DE1541616C2 - Low reflection forest stand - Google Patents
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
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Description
Die Erfindung betrifft einen reflexionsarmen Abschlußwiderstand für Hohlleiteranordnungen, bestehend aus einem am abschlußseitigen Ende eines Rundhohlleiters zentrisch angeordneten kegelförmigen Hohlleiterabschluß aus Widerstandsmaterial, wobei 5 der Kegel mit der Spitze gegen die Ausbreitungsrichtung der Welle gerichtet ist oder das Abschlußwiderstandsmaterial eine kegelförmige Ausnehmung mit in Ausbreitungsrichtung der Welle liegender Spitze aufweist.The invention relates to a low-reflection terminating resistor for waveguide arrangements, consisting from a cone-shaped one arranged centrally on the terminating end of a circular waveguide Waveguide termination made of resistance material, with 5 the cone with the tip against the direction of propagation the shaft is directed or the terminating resistor material has a conical recess with a tip lying in the direction of propagation of the wave.
Als Widerstandsmaterial in Hohlleiterabsorbern verwendet man häufig bekohlte Pertinaxscheiben. Die einfachste Form besteht aus einer quer zum Hohlleiter, etwa im Abstand A///4 vom kurzgeschlossenen Hohlleiterende, angeordneten Widerstandsfolie. Die richtige Anpassung wird durch geeignete Schichtdicke des Kohlebelags erreicht. Wegen des Λπ/4-Abstandes ist die Anordnung frequenzabhängig. Weniger frequenzabhängig ist eine Folie in Längsrichtung des Hohlleiters. Eine günstigere Form als eine einfache rechteckige Folie ist die zum offenen Ende hin angeschrägte Folie. Eine andere Herstellungsart von Absorbern besteht in der Verwendung von stark dämpfender dielektrischer Substanz, etwa eines Bindemittels geringer Dielektrizitätskonstante vermischt mit HF-Eisenpulver, einer Mischung von Sand und Kohlepulver oder auch Ferriten. Günstig ist ein stetiger Übergang von Luft auf das Dielektrikum etwa durch eine keilförmige Ausbildung. Diese Dämpfungssubstanzen haben gegenüber den Widerstandsfolien auch den Vorteil, höhere Leistungen aufnehmen zu können.Carbon-coated Pertinax disks are often used as resistance material in waveguide absorbers. the The simplest form consists of one across the waveguide, Resistance foil arranged approximately at a distance A /// 4 from the short-circuited waveguide end. the Correct adaptation is achieved through a suitable layer thickness of the carbon coating. Because of the Λπ / 4 distance the arrangement is frequency-dependent. A film in the longitudinal direction of the is less frequency-dependent Waveguide. A more favorable shape than a simple rectangular film is that which is bevelled towards the open end Foil. Another way of manufacturing absorbers is to use strong damping dielectric substance, e.g. a binder with a low dielectric constant mixed with HF iron powder, a mixture of sand and carbon powder or ferrites. A steady one is cheap Transition from air to the dielectric, for example through a wedge-shaped design. These damping substances have compared to the resistance foils also the advantage of being able to absorb higher services.
Durch die britische Patentschrift 800 859 ist ein in einen Hohlleiter mit rechteckförmigem Querschnitt eingebauter kegelförmiger Abschlußwiderstand bekanntgeworden, dessen Spitze so gerichtet ist, daß Reflexionen im wesentlichen vermieden werden. Ein Abschlußwiderstand koaxialer Bauart wird in der deutschen Patentschrift 1066 251 beschrieben. Der den Abschlußwiderstand bildende kegelförmige Körper ist unter einem flachen Winkel schief angeschnitten, um die in der koaxialen Leitung auftretenden Reflexionen auf einen Bruchteil derjenigen zu vermindern, die bei einem nicht angeschnittenen kegelartigen Übergang entstehen würden. Der Dämpfungskörper kann auch hohlkegelig ausgebildet sein.The British patent specification 800 859 is a waveguide with a rectangular cross-section built-in conical terminating resistor became known, the tip of which is directed so that Reflections are essentially avoided. A terminating resistor of coaxial design is in the German patent specification 1066 251. The conical body forming the terminating resistor is cut obliquely at a shallow angle to avoid the reflections occurring in the coaxial line to reduce to a fraction of that which occurs with an uncut cone-like Transition would arise. The damping body can also be designed as a hollow cone.
