DE1047895B

DE1047895B - Waveguide arrangement consisting of one or more layers of dielectric material

Info

Publication number: DE1047895B
Application number: DES29879A
Authority: DE
Inventors: Ernst Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-04-15
Filing date: 1952-08-21
Publication date: 1958-12-31

Description

Die Erfindung betrifft eine aus ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Stoff bestehende Wellenführungsanordnung zur leitungsgebundenen Fortführung elektromagnetischer Wellen. Nach der Hauptpatentanmeldung ist der zur Fortleitung der Wellen benutzte dielektrische Stoff von rohrförmiger Gestalt, so daß ein großer Teil elektromagnetischer Energie außerhalb des dielektrischen Materials geführt wird. Bei dieser Anordnung sind keine leitenden Materialien an der Führung der elektromagnetischen Wellen beteiligt.The invention relates to a wave guide arrangement consisting of a single or multilayer dielectric material for the line-bound continuation of electromagnetic waves. After the main patent application, the forwarding of the Waves used dielectric fabric of tubular shape, making a large part of it electromagnetic Energy conducted outside the dielectric material will. With this arrangement there are no conductive materials on the guide of the electromagnetic Waves involved.

Bisher sind als Wellenleiter lediglich Drahtwellenleiter, metallische Hohlleiter und gegebenenfalls mit einer leitenden Schicht versehene dielektrische Vollleiter bekanntgeworden. Eine bekannte Versuchsausführung eines dielektrischen Volleiters sieht vor, ein dünnwandiges Bakeliitrdhr mit Wasser zu füllen. Wegen der dünnen Wandung des Bakelitrohres und der kleinen Dielektrizitätskonstante von Bakelit gegenüber der von Wasser tritt bei dieser bekannten Anordnung das Bakelitrohr bezüglich der Wellenführung fast nicht in Erscheinung. Bevorzugt kommt nach den bekannten Vorschlägen ein mit Gas oder Luft gefüllter metallischer Hohlleiter für die Übertragung elektromagnetischer Wellen in Betracht. Es ist aber nicht erkannt worden, daß man eine wesentliche Dämpfungsverminderung in einem erweiterten Frequenzbereich erhält, wenn man den Wellenleiter in Form eines Rohres aus dielektrischem Material ausbildet, derart, daß sowohl der innerhalb als auch außerhalb des dielektrischen Rohres fließende Energieanteil der elektromagnetischen Wellen sich in Luft und damit ungedämpft längs der Wellenführungsanordnung ausbreiten kann, während sich nur ein sehr kleiner Teil der Gesamtenergie innerhalb der Wandung des dielektrischen Rohres fortpflanzt.So far, only wire waveguides, metallic waveguides and, if necessary, with are used as waveguides solid dielectric conductors provided with a conductive layer have become known. A well-known experiment a dielectric solid conductor provides to fill a thin-walled Bakeliitrdhr with water. Because of the thin walls of the Bakelite tube and the small dielectric constant of Bakelite in contrast to that of water, the Bakelite tube occurs with respect to the wave guide in this known arrangement almost not in appearance. According to the known proposals, preference is given to using gas or Air-filled metallic waveguides for the transmission of electromagnetic waves into consideration. It but has not been recognized that there is a substantial reduction in attenuation in an extended Frequency range is obtained when the waveguide is in the form of a tube made of dielectric material forms in such a way that both the inside and outside of the dielectric tube of the energy component of the electromagnetic waves are in air and thus undamped along the wave guide arrangement can spread, while only a very small part of the total energy is within the wall of the dielectric tube.

Gemäß der Erfindung wird der dielektrische Rohrkörper nach der Hauptpatentanmeldung nach Art eines Hohlseiles ausgebildet, das aus mehreren, vorzugsweise miteinander verseilten Profilsträngen aus verlustarmen formfesten Isolierstoffen besteht. Hierdurch wird in erster Linie erreicht, daß die Querschnittsform bei mechanischen Beanspruchungen erhalten bleibt und damit unerwünschte Änderungen der Übertragungseigenschaften vermieden werden. Femer werden die Biegsamkeit und die Zugfestigkeit vergrößert, so daß die Wellenführungsanordnung in ähnlicher Weise wie elektrische Leitungen und Kabel in^ großen Längen hergestellt und auf Trommeln gewickelt werden können. Bei Verwendung von formfesten Isolierstoffen mit großer Zugfestigkeit kann unter Umständen auf die der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagene Anordnung von zusätzlichen zugfesten Drähten verzichtet werden. Besonders zweck-Aus ein- oder mehrschichtigemAccording to the invention, the dielectric tube body according to the main patent application according to Art formed of a hollow rope, which consists of several, preferably stranded together profile strands low-loss, dimensionally stable insulating materials. This primarily ensures that the cross-sectional shape is retained in the event of mechanical stress and thus undesirable changes the transmission properties can be avoided. Furthermore, the flexibility and the tensile strength are increased enlarged, so that the shaft guide arrangement in a manner similar to electrical lines and cables made in long lengths and wound on drums can be. When using dimensionally stable insulating materials with high tensile strength possibly on the arrangement of additional tensile strengths proposed in the main patent application Wires are dispensed with. Particularly purpose-made of single or multilayer

