DE1034721B

DE1034721B - Abgewinkelter, rechteckiger Hohlleiter

Info

Publication number: DE1034721B
Application number: DEI5404A
Authority: DE
Inventors: Leonard Lewin; John Bernard Setchfield
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1951-01-12
Filing date: 1952-01-10
Publication date: 1958-07-24
Also published as: NL89640C; FR65458E; CH316039A; BE508374A; GB684887A; NL166566B; DE1014606B

Description

Die Erfindung betrifft über die Breitseite abgewinkelte Hohlleiter, sogenannte E-Ecken.

Bekanntlich wird zur Vermeidung einer größeren Unstetigkeitsstelle bei einem abgewinkelten Hohlleiter seine äußere Ecke abgeschrägt. Zur Kompensation der noch verbleibenden Unstetigkeit ist es bisher üblich gewesen, den die Unstetigkeit darstellenden Blindwiderstand durch Einfügung eines Blindwiderstandes mit umgekehrten Vorzeichen in Form eines Abstimmstumpfes oder einer Membran zu kompensieren.

Weiterhin ist es bekannt, runde Hohlleiter, die der Fortpflanzung von E₀₁-Wellen dienen, durch stetig gekrümmte Kniestücke umzulenken. Dabei ist in der äußeren Wandung des Kniestückes eine Abstimmschraube angeordnet, deren Aufgabe es ist, das Entstehen anderer Wellenformen im Kniestück zu verhindern.

Ein Nachteil der bekannten Winkelstücke ist es jedoch, daß die Art der Kompensation sehr stark frequenzabhängig ist. Die optimalen Werte für die Stoßstellenfreiheit eines mit einem solchen Winkelstück versehenen Hohlleiters lassen sich jeweils nur für ein relativ schmales Frequenzband erzielen.

Mit der Erfindung wird dieser Nachteil beseitigt und eine breitbandige Kompensation von Hohlleiterecken erreicht. Es liegen dabei folgende Überlegungen zugrunde: Eine kleine Unstetigkeit in einem Hohlleiter kommt in ihrer Wirkung der Einfügung einer kleinen Blindkomponente an einem bestimmten Punkte im Hohlleiter gleich; Weiterhin entspricht eine kleine Induktivität in Serie zum Hohlleiter geschaltet praktisch einer parallel zum Hohlleiter geschalteten Kapazität und umgekehrt. So kann jede Unstetigkeit als eine in einem bestimmten Punkt wirkende negative Blindkomponente (Blindleitwert bzw. Blindwiderstand) aufgefaßt werden, und zu ihrer Kompensation kann an derselben Stelle eine dem Betrag nach gleich große, aber positive Blindkomponente angebracht werden. Eine derartige Kompensation ist breitbandig. Umgekehrt kann eine zwangläufig auftretende Unstetigkeit im Hohlleiter, die einer Serien- oder Parallelindüktivität oder Kapazität entspricht, durch geeignete Einfügung einer negativen Blindkomponente an der Stelle kompensiert werden.

Mit herkömmlichen Meßmethoden zur Feststellung der Welligkeit kann im gewünschten Frequenzband der Ort der einer Unstetigkeit entsprechenden Blindkomponente im Hohlleiter ermittelt werden.

Zum Verständnis dieser Methode ist es wichtig, klar zu unterscheiden zwischen einem negativen Blindwiderstand bzw. Blindleitwert und einem negativen Blindwiderstands- bzw. Blindleitwertsschaltelement. Wie bekannt, läßt sich ein negativer Blind-

Abgewinkelter, rechteckiger Hohlleiter

Anmelder:

International Standard Electric
Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Januar 1951

Leonard Lewin, Albert Edwin Pethick

und John Bernard Setchfield,

Aldwych, London (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

leitwert durch eine positive Kapazität darstellen, also durch einen Kondensator. Ein negatiyer Blindwider-, stand kann auch durch eine negative Induktivität dargestellt werden, diese jedoch kann nicht durch ein gegenständliches Schaltelement verwirklicht werden^" obgleich, wie schon beschrieben, die Wirkung einer kleinen negativen Induktivität durch ein entsprechend gelegenes tatsächliches Schaltelement erzielt werden kann. Ein negativer Blindleitwert läßt sich entweder, durch eine positive Induktivität oder durch eine nicht gegenständliche negative Kapazität darstellen.

Demgemäß wird mit der Erfindung ein abgewinkelter rechteckiger Hohlleiter geschaffen, bei dem die durch die Abwinklung der äußeren Ecke auftretende Erhöhung des Wellenwiderstandes in der Weise kompensiert ist, daß die äußere Ecke weggeschnitten und durch eine dem Querschnitt an dieser Stelle verringerte schräge Seitenwand ersetzt ist, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Abstand der schrägen Seitenwand von der inneren Ecke des Hohlleiters größer als zur Erzielung eines maximalen Spannungsverhältnisses bei der Mittenfrequenz erforderlich gewählt ist und daß eine einstellbare Schraube in der Mitte der schrägen Seitenwand dieses Abschnittes zwischen den beiden angrenzenden Wellenleiterschenkeln so weit eingefügt ist, daß hierdurch eine positive Parallelkapazität zum Abgleich und zur vollständigen Kompensation des in der Trennebene vorhandenen Wellenwiderstandes auf den

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Wert, den die beiden angrenzenden Wellenleiterschenkel aufweisen, erreicht ist.

An Hand der Zeichnung, Fig. 1 und 2, welche ein Ausführungsbeispiel darstellen, wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen einen über die Breitseite abgewinkelten Hohlleiter;

Fig. 2 ist eine Ansicht gegen ein offenes Ende der Ecke, und Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs der Linie 4-4.

Die Grundlage der Erfindung wird wie folgt erläutert: Nehmen wir an, daß eine kleine Unstetigkeit an irgendeinem Punkt in einem Wellenleiter vorhanden ist, so hat diese Unstetigkeit die gleiche Wirkung wie eine kleine Blindkomponente an einer bestimmten Stelle im Hohlleiter. Wenn nun diese Blindkomponente einer kleinen Serieninduktivität L entspricht, dann ist die Impedanz Z, die an der Unstetigkeit vorhanden ist, Z₀ +j ω L, wobei Z₀ der Wellenwiderstand des Wellenleiters und ω die Kreisfrequenz ist.

Der entsprechende Scheinleitwert wird angenähert dargestellt durch

Z Z₀

wobei F₀ = -=- ist, wenn ω L klein verglichen mit

Z₀ ist.

Der Blindleitwertausdruck kann so betrachtet werden, als wenn er eine kleine negative Kapazität LY₀ ² ist, welche parallel zum Wellenleiter eingeschaltet ist. Diese kann vollständig neutralisiert werden, indem eine positive Kapazität gleich LF₀ ² zum Wellenleiter parallel geschaltet wird. Dabei ist die Neutralisation frequenzunabhängig. In gleicher Weise ist in ihrer Wirkung eine Unstetigkeit, die einer kleinen Parallelkapazität entspricht, gleich einer negativen Serieinduktanz, und könnte durch eine gleiche positive Induktivität, welche in Serie zum Wellenleiter geschaltet ist, kompensiert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen über seine Breitseite abgewinkelten rechteckigen Hohdleiter, eine sogenannte Ε-Ecke. Wenn der äußere Winkel gemäß bekannter Praxis abgeschrägt wird, ist die Unstetigkeitsstelle für die Übertragung von schmalen Frequenzbändern meist schon ausreichend klein. Für die Übertragung breiter Frequenzbänder bei kleiner Welligkeit bedarf es jedoch einer zusätzlichen Kompensation. An sich können die genauen Dimensionen der Abschrägung theoretisch leicht bestimmt werden. Jedoch sind die Toleranzen dieser Dimensionen sehr eng, so daß es in der Praxis schwierig ist, allen hergestellten Ecken gleiche elektrische Eigenschaften zu geben.

Gemäß der Erfindung wird die Tiefe des Eckenabschnittes so gewählt, daß parallel zum Wellenleiter eine kleine negative Kapazität auftritt, und diese wird dann durch eine einstellbare positive Kapazität, die durch eine Schraube gebildet wird, neutralisiert.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ε-Ecke besteht aus zwei kurzen Wellenleiterteilen 10 und 11, die Flansche 12 und 13 mit Befestigungslöchern 14 aufweisen. Der äußere Winkel ist abgeschnitten und durch eine Platte 15 geschlossen, durch welche eine Schraube 16 vorspringt, welche längs der zentralen Winkelhalbierungslinie zentriert ist.

