DE1036341B - Hohlleiteranlage fuer die UEbertragung von magnetischen Hohlrohrwellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere einer H-Welle, mit Kruemmungen in der UEbertragungsstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlleiteranlage für die Übertragung von magnetischen Hohlrohrwellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere einer H₀₁-Welle, bei der der Hohlleiter im Verlauf der Übertragungsstrecke ein- oder mehrmals gekrümmt ist. Bekanntlich wirken sich die Krümmungen eines Hohlleiters für die Übertragung von magnetischen Hohlrohrwellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere aber einer" H₀₁-WeIIe, insofern nachteilig aus, daß von der H₀₁-WeIIe vor allem eine E₁₁-WeIIe angeregt wird, die infolge der Gleichheit ihrer Übertragungsparameter mit denjenigen der H₀₁-WeIIe stark mit der H₀₁-WeIIe gekoppelt ist und damit Veranlassung zu Störungen des Übertragungsvorgangs der H₀₁-WeIIe gibt. Es müssen daher besondere Maßnahmen und Mittel vorgesehen werden, um das Entstehen und gegebenenfalls auch die Ausbreitung einer E₁₁-WeIIe in einem für die Übertragung einer H₀₁-WeIIe vorgesehenen Hohlleiter weitgehend zu unterbinden. Hierzu ist es bekannt, den Hohlleiter aus aneinandergereihten Ringen oder aus einem zu einer Wendel geformten Runddraht aufzubauen. Insbesondere ist auch vorgeschlagen worden, ein oder mehrere Flachbänder nebeneinander hochkant zu einer oder mehreren Wendeln zu formen. Bei all diesen Ausführungsformen von Hohlleitern liegen zwischen den Ringen bzw. zwischen den Windungen der Wendel schmale ring- oder wendeiförmige Schlitze, die mit Luft als verlustarmem Dielektrikum ausgefüllt sind. Durch die Wandschlitze im Hohlleiter soll hauptsächlich erreicht werden, daß die E₁₁-WeIIe in dem Hohlleiter ein Phasenmaß erhält, daß von dem der H₀₁-WeIIe stark abweicht, wodurch dem Entstehen der störenden E₁₁-Wellen vorgebeugt und die Kopplung dieser Wellen mit der H₀₁-WeIIe weitgehend aufgehoben wird. Außerdem ist es bekannt, in den Schlitzen oder über den Schlitzen Dämpfungsmaterialien anzuordnen, damit die durch die E₁₁-WeIIeH angeregten Wellen in den Schlitzen stark gedämpft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hohlleiteranlage für die Übertragung von magnetischen Hohlrohrwellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere einer H₀₁-WeIIe, mit Krümmungen in der Übertragungsstrecke, bei der der Hohlleiter aus aneinandergereihten Metallringen oder aus einem oder mehreren nebeneinander zu einer Wendel geformten Metallbändern oder -drahten besteht, wobei zwischen den Ringen bzw. den Windungen der Wendel schmale ring- bzw. wendeiförmige Schlitze liegen, den Hohlleiter derart auszubilden, daß die zur Übertragung vorgesehene magnetische Welle mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere die H₀₁-WeIIe, unter möglichst geringer Zusatzdämpfung übertragen werden kann, ohne daß dadurch der vorteilhafte Einfluß der ring-

Hohlleiteranlage für die Übertragung

von magnetischen Hohlrohrwellen

mit elektrischem Zirkularfeld,

insbesondere einer H₀₁-WeIIe,

mit Krümmungen
in der Übertragungsstrecke

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Dietrich Marcuse, Berlin-Haselhorst,
ist als Erfinder genannt worden

oder wendeiförmigen Schlitze auf die E_1:1-Wellen verlorengeht. Die Erfindung besteht darin, daß die Schlitze im geradlinigen Teil eines derartigen Hohlleiters mit einem Dielektrikum hohen Verlustwinkels und im gekrümmten Teil mit einem möglichst verlustarmen Dielektrikum, vorzugsweise Luft, ausgefüllt sind. Wesentlich für die Erfindung ist also, daß die Dielektrika in den Schlitzen von stark abweichenden Eigenschaften hinsichtlich ihrer Verlustwinkel sind, je nachdem ob sie für die Schlitze im gekrümmten oder ob sie für die Schlitze im geradlinigen Teil des Hohlleiters vorgesehen sind, und zwar so, daß der Verlustwinkel im Dielektrikum im geradlinigen Teil größer ist. Für diese besondere Auswahl der Dielektrika sind die folgenden Gesichtspunkte bezüglich der Wirkungsweise der Schlitze im gekrümmten Teil des Hohlleiters einerseits und im geradlinigen Teil des Hohlleiters andererseits von entscheidender Bedeutung.