dielektrischem Stoff bestehendedielectric material

WellenführungsanordnungShaft guide arrangement

Zusatz zur Patentanmeldung S 28122 VIIId/21c
(Auslegesdirift 1 006 481)Addition to patent application S 28122 VIIId / 21c
(Installation guide 1 006 481)

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Ernst Fischer, Berlm-Lichterfelde,
ist als Erfinder genannt wordenErnst Fischer, Berlm-Lichterfelde,
has been named as the inventor

mäßig ist es, solche Profilstränge zu verwenden, die ineinandergreifen, um den schon durch die Verseilung gegebenen Zusammenhalt der Profilstränge noch zu verbessern. Dabei ist darauf zu achten, daß die Profilstränge an den Verschlußkanten bzw. an den aneinanderstoßenden Flächen gegeneinander gleiten können, um ein Recken oder Stauchen und damit uruerwünschte Formveränderungen der Profilstränge zu vermeiden.It is moderate to use such profile strands that intermesh in order to get through the stranding given cohesion of the profile strands to improve. It is important to ensure that the profile strands can slide against each other on the locking edges or on the abutting surfaces, to stretching or compressing and thus the undesired changes in the shape of the profile strands avoid.

Die Erfindung wird an Hand der in den FigurenThe invention is based on the in the figures

dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.illustrated embodiments explained in more detail.

In den Fig. 1 bis 9 sind Ausführungsbeispiele von Wellenführungsanordnungen mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt. Ein über dem dielektrischen Rohrkörper angeordneter, geschlossen ausgeführter wasserdichter Isolierstoffmantel ist mit 12 bezeichnet.1 to 9 are exemplary embodiments of shaft guide arrangements with a circular Cross section shown. One arranged above the dielectric tube body and designed to be closed watertight insulating jacket is designated by 12.

Nach der Fig. 1 besteht die Wellenführungsanordnung aus drei Profilsträngen 13 mit kreisringsektorförmigem Querschnitt. In der Fig. 2 haben die Profilsträngie 14 Z-förmigen Querschnitt.According to Fig. 1, the wave guide arrangement consists of three profile strands 13 with a circular ring sector Cross-section. In FIG. 2, the profile strands 14 have a Z-shaped cross section.

Bei der Ausführung nach der Fig. 3 greifen die Profilstränge 15 wie Nut und Feder ineinander. An der Innenseite der Profilstränge sind elastische Streifen 16 eingelegt, um die Biegsamkeit zu vergrößern und ferner zu erreichen, daß bei Biegungen keine Lücken zwischen den Profilsträngen entstehen. Die Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Profilstränge 17 an den aneinandergrenzenden Seitenflächen S-Form haben.In the embodiment according to FIG. 3, the profile strands 15 interlock like tongue and groove. At elastic strips 16 are inserted on the inside of the profile strands in order to increase flexibility and also to ensure that there are no gaps between the profile strands when bends. Fig. 4 shows an embodiment in which the profile strands 17 on the adjoining side surfaces Have an S shape.

Um die Profilstränge bei Biegungen in ihrer Lage festzuhalten, kann es vorteilhaft sein, über den miteinander verseilten Profilsträngen eine HaltewicklungIn order to hold the profile strands in their position during bends, it can be advantageous to use the stranded profile strands a holding winding

803 727/369803 727/369

anzuordnen, beispielsweise aus einem Band 18 gemäß der Fig. 3 oder aus Fäden 19 gemäß der Fig. 4. Diese Haltewicklung kann die äußere Schutzhülle bilden, doch, ist es auch möglich, hierüber noch weitere. Schutzschichten anzuordnen, z. B. einen wasserdichten Isolierstoffmantel 12, wie bei den Ausführungen gemäß den Fig. 1 und 2. An Stelle einer Haltewicklung kann auch, ein Geflecht aus Isolierstoffäden bzw. -bändern treten.to be arranged, for example from a tape 18 according to FIG. 3 or from threads 19 according to FIG. 4. These Retaining winding can form the outer protective cover, but it is also possible to use more. To arrange protective layers, e.g. B. a waterproof insulating jacket 12, as in the embodiments according to FIGS. 1 and 2. Instead of a holding winding can also be a network of insulating threads or tapes.

