DE1205163B

DE1205163B - Waveguide elbow

Info

Publication number: DE1205163B
Application number: DES79731A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Karl Schnetzler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-06-01
Filing date: 1962-06-01
Publication date: 1965-11-18

Description

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.Waveguide elbow The invention relates to an elbow from a waveguide, which acts capacitively by means of attached near both ends Elements is largely reflection-compensated.

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.In this context, a waveguide bend is a bend understood with a waveguide circular or square cross-section, its The radius of curvature is a multiple of the waveguide radius or half the waveguide side and its mean length is at least half the mean waveguide wavelength amounts to.

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.From the German patent specification 1119 931 it is known, in waveguide components, such as waveguide bends, small ones, preferably made of dielectric material Provide disks on the inner wall of the waveguide in such a size and distribution, that disruptive reflections within the waveguide component at least almost eliminated will. There is a location for the compensation elements in the waveguide component however, a large number of places, so that in some cases difficulties then can occur if with a small number of such compensation elements the reflection compensation should take place in a very short time. This is above all This is the case when there are waves with different polarization in the waveguide bend are to be transferred. Although it is indicated for Fig. 1 of this patent that the discs are at the ends of a waveguide bend. It is here however, a rectangular waveguide for the transmission of a single polarization, in which the disks apparently because of the procedure specified there naturally on are easiest to attach at the end of the bend.

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.The invention is based on the object of showing a way how the extensive compensation in waveguide bends, especially circular ones or square cross-section, for the transmission of two polarizations Reflections can be achieved in a particularly simple manner.

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.Starting from a waveguide bend of the type described above, this object is achieved according to the invention in that with waveguides, in particular circular or square cross-section, for the transmission of two wave trains, polarized perpendicular to each other, the distance between the capacitively acting elements, in particular screws, from both ends of the manifold, measured on its middle one Periphery, between an eighth and a quarter, especially three sixteenths, the mean waveguide wavelength in the operating frequency range. It it is useful to place the capacitive elements in the maximum and minimum radius of curvature containing plane, especially on the side with the maximum radius of curvature, to arrange.

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.In some cases it is beneficial to replace a capacitive element several, preferably consisting of screws and / or cylinders, close together, Install capacitive elements so that the center of gravity of the elements is from the ends of the elbow measured from and on its middle periphery, in each case at a distance of about three sixteenths of the operating wavelength comes to lie in the waveguide.

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.The thickness and immersion depth of the capacitive elements, preferably Screws or cylinders should be chosen expediently so that they work for both Polarizations result in the least reflections in the elbow.

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.It is known that the uniqueness area in the waveguide is circular or square cross-section relatively narrow. The cutoff frequency of the next higher Wave is at the circular waveguide, z. B. at 1.3 times the square at 1.41 times the frequency of the cutoff frequency of the fundamental wave. The reflections on a manifold with such a cross-section increase for the shaft whose electric vector lies in the plane of curvature (so-called E-bend) when approaching at this next higher limit frequency strongly. It is therefore required to be the highest To put the operating frequency below this cut-off frequency. On the other hand, the The lowest operating frequency of the cut-off frequency of the fundamental wave does not come too close because the strong frequency dependence of all quantities in this area. With a noticeable bandwidth it is therefore advisable to keep the upper band limit close to the cutoff frequency of the to lay the next higher wave. Under these circumstances the reflection behaves for the two polarizations are quite different: while the bend for the polarization, whose electrical vector lies in the plane of curvature, a relatively high one, with increasing If the reflection increases in frequency, the reflection which is lower from the outset takes on at the manifold for the perpendicular polarization with increasing frequency. It is therefore difficult to have the reflection in one plane for a relatively wide one To lower the frequency band without increasing it impermissibly in the other level allow. Would therefore be used for reflection compensation in a waveguide bend circular apertures applied to a waveguide circular cross-section, such as it is obvious in itself, this would not lead to success. The reflection could also be kept small by increasing the radius of curvature sufficiently, however, this leads to geometrically disturbing large bends. An uneven one Curvature course, as used to lower the reflection factor in rectangular bends has been proposed is undesirable for manufacturing reasons alone. Also the usual adjustment with screws on the inlet side of the manifold is barely effective except for very narrow frequency bands.

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.It has now been shown that one has a considerable and very broadband Improvement of the reflection conditions in the plane of curvature while effectively maintaining it of the low value for the other level is obtained by taking both ends of the elbow compensated in the same or almost the same way by adding one in the capacitive element located on the plane of curvature, at a distance of approximately each three sixteenths of the operating wavelength of the waveguide from either end of the elbow of all things. The capacitive element, e.g. B. a not too thick screw or a corresponding cylinder, is attached to a radius that is the middle Periphery (waveguide axis) at a distance of about three sixteenths of the operating wavelength in the waveguide from both ends of the bend, counting into this, intersects. This measure can be between an eighth and a quarter of the operating wavelength lie in the waveguide. The operating wavelength in the waveguide is the understood mean waveguide wavelength in the operating frequency range.

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.By choosing a correspondingly small diameter for the individual compensation screw it is possible to keep the effect on the other polarization small and thus, with regard to the reflection factor for this polarization, particularly favorable ratios to accomplish.

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.Instead of a single capacitive element at each end also several, adjacently arranged capacitively acting elements, such as Screws or the like, can be used. For several neighboring capacitive compensation elements their focus is decisive for the previous position information.

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.An embodiment of the invention is shown in the figure. In this figure, 1 denotes the wall of a waveguide bend with a circular or square cross-section, which is cut in the plane of curvature along the longitudinal axis of the waveguide. The usual connecting flanges 2 and 3 are attached to both ends of the bend. The largest radius of curvature is denoted by R 1, the one related to the waveguide axis with R 2 and the smallest radius of curvature with R 3 1 attached. The distance from both ends of the bend, measured on its central periphery with the radius R 2, is denoted by a and corresponds to approximately three sixteenths of the operating wavelength in the waveguide.

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.In some cases it is also beneficial to use the capacitive elements to be attached at points 6 and 7, respectively. Furthermore, as already mentioned, a Number of capacitive elements in close proximity to one another instead of the elements 4 and 5 are arranged if the compensation of the reflections in the manifold particularly should be done exactly.

Claims

Claims: 1. Elbow from a waveguide, which means in the Near both ends of attached capacitive elements, largely reflection-compensated is, characterized in that with waveguides, in particular circular or square cross-section, for the transmission of two wave trains that are perpendicular are polarized to one another, the distance between the capacitively acting elements, in particular Screws, from both ends of the elbow, measured on its middle periphery, between an eighth and a quarter, especially with three sixteenths, the mean waveguide wavelength is measured in the operating frequency range.

2. elbow according to claim 1, characterized in that the capacitive elements in the maximum and minimum radius of curvature containing plane, in particular on the Side with the maximum radius of curvature.

3. manifold according to claim 2, characterized in that instead of a single capacitive element several, preferably consisting of screws and / or cylinders, close together, capacitive elements are attached, the center of gravity of the ends of the Elbow measured from and on its middle periphery, each at a distance of about three sixteenths of the operating wavelength in the waveguide.

4. Elbow according to claim 3, characterized in that the thickness and immersion depth of the capacitively acting elements is selected to be so large that there are the least reflections in the elbow for both polarizations. Older patents considered: German Patent No. 1119 931.