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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenhohlleiter zur Informationsübertragung, wobei der Mikrowellenhohlleiter mindestens einen Schlitz in Längsrichtung aufweist.
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Schlitzhohlleiter kommen in verschiedensten Formen zum Einsatz. Der aus
DE 102009061067 A1 bekannte Schlitzhohlleiter kann seitlich zu Stromschienen angeordnet werden.
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Die
DE 102009052871 B1 und
DE 102011119351 A1 beschreiben Schlitzhohlleiter, wobei ein schienengeführtes Fahrzeug mit einer am Fahrzeug befestigten Antenne in den Schlitzhohlleiter eingreift und somit über den Schlitzhohlleiter, z. B. mit einer ortsgebundenen Datenverarbeitungseinrichtung, kommunizieren kann. Diese zusätzlich parallel zu Stromschienen montierten Schlitzhohlleiter benötigen nachteilig relativ viel Platz, wodurch der Freiraum für das Fahrzeug nachteilig verkleinert wird. Eine Montage eines großen Schlitzhohlleiters ist, bedingt durch Platzmangel meist problematisch und evtl. nicht möglich.
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Die Querschnittsabmessungen eines Schlitzhohlleiters sind grundsätzlich umgekehrt proportional zu seiner Übertragungsfrequenz. Um nun einen Schlitzhohlleiter hinreichend klein zu bauen, damit er nicht über den zur Verfügung stehenden Einbaufreiraum hinausragt, kann die Übertragungsfrequenz erhöht werden. Dies ist wirtschaftlich nur bis zu einer gewissen Übertragungsfrequenz sinnvoll. Der aus
DE 10201119351 A1 bekannte Schlitzhohlleiter für eine Elektrohängebahnprofil (EHB-Profil) weist eine Größe von 80 mm × 240 mm auf, so dass er bei dem sehr verbreiteten EHB-Profil der Größe 60 mm × 180 mm [
VDI 3643] nicht eingesetzt werden kann, da er über den zur Verfügung stehenden Freiraum hinausragen und so das Fahrzeug in seiner Bewegung behindern würde.
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Die Anmelderin hat eine weitere Verkleinerung des Hohlleiterprofils dadurch erreicht, indem sie einen Doppelsteghohlleiter mit einem Längsschlitz zum Eingriff eine Ein- bzw. Auskoppelantenne versehen hat. Auch der geschlitzte Doppelstegschlitzhohlleiter kann bei bestimmten Anwendungen im Frequenzbereich unter 6 GHz noch zu breit bauen. Zusätzlich kann sich bei bestimmten Varianten des Doppelstegschlitzhohlleiters in seinen innenliegenden Kammern Schmutz und Wasser ansammeln, was zu einer Beeinträchtigung oder dem Verlust der Signalübertragung führen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlitzhohlleiter bereitzustellen, der bei gleicher Übertragungsfrequenz gegenüber einem herkömmlichen Rechteckschlitzhohlleiter in der Breite kleiner baut.
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Diese Aufgabe wird vorteilhaft mit einem Schlitzhohlleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Schlitzhohlleiters nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
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Sofern der Schlitz des erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiters nach unten gerichtet ist, kann sich vorteilhaft aufgrund der quasi Y-, O-, L- oder U-Form des Hohlleiters kein Schmutz oder Flüssigkeiten in dem Schlitzhohlleiter ansammeln. Selbst wenn der Schlitzhohlleiter derart angeordnet ist, dass sein Schlitz zur Seite weist, kann sich vorteilhaft keine Flüssigkeit in dem Hohlleiter ansammeln.
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Durch die spezielle Y-Form des erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiters baut dieser besonders schmal und kann mit niedrigeren Frequenzen betrieben werden als Schlitzhohlleiter mit vergleichbarer Breite.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, den Schlitzhohlleiter auf dem Prinzip des Rechteckhohlleiters aufzubauen, indem durch Falten und/oder Biegen des Innenraums des Rechteckhohlleiters vorteilhaft der Platzbedarf bei gleicher Frequenz verringert wird. Falten und Biegen ist hier sinnbildlich gemeint, da der erfindungsgemäße Schlitzholleiter vorteilhaft auch durch einen Profilkörper gebildet sein kann, welcher z. B. mittels Strangpressverfahren hergestellt werden kann. Ein Verbiegen ist dann nicht mehr notwendig.
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Der erfindungsgemäße geschlitzte Mikrowellenhohlleiter besteht somit aus einem ersten Bereich, welcher einen Hohlraum bildet und der sich in Längserstreckungsrichtung des Mikrowellenhohlleiters erstreckt und an den seitliche Bereiche angeformt sind, wobei zumindest einer der beiden seitlichen Bereiche entweder mindestens einen Kurvenabschnitt oder mindestens einen Kurvenabschnitt und einen sich daran anschließenden geraden Abschnitt aufweist. Einer der beiden seitlichen Bereiche, welcher zumindest einen Kurvenabschnitt aufweist, ist dabei nach oben oder nach unten gebogen und erstreckt sich damit weiter nach oben bzw. unten als der Hohlraum des ersten Abschnitts. Frequenzbestimmend ist dabei die Länge a des gesamten Hohlraums quer zur Längserstreckungsrichtung des Mikrowellenhohlleiters, welcher durch den ersten Hohlraum und die sich seitlich daran anschließenden Bereiche gebildet ist.
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Vorteilhaft schließt sich an den ersten Bereich zunächst ein Kurvenabschnitt an, wobei sich an den Kurvenabschnitt ein gerader Abschnitt anschließt. Hierdurch ergibt sich ein geschlitzter Mikrowellenhohlleiter, der im Querschnitt eine U-Form aufweist. Die beiden seitlichen Wandungen, welche sich an den Schlitz anschließen, dienen dazu, dass die im Mikrowellenhohlleiter geführte Welle nicht oder nur geringfügig aus diesem austritt. Je länger die Wandungen im Verhältnis zur Schlitzbreite sind, desto geringer ist der Energieverlust der geführten Welle entlang des Hohlleiters. Sofern man diese den Schlitz begrenzenden, insbesondere parallel zueinander ausgerichteten, Wandungen zum erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiter dazu zählt, so ergibt sich durch diese Wandungen zusammen mit den die Welle führenden Wandungen anstatt der U-Form eine Y-Form.
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Je nach den jeweiligen Anforderungen hinsichtlich des für den Mikrowellenhohlleiter zur Verfügung stehenden Platzes, ist es auch möglich, dass lediglich ein seitlicher Bereich mittels eines Kurvenbereichs abgewinkelt ist. In diesem Fall ergibt sich ohne die den Schlitz begrenzenden Wandungen, die ein austreten der elektromagnetischen Welle verhindern, eine L-Form für den Mikrowellenhohlleiter. Es ist zudem möglich, dass beide seitlichen Bereiche durch jeweils im Querschnitt halbkreis- oder U-förmige Hohlräume gebildet sind, so dass der Mikrowellenhohlleiter im Querschnitt – ohne die den Schlitz begrenzenden parallelen Wandungen – kreisförmig oder elliptisch ist.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass beim erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiter ein seitlicher Bereich nach oben und der andere seitliche Bereich nach unten gebogen bzw. verlaufend ausgebildet ist, wodurch sich im Querschnitt eine S- oder Z-Form ergibt.
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Die nach unten oder oben verlaufend ausgebildeten seitlichen Bereiche weisen vorteilhaft eine Breite as auf, die kleiner ist als ihre Höhe hs.
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Sofern beim erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiter zumindest einer der seitlichen Bereiche nach unten verlaufend ausgebildet ist, so kann die den Schlitz begrenzende Wandung gleichzeitig eine Wandung eines geraden seitlichen Abschnitts bilden.
