DE1095334B - UEbergang von einer Koaxialleitung auf einen Hohlleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Übergang von einer Koaxialleitung auf einen Hohlleiter nach Art eines Stegkopplers für die Übertragung von Wellen in einem H-Wellentyp, insbesondere dem H₁₀-Wellentyp.

Zur elektrischen Verbindung einer Koaxialleitung mit einer Hohlleitung, beispielsweise rechteckförmigen Querschnitts, ist eine Reihe von Anordnungen bekannt. Viele dieser bekannten Anordnungen haben das Prinzip gemeinsam, daß der Innenleiter der Koaxialleitung nach Art einer Antenne in das Innere der Hohlleitung eingeführt ist. Dieser weitergeführte Innenleiter ist dabei entweder über einen Reihenresonanzkreis mit der gegenüberliegenden Hohlleiterwandung verbunden oder über einen knopfartigen Auslauf an diese Wandung angeschlossen. Die Hohlleitung kann hierbei den üblichen Rechteckquerschnitt haben oder auch durch einen Längssteg kapazitiv belastet sein. Im letztgenannten Fall ist der Innenleiter dann an den Längssteg in der erwähnten Weise angeschaltet. Nachteilig an diesen bekannten Anordnungen ist, daß die Kopplung zwischen der Koaxialleitung und der Hohlleitung in einem breiten Frequenzband relativ unterschiedlich ist. Es treten Reflexionen auf, die das Arbeiten mit diesem Übergang wesentlich stören können. Außerdem sind derartige Anordnungen in der Regel nur für geringe Hochfrequenzleistungen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem es möglich ist, diesen Schwierigkeiten in einfacher Weise zu begegnen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Übergang der einleitend beschriebenen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Innenleiter der Koaxialleitung vom Anfang des Übergangs aus zunehmend exzentrisch im Außenleiter verläuft und zusammen mit diesem in eine Leitung mit Bandleitungscharakter übergeführt ist und daß der durch den Außenleiter gebildete Leiter dieser Bandleitung auf der einen -Seite der Hohlleitung in deren Wand übergeht, während der durch den Innenleiter gebildete Leiter der Bandleitung durch diese Wand weitergeführt ist und im Hohlleiter unter Beibehaltung des Bandleitungscharakters stetig in die gegenüberliegende Hohlleiterwandung ausläuft.

Es sind an sich Übergänge zwischen einer Koaxialleitung einer Hohlleitung bekannt, bei denen der Hohlleiter in der Nähe der Koppelstelle in einen Steghohlleiter übergeht und unmittelbar hinter der Koppelstelle kurzgeschlossen ist. Derartige Steg- oder Rippenkoppler lassen jedoch keinen unmittelbaren Vergleich mit dem Erfindungsgegenstand zu, weil dessen wesentliches Merkmal im Gegensatz zu den bekannten An-Ordnungen in einer Bandleitungscharakteristik besteht. Durch diese Bandleitungscharakteristik bedingt sind beim Erfindungsgegenstand die Koppelschwankungen über ein breites Frequenzband wesentlich geringer als übergang von einer Koaxialleitung
auf einen Hohlleiter

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Georg v. Da'H'Armi, Erding (Obb.),

und Dipl.-Ing. Helmut Laub, München,

sind als Erfinder genannt worden

bei den bekannten Anordnungen, weil im Gegensatz hierzu beim Erfindungsgegenstand der Ort des Kurzschlusses des dem Übergang nahen Endes des Hohlleiters relativ unkritisch ist.

Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Fig. 1 ist ein der Erfindung entsprechender Übergang von einer Koaxialleitung in einen Rechteckhohlleiter perspektivisch dargestellt. Im Hohlleiter soll die H₁₀-WeIIe angeregt werden. Aus der Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau des Überganges zu entnehmen. Der Rundquerschnitt des Innenleiters der Koaxialleitung 1 wird innerhalb des Leitungsabschnittes 2 in einen Rechteckquerschnitt (Band) übergeführt. Am Eingang des Leitungsabschnittes 2 geht der Rundquerschnitt des Außenleiters ebenfalls in einen Rechteckquerschnitt über. Dieser letztere Übergang kann z. B. sprungartig erfolgen. Bei der Querschnittsänderung im Abschnitt 2 kann eine erste Transformation in Richtung zum Feldwellenwiderstand des Hohlleiters vorgenommen werden. Im Leitungsabschnitt 3 wird der bislang zentrisch geführte bandförmige Innenleiter 6 allmählich exzentrisch in Richtung zu der dem Hohlleiterkurzschluß 7 abgewandten Seite der Leitung verlagert. Es ist vorteilhaft, im gleichen Abschnitt den Außenleiter ein- oder auch allseitig trichterförmig zu erweitern. Durch die allmähliche Vergrößerung der Exzentrizität des Innenleiters wird eine allmähliche Vergrößerung der Feldkonzentration zwischen den Flächen 6 und 8 erzielt. Die eingespeiste Energie wird am Ende des Leitungsabschnittes 3 fast vollständig zwischen dem Band 6 und der Außenleiterwand 8 transportiert, d. h., die Koaxialleitungswelle ist praktisch in eine Art Bandleitungswelle überge-

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führt. An der Stelle 4 geht die »Bandleitung« zunächst in einen Steghohlleiter über. Der Längssteg dieser Hohlleitung wird durch einen in Richtung der Hohlleiterlängsachse liegenden, etwa trapezförmigen Kegelstumpf 9 gebildet. Im Leitungsabschnitt 5, der den Kegelstumpf enthält, geht der Steghohlleiter allmählich in den normalen Rechteckhohlleiter über, d. h., der Steghohlleiterabschnitt des Überganges bildet einen Transformator zwischen der Bandleitungswelle und der H₁₀-WeIIe des Rechteckhohlleiters. ίο

Der erfindungsgemäße Übergang zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß der Ort des Kurzschlusses 7 der Hohlleitung relativ unkritisch ist. Bei den bekannten Anordnungen ist die Lage dieses Kurzschlusses für den Übergang wesentlich, da der — von der Anschlußstelle aus betrachtet — kurzgeschlossene Hohlleitungsabschnitt an der Anschaltungsstelle eine möglichst hohe Impedanz ergeben soll. Beim Erfindungsgegenstand ist diese Forderung nicht gegeben. Diese Tatsache bestätigt den Bandleitungscharakter des Leitungsabschnittes 3. Die hierfür erforderliche Feldkonzentration zwischen den Leiterflächen 6 und 8 kann noch dadurch gefördert werden, daß der Fuß 10 des Kegelstumpfes 9 nicht senkrecht zur Hohlleiterlängsachse, sondern, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, unter einem spitzen Winkel α zur Hohlleiterlängsachse verläuft.

Der Wellenwiderstandsverlauf in den Leitungsabschnitten 2,3 und 5 kann je nach den Forderungen hinsichtlich Übergangslänge, Frequenzbereich und maxial zulässiger Fehlanpassung nach einer der in den Theorien der inhomogenen Übertragungsleitungen empfohlenen Funktionen erfolgen, beispielsweise den von B ο 1 i η d e r in der Arbeit »Fourier Transforms in the Theorie of inhomogeneons transmission Lines« Küngl. Tekn. Högskolans Handlinger Nr. 48, empfohlenen Funktionen.

In der Fig. 2 ist nur eine der möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Ein Übergang auf einen Bandinnenleiter und einen Außenleiter rechteckförmigen Querschnitts ist nicht zwingend erforderlich. Es kann beispielsweise auch ein Innenleiter mit Rundquerschnitt in einem Außenleiter mit Rundquerschnitt exzentrisch geführt werden, wodurch in entsprechender Weise eine einseitige Feldkonzentration erzielt wird, die Bandleitungscharakter ergibt. Ebenso ist man nicht zwingend an eine Trapezform des Kegelstumpfes 9 gebunden. Dessen Querschnittsform kann beispielsweise auch halbkreisförmig sein.

Die Koaxialleitung und der Hohlleiter müssen auch keinen rechten Winkel zueinander bilden. Vielmehr ist es durch entsprechende Neigung der Koaxialleitung gegenüber der Hohlleitung möglich, einen beliebigen anderen Winkel einzuhalten, beispielsweise auch die Leitungen achsparallel zu führen.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, die in der Fig. 3 gezeigt ist, ist der Übergang von der Koaxialleitung zu der Bandleitung bis in das Innere des Hohlleiters fortgeführt, indem ein weiterer Längssteg 11 an der dem Innenleiter gegenüberliegenden Hohlleiterwand und, wie dargestellt, gegebenenfalls auch im Außenleiter der Koaxialleitung 1 vorgesehen wird.

Eine weitere Vergrößerung der Bandbreite des Überganges oder eine weitere Verkleinerung der Fehlanpassung innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches kann, wie in der Fig. 4 angedeutet, durch entsprechend dimensionierte und angebrachte Kompensationsmittel, wie kapazitiv wirkende Stifte, induktive Blenden oder Resonanzblenden, erreicht werden. Für eine Anpassungsverbesserung in einem begrenzten Frequenzbereich eignet sich besonders ein auf der Koaxialleitungsseite vorgeschalteter Anpassungstransformator, der, wie in der Fig. 4 gezeigt, aus zwei k_m/8 langen, koaxialen, in ihrem Wellenwiderstand veränderbaren Leitungstransformationsstufen besteht, wobei X_1n die bei einer mittleren Betriebsfrequenz in der Koaxialleitung gegebene Wellenlänge ist.

An Stelle des gezeigten rechteckförmigen Hohlleiterquerschnittes können auch andere für die Übertragung der Wellen geeignete Querschnitte, beispielsweise auch ein kreisförmiger Querschnitt, vorgesehen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Übergang von einer Koaxialleitung auf einen Hohlleiter nach Art eines Stegkopplers für die Übertragung von Wellen in einem H-Wellentyp, insbesondere dem H₁₀-Wellentyp, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Koaxialleitung vom Anfang des Übergangs aus zunehmend exzentrisch im Außenleiter verläuft und zusammen mit diesem in eine Leitung mit Bandleitungscharakter übergeführt ist und daß der durch den Außenleiter gebildete Leiter dieser Bandleitung auf der einen Seite der Hohlleitung in deren Wandung übergeht, während der durch den Innenleiter gebildete Leiter der Bandleitung durch diese Wand weitergeführt ist und im Hohlleiter unter Beibehaltung des Bandleitungscharakters stetig in die gegenüberliegende Hohlleiterwandung ausläuft.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 913;
   Razan, »Microwave Transmission Circuits«
   New York, S. 359 bis 361.

   1948,

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 009 679/373 12.