DE1050412B

DE1050412B -

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Publication number: DE1050412B
Application number: DENDAT1050412D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-12

Description

Die Erfindung betrifft einen runden HohMeiter für die Übertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere vom Typ der H₀₁-Wellen, der entweder aus axial aneinandergereihten, voneinander isolierten leitenden Ringen und aus einer diese Ringe umgebenden dielektrischen Hülle oder aus einer in oder auf der inneren Oberfläche eines aus dielektrischem Material bestehenden Rohres angeordneten leitenidlen Wendel mit geringer Steigung besteht.

Bei der Übertragung von Nadhrichten mit sehr kurzen Wellen können ele'ktromagnetische Wellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere vom Typ der H₀₁-Welle, bevorzugt -benutzt. werden. Unter solchenelektromagnetischen Wellen sind hierbei bekanntlich Wellen zu verstehen, deren magnetisches Feld jeweils eine Komponente in der Ausbreibungsriohtuntg der Wellen und eine Komponente in radialer Richtung und deren elektrisches Feld eine Komponente nur in zirkulärer Richtung aufweisen. Elektromagnetische Wellen der beschriebenen Art besitzen bekanntermaßen als einzige die Eigenart, daß ihre Dämpfung in einem exakt runden Hohlleiter mit zunehmender Frequenz abnimmt, während bei allen anderen Wellentypen die Dämpfung mit wachsender Frequenz steigt. Um die Dämpfung der betrachteten Wellen im runden Hohlleiter möglichst klein, zu halten, ist es jedoch erforderlich, daß der Durchmesser des Hohlleiters relativ groß gewählt wird; im homogenen runden Hohlleiter solciher Abmessungen sind aber neben der gewünschten Welle mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere der FI₀₁-Welle, noch sehr viele andere unerwünschte Wellentypen existenzfähig. Von besonderem Nachteil ist es hierbei auch, daß einige der unerwünschten Wellentypen in dem Hohlleiter eine niedrigere Grenzfrequenz aufweisen als die H₀₁-Welle und daß bestimmte Wellentypen sogar die gleiche oder eine ähnliche Phasengeschwindigkeit aufweisen wie die gewünschten Wellentypen, z. B. die H₀₁-Welle. Es ist verständlich, daß diese unerwünschten Wellentypen die Übertragung elektromagnetischer Wellen im Hohlleiter ungünstig beeinflussen können. Die Erfindung Lief aßt sich mit der bekannten Aufgabe, einen Hohlleiter so zu gestalten, daß in ihm entweder nur die gewünschten Wellen existenzfähig sind oder die unerwünschten Wellentypen eine wesentlich größere Dämpfung erfahren als die erwünschten. Diese Aufgabe konnte aber bisher nicht in befriedigender Weise gelöst werden.

Beispielsweise sind sogenannte Ringleitungcn bekannt, die aus voneinander isolierten Kupferringen bestehen, oder sogenannte Wendelleiter, bei denen im Tnnern eines aus dielektrischem IVlaterial bestehenden Rohres ein metallischer Leiter wendelfömiig ange-Runder Hohlleiter für die übertragung
sehr kurzer elektromagnetischer Wellen
mit elektrischem Zirkularfeld

:
Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr.-Ing. Gerhard Piefke, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden

bracht ist. Es ist bekannt, daß solche Leitungen die elektromagnetischen Wellen mit elektrischem Zirkularfeld bevorzugt übertragen können. Da jedoch die Zahl aller in einem homogenen runden Hohlleiter existenzfähigen Wellen sehr groß ist, gibt es auch in dem speziellen Hohlleiter der beschriebenen Art nodh alle möglichen Wellen, die in vielen Fällen noch auftreten und dieUbertragung stören können. Ein unerwünschter Wellentyp, der auch bei Ringhohlleitungen der bekannten Art auftritt, ist z. B. der Wellentyp mit axialem elektrischem Feld. Auch wenn dieser Wellentyp, z. B. die EH- oder HE- und E-Welle, nur kleine elektrische Feldkomponenten in axialer Richtung aufweist, so kann er doch die Übertragung von Nachrichten ungünstig beeinflussen.

Die Erfindung hat sidh daher die spezielle Auifgabe gestellt, die Abmessungen der Hohlleiterelemente so zu wählen, daß die gewünschte Welle, insbesondere die H₀₁-Welle, praktisch die gleiche Dämpfung wie im homogenen runden Hohlleiter aufweist, während alle anderen unerwünschten Wellentypen entweder von vornherein nicht existenzfähig sein sollen oder aber eine sehr viel höhere Dämpfung und insbesondere ein

4-5 anderes Phasenmaß als die gewünschten Wellen, z. B. H₀₁-Wellen. besitzen sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem runden Hohlleiter, bei dem erfindungsgemäß die radiale Dicke ri der leitenden Ringe bzw. des Wendelleiters von vorzugsweise rechteckförmigem Querschnitt der Bedingung

\ — · ·— < -—- arc tan /— 1 · —-!—i

809 74W280

Claims

genügt, wobei' ε₀ die Dielektrizitätskonstante des leeren Raumes, ε die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Hülle bzw. des dielektrischen Rohres, A₀ die Wellenlänge im leeren Raum, D₂ die axiale Dicke der leitenden Ringe bzw. des Wendelleiters und D₁ den Zwischenraum zwischen den leitenden Ringen bzw. den einzelnen Windungen des Wellenleiters bedeutet und arc tan so gewählt ist, daß

}/± . I < 0,25

D₂ sehr viel kleiner als die Hohlleiter ist. Bei verlustbeist der Absolutwert der Dielektrizitätskonstante ε einzusetzen.

Durch die Bemessung des runden Hohlleiters nach der Erfindung gelingt es, die anisotropen Hohlleiter, die also aus hintereinander angeordneten leitenden Ringen oder aus einer leitenden Wendel in einem Isolierrohr bestehen, von vornherein so zu bemessen, daß sie die gestellte Aufgabe erfüllen. Trotz aller bekannten Theorien ist es bisher nicht gelungen, ohne umständliche Experimentierarbeiten den anisotropen runden Hohlleiter in seiner günstigsten Bemessung zu schaffen. Wegen der sehr vielen. Variationsmöglichkeiten der Abmessungen der einzelnen Bestandteile des Hdhlleiters kann man zwar die eine oder andere gute Eigenschaft des betrachteten Hohlleiters fördern, aber ebenso leicht wieder bestimmte Eigenschaften des Hoihlleiters so verändern, daß er den Anforderungen nicht mehr gerecht wird. Bei dem runden Hohlleiter nach der Erfindung sind diese Unsicherheiten ausgeschlossen. In ihm ist der größte Teil aller unerwünschten Wellen, z. B. der E-, EH- und HE-Wellen, nicht fortpflanzungsfähig.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein runder Hohlleiter nach der Erfindung im Längsschnitt gezeigt. Er besteht aus den axial hintereinander angeordneten leitenden Ringen 1 und den Isolierringen 2, die sich zwischen den leitenden Ringen befinden. Dieses anisotrope, aus den leitenden Ringen 1 und den Isolierringen 2 besteihende Medium wird von einer dicken Schicht 3 aus dielektrischem Stoff umgeben. Der äußere dielektrische Stoff kann stark verlustbehaftet sein; der zwischen den leitenden Ringen befindliche dielektrische Stoff kann auch gute dielektrische Eigensdhaften besitzen. Die

ist und ferner D₁ plus

Wellenlänge

hafte tem

im runden
Dielektrikum

FigUT en

JpSebhnungen der Abmessungen der verschiedenen ■'⁴BestpJidteile des runden Hohlleiters sind in der Figur erig&ragen. d ist demnach die radiale Dicke der leitenden Ringe, D₁ der Zwischenraum zwischen den leitenden Ringen und D₂ die axiale Dicke der leitenden Ringe.

In der Fig. 2 ist ein runder Hohlleiter dargestellt, der eine in der inneren Oberfläche eines aus dielektrischem Material bestehenden Rohres angebrachte

ίο IeitendeWendel besitzt. Wie aus der Figur ersichtlich, weist der metallische Wendelleiter 4 eine sehr geringe Steigung auf. Die Wendel ist in den dielektrischen Stoff 5 eingebettet. Die Dicke des Wendelleiters ist d. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Windüngen der Wendel ist mit D₁ und die axiale Dicke des Wendelleiters mit D₂ bezeichnet.

Patentanspruch:

Runder Hohlleiter für die Übertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen mit elektrischem Zirkularfeld, insbesondere vom Typ der H₀₁-Welle, der entweder aus axial aneinandergereihten, voneinander isolierten leitenden Ringen und aus einer diese Ringe umgebenden dielektrischen Hülle oder aus einer in oder auf der inneren Oberfläche eines aus dielektrischem Material bestehenden Rohres angeordneten leitenden Wendel mit geringer Steigung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dicke d der leitenden Ringe bzw. des Wendelleiters von vorzugsweise rechteckförrnigem Querschnitt der Bedingung

d 1

-ν- < -7. — arc tan
z₀ Δ π

D₁+ D₂

D₁

genügt, wobei ε₀ die Dielektrizitätskonstante des leeren Raumes, ε die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Hülle bzw. des dielektrischen Rohres, A₀ die Wellenlänge im leeren Raum, D₂ die axiale Dicke der leitenden Ringe bzw. des Wendelleiters und D₁ den Zwischenraum zwischen den leitenden Ringen bzw. den einzelnen Windungen des Wendelleiters bedeutet und arc tan so gewählt ist, daß

— · < 0,25

ist und ferner D₁ plus D₂ sehr viel kleiner als die Wellenlänge in dem runden Hohlleiter ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 8U9 749/280 2. 59