In den Fig. 5 und 6 sind zwei Wellenführungsan-Ordnungen dargestellt, die aus zwei Lagen 20 und 21 vonn Profilsträngen bestellen. Die beiden Lagen haben nach der Fig. 5 entgegengesetzten und nach der Fig. 6 gleichgerichteten Drall.In Figs. 5 and 6 there are two wave guide arrangements shown, which order from two layers 20 and 21 ofn profile strands. The two layers have Opposite twist according to FIG. 5 and rectified twist according to FIG. 6.

Bei der Ausführung gemäß der Fig. 7 sind zwisehen den Profilsträngen 22 zur Erhöhung der Zugfestigkeit zusätzliche zugfeste Fäden bzw. Drähte 23 aus zugfesten Stoffen, z. B. aus Polyamid, eingelegt. Eine hodhbiegsame hohlzylindrische Wellenführungsanordnung kann gemäß der Fig. 8 aus einem Profilband 24 gewickelt werden. Hierüber ist noch eine hochbiegsame Schutzschicht 25 großer Zugfestigkeit angeordnet. Derartige zugfeste Schichten können auch zwischen der höhlzylindrischen Welleriführungsanordnung und einem äußeren Isolierstoffmantel eingefügt werden. Ferner ist es möglich, zwischen den Windungen der Wicklung 24 elastische Isolierstoffstreifen einzulegen, um die Entstehung von Lücken bei Biegebeansprudhungen zu vermeiden.In the embodiment according to FIG. 7, the profile strands 22 are between two to increase the tensile strength additional tensile threads or wires 23 made of tensile materials, e.g. B. made of polyamide, inserted. According to FIG. 8, a highly flexible hollow cylindrical shaft guide arrangement can consist of a Profile tape 24 are wound. Above this is a highly flexible protective layer 25 of great tensile strength arranged. Such tensile layers can also be placed between the hollow-cylindrical shaft guide arrangement and an outer insulating jacket. It is also possible to choose between the turns of the winding 24 to insert elastic strips of insulating material to prevent the formation of Avoid gaps in bending stresses.

Die Fig. 9 zeigt eine entsprechende Ausführung aus zwei übereinander angeordneten Profilbandwicklungen 26 und 27, wobei beide Bänder so gewickelt sind, daß die Bandwicklung 26 die Fuge der Bandwicklung 27 abdeckt.Fig. 9 shows a corresponding embodiment of two profile tape windings arranged one above the other 26 and 27, both tapes being wound so that the tape winding 26 is the seam of the tape winding 27 covers.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Ausführungsbeispiele von Wellenführungsanordnungen mit rechteckigem Querschnitt. Nach der Fig. 10 besteht die Anordnung aus zwei breiten Profilbändern 28 und zwei schmalen Profilbändern 29, die an den Seitenrändern eine Verstärkungswulst haben und profilartig ineinandergreifen. Zum Zusammenhalten der Profilbänder ist der aus Isolierstoff bestehende Längsstreifen 30 vorgesehen. Zwischen den innen liegenden Berührungsflächen sind die elastischen Isolierstoffstreifen 31 eingelegt. Nach der Fig. 11 besteht die rechteckige Wellenführungsanordnung aus zwei Profilsträngen 32 und 33 mit U-Profil.10 and 11 show embodiments of shaft guide arrangements with rectangular Cross-section. According to FIG. 10, the arrangement consists of two wide profile strips 28 and two narrow ones Profile bands 29 which have a reinforcing bead on the side edges and which interlock in a profile-like manner. The longitudinal strip 30 made of insulating material is provided to hold the profile strips together. The elastic strips of insulating material 31 are inserted between the inner contact surfaces. According to FIG. 11, the rectangular wave guide arrangement consists of two profile strands 32 and 33 with U-profile.

Die Profilstränge können so geformt und so zum Hohlleiter vereinigt werden, daß zwischen diesen Schlitze entstehen, deren Tiefe mit der halben Wellenlänge der übertragenen Wellen übereinstimmt.The profile strands can be shaped and so combined to form the waveguide that between them Slots are created, the depth of which corresponds to half the wavelength of the transmitted waves.

Die Verseilung der Profilstränge sowie die Aufbringung der Haltebandwicklungen und die Aufbringung des wasserdichten Isolierstoffmantels wird vorteilhaft im gleichen Arbeitsgang vorgenommen. Im selben Arbeitsgang werden auch die elastischen Isolierstreifen (z. B. 1& in der Fig. 3) sowie die zugfesten Einlagen (z. B. 23 in der Fig. 7) eingelegt. Ferner können im gleichen Arbeitsgang weitere äußere Schutzschichten aufgebracht werden.The stranding of the profile strands as well as the application of the tether windings and the application the waterproof insulation jacket is advantageously carried out in the same operation. In the same work step, the elastic insulating strips (e.g. 1 & in Fig. 3) and the tensile strength are also applied Deposits (z. B. 23 in Fig. 7) inserted. Furthermore, additional outer protective layers are applied.

Die Formstränge aus Isolierstoff werden vorteilhaft im Spritzverfahren hergestellt, wobei sie nach Verlassen der Spritzmaschine z. B. in Wasser gekühlt werden, um das Profil des gespritzten Profilstranges zu gewährleisten. Gegebenenfalls werden die Profilstränge noch einer Nachbehandlung, z. B. durch Fräsen, Schleifen und Polieren, unterworfen. Ferner ist es zweckmäßig, die Profilstränge nachträglich von oberflächlich vorhandenen Metall- und Staubteilchen zu reinigen, z. B. durch Abbeizen. Dieser letztere Vorgang kann auch im gleichen Arbeitsgang mit der Verseilung der Profilstränge vorgenommen werden.The molded strands made of insulating material are advantageously produced by injection molding, with them after Leaving the spraying machine z. B. be cooled in water to the profile of the extruded profile strand to ensure. If necessary, the profile strands are subjected to an aftertreatment, e.g. B. by Milling, grinding and polishing, subjected. It is also useful to subsequently remove the profile strands from to clean superficially existing metal and dust particles, e.g. B. by stripping. This latter The process can also be carried out in the same operation as the stranding of the profile strands.

Die Erfindung ist auch anwendbar für Wellenführungsanordnungen in Form von starren Rohren. In diesem Fall können die Profilstränge härter sein und mit größerer Zugfestigkeit ausgeführt werden.The invention is also applicable to shaft guide arrangements in the form of rigid tubes. In this case, the profile strands can be harder and designed with greater tensile strength.

Die Verbindung der Fabrikationslängen erfolgt zweckmäßig durch gegenseitiges Verschweißen oder Verkleben der Profilstränge und gegebenenfalls durch Umhüllung der Verbindungsstelle mit einer dünnen zugfesten Isolierschicht, z. B. aus Polyamid. Dabei ist darauf zu achten, daß keine störenden Wellenreflexionen an den Verbindungsstellen entstehen. Zu diesem Zweck können etwaige Unterbrechungsstellen so ausgebildet und bemessen werden, daß Schlitze entstehen, deren Tiefe mit der halben Wellenlänge der übertragenen Wellen übereinstimmt. Es ist auch möglich, die Profilstränge einzeln miteinander zu verbinden und die Verbindungsstelle so auszubilden, daß die Biegsamkeit nicht beeinträchtigt wird. Es können an den Verbindungsstellen auch besondere Kupplungsstücke vorgesehen werden, um die Längen leicht lösbar miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck können Kupplungsstücke mit Bajonettverschluß oder mit besonderen Einrasterungen verwendet werden. Die Anordnung zusätzlicher Kupplungsstücke kommt insbesondere bei Wellenführungsanordnungen in Form starrer Rohre in Frage, die verhältnismäßig große Abmessungen haben.The connection of the manufacturing lengths is expediently carried out by mutual welding or Gluing the profile strands and, if necessary, by wrapping the connection point with a thin one tensile insulating layer, e.g. B. made of polyamide. Care must be taken that there are no disturbing wave reflections arise at the connection points. Any interruption points can be used for this purpose be designed and dimensioned so that slots are created whose depth is half the wavelength of the transmitted waves matches. It is also possible to combine the profile strands individually connect and to form the joint so that the flexibility is not impaired. It Special coupling pieces can be provided at the connection points to match the lengths easily detachable to connect with each other. Coupling pieces with bayonet locks can be used for this purpose or used with special notches. The arrangement of additional coupling pieces is particularly suitable for shaft guide arrangements in the form of rigid tubes that are relatively have large dimensions.