Der geradlinige Teil des geschlitzten Hohlleiters wirkt, sofern die Schlitze genügend schmal sind, für die H₀₁-WeIIe oder allgemeiner für die H_0n-WeIIe wie ein durchgehendes geschlossenes Rohr, da die nur in zirkularer Richtung verlaufende elektrische Feldstärke der H₀₁-WeIIe an den ring- bzw. wendelförmig verlaufenden Eingangsöffnungen der Schlitze aperiodische Wellen anregt, also praktisch nicht in die Schlitze eindringt. Für den Ausbreitungsvorgang der H₀₁-WeIIe ist es daher im wesentlichen gleichgültig, welcher Art das Dielektrikum in den Schlitzen ist. Anders dagegen liegen die Verhältnisse für die E₁₁-

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Claims (6)

Welle. Durch ihre longitudinal elektrische und ihre zirkuläre magnetische Feldstärkekomponente werden an den ring- bzw. wendeiförmigen Eingangsöffnungen Wellen angeregt, deren elektromagnetisches Feld transversal zur radialen Richtung liegt, wobei die elektrische Komponente senkrecht zur zirkulären Richtung der Schlitze liegt, und die sich daher nach Art einer Lecher-Welle in den Schlitzen in radialer Richtung ausbreiten können. Aus der E11-WeIIe wird also Energie in die Schlitze abgestrahlt und damit die E11-Welle gedämpft. Diese Dämpfung wird noch dadurch erhöht, daß das Dielektrikum in den Schlitzen einen hohen Verlustwinkel hat und die Schlitze vorteilhaft eine solche große radiale Tiefe haben, daß die Wellen in den Schlitzen bis zum Schlitzende abgedämpft sind. Aufgabe der im geradlinigen Teil des Hohlleiters gelegenen Schlitze mit verlustreichem Dielektrikum ist es daher, neben der Entkopplung der E11-WeIIe und H01-WeIIe die in den Krümmungen der Ubertragungsstrecke entstehende und sich von dort ausbreitende E11-WeIIe in hohem Maße zu dämpfen, um damit ihre Ausbreitung über längere Strecken zu unterbinden. Der Ausbreitungsvorgang der H01-Wellen wird hierdurch — wie bereits schon erwähnt — praktisch kaum gestört. Den Schlitzen in den Krümmungen des Hohlleiters fällt vor allem die Aufgabe zu, das Entstehen von E11-Wellen weitgehend zu verhindern. Wenn sich auch in den Krümmungen eine Modusumwandlung nicht vollständig vermeiden läßt, so wird durch die Schlitze wenigstens erreicht, daß die Anregung einer E11-WeIIe durch die H01-WeIIe nur verhältnismäßig schwach ist und daher die En-WeIIe nur als sehr schwache Störung in Erscheinung tritt. Diese, wenn auch schwache Modusumwandlung bewirkt aber eine in erster Näherung mit dem Quadrat der Krümmung, d. h. mit l/i?2 (R = Krümmungsradius), ansteigende Dämpfungszunahme der H01-Wellen in den Leiterkrümmungen. Hier wirkt sich eine Energieabwanderung aus der E11-WeIIe in die Schlitze, wie sie im geradlinigen Teil des Hohlleiters erwünscht ist, gerade nachteilig aus, da eine Energieabwanderung aus der E11-WeIIe gleichzeitig eine Zusatzdämpfung der H01-WeIIe mit sich bringt. Die Anordnung von verlustbehafteten Materialien in den Schlitzen wäre also schädlich. Um überhaupt ein Eindringen der E11-WeIIe in die Schlitze zu unterbinden, kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Schlitze im gekrümmten Teil des Hohlleiters an ihren Enden kurzzuschließen und ihre radiale Tiefe gleich oder annähernd gleich 1U oder einem ungeradzahligen Vielfachen von 1U der in den Schlitzen wirksamen Wellenlänge bei der mittleren Übertragungsfrequenz zu wählen. Die Schlitze wirken dann als Sperresonanzkreise für die E11-WeIIe. Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen Hohlleiter gemäß der Erfindung. Gemäß dieser Zeichnung besteht der Hohlleiter aus einzelnen Metallringen mit im wesentlichen hochkantigem Querschnitt. Die Metallringe des geradlinigen Teiles des Hohlleiters sind mit 1 und die des gekrümmten Teiles mit 2 bezeichnet. Die Metallringel des geradlinigen Teiles haben dabei in radialer Richtung eine größere Ausdehnung als die Metallringe 2 des gekrümmten Teiles. Die einzelnen Metallringe sind beipielsweise durch einen über ihnen angeordneten Mantel 3 bzw. 4 in einem geeigneten Abstand voneinander gehalten, so daß zwischen ihnen schmale ringförmige Schlitze 5 bzw. 6 liegen. Die Schlitze 5 im geradlinigen Teil sind gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung mit einem Dielektrikum hohen Verlustwinkeis ausgefüllt, und ihre radiale Tiefe, d. h. die radiale Erstreckung der Ringe 1, ist vorteilhaft so gewählt, daß die in die Schlitze eindringenden, von der E11-WeIIe angeregten Wellen bis zum Schlitzende abgedämpft sind. Der über den Ringen 1 des geradlinigen Teiles angeordnete Mantel 3 bzw. 4 besteht zweckmäßig aus elastischem dielektrischem Material. Die Schlitze 6 im gekrümmten Teil des Hohlleiters haben entsprechend der kleineren Ringabmessung in radialer Richtung eine kleinere radiale Tiefe als die Schlitze 5 im geradlinigen Teil und sind gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung mit einem verlustarmen Dielektrikum, vorzugsweise Luft, ausgefüllt. Die Schlitze sind vorteilhaft an den Enden kurzgeschlossen, und ihre Tiefe bzw. die radiale Erstreckung der Ringe beträgt zweckmäßig 1U oder ein ungeradzahliges Vielfaches von 1U der in den Schlitzen wirksamen Wellenlänge bei der mittleren Übertragungsfrequenz. Der Kurzschluß der Schlitze an ihren Enden kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der über den Ringen angeordnete Mantel 4 aus, beispielsweise elastischem, dielektrischem Material an der dem Hohlraum zugekehrten Seite metallisiert ist. Auch kann es hierzu genügen, daß der Mantel 4 aus einem halbleitenden Material besteht. Durch diese Schlitzausführung wird eine Abwanderung der Energie aus der E11-WeIIe in die Schlitze und damit eine zusätzliche Dämpfung der H01-WeIIe in der Krümmung weitgehend vermieden. Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind noch weitere Ausführungsformen möglich. So kann z. B. der Hohlleiter sowohl im geradlinigen als auch im gekrümmten Teil statt aus aneinandergereihten Ringen auch aus ein oder mehreren nebeneinander zu einer Wendel geformten Metallbändern oder -drähten bestehen, wobei die Metallbänder vorteilhaft hochkant gewickelt sind. Bei diesen Ausführungsformen liegen zwischen den einzelnen Windungen wendelförmig verlaufende Schlitze. Auch kann der Hohlleiter im gekrümmten Teil selbstverständlich denselben Außendurchmesser haben wie der geradlinige Teil. Ferner ist es möglich, daß die Ringe ein von der dargestellten rechteckigen Form des Querschnitts abweichendes Profil haben, z. B. sich zum Außendurchmesser hin etwa keilförmig erweitern. Patent AXSPR fr. n E:

1. Hohlleiteranlage für die Übertragung von magnetischen Hohlrohrwellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere einer H₀₁-WeIIe, mit Krümmungen in der Übertragungsstrecke, bei der der Hohlleiter aus aneinandergereihten Metallringen oder aus einem oder mehreren nebeneinander zu einer Wendel geformten Metallbändern oder -drähten besteht, wobei zwischen den Ringen bzw. den Windungen der Wendel schmale ring- bzw. wendeiförmige Schlitze liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze im geradlinigen Teil des Hohlleiters mit einem Dielektrikum hohen Verlustwinkels und gleichzeitig im gekrümmten Teil mit einem möglichst verlustarmen Dielektrikum, vorzugsweise Luft, ausgefüllt sind.

2. Hohlleiteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze im gekrümmten Teil des Hohlleiters an ihren äußeren Seiten kurzgeschlossen sind und eine radiale Tiefe haben, die annähernd gleich ¹U oder einem ungeradzahligen Vielfachen von ¹A der in den Schlitzen wirksamen

Wellenlänge bei der mittleren Übertragungsfrequenz ist.

3. Hohlleiteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze im geradlinigen Teil des Hohlleiters eine solche große Tiefe haben, daß die in die Schlitze eindringenden Wellen an den Schlitzenden abgedämpft sind.

4. Hohlleiteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe des Hohlleiters einen hochkantigen Querschnitt haben oder die Wendel aus einem hochkant gewickelten Metallband gebildet ist.

5. Hohlleiteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Hohlleiter ein Mantel aus elastischem dielektrischem Material angeordnet ist.

6. Hohlleiteranlage nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel im gekrümmten Teil des Hohlleiters an der dem Hohlraum zugekehrten Seite mit einer leitenden Schicht versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 649 578.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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