DE1099603B - Rundhohlleiter-Rechteckhohlleiter-UEbergang fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Rundhohlleiter-Rechteckhohlleiter-UEbergang fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen

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Publication number
DE1099603B
DE1099603B DES64711A DES0064711A DE1099603B DE 1099603 B DE1099603 B DE 1099603B DE S64711 A DES64711 A DE S64711A DE S0064711 A DES0064711 A DE S0064711A DE 1099603 B DE1099603 B DE 1099603B
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DE
Germany
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waveguide
section
rectangular
dielectric material
waveguide section
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Application number
DES64711A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Eberhard Schuegraf
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE1099603B publication Critical patent/DE1099603B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/082Transitions between hollow waveguides of different shape, e.g. between a rectangular and a circular waveguide

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Description

  • Rundhohlleiter-Rechteckhohlleiter-Übergang für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine breitbandige Hohlleiteranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Rundhohlleiterabschnitt, der wenigstens an seinem einen Ende in einen Rechteckhohlleiterabschnitt übergeht.
  • Für eine brauchbare Anwendung derartiger Hohlleiteranordnungen in der Höchstfrequenztechnik ist es erforderlich, daß von der zu übertragenden Energie im gesamten Nutzfrequenzbereich möglichst wenig reflektiert wird. Diese Forderung kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß man den Rundhohlleiter stetig in den Rechteckhohlleiter übergehen läßt. Die Länge des Übergangs muß dabei wenigstens die Größenordnung einer mittleren Hohlleiterbetriebswellenlänge, bei hohen Anforderungen sogar mehrere mittlere Hohlleiterbetriebswellenlängen betragen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Rundhohlleiter über eine oder mehrere 2/4-Transformationsleitungsstücke in den Rechteckhohlleiter überzuführen. Allen diesen Lösungen ist also ein Übergangsstück gemeinsam, das den Rundhohlleiter in den Rechteckhoh.lleiter überführt und das im allgemeinen eine relativ große Länge aufweist, was insbesondere bei Anlagen in Gestellbauweise mitunter zu erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten führt. Auch ist der fertigungstechnische Aufwand solcher Übergangsstücke beträchtlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, der die bei einer Hohlleiteranordnung der einleitend beschriebenen Art auftretenden Schwierigkeiten beseitigt und deren fertigungstechnischen Aufwand wesentlich vermindert.
  • Diese Aufgabe wird bei einer breitbandigen Hohlleiteranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Rundhohlleiterabschnitt, der wenigstens an seinem einen Ende in einen Rechteckhohlleiterabschnitt übergeht, erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, daß der Rundhohlleiter- und der Rechteckhohlleiterabschnitt derart bemessen sind, daß ihre Leitungswellenwid.erständ.e wenigstens im interessierenden Frequenzbereich identisch gleich sind.
  • Es sind an sich Übergänge bekannt, bei denen ein Rundhohlleiter und ein Rechteckhohlleiter in senkrechter Anordnung zueinander unmittelbar ineinander übergeführt sind. Hierbei ist das der Übergangsstelle nahe Ende des Rechteckhohlleiters kurzgeschlossen. Derartige Anordnungen sind jedoch im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand besonders selektiv, weil der in die Übergangsstelle transformierende Scheinwiderstand des nahen kurzgeschlossenen Endes des Rechteckhohlleiters nur dann einen vernachlässigbar hohen Wert aufweist, wenn der Abstand des Kurzschlusses von der Übergangsstelle ein ungerades Viertel einer Hohlleiterbetriebswellenlänge ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich eine reflexionsarme, breitbandige Hoh lleiteranordnung der genannten Art auch ohne ein Übergangsstück zwischen Rundhohlleiterabschnitt und Rechteckhohlleiterabschnitt verwirklichen läßt, wenn die Leitungswellenwiderstände derbeiden Hohlleiterabschnitter im interessierenden Frequenzbereich identisch gleichgewählt sind. Diese Forderung kann dadurch erfüllt werden, daß bei einem der beiden Hohlleiterabschnitte außer den Ouerschnittsabmessungen auch die Dielektrizitätskoanstante frei wählbar ist. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß man den betreffenden Hohlleiterabschnitt nach Maßgabe der gewünschten Dielektrizitätskonstante mit geeignetem dielektrisch.em Material anfüllt.
  • Der an der Sprungstelle zwischen Rundhohlleiterabschnitt und Rechteckhohlleiterabschnitt infolge der Feldverzerrungen auftretende geringe Streublindleitwert kann mit einfachen Mitteln breitbandig kompensiert werden; beispielsweise dadurch, daß das den einen Hohlleiterabschnitt ausfüllende dielektrische Material in seiner axialen Erstreckung je nach dem Vorzeichen des an der Sprungstelle wirksamen Streublindleitwerts kurz vor der Sprungstelle endet oder etwas über die Sprungstelle hinaus übersteht.
  • Der Hohlleiterabschnitt kann auch mit zwei oder mehreren dielektrischen Werkstoffen angefüllt werden. Hierbei wird dann die gewünschte, im Hohlleiterabschnitt wirksame Dielektrizitätskonstante durch die Wahl des Anteilverhältnisses der einzelnen Dielektrikas festgelegt.
  • An Hand eines insbesondere für Faradaydreher geeigneten Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
  • Ein Faradaydreher üblicher Bauart besteht bekanntlich aus einem Rundhohlleiterabschnitt, in dessen Innerem konzentrisch ein von einer Hülse aus dielektrischem Material umgebener Stab aus gyromagnetischem Stoff angeordnet ist und dessen Wirkungsweise auf der Drehung der Polarisationsebene der H..-Welle beruht. Demgegenüber erfolgt die Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere bei Gestellanlagen, im allgemeinen in der Hiö Wellenform im Rechteckhohlleiter. Da der den Faradaydreher bildende Rundhohlleiterabschnitt bereits mit dielektrischem Material angefüllt ist, liegt es bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf einen solchen Faradaydreher nahe, den Leitungswellenwiderstand des Faradaydrehers gemäß der Erfindung zumindest im Bereich seiner Endabschnitte identisch gleich dem Leitungswellenwiderstand des Rechteckhohlleiters zu machen, in dessen Leitungszug der Faradaydreher eingefügt ist.
  • Für die Leitungswellenwiderstände Z,. des Rundhohlleiters und Z, des Rechteckhohlleiters muß gemäß der Erfindung gelten: Hierbei bedeuten F,. und Fe Konstanten mit der Dimension eines Widerstandes, A0 die Betriebswellenlänge im freien Raum, Ak,. und .1k, die Grenzwellenlänge des Rundhohlleiters bzw. des Rechteckhohlleiters, das Seitenverhältnis des Rechteckhohlleiters und EN, die im Rundhohlleiter wirksame Dielektrizitätskonstante. Aus Gleichung I folgt: und Die Gleichung III legt für ein vorgegebenes Seitenverhältnis des Rechteckhohlleiters die Dielektrizitätskonstante fest, womit der Durchmesser D des Rundhohlleiters durch Gleichung II ebenfalls festgelegt ist. Der Wert der Dielektrizitätskonstante läßt sich leicht dadurch realisieren, daß man den Rundhohlleiter mit einem di;elektrischen Material anfüllt, dessen Dielektrizitätskonstante a > a" ist. Dabei gibt man dem dielektrischen Material zweckmäßigerweise die Form einer Hülse, deren Außendurchmesser mit dem lichten Durchmesser D des Rundhohlleiters übereinstimmt und deren Innendurchmesser d so gewählt ist, daß der Innenraum des Rundhohlleiters den gewünschten Wert von aW aufweist.
  • - Eine solcherart ausgebildete und bemessene Hohlleiteranordnung ist in der Zeichnung perspektivisch dargestellt. Der mit dem dielektrischen Material 1 angefüllte Rundhohlleiter 2 geht hierbei sprunghaft in den luftgefüllten Rechteckhohlleiter 3 mit dem Seitenverhältnis über. Das dielektrische Material 1 im Innern des Rundhohlleiters.2 weist, wie bereits erwähnt, die Form einer Hülse auf, deren Außendurchmesser gleich dem lichten Durchmesser D des Rundhohlleiters gewählt ist und dessen Innendurchmesser d ist. Die an der Übergangsstelle zwischen Rundhohlleiter 2 und Rechteckhohleiter 3 an sich vorgesehene Flanschverbindung ist mit Rücksicht auf eine gute Übersicht in der Zeichnung weggelassen.
  • Infolge der unvermeidbaren Feldverzerrungen an der Sprungstelle tritt ein Streublindleitwert auf, der mit Rücksicht auf einen möglichst reflexionsarmen und breitbandigen Übergang zweckmäßig kompensiert wird. In den Bereichen 4 und 5, in denen die Verzerrungen des elektrischen Feldes überwiegen, ist die Ursache eines kapazitiven Streublindleitwertes zu suchen, während in den Bereichen 6 und 7, in denen die Verzerrungen des magnetischen Feldes überwiegen, die Ursachen eines induktiven Streublindleitwertes zu suchen ist. Je nachdem, ob die Bereiche 4 und 5 oder die Bereiche 6 und 7 überwiegen, wird der an der Sprungstelle wirksame Streublindleitwert induktiv oder kapazitiv sein. Seine Kompensation kann, wie bereits erwähnt, in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß das Hülsenform aufweisende dielektrische Material 1 bei kapazitiver Belastung der Sprungstelle nicht ganz bis an die Sprungstelle herangeführt ist und bei deren induktiver Belastung in seiner axialen Erstreckung etwas über die Sprungstelle hinaus übersteht. Bei dem in. der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Fall einer kapazitiven Belastung der Sprungstelle gegeben. Dementsprechend endet das dielektrische Material 1 in einem Abstand 4 l vor der Sprungstelle. Die elektrische Wirkung dieses Rundhohlleiterabschnitts von der Länge d L entspricht einer Induktivität, deren Größe durch d l bestimmt und so gewählt ist, daß sie die kapazitive Streuimpedanz kompensiert.
  • Am Muster eines gemäß der Erfindung dimensionierten Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung wurde in einem Frequenzbereich von 8% relativer Bandbreite und einer Mittenfrequenz von 7,5 GIIz Refiektionsfaktoren G 10/0 gemessen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRüCHE: 1. Hohlleiteranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Rundhohlleiterabschnitt, der wenigstens an seinem einen Ende in einen Rechteckhohlleiterabschnitt übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter- und der Rechteckhohlleiterabschnitt derart bemessen sind, daß ihre Leitungswellenwiderstände wenigstens im interessierenden Frequenzbereich identisch gleich sind.
  2. 2. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Hohlleiterabschnitte wenigstens teilweise mit dielektrischem Material angefüllt ist und daß dessen Querschnittsabmessungen sowie dessen effektiv wirksame Dielektrizitätskonstante derart gewählt sind, daß sein Leitungswellenwiderstand gleich dem Leitungswellenwiderstand des anderen Hohlleiterabschnitts ist.
  3. 3. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiterabschnitt wenigstens teilweise mit dielektrischem Material angefüllt ist.
  4. 4. Hohlleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohllesterabschnitt in den Rechteckhohlleiterabschnitt sprunghaft übergeht und daß der an dieser Sprungstelle auftretende Streublindleitwert durch geeignete Mittel breitbandig kompensiert ist.
  5. 5. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation des Streublindleitwertes durch entsprechende Bemessung der Erstreckung des den einen der Hohlleiterabschnitte ausfüllenden dielektrischen Materials an der Sprungsstelle erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 816 271.
DES64711A 1959-09-02 1959-09-02 Rundhohlleiter-Rechteckhohlleiter-UEbergang fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen Pending DE1099603B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4234532A1 (de) * 1992-10-14 1994-04-21 Ant Nachrichtentech Hohlleitertransformationsteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2816271A (en) * 1950-11-22 1957-12-10 Gen Electric Microwave mode converter

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