Wegen der Schwierigkeit, eine in Form eines Hohlseiles ausgebildete Wellenführungsanordnung auf die Dauer auch dann wasserdicht zu halten, wenn das Hohlseil mit einem wasserdichten Isolierstoffmantel umhüllt ist, wird der innere Hohlraum vorteilhaft mit einem unter Druck stehenden Medium gefüllt, vorteilhaft mit Stickstoff oder einem anderen Gas, wie es bei metallischen Hohlröhren an sich bekannt ist. Ferner werden an den Enden der Wellenführungsanordnung, gegebenenfalls auch an Zwischenstellen, Druckanzeiger, z. B. Kontaktmanometer, angeschlossen, die einen Druckabfall durch Alarmeinrichtungen od. dgl. anzeigen.Because of the difficulty of a wave guide arrangement in the form of a hollow cable to keep it watertight in the long run even if the hollow rope is covered with a watertight insulation jacket is enveloped, the inner cavity is advantageously with a pressurized medium filled, advantageously with nitrogen or another gas, as is known per se in the case of metallic hollow tubes is. Furthermore, at the ends of the shaft guide arrangement, if necessary also at intermediate points, Pressure indicator, e.g. B. Contact pressure gauge, connected, the pressure drop caused by alarm devices or the like.

Claims

Patent claims:

1. A wave guide arrangement consisting of one-layer or multi-layer dielectric material for conducted continuation of electromagnetic waves, in which the continuation of the Waves used dielectric material of tubular shape, so that a large part is electromagnetic Energy is conducted outside of the dielectric material, according to patent application S 28122 VIIId / 21c, characterized in that the dielectric tubular body is like a hollow rope is formed, which consists of several, preferably stranded together profile strands low-loss, dimensionally stable insulating materials.

2. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that the profile strands Have a Z-shaped cross-section (Fig. 2).

3. shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that the profile strands interlock, z. B. as tongue and groove (Fig. 3 and 4).

4. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that several layers of Profile strands are arranged one above the other (Fig. 5 and 6).

5. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that between the profile

strands of additional tensile threads or wires (23) made of tensile fabric, e.g. B. made of polyamide, inserted are.

6. Wellenfülirungsanordnung according to claim 1, characterized in that on the inside of the Profile strands of elastic strips (16, 31) are inserted.

7. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that it is in the form of a one or more closed tape wrapping is carried out.

8. wave guide arrangement according to claim 7, characterized in that either inside or additional organs with high tensile strength are arranged over the outer profile band winding.

9. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that it has a rectangular ■ has a cross-section.

10. wave guide arrangement according to claim 9, characterized in that it consists of two widths Profile bands (28) and two narrow profile bands (29), one on the side edges Have reinforcing bead and interlock in a profile-like manner.

11. wave guide arrangement according to claim 9, characterized in that it consists of two profile strands (31 and 32) with a U-profile.

12. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that the profile strands are held together by a tether winding.

13. Wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that it is provided with a waterproof Isolierstoffmantel is wrapped.

14. wave guide arrangement according to claim 1, characterized in that the profile strands so are shaped and so united with one another that arise between these slots, their depth coincides with half the wavelength of the transmitted waves.

15. Method of manufacturing a shaft guide assembly according to claim 1, characterized in that the stranding of the profile strands and the application of the retaining tape winding and the application of the waterproof insulation jacket and, if necessary, also the insertion elastic insulating strips and high tensile strength inserts are made in the same operation.

16. A method for producing a shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that that the profile strands, which are preferably produced by spraying, undergo post-treatment, z. B. by milling, grinding and polishing, and also a cleaning of metal and dust particles, e.g. B. by stripping, are subjected.

17. Connection point for a shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that that the profile strands are connected to one another by mutual welding or gluing are.

18. Connection point for a shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that that they are covered with a thin, tensile insulating layer, e.g. B. made of polyamide, is encased.

19. Connection point for a shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that that interruption points are designed and dimensioned so that slots arise, their depth coincides with half the wavelength of the transmitted waves.

20. Connection point for a shaft guide arrangement according to claim 1, characterized in that that it is easily detachable, for. B. by using coupling pieces with Bayonet lock or with special catches.

21. Wave guide arrangement according to claim 1 in the form of a hollow rope with a waterproof Insulating jacket, characterized in that the inner cavity with a pressurized standing medium, advantageously with nitrogen or a gas, and filled at the ends of the shaft guide arrangement; possibly also at intermediate points, pressure indicators, z. B. contact pressure gauges are connected, which has a pressure drop by alarm devices or the like.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2 106 771, 2 129 711,
717;

Austrian patent specification No. 153 122.

1 sheet of drawings