DE1070710B - - Google Patents

Description

D E UTfeⁱGPI E S

Bei der leitungsgebundenen Übertragung von elektromagnetischen Wellen werden häufig Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt zur Führung von Rohrwellen als Träger von Signalen verwendet. Von den zahlreichen in solchen Hohlleitern existenzfähigen Wellenmodi stellt die H₁₁- bzw. TE₁₁-Welle einen bevorzugten Wellenmodus dar, da sie als Grundvvelle eines kreisförmigen Rohres gegenüber allen anderen Wellenmodi die größte Grenzwellenlänge besitzt und daher bei geeignetem Rohrdurchmesser bzw. bei geeignet gewählter Betriebsfrequenz völlig stabil ist, was besagt, daß die H₁₁-Welle sich nicht in andere Wellenmodi umwandeln kann. Die H₁₁-Welle besitzt entsprechend ihrer Bezeichnung ein elektrisches Feld nur in transversaler Richtung, so daß die Feldlinien der elektrischen Feldstärke innerhalb der kreisförmigen Querschnittsfläche des den Hohlleiter bildenden Metallrohres liegen.

Das Feldlinienbild der elektrischen Feldstärke innerhalb einer Ouerschnittsfläche des den Hohlleiter bildenden Metallrohres zeigt in bekannter AVeise die Fig. 1.

Gemäß dieser an sich bekannten Figur ist in jeder Querschnittsfläche des Metallrohres 1 eine elektrische Feldlinie E dadurch ausgezeichnet, daß sie sich längs eines bestimmten Rohrdurchmessers zwischen den Punkten A und B erstreckt und eine Symmetrielinie des Feldlinienbildes darstellt. Die zu beiden Seiten der ausgezeichneten Feldlinie E gelegenen Feldlinien entspringen auf dem einen Halbkreis 2, der zu einer Seite des senkrecht zur ausgezeichneten Feldlinie E orientierten Rohrdurchmessers D liegt, und münden an entsprechenden Stellen auf dem anderen Halbkreis 3, wobei sie in ihrem Ursprung und Ende mit den Halbkreisen einen rechten Winkel bilden und auf den senkrecht zur ausgezeichneten Feldlinie E orientierten Rohrdurchmesser D dieselbe Richtung haben wie die Feldlinie E. Die Richtung der ausgezeichneten Feldlinie E wird allgemein als die Polarisationsrichtung des elektrischen Transversalfeldes einer H_u-Welle bezeichnet. Diese Polarisationsrichtung ist in der Figur noch gesondert als Pfeil P_u (φ₀) angedeutet, wobei die Winkelbezeichnung ψ₀ darauf hindeuten soll, daß die ausgezeichnete Feldlinie E bzw. die Polarisationsriclitiing P_u (<y_n) mit einem Rohrdurchmesser beliebig festgelegter Riclitung ψ — 0 einen Winkel einschließt. Als orientierter Bezugsdurchmesser wird im folgenden der in der horizontalen Ouerschnittsebene des Rohres 1 liegende Durchmesser gewählt, dem eine von links nach rechts weisende Richtung zugeordnet ist. Bei clem in der Fig. 1 dargestellten Feldlinienbild bedeutet dies daß die Polarisationsrichtung P_n (φ_η)

üiit eiern Winkel r, _e senkrecht auf dem gerichteten Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt für die übertragung von zwei H_u-Wellen_r deren elektrische Transversalfelder
senkrecht zueinander polarisiert sind

Anmelder:

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

Dipl.-Ing. Hermann Lintzel, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Bezugsdurchmesser steht. Mit dem elektromagnetischen Feld innerhalb des Metallrohres 1 sind zirkuläre und longitudinale Ströme in der Rohrwandung verknüpft.

An dem Ursprungspunkt A (φ = φ_α + π = -- π) und an dem Endpunkt B ['9? = φ₀ = ^ j der ausgezeichneten Feldlinie E hat die zirkuläre Stromdichte den Wert

Null, während sie an den beiden hiergegen um" verschobenen Stellen\rp = cp_Q — ^ = O bzw. φ = φ_α +^- = rtj ein absolutes Maximum besitzt, wobei jedoch ihre Riclitung in den zu beiden Seiten der ausgezeichneten Feldlinie E gelegenen Halbkreisen entgegengesetzt ist. Dies ist in der Fig. 1 durch die beiden eingezeichneten Pfeile / und /_ angedeutet. Die longitudinale Wandstromdichte hat am Ursprungspunkt A und am Endpunkt B der ausgezeichneten Feldlinie E ein absolutes Maximum und ist in den ober- und unterhalb des senkrecht zur ausgezeichneten Feldlinie E gelegenen Rohrdurchmesser D liegenden Halbkreisen 2 und 3 entgegengesetzt gerichtet. Die Stellen φ ff = <7₀-f "T = ti sind längsstronifrei.

