DE1069716B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Resonanzverdrosselung zur Verhinderung des Entweichens sehr kurzer elektromagnetischer Wellen durch den Spalt einer Verbindungsstelle von Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, insbesondere zwischen dem drehbaren und dem feststehenden Teil eines Hohlleiterschalters, vorzugsweise der Trommelbauweise, bei der die in einem Serienzweig liegenden Drosseln derart ausgebildet sind, daß sie einen Kurzschluß zwischen die gegenüberliegenden Wandungsteile der miteinander zu verbindenden Hohlleiter transformieren.

Werden beispielsweise zwei Hohlleiterenden mittels daran angebrachter Flansche elektrisch zusammengefügt, so besteht die Aufgabe, ein Entweichen von Hochfrequenzenergie durch den zwischen den Flanschen bestehenden Spalt zu verhindern. Diese Aufgabe wird in verschiedener Weise gelöst, und zwar entweder durch Einbringen verlustbringenden Materials in den Spalt oder durch die bekannte Resonanzverdrosselung, mittels derer an der Hohlleiterinnenseite ein Kurzschluß durch Transformationswirkungen besonderer Aussparungen in den Flanschen erzwungen wird. Während die erstgenannte Möglichkeit der Einbringung verlustbringenden Materials insofern nachteilig ist, als sie unvermeidbare Dämpfungsverluste im Zuge des Hohlleiters verursacht, hat die letztgenannte Lösung, die z. B. in dem »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« von Meinke-Gundlach, Springer-Verlag, Berlin (1956), S. 296 und 297, und in den bekanntgemachten Unterlagen der Patentanmeldung I 5467 VIIIa/21a4 beschrieben ist, den Nachteil einer relativ starken Frequenzabhängigkeit der Reflexion und einer relativ geringen Sperrung bei Frequenzen, die nicht exakt mit der Resonanzfrequenz der Verdrosselung übereinstimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Resonanzverdrosselung der einleitend beschriebenen Art unter anderem gerade in dieser Hinsicht wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Resonanzverdrosselung zur Verhinderung des Entweichens sehr kurzer elektromagnetischer Wellen durch den Spalt einer Verbindungsstelle von Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, insbesondere zwischen dem drehbaren und dem feststehenden Teil eines Hohlleiterschalters, vorzugsweise der Trommelbauweise, bei der die in einem Serienzweig liegenden Drosseln derart ausgebildet sind, daß sie einen Kurzschluß zwischen die gegenüberliegenden Wandungsteile der miteinander zu verbindenden Hohlleiter transformieren, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die in einem Parallelstromzweig liegenden Drosseln derart ausgebildet sind, daß sie einen Leerlauf zwi-

Resonanzver drosselung
für eine Hohlleiterverbindungsstelle

Anmelder:

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

Dipl.-Ing. Albert Kürzl, München-Lochliausen,
ist als Erfinder genannt worden

sehen die gegenüberliegenden Wandungsteile der miteinander zu verbindenden Hohlleiter transformieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen Hohlleiterschalter betrifft, wird näher erläutert.

Der in der Fig. 1 im Schnitt dargestellte Schalter besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, z. B. aus Aluminiumguß, mit vier Hohlleiterausgängen und der drehbaren Trommel 2, die durch zwei Gußhälften gebildet wird. Die Trommel 2 enthält zwei Hohlleiterkrümmer 3j 4. Die Trommel 2 kann durch einen Motor oder von Hand jeweils um 90° gedreht werden. Sie rastet in nicht näher dargestellte mechanische Sperren ein, so daß der seitliche Versatz der sich gegenüberstehenden Hohlleiterquerschnitte sehr gering ist und dadurch keinen zusätzlichen nennenswerten Reflexionsfaktor erzeugt. Die elektrische Verbindung zwischen den Krümmern und den Anschlüssen des Gehäuses erfolgt über einen konstanten kleinen Luftspalt 5 zwischen Trommel und Gehäuse, der z. B. 0,5 mm beträgt, rein kapazitiv mit Hilfe von Resonanzdrosseln. Dieser Spalt verhindert ein Fressen der Trommel im Gehäuse. In der Trommel sind eine Anzahl Vertiefungen 6 angebracht.

In der Fig. 2 ist die Trommel mit den Resonanzdrosseln in einer Seitenansicht gezeigt. Der Trommeldurchmesser beträgt z. B. 200 mm, was einmal durch den aus Reflexionsgründen gerade noch zulässigen mittleren Radius Q_m der Hohlleiter krümmer und zum anderen durch den Platzbedarf der Resonanzdrosseln auf dem Trommelumfang gegeben ist. Der gerade noch zulässige Radius eines Hohlleiter-

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Claims (4)

krümmers für einen vorgegebenen Wert der Reflexionr ist bekanntlich (ft = Höhe der Hohlleitung, Schmalseitenabmessung). Die Resonanzdrosseln der Schaltertrommel 2 stellen in Verbindung mit dem Gehäuse 1 eine gekrümmte Radialleitung dar (Welle breitet sich zwischen zwei leitenden Ebenen aus), deren Wellenwiderstand sich jeweils nach etwa IIA sprunghaft ändert, so daß bei der Trennstelle an die Innenkante der Hohlleiterbreitseite ein Kurzschluß und an die Innenkante der Hohlleiterschmalseite ein Leerlauf transformiert wird (λ = Wellenlänge in der Radialleitung). Dajedochineiner Radialleitung die Strom- und Spannungsverteilung bei stehender Welle nicht mehr cosinusförmig ist, sondern nach Bessel-Funktionen verläuft, und außerdem die Einspeisung in die Radialleitung nicht punktförmig erfolgt, ist die Bestimmung der einzelnen λ/4- no Abschnitte rechnerisch schwierig. Aus den Fig. 3 und 4, in denen die magnetische Feldverteilung im Prinzip angedeutet ist, kann die Form der Resonanzdrosseln in erster Annäherung gefunden werden. Die günstigste Form wird zweckmäßig empirisch ermittelt. Die in der Fig. 2 in Seitenansicht dargestellte Ausbildung der Resonanzdrosseln ist wie folgt. Der rechteckige Hohlleiterquerschnitt 3 mit einem Seitenverhältnis von beispielsweise 1 : 2 hat an den Schmalseiten nur eine dünnwandige Fortführung 7, während an den Breitseiten etwa halbbogenförmige Fortführungen 8 vorgesehen sind. Dieser unmittelbare Ansatz im Hohlleiterquerschnitt der Trommel 2 wird von einer etwa ringförmig ausgebildeten Wulst 9 umschlossen, und zwar unter Bildung einer etwa ringförmigen Vertiefung 10. Daran schließt sich eine weitere Vertiefungll an, die nach der Vorder-und Rückseite der Trommel 2 durch Ringflansche 12 und 13 abgeschlossen wird. Die Vertiefungll ist in Umfangsrichtung der Trommel betrachtet, deren Drehachse 14' in der Zeichenebene liegt, jeweils zwei Resonanzverdrosselungen gemeinsam. Dadurch werden etwa dreieckförmige Bereiche in dieser Vertiefung 11 gebildet. Wie Untersuchungen gezeigt haben, läßt sich durch Einbringung etwa dreieckförmiger Metallklötzchen 14 unter Belassung von Vertiefungen 15,16 eine außerordentliche Erhöhung der Sperrung einer unerwünschten Übertragung von Hohlleiterwellen zwischen in Umfangsrichtung der Trommel aufeinanderfolgenden Hohlleiteranschlüssen erreichen. In den Fig. 3 und 4 ist hierzu eine Abwicklung der Trommel und ein Querschnitt durch eine der Hohlleiterverbindungen dargestellt. Hierbei sind in der Fig. 3 die erhabenen Flächen hell und die in die Trommel eingesenkten Teile dunkel dargestellt, während in der Fig. 4 die umgekehrte Darstellungsweise angewendet ist. Die Fig. 3 zeigt den Verlauf der magnetischen Feldlinien und die Fig. 4 den Verlauf des Konvektionsstromes und des Verschiebungsstromes in der Resonanzverdrosselung. Zusätzlich ist in der Fig. 4 durch eine schraffierte Kurvenfläche noch angedeutet, wie sich die Oberflächenstromdichte in der Resonanzverdrosselung etwa verteilt, während die Spannungsverteilung durch eine gestrichelte Kurve angedeutet ist. Wie bereits erwähnt, kommt den dreieckförmigen Metallklötzchen 14 außergewöhnliche Bedeutung für die Erhöhung der Entkopplung zwischen aufeinanderfolgenden Hohlleiteranschlüssen zu. Die Form dieser dreieckförmigen Metallklötzchen 14 kann jedoch von der Dreieckform auch abweichen. So hat sich gezeigt, daß auch ein kreiszylindrischer Bolzen etwa gleicher Dimensionen an Stelle des dreieckförmigen Klötzchens 14 die gewünschte Verbesserung bringt. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, kann demnach die Übergangsstelle zwischen den miteinander zu verbindenden Hohlleiterenden als eine Flanschverbindung mit Resonanzverdrosselungen aufgefaßt werden, die nach Art einer Radialleitung ausgebildet ist, und zwar dergestalt, daß alternierende, im Wellenwiderstand hoch- und niederohmige Leitungsabschnitte aufeinanderfolgen und wobei zusätzlich die bereits erwähnte Bedingung erzwungen ist, daß in Serienstromzweigen (Hohlleiterbreitseiten) auf der Innenseite der Hohlleiter ein Kurzschluß transformiert wird, während in den Parallelstromzweigen (Hohlleiterschmalseiten) ein Leerlauf transformiert wird. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung war es möglich, einen Hohlleiterschalter der schematisch dargestellten Art hinsichtlich der Entkopplung zwischen aufeinanderfolgenden Hohlleiteranschlüssen besser als Dezibel zu machen bei einem Reflexionsfaktor, der in einem Betriebsbereich von 3500 bis 4500 MHz einen kleineren Reflexionsfaktor als 1 % hat. Patentansprüche:

1. Resonanzverdrosselung zur Verhinderung des Entweichens sehr kurzer elektromagnetischer Wellen durch den Spalt einer Verbindungsstelle von Hohlleitern mit rechteckigem Querschnitt, insbesondere zwischen dem drehbaren und dem feststehenden Teil eines Hohlleitschalters, vorzugsweise der Trommelbauweise, bei der die in einem Serienzweig liegenden Drosseln derart ausgebildet sind, daß sie einen Kurzschluß zwischen die gegenüberliegenden Wandungsteile der miteinander zu verbindenden Hohlleiter transformieren, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Parallelstromzweig liegenden Drosseln derart ausgebildet sind, daß sie einen Leerlauf zwischen die gegenüberliegenden Wandungsteile der miteinander zu verbindenden Hohlleiter transformieren.

2. Resonanzverdrosselung nach Anspruch 1, vorzugsweise mit einem von 1 abweichenden Seitenverhältnis des Hohlleiterquerschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzverdrosselung in an sich bekannter Weise als Radialleitung in einer Hohlleiterflanschverbindung angeordnet ist und daß diese Radialleitung im Bereich der Serienverzweigungen über eine Strecke von wenigstens angenähert einem Viertel der Betriebswellenlänge mit niederohmigem und daran anschließend hohem und gegebenenfalls nochmals niedrigem Wellenwiderstand ausgebildet ist und im Bereich der Parallelstromverzweigung mit einer dünnwandigen Überleitung des Hohlleiterprofils beginnt, an die sich ein wenigstens angenähert elektrisch eine Viertel Betriebswellenlänge langer Abschnitt hohen Wellenwiderstands und daran anschließend ein vorzugsweise ebenso langer Abschnitt niedrigen Wellenwiderstandes anschließt.

3. Resonanzverdrosselung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Flanschteil der drehbare Teil und der andere Flanschteil der feststehende Teil eines Hohlleiterschalters in Trommelbauweise ist.

4. Resonanzverdrosselung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Hohlleiter