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Die Erfindung betrifft einen Hohlwellenleiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Hohlwellenleiter finden Verwendung zur Führung elektromagnetischer Wellen längs der Bewegungsbahn eines schienengeführten Fahrzeugs und ermöglichen eine Kommunikation mit hoher Bandbreite und Störsicherheit zwischen einem solchen Fahrzeug und einer stationären Steuereinheit sowie zwischen mehreren solchen Fahrzeugen untereinander. An einem Fahrzeug ist hierzu jeweils eine Antenne so angeordnet, dass sie durch den Schlitz in den Hohlraum des Hohlwellenleiters hineinragt und elektromagnetische Wellen, die sich entlang des Hohlwellenleiters ausbreiten, empfangen und/oder aussenden kann, während sich das Fahrzeug bewegt. An einem Ende des Hohlwellenleiters ist eine entsprechende Antenne der stationären Steuereinheit angeordnet.
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Die
WO 2015/140036 A1 lehrt einen Hohlwellenleiter mit einem Schlitz, bei dem zwei einander gegenüberliegende Stege in den Hohlraum im Inneren des Hohlwellenleiters hineinragen, wobei der Schlitz in einem der beiden Stege symmetrisch zu einer Symmetrielinie des Querschnitts dieses Stegs angeordnet ist. Der Vorteil der beiden Stege besteht darin, dass die untere Grenzfrequenz des Hohlwellenleiters bei gegebenen äußeren Abmessungen niedriger ist als diejenige eines entsprechenden Hohlwellenleiters ohne Stege, wodurch bei einer vorgegebenen Betriebsfrequenz kompaktere Querschnittsabmessungen des Hohlwellenleiters ermöglicht werden. Durch die Stege ergibt sich im Vergleich zu einem Hohlwellenleiter ohne Stege mit gleichen Querschnittsabmessungen eine höhere Dämpfung pro Längeneinheit. Des Weiteren erhöht sich durch die Stege das Gewicht eines Hohlwellenleiters pro Längeneinheit und die Querschnittsform wird komplizierter, was höhere Herstellungskosten verursacht.
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In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen Hohlwellenleiter mit einem Schlitz zu schaffen, der vergleichbare Vorteile, aber weniger Nachteile hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hohlwellenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Hohlwellenleiter mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum, der von einer elektrisch leitfähigen Wandung umgeben ist, wobei die Wandung einen sich in Längsrichtung des Hohlwellenleiters erstreckenden Schlitz aufweist, der eine Bewegung einer in den Hohlraum hineinragenden Antenne entlang des Hohlwellenleiters ermöglicht, vorgesehen, dass die Wandung einen einzigen sich in Längsrichtung des Hohlwellenleiters erstreckenden Steg aufweist, der in den Hohlraum hineinragt. Hierdurch kann überraschenderweise eine sehr ähnliche Wirkung wie durch zwei Stege erreicht werden, wobei aber der Querschnitt des Hohlwellenleiters eine einfachere Form hat und Gewicht bzw. Material pro Längeneinheit eingespart werden kann. Der Schlitz in dem Steg kann vorzugsweise auf einer Symmetrielinie des Querschnitts des Hohlwellenleiters angeordnet sein.
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Besonders bevorzugt kann der Steg aus zwei sich in Längsrichtung des Hohlwellenleiters erstreckenden Vorsprüngen bestehen, zwischen denen sich der Schlitz befindet. Der Schlitz hat in diesem Fall eine Länge, die wesentlich größer ist als die Dicke der Wandung, was die Abstrahlung durch den Schlitz in die Umgebung und damit die Dämpfung pro Längeneinheit entlang des Hohlwellenleiters gering hält. Hierbei können die Vorsprünge vorzugsweise bezüglich der Symmetrielinie, auf der sich der Schlitz befindet, zueinander symmetrisch sein.
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Vorteilhaft kann jeder Vorsprung an der Außenseite jeweils eine Rille in Längsrichtung des Hohlwellenleiters aufweisen. Diese kann als Führung für eine Rolle oder Gleiter einer Halterung einer Antenne dienen, die durch den Schlitz in den Hohlraum hineinragend entlang des Hohlwellenleiters bewegbar ist. Die Antenne kann hierdurch quer zu ihrer Bewegungsrichtung geführt werden, um eine schleifende Berührung der Vorsprünge durch die Antenne zu vermeiden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Rillen jeweils einen Querschnitt in Form eines Dreiecks mit einer abgeflachten Ecke, welche den Grund der Rille darstellt, eines Trapezes, eines Kreisbogens oder eines Teils einer Ellipse haben. Diese Rillenform bewirkt eine selbsttätige Zentrierung einer Rolle oder Gleiter in der Rille.
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Mögliche Alternativen hinsichtlich der Platzierung des Schlitzes bestehen darin, dass der Schlitz in der dem Steg gegenüberliegenden Seite der Wandung oder in einem Abschnitt der Wandung angeordnet sein kann, welcher senkrecht zu demjenigen Abschnitt der Wandung liegt, an welchem der Steg angeordnet ist.
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Der Steg kann massiv ausgebildet sein, oder alternativ durch mindestens eine sich in Längsrichtung des Hohlwellenleiters erstreckende konkave Einbuchtung der Wandung auf deren Außenseite gebildet werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
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1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hohlwellenleiters,
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2 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hohlwellenleiters,
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3 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hohlwellenleiters und
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4 eine schematische Querschnittsansicht einer Variante der dritten Ausführungsform.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, hat ein Hohlwellenleiter 1 in einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform. Er besteht aus einer elektrisch leitfähigen, vorzugsweise metallischen Wandung 2, die einen Hohlraum 3 umschließt, in welchem sich durch eine nicht gezeigte Antenne abgestrahlte elektromagnetische Wellen in Längsrichtung des Hohlwellenleiters 1, d.h. senkrecht zur Ansichtsebene aller 1 bis 4 ausbreiten können. Die metallische Wandung 2 hat an drei Seiten vorteilhaft eine konstante Dicke, die aber auch unterschiedlich sein kann. In seiner Längsrichtung ist der Querschnitt des Hohlwellenleiters 1 homogen. Der Hohlwellenleiter 1 kann also als Strangpressprofil hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung kann die Wandung 2 auch nicht aus einem einzigen Material bestehen, sondern aus unterschiedlichen Materialien. Vorzugsweise kann die Wandung 2 dabei auch durch ein Kunststoffprofil gebildet sein, deren Innenseite mit einer elektrisch leitenden Beschichtung zur Führung der elektromagnetischen Wellen im Hohlraum gebildet ist.
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In der Mitte einer vierten Seite ist in der Wandung 2 ein Schlitz 4 ausgebildet, durch welchen hindurch eine Antenne in den Hohlraum 3 hineinragen kann und in einer solchen Position längs des Hohlwellenleiters 1 bewegt werden kann. Der Schlitz 4 befindet sich in der Mitte der vierten Seite der Wandung 2. Beiderseits des Schlitzes 4 geht die Wandung 2 in zwei zueinander spiegelsymmetrische Vorsprünge 5A und 5B über. Diese bilden zusammen einen Steg 5, welcher sich über die gesamte Länge des Hohlwellenleiters 1 erstreckt und den Hohlraum 3 zwischen der vierten Seite der Wandung 2 und der gegenüberliegenden Seite verengt. Diese einseitige Verengung hat überraschenderweise nahezu die gleiche Wirkung wie eine Verengung durch zwei einander gegenüberliegende Stege, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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An der Außenseite weisen die zwei den Steg 5 bildenden Vorsprünge 5A und 5B jeweils eine Rille 6A bzw. 6B auf, die im Querschnitt als eine konkave Einbuchtung erscheint. Diese Rillen 6A und 6B dienen als Führungen für Rollen oder Gleiter einer seitlichen Positioniervorrichtung der in den Figuren nicht gezeigten Antenne, welche durch den Schlitz 4 in den Hohlraum 3 des Hohlwellenleiters 1 hineinragt. Durch in den Rillen 6A und 6B auf den Vorsprüngen 5A und 5B laufende Rollen oder Gleiter kann die Position einer Antenne quer zu ihrer Bewegungsrichtung stabilisiert werden und es kann vermieden werden, dass die Antenne seitlich in schleifenden Kontakt mit den Vorsprüngen 5A und 5B gelangt bzw. an diesen entlangschrammt.
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Dies ist ein besonderer Vorteil der Ausführungsform nach 1, da die im Vergleich zu den übrigen Abschnitten der Wandung 2 deutlich größere Dicke der Vorsprünge 5A und 5B genügend Material zur Ausbildung der Rillen 6A und 6B bietet. Die Rillen 6A und 6B haben im Querschnitt jeweils die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einer abgeflachten Ecke. Diese Form bewirkt eine Zentrierung der in den Rillen 6A und 6B laufenden Rollen oder Gleiter der Antennenhalterung.
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Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlwellenleiters 1 zeigt 2. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach 1 dadurch, dass der Steg 5 dem Schlitz 4 gegenüberliegend angeordnet ist. Hinsichtlich der hochfrequenztechnischen Wirkung ist diese Steganordnung äquivalent zu derjenigen der ersten Ausführungsform, doch ist hier der Schlitz 4 kürzer, denn dessen Länge senkrecht zu der Wandung 2 entspricht hier nur der Dicke der Wandung 2, während sie bei der ersten Ausführungsform der Summe aus der Dicke der Wandung 2 und der Höhe des in den Hohlraum 3 hineinragenden Stegs 5 entspricht. Daher ist die Abstrahlung durch den Schlitz 4 in die Umgebung bei der zweiten Ausführungsform von 2 etwas größer, was bei einem geschlitzten Hohlwellenleiter, entlang dessen eine Antenne in dem Schlitz bewegt werden soll, nicht erwünscht ist, weil sich dadurch die Dämpfung pro Längeneinheit erhöht.
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Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlwellenleiters 1 zeigt 3. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach 2 dadurch, dass der Steg 5 an einen senkrecht zu dem Abschnitt mit dem Schlitz 4 verlaufenden Abschnitt der Wandung 2 des Hohlwellenleiters 1 angeordnet ist. Hinsichtlich der hochfrequenztechnischen Wirkung ist diese Anordnung eines Steges 5 ebenfalls äquivalent zu derjenigen der ersten Ausführungsform, doch ist hier die Länge des Spaltes zwischen der durch den Schlitz 4 ragenden Antenne und der Wandung 2 ebenso kurz wie bei der zweiten Ausführungsform von 2. Daher ist auch hier die Abstrahlung durch den Schlitz 4 in die Umgebung im Vergleich zur ersten Ausführungsform von 1 größer.
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Eine Variante der dritten Ausführungsform zeigt 4. Sie unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass der Steg 5 hier nicht aus massivem Material besteht, sondern durch eine konkave Einbuchtung 7 an der Außenseite des Hohlwelleneiters 1 gebildet wird. Dieses Konstruktionsprinzip könnte auch auf die anderen Ausführungsformen angewandt werden, da die normale Dicke der Wandung 2 zur Führung der elektromagnetischen Wellen im Hohlraum 3 des Hohlwellenleiters 1 ausreicht und somit auch im Bereich eines Steges 5 keine größere Dicke erforderlich ist. Zur Realisierung der Ausführungsform mit Anordnung des Schlitzes 4 in einem durch zwei Vorsprünge 5A und 5B gebildeten Steg 5 sind zwei separate Einbuchtungen 7, nämlich eine zur Ausbildung jedes Vorsprungs 5A und 5B nötig.
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Obgleich die beschriebenen Ausführungsbeispiele alle von einem Hohlwellenleiter 1 mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgehen, eignet sich die Erfindung auch für einen Hohlwellenleiter mit einem abgerundeten, beispielsweise elliptischen Querschnitt. Des Weiteren braucht auch der Steg 5 nicht unbedingt eine rechteckige Querschnittsform zu haben, sondern es kann auch dessen Querschnittsform abgerundet sein. Gleiches gilt auch für die Querschnittsform der Rillen 6A und 6B, welche vorteilhaft auch einen Querschnitt in Form eines Trapezes, eines Kreisbogens oder eines Teils einer Ellipse haben kann. Dabei können die geneigten Wandungen der Rille 6A, 6B bei Dreiecks- oder Trapezform auch unterschiedliche Neigungen bzw. bei Kreisbogenform unterschiedliche Krümmungsradien, ausgehend von dem Grund der Rille 6A, 6B, haben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlwellenleiter
- 2
- Hohlraum
- 3
- Schlitz
- 4
- Steg
- 5A, 5B
- Vorsprünge
- 6A, 6B
- Rillen
- 7
- konkave Einbuchtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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