DE1076761B - Curved waveguide section or bend - Google Patents
Curved waveguide section or bendInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft gekrümmte Hohlleiterabschnitte oder Krümmer, die für die Übertragung elektromagnetischer Wellen des Typs Hoi geeignet sind.The invention relates to curved waveguide sections or bends used for transmission electromagnetic waves of the Hoi type are suitable.
Die elektromagnetische H01-Schwingungsform ist von besonderem Interesse wegen ihrer geringen Dämpfung, wenn sie längs der Innenseite eines hohlen Metallrohres mit einer Frequenz übertragen wird, die ausreichend über dem Sperrwert liegt. Diese Eigenschaft ist eine Folge der Abwesenheit eines Längsstromes in der Rohrwandung. Es treten nur geringe Schwierigkeiten auf, wenn eine solche Wellenform längs eines geraden röhrenförmigen Hohlleiters und mit einer Frequenz von 35 000 Megahertz übertragen wird, wobei Dämpfungen in der Größenordnung von 14 Dezibel pro 1600 m in einem Kupferrohr mit einem Innenradius von 1,72 cm (3,81 cm Außendurchmesser) leicht erhalten werden können. Hierbei sind Veränderungen des Rohrquerschnittes, mit denen normalerweise bei der industriellen Produktion gerechnet werden muß, und Toleranzen bei der Längsausrichtung berücksichtigt, denen unschwer entgegengewirkt werden kann. Jedoch sind bei der praktischen Verwendung eines solchen Hohlleiters als beispielsweise Langstreckenübertragungskanal beabsichtigte gebogene, gewöhnlich Krümmer genannte, Abschnitte unvermeidlich, wobei sich gezeigt hat, daß bei solchen Krümmern andere, von der H01-Form abweichende Wellenform dazu neigen, eine Erhöhung der Verluste zu bewirken.The H 01 electromagnetic waveform is of particular interest because of its low damping when it is transmitted along the inside of a hollow metal tube at a frequency well above the cutoff value. This property is a result of the absence of a longitudinal flow in the pipe wall. Difficulties arise when such a waveform is transmitted along a straight tubular waveguide and at a frequency of 35,000 megahertz, with attenuations on the order of 14 decibels per 1,600 m in a copper pipe with an inner radius of 1.72 cm ( 3.81 cm outer diameter) can easily be obtained. Changes in the pipe cross-section, which must normally be expected in industrial production, and tolerances in the longitudinal alignment, which can easily be counteracted, are taken into account here. However, in the practical use of such a waveguide as, for example, a long-distance transmission channel, intended curved portions, usually called bends, are inevitable, and it has been found that in such bends other waveforms deviating from the H 01 shape tend to cause an increase in losses .
Es ist bereits ein Krümmer bekannt, der im Bereich seiner Krümmung mit einem besonderen dielektrischen Material gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante bezüglich des Bogens, den der Krümmer beschreibt, radial nach innen zunimmt. Die Herstellung eines solchen Krümmers stößt auf Schwierigkeiten, da ein solches Material nicht mit der erforderlichen Gleichmäßigkeit herzustellen ist.An elbow is already known which has a special dielectric in the area of its curvature Material is filled, its dielectric constant with respect to the arc, which the elbow describes, increases radially inward. The manufacture of such a manifold runs into difficulties, since such a material cannot be produced with the required uniformity.
Zie\ der Erfindung ist die Schaffung eines Hbhlleiterkrümmers, der für die Übertragung der elektromagnetischen H01-Wellenform geeignet ist und bei dem die Verluste im Vergleich zu diesen, bisher verwendeten Hohlleitern herabgesetzt werden.The aim of the invention is to create a waveguide bend which is suitable for the transmission of the electromagnetic H 01 waveform and in which the losses are reduced in comparison with these previously used waveguides.
Durch die Erfindung werden die Materialschwierigkeiten beseitigt, da sich die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften; insbesondere deren Variation, bei der Herstellung- des erfindungsgemäßen Krümmers von selbst ergeben.The invention eliminates the material difficulties eliminated as the required dielectric properties; especially their variation, result in the manufacture of the manifold according to the invention by itself.
Bei einem gekrümmten Hohlleiterabschnitt oder Krümmer zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, des Typs HolJbei dem die Dielektrizitätskonstante radial nach innek zunimmt, besteht erfindungsgemäß die Füllung aus einem dielektrischen zelligen Material, insbesondere aus zelligem Polyäthylen oderIn the case of a curved waveguide section or bend for the transmission of electromagnetic waves, of the type H olJ in which the dielectric constant increases radially inward, the filling according to the invention consists of a dielectric cellular material, in particular cellular polyethylene or
Gekrümmter Hohlleiterabschnitt
oder KrümmerCurved waveguide section
or elbow
Anmelder:Applicant:
Imperial Chemical Industries Limited,Imperial Chemical Industries Limited,
London,London,
und Harold Everard Monteagle Barlow,
Banstead, Surrey (Großbritannien)and Harold Everard Monteagle Barlow,
Banstead, Surrey (UK)
Vertreter: Dipl.-Ing. A. Bohr, Dipl.-Ing. H. Bohr,
Dipl.-Ing. S. Staeger, München 5,Representative: Dipl.-Ing. A. Bohr, Dipl.-Ing. H. Bohr,
Dipl.-Ing. S. Staeger, Munich 5,
und Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, Patentanwälteand Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, Patent attorneys
Beanspruchte Priorität:
ao Großbritannien vom 17. Mai 1957Claimed priority:
ao Great Britain from May 17, 1957
Harold Everard Monteagle Barlow,Harold Everard Monteagle Barlow,
Banstead, Surrey (Großbritannien),Banstead, Surrey (UK),
ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor
zelligem Polystyrol, die in ein zunächst gerades Rohr mit leitender Innenwandung eingebracht und derart ausgebildet ist, daß nach Biegung des Rohrs der dadurch entstandene Krümmer in seinem Inneren eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die im Bereich seines Innenradius am größten und im Bereich seines Außenradius; am kleinsten ist.cellular polystyrene, which is introduced into an initially straight tube with a conductive inner wall and such is designed that after bending the tube, the resulting bend in its interior a Has dielectric constant that is greatest in the area of its inner radius and in the area of its Outer radius; is smallest.
Damit die Verluste weitgehend herabgesetzt -werden, ist es wichtig, daß der Raum innerhalb des Krümmers größtenteils mit Luft gefüllt ist. Dieses Erfordernis erfüllt ein dielektrisches zelliges Material, insbesondere Polyäthylen oder Polystyrol, in hohem Maße. Es ist weiterhin für die Füllung eines Hohlleiterkrümmers darum besonders geeignet, weil es sich bei Biegung eines zunächst geraden gefüllten Rohres im Bereich des Innenradius des Krümmers zusammendrängt und im Bereich des Außenradius dehnt, wodurch die Dielektrizitätskonstante am Innenradius erhöht und am Außenradius herabgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine enge Annäherung an die erforderliche Feldverteilung bei herabgesetzten Verlusten im Krümmer selbst dann erhalten wird, wenn der Hohlleiter so stark gebogen wird, daß dessen Krümmungsradius nur das Fünfzig- bis Hunderfache des Rohrradius beträgt.In order to minimize losses as much as possible, it is important that the space within the The manifold is mostly filled with air. This requirement is met by a cellular dielectric material, in particular polyethylene or polystyrene, in to a high degree. It is also particularly suitable for filling a waveguide bend because when an initially straight, filled pipe is bent, it compresses in the area of the inner radius of the bend and expands in the area of the outer radius, whereby the dielectric constant at the inner radius is increased and decreased at the outer radius. It has been shown that a close approximation to the required field distribution with reduced losses in the manifold is obtained even then, when the waveguide is bent so much that its radius of curvature is only fifty to Hundreds of times the pipe radius.
909 758/356909 758/356
Zusätzlich kann, um die Oberflächenreaktanz des Krümmers /.n verändern, die Innenseite eines Rohres mit Kreisumfangsnuten oder Rillen versehen sein, wonach das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen wird, wobei jede Nut eine Koaxial-H01-Wellenform führt. Im Hohlleiter sollen zumindest drei Kreisumfangsnuten pro Wellenlänge der H01-Kreiswellenform vorgesehen werden, um die Oberflächenreaktanz wirksam über die Länge des Hohlleiters hinweg zu verteilen. Zu diesem Zweck muß jede Nut mit einem hochwertigen dielektrischen Material angefüllt werden, damit die Breite und der Abstand der Nuten voneinander entsprechend verringert werden kann.In addition, in order to change the surface reactance of the elbow /.n, the inside of a tube can be provided with circumferential grooves or grooves, after which the tube is bent to the required radius of curvature, each groove leading to a coaxial H 01 waveform. At least three circumferential grooves per wavelength of the H 01 circular waveform should be provided in the waveguide in order to effectively distribute the surface reactance over the length of the waveguide. For this purpose, each groove must be filled with a high quality dielectric material so that the width and the spacing of the grooves from one another can be reduced accordingly.
Beim Biegen des Hohlleiters wird im Bereich des Außenradius des Krümmers die Nut verbreitert und deren Tiefe vermindert, während der Teil jeder Nut. der im Bereich des Innenradius des Krümmers liegt, schmaler und tiefer wird.When the waveguide is bent, the groove is widened and in the area of the outer radius of the bend their depth diminishes while the part of each groove. which lies in the area of the inner radius of the bend, gets narrower and deeper.
Anstatt die Innenseite des Rohres mit Kreisumfangsnuten oder Rillen zu versehen, kann das Rohr aus einer Anzahl von Metallringen hergestellt werden, die innerhalb eines Gummirohres angeordnet und voneinander durch dünne biegsame Metallabstands stücke getrennt sind, die leicht zusammengedrückt werden können und den Boden der Nut bilden.Instead of providing circumferential grooves or grooves on the inside of the pipe, this can Tube can be made from a number of metal rings placed inside a rubber tube and separated from each other by thin flexible metal spacers that are slightly compressed can be and form the bottom of the groove.
Die Fig. 1 und 2, sowie 3 und 4 der beiliegenden Zeichnungen zeigen zwei Verfahren zur Herstellung eines gebogenen Wellenführerabschnittes oder Krümmers, bei dem die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials im Krümmer über den. Querschnitt des Wellenführers hinweg in geeigneter Weise verändert worden ist.Figures 1 and 2, and 3 and 4 of the accompanying drawings show two methods of manufacture a curved waveguide section or bend, where the dielectric constant of the dielectric material in the manifold is over the. cross-section of the waveguide has been appropriately changed.
Nach den Fig. 1 und 2 ist ein Kupferrohr 1 mit einer Länge im wesentlichen gleich der des Krümmers, der hergestellt werden soll, mit zelligem Polystyrol 3 gefüllt und danach (Fig. 2) zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen. Während des Biegens wird das zellige Polystyrol im Bereich des Außenradius des Krümmers gedehnt und im Bereich des Innenradius zusammengedrückt.According to FIGS. 1 and 2, a copper pipe 1 with a length substantially equal to that of the bend, to be made with cellular polystyrene 3 filled and then (Fig. 2) bent to the required radius of curvature. During the When bending, the cellular polystyrene is stretched in the area of the outer radius of the bend and in the area of the inner radius compressed.
Nach den Fig. 3 und 4 wird ein Kupferrohr 5 mit einer Länge im wesentlichen gleich der des herzu-• stellenden Krümmers mit einer Anzahl dünner Scheiben 7 aus zelligem Polystyrol versehen, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Danach wird das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen, wobei die Scheiben während des Biegens im Bereich des Außenradius des Krümmers einen größeren Abstand und im Bereich des Innenradius einen kleineren Abstand voneinander erhalten.According to FIGS. 3 and 4, a copper tube 5 with a length essentially equal to that of the herzu- • providing manifold with a number of thin discs 7 made of cellular polystyrene, which in the same Are spaced from each other. After that, the pipe becomes the required radius of curvature bent, the disks during bending in the area of the outer radius of the bend a larger Distance and get a smaller distance from each other in the area of the inner radius.
Die Fig. S zeigt einen Schnitt durch einen Halbleiterabschnitt oder -krümmer, bei dem sich die Oberflächenreaktanz um die Peripherie herum selbsttätig verändert, wenn das Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen wird. Der Hohlleiter besteht aus einer Anzahl von in gleichen Abständen angeordneten Ringen 9, die im Innern eines Gummirohres 11 liegen, das die Ringe in ihrer Lage festhält. Jeder Ring ist von dem benachbarten durch ein Abstandsstück 13 aus Federmetall getrennt, wobei zwischen je zwei Metallringen ein dielektrischer Belastungsring 15 mit hoher, Dielektrizitätskonstante eingelegt ist. Zusätzlich enthält der Hohlleiter eine Füllung aus einem dielektrischen zelligen Material, dieses ist der besseren Übersicht wegen nicht mit dargestellt. Wird das auf diese Weise hergestellte Rohr zu dem erforderlichen Krümmungsradius gebogen, so vergrößert sich der Abstand zwischen zwei benachbarten Ringen im Bereich des Außenradius des Krümmers, während er sich im Bereich des Innenradius verringert. Daher ist der Abschnitt im Bereich des Außenradius des Krümmers kapazitiver als im Bereich des Innenradius des Krümmers. Das feste dielektrische Material in der Nut soll vorzugsweise eine relative Dielektrizitätskonstante von ungefähr 8 mit geringen Verlusten besitzen und kann aus Polyäthylen bestehen, das mit Titandioxyd versetzt ist.Fig. 5 shows a section through a semiconductor section or bend showing the surface reactance automatically changed around the periphery when the pipe becomes necessary Radius of curvature is bent. The waveguide consists of a number of equidistantly spaced arranged rings 9, which are located inside a rubber tube 11 that holds the rings in place. Each ring is separated from the adjacent one by a spacer 13 made of spring metal, with between two metal rings each have a dielectric loading ring 15 with a high dielectric constant is inserted. In addition, the waveguide contains a filling made of a dielectric cellular material, this is not shown for the sake of clarity. Will the pipe made this way bent to the required radius of curvature, the distance between two adjacent ones increases Rings in the area of the outer radius of the elbow, while it is in the area of the inner radius decreased. Therefore, the section in the area of the outer radius of the bend is more capacitive than in the Area of the inner radius of the elbow. The solid dielectric material in the groove should preferably be have a low loss relative dielectric constant of about 8 and may be made of polyethylene exist, which is mixed with titanium dioxide.
Claims (5)
USA.-Patentschrift Nr. 2 129 712.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,129,712.
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