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Hohlleiterkrümmer Die Erfindung bezieht sich auf einen Krümmer aus
einem Hohlleiter, der mittels in der Nähe beider Enden angebrachter kapazitiv wirkender
Elemente weitgehend reflexionskompensiert ist.
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Unter einem Hohlleiterkrümmer wird in diesem Zusammenhang ein Krümmer
mit einem Hohlleiter kreisförmigen oder quadratischen Querschnitts verstanden, dessen
Krümmungsradius ein Mehrfaches des Hohlleiterradius bzw. der halben Hohlleiterseite
ist und dessen mittlere Länge mindestens eine halbe mittlere Hohlleiterwellenlänge
beträgt.
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Durch die deutsche Patentschrift 1119 931 ist es bekannt, in Hohlleiterbauteilen,
wie Hohlleiterkrümmern, kleine, vorzugsweise aus dielektrischem Material bestehende
Scheiben auf der Hohlleiterinnenwand in derartiger Größe und Verteilung vorzusehen,
daß störende Reflexionen innerhalb des Hohlleiterbauteiles wenigstens -nahezu beseitigt
werden. Für den Anbringungsort der Kompensationselemente im Hohlleiterbauteil existiert
jedoch eine große Zahl von Stellen, so daß in manchen Fällen Schwierigkeiten dann
auftreten können, wenn mit einer geringen Anzahl von solchen Kompensationselementen
die Reflexionskompensation in sehr kurzer Zeit erfolgen soll. Dies ist vor allem
dann der Fall, wenn im Hohlleiterkrümmer Wellen mit unterschiedlicher Polarisation
zu übertragen sind. Zwar ist zur Fig. 1 dieser Patentschrift angegeben, daß sich
die Scheiben an den Enden eines Hohlleiterkrümmers befinden. Es handelt sich hierbei
jedoch um einen Rechteckhohlleiter zur Übertragung einer einzigen Polarisation,
bei dem die Scheiben offenbar wegen des dort angegebenen Verfahrens naturgemäß am
einfachsten am Ende des Krümmers anzubringen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie
die weitgehende Kompensation der in Hohlleiterkrümmern, insbesondere kreisförmigen
oder quadratischen Querschnitts, zur Übertragung zweier Polarisationen entstehenden
Reflexionen in besonders einfacher Weise erreicht werden kann.
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Ausgehend von einem Hohlleiterkrümmer der eingangs geschilderten Art,
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Hohlleitern, insbesondere
kreisförmigen oder quadratischen Querschnitts, für die Übertragung zweier Wellenzüge,
die senkrecht zueinander polarisiert sind, der Abstand der kapazitiv wirkenden Elemente,
insbesondere Schrauben, von beiden Enden des Krümmers, gemessen auf dessen mittlerer
Peripherie, zwischen einem Achtel und einem Viertel, insbesondere mit drei Sechzehntel,
der mittleren Hohlleiterwellenlänge im Betriebsfrequenzbereich bemessen ist. Es
ist zweckmäßig, die kapazitiven Elemente in der den maximalen und minimalen Krümmungsradius
beinhaltenden Ebene, insbesondere auf der .Seite mit dem maximalen Krümmungsradius,
anzuordnen.
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In manchen Fällen ist es günstig, an Stelle eines kapazitiven Elementes
mehrere, vorzugsweise aus Schrauben und/oder Zylindern bestehende, nahe beieinanderliegende,
kapazitive Elemente so anzubringen, daß der Schwerpunkt der Elemente von den Enden
des Krümmers aus und auf dessen mittlerer Peripherie gemessen, jeweils im Abstand
von etwa drei Sechzehntel der Betriebswellenlänge im Hohlleiter zu liegen kommt.
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Die Dicke und Eintauchtiefe der kapazitiv wirkenden Elemente, vorzugsweise
Schrauben oder Zylinder, soll dabei zweckmäßig so gewählt werden, daß sich für beide
Polarisationen die geringsten Reflexionen im Krümmer ergeben.
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Bekanntlich ist der Eindeutigkeitsbereich im Hohlleiter mit kreisrundem
oder quadratischem Querschnitt relativ schmal. Die Grenzfrequenz der nächsthöheren
Welle liegt beim kreisförmigen Hohlleiter, z. B. bei der 1,3-fachen, beim quadratischen
bei der 1,41-fachen Frequenz der Grenzfrequenz der Grundwelle. Die Reflexionen an
einem Krümmer mit einem derartigen Querschnitt steigen für diejenige Welle, deren
elektrischer Vektor in der Krümmungsebene liegt (sogenannte E-Krümmer), bei Annäherung
an diese nächsthöhere Grenzfrequenz stark an. Es ist daher erforderlich, die höchste
Betriebsfrequenz noch unter diese Grenzfrequenz zu legen. Andererseits soll die
tiefste Betriebsfrequenz der Grenzfrequenz der Grundwelle nicht zu nahe kommen wegen
der starken Frequenzabhängigkeit aller Größen in diesem Gebiet. Bei merklicher Bandbreite
ist es daher empfehlenswert, die obere Bandgrenze nahe an die Grenzfrequenz der
nächsthöheren Welle zu legen. Unter diesen Umständen verhält sich die Reflexion
für
die beiden Polarisationen ganz verschieden: Während der Krümmer für die Polarisation,
deren elektrischer Vektor in der Krümmungsebene liegt, eine relativ hohe, mit steigender
Frequenz zunehmende Reflexion aufweist, nimmt die von vornherein niedrigere Reflexion
am Krümmer für die dazu senkrechte Polarisation mit steigender Frequenz noch ab.
Es ist daher schwierig, die Reflexion in der einen Ebene für ein relativ breites
Frequenzband zu erniedrigen, ohne sie in der anderen Ebene unzulässig ansteigen
zu lassen. Würden daher zur Reflexionskompensation in einem Hohlleiterkrümmer aus
einem Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts kreisförmige Blenden angewendet, wie
es an sich naheliegend ist, so würde dies nicht zum Erfolg führen. Die Reflexion
könnte auch durch genügende Erhöhung des Krümmungsradius klein gehalten werden,
jedoch gelangt man hierdurch zu geometrisch störend großen Krümmern. Ein ungleichmäßiger
Krümmungsverlauf, wie er zur Erniedrigung des Reflexionsfaktors bei Rechteckkrümmern
vorgeschlagen worden ist, ist schon aus fertigungstechnischen Gründen unerwünscht.
Auch der übliche Abgleich mit Schrauben auf der Eingangsseite des Krümmers ist,
außer bei sehr schmalen Frequenzbändern, kaum wirksam.
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Es hat sich nun gezeigt, daß man eine erhebliche und sehr breitbandige
Verbesserung der Reflexionsverhältnisse in der Krümmungsebene unter effektiver Beibehaltung
des niedrigen Wertes für die andere Ebene erhält, wenn man beide Enden des Krümmers
in gleicher oder nahezu gleicher Weise kompensiert, durch Anbringen je eines in
der Krürnmungsebene gelegenen kapazitiven Elementes, im Abstand von annähernd je
drei Sechzehntel der Betriebswellenlänge des Hohlleiters von beiden Enden des Krümmers
aus gerechnet. Das kapazitive Element, z. B. eine nicht zu dicke Schraube oder ein
entsprechender Zylinder, wird hierzu auf einem Radius angebracht, der die mittlere
Peripherie (Hohlleiterachse) in einem Abstand von etwa drei Sechzehntel der Betriebswellenlänge
im Hohlleiter von beiden Enden des Krümmers, in diesen hinein gerechnet, schneidet.
Dieses Maß kann zwischen einem Achtel und einem Viertel der Betriebswellenlänge
im Hohlleiter liegen. Unter der Betriebswellenlänge im Hohlleiter wird hierbei die
mittlere Hohlleiterwellenlänge im Betriebsfrequenzbereich verstanden.
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Durch Wahl eines entsprechend kleinen Durchmessers der einzelnen Kompensationsschraube
ist es möglich, die Einwirkung auf die andere Polarisation klein zu halten und damit,
hinsichtlich des Reflexionsfaktors für diese Polarisation, besonders günstige Verhältnisse
zu schaffen.
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An Stelle eines einzigen kapazitiven Elementes an jedem Ende sind
auch mehrere, benachbart zueinander angeordnete kapazitiv wirkende Elemente, wie
Schrauben od. dgl., verwendbar. Für mehrere benachbarte kapazitive Kompensationselemente
ist deren Schwerpunkt für die vorhergehenden Positionsangaben maßgeblich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt. In
dieser Figur ist mit 1 die Wandung eines Hohlleiterkrümmers mit kreisförmigem oder
quadratischem Querschnitt bezeichnet, der in der Krümmungsebene entlang der Hohlleiterlängsachse
geschnitten ist. An beiden Enden des Krümmers sind die üblichen Verbindungsflansche
2 und 3 angebracht. Der größte Krümmungsradius ist mit R 1 bezeichnet, der auf die
Hohlleiterachse bezogene mit R 2 und der kleinste Krümmungsradius mit R 3. Die kapazitiv
wirkenden Elemente 4 und 5, in der Darstellung als kleine Zylinder erscheinend,
sind in diesem Beispiel auf dem größten Krümmungsradius R 1
angebracht. Der
Abstand von beiden Enden des Krümmers, auf dessen mittlerer Peripherie mit dem Radius
R 2 gemessen, ist mit a bezeichnet und entspricht etwa drei Sechzehntel der Betriebswellenlänge
im Hohlleiter.
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In manchen Fällen ist es auch günstig, die kapazitiv wirkenden Elemente
an den Stellen 6 bzw. 7 anzubringen. Weiterhin können, wie bereits erwähnt, eine
Anzahl nahe beieinanderliegende, kapazitiv wirkende Elemente an Stelle der Elemente
4 und 5 angeordnet werden, wenn die Kompensation der Reflexionen im Krümmer besonders
exakt erfolgen soll.