DE1226179B - Rechteck-Hohlleiterkruemmer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AJLJk

DEUTSCHES AW^ PATENTAMT Int. Cl.:

HOIp

AUSLEGESCHRIFT

H03h
Deutsche Kl.: 21a4-74

Nummer: 1226179

Aktenzeichen: H 46295IX d/211

Anmeldetag: 6. Juli 1962

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Das früher übliche Mittel zur Drehung der sich in ■einem Hohlleiter fortpflanzenden elektromagnetischen Energie um 180° in der Η-Ebene besteht aus einem gekrümmten Hohlleiterstück. Dabei darf die Krümmung nur allmählich gestaltet sein, damit Reflexionen der sich im Hohlleiter fortpflanzenden Energie vermieden werden, also Reflexionen, die sich infolge der an jeder plötzlichen Änderung oder Diskontinuität des Hohlleiters auftretenden kapazitiven Reaktanzeinflüsse bilden. Solche Krümmer zur Drehung der Energie um 180° benötigen daher viel Platz, was häufig unerwünscht ist.

Wesentlich günstiger in bezug auf den Platzbedarf liegt es bei einem bekannten Rechteck-Hohlleiterkfümmer, der aus zwei Rechteck-Hohlleiterstücken besteht, die mit zwei Schmalseiten unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind und benachbarte leitende Reflektierelemente haben, und der eine in den aneinandergrerizenden Schmalseiten der Hohlleiterstücke angebrachte gemeinsame längliche Kopplungsöffnung aufweist. Von einem derartigen Krümmer geht die Erfindung aus und bedient sich dabei ferner der bei Vorrichtungen zur Impedanztransformation mit 180°-Drehung in der E-Ebene bekannten Maßnahme, die Kopplungsöffnung dicht benachbart zu den von Stirnwänden gebildeten Reflektierelementen zu legen.

Bei dem bekannten Rechteck-Hohlleiterkrümmer zur 180°-Drehung in der Η-Ebene mit den angegebenen Merkmalen erstreckt sich die Kopplungs-Öffnung über die volle Höhe des Wellenleiters und liefert damit nicht gleiche kapazitive und induktive Reaktanzwerte. Ferner sind bei diesem Krümmer zur Reflexion an den Stirnenden Schrauben vorgesehen, die sich jedoch in beträchtlichem Abstand von der Kopplungsöffnung befinden. Aus diesen und anderen Gründen wird bei dem bekannten Krümmer nur die Hälfte der sich in dem einen Hohlleiter fortpflanzenden Energie durch die Öffnung an den anderen Hohlleiter abgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die scharfe 180°~Drehung in der H*-Ebene, die an sich auch schon bei dem bekannten Hohlleiter erreicht wird, so zu gestalten, daß nahezu die gesamte fortzupflanzende Energie durch die Kopplungsöffnung vom einen an den anderen Hohlleiter abgegeben wird. Dies wird bei einem Krümmer der obengenannten Ausführung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kopplungsöffnung — wie an sich bekannt — dicht benachbart zu den von Stirnwänden gebildeten Reflektierelementen liegt und bei der Frequenz der sich im Hohlleiter fortpflanzen-Rechteck-Hohlleiterkrümmer

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,

Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Als Erfinder benannt:

John F. Reuvers, Santa Ana, Calif.;

James U. Clark, La Habre, Calif.;

Edward W. Lockhart,

Buena Park, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Oktober 1961
(148 305)

den Energie praktisch gleiche kapazitive und induktive Reaktanzwerte hat, und daß zwei induktive Elemente symmetrisch zu der Kopplungsöffnung längs der Mittellinie der Breitseiten der Hohlleiterstücke unmittelbar an deren Stirnwänden sowie zwei weitere induktive Elemente gegenüber der Mitte der Kopplungsöffnung unmittelbar an den äußeren Schmalseiten der Hohlleiterstücke angeordnet sind. Dadurch, daß die Kopplungsöffnung praktisch gleiche kapazitive und induktive Reaktanzwerte hat, wird die Öffnung, wie es für das erstrebte Ziel wesentlich ist, resonant. Durch die induktiven Elemente wird erreicht, daß die sich im Hohlleiter fortpflanzende elektromagnetische Welle gewendet und durch die Öffnung gelenkt wird, um dann rückwärts durch den zweiten Hohlleiter zu laufen, so daß die im Krümmer insgesamt fortgepflanzte Energie eine Kehrtwendung erfährt, ohne wesentliche Verluste zu erleiden,