O und

Da in glatten homogenen Rohren von Natur aus keine bevorzugte Richtung für die Polarisation de? elektrischen Transversalfeldes einer H₁₁-AVelle gegeben ist. kann es vorkommen, daß sich die Polarisationsrichtung einer mit einer bestimmten Polarisationsrich-

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lung angeregten H_n-Welle mit der Rohrlänge ändert, d. h., daß der der Richtung der Polarisation zugeordnete Winkel φ₀ in unbestimmter Weise von der Rohrlänge abhängt und am Ende des Rohres eine vorher nicht bestimmbare Lage einnimmt, was sich dann nachteilig auswirkt, wenn die angeschlosssenen Empfangsgeräte so eingerichtet sind, daß sie nur auf eine bestimmte Polarisationsrichtung optimal ansprechen.

Bei der Übertragung einer H₁₁-Welle kann man bekanntlich diesen Übelstand dadurch beseitigen, daß man das Rohr mit zwei diametral zueinander liegenden Längsschlitzen versieht und die H₁₁-Welle so anregt, daß ihre Polarisationsrichtung annähernd in die Verbindungsebenen dieser beiden Schlitze liegt. Die H_n-Welle stellt sich dann mit ihrer Polarisationsrichtung stets von selbst so ein, daß die mit ihr verknüpften Wandströme an den Längsschlitzen den Wert Null haben. Durch die Längsschlitze wird also eine Stabilisierung der Polarisationsrichtung einer H₁₁-Welle erreicht.

Diese Maßnahme versagt aber dann, wenn zur besseren Ausnutzung des Hohlleiters zwei H₁₁-Wellen mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen als Träger von Signalen verwendet werden sollen.

DieFig. 2 zeigt die Feldlinienbilder der elektrischen Transversalfelder von zwei H₁₁-Wellen. Das eine Feldlinienbild mit den ausgezogenen Feldlinien und den ungestrichenen Bezeichnungen entspricht dabei dem Feldlinienbild einer H_n-Welle mit der Polarisationsrichtung P₁₁ (cp₀) gemäß der Fig. 1. Das entsprechende Feldlinienbild der anderen H₁₁-Welle ist um den

Winkel ~ geschwenkt, wobei die Feldlinien gestrichelt

dargestellt und die Bezeichnungen unter Zufügung eines Striches entsprechend denen des ersten Feldlinienbildes gewählt sind. Würde man ähnlich wie bei der Übertragung von einer H₁₁-Welle zur Stabilisierung der Polarisationsrichtungen P_n (φ₀) und P¹ _n [φ_ΰ -f- γ| der beiden H₁₁-Wellen jeweils zwei Längsschlitze durch die Punktet und 5bzw.^i'und B' versehen, so hätte dies zur Folge, daß beispielsweise die der H₁₁-Welle mit der Polarisationsrichtung -Pii {ψο + γ) zugeordneten Längsschlitze durch die Punkte A' und B' in einem Bereich liegen, in denen die mit der H₁₁-Welle mit der Polarisationsrichtung P_n (φ₀) verknüpften zirkulären Wandströme /_ und 7₊ ihre maximalen Werte annehmen, was ohne weiteres eine Störung des Ausbreitungsvorganges der H_1l-Welle mit der PolarisationsrichtungF₁₁ (φ₀) hervorrufen würde. Entsprechendes gilt für die H₁₁-Welle

mit der Polarisationsrichtung P¹ _n

[ψο + γ)^im Hinblick

auf die der H₁₁-Welle mit der Polarisationsrichtung P₁₁ (φ₀) zugeordneten Längsschlitze durch die Punkte A und B.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt für die Übertragung von zwei !-[,,-Wellen, deren elektrische Transversalfelder zueinander polarisiert sind, und es Hegt ihr die Aufgabe zugrunde, nach Maßnahmen und Mittel zn suchen, durch die die Polarisationsrichtung jeder H,,-Welle ohne Störung des Ausbreitungsvorganges der anderen H₁₁-Welle stabilisiert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das den Hohlleiter bildende Metallrohr längsfugenfrei ausgebildet ist und abschnittsweise jeweils vier sich in Zirkularrichtung der Rohrwandung erstreckende und um jeweils 90° gegeneinander versetzte, möglichst

kurze kreisbogenförmige Schlitze enthält, wobei innerhalb eines Rohrabschnittes entweder alle vier Schlitze auf einem gemeinsamen Kreisumfang des Rohres oder jeweils zwei um 180° gegeneinander versetzte Schlitze auf je einem Kreisumfang des Rohres angeordnet sind. Durch die längsfugenfreie Ausbildung des Rohres wird zunächst erreicht, daß im Fluß der zirkulären Wandströme keine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Unterbrechungen liegen, so daß die Wandströme sich ungehindert über die Rohrwandung ausbreiten können. Zur Stabilisierung der Polarisationsrichtungen der beiden H₁₁-Wellen dienen die kurzen kreisbogenförmigen Schlitze. Die H₁₁-Wellen stellen sich bei geeigneter Anregung mit ihren Polarisationsrichtungen von selbst so ein, daß die mit den H₁₁-We!- Ien verknüpften longitudinalen Wandströme ihre größte Dichte in den mittleren Bereich zwischen den um jeweils 90° gegeneinander versetzten kreisbogenförmigen Schlitzen annehmen.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele für einen H₁₁-Hohlleiter gemäß der Erfindung. Bei allen Ausführungsbeispielen besteht der Hohlleiter aus einem längsfugenfreien Metallrohr 4, das zur Erzielung einer guten Biegsamkeit entweder in Abständen mit nach außen gedrückten Sicken 5 oder mit kontinuierlich nach außen und innen gedrückten Sicken 6 und 7 versehen ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein in Abständen gesicktes Metallrohr 4 zum einen Mal in der Aufsicht und zum anderen Mal im Querschnitt, wobei der Schnitt zwischen den nach außen gedrückten Sicken 5 gelegt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die zur Stabilisierung der Polarisationsrichtungen der beiden Η-,-Wellen innerhalb eines Rohrabschnittes vorgesehenen vier kreisbogenförmigen und jeweils um 90° gegeneinander versetzten Schlitze 8 in den nach außen gedrückten Sicken 5. Die Lage der beiden Polarisationsrichtungen zu den Schlitzen ist in der Fig. 4 durch die beiden Pfeile P_u und P¹ _n angedeutet. Die Fig. 5 zeigt in der Aufsicht einen ähnlichen Hohlleiter. Zum Unterschied zu den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Hohlleitern liegen bei diesem Ausführungsbeispiel innerhalb eines Rohrabschnittes die zur Stabilisierung vorgesehenen vier kurzen kreisbogenförmigen Schlitze 9 zwischen den nach außen gedrückten Sicken 5.

Die Fig. 6 zeigt einen Hohlleiter, der aus einem Metallrohr 4 mit kontinuierlich nach außen und innen gedrückten Sicken 6 und 7 besteht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind analog zu dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Hohlleiter jeweils vier um 90° gegeneinander versetzte kurze kreisbogenförmige Schlitze 10 in den nach außen gedrückten Sicken 6 angeordnet.

Zum Unterschied hierzu ist in der Fig. 7 ein kontinuierlich nach außen und innen gesicktes Metallrohr 4 dargestellt, bei dem in den nach außen gedrückten Sicken 6 jeweils zwei um 180° versetzte kreisbogenförmige Schlitze 11 liegen, wobei die Schlitze 11 in den aufeinanderfolgenden, nach außen gedrückten Sicken 6 gegeneinander um 90° verschoben sind.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese können im Rahmen der Erfindung noch mannigfach abgeändert werden. Ausführungen mit anderer Gestaltung und Anordnung der Schlitze sind möglich. Es brauchen beispielsweise die kurzen kreisbogenförmigen Schlitze nicht in jeder Sicke zu liegen, sondern es kann zu dein gewünschten Effekt auch genügen, wein¹.

jede zweite oder dritte Sicke mit Schlitzen versehen

Claims (3)

wird. Erwähnt sei noch, daß — wie es bei den Ausführungsbeispielen von kontinuierlich gesickten Metallrohren bereits durchwegs zum Ausdruck gebracht ist — die Schlitze vorteilhaft in den nach außen gedrückten Sicken untergebracht werden. Der Hohlleiter gemäß der Erfindung wird zweckmäßig aus zwei gleichartigen, an einem ihrer Ränder nach außen gekröpften und passend ineinandergefügten Halbschalen aufgebaut, die an ihren gegenseitigen anliegenden Rändern vorzugsweise verlötet sind. P A T E N T Λ N S V R C C H E :

1. Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt für die Übertragung von zwei H₁₁-Wellen, deren elektrische Transversalfelder senkrecht zueinander polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das den Hohlleiter bildende Metallrohr längsfugenfrei ausgebildet ist und abschnittsweise jeweils vier sich in Zirkularrichtung der Rohrwandung erstreckende und um jeweils 90° gegeneinander versetzte, möglichst kurze kreisbogenförmige Schlitze enthält, wobei innerhalb eines Rohrabschnittes entweder alle vier Schlitze auf einem gemeinsamen

Kreisumfang des Rohres oder jeweils zwei um 180° gegeneinander versetzte Schlitze auf je einem Kreisumfang des Rohres angeordnet sind.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1, bei welchem das Metallrohr entweder in Abständen mit nach außen gedrückten oder mit kontinuierlich nach außen und innen gedrückten Sicken versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen kreisbogenförmigen Schlitze in und/oder zwischen den nach außen gedrückten Sicken liegen.

3. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr aus zwei gleichartigen, an einem ihrer Ränder nach außen gekröpften und passend ineinandergefügten Halbschalen besteht, die an ihren Gegenseiten anliegenden Rändern vorzugsweise verlötet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 912 110;
französische Patentschrift Nr. 1 137 145;
Zeitschrift TFT, Bd. 31, H. 2, 1942, S. 48.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 688/319 12.