DE1081086B

DE1081086B - Hohlleitervorrichtung

Info

Publication number: DE1081086B
Application number: DEG21232A
Authority: DE
Inventors: Edward Cowcher; James Colman Pledger
Original assignee: General Electric Company PLC
Current assignee: General Electric Company PLC
Priority date: 1956-01-04
Filing date: 1957-01-03
Publication date: 1960-05-05
Also published as: GB807557A; CH351001A; FR1163745A; US2985852A

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, die einen Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt, der an einem Ende abgeschlossen ist, ferner ein Sieb enthalten, das innerhalb des Hohlleiters angeordnet und von einer Mehrzahl paralleler langgestreckter Elemente gebildet ist, die quer durch den Hohlleiter verlaufen, sowie eine Kopplungsanordnung aufweisen, die elektromagnetische Energie zwischen einer Energieleitung und dem Hohlleiterabschnitt, der auf einer Seite von dem Abschluß und auf der anderen Seite von dem Sieb begrenzt ist, überträgt, wenn dieser Abschnitt in der H₁₀-Schwingungsart mit einer solchen Polarisationsebene erregt ist, daß die Energie durch das Sieb hindurchtreten kann, und ferner eine Mehrzahl zusätzlicher langgestreckter Elemente enthalten, die durch den Hohlleiterabschnitt verlaufen und sich parallel zueinander sowie zu den langgestreckten Elementen des Siebes erstrecken.

In der britischen Patentschrift 718 828 ist eine Empfangs- oder Speisevorrichtung für ein Antennensystem beschrieben, die einen Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt und offenem Ende aufweist, wobei zwei Sonden rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so daß jede Sonde Energie zwischen einer zugeordneten Energie- oder Hohlleitung und dem in der H₁₀-S chwingungsart erregten Hohlleiter überträgt. Die beiden Sonden erzielen attf diese Weise eine Kopplung der Energie in dem Hohlleiter, die in zwei rechtwinkligen Ebenen polarisiert ist. Eine Anzahl paralleler Drähte sind zwischen den beiden Sonden angeordnet, so daß ein Sieb gebildet wird, das elektromagnetische Energie von derjenigen Polarisationsebene, auf welche die von dem offenen Ende entfernte Sonde koppeln kann, hindurchläßt, jedoch elektromagnetische Energie der anderen Polarisationsebene reflektiert. Das von dem offenen Ende abgewandte Hohlleiterende ist, beispielsweise durch einen Tauchkern, geschlossen.

Es hat sich gezeigt, daß die obenerwähnte Speisevorrichtungskonstruktion eine gewisse Neigung hat, daß der Hohlleiterraum zwischen dem Sieb und dem Tauchkern in unerwünschten Schwingungsarten erregt wird, von denen die H^-Schwingungsart möglicherweise die schwerwiegendste ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung der obigen Art, bei der eine solche unbeabsichtigte Erregung reduziert wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung der einleitend angeführten Ausführung die Anzahl der langgestreckten Elemente der zusätzlichen Elemente so gewählt ist und sie an einer solchen Stelle zwischen der Kopplungsanordnung und dem Abschluß angeordnet sind, daß die Erzeugung unerwünschter Arten der Schwingungsausbreitang in Hohlleitervorrichtung

Anmelder:

The Genera] Electric Company Limited,
London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterste. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 4. Januar 1956

Edward Cowcher, Harrow, Middlesex,
ao und James Colman Pledger, Coventry, Warwickshire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

dem Hohlleiterabschnitt zwischen dem Abschluß und dem Sieb verhindert wird. Die Kopplungsanordnung kann aus einer Sonde bestehen, die sich in dem Hohlleiter erstreckt, wobei dieLängsachse der Sonde rechtwinklig sowohl zu den langgestreckten Elementen des Siebes als auch zu der Längsachse des Hohlleiters liegt.

Eine Anordnung eines Antennensystems, das eine Hohlleitervorrichtung nach der Erfindung enthält, wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Antennensystems, das aus einem Reflektor und einer Speisevorrichtung besteht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Speisevorrichtung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem besteht aus einem parabolischen oder parabelähnlichen Reflektor 1 und einer Empfangs- oder Speisevorrichtung 2, die auf der Achse des Reflektors 2 liegt, wobei das offene Ende der Speisevordrichtung 2 gegen den Reflektor 1 gerichtet ist.

Dieses Antennensystem ist für Duplex- oderGegensprechbetrieib anwendbar, wobei die Übertragung in der einen Richtung in dem 1750- bis 1900-MHz-Band und in der anderen Richtung in dem 1900- bis

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2050-MHz-Band erfolgt. Die elektrischen Felder der beiden Strahlungen sind in Ebenen polarisiert, die miteinander rechte Winkel bilden.

Wie man aus Fig. 2 und 3 erkennt, besteht die Speisevorrichtung 2 aus einem Hohlleiter 3 mit rechteckigem Querschnitt, der aus Kupfer hergestellt ist und innere Abmessungen von angenähert 9,65 und 10,67 cm hat. Während des Betriebes wird der Hohlleiter 3 in der H₁₀-Schwingungsart in zwei rechtwinklig zueinander Hegenden Ebenen durch die ausgesandte und empfangene Strahlung erregt. In dem einen Fall verlaufen die elektrischen Kraftlinien parallel zu den Wänden 4 und 5 und in dem anderen Fall parallel zu den Wänden 6 und 7.

Zwei Kopplungen 8 sind zwischen dem Hohlleiter 3 und zwei koaxialen Übertragungs- oder Energieleitungen (in Fig. 2 und 3 nicht dargestellt) vorgesehen, so daß in einem Fall das auszutreibende Signal in den Hohlleiter 3 geleitet werden kann, während in dem anderen Fall die empfangene Strahlung in die zugehörige Energieleitung gespeist werden kann. Zu diesem Zweck erstrecken sich Mittelleiter von Verbindungselementen 9 und 10, an welche die beiden Energieleitungen angeschlossen sind, in dem Hohlleiter 3 als Sonden 11 und 12, Diese beiden Sonden 11 und 12 sind in einem Abstand längs des Hohlleiters 3 angeordnet und erstrecken sich jeweils von einem in der Mitte gelegenen Punkt quer durch eine Wand 6 oder 4 des Hohlleiters 3 angenähert halbwegs in den Hohlleiter. Die beiden Sonden 11 und 12 liegen parallel zu den Wänden 4 bzw. 6. In einer anderen Konstruktion der Speisevorrichtung sind die Verbindungselemente 9 und 10 weggelassen, und die inneren Leiter der beiden koaxialen Energieleitungen verlaufen in den Hohlleiter 3 und bilden die Sonden 11 und 12.

Das Ende 13 des Hohlleiters 3 ist offen, und das andere Ende ist durch einen Abschluß 14 geschlossen, der von einer Kupferplatte gebildet wird, die rechtwinklig zu der Längsachse des Hohlleiters 3 liegt. Der Abschluß 14 ist an den Wänden 4, 5, 6 und 7 des Hohlleiters 3 beispielsweise durch Umfangslötung an den Kanten der Kupferplatte befestigt.

Ein von elf parallelen Drähten 16 gebildetes Sieb 15 ist zwischen den beiden Sonden 11 und 12 angeordnet. Die Drähte 16 haben gleichen Abstand voneinander und liegen parallel ziu der Sonde 10, wobei die Enden der Drähte 16 starr an den Wänden 4 und 5 des Hohlleiters 3 befestigt sind. Es sind auch vier zusätzliche Drähte 17 vorhanden, die parallel und im Schatten abwechselnder Drähte 16 verlaufen; diese Drähte 17 erstrecken isich direkt hinter den zugehörigen Drähten 16 relativ zu dem offenen Ende 13 des Wellenleiters 3, wobei kein Draht 17 hinter dem mittleren Draht 16 liegt.

Die beiden Sonden 12 und 11 sind angenähert um eine halbe Wellenlänge im Hohlleiter bzw. um eine Wellenlänge im Hohlleiter von dem offenen Ende 13 des Hohlleiters 3 bei den Frequenzen angeordnet, bei denen das Antennensystem verwendet werden soll, und es wird bemerkt, daß das Sieb 15 als ein Reflektor auf die Sonde 12 für die dieser Sonde zugeordnete elektromagnetische Energie in dem Hohlleiter 3 wirkt.

Das Sieb 15 hat im wesentlichen keine Wirkung auf die elektromagnetische Energie in dem Hohlleiter in der anderen Polarisationsebene, so daß im wesentlichen keine Dämpfung zwischen der Sonde 11 und dem offenen Ende 13 des Hohlleiters 3 für die in dieser anderen Ebene polarisierte Energie vorhanden ist. Praktisch liegt das Sieb 15 um angenähert eine Viertelwellenlänge hinter der Sonde 12, während der Abschluß 14 um eine Viertel wellenlänge hinter der Sonde 11 liegt.

Die Anbringung zusätzlicher Drähte 17 ist in der britischen Patentschrift 718 828 bereits beschrieben. Diese zusätzlichen Drähte haben aber dabei die Wirkung, die Resonanzfrequenz des zwischen dem Sieb 15 und dem Abschluß 14 gebildeten Hohlraumes zu verschieben, der sonst die Entstehung von unbeabsich- tigten Resonanzen infolge Vorhandenseins des Siebes 15 verursachen kann. Die zusätzlichen Drähte 17 sollen auch die Siebwirkung der Drähte 16 unterstützen. Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung dagegen ist die Anzahl der langgestreckten Elemente so gewählt und diese sind an einer solchen Stelle angebracht, daß das anfängliche Bestreben vermindert wird, daß unerwünschte Arten der Schwingungsausbreitung auftreten, wenn in den Hohlleiter 3 mittels der Sonde 11 elektromagnetische Energie zugeführt wird.

Das elektrisch offene Ende 13 des Hohlleiters 3 ist durch ein Glimmerfenster 18 geschlossen und mit einem Trichter 19 verbunden, der gegen den parabolischen oder parabelähnlichen Reflektor des Antennensystems gerichtet ist. Die Speisevorrichtung kann so verwendet werden, daß auf die Innenseite des Hohlleiters ein Druck oberhalb des Atmosphärendruckes ausgeübt wird.
Außerdem ist die Speisevorrichtung 2 mit fünf Drähten 20 versehen, die parallel zueinander quer durch den Wellenleiter 3 zwischen dem Abschluß 14 und der Sonde 11 verlaufen. Die Drähte 20 liegen in einer Ebene, die senkrecht zu der Längsaehse des Wellenleiters 3 verläuft, so daß sie parallel zu den Drähten 16 und 17 liegen, wobei diese Ebene um ein kurzes Stück hinter der Sonde 11 angeordnet ist und die Drähte 20 in regelmäßigem Abstand quer durch den Wellenleiter 3 verlaufen. Die Drähte 20 können im Schatten abwechselnder Drähtel6 liegen (dieDrähte 20 liegen direkt hinter den zugehörigen Drähten 16 relativ zu dem offenen Ende 13 des Wellenleiters 3, wobei sich der mittlere Draht 20 hinter dem mittleren Draht 16 erstreckt). Die Ebene, in der die Drähte20 liegen, wird so gewählt, daß sie die optimaleLage einnimmt, um die in dem Raum zwischen der Sonde 11 und dem Abschluß 14 erzeugte unbeabsichtigte Erregung zu reduzieren.

Die Drähte 16, 17 und 20 können aus Silberdraht hergestellt sein, der mit einer dünnen Schicht Kupfer versehen und dann mit Silber plattiert ist.

In der oben beschriebenen Konstruktion sind das Sieb 15, die zusätzlichen Drähte 17, die fünf Drähte 20 und der Abschluß 14 starr an dem Hohlleiter 3 befestigt, wobei jedoch für einige oder alle dieser vier Elemente Vorkehrung getroffen werden kann, daß sie so angebracht werden, daß sie Längsbewegung in dem Wellenleiter 3 ausüben können, um ihre optimalen Stellungen einnehmen zu können.

In einer Ausführungsform braucht das beschriebene Antennensystem keinen Reflektor zu haben, und das offene Ende 13 der Speisevorrichtung kann gegen eine Linse gerichtet oder mit einem Trichter versehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung, bestehend aus einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt, der an einem Ende abgeschlossen ist, einem Sieb, das innerhalb des Hohlleiters angeordnet und von einer Mehrzahl

paralleler langgestreckter Elemente gebildet ist, die quer durch den Hohlleiter verlaufen, einer Kopplungsanordnung, die elektromagnetische Energie zwischen einer Energieleistung und dem Hohlleiterabschnitt, der auf einer Seite von dem Abschluß und auf der anderen Seite von dem Sieb begrenzt ist, überträgt, wenn dieser Abschnitt in der H₁₀-Schwingungsart mit einer solchen Polarisationsebene erregt ist, daß die Energie durch das Sieb hindurchtreten kann, und einer Mehrzahl zusätzlicher langgestreckter Elemente, die durch den Hohlleiterabschnitt verlaufen und sich parallel zueinander sowie zu den langgestreckten Elementen des Siebes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der langgestreckten Elemente der zusätzlichen Elemente ,so gewählt ist und sie an einer solchen Stelle zwischen der Kopplungsanordnung und dem Abschluß angeordnet sind, daß die Erzeugung unerwünschter Arten der Schwingungsausbreitung in dem Hohlleiterabschnitt zwischen dem Abschluß und dem Sieb verhindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsanordnung aus einer Sonde besteht, die sich in den Hohlleiter erstreckt, wobei die Längsachse der Sonde rechtwinklig sowohl zu den langgestreckten Elementen des Siebes als auch zu der Längsachse des Hohlleiters liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Anzahl der zusätzlichen Elemente fünf beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Elemente aus Silberstahl bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Elemente mit einer dünnen Kupferschicht versehen sind, an deren Oberseite eine Silberschicht vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Elemente einen regelmäßigen Abstand voneinander haben.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Elemente in Längsrichtung des Hohlleiters bewegbar angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Elemente Drähte sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 671206, 718 828;
USA.-Patentschrift Fr. 2 476 034;
Southworth, Gl., »Principles and Applications of Wareguide Transmission«, New York, 1954, S. 360.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen