DE1047897B

DE1047897B - Aus ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Stoff bestehende Wellenfuehrungsanordnung

Info

Publication number: DE1047897B
Application number: DES29881A
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 Wellenführangsanordmmg 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.

Bisher sind als Wellenleiter lediglich metallische Hohlleiter und gegebenenfalls mit einer leitenden Schicht versehene dielektrische Volleiter bekanntgeworden. Eine- bekannte Versuchsausführung eines dielektrischen Vollefters sieht vor, ein dünnwandiges Bakelitrohr 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. Derartige Hohlleiter können nach einer theoretischen Untersuchung mit einem geschichteten dielektrischen Einsatz versehen, werden, indem der Hohlleiter z. B. einen dielektrischen Mittelleiter erhält, so daß sich zwischen dem dielektrischen Mittelleiter und dem metallischen Hohlleiter eine konzentrische Luftschicht befindet. 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 der außerhalb des dieletrischen 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.

Die Wellenführungsanordnung nach der Hauptpatentanmeldung wird so weitergebildet, daß sie erfindungsgemäß ganz oder teilweise aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen besteht. Vorzugsweise werden die mit leitenden Teilchen versehenen Isolierstoffe nur für dünne Schichten der Wellenführungsanordnung verwendet. Je nach Auswahl der leitenden Teilchen und dem Aufbau der Wellenführungsanordnung können deren Übertragungseigenscnaften beeinflußt werden. In erster Linie ist an der Erhöhung der wirksamen Dielektrizitätskonstante des Isolierstoffes gedacht, wobei vorteilhaft Aus ein- oder mehrschichtigem

dielektrischem Stoff bestehende

Wellenführungsanordnung

Zusatz zur Patentanmeldung S 28122 VIIId/21c
(Auslegeschrift 1 006 481)

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Ernst Fischer, Berlin-Lichterfelde,
ist als Erfinder genannt worden

solche leitenden Teilchen verwendet werden^ die möglichst geringe dielektrische Verluste gewährleisten. Beispielsweise kommt die Beimischung von Titandioxyd und Bariumtitanat in feinster Pulverform in Frage. Ferner können- dem Isolierstoff feinverteilte magnetisierbare Teilehen, z. B. Ferritpulver, zugesetzt werden, um die magnetischen Eigenschaften der Wellenführungsanordnung zu ändern. Die angegebenen. Beimengungen von feinverteilten leitenden und magnetisierbaren Stoffen kann auch kombiniert angewendet werden. Vorteilhaft wird eine Staffelung der Schichten mit verschiedenen Eigenschaften vorgenommen, z. B. derart, daß die Schichten von innen nach außen eine zunehmende Dielektrizitätskonstante haben, indem sie z. B. einen zunehmenden Gehalt an leitenden Teilchen erhalten.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Nach der Fig. 1 besteht die Wellenführungsanordnung aus der inneren Schicht 10 aus einem reinen Isolierstoff und der darüberliegenden Schicht 11 aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen, z. B. mit Titandioxyd. Als äußere Schutzschicht ist die dünne wasserdichte Isolierschicht 12, ζ. B. eine Lackschicht, vorgesehen.

Die in der Fig. 2 dargestellte Wellenführungsanordnung besteht aus der innenliegenden Schicht 13 aus einem Schaumstoff aus Polystyrol od. dgli, einer Schicht 14 aus einem reinen Isolierstoff und aus einer Schicht 15 aus einem mit feinem Ferritpulver durch-

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setzten Isolierstoff. 16 ist eine aus einem Isolierstoff bestehende wasserdichte Schutzschicht.

Für alle Schichten werden vorteilhaft thermoplastische Isolierstoffe mit, kleinem dielektrischem Verlustwinkel, z. B. Polystyrol, Polyäthylen od. dgl., verwendet. Für die äußere wasserdichte Schutzschicht 16 eignet sich eine Polyisobutylenmischung mit einem Zusatz von Ruß und/oder Graphit. Es ist aber auch möglich, die gesamte Wellenführungsanordnung mit feinverteilten halbleitenden Teilchen, wie Ruß und Graphit, zu versehen. Dies hat zwar eine merkliche Erhöhung der Dämpfung- zur Folge, doch gibt es Anwendungsmöglichkeiten, z. B. als Dämpfungsglieder, in denen eine höhere Dämpfung erwünscht ist. Ferner können derartige Beimengungen dazu ausgenutzt werden, um die Wasserdampfdurchlässigkeit des Isolierstoffes herabzusetzen.

Die jeweils gewählte Anzahl und Dicke der einzelnen Schichten sowie die Auswahl der Isolierstoffe und der eingemischten leitenden Teilchen richtet sich nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen und den angestrebten Übertragungseigenschaften.

Die Erfindung ist mit Vorteil auch anwendbar für etwaige in der Wellenführungsanordnung vorzugsweise diametral angeordnete Schichten, die dazu dienen, eine bestimmte Polarisationsrichtung zu erzwingen, und ferner für im Zuge der Wellenführungsanordnung oder an den Enden derselben angeordnete Übertragungs- oder Schirmelemente, wie Hohlraumresonatoren, Blenden, Endplatten usw.

In den Fig. 3 bis 8 sind Ausführungsbeispiele von Wellenführungsanordnungen mit eingefügten Schichten zur Vermeidung der Drehung der Polarisationsebene dargestellt.

Bei der Ausführung nach der Fig. 3 sind in der durch die Achse der Wellenführungsanordnung verlaufende Ebene, d. h. in der Diametralebene, die Bänder 17 angeordnet, durch die die Wellenführungsanordnung in zwei Halbschalen 18 aufgeteilt wird. Erfindungsgemäß bestehen die Bänder 17 aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen. Hierdurch wird eine unerwünschte Drehung der Polarisationsebene vermieden. Bei der dargestellten Ausführung stehen die Bänder 17 sowohl nach innen als auch nach außen über die Innen- und Außenfläche der Hohlzylinderwandung vor. Abweichend hiervon ist es möglich, die vorstehenden Teile entweder innen oder außen oder sowohl innen als auch außen wegzulassen. Es ist nicht immer erforderlich, daß die Bänder die volle Hohlzylinderwandung durchdringen. Diesbezügliehe Ausführungsformen zeigen die Fig. 4 und 5, in denen die Wellenführungsanordnung mit 19 bezeichnet ist. In der Fig. 4 sind die mit feinverteilten leitenden Teilchen versehenen Bänder 20 außen und in der Fig. 5 innen angeordnet.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Bänder 17 und 20 mehrschichtig auszuführen, indem z. B. nach der Fig. 6 an den Diametralflächen der beiden die Wellenführungsanordnung bildenden Halbschalen 21 die Bänder 22 angebracht sind, z. B. durch Verkleben oder Verschweißen.

Die Wellenführungsanordnung einschließlich der eingelegten Schichten zur Beeinflussung der Polarisationsrichtung kann auch eine verdrillte- Form erhalten, beispielsweise zum Zwecke, zirkulär polarisierte Wellen zu übertragen. Ferner kann die Wellenführungsanordnung in mehrere Profilstränge unterteilt sein, um deren Biegsamkeit zu vergrößern. Eine diesbezügliche Ausführungsform ist in der Fig. 7 dargestellt. Hiernach besteht die Wellenführungsanordnung aus sechs Profilsträngen 23 und den eingefügten Bändern 24, die erfindungsgemäß aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen bestehen.

Wie die Fig. 8 andeutet, ist die Erfindung auch anwendbar für Wellenführungsanordnungen mit rechteckigem Querschnitt. Bei dieser Anordnung haben die beiden halbschalenförmigen Bänder 24 der Wellenführungsanordnung U-Profll. Die erfindungsgemäß mit leitenden Stoffen durchsetzten Isolierstoffbänder sind mit 25 bezeichnet.

Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsformen von Hohlraum-Resonatoren. Danach greift das Ende der hohlzylindrischen Wellenführungsanordnung 26 in eine hohlzylindrische Aussparung 27 des verschiebbar angeordneten Endstückes 28. Die Anordnung nach der Fig. 10 unterscheidetsich' hiervon dadurch, daß in der hohlzylindrischen Aussparung 27 noch ein hohlzylindrischer Ansatz 29 vorgesehen ist, der in die hohlzylindrische Aussparung 30 der hohlzylindrischen Wellenführungsanordnung 26 eingreift. Erfindungsgemäß besteht das verschiebbar angeordnete Endstück 28 aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen.

In der Fig. 11 ist beispielsweise der Einbau einer Lochblende31 in eine hohlzylindrische Wellenführungsanordnung 32 dargestellt. Die scheibenförmige Lochblende, die erfindungsgemäß aus einem Isolierstoff mit leitenden Zusätzen hergestellt ist, durchdringt die hohlzylindrische Wellenführungsanordnung quer' zu deren Achse, wobei der Außendurchmesser der Lochblende größer als der Außendurchmesser der Wellenführungsanordnung und der Durchmesser der Bohrung 33 kleiner als der Innendurchmesser der Wellenführungsanordhung ist. An Stelle einer runden Bohrung 33 kann die Lochblende in bekannter Weise auch eine rechteckige Öffnung, gegebenenfalls in Form eines schmalen Schlitzes, haben. In entsprechender Weise können auch andere Einsatzblenden, z. B. in Form von Halbscheiben, aus einem mit leitenden Stoffen durchsetzten Isolierstoff bestehen.

Die Fig. 12 zeigt als Ausführungsbeispiel eine am Ende der Wellenführungsanordnung 34 angeordnete Abschirmplatte 35, die erfindungsgemäß aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen besteht. Von der Abschirmplatte 35 ist nur die Hälfte dargestellt, um die Einführung der Antenne bzw. der Sende- oder Empfangselektrode 36 zu erkennen. Zur Isolierung der Elektrode 36 gegen die Abschirmplatte 35 dient die Isolierbuchse 37. Die Abschirmplatte kann den Verhältnissen entsprechend auch in einer anderen Form ausgeführt sein, z. B. in Form einer runden Scheibe oder Kapsel. Ferner können in der Abschirmplatte mehrere Elektrodeneinführungen vorgesehen sein.

Durch die angegebenen Ausführungsbeispiele sind die Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens noch nicht erschöpft. Die Erfindung ist sinngemäß auch anwendbar für den Einbau anderer Schaltelemente, insbesondere für Abschirmzwecke. Die Frage, ob die leitenden Teilchen in erster Linie zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante oder der Leitfähigkeit oder der magnetischen Eigenschaften dienen, richtet sich nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen und den gestellten Anforderungen.

Claims

PatentANSPKüCHE:

1. Aus ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Stoff bestehende Wellenführungsanordnung zur leitungsgebundenen Fortführung elektromagne-

tischer Wellen, bei der der zur Fortführung der Wellen benutzte dielektrische Stoff von rohrförmiger Gestalt ist, so daß ein großer Teil elektromagnetischer Energie außerhalb des dielektrischen Materials geführt wird, nach Patentanmeldung S 28122 VIIId/21c, dadurch gekennzeichnet, daß sie ganz oder teilweise aus einem Isolierstoff mit feinverteilten leitenden Teilchen besteht.

2. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinverteilten leitenden Teilchen, wie Titandioxydpulver, Bariumtitanatpulver, zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante dienen.

3. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen magnetisierbar sind.

4. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die leitenden Teilchen Ferritpulver verwendet ist.

5. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Isolierstoffen mit niedrigen dielektrischen Verlusten,

z. B. von Polystyrol, Polyäthylen od. dgl.

6. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Schichten mit verschiedenen Eigenschaften besteht.

7. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten von innen nach außen eine zunehmende Dielektrizitätskonstante haben, indem sie beispielsweise einen zunehmenden Gehalt an leitenden Teilchen erhalten.

8. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur die äußere Schicht Beimengungen von leitenden Teilchen enthält.

9. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht aus Schaumstoff besteht.

10. Wellenführungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht wasserdicht ausgebildet ist.

11. Wellenführungsanordnung erhöhter Dämpfung nach Anspruch 1, z. B. als Dämpfungsglied, gekennzeichnet durch feinverteilte halbleitende Teilchen, wie Ruß und/oder Graphit od. dgl.

12. Anwendung von Isolierstoffen mit feinverteilten leitenden Teilchen nach Anspruch 1 für die in der Wellenführungsanordnung vorgesehenen bandförmigen Schichten zur Festlegung der Polarisationsebene.

13. Anwendung von Isolierstoffen mit feinverteilten leitenden Teilchen nach Anspruch 1 für Hohlraumresonatoren, insbesondere für das hohlzylindrische Endstück (28).

14. Anwendung von Isolierstoffen mit feinverteilten leitenden Teilchen nach Anspruch 1 für die quer zur Übertragungsrichtung angeordneten Blenden, z. B. Lochblenden (31).

15. Anwendung von Isolierstoffen mit feinverteilten leitenden Teilchen nach Anspruch 1 für die am Ende der Wellenführungsanordnung angeordneten Abschirmplatten (35) zur Ankopplung der Sende- bzw. Empfangselektroden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Annalen der Physik, 5. Folge, Bd. 43, Heft 5, 1943,

S. 316 und 326;

USA.-Patentschriften Nr. 2 129 711, 2 129 669;
Proc. of the IRE, Vol. 25, Nr. 7, Juli 1937, S. 809

und 810.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen