DE1059063B - Hohlleiter fuer die UEbertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbesondere von H-Wellen - Google Patents
Hohlleiter fuer die UEbertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbesondere von H-WellenInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
- H01P3/13—Hollow waveguides specially adapted for transmission of the TE01 circular-electric mode
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
DEUTSCHES
Im Zuge der Entwicklung in der Erzeugung und Übertragung von elektromagnetischen Wellen mit
immer höheren Frequenzen treten die Hohlleiter zur Führung und Fortleitung der hochfrequenten Wellen
als Träger von Signalen immer mehr in den Vordergrund. Besondere Bedeutung haben die sogenannten
H01-Hohlleiter mit kreisförmigem oder annähernd kreisförmigem Querschnitt erlangt, da die bei ihnen
zur Übertragung vorgesehenen Rohrwellen vom H01-Modus
bzw. Hon-Modus1 das sind Wellen mit
transversalem und im wesentlichen zirkulär verlaufendem elektrischen Feld, die besonders, vom Verhalten
aller sonstigen Wellenmodi abweichende Eigenschaft besitzen, daß ihre Dämpfung mit zunehmender Frequenz
abnimmt. Aus diesem Grunde sind die H01-WelIen bei den heute bereits gebräuchlichen Frequenzen
der Größenordnung GHz im besonderen Maße dazu geeignet, Signale über größere Entfernungen
dämpfungsarm zu übertragen.
Einer störungsfreien Übertragung von H01-Wellen stellen sich aber Schwierigkeiten entgegen, die in
erster Linie darin zu sehen sind, daß der H01-Modus instabil ist, d. h. daß bereits kleine Unregelmäßigkeiten
im Hohlrohr zu einer Aufspaltung der H01-Welle in andere Wellenmodi Anlaß geben können. Besonders
nachteilig wirkt sich hierbei die Abspaltung einer E11-Welle aus. Da nämlich die E11-Welle die
gleiche Fortpflanzungskonstante wie die H01-Welle besitzt, sind diese beiden Wellenmodi stark miteinander
gekoppelt, so daß die zu übertragende Energie zwischen der E11-Welle und der H01-Welle als Träger
der Energie hin- und herpendelt. Es müssen daher besondere Maßnahmen und Mittel vorgesehen werden,
um das Entstehen und gegebenenfalls auch die Ausbreitung einer E11-Welle in einem für die Übertragung
von H01-Wellen vorgesehenen Hohlleiter weitgehend zu unterbinden.
Hierzu ist es bekannt, den Hohlleiter aus aneinandergereihten Ringen oder aus einem zu einer Wendel
geformten Draht aufzubauen. Insbesondere ist auch vorgeschlagen worden, ein oder mehrere Flachbänder
hochkant zu einer ein- oder mehrgängigen Wendel zu formen. Bei all diesen Ausführungsformen eines
H01-Hohlleiters liegen zwischen den Ringen bzw. zwischen den Windungen der Wendel schmale ringoder
wendeiförmige Schlitze. Durch diese Schlitze in der Rohrwandung soll, hauptsächlich erreicht werden-,
daß die E11-Welle in dem Hohlleiter ein Phasenmaß erhält, das von dem der H01-Welle stark abweicht,
wodurch dem Entstehen der störenden E11-Welle vorgebeugt und die Kopplung dieser Welle mit der
H01-Welle weitgehend aufgehoben wird. Außerdem ist es bekannt, in den Schlitzen oder über den Schlitzen
der Rohrwandung Dämpfungsmaterialien, das sind Hohlleiter für die übertragung
von elektromagnetischen Rohrwellen
mit transversalem elektrischem
von elektromagnetischen Rohrwellen
mit transversalem elektrischem
Zirkularfeld,
insbesondere von H01-Wellen
insbesondere von H01-Wellen
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr. phil. Herbert Larsen
und Dipl.-Ing. Herbert Bauhof, Berlin-Spandau,
sind als Erfinder genannt worden
und Dipl.-Ing. Herbert Bauhof, Berlin-Spandau,
sind als Erfinder genannt worden
dielektrische Stoffe mit hohem Verlustwinkel, anzuordnen. Hierdurch wird das Dämpfungsmaß für die
E11-Welle gegenüber demjenigen der H01-Welle stark vergrößert. Dies hat zur Folge, daß neben einer weiteren
Verringerung der Kupplung zwischen der E11-Welle und der H01-Welle die E11-Welle, oder allgemeiner
eine E-Welle, im Hohlleiter stark gedämpft und damit an einer Ausbreitung im Hohlleiter gehindert
wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlleiter für die Übertragung von elektromagnetischen Rohrwellen
mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbe-Sonderevon H01-Wellen, dessen Rohrwandung zirkulär
oder wendelförmig verlaufende und mit einer äußeren dielektrischen Schicht hohen Verlustwinkels (Dämpfungsschicht)
nach außen abgeschlossene Schlitze enthält. Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, die Wirkung
der mit einer Dämpfungsschicht abgeschlossenen Schlitze hinsichtlich der Dämpfung der störenden
E-Wellen durch geeignete Maßnahmen günstig zu beeinflussen.
Im allgemeinen wird man bestrebt - sein, für die Dämpfungsschicht Materialien mit möglichst hohem
Verlustwinkel zu verwenden, um damit das Verhältnis des Dämpfungsmaßes der störenden E-Wellen zu dem
der H01-Welle möglichst groß zu machen. Nun ist aber erfahrungsgemäß bei dielektrischen Dämpfungsgo-
massen mit hohem Verlustwinkel auch die Dielektrizitätskonstante verhältnismäßig groß, so daß an der
Grenzfläche zwischen dem Medium des Hohlraumes, im allgemeinen Luft, und der die Schlitze abschließenden
Dämpfungsschicht eine verhältnismäßig hohe
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3 ' " '4
Reflexion eintritt. Dies führt dazu, daß die an den eignete Wahl des Verschäumungsgrades kann die Schlitzöffnungen von einer- E-Welle angeregten und - - Dielektrizitätskonstante der Zwischenschicht auf den in die Schlitze eindringenden Wellen an der Grenz- gewünschten Wert gebracht werden,
fläche zu einem hohen Prozentsatz in die Schlitze bzw. Im Prinzip lassen sich die dielektrischen Zwischeninden Übertragungshohlraum, zurückgeworfen werden 5 schichten voraus berechnen. Hierbei ist zu beachten, und nur zu einem geringen'Teil in die Dämpfungs- daß die in den Schlitzen sich ausbreitenden Wellen schicht eindringen und von dieser absorbiert werden. transversale Wellen sind, was besagt, daß sowohl der Uhr nun zu erreichen, daß der in die Dämpfungs- elektrische als auch der magnetische Feldvektor transSchicht eindringende Teil der von den E-Wellen an versal zur Ausbreitungsrichtung, also senkrecht zur den' Schlitzöftnungen angeregten Welle vergrößert io radialen Erstreckung der Schlitze und damit parallel wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, unterhalb zu den Grenzflächen zwischen den einzelnen Medien der äußeren Dämpfungsschicht eine oder mehrere mit stufenweise abgesetzten Dielektrizitätskonstanten dielektrische Zwischenschichten anzuordnen, deren Hegt. Durch die Bedingung, daß an den Grenzflächen (komplexe -oder reelle) Dielektrizitätskonstanten der transversale elektrische und transversale magnestufenweise die Dielektrizitätskonstante des Mediums 15 tische Feldvektor stetig sind, läßt sich eine Gleichung im Übertragungshohlraum, insbesondere Luft, zur für den Reflexionskoeffizienten aufstellen, der angibt, Dielektrizitätskonstanten der äußeren. Dämpfungs- welcher Wellenauteil von den in die.Schlitze eindrinschicht überleiten. Die dielektrischen Zwischen- genden Wellen in den Übertragungshohlraum reflekschichten bestehen dabei beispielsweise aus einem ver- tiert wird. In dieser Gleichung für den Reflexionsschäumten verlustbehafteten Stoff, wobei der Ver- 20 koeffizienten treten die Dielektrizitätskonstanten und schäumungsgrad geeignet gewählt ist. die Dicken der Zwischenschicht als Parameter auf,
Reflexion eintritt. Dies führt dazu, daß die an den eignete Wahl des Verschäumungsgrades kann die Schlitzöffnungen von einer- E-Welle angeregten und - - Dielektrizitätskonstante der Zwischenschicht auf den in die Schlitze eindringenden Wellen an der Grenz- gewünschten Wert gebracht werden,
fläche zu einem hohen Prozentsatz in die Schlitze bzw. Im Prinzip lassen sich die dielektrischen Zwischeninden Übertragungshohlraum, zurückgeworfen werden 5 schichten voraus berechnen. Hierbei ist zu beachten, und nur zu einem geringen'Teil in die Dämpfungs- daß die in den Schlitzen sich ausbreitenden Wellen schicht eindringen und von dieser absorbiert werden. transversale Wellen sind, was besagt, daß sowohl der Uhr nun zu erreichen, daß der in die Dämpfungs- elektrische als auch der magnetische Feldvektor transSchicht eindringende Teil der von den E-Wellen an versal zur Ausbreitungsrichtung, also senkrecht zur den' Schlitzöftnungen angeregten Welle vergrößert io radialen Erstreckung der Schlitze und damit parallel wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, unterhalb zu den Grenzflächen zwischen den einzelnen Medien der äußeren Dämpfungsschicht eine oder mehrere mit stufenweise abgesetzten Dielektrizitätskonstanten dielektrische Zwischenschichten anzuordnen, deren Hegt. Durch die Bedingung, daß an den Grenzflächen (komplexe -oder reelle) Dielektrizitätskonstanten der transversale elektrische und transversale magnestufenweise die Dielektrizitätskonstante des Mediums 15 tische Feldvektor stetig sind, läßt sich eine Gleichung im Übertragungshohlraum, insbesondere Luft, zur für den Reflexionskoeffizienten aufstellen, der angibt, Dielektrizitätskonstanten der äußeren. Dämpfungs- welcher Wellenauteil von den in die.Schlitze eindrinschicht überleiten. Die dielektrischen Zwischen- genden Wellen in den Übertragungshohlraum reflekschichten bestehen dabei beispielsweise aus einem ver- tiert wird. In dieser Gleichung für den Reflexionsschäumten verlustbehafteten Stoff, wobei der Ver- 20 koeffizienten treten die Dielektrizitätskonstanten und schäumungsgrad geeignet gewählt ist. die Dicken der Zwischenschicht als Parameter auf,
An Hand der Figuren soll die Erfindung näher er- über die noch frei verfügt werden kann. Wird nun
läutert werden. - ■ gefordert, daß der Reflexionskoeffizient gleich Null
In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Ausführungs- ist, also keine Wellen in den Übertragungshohlraum
beispiel für einen H01-Hohlleiter gemäß der Erfindung 25 reflektiert werden sollen, so kann durch geeignete
im Längsschnitt dargestellt. Wahl der Parameter dieser Forderung genügt werden.
Gemäß der Fig. 1 besteht der den Übertragungs- Je größer die Anzahl der Zwischenschichten, um so
hohlraum umschließende Hohlleiter aus kurzen ver- größer ist auch die Freiheit in der Wahl der Parahältnismäßig
dünnen Rohrstücken 1, die einen kreis- meter. Grundsätzlich'kann aber bereits durch Anordförmigen
oder annähernd kreisförmigen Querschnitt 30 nung von nur einer Zwischenschicht eine Reflexionshaben. Die einzelnen Rohrstücke 1 sind in einem ge- freiheit für eine bestimmte Frequenz erreicht werden,
ringen Abstand voneinander angeordnet, so daß zwi- Dies wird im folgenden an Hand der in der Fig. 3
sehen ihnen enge zirkulär verlaufende Schlitze 2 liegen. dargestellten prinzipiellen Schichtanordnung gezeigt.
Den Abschluß der Schlitze 2 nach außen bildet eine In der Fig. 3 sind mit ev ε, und ε3 drei aneinanderäußere
Dämpfungsschicht 3, die bei dem gezeigten 35 grenzende Medien mit verschiedenen Dielektrizitäts-Ausführungsbeispiel
als eine geschlossene, den Hohl- konstanten bezeichnet, wobei ev ε2 und ε3 gleichzeitig
leiter umschließende Hülle ausgebildet ist. Zwischen die entsprechenden relativen Dielektrizitätskonstanten
dieser äußeren Dämpfungsschicht 3 und dem Hohl- dieser Medien bedeuten. Das Medium E1 und das
leiter ist erfindungsgemäß eine Zwischenschicht 4 an- Medium ε3 entsprechen bei den H01-Wellenleitern dem
geordnet, deren Dielektrizitätskonstante zwischen der 40 Medium des Übertragungshohlraumes und der äußeren
Dielektrizitätskonstanten des Übertragungsmediums Dämpfungsschicht mit hohem Verlustwinkel. Zwischen
und' der Dielektrizitätskonstanten der äußeren Dämp · diesen ist eine dielektrische Zwischenschicht mit einer
fungsschicht 3 liegt. geeigneten Dielektrizitätskonstanten ε2 und einer
Die Fig. 2 zeigt ein Aüsführungsbeispiel für die Dicke rf2 angeordnet.
Erfindung bei einem H01-Hohlleiter, der zum Unter- 45 Es wird den praktischen Verhältnissen entsprechend schied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aus ein- angenommen, daß das Medium des Übertragungshohlzelnen im geringen Abstand voneinander angeord- raumes S1 Luft sei, also E1 = 1 ist, und daß die Dämpneten flachen Ringscheiben 5 besteht. Bei einer solchen fungsschicht ε3 genügend dick ist und einen genügend Ausführung eines Hohlleiters können, wie in der hohen Verlustwinkel besitzt, um alle in sie eindrinFigur dargestellt, die Schlitze 6 zwischen den Ring- 50 genden Wellen nach Durchlaufen einer gewissen scheiben 5 mit den dielektrischen Schichten ausgefüllt Strecke zum Abklingen zu bringen, so daß in dieser werden. Den äußeren Abschluß der Schlitze 6 bildet Dämpfungsschicht keine rücklaufenden Wellen aufwieder eine Dämpfungsschicht 7 mit hohem Verlust- treten können. Die aus dem Übertragungshohlraum winkel. Unterhalb dieser Dämpfungsschicht ist eine auf die Zwischenschicht ε2 auftretende transversale Zwischenschicht 8 angeordnet, deren Dielektrizitäts- 55 Welle ist durch den Pfeil A, wobei A gleichzeitig die konstante einem geeigneten Zwischenwert zwischen Amplitude der Welle angibt, und die in den Übertrader Dielektrizitätskonstanten des Mediums im Über- gungshohlraum reflektierte Welle durch den Pfeilr-A, tragungshohlraum und der äußeren. Dämpfungs- wobei r den Reflexionskoeffizienten angibt, charakteschicht 7 entspricht. risiert.
Erfindung bei einem H01-Hohlleiter, der zum Unter- 45 Es wird den praktischen Verhältnissen entsprechend schied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aus ein- angenommen, daß das Medium des Übertragungshohlzelnen im geringen Abstand voneinander angeord- raumes S1 Luft sei, also E1 = 1 ist, und daß die Dämpneten flachen Ringscheiben 5 besteht. Bei einer solchen fungsschicht ε3 genügend dick ist und einen genügend Ausführung eines Hohlleiters können, wie in der hohen Verlustwinkel besitzt, um alle in sie eindrinFigur dargestellt, die Schlitze 6 zwischen den Ring- 50 genden Wellen nach Durchlaufen einer gewissen scheiben 5 mit den dielektrischen Schichten ausgefüllt Strecke zum Abklingen zu bringen, so daß in dieser werden. Den äußeren Abschluß der Schlitze 6 bildet Dämpfungsschicht keine rücklaufenden Wellen aufwieder eine Dämpfungsschicht 7 mit hohem Verlust- treten können. Die aus dem Übertragungshohlraum winkel. Unterhalb dieser Dämpfungsschicht ist eine auf die Zwischenschicht ε2 auftretende transversale Zwischenschicht 8 angeordnet, deren Dielektrizitäts- 55 Welle ist durch den Pfeil A, wobei A gleichzeitig die konstante einem geeigneten Zwischenwert zwischen Amplitude der Welle angibt, und die in den Übertrader Dielektrizitätskonstanten des Mediums im Über- gungshohlraum reflektierte Welle durch den Pfeilr-A, tragungshohlraum und der äußeren. Dämpfungs- wobei r den Reflexionskoeffizienten angibt, charakteschicht 7 entspricht. risiert.
Die Zwischenschicht 4 bzw. 8 bei den beiden Aus- 60 Die Rechnung ergibt unter den gemachten Vorausführungsbeispielen
besteht zweckmäßig aus einem Setzungen folgende Formel für den Reflexionskoeffiaufgeschäumten
verlustbehafteten Material. Durch ge- zienten r:
(i(1 + Υζ)'"1* + (j/j -1).(! + Ti)*-'™
(l +yiD (1 + "l/j)«'**+ (j/j-1) (i
. 2 TC
mit k2 — —j- ]/ «a und A = Wellenlänge in Luft.
Claims (5)
1. Hohlleiter für die Übertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem
Zirkular feld, insbesondere von H01-Wellen, dessen Rohrwandung zirkulär oder wendelförmig
verlaufende und mit einer äußeren dielektrischen Schicht hohen Verlustwinkels (Dämpfungsschicht)
nach außen abgeschlossene Schlitze enthält, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der äußeren
Dämpfungsschicht eine oder mehrere dielektrische Zwischenschichten angeordnet sind, deren (komplexe
oder reelle) Dielektrizitätskonstanten stufenweise die Dielektrizitätskonstante des Mediums
im Übertragungshohlraum, insbesondere Luft, zur Dielektrizitätskonstanten der äußeren Dämpfungsschicht überleiten.
2. Hohlleiter nach Anspruch 1 mit lufthaltigem Hohlraum und einer dielektrischen Zwischenschicht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante ε2 und die Dicke d2 der dielektrischen
Zwischenschicht so bemessen sind, daß die Gleichung
zumindest angenähert erfüllt ist, wobei ε3 die komplexe Dielektrizitätskonstante der äußeren Dämp-
2 π
fungsschicht bedeutet und &a = —j- ]/ ε2 mit 2 als
Wellenlänge in Luft ist.
3. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Zwischenschichten
aus verschäumten Stoffen mit geeignetem Verschäumungsgrad bestehen.
4. Hohlleiter nach Anspruch 1, insbesondere mit dünner Rohrwandung, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Dämpfungsschicht und die dielek^ trischeh Zwischenschichten das Hohlrohr umschließen.
5. Hohlleiter nach Anspruch 1, insbesondere mit dicker Rohrwandung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schlitze zumindest zum Teil mit einer oder mehreren dielektrischen Schichten ausgefüllt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 909 530/288 6.59
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES52877A DE1059063B (de) | 1957-03-27 | 1957-03-27 | Hohlleiter fuer die UEbertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbesondere von H-Wellen |
US723723A US3158824A (en) | 1957-03-27 | 1958-03-25 | Tubular wave guide for transmitting circular-electric waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES52877A DE1059063B (de) | 1957-03-27 | 1957-03-27 | Hohlleiter fuer die UEbertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbesondere von H-Wellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1059063B true DE1059063B (de) | 1959-06-11 |
Family
ID=7488969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES52877A Pending DE1059063B (de) | 1957-03-27 | 1957-03-27 | Hohlleiter fuer die UEbertragung von elektromagnetischen Rohrwellen mit transversalem elektrischem Zirkularfeld, insbesondere von H-Wellen |
Country Status (2)
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---|---|
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1957
- 1957-03-27 DE DES52877A patent/DE1059063B/de active Pending
-
1958
- 1958-03-25 US US723723A patent/US3158824A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3158824A (en) | 1964-11-24 |
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