Zweckmäßige Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden in Verbindung mit der Erläuterung der gezeichneten Ausführungsbeispiele näher erklärt werden. In der Zeichnung zeigt

609 669/167

3 4

F i g. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische von den Enden der Hohlleiterstücke 10 und 12 aus, Darstellung einer bevorzugten Ausführungsförm der jedoch in gleichem Abstand zum I-Träger 22 einErfindung, gesetzt. Die Blenden 26, 27, 28, 29 haben praktisch

F i g. 2 einen ebenen Schnitt durch die Ausführung alle die gleiche Länge, die etwa 25 % der Breite der nach Fig. 1, 5 Rechteck-Hohlleiterstücke 10,12 beträgt. Die so an-

Fig. 3 einen ebenen ■ Schnitt nach Linie 3-3 in gebrachten Blenden 26, 27, 28, 29 bilden eine in-Fig. 2 und ■ " ■: '.: ; . : duktive Reaktanz, die in ihrer Größe etwa der

Fig. 4 -und 5 perspektivische Darstellungen kapazitiven Reaktanz entspricht, welche sich aus der anderer Ausführungsformen. ' plötzlichen Krümmung des Hohlleiters ergibt. Da-

Die in Fig. 1 bis^: 3' dargestellte bevorzugte Aus- ^{10 du}rch wird der Krümmer über ein breites Frequenzführungsform der Erfindung enthält Rechteck-Hohl- ^{band frei von} Reflexionen. Schließlich ist noch eine leiterstücke 10 und 12, von denen nur die äußersten Stirnwand oder ein Kurzschlußbalken 30 quer zu Enden gezeichnet sind. Das Hohlleiterstück 10 hat ^{den in} gleicher Ebene liegenden Enden der Rechtparallele Schmalseiten -13,14 und parallele Breit- eck-Hohlleiterstücke 10,12 vorgesehen, der den Seiten 15,16. Ähnlich hat das Hohlleiterstück 12 i5 Blenden 28, 29 unmittelbar benachbart ist. Um die parallele Schmalseiten 17,18 und parallele Breit- Stabilität des Krümmers zu erhöhen, kann der Kurzseiten 19, 20. Die Schmalseiten 14 und 17 def Hohl- schlußbalken: 30'. beispielsweise einen rechteckigen leiterstücke 10,12 liegen unmittelbar benachbart und Querschnitt erhalten. Das ganze beschriebene Geerstrecken sich in der gleichen Richtung. Sie sind ^{bilde wird nach dem} Zusammenbau zusammengedurch ein leitfähiges Distanzstück 22 von der Form 2° schweißt, etwa mit Hilfe eines Tauchverfahrens,
eines I-Trägers getrennt. Die innere Schenkelhöhe ■ In die in Fig. 2 und 3 dargestellten Querschnitte des I-Träger-Distanzstücks 22 ist gleich der äußeren durch die Anordnung nach Fig. 1 sind bevorzugte Abmessung der Schmalseiten 14 und 17, so daß 'das Abmessungen der Kopplungsöffnung 24 und der Distanzstück 22 die beiden Hohlleiterstücke 10 und Blenden 26, 27, 28, 29 eingetragen und bevorzugte 12 gerade so aufnehmen kann, daß die beiden ²5 Stellen für die Anbringung dieser Elemente anSchmalseiten 14 und 17 nur durch die Dicke des gegeben. Bezeichnet man gemäß Fig. 2 die Breite Steges des I-Trägers 22 getrennt sind, wie aus der jedes der beiden Hohlleiterstücke 10,12 mit A, dann Zeichnung zu ersejh:en;;ist. Der I-Träger 22 erstreckt soll sich die rechteckige Kopplungsöffnung 24 von sich von den Enden der Rechteck-Hohlleiterstücke ^den Enden der Hohlleiterstücke 10,12 von 0,1 A 10,12 aus um mehr als die einfache Breite der Hohl- 3<> bis A erstrecken. Die Blenden 26, 27 gehen von den leiterstücke 10 oder 12 nach hinten. Durch die be- . Schmalseiten 13,18 aus quer nach innen und sind in nachbarten Schmalseiten 14 und 17 der Hohlleiter- einem Abstand von 0,5 A von den Enden der Hohlstücke 10,12 und durch das I-Träger-Distanzsrück leiterstücke 10,12 angebracht, während die Blenden 22 geht eine gemeinsame rechteckige Öffnung 24. 28,29 vom Kurzschlußbalken 30 aus längs den Diese beginnt in einem Abstand von den Enden der 35 Mittellinien der entsprechenden Hohlleiterstücke 10 Hohlleiterstücke 10,12, der deren Breite entspricht, und 12 einwärts verlaufen. In allen Fällen haben die und erstreckt sich in" Richtung auf die Enden der Blenden eine Länge von 0,25 A und erstrecken sich Hohlleiterstücke so weit, daß die gesamte Öffnungs- über die gesamte Entfernung zwischen den Breitbreite praktisch 90 % der Breite der Hohlleiter- Seiten 15 und 16 bzw. 19 Und 20. Bezeichnet man stücke 10 oder 12 beträgt. Die Höhe der rechtecki- 40 andererseits gemäß:Fdg. 3 die Entfernung zwischen gen Öffnung 24 beträgt demgegenüber größen- den Breitseiten 15.und 16 bzw. 19 und 20 mit #, so ordnungsmäßig 80 % der Innenhöhe der Hohlleiter- soll die Höhe der Öffnung 24 0,8 H betragen, wobei stücke 10 oder 12, wobei die Öffnung symmetrisch die Kanten der Öffnung 24 gleiche Abstände zu den zwischen den Hohlleiterbreitseiten liegt. Allgemein Breitseiten 15,16 und 19, 20 haben,
bringt eine Länge der rechteckigen Öffnung24, die 45 In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der geringer ist als die Breite der Hohlleiterstücke 10,12, Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt, bei der die eine induktive Reaktanz mit sich, während eine Blenden 26, 27, 28, 29 durch leitfähige zylindrische Höhe,· die geringer ist als die Höhe der Hohlleiter- Pfosten 36, 37, 38, 39 ersetzt sind. Diese Pfosten verstücke 10,12, eine kapazitive Reaktanz bedeutet. laufen im wesentlichen senkrecht zu den Breitseiten Trotz dieser Tatsachen ist es wünschenswert, die 50 15,16,19, 20, haben einen Durchmesser von 0,1 A Höhe der rechteckigen Öffnung 24 hinreichend bis 0,25^4 und sind so angebracht, daß einer ihrer kleiner zu machen als die Höhe der Hohlleiterstücke Durchmesser mit der Lage der durch sie ersetzten 10,12, um dadurch die Herstellung zu vereinfachen Blenden 26, 27, 28, 29 zusammenfällt, wobei sie mit und dem Gebilde Stabilität ζμ verleihen. Demgemäß einer Mantellinie 13 oder 18 bzw. an den Kurzwerden Länge und Breite der rechteckigen Öffnung 55 schlußbalken 30 ■ anstoßen. Bei dieser Anordnung so bemessen, daß gleiche Reaktanzbeträge eingeführt der zylindrischen Pfosten 36, 37, 38, 39 entsprechen und die Öffnung 24 resonant wird. Die Charakte- unterschiedliche Durchmesser der Pfosten unterristik dieser Resonanz erfährt eine Verbreiterung schiedlichen induktiven Reaktanzen. Im übrigen entdurch die infolge Anwesenheit des I-Träger-Distanz- spricht die Anordnung nach F i g. 4 derjenigen nach Stückes22 sich ergebende vergrößerte Dicke der 60 Fig. 1.
Öffnung24. ;-.-_■; ■ '-■ . In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der

