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Koppelelement zwischen einer Koaxialleitüng und einem Oberflächenwellenleiter
Die Erfindung betrifft ein Koppelelement zwischen einer Koaxialleitung und einem
Oberflächenwellenleiter, bei dem der geschlossene rohrförrnige Außenleiter des koaxialen
Systems in einen offenen, aus einzelnen Leitern gebildeten Außenleiter übergeht.
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In der Hoch- und Höchstfrequenztechnik gibt es zahlreiche Verfahren,
um hochfrequente Energie relativ verlustarm mittels eines Oberflächenwellenleiters
zu übertragen. Es besteht hierbei oft die Aufgabe, eine koaxiale Leitung an einen
weiterführenden Oberflächenwellenleiter anzukoppeln.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck trichterähnliche Koppelelemente zu
verwenden. Die Herstellung solcher Trichterkoppler stellt jedoch oftmals einen unzulässig
hohen Aufwand dar. Besonders bei Frequenzen im UKW-Bereich sind für den Ankopplungstrichter
Abmessungen notwendig, die unter Berücksichtigung der für die elektrische Funktion
notwendigen Größe ernsthafte Fertigungsschwierigkeiten ergeben. Auch andere Verfahren
aus der Dezi- und Zentimeterwellentechnik stellen meistens einen schwer zu realisierenden
Aufwand dar bzw. ergeben schlecht zu handhabende Gebilde.
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Es ist bekanntgeworden, zur Vermeidung dieser Nachteile Ankopplungstrichter
in verkürzter Form bzw. nur teilweise ausgebildete Oberflächen auszuführen. Um eine
bessere Ablösung des Feldes vom Außenleiter zu erreichen und störende Zusatzdämpfungen
bei dieser Maßnahme zu verringern, sind derartige verkürzte Trichter mit axial verlaufenden
Schlitzen oder Ausschnitten versehen worden. Ferner ist es bekannt, Trichternachbildungen
aus einer Vielzahl von einzelnen Leitern herzustellen, die gegebenenfalls durch
wendelförmig umlaufende Leiter miteinander verbunden'werden.
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All diese Maßnahmen können Fertigungsschwierigkeiten nur unvollkommen
überwinden und bilden bei Berücksichtigung der verbleibenden Ankopplungsdämpfung
oftmals einen ernsthaften Widerspruch zwischen Aufwand und erzieltem Nutzen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Ankopplungselement
zu schaffen, dessen Wirkungsgrad dem eines realisierbaren Trichters entspricht,
welches relativ einfach im Aufbau ist und sich mit einfachen Mitteln fertigen läßt.
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Diese Aufgabe löst ein Koppelelement der einleitend genannten Ausführung,
welches erfindungsgemäß aus einem lediglich aus zwei einzelnen Leitern gebildeten
Außenleiter besteht, die mit dem Oberflächenwellenleiter in einer Ebene liegen und
deren Abstand sich stetig erweitert.
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Während die Ankopplung der zu übertragenden Energie an den Oberflächenwellenleiter,
d. h. die Ab-
lösung des Feldes vom Außenleiter des ankoppelnden koaxialen
Systems bei einem trichterförmigen Gebilde in einem rotationssymmetrischen Querschnitt
erfolgt, bildet sich bei dem vorgeschlagenen Koppelelement zunächst ein ellipsenfönniger
Feldverlauf aus, der nach Ablösung vom Koppler in das rotationssymmetrische Feldbild
des Oberflächenwellenleiters übergeht. Neben der Führung des Feldes erfüllen die
zwei äußeren Leiter hierbei die Funktion von Reflektoren, die als passive Strahler
den Wirkungsgrad der Anordnung positiv unterstützen.
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An Hand der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Koppelelementes beschrieben: In F i g. 1 wird der übergang von einer Koaxialleitung
K auf einen dielektrisch belasteten Drahtwellenleiter Dw betrachtet.
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Der Außenleiter des koaxialen Systems K geht von einem geschlossenen
Rohr R in zwei Leiter L, und L, galvanisch leitend über. Der Innenleiter wird im
vorliegenden Fall aus dem anzukoppelnden Oberflächenwellenleiter Dw selbst gebildet.
Geringfügige Abweichungen im Wellenwiderstandsverlauf, die beim übergang vom geschlossenen
auf den offenen Teil des Außenleiters entstehen, sind durch den in F i
g. 1
gezeigten Ansatz der dielektrischen Schicht des Oberflächenwellenleiters
kompensiert. Der Ansatz der dielektrischen Schicht kann jedoch auch anders ausgebildet
werden und die geringen Störungen im Wellenwiderstandsverlauf können durch bekannte
Formen zusätzlicher Korrektur am Ende des koaxialen Außenleiters bzw. am Innen-
oder anzukoppelnden Wellenleiter beeinflußt werden.
Der axiale Abstand
vom Oberflächenwellenleiter sowie die Länge der sich erweiternden Außenleiter sind
wie beim geschlossenen Trichter der Wellenlänge anzupassen.
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Ein in der beschriebenen Art vereinfacht ausgeführtes Ankopplungselement
für eine Fernsehempfangsanlage im Bd. III, bei der ein empfangsmäßig abgeschatteter
Ort mittels Drahtwellenleiter versorgt wurde, zeigt einen Reflexionsfaktor von :g
511/o und eine Ankopplungsdämpfung von 1,3 db im genannten Frequenzbereich.
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Die Richtungsänderung vorzugsweise Abknikkung - von Oberflächenwellenleitern
erfordert bei verlust- und reflexionsariner Ausführung relativ große Umlenkradien.
Mit der Anwendung zweier vorstehend beschriebener Koppelelemente lassen sich auch
Richtungsänderungen des Oberflächenwellenleiters mit einfachen Mitteln auf kleinstem
Raum durchführen. F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer solchen Anordnung zur
rechtwinkligen Richtungsänderung mit Hilfe von zwei miteinander direkt verbundenen
Koppelelementen. Wie beim Übergang auf eine koaxiale Leitung wird durch die Koppelelemente
ein äußerer Leiter gebildet, welcher nach entsprechender Richtungsänderung im engen
Teil wieder auf einen weiterleitenden Oberflächenwellenleiter auskoppelt.
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Der Übergang zwischen Oberflächenwellenleitern gleicher oder verschiedener
Art, z. B. zwischen Drahtwellenleitem und dielektrischen Wellenleitern, kann aus
zwei der Koppelelemente nach der Erfindung bestehen, die mit ihren koaxialen Seiten
gegeneinanderstehen.