Die senkrechte Entfernung d zwischen der Platte 15 und dem inneren Winkel 17 ist etwas größer, als sie im Falle des Fehlens der Schraube 16 gewählt werden würde, um maximale Verhältnisse in der Mitte des Frequenzbandes, für welche die Ecke entworfen ist, zu erhalten. Eine kleine Vergrößerung der Dimension d ist praktisch äquivalent der Einschaltung einer kleinen negativen Kapazität parallel mit dem Wellenleiter an der Ecke, welche dann durch geeignete Einstellung der Schraube 16 neutralisiert werden kann, die eine positive Kapazität an der Ecke darstellt.
Infolge von Herstellungsvariationen wird sich die

ίο effektive parallele negative Kapazität über einen kleinen Bereich verändern, und unter der Voraussetzung, daß die Verzögerung in d genügend ist, um die Variationen zu decken, kann die Schraube 16 immer so eingestellt werden, daß sie das gewünschte Ergebnis erreichen läßt.

Wenn in der Praxis die Ε-Ecke genau hergestellt ist, besteht eine sehr gute Anpassung an den Wellenleiter, aber geringe Veränderungen von d erzeugen eine im wesentlichen einheitliche Fehlanpassung über das

ao ganze Frequenzband. Indem man d etwas zu groß macht, kann die Schraube 16 immer so eingestellt werden, daß die genaue Anpassung über das ganze Band wieder hergestellt wird.

Bei einem Hohlleiter mit den Dimensionen

as 50 · 16 mm und einem zu übertragenden Frequenzband von 7 bis 8,4 cm Wellenlänge betrug die Dimension d beim Fehlen der Schraube 13,67 mm, während die genauen Abmessungen für die elektrischen Erfordernisse um 0,025 bis 0,05 mm von diesem Wert abweichen konnten. Diesen genauen Wert d während der Herstellung aufrechtzuerhalten, war sehr schwierig, so daß d auf 14,25 mm vergrößert wurde und außerdem eine Schraube 16 vorgesehen wurde. In diesem Fall konnten die Grenzen für d erweitert werden auf ± 0,25 mm, und alle Ecken konnten dann mittels der Schraube eingestellt werden, um die elektrischen Erfordernisse zu erfüllen.

Es wird verständlich sein, daß es notwendig ist, die Ecken in genau der gleichen Weise auszubauen, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Diese Figuren enthalten keine Konstruktionseinzelheiten. Es ist z. B. nicht notwendig, den äußeren Winkel abzuschneiden und die öffnung mit einer Platte zu bedecken. Die ganze Ecke könnte auch so gegossen werden, daß sie die notwendige innere Form hat. Wenn bisher ausgeführt wurde, daß der äußere Winkel weggeschnitten ist, so bedeutet das nur, daß die Ecke die innere Ausbildung hat, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Die Schraube 16 sollte Gegenmuttern aufweisen (nicht gezeigt), damit sie sich nach der endgültigen Einstellung nicht mehr verändern kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Abgewinkelter rechteckiger Hohlleiter, bei dem die durch die Abwinkelung der äußeren Ecke auftretende Erhöhung des Wellenwiderstandes in der Weise kompensiert ist, daß die äußere Ecke weggeschnitten und durch eine den Querschnitt an dieser Stelle verringernde schräge Seitenwand ersetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der schrägen Seitenwand von der inneren Ecke des Hohlleiters größer als zur Erzielung eines maximalen Spannungsverhältnisses bei der Mittenfrequenz erforderlich gewählt ist und daß eine einstellbare Schraube in der Mitte der schrägen Seitenwand dieses Abschnittes zwischen den beiden angrenzenden Wellenleiterschenkeln so weit eingefügt ist, daß hierdurch eine positive Parallelkapazität zum Abgleich und zur vollständigen Kompensation des in der Trennebene

vorhandenen Wellenwiderstandes auf den Wert, den die beiden angrenzenden Wellenleiterschenkel aufweisen, erreicht ist.

2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube längs der zentralen WinkeUialbierungslinie zentriert ist.

3. Wellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube mit Gegenmuttern versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 950 269, 950 844, 781, 961 087, 962 827, 982 404, 982 997, 984 968; USA.-Patentschrift Nr. 2 411 338; britische Patentschrift Nr. 637 109; »Elektrotechnik«, Januar 1948, S. 6.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 871 324.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen