insbesondere deren Variation, bei der Herstellung- des erfindungsgemäßen Krümmers von selbst ergeben.

Bei einem gekrümmten Hohlleiterabschnitt oder Krümmer zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, des Typs H_olJbei dem die Dielektrizitätskonstante radial nach innek zunimmt, besteht erfindungsgemäß die Füllung aus einem dielektrischen zelligen Material, insbesondere aus zelligem Polyäthylen oder

Gekrümmter Hohlleiterabschnitt
oder Krümmer

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,

London,

und Harold Everard Monteagle Barlow,
Banstead, Surrey (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Bohr, Dipl.-Ing. H. Bohr,
Dipl.-Ing. S. Staeger, München 5,

und Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
ao Großbritannien vom 17. Mai 1957

Harold Everard Monteagle Barlow,

Banstead, Surrey (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

zelligem Polystyrol, die in ein zunächst gerades Rohr mit leitender Innenwandung eingebracht und derart ausgebildet ist, daß nach Biegung des Rohrs der dadurch entstandene Krümmer in seinem Inneren eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die im Bereich seines Innenradius am größten und im Bereich seines Außenradius; am kleinsten ist.

Damit die Verluste weitgehend herabgesetzt -werden, ist es wichtig, daß der Raum innerhalb des Krümmers größtenteils mit Luft gefüllt ist. Dieses Erfordernis erfüllt ein dielektrisches zelliges Material, insbesondere Polyäthylen oder Polystyrol, in hohem Maße. Es ist weiterhin für die Füllung eines Hohlleiterkrümmers darum besonders geeignet, weil es sich bei Biegung eines zunächst geraden gefüllten Rohres im Bereich des Innenradius des Krümmers zusammendrängt und im Bereich des Außenradius dehnt, wodurch die Dielektrizitätskonstante am Innenradius erhöht und am Außenradius herabgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine enge Annäherung an die erforderliche Feldverteilung bei herabgesetzten Verlusten im Krümmer selbst dann erhalten wird, wenn der Hohlleiter so stark gebogen wird, daß dessen Krümmungsradius nur das Fünfzig- bis Hunderfache des Rohrradius beträgt.

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Zusätzlich kann, um die Oberflächenreaktanz des Krümmers /.n verändern, die Innenseite eines Rohres mit Kreisumfangsnuten oder Rillen versehen sein, wonach das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen wird, wobei jede Nut eine Koaxial-H₀₁-Wellenform führt. Im Hohlleiter sollen zumindest drei Kreisumfangsnuten pro Wellenlänge der H₀₁-Kreiswellenform vorgesehen werden, um die Oberflächenreaktanz wirksam über die Länge des Hohlleiters hinweg zu verteilen. Zu diesem Zweck muß jede Nut mit einem hochwertigen dielektrischen Material angefüllt werden, damit die Breite und der Abstand der Nuten voneinander entsprechend verringert werden kann.

Beim Biegen des Hohlleiters wird im Bereich des Außenradius des Krümmers die Nut verbreitert und deren Tiefe vermindert, während der Teil jeder Nut. der im Bereich des Innenradius des Krümmers liegt, schmaler und tiefer wird.

Anstatt die Innenseite des Rohres mit Kreisumfangsnuten oder Rillen zu versehen, kann das Rohr aus einer Anzahl von Metallringen hergestellt werden, die innerhalb eines Gummirohres angeordnet und voneinander durch dünne biegsame Metallabstands stücke getrennt sind, die leicht zusammengedrückt werden können und den Boden der Nut bilden.

Die Fig. 1 und 2, sowie 3 und 4 der beiliegenden Zeichnungen zeigen zwei Verfahren zur Herstellung eines gebogenen Wellenführerabschnittes oder Krümmers, bei dem die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials im Krümmer über den. Querschnitt des Wellenführers hinweg in geeigneter Weise verändert worden ist.

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein Kupferrohr 1 mit einer Länge im wesentlichen gleich der des Krümmers, der hergestellt werden soll, mit zelligem Polystyrol 3 gefüllt und danach (Fig. 2) zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen. Während des Biegens wird das zellige Polystyrol im Bereich des Außenradius des Krümmers gedehnt und im Bereich des Innenradius zusammengedrückt.

Nach den Fig. 3 und 4 wird ein Kupferrohr 5 mit einer Länge im wesentlichen gleich der des herzu-• stellenden Krümmers mit einer Anzahl dünner Scheiben 7 aus zelligem Polystyrol versehen, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Danach wird das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen, wobei die Scheiben während des Biegens im Bereich des Außenradius des Krümmers einen größeren Abstand und im Bereich des Innenradius einen kleineren Abstand voneinander erhalten.

Die Fig. S zeigt einen Schnitt durch einen Halbleiterabschnitt oder -krümmer, bei dem sich die Oberflächenreaktanz um die Peripherie herum selbsttätig verändert, wenn das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen wird. Der Hohlleiter besteht aus einer Anzahl von in gleichen Abständen angeordneten Ringen 9, die im Innern eines Gummirohres 11 liegen, das die Ringe in ihrer Lage festhält. Jeder Ring ist von dem benachbarten durch ein Abstandsstück 13 aus Federmetall getrennt, wobei zwischen je zwei Metallringen ein dielektrischer Belastungsring 15 mit hoher, Dielektrizitätskonstante eingelegt ist. Zusätzlich enthält der Hohlleiter eine Füllung aus einem dielektrischen zelligen Material, dieses ist der besseren Übersicht wegen nicht mit dargestellt. Wird das auf diese Weise hergestellte Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen, so vergrößert sich der Abstand zwischen zwei benachbarten Ringen im Bereich des Außenradius des Krümmers, während er sich im Bereich des Innenradius verringert. Daher ist der Abschnitt im Bereich des Außenradius des Krümmers kapazitiver als im Bereich des Innenradius des Krümmers. Das feste dielektrische Material in der Nut soll vorzugsweise eine relative Dielektrizitätskonstante von ungefähr 8 mit geringen Verlusten besitzen und kann aus Polyäthylen bestehen, das mit Titandioxyd versetzt ist.

Claims

PaTENTANSPBÜCHE:

1. Gekrümmter Hohlleiterabschnitt oder Krümmer zur Übertragung elektromagnetischer Wellen des Typs H₀₁, bei dem die Dielektrizitätskonstante radial nach innen zunimmt, gekennzeichnet durch eine aus einem dielektrischen zelligen Material bestehende Füllung, insbesondere aus zelligem Polyäthylen oder zelligem Polystyrol, die in ein zunächst gerades Rohr mit leitender Innenwandung eingebracht und derart ausgebildet ist, daß nach Biegung des Rohres der dadurch entstandene Krümmer in seinem Inneren eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die im Bereich seines Innenradius am größten und im Bereich seines Außenradius am kleinsten ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material in Form von Scheiben in das Rohr eingebracht ist, wobei jede dieser Scheiben sich über den Querschnitt des Rohres hinweg erstreckt und von der benachbarten Scheibe einen Abstand besitzt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen reaktanz des Rohres um dessen Peripherie herum sich ändert und im Bereich des Außenradius des Krümmers die Kapazität größer ist als im Bereich des Innenradius des Krümmers.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Rohres Kreisumfangsnuten aufweist, von denen mindestens drei pro Wellenlänge der übertragenen elektromagnetischen Wellen vorgesehen sind, und daß jede Nut mit einem dielektrischen Material von hoher Dielektrizitätskonstante derart gefüllt ist, daß durch die infolge der Biegung eintretende Nutenverbreiterung im Bereich des Außenradius und die Nutenverengung im Bereich des Innenradius des Krümmers die Oberflächenreaktanz verändert wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten durch Metallringe mit dazwischen liegenden Abstandsstücken aus Federmaterial gebildet werden und zwischen zwei Metallringen ein dielektrischer Belastungsring mit hoher Dielektrizitätskonstante derart eingelegt ist, daß durch die infolge der Biegung eintretende Abstandsvergrößerung im Bereich des Außenradius und die Abstandsverringerung im Bereich des Innenradius des Krümmers die Oberflächenreaktanz verändert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 129 712.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen