-
Wellenführung für Einrichtungen der Höchstfrequenztechnik zur Übertragung
elektromagnetischer Energie in der H.1-Wellenform Die Erfindung bezieht sich auf
eine Wellenführung für Einrichtungen der Höchstfrequenztechnik zur Übertragung elektromagnetischer
Energie in der Hol-Wellenform, die nach Art eines Scheibenhohlkabels aus in Achsrichtung
aneinandergereihten, gegenseitig isolierten metallischen Ringscheiben besteht.
-
5 In der Höchstfrequenztechnik kommt der Hol-Welle besondere Bedeutung
für die Nachrichtenübertragung über Hohlkabel zu, da sie ein sehr günstiges Dämpfungsverhalten
aufweist. Diese günstige Eigenschaft kann allerdings nur dann zum Tragen kommen,
wenn die zur Übertragung der Hol-Wellen vorgesehenen Hohlkabel einen präzisen Kreisquerschnitt
aufweisen und ferner die Geradheit der Hohlkabelachse gewährleistet ist. An die
Toleranzhaltigkeit derartiger Kabel müssen hierbei außerordentlich hohe Anforderungen
gestellt werden, weil bekanntlich bereits kleinste Querschnittsdeformationen und/oder
Achskrümmungen die Anregung höherer störender Wellenformen verursachen. Wie die
Praxis der Herstellung von Hohlkabeln zeigt, erfordert die Kalibrierung eines präzisen
Kreisquerschnitts und die Geradheit der Hohlkabelachse zwei Arbeitsgänge, die sich
gegenseitig ungünstig beeinflussen. Das Nachrichten kalibrierter Rohre läßt sich
nur schwer ohne Deformationen des Kreisquerschnitts durchführen, und das Kalibrieren
der Rohre mit Ziehdornen gewährleistet nicht die zu fordernde Geradheit. Auch lassen
sich bei der üblichen Herstellung solcher Rohre kleine Schwankungen der Wandstärke
nicht vermeiden. Diese Wandstärkeschwankungen können als kleine Unregelmäßigkeiten
im Verlauf der Rohrachse angesehen werden und beeinträchtigen die übertragungsgüte
erheblich, wenn sie als periodische Toleranzen auftreten, deren Länge der sogenannten
Schwebungslänge einer der Moden Ell, H11, Hlz . . . mit Hol gleich ist.
-
Es sind bereits Wellenführungen zur Übertragung elektromagnetischer
Energie vom Hol-Wellentyp bekannt, die aus im Wechsel aneinandergereihten leitenden
Ringen und Ringen aus einem Isolierstoff bestehen. Die Ringfolge wird ihrerseits
aus einem sie umgebenden dicken Mantel aus verlustbehaftetem Isolierstoff zusammengehalten.
Wellenführungen dieser Art besitzen eine Hol filternde Struktur, bei der die in
störenden höheren Wellenformen auftretende elektromagnetische Energie im verlustbehafteten
Mantel absorbiert wird. Da jede Absorption eine Minderung der zu übertragenden Energie
bedeutet, müssen aber auch hier an die Geradheit der Wellenführung wie auch an die
exakte gegenseitige Ausrichtung der Scheiben sehr hohe Anforderungen gestellt werden.
Praktisch bedeutet dies, daß die Scheiben zum Aufbringen des Mantels auf einen Dorn
aufgereiht werden müssen, so d'aß nur relativ kurze Fertigungslängen erreicht werden
können.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Hohlkabeln der einleitend
beschriebenen Art auftretenden geschilderten fertigungstechnischen Schwierigkeiten
mit einfachen Mitteln zu überwinden.
-
Für eine Wellenführung zur Übertragung elektromagnetischer Energie
in der Hol-Wellenform, die nach Art eines Scheibenhohlkabels aus in Achsrichtung
aneinand'ergereihten, gegenseitig isolierten metallischen Ringscheiben besteht,
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß wenigstens eine der beiden
Stirnseiten der metallischen Ringscheiben mit einer Schicht aus wellenabsorbierendem
Material versehen ist und daß die Ringscheibenfolge zwischen zwei aneinandergrenzenden
Schenkeln einer ein Winkelprofil aufweisenden Trägerschiene gehalten ist.
-
Der neuen Wellenführung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich ein
Hohlkabel mit der für die Übertragung von Hol-Wellen erforderlichen Toleranzhaltigkeit
nur dann fertigen läßt, wenn das Kreiselement und das Richtungselement funktionsmäßig
und herstellungsmäßig voneinander unabhängig sind. Bei der Wellenführung nach der
Erfindung kann der präzise Kreisquerschnitt der Ringscheiben in einfacher Weise
durch einen Stanzvorgang erzielt werden;
und die Konstanz des Winkels,
den die die Ringscheiben tangierenden Schenkel der Trägerschine miteinander bilden,
läßt sich durch einen Ziehvorgang leicht bewerkstelligen. Auch die zu fordernde
Geradheit der den betreffenden Schenkeln des Profils der Trägerschiene gemeinsamen
Kante kann durch einen weiteren einfachen Arbeitsgang - praktisch ohne Beeinträchtigung
des erwähnten Winkels - erreicht werden, zumal weitere Forderungen an die Toleranzhaltigkeit
der Trägerschiene nicht gestellt werden müssen. Da die Fertigung des neuen Wellenleiters
keinen Dorn verlangt, bestehen hinsichtlich der Fertigungslängen nicht die bei bekannten
Scheibenhohlkabeln gegebenen Beschränkungen. Die zwischen den aneinandergereihten
Ringscheiben jeweils vorgesehene Schicht wellenabsorbierenden Materials verhindert
den Austritt der elektromagnetischen Energie aus dem Hohlkabel nach der Erfindung
und gibt demselben ebenfalls eine Ho -filternde Struktur. Die Filterstruktur bedeutet
eine zusätzliche Verbesserung der übertragungsqualität der Wellenführung nach der
Erfindung, weil durch sie auch ein durch kleinste unvermeidbare Deformationen (Größenordnung
Mikron) angeregter Rest an Störmoden nicht wirksam werden kann.
-
In Weiterbildung der Erfindung lassen sich in einer Trägerschiene
mit rechteckigem bzw. polygonalem Hohlprofil zwei oder mehr der aus den Ringscheiben
gebildeten Hohlkabel unterbringen, wenn der Innenraum der Trägerschiene durch in
Achsrichtung sich ; erstreckende Zwischenwände in geeigneter Weise unterteilt wird.
-
An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt
sind, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet
Fig. 1 eine beiderseitig mit einer Schicht wellenabsorbierenden Materials behaftete
metallische Ringscheibe nach der Erfindung, Fig. 2 ein Teilstück einer Wellenführung
nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 den Querschnitt einer
Wellenführung nach der Erfindung mit drei Hohlkabeln, Fig. 4 den Querschnitt einer
Wellenführung nach der Erfindung mit vier Hohlkabeln, Fig. 5 den Querschnitt einer
Wellenführung nach der Erfindung mit zwei Hohlkabeln.
-
Die in Fig. 1 im Aufriß und im Querschnitt dargestellte metallische
Ringscheibe 1 ist auf beiden. Seiten mit einer thermoplastischen Kunststoffolie
kaschiert, die Beimengungen wellenabsorbierenden Materials, beispielsweise Karbonyleisen
oder geeignete Metalloxyde, enthält. Die Dicke der Ringscheibe 1 ist klein gegen
die Wellenlänge der im erfindungsgemäßen Hohlkabel zu übertragenden elektromagnetischen
Energie gewählt. Da der Anwendungsbereich des Erfindungsgegenstandes im Bereich
der Millimeterwellen liegt, beträgt diese Dicke im allgemeinen < 1 mm. Die Dicke
der Kunststoffolien ist dagegen nur halb so groß gewählt, weil theoretischen Untersuchungen
zufolge ein Verhältnis der Dicke der metallischen Ringscheiben 1 zur Dicke der zwischen
zwei von ihnen jeweils vorgesehenen Dämpfungsschicht von ungefähr 1:1 eine ausreichende
Dämpfung der störenden höheren Wellenformen bei tragbarem Dämpfungsanstieg für die
zu übertragenden Hol-Wellen gewährleistet ist. Die Breite der Ringscheiben 1 und
damit die Tiefe der Dämpfungsschicht ist so bemessen (etwa 10 mm), daß die ün Inneren
des neuen Hohlkabels sich fortpflanzende elektromagnetische Energie nicht nach außerhalb
treten kann. Zur Gewichtsverminderung können die Ringscheiben 1, wie in Fig. 1 angedeutet,
mit Sparlöchern 3 versehen sein.
-
Die Herstellung der kaschierten, mit Sparlöchern 3 versehenen Ringscheiben
1 wird in vorteilhafter Weise in drei Arbeitsgängen aus vorzugsweise Rohrblechbändern
gefertigt. Beim ersten Arbeitsgang werden aus den auf den Bändern markierten Ringscheiben
1 die Sparlöcher 3 herausgestanzt und die derart vorbehandelten Bänder sodann in
einem zweiten Arbeitsgang beiderseitig mit der bereits erwähnten verlustbehafteten
Kunststoffolie 2 kaschiert. Im dritten Arbeitsgang werden schließlich die kaschierten
Ringscheiben aus den Bändern herausgestanzt. Durch dieses Herstellungsverfahren
ist gewährleistet, daß die Ringscheiben einen präzisen Kreisquerschnitt aufweisen
und ein gegenseitiger Versatz zwischen den Ringscheiben 1 einerseits und ihrer Kaschierung
andererseits nicht auftreten kann.
-
Bei dem in Fig. 2 dargestellten, aus Ringscheiben nach Fig. 1 aufgebauten
Hohlkabel sind die in Achsrichtung aneinandergereihten metallischen, beiderseitig
mit verlustbehafteter Kunststoffolie 2 kaschierten Ringscheiben 1 zwischen zwei
Schenkeln einer Tragschiene 4 mit einem dreieckigen Hohlprofil angeordnet. Ein zwischen
die Ringscheiben und dem oberen Wandungsteil der Trägerschiene 4, das die den Winkel
99 miteinander einschließenden, die Ringscheiben tangierenden Schenkel begrenzt,
eingelegter Gummistrang 5 erzeugt den erforderlichen Haltedruck. Für die Toleranzhaltigkeit
der das Richtungselement bildenden Trägerschiene 4 ist lediglich die Geradheit der
Kante K und die Konstanz des Winkels 99 sowie die Glattheit der die Ringscheiben
tangierenden Schenkel maßgebend. Die Einhaltung dieser Forderungen läßt sich fertigungstechnisch
gut beherrschen. An Stelle einer Trägerschiene mit dreieckförmigem Hohlprofil kann
selbstverständlich auch eine Winkelschiene mit einer geeignet ausgebildeten Abdeckung
verwendet werden.
-
Wie bereits erwähnt, lassen sich in einer Trägerschiene zwei und mehr
Hohlkabel nach der Erfindung unterbringen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3
hat die Trägerschiene 4 a ein trapezförmiges Hohlprofil, das durch zwei in Achsrichtung
verlaufende ebene Zwischenwände 6 und 7 zur Aufnahme von drei Hohlkabeln in drei
gleichseitige Dreiecke unterteilt ist. Die Anordnung der Hohlkabel ist so vorgenommen,
daß die das Erfordernis der Geradheit aufweisende Kante K entsprechend Fig. 2 in
Fig. 3 allen drei Hohlkabeln gemeinsam ist. Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 läßt
sich bei spiegelbildlicher Ergänzung in einfacher Weise auch zu einer übertragungsanordnung
mit sechs Hohlkabeln erweitern.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit vier Hohlkabeln zeigt die Fig.4.
Hier ist ein kreuzförmiger, geradegezogener Träger 8 in einer Trägerschiene 4 b
mit quadratischem Hohlprofil lose angeordnet. Die Anordnung der vier Hohlkabel ist
wiederum so vorgenommen, daß die Geradheitstoleranz wiederum nur einer Kante K auferlegt
werden muß. Diese Kante K ist durch die Schnittgerade der beiden sich gegenseitig
durchdringenden Ebenen des kreuzförmigen Trägers 8 gegeben.
Auch
beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 für zwei in einer Trägerschiene 4 c mit Rechteckhohlprofil
angeordnete Hohlkabel braucht lediglich der rechten unteren Kante K die zu fordernde
Geradheitstoleranz auferlegt werden. Zu diesem Zweck ist der Gummistrang 5 zwischen
dem rechten Hohlkabel und der oberen linken Ecke der Trägerschiene 4 c eingelegt
und zwischen beiden Hohlkabeln ein loses Zwischenblech 9 angeordnet. Selbstverständlich
können auch die Ringscheiben des rechten Hohlkabels -durch die Federkraft eines
Gummistranges 5 (gestrichelt dargestellt) belastet werden.
-
Die Enden jeder Länge eines Hohlkabels nach der Erfindung werden beispielsweise
mit einem durchbohrten Stempel abgeschlossen, die jeweils durch geeignete Mittel,
beispielsweise einen äußeren überwurf, gegen die Scheiben gedrückt werden, so daß
die Ringscheiben nicht nur hinsichtlich der sie tangierenden Schenkel der Trägerschiene,
sondern auch in axialer Richtung unter Spannung stehen. Der Stempel weist ferner
einen die Verbindungsmuffe enthaltenden Ansatz auf, über den die einzelnen Hohlkabellängen
zusammengeflanscht werden können.