DE1021043B - Single conductor arrangement for the continuation of line-bound surface waves - Google Patents
Single conductor arrangement for the continuation of line-bound surface wavesInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/10—Wire waveguides, i.e. with a single solid longitudinal conductor
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Description
Zur Fortführung leitungsgebundener Oberflächenwellen sind Einzelleiteranordnungen bekanntgeworden, deren Oberfläche derart modifiziert ist, daß sich die geführte elektromagnetische Welle um die Einzelleiteranordnung konzentriert längs dieser als nichtstrahlender Wellentyp fortpflanzt. Um bei der Übertragung von Drahtwellen die radiale Feldausdehnung herabzusetzen bzw. das elektromagnetische Feld um den Leiter zu konzentrieren, kann die Oberfläche der Einzelleiteranordnung (des Drahtwellenleiters) z. B. schraubenlinienförmig gestaltet werden. Eine besonders einfache Ausführungsform eines Drahtwellenleiters besteht aus einem leitenden Draht, der mit einer Schicht aus dielektrischem Material umgeben ist. Nähere Untersuchungen an Drahtwellenleiter!! haben gezeigt, daß die durch das Dielektrikum verursachte Ableitungsdämpfung um so geringer wird, je kleiner der Verlustwinkel und je größer die Dielektrizitätskonstante der den Einzelleiter umgebenden dielektrischen Schicht ist. Die Widerstandsdämpfung des Drahtwellenleiters wird um so kleiner, je größer der Leitwert und der Durchmesser des Metalldrahtes sind. Beide Dämpfungen aber nehmen mit wachsender Frequenz zu. Eine stärkere Konzentration des elektromagnetischen Feldes um den Leiter muß mit einem Ansteigen beider Dämpfungen erkauft werden.For the continuation of conducted surface waves single conductor arrangements have become known, the surface of which is modified in such a way that the guided electromagnetic wave around the single conductor arrangement concentrates along this propagates as a non-radiating wave type. To when transferring reduce the radial field expansion of wire waves or the electromagnetic field To concentrate the conductor, the surface of the single conductor arrangement (the wire waveguide) can e.g. B. be designed helically. A particularly simple embodiment of a wire waveguide consists of a conductive wire surrounded with a layer of dielectric material is. Closer investigations on wire waveguides !! have shown that the caused by the dielectric The smaller the loss angle and the larger the dielectric constant, the lower the dissipation loss of the dielectric layer surrounding the single conductor. The drag damping of the wire waveguide becomes smaller, the larger the conductance and the diameter of the metal wire are. Both attenuations, however, increase with increasing frequency. A greater concentration of the electromagnetic Field around the conductor must be bought with an increase in both attenuations.
Man kann die vom dielektrischen Stoff herrührende Dämpfung dadurch herabsetzen, daß man elektrisch bessere Stoffe verwendet. Es ist aber nicht möglich, die Dämpfung eines Drahtwellenleiters wegen des bei Leitern auftretenden Skineffektes herabzusetzen, da bei denjenigen Wellenlängen, bei denen die Drahtwellenleiter benutzt werden, das leitende Material nur zu einem ganz geringen Anteil für die Leitung elektrischer Ströme ausgenutzt werden kann. Beispielsweise liegt die äquivalente Leitschichtdicke bei Verwendung von Kupfer und bei der Frequenz von 10 MHz in der Größenordnung von 0,02 mm. Es ist daher bei gleichbleibenden Abmessungen nicht möglich, die Widerstandsdämpfung eines Drahtwellenleiters herabzusetzen.One can see that resulting from the dielectric material Reduce attenuation by using electrically better materials. But it is not possible reduce the attenuation of a wire waveguide because of the skin effect occurring in conductors, since at those wavelengths at which the wire waveguides are used, the conductive material can only be used to a very small extent for conducting electrical currents. For example is the equivalent conductive layer thickness when using copper and at the frequency of 10 MHz on the order of 0.02 mm. It is therefore not possible if the dimensions remain the same, reduce the resistance attenuation of a wire waveguide.
Bei der Einzelleiteranordnung zur Fortführung leitungsgebundener Oberflächenwellen (Drahtwellen) gemäß der Erfindung besteht wenigstens der äußere Teil aus einem geschichteten, abwechselnd leitende und nichtleitende, übereinanderliegende zylindrische Schichten aufweisenden Medium, wobei die Schichtdicke der leitenden Schichten kleiner ist als die äquivalente Leitschichtdicke bei der Frequenz der zu übertragenden Energie. Bei einer Frequenz von z. B. 1000 MHz wählt man für die leitenden Schichten eine Dicke von etwa Viooo mm = 1 μ. Die zwischen den leitenden Schichten liegenden Schichten aus dielektrischem Material können verschieden dick ausge-Einzelleiteranordnung With the single conductor arrangement for the continuation of conducted surface waves (wire waves) according to the invention, at least the outer part consists of a layered, alternately conductive one and non-conductive medium having cylindrical layers one on top of the other, the layer thickness of the conductive layers is smaller than the equivalent conductive layer thickness at the frequency of the to transmitted energy. At a frequency of e.g. B. 1000 MHz one chooses one for the conductive layers Thickness of about Viooo mm = 1 μ. The layers of dielectric material lying between the conductive layers Material can be made of different thicknesses-single conductor arrangement
zur Fortführung leitungsgebundenerfor the continuation of line-bound
OberflächenwellenSurface waves
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Dipl.-Ing. Franz Rosenlöhner, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Franz Rosenlöhner, Munich,
has been named as the inventor
bildet sein; z. B. kann man die äußeren Schichten aus dielektrischem Material dicker ausbilden als die inneren Schichten. Die die Einzelleiteranordnung umgebende Schicht kann aus Metall oder Isolierstoff bestehen. Es kann vorteilhaft sein, die dielektrischen Schichten dicker als die metallischen Schichten auszubilden. Ferner kann man die Dicke derjenigen leitenden Schichten, die sich in der Nähe der Oberfläche befinden, dünner wählen als die Dicke der tiefer im Querschnitt der Leiteranordnung liegenden Schichten. Die Anzahl der Schichten kann relativ niedrig, z. B. zwischen 2 bis 20, gehalten werden. Die metallischen Schichten kann man auf einen Träger, z. B. einen dielektrischen Kern, im Vakuum aufdampfen, während man zum Aufbringen der nichtleitenden Schichten bekannte Verfahren anwenden kann.be educated; z. B. one can make the outer layers of dielectric material thicker than the inner layers. The layer surrounding the individual conductor arrangement can consist of metal or insulating material. It can be advantageous to make the dielectric layers thicker than the metallic layers. Furthermore, the thickness of those conductive layers which are located in the vicinity of the surface can be selected to be thinner than the thickness of the layers lying deeper in the cross section of the conductor arrangement. The number of layers can be relatively low, e.g. B. between 2 to 20, are held. The metallic layers can be applied to a carrier, e.g. B. a dielectric core, evaporate in a vacuum, while known methods can be used to apply the non-conductive layers.
Man kann sich einen Drahtwellenleiter aus zwei zusammengehörenden Leitungssystemen vorstellen. Bei derartigen Leitersystemen ist es notwendig, daß das Fortpflanzungsmaß der Systeme gleich ist. Bei einem Drahtwellenleiter bildet nämlich der eigentliche Leiter das eine System und der diesen Leiter umgebende freie Raum mit der den Leiter umgebenden dielektrischen Schicht das andere System. Nun ist aber das resultierende Fortpflanzungsmaß des Oberflächenwellenleiters nach der Erfindung stark abhängig vom Aufbau. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die relative Dielektrizitätskonstante des die Zwischenschichten zwischen den metallischen Schichten bilden-One can imagine a wire waveguide made up of two cable systems that belong together. at For such ladder systems it is necessary that the degree of propagation of the systems is the same. At a This is because the wire waveguide forms the actual conductor of the one system and the one surrounding this conductor free space with the dielectric layer surrounding the conductor is the other system. But now that is resulting degree of propagation of the surface waveguide according to the invention strongly dependent on Construction. For this reason it is advantageous to check the relative dielectric constant of the interlayers between the metallic layers -
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den Materials kleiner als diejenige der die Leiteranordnung umgebenden dielektrischen Schicht zu wählen. Die Dämpfung der Leiteranordnung ist pro-the material smaller than that of the dielectric layer surrounding the conductor arrangement Select. The attenuation of the conductor arrangement is pro-
portional zu -^-y, wobei R der Wechselstromwiderstand bei Berücksichtigung des Skineffektes und Z der Wellenwiderstand der gesamten Leiteranordnung; sind. R ist bei der Anordnung nach der Erfindung ohnehin wesentlich kleiner als bei den bekannten Anordnungen, so daß man es sich erlauben kann, den Grenzradius des Drahtwellenleiters stark herabzusetzen, ohne daß dadurch eine Dämpfungserhöhung im Vergleich zu den bekannten Anordnungen in Kauf genommen werden muß. Man kann daher den dielektrischen Leiter so aufbauen, daß eine relativ starke Konzentration der Drahtwellen eintritt. Die oberste Schicht des Drahtwellenleiters kann also relativ dick ausgebildet werden, so daß das resultierende Fortpflanzungsmaß des den Drahtwellenleiter umgebenden Raumes merklich vermindert wird. Man kommt in diesem Fall leichter zum Ziel, weil man mit einfacheren Mitteln eine Anpassung zwischen den Fortpflanzungsmaßen des eigentlichen Drahtwellenleiter^ und des den Drahtwellenleiter umgebenden Raumes erreicht.proportional to - ^ - y, where R is the alternating current resistance taking into account the skin effect and Z is the wave resistance of the entire conductor arrangement; are. In the arrangement according to the invention, R is in any case much smaller than in the known arrangements, so that one can allow oneself to reduce the limit radius of the wire waveguide considerably without having to accept an increase in attenuation compared to the known arrangements. The dielectric conductor can therefore be constructed in such a way that a relatively high concentration of the wire waves occurs. The top layer of the wire waveguide can thus be made relatively thick, so that the resulting degree of propagation of the space surrounding the wire waveguide is markedly reduced. In this case, the goal is reached more easily because an adaptation between the propagation dimensions of the actual wire waveguide and the space surrounding the wire waveguide can be achieved with simpler means.
Der innerhalb der leitenden Schichten liegende Raum ist nur von einem ganz schwachen elektrischen Feld durchsetzt. Man kann daher zum Ausfüllen desinnersten Kernes ein elektrisch schlechtes, aber dafür mechanisch stark belastbares Material benutzen. Material mit den besten dielektrischen Eigenschaften ist nur für die dielektrischen Zwischenschichten und gegebenenfalls für die den Drahtwellenleiter umgebenden äußeren dielektrischen Schichten notwendig.The space lying within the conductive layers is only of a very weak electrical space Field interspersed. One can therefore use an electrically bad one to fill in the innermost core, but for it Use mechanically strong material. Material with the best dielectric properties only for the dielectric intermediate layers and possibly for those surrounding the wire waveguide outer dielectric layers necessary.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 1 gezeigt und besteht z. ß. aus einer Stahlseele 1 geringem Durchmessers, die mit einer relativ dicken dielektrischen Schicht 2 umgeben ist. Auf diesem dielekirischen Mantel sind die leitenden und nichtleitenden Schichten nacheinander, z. B. durch Aufdampfen, aufgetragen. Auf eine leitende Schicht folgt dabei immer eine nichtleitende Schicht usw.A preferred embodiment is shown in FIG and consists e.g. ß. from a steel core 1 of small diameter, with a relatively thick dielectric Layer 2 is surrounded. On this dielectric jacket are the conductive and non-conductive ones Layers one after the other, e.g. B. by vapor deposition applied. A conductive layer always follows a non-conductive layer, etc.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, die aus einem dielektrischen Kern 3 mit nacheinander aufgebrachten leitenden und nichtleitenden Schichten besteht. Es sind nichtleitende Kunststoffe bekannt, die eine sehr hohe Zugfestigkeit besitzen. Solche Stoffe können als Kern ohne weiteres verwendet werden.In Fig. 2, an embodiment is shown, which consists of a dielectric core 3 with successively applied conductive and non-conductive layers. There are non-conductive plastics known that have a very high tensile strength. Such substances can easily be used as the core.
Man kann ferner die Zugfestigkeit der Anordnung nach der Erfindung auch dadurch erhöhen, daß man. wie es in Fig. 3 dargestellt ist, eine Seele 4 aus einem sehr zugfesten, nichtleitenden Material, wiez. B. Polyamid verwendet, auf die man gegebenenfalls ein anderes nichtleitendes Material 5 aufträgt. Auf den so gebildeten Kern werden schließlich, wie in der Figur gezeigt, abwechselnd leitende und nichtleitende Schichten aufgebracht. Üher dem aus verschiedenen Schichten bestehenden Medium kann noch eine die Übertragungseigenschaften des Drahtwellenleiters günstig beeinflussende Schicht aus dielektrischem Material angeordnet sein.You can also increase the tensile strength of the arrangement according to the invention by. As shown in Fig. 3, a core 4 made of a very high tensile strength, non-conductive material, such as. B. polyamide is used to which another non-conductive material 5 may be applied. On those so educated Finally, as shown in the figure, the core becomes alternately conductive and non-conductive layers upset. The transmission properties can be added to the medium consisting of different layers of the wire waveguide, which has a favorable influence on the layer of dielectric material be arranged.
Es sind ferner noch Anordnungen möglich, bei denen der Kern aus Metall, z. B. Stahl, besteht und das geschichtete Medium, gegebenenfalls nach Auftragen einer relativ dünnen Isolierzwischenschicht, unmittelbar aufgebracht ist.Arrangements are also possible in which the core is made of metal, e.g. B. steel, and the layered medium, if necessary after applying a relatively thin insulating intermediate layer, is applied immediately.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES45843A DE1021043B (en) | 1955-09-30 | 1955-09-30 | Single conductor arrangement for the continuation of line-bound surface waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES45843A DE1021043B (en) | 1955-09-30 | 1955-09-30 | Single conductor arrangement for the continuation of line-bound surface waves |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1021043B true DE1021043B (en) | 1957-12-19 |
Family
ID=7485734
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DES45843A Pending DE1021043B (en) | 1955-09-30 | 1955-09-30 | Single conductor arrangement for the continuation of line-bound surface waves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1021043B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1117187B (en) * | 1959-12-31 | 1961-11-16 | Siemens Ag | Telecommunication cable with individual cores stranded in layers around a core and mutually crossed, in particular from a bundle of eight cores arranged in a single layer |
| DE3244746A1 (en) * | 1982-12-03 | 1984-06-07 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Dielectric flexible waveguide |
-
1955
- 1955-09-30 DE DES45843A patent/DE1021043B/en active Pending
Cited By (2)
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| DE3244746A1 (en) * | 1982-12-03 | 1984-06-07 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Dielectric flexible waveguide |
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