DE1056217B - Wellenfuehrung zur leitungsgebundenen Fortfuehrung elektromagnetischer Wellen - Google Patents
Wellenfuehrung zur leitungsgebundenen Fortfuehrung elektromagnetischer WellenInfo
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- DE1056217B DE1056217B DES51372A DES0051372A DE1056217B DE 1056217 B DE1056217 B DE 1056217B DE S51372 A DES51372 A DE S51372A DE S0051372 A DES0051372 A DE S0051372A DE 1056217 B DE1056217 B DE 1056217B
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/10—Wire waveguides, i.e. with a single solid longitudinal conductor
Landscapes
- Insulated Conductors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenführung; zur leitungsgebundenen Fortführung elektromagnetischer
Wellen, bestehend aus ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Material von Stabform.
Bekannte Wellenführungen sind die sogenannten dielektrischen Antennen, das sind Stäbe aus dielektrischem
Material, deren Durchmesser in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante des verwendbaren
Materials so gewählt ist, daß eine Abstrahlung längs der Staboberfläche erfolgt. Bei hinreichend
großem Durchmesser des Stabes läßt sich bekanntlich die Abstrahlung beseitigen und der Stab zur leitungsgebundenen
Fortführung von Wellen verwenden. Bei der praktischen Anwendung derartiger Wellenführungen
zeigt sich jedoch, daß die für eine möglichst verlustfreie Übertragung geeigneten Dielektrika nur
unzureichend die an derartige Wellenführungen zu stellenden mechanischen Forderungen zu erfüllen in
der Lage sind. Beispielsweise bei der Übertragung axialsymmetrischer Wellen kommt es nämlich nicht
nur auf die Zugfestigkeit des verwendeten Materials an, sondern auch auf eine hinreichende Steifeim Querschnitt.
Man könnte daran denken, zur Beseitigung dieser Nachteile — so wie in der britischen Patentschrift
420 447 in den Ausführungsbeispielen gezeigt — das dielektrische Material mit einem Metallmantel
unmittelbar zu umschließen. Bei einer derartigen Lösung zeigt sich jedoch eine unerwartete
Zunahme der Übertragungsverluste, was auf starken Oberflächenströmen am umgebenden Metallmantel
beruhen, dürfte.
Der Erfindung liegt als Aufgabe die Lösung dieses Problems zugrunde.
Diese Aufgabe wird bei einer Wellenführung zur leitungsgebundenen Fortführung elektromagnetischer
Wellen, bestehend aus ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Material von Stabform, in der Weise
gelöst, daß erfindungsgemäß bei Verwendung für die Übertragung von H-Wellen zur mechanischen Verfestigung
im Stabinnern wenigstens ein Metall teil derart angeordnet ist, daß es an der Fortleitung der
Wellen unbeteiligt ist oder daß bei Verwendung für die Übertragung von E-Wellen in das dielektrische
Material in Leitungsrichrung verlaufende zugfeste Bänder oder Fäden aus nichtleitendem Stoff eingebettet
sind.
Es sind an sich die sogenannten Drahtwellenleiter bekannt, die aus einem mit einer dielektrischen
Schicht umgebenen Metalldraht bestehen. Physikalische und mathematische Berichte über solche Drahtwellenleiter
zeigen aber, daß bei diesen Leitungen die elektromagnetische Welle durch den metallischen
Leiter selbst geführt wird; dies geht daraus hervor, daß auf der Oberfläche des Metalldrahtes Leitungs-Wellenführung
zur leitungsgebundenen Fortführungelektromagnetischer Wellen
zur leitungsgebundenen Fortführungelektromagnetischer Wellen
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
x5 Dr.-Ing. habil. Otto Zinke, Darmstadt,
und Dr. phil. HeinrichKaden1 München-Solln,
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
ströme in Axialrichtung -fließen, die sich, durch dielektrische Verschiebungsströme fortgesetzt, in Kreisen
schließen. Das dielektrische. Material soll also- bewirken, daß das sich bei einem blanken Leiter bis ins
Unendliche erstreckende elektromagnetische Feld sich beim Drahtwellenleiter auf die nähere Umgebung des
metallischen Leiters konzentriert. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung, dagegen ist der metallische
Draht an der Fortleiturig der elektromagnetischen Welle nicht beteiligt, weiPder Strom hier in Umfangsrichtung
fließt. Damit fallen aber auch die starken Verluste, die ein metallischer Leiter bei der E-WelIe
mit sich bringt, bei der-'Anordnung gemäß der Erfindung fort.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Vorteilhafte Ouerschnittsformen für die Wellenführungsanordnung gemäß der Erfindung sind beispielsweise
der volle runde, ovale oder rechteckförmige Querschnitt. Die Abmessungen der Querschnittsformen
sollen insbesondere so gewählt werden, daß die größte Ausdehnung der Wellenführungsänordnung,
beispielsweise bei runden Wellenleiteranordnungen der äußere Durchmesser, in der Größenordnung
einer Betriebswellenlänge liegt. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit eignen sich bei Anordnungen,
an denen sich eine E01-Welle ausbilden soll, im allgemeinen nur zugfeste, nichtleitende Fäden
oder Bänder. Eine mechanisch stabile,, für die Übertragung mittels des E01-Wellentyps geeignete Wellenführungsanordnung
kann beispielsweise dadurch .erhalten werden, daß man in das dielektrische Material
in Leitungsrichtung verlaufende zugfeste Bänder oder
90S· 508/311
: 1
Fäden aus nichtleitenden Stoffen einbettet, die bei geringen dielektrischen Verlusten eine große mechanische
Festigkeit aufweisen. Solche Stoffe stehen beispielsweise in Kunststoffbändern oder Fäden, besonders
vorbehandelten Hanfseilen oder Perlonschnüren zur Verfügung. Eine andere Möglichkeit zur Vergrößerung
der Zug- und Formfestigkeit besteht darin, daß man im dielektrischen Material der Wellenführungsanordnung
eingebettete band- oder fadenförmige mechanisch steife Stoffe aus dielektrischem
Material anordnet.
Die Fig. 1 zeigt einen dielektrischen Volleiter im Querschnitt. Da die vorzugsweise verwendeten dielektrischen
Stoffe mit guten elektrischen Eigenschaften im allgemeinen ungünstige mechanische Eigenschaften
besitzen, sind bei dieser Anordnung mechanisch feste Bänder oder Drähte aus nichtleitendem Material,
z. B. Fäden 1, in das dielektrische Material eingebettet.
Wie eine nähere Untersuchung des Feldstärke-Verlaufes bei einer H-Welle ergibt, wird in der
Leitungsachse die elektrische Feldstärke Ev (Feldstärkekomponente
in einer Querschnittsebene der Leitung in Umfangsrichtung) zu Null. Diese Tatsache
ermöglicht es, in die Wellenführungsanordnung gemäß der Erfindung eine Metallseele, ζ. Β.
einen Stahldraht, einzuziehen, ohne daß dadurch das Feldbild der elektromagnetischen Welle merklich gestört
wird. Dieser Stahldraht ist somit an der Fortführung der elektromagnetischen Welle unbeteiligt
und verursacht daher keine merklichen zusätzlichen Verluste. Durch das Einziehen der Metallseele wird
jedoch eine sehr zugfeste Anordnung geschaffen, so daß eine solche Anordnung insbesondere als Freileitung,
z. B. an einem bereits bestehenden Telegrafengestänge oder an Hochspannungsmasten verlegt
werden kann. Die für die Übertragung mittels des E01-Wellentyps brauchbaren Wellenführungsanordnungen
sind grundsätzlich auch für die Führung elektromagnetischer Wellen vom H01-Typ anwendbar.
Statt der aus dielektrischem Material bestehenden Drähte oder Bänder können hierbei jedoch auch geeignet
angebrachte metallische Drähte oder Bänder zur Erhöhung der Zugfestigkeit verwendet werden.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform einer Wellenführung für H-Wellen ist in Fig. 2 dargestellt.
In einem aus dielektrischem Material bestehenden Strang 2 ist die an der Fortleitung der Wellen unbeteiligte
Metallseele 3 axial zur Wellenführungsanordnung verlaufend angeordnet. Die Zugfestigkeit
einer Wellenführung mit vollem Querschnitt kann weiterhin dadurch erhöht werden, daß mehrere in
Leitungsrichtung verlaufende, metallische Seile nach Fig. 3 vorgesehen werden. Der Durchmesser der Seile
sollte allerdings gegenüber dem Durchmesser der AVellenführungsanordnung gering sein.
Für die Übertragung elektromagnetischer Wellen ist auch der HE-Wellentyp geeignet. Dieser kann
z. B. durch einen zur Leitungsachse senkrechten Stab oder durch einen Hohlleiter mit H-Wellen angeregt
werden. Bei dem diesem Wellentyp entsprechenden Feldlinienverlauf stehen die elektrischen Feldlinien
auf einer Längsschnittebene der Wellenführungsanordnung senkrecht.
Dies wird in Weiterbildung der Erfindung dahingehend ausgenutzt, daß im dielektrischen Material
der Wellenführungsanordnung metallische Bänder geeignet angebracht werden, die zwar eine bestimmte
Polarisationsrichtung der elektrischen Welle erzwingen, aber selbst an der Fortführung der elektro-217
magnetischen Welle unbeteiligt sind. Solche metallische Bänder können bei frei tragend verlegten
Wellenführungsanordnungen mit Vorteil als eine die Wellenführungsanordnung tragende Vorrichtung verwendet
werden. Bei einer solchen Ausführungsform wird somit die mechanische Belastung beispielsweise
durch ein oder mehrere, vorteilhafterweise auf ihrer Oberfläche versilberte oder verkupferte Stahlbänder
übernommen, während an der Fortleitung und Wellenführung nur das diese Bänder umgebende dielektrische
Material beteiligt ist. Durch das Vorhandensein solcher Bänder wird die elektromagnetische Welle nur
unwesentlich beeinflußt.
Als Wellenführungsanordnung gemäß der Erfindung sind für den HE-Wellentyp sämtliche im vorstehenden
angeführten Ausführungsformen verwendbar. Darüber hinaus aber sind bei Verwendung von an der Fortleitung
der Wellen nicht beteiligten metallischen Bändern noch andere, sehr vorteilhafte Ausführungsformen von Wellenführungsanordnungen möglich. Ein
Ausführungsbeispiel hierzu ist in der Fig. 4 dargestellt.
Die Wellenführung besteht aus einem dielektrischen Volleiter mit einem in das dielektrische Material eingebetteten
metallischen Band 4.
Es kann in manchen Fällen zweckmäßig sein, die metallischen Bänder auf ihrer ganzen Länge oder
wenigstens stellenweise, insbesondere an Aufhängepunkten der Wellenführungsanordnung, über die
Oberflächenbegrenzung hinausragen zu lassen. Die Wellenführungsanordnung kann dann auf einfache
Weise an dem aus ihr wenigstens stellenweise herausragenden metallischen Band beispielsweise durch einen
metallischen Draht an Leitungsmasten frei schwebend aufgehängt werden. Ein solcher, senkrecht zu der
Wellenführungsanordnung verlaufender Draht stört das elektromagnetische Feld ebensowenig wie das vom
dielektrischen Material umgebene metallische Band.
Es ist unter Umständen aber auch zweckmäßig, der Wellenführungsanordnung gemäß der Erfindung eine
von der rotationssymmetrischen Form abweichende Form zu geben. Günstige Übertragungseigenschaften
werden nämlich auch bei Anordnungen mit ellipsen- und polygonförmigem Vollquerschnitt erzielt. Auch
bei diesen, insbesondere zur Übertragung elektromagnetischer Wellen mittels des HE-AVellentyps geeigneten
Wellenführungsanordnungen können nämlich zusätzliche zugfeste Bänder oder Seile aus Metall oder
dielektrischem Stoff verwendet werden. Beispielsweise könnten metallische Bänder oder Drähte in das dielektrische
Material an geeigneten Stellen eingebettet werden.
Es kann fernerhin vorteilhaft sein, Leitungen zu besitzen, die eine gute Durchbiegungsfestigkeit aufweisen.
Dies wird durch mehrschichtige Wellenführungsanordnung erreicht, bei denen wenigstens
eine Schicht aus gerecktem Material besteht. Es kann nämlich in dem den Wellenleiter bildenden Material
eine mechanische Vorspannung dadurch erzwungen werden, daß man auf das gereckte Material eine
Schicht nichtgereckten Materials aufträgt und durch nachträgliche Entreckung eine innere mechanische
Vorspannung in dem dielektrischen Material erzeugt.
Fernerhin empfiehlt es sich in manchen Fällen die Anordnungen nach der Erfindung mit einer wasserdichten
oder wasserabweisenden Hülle aus nichtleitendem Material zu umgeben.
Durch die deutsche Patentschrift 757 665 ist es bekannt, in einem Koaxialkabel die Seele mit einer
■' Stahleinlage zu versehen. Die Stahlseele ist hierbei
Claims (6)
1. Wellenführung zur leitungsgebundenen Fortführung elektromagnetischer Wellen, bestehend aus
ein- oder mehrschichtigem dielektrischem Material von Stabform, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Verwendung für die Übertragung von H-Wellen zur mechanischen Verfestigung im Stabinnern
wenigstens ein Metallteil derart angeordnet ist, daß es an der Fortleitung der Wellen unbeteiligt
ist, oder daß bei Verwendung für die Übertragung von E-Wellen in das dielektrische Material in
Leitungsrichtung verlaufende zugfeste Bänder oder Fäden aus nichtleitendem Stoff eingebettet sind.
2. Wellenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil drahtförmig ausgebildet
und in Längsrichtung des Stabes verlaufend im Stabinnern eingebettet ist.
3. Wellenführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei drahtförmiger
Ausbildung das Metallteil ähnlich einer Kabelseele im Stabinnern verlaufend angeordnet ist.
4. Wellenführung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil als Bandleiter
ausgebildet ist.
5. Wellenführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil
wenigstens teilweise aus der Oberfläche des dielektrischen Stabes hervorstehend ausgebildet ist.
6. Wellenführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Oberfläche des dielektrischen
Stabes hervorstehende Metallteile zur mechanischen Befestigung, vorzugsweise zur Aufhängung
des Stabes, vorgesehen sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 943 134, 757 665;
österreichische Patentschrift Nr. 135 946;
Zeitschrift »Das Elektron«, September 1950, Jg. 4, H. 9, S. 315;
Deutsche Patentschriften Nr. 943 134, 757 665;
österreichische Patentschrift Nr. 135 946;
Zeitschrift »Das Elektron«, September 1950, Jg. 4, H. 9, S. 315;
Zeitschrift Funk und Ton, Nr. 7, 1951, S. 386 bis 388;
Zeitschrift Journal of applied physics, Bd. 20, H. 12, 1949, S. 1188 bis 1192.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 909 508/311 4.59
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES51372A DE1056217B (de) | 1952-04-15 | 1952-04-15 | Wellenfuehrung zur leitungsgebundenen Fortfuehrung elektromagnetischer Wellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES51372A DE1056217B (de) | 1952-04-15 | 1952-04-15 | Wellenfuehrung zur leitungsgebundenen Fortfuehrung elektromagnetischer Wellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1056217B true DE1056217B (de) | 1959-04-30 |
Family
ID=7488210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES51372A Pending DE1056217B (de) | 1952-04-15 | 1952-04-15 | Wellenfuehrung zur leitungsgebundenen Fortfuehrung elektromagnetischer Wellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1056217B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0009622A1 (de) * | 1978-09-29 | 1980-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT135946B (de) * | 1931-05-30 | 1933-12-27 | Siemens Ag | Fernmeldekabel mit Luftraumadern. |
DE757665C (de) * | 1935-04-13 | 1953-01-26 | Helge Rost | Elektrisches Fernmeldekabel mit einer oder mehreren konzentrischen luftraumisolierten Hochfrequenzleitungen |
DE943134C (de) * | 1950-09-07 | 1956-05-09 | Siemens Ag | Leiteranordnung zur nichtstrahlenden Fortleitung kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen |
-
1952
- 1952-04-15 DE DES51372A patent/DE1056217B/de active Pending
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AT135946B (de) * | 1931-05-30 | 1933-12-27 | Siemens Ag | Fernmeldekabel mit Luftraumadern. |
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