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Trommelbare Anordnung zur Übertragung linear polarisierter ebener elektromagnetischer Wellen sehr hoher Frequenz
Die Erfindung befasst sich mit einer trommelbarenAnordnung zur dämpfungsarmen Übertragung linear polarisierter ebener elektromagnetischer Wellen sehr hoher Frequenz, welche insbesondere für die Übertragung breiter Frequenzbänder geeignet ist. Sie besteht aus einem Wellrohrhohlkabel mit entsprechenden Aus- und Einkoppelvorrichtungen.
Es ist bekannt, zur Übertragung von Mikrowellen, beispielsweise von einem Empfänger zu einer Antenne Hohlleiter oder Koaxialkabel zu verwenden. Besteht die Forderung, dass diese Leitungen flexibel und auftrommelbar sind, so hat man bisher vorzugsweise Koaxialkabel verwendet. Solche koaxialen Kabel besitzen jedoch bei entsprechend hohen Frequenzen zu hohe Dämpfungen. Ausserdem kann man den Durchmesser des Aussenleiters und damit bei einem bestimmten Wellenwiderstand auch den Durchmesser des Innenleiters nicht beliebig gross wählen, da die Anregungsmöglichkeit einer Hll-Welle besteht.
Für die Energieübertragung von Mikrowellen sind ausserdem flexible Rundhohlleiter bekannt. Diese besitzen jedoch den Nachteil, dass bei Übertragung von linear polarisierten ebenen elektromagnetischen Wellen die Lage der Polarisationsrichtung sich unkontrollierbar ändern kann. Verwendet man zur Übertragung die beispielsweise durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 758, 612 bekannten flexiblen rechteckför- migen Hohlleiter, so ergibt sich hiebei der Nachteil, dass diese kaum auftrommelbar sind.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 892003 ist bereits ein biegsames dielektrisches Rohrkabel mitab-
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B.steht. Dieses Rohrkabel besteht aus halbschalenförmigen Bändern, die in Abständen mit querlaufenden Rillen versehen sind, oder aus einer mit kurzer Steigung gewickelten Folie Z-förmigen Querschnittes, wobei die Folienwindungen sich teilweise überlappen. Der Nachteil eines so aufgebauten Rohrkabels besteht darin, dass die einzelnen halbschalenförmigenBänder bzw. die gewickelte Folie lediglich durch eine über dem Rohr befindliche elastische Umhüllung zusammengehalten werden, so dass das Rohrkabel bei Verwendung für entsprechend hohe Frequenzen elektrisch nicht dicht ist.
Die dadurch entstandenen Strahlungsverluste und die unübersichtlichen Kontaktstellen der einzelnen Teile eines solchen Rohrkabels beschränken seine Verwendung auf relativ niedrige Frequenzen.
Ein Hohlleiter mit ellipsenähnlichem Querschnitt ist auch bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1048970 bekannt. Der massive Mantel des Hohlleiters wird hiebei zur Erzielung einer vorgegebenen Biegsamkeit, wie dies beispielsweise zum Aufspulen von Trommeln grossen Durchmessers erforderlich ist, aus einem um die Hohlleiter-Längsachse tordierten elliptischen Rohr gebildet. Die Biegsamkeit eines so ausgeführten Hohlleiters ist jedoch noch zu gering, um ihn auf normalen Kabeltrommeln aufwickeln zu können. Ausserdem sind die elektrischen Eigenschaften, bedingt durch das Tordieren des elliptischen Rohres, unbefriedigend.
Durch die deutsche Auslegeschrift 1096988 ist ferner ein Hohlleiter für die Übertragung elektromagnetischer Wellen bekanntgeworden, der einen ellipsenähnlichen Querschnitt besitzt. Hiebei wird der Querschnitt so gewählt, dass die Hohlleiterwand einer transversalen magnetischen Feldlinie der E-Welle folgt. Dieser auf elektrolytischem Wege herzustellende Hohlleiter ist nicht biegsam.
Es sind schon Versuche angestellt worden, einen flexiblen runden Hohlleiter, welcher auftrommelbar
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ist, zur Übertragung von Mikrowellen zu benutzen. Hiebei hat man den Mantel eines koaxialen Wellrohr- kabels ohne den Innenleiter und die für diesen Innenleiter erforderlichen Halterungen benutzt. Zur Erzie- lung einer ausreichenden Flexibilität muss bei einem solchen Wellrohr-Hohlkabel die Rillung bzw. Wel- lung eine bestimmte Tiefe besitzen. Dadurch tritt aber die Anregung von unerwünschten Schwingungsfor- men auf, bzw. eine Aufspaltung der eingespeisten linear polarisierten ebenen Welle in zwei Komponen- ten. Wie bereits erwähnt ergibt dies eine Drehung der Polarisationsrichtung, welche längen-und krüm- mungsabhängig ist.
Ausserdem ist sowohl die Aufspaltung in zwei Komponenten wie auch die Drehung der
Polarisationsrichtung stark von der Frequenz abhängig. Wenn über eine solche Leistung ein breites Fre- quenzband übertragen werden soll, so ist eine Auskopplung der eingespeisten Energie ohne grosse Verluste nicht möglich.
Das Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine neue Anordnung zur Übertragung von Mikrowellen aufzu- zeigen, welche die Nachteile der bisher bekanntgewordenen Anordnungen vermeiden, ohne dass die elek- trischen Eigenschaften wesentlich beeinflusst werden.
Bei einer trommelbaren Anordnung zur dämpfungsarmen Übertragung von linear polarisierten ebenen elektromagnetischen Wellen sehr hoher Frequenz. insbesondere für die Übertragung breiter Frequenzbän- der, bestehend aus einem Hohlkabel elliptischen Querschnittes mit den entsprechenden Ein- und Auskop- pelvorrichtungen, schlägt deshalb die Erfindung vor, als Hohlkabel ein Wellrohr-Hohlkabel zu verwenden.
In der Figur ist eine gemäss der Erfindung aufgebaute Anordnung schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem beliebig langen Stück eines elliptischen Wellrohr-Hohlkabels 1, an dessen Anfang und Ende Ein- bzw. Auskoppelvorrichtungen vorgesehen sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispielbestehen diese Kop- pelvorrichtungen aus zwei Koppelstiften 2 und 6, welche innerhalb von Hohlrohrabschnitten 3 und 7 ange- ordnet sind und zum Anschluss des Generators (Sender) und des Verbrauchers (Antenne) dienen. Die ge- nannten Hohlrohrabschnitte 3 und 7 können runden oder quadratischen Querschnitt besitzen.
Da das Well- rohrhohlkabel 1 elliptischen Querschnitt besitzt, sind bei dieser Ausführungsform noch Zwischenstücke 5 und 9 erforderlich, welche einen Übergang schaffen vom elliptischen Querschnitt des Wellrohrhohlkabels 1 auf die beidseitig anschliessenden Hohlleiterabschnitte 3 und 7, deren Querschnitt je nach der Verwendung rund oder quadratisch ist. Diese Übergangsstücke können in an sich bekannter Weisestetigausgebildet sein oder stufenförmig von einem Querschnitt zum andern übergehen.
Durch die elliptische Verformung des Wellrohrhohlkabels wird die bei den bekannten Anordnungen auftretende Aufspaltung und Drehung der übertragenen Welle auf ein Minimum reduziert, ohne dass die
Flexibilität der Anordnung leidet. Die geringe noch verbleibende unerwünschte Aufspaltung, welche in dem Wellrohrhohlkabellbzw. andenübergängenvom elliptischen auf denrunden bzw. quadratischen Querschnitt der anschliessenden Hohlleiterabschnitte entsteht, kann unter Umständen bei bestimmten Frequen- zen zu grossen Dämpfüngseinbrüchen führen. Um dies zu verhindern, sind an den Enden der Anordnung zusätzliche Mittel vorgesehen, welche diese unerwünschten Schwingungsformen unterdrücken. Im einfachsten Fall werden diese Mittel durch Absorber verwirklicht, welche in der Figur mit 4 bzw. 8 bezeichnet sind.
Diese Absorber bestehen hiebei aus einem parallel zu den Koppelstiften 2 bzw. 8 angeordneten Blech, welches mit einer Absorbermasse versehen ist. Durch die gewählte Lage der Elemente 4 und 8 wird verhindert, dass die Ein- bzw. Auskoppelvorrichtungen in unerwünschter Weise beeinflusst werden. Wenn am Ende des Hohlleiterabschnittes 3 bzw. 7 ein Absorber üblicher Bauart vorgesehen ist und ausserdem zur Entkopplung zwischen diesen Absorberelementen 2 bzw. 6 zusätzlich ein dünnes Metallblech angebracht ist, welches parallel zu den beiden Elementen 2 bzw. 6 steht, wird ebenfalls die gewünschte Entkopplung erreicht.
An Stelle von Koppelstiften (2, 6) können auch entsprechend ausgebildete Hohlleiterabschnitte Verwendung finden.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Anfang und Ende des Wellrohrhohlkabels 1 ein besonderes Bauteil verwendet, welches die erforderlichen Koppelelemente enthält. Dies bedeutet, dass man Übergangsstücke 5 und 9 benötigt zum Angleichen der verschiedenen Querschnitte dieser Bauteile.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens können die erforderlichen Koppelelemente zusammen mit den für die Unterdrückung der unerwünschten Schwingungsformen vorgesehenen Mittel direkt im Well- rohrhohlkabel l untergebracht werden. Auch hiebei sind zur Ein- bzw. Auskopplung der zu übertragenden Welle die bereits erwähnten Koppelstifte besonders geeignet. Die verwendeten Koppelvorrichtungen sind hiebei so anzuordnen, dass nur die über den elliptischen Querschnitt des Wellrohrhohlkabels 1 übertragene Welle erfasst wird, d. h. bei Verwendung von Koppelstiften müssen diese senkrecht zur grossen Achse des elliptischen Querschnittes des Kabels angebracht sein.
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Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht eine dämpfungsarme Übertragung der gewünschten linear polarisierten ebenen elektromagnetischen Welle, wobei die Energieleitung sehr stark gekrümmt werden kann (ein Krümmungsdurchmesser, der kleiner als 1 m ist, kann jederzeit erreicht werden). Verglichen
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gemässen Anordnung ungefähr um den Faktor Zwei geringer, d. h. die Dämpfung liegt in der Grössenordnung eines normalen nicht flexiblen Hohlleiters, wenn dieser Hohlleiter in einem Frequenzbereich betrieben wird, in dem keine andere Wellenform ausbreitungsfähig ist.
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welche Wellrohrhohlkabel erzeugt.
In Folge der durch die erfindungsgemässe Ausbildung bedingten Vorteile (geringe Dämpfung, Auftrommelbarkeit, Eindeutigkeit der übertragenen Welle) ist eine solche Anordnung ganz besonders vorteilhaft für gekrümmt zu verlegende Wellenleiter, beispielsweise für Antennenspeiseleitungen. Selbst wenn zwei Polarisationen auf eine Antenne gegeben werden sollen, ist die erfindungsgemässe Anordnung bedeutend billiger als die bisherige Methode, bei welcher zwei koaxiale Kabel oder ein Rundhohlleiter oder zwei starre Rechteckhohlleiter verwendet wurden. Hiezu sind lediglich zwei entsprechend der Erfindung aufgebaute Wellrohrhohlkabel erforderlich, deren Montage ausserdem bedeutend einfacher ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Trommelbare Anordnung zur dämpfungsarmen Übertragung von linear polarisierten ebenen elektromagnetischen Wellen sehr hoher Frequenz, insbesondere für die Übertragung breiter Frequenzbänder, bestehend aus einem Hohlkabel elliptischen Querschnittes mit den entsprechenden Ein- und Auskoppelvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Hohlkabel ein Wellrohrhohlkabel ist.