Aus der britischen Patentschrift 861 175 werden koaxial aufgebaute Dämpfungsglieder bekannt. Zur Dämpfung der elektromagnetischen Wellen dienen Schichten, die auf konusförmige Körper aus dämpfungsarmem dielektrischem Stoff aufgebracht sind und von den elektromagnetischen Wellen durchdrungen werden. Die Neigung der Oberfläche des konusförmigen Körpers zur Achse des Dämpfungsgliedes soll dabei so gewählt werden, daß die auf der Oberfläche der Dämpfungsschicht ankommende elektromagnetische Energie den konusförmigen Körper möglichst ohne Reflexionen durchdringt. Um hierbei insbesondere auch noch den Oberflächenwiderstand berücksichtigen zu können, wird eine empirische Ermittlung dieses Winkels empfohlen. Dieser hängt von der Beschaffenheit des dielektrischen Materials, aus dem der Körper besteht, und vom Material der Widerstandsschicht, mit dem der Körper überzogen ist, ab. Aus der Zeitschrift Archiv für technisches Messen, V 376-6, August 1950, T 89, ist ferner ein aus Holz bestehender Kegel zur Dämpfung elektromagnetischer Wellen bekannt.Coaxially constructed attenuators are known from British patent specification 861 175. To the Attenuation of the electromagnetic waves are used by layers, which are made of low-attenuation on conical bodies dielectric material are applied and penetrated by the electromagnetic waves will. The inclination of the surface of the conical body to the axis of the attenuator should be chosen so that the on the Electromagnetic energy arriving on the surface of the damping layer hits the cone-shaped body penetrates without reflections if possible. In particular, the surface resistance To be able to take into account, an empirical determination of this angle is recommended. This depends on the nature of the dielectric material of which the body is made and the material of the resistive layer, with which the body is covered. From the magazine Archive for Technical Measurement, V 376-6, August 1950, T 89, is also a wooden cone for damping electromagnetic Waves known.
In der USA.-Patentschrift 32 89 109 wird ein wassergekühlter Verlustwiderstand großer Leistungen für den Abschluß von Rechteckhohlleitungen beschrieben, dessen die Verlustleistung aufnehmende Flüssigkeit in einem nicht aus verlustbehaftetem Material hergestellten Kanal geführt wird. Die elektromagnetische Welle gelangt aus dem Hohlleiter über ein wellendurchlässiges Fenster in den Kühlmittelkanal dreieckförmigen Querschnitts und wird dort unmittelbar von dieser Flüssigkeit absorbiert. Der Kanal, durch den das Kühlmittel fließt, erstreckt sich quer zum Hohlleiter und besitzt keinerlei verlustbehaftete Wände. Vom Hohlleiter aus gesehen, laufen die Kanalwände keilförmig zusammen. Der an der Keilspitze entstehende Winkel im Absorberflüssigkeits-Kanal wird nun so dimensioniert, daß die elektromagnetischen Wellen einen möglichst langen Weg durch die Absorberflüssigkeit nehmen müssen und insbesondere keine Energiekonzentration in der Flüssigkeit auftritt.In the USA. Patent 32 89 109 a water-cooled loss resistor of great power for the completion of rectangular hollow lines, which absorbs the power loss Liquid is guided in a channel not made of lossy material. The electromagnetic The wave comes out of the waveguide through a wave-permeable window into the coolant channel triangular cross-section and is there directly absorbed by this liquid. Of the The channel through which the coolant flows extends across the waveguide and does not have any lossy Walls. Seen from the waveguide, the channel walls converge in a wedge shape. The one at the The angle created by the wedge tip in the absorber fluid channel is now dimensioned in such a way that the electromagnetic Waves have to take the longest possible path through the absorber liquid and in particular, no energy concentration occurs in the liquid.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber bekannten Anordnungen verbesserten reflexionsarmen Abschlußwiderstand für runde Hohlleitungen, insbesondere für Hohlleiteranordnungen weiten Querschnitts, zu schaffen. Der Abschlußwiderstand soll insbesondere so aufgebaut sein, daß er wellentypenrein ist.The present invention is based on the object of a prior art arrangement Improved anechoic terminating resistor for round hollow lines, especially for waveguide arrangements wide cross-section. The terminating resistor should in particular be structured in this way be that he is pure wave types.