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Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiters ist der erste Bereich im Querschnitt rechteckförmig oder trapezförmig. Der erste Bereich kann nur eine einzige Wandung aufweisen.
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Wie bereits ausgeführt, sind die Querschnittsform und die Abmessungen des ersten und der beiden seitlichen Bereiche in Längsrichtung des Mikrowellenhohleiters konstant. Der Mikrowellenhohlleiter kann vorteilhaft durch einen Profilkörper, insbesondere ein Strangpressprofil, gebildet sein.
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Vorteilhaft kann der verkleinerte Schlitzhohlleiter einfach in das Aufhängungsprogramm von Standardstromschienen, z. B. Vahle U35, integriert werden.
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Weiterhin vorteilhaft können Nuten an den Wandungen oder Außenkonturen des erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiters vorgesehen werden, welche die Verwendung von außen- und/oder innenliegenden, insbesondere geteilten, Profilverbindern ermöglichen.
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Die den Schlitz bildenden Seitenwandungen können zudem an ihren Außenseiten kragenförmige Wandungen oder Zungen aufweisen, mit denen sich der erfindungsgemäße Schlitzhohlleiter in der Öffnung eines Halters, wie er in 2 dargestellt ist, insbesondere eines Stromschienenhalters, abstützen kann.
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Der erfindungsgemäße Schlitzhohlleiter weist somit vorteilhaft einen kleineren Platzbedarf auf, wobei eine Informationsübertragung mit geringer Dispersion bei Frequenzen kleiner 6 GHz möglich ist und damit verbunden eine hohe Datenrate auch bei großen Streckenlängen ermöglicht wird. Wobei die Hochfrequenzabstrahlung in den umgehenden Raum des Schlitzhohlleiters so gering ist, dass keine negative Wechselwirkung zwischen benachbarten Funksystemen und der zu übertragenden Informationen im Schlitzhohlleiter stattfindet. Wobei eingedrungener Schmutz und Wasser leicht nach unten entweichen können.
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Auch wenn bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiters die Bezeichnungen unten und oben verwendet werden, so heißt dies nicht, dass der Schlitz des Schlitzhohlleiters stets nach unten weisen muss. So ist es auch im Sinne der Erfindung, dass der Schlitz nach oben weist. In diesem Falle sollten jedoch Auslasskanäle vorgesehen werden, damit im Schlitzhohlleiter befindliche Flüssigkeit aus dem Schlitzhohlleiter herausfließen kann. Die Bezeichnungen oben und unten wurden gewählt, um deutlich zu machen, in welche Richtungen die seitlichen Bereiche des Schlitzhohlleiters mittels der Kurvenabschnitte vom ersten mittleren Bereich nach oben oder unten abgewinkelt sind.
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Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Schlitzhohlleiter anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a: einen rechteckigen Schlitzhohlleiterprofil nach dem Stand der Technik;
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1b: rechteckiger Schlitzhohlleiter mit verringerte Höhe;
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1c: Zwischenschritt zum erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiter;
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1d: erfindungsgemäßer geschlitzter Mikrowellenhohlleiter mit nach oben gebogenen seitlichen Bereichen;
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2: erfindungsgemäßer geschlitzter Mikrowellenhohlleiter gem. 1d, der in einer Standartstromschiene angeordnet ist;
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3 und 3a: erfindungsgemäßer geschlitzter Mikrowellenhohlleiter mit nur einem nach oben gebogenen seitlichen Bereich;
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4 und 4a: erfindungsgemäßer geschlitzter Mikrowellenhohlleiter mit nach unten gebogenen seitlichen Bereichen;
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5: erfindungsgemäßer geschlitzter Mikrowellenhohlleiter mit nach oben gebogenen seitlichen Bereichen, die eine gemeinsame Endwandung aufweisen.
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In 1a ist ein normaler Rechteckschlitzhohlleiter mit der Breite a und der Höhe b dargestellt, wobei das Verhältnis a = 2b gilt. Selbstverständlich sind auch andere Verhältnisse möglich, es müssen lediglich die Schwingungsbedingungen eingehalten werden. Der Rechteckhohlleiter wird durch dir obere Wandung W3 sowie die sich seitlich daran anschließenden Wandungen W2 und W4 und die beiden unteren Wandungen W1 und W5 gebildet. Die beiden unteren Wandungen W1 und W5 bilden mit ihren zueinander weisenden Kanten den Schlitz S, wobei der Schlitz eine Breite ABS aufweist. An die Kanten sind zueinander parallel angeordnete Wandungen S1 und S2 angeformt, die verhindern, dass die im Hohlleiter geführte elektromagnetische Welle zu viel Energie durch den Schlitz nach außen hin abstrahlt. Der Rechteckhohlleiter kann in drei Abschnitte aufgeteilt werden, wie es mittels der Schraffuren in 1a dargestellt ist. Der mittlere Bereich wird als erster Bereich 2c bezeichnet, welcher den Schlitz S bildet. Seitlich schließen sich die Bereiche 2a und 2b an, wobei die drei Bereiche 2a, 2b und 2c mit ihren Wandungen W1 den Hohlraum bilden, in dem sich die elektromagnetische Welle ausbreitet.
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Durch den an der unteren Breitseite des Rechteckhohlleiters angeordneten Schlitzes S, kann z. B. eine ortsfeste oder eine an einem Fahrzeug angeordnete Antenne in den Hohlraum elektromagnetische Wellen ein- oder auskoppeln.
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Durch ein durchgehendes Gefälle im inneren des Hohlleiters können Schmutz und Wasser nach unten abrutschen/abfließen.
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Bei dem in 1b dargestellten Schlitzhohlleiter ist dessen Höhe b' reduziert, wodurch die Signaldämpfung geringfügig ansteigt. Die frequenzbestimmende Abmessung a ist hingegen gleich geblieben. Gleiche Elemente haben die gleichen Bezugszeichen wie der in 1a dargestellte Rechteckhohlleiter, Der in 1c dargestellte geschlitzte Mikrowellenhohlleiter, welcher auch als Schlitzhohlleiter bezeichnet werden kann, stellt eine Zwischenlösung des erfindungsgemäßen geschlitzten Mikrowellenhohlleiters dar und dient lediglich der Veranschaulichung des Weges hin zum erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiter, wie er beispielhaft in 1d dargestellt ist. Der erfindungsgemäße Mikrowellenhohlleiter kann z. B. durch ein Strangpressprofil aus Aluminium gebildet sein.
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Wie in 1c dargestellt, können die seitlichen Bereiche 2a und 2b durch das Vorsehen von Kurvenabschnitten 2a1 und 2b1 nach oben abgewinkelt sein. Die Kurvenabschnitte 2a1 und 2b1 weisen möglichst kontinuierliche Übergänge und runde Seitenwandungen W3ak, W3bk, W1K und W5K zu den angrenzenden Bereichen 2c, 2a2 und 2b2 auf. Der erste Bereich 2c bildet den Hohlraum 2ch und weist im Querschnitt eine trapezförmige Gestalt auf. Je nach gewählter Schlitzbreite ABS kann die Querschnittsform jedoch auch rechteckig sein. Der Hohlraum 2ch geht bei 2c1 und 2c2 in die seitlichen gebogenen Bereiche 2a1 und 2b1 über, an welche sich die geraden Abschnitte bzw. Bereiche 2a2 bzw. 2b2 anschließen. Die seitlichen Bereiche 2a1, 2a2, 2b1 und 2b2 weisen eine Höhe b' auf. Die Gesamtlänge des Hohlraums quer zur Längserstreckungsrichtung des Mikrowellenhohlleiters beträgt a. Zusammen mit den Wandungen S1 und S2 ergibt sich eine Y-förmige Querschnittsform des Mikrowellenhohlleiters.
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In 1d ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiters dargestellt. Die die elektromagnetische Welle führenden Bereiche 2a, 2b, 2c, wobei die seitlichen Bereiche 2a und 2b jeweils durch die Bereiche 2a1, 2a2 und 2b1, 2b2 gebildet sind, weisen zusammen eine U-förmige Querschnittsform auf. In 1d ist der ursprüngliche Rechteckhohlleiter R mit den Abmessungen a und b mittels des Rechtecks dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der erfindungsgemäße Mikrowellenhohlleiter schmaler baut als ein Rechteckhohlleiter gemäß der 1a oder 1b.
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Der in 1d dargestellte Mikrowellenhohlleiter weist seitliche Bereiche 2a, 2b auf, deren Höhe HS größer ist als deren Breite b'. Der U-förmige Rechteckhohlleiter wird aus dem Hohlraum H entlang der Linie a gebildet.
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Wie in 2 dargestellt, kann der erfindungsgemäße Mikrowellenhohlleiter gemäß 1d in einem Halter U, welcher auch durch Stromschienen gebildet sein kann, angeordnet werden. Zur Ein- und Auskopplung der Hochfrequenzenergie ist eine Koppelantenne A in den Schlitz S mittig eingeführt. An den Wandungen S1 und S2 sind an deren unteren Rändern Kragen S1a und S2a angeformt, mit denen sich der Mikrowellenhohlleiter auf den Wandungen U1 und U2 des Halters bzw. der Stromschiene U abstützt und in korrespondierende Ausnehmungen in diesen Wandungen U1 und U2 eingreift. Der Mikrowellenhohlleiter ist dabei in dem geschlitzten Hohlraum Uh des Halters U angeordnet.
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Die 3 und 3a zeigen eine mögliche alternative Ausführungsform, bei der lediglich der seitliche Bereich 2b nach oben hin abgewinkelt ist und der linke Seitenbereich 2a unverändert gegenüber dem Rechteckhohlleiter aus 1b ist. Bereits durch lediglich einen abgewinkelten Seitenbereich 2b baut der erfindungsgemäße Mikrowellenhohlleiter schmaler als der ursprüngliche Rechteckhohlleiter, der durch das Rechteckt R angedeutet ist. In 3a ist dargestellt, wie der Mikrowellenhohlleiter gemäß 3 z. B. seitlich an ein Gehäuse G angelagert werden kann und sich um eine Längskante herum windet und an zwei flachen Längsseiten des Gehäuses zur Anlage kommt.
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Die 4 und 4a zeigen zwei weitere alternative Ausführungsformen erfindungsgemäßer Mikrowellenhohlleiter, bei denen die beiden seitlichen Bereiche 2a und 2b nach unten abgewinkelt sind und somit mit ihren geraden Abschnitten 2a2 und 2b2 parallel zu den Wandungen S1 und S2 verlaufen. Hierdurch wird eine nochmals kompaktere Bauweise erreicht. Die Wandungen S1 und S2 können dabei einstückig mit den Wandungen W1g und W5g ausgebildet werden, wie es in 4a dargestellt ist.
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In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrowellenhohlleiters dargestellt, bei dem die seitlichen Bereiche 2a und 2b komplett durch Kurvenabschnitte 2a1 und 2b1 gebildet sind, welche oben mittig enden. Dabei bildet eine gemeinsame Wandung W2, W4 die Enden des nach oben gebogenen Hohlraums. Unten an die Wandungen W2, W4 schließt sich der innere Wandungsabschnitt an, welcher durch die Wandungen W3, W3ak und W3bk gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2555909 C3 [0002]
- DE 102004008571 B4 [0002]
- DE 102011119351 A1 [0002, 0004]
- DE 102009061067 A1 [0003]
- DE 102009052871 B1 [0004]
- DE 10201119351 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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