Gemäß der Erfindung wird ein reflexionsarmer Abschlußwiderstand obengenannter Art dadurch wellentypenrein ausgebildet, daß der Winkel α der Kegelspitze der Bedingung a. = According to the invention, a low-reflection terminating resistor of the above-mentioned type is formed of a single wave type in that the angle α of the cone apex of the condition a. =
180°180 °
(m = 2, 3, 4 usw.)(m = 2, 3, 4 etc.)
genügt. Durch diese Maßnahmen erhält man für H0 „- und E0„-Wellen eine technisch einfache Ausführung nicht nur eines wellentypenreinen, sondern auch eines extrem breitbandigen Abschlußwiderstandes. Ferner weisen derartig ausgebildete Abschlußwiderstände trotz ihrer relativ kurzen Baulänge nur einen geringen und frequenzunabhängigen Reflexionsfaktor auf.enough. Through these measures, a technically simple design not only of a single-wave but also of an extremely broadband terminating resistor is obtained for H 0 "and E 0" waves. Furthermore, terminating resistors designed in this way have, despite their relatively short overall length, only a low and frequency-independent reflection factor.
Von einem Abschlußwiderstand für Hohlleiter wird nicht nur ein geringer Reflexionsfaktor, sondern insbesondere auch Freiheit von Wellentypumwandlung verlangt. Legt man der Betrachtung einen Aufbau des Abschlußwiderstandes nach F i g. 1 a mit einem beliebigen Spitzenwinkel α zugrunde und nimmt man an, daß auf ihn elektromagnetische Energie vom H0„-Wellentyp auftrifft, dann reflektiert der Widerstandskörper einen Anteil der Energie vom höheren Typ der H07rWellen (« = 2,3 usw.). Ein Grund für die Entstehung von zurücklaufenden Störwellen kann die aus der Optik bekannte Polarisationsabhängigkeit des Reflexionsfaktors des Absorbermaterials sein. Man gibt daher dem H01-Abschlußwiderstand eine Kegelform, die man als die dem Feldbild der Ho»- und E0Ji-Wellen angemessene Form bezeichnen kann. Wie aus Fig. la ersichtlich, strahlt die reflektierte Welle schräg, aber achsensymmetrisch in den Hohlleiter zurück. Das bedeutet, daß störende Hon-Wellen in > 2) zurücklaufen. Die Wellentypenreinheit ist daher von ganz großer Bedeutung, weil die unerwünschten Wellen nicht mehr ohne besonderen Aufwand zu beseitigen sind.A terminating resistor for waveguides is required not only to have a low reflection factor, but also, in particular, to be free from wave type conversion. If you consider a structure of the terminating resistor according to FIG. 1 a with an arbitrary apex angle α and if one assumes that it is hit by electromagnetic energy of the H 0 "-wave type, then the resistance body reflects a portion of the energy of the higher type of the H 07r waves (« = 2,3 etc.) . One reason for the occurrence of returning interference waves can be the polarization dependence of the reflection factor of the absorber material, which is known from optics. Therefore given the H 01 -Abschlußwiderstand a cone shape that one as the field image of H o "- and E can denote 0 Ji-waves appropriate form. As can be seen from Fig. La, the reflected wave radiates obliquely, but axially symmetrical back into the waveguide. This means that disturbing H on waves run back in > 2). The purity of the wave types is therefore of great importance because the unwanted waves can no longer be eliminated without special effort.
Die schräg austretende elektromagnetische Strahlung und Reflexion läßt sich bei dem Abschlußwiderstand nach der Erfindung dadurch vermeiden, daß man den Kegelwinkel α derart geeignet wählt, daß die H01-WeIIe phasengleich über den ganzen Querschnitt wieder in sich selbst zurückgespiegelt wird, eine Er-The diagonally emerging electromagnetic radiation and reflection can be avoided in the terminating resistor according to the invention by choosing the cone angle α in such a way that the H 01 wave is reflected back into itself in phase over the entire cross section, a result
scheinung, die nur mit ganz bestimmten Winkeln α zu erreichen ist. Der erste derartige Wert ist, wie in Fig. Ib gezeigt, α = 90°. Man hat es hier mit zwei Reflexionsstellen zu tun, nämlich die eine am Kegelmantel und die andere an der Rohrwand. Bei a = 60° (Fig. Ic) treten drei Reflexionsstellen auf. Bei der in F i g. 1 d dargestellten Ausführungsform besitzt der Kegelspitzenwinkel α den Wert 45°. Es entstehen hier vier Reflexionsstellen. Es werden also nur dann keine Störwellentypen von einem im Hohlleiter koaxial angeordneten Kegel reflektiert,appearance that can only be achieved with very specific angles α. The first such value is, as shown in Fig. Ib, α = 90 °. You are dealing with two reflection points, namely one on the cone surface and the other on the pipe wall. At a = 60 ° (Fig. Ic) there are three reflection points. In the case of the in FIG. The embodiment shown in FIG. 1 d, the cone tip angle α has the value 45 °. There are four points of reflection here. So only then are no types of interfering waves reflected from a cone coaxially arranged in the waveguide,
180°180 °
wenn der Spitzenwinkel α der Beziehung fürwhen the apex angle α of the relationship for
m = 2, 3, 4 usw. genügt. Diese Dimensionierung ist von besonderer Bedeutung in der Weitverkehrs-Hohlleitertechrük, da hier die Hohlleitung weit über ihrer H01-Grenzfrequenz betrieben werden muß (quasioptisch); bei diesem Betrieb können nämlich in den Abschlußwiderständen Wellentypumwandlungen und reflektierte Anteile in Form von unerwünschten störenden Wellentypen auftreten. Der bedeutende Vorteil des Abschlußwiderstandes nach der Erfindung liegt insbesondere darin, daß man einen sehr niedrigen Reflexionsfaktor und gute Wellentypenreinheit bereits bei sehr kurzen Baulängen erreicht.m = 2, 3, 4 etc. is sufficient. This dimensioning is of particular importance in the long- haul waveguide system, since here the waveguide must be operated well above its H 01 limit frequency (quasi-optical); During this operation, wave type conversions and reflected components in the form of undesired, interfering wave types can occur in the terminating resistors. The significant advantage of the terminating resistor according to the invention lies in the fact that a very low reflection factor and good wave type purity are achieved even with very short overall lengths.
Bei einer Ausbildung des Abschlußwiderstandes in der Weise, daß die Spitze des Kegels gegen die Ausbreitungsrichtung der Welle gerichtet ist (F i g. 1 und 3), entspricht m gleichzeitig der Anzahl der Reflexionsstellen an Kegelmantel und Hohlleiterwand. If the terminating resistor is designed in such a way that the tip of the cone is directed against the direction of propagation of the wave (FIGS. 1 and 3), m simultaneously corresponds to the number of reflection points on the cone jacket and waveguide wall.
In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht das Absorbermaterial aus Weichholz, welches bei einer kleinen Dielektrizitätskonstante und einer genügend geringen Leitfähigkeit noch eine derartige Dämpfung für die Mikrowelle besitzt, daß die eingedrungene Welle genügend abgedämpft wird und nicht wieder aus dem Kegel austritt.In an advantageous further development of the subject matter of the invention, the absorber material consists of softwood, which with a small dielectric constant and a sufficiently low conductivity still such Attenuation for the microwave has that the penetrated wave is sufficiently attenuated and does not come out of the cone again.
Durch eine Ausbildung der Hohlleiterwand auf einer etwa der Höhe des Kegels entsprechenden Länge aus Holz ergibt sich eine weitere Verbesserung des Abschlußwiderstandes hinsichtlich seines Reflexionsfaktors. Bei dieser Ausbildung des Abschlußwiderstandes wird auch in der Hohlleiterwand ein Teil der Welle verschluckt, und nur ein ganz geringer Teil läuft zurück.By forming the waveguide wall at a length corresponding approximately to the height of the cone wood results in a further improvement in the terminating resistor with regard to its reflection factor. With this design of the terminating resistor, part of the is also in the waveguide wall Wave swallowed and only a very small part runs back.
F i g. 2 zeigt einen Abschlußwiderstand, bei dem das Abschlußwiderstandsmaterial kegelförmig ausgenommen ist.F i g. Fig. 2 shows a terminating resistor in which the terminating resistor material is recessed in a conical shape is.
Neben der Wellentypenreinheit ist bei einem Abschlußwiderstand vor allem ein geringer Reflexions-In addition to the purity of the wave types, a terminating resistor has a low reflection
45 faktor von Bedeutung. Das wird dann erreicht, wenn bei jedem Auf treffen der Welle auf den Kegel ein möglichst großer Anteil der Welle in ihn eindringt bzw. eine ausreichende Anzahl von Reflexionsstellen auftritt. Da KjA-Anpassungsschichten aus Bandbreitengründen ungeeignet sind, verwendet man für den Abschlußwiderstand vorteilhafterweise ein Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante und geringer Leitfähigkeit, wobei jedoch die Dämpfung für die Mikrowelle im Abschlußmaterial noch so groß sein muß, daß die eingedrungene Welle genügend abgedämpft wird und nicht wieder aus dem Kegel austritt. In F i g. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher das Absorbermaterial aus Weichholz und die Hohlleiterwand am abschlußseitigen Hohlleiterende etwa in einer der Kegelhöhe entsprechenden Länge aus Holz besteht. Auf Grund der Ausbildung der Hohlleiterwand aus Holz wird nunmehr ein Teil der Welle auch in der Wand verschluckt, und nur ein ganz geringer Teil läuft zurück. Dadurch ergibt sich bei gleichbleibendem Spitzenwinkel in vorteilhafter Weise eine Verringerung des Reflexionsfaktors, und man erhält Abschlußwiderstände geringer Baulänge.45 factor of importance. This is achieved when every time the wave hits the cone, the largest possible proportion of the wave penetrates into it or a sufficient number of reflection points occur. Since KjA adaptation layers are unsuitable for bandwidth reasons, a material with a low dielectric constant and low conductivity is advantageously used for the terminating resistor, but the attenuation for the microwave in the terminating material must be so great that the penetrating wave is sufficiently attenuated and not again exits the cone. In Fig. 3 shows an arrangement in which the absorber material is made of soft wood and the waveguide wall at the terminating end of the waveguide is made of wood approximately in a length corresponding to the height of the cone. Because the waveguide wall is made of wood, part of the wave is now also swallowed in the wall, and only a very small part runs back. This advantageously results in a reduction in the reflection factor with a constant apex angle, and terminating resistors with a short overall length are obtained.
Claims (3)
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