Außer den vorstehend beschriebenen Teilen ent- Erfindung gezeigt, bei der die Blenden 26, 27, 28, 29 hält der Krümmer Blenden 26 und 27, die von den durch halbkreiszylindrische Pfosten 40, 41, 42, 43 erSchmalseiten 13 und 18 ausgehen und quer in die setzt sind. Die halbkreiszylindrischen Pfosten haben Hohlleiterstücke 10 und 12 eingesetzt sind, und zwar 65 im allgemeinen den gleichen Radius von der Größe an einander entsprechenden Punkten, die sich etwa 0,1 A bis 0,25 A. Sie berühren mit ihren ebenen auf der Mittelachse der: Öffnung 24 gegenüberliegen. Mantelflächen die Schmalseiten 13 oder 18 bzw. den Weitere Blenden 28 und 29 sind in Längsrichtung Kurzschlußbalken 3O₃ wobei ihre Mittelpunkte sich

an den Stellen befinden, an denen die durch sie ersetzten Blenden 26, 27, 28, 29 die Schmalseiten 13 oder 18 bzw. den Kurzschlußbalken 30 berühren. Wie in F i g. 4 entspricht auch der Rest der Anordnung derjenigen nach Fig. 1.

Beim Betrieb eines 180°-Krümmers für die Η-Ebene, wie er an Hand von F i g. 1 beschrieben wurde, ergeben sich bei Herstellung aus tauchgelötetem Aluminium keine größeren Verluste als bei einem entsprechend langen Hohlleiterstück, wobei das Stehwellen-Spannungsverhältnis über das gesamte S-Band, also von 2800 bis 4000 Megahertz, kleiner als 1,10 ist. Darüber hinaus beträgt das Stehwellen-Spannungsverhältnis im Bereich von 2900 bis Megahertz weniger als 1,02.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rechteck-Hohlleiterkrümmer zur Drehung der sich im Hohlleiter fortpflanzenden Energie um 180° in der Η-Ebene, bestehend aus zwei Rechteck-Hohlleiterstücken, die mit zwei Schmalseiten unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind und benachbarte leitende Reflektierelemente haben, und aus einer in den aneinandergrenzenden Schmalseiten der Hohlleiterstücke angebrachten gemeinsamen länglichen Kopplungsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsöffnung (24) in an sich bekannter Weise dicht benachbart zu den von Stirnwänden (30) gebildeten Reflektierelementen liegt und bei der Frequenz der sich im Hohlleiter fortpflanzenden Energie praktisch gleiche kapazitive und induktive Reaktanzwerte hat, und daß zwei induktive Elemente (28,29; 38,39; 42,43) symmetrisch zu der Kopplungsöffnung (24) längs der Mittellinie der Breitseiten (15,16 und 19,20) der Hohlleiterstücke (10,12) unmittelbar an deren Stirnwänden sowie zwei weitere induktive EIemente (26,27; 36,37; 40,41) gegenüber der Mitte der Kopplungsöffnung (24) unmittelbar an den äußeren Schmalseiten (13,18) der Hohlleiterstücke (10,12) angeordnet sind.

2. Hohlleiterkrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kopplungsöffnung (24) von den Stirnwänden das 0,1- bis 0,25fache der Breite (A) der Hohlleiterstücke (10,12) beträgt und die Kopplungsöffnung (24) rechteckig geformt ist, wobei die Länge des Rechtecks das 0,80- bis 0,95fache der Breite (A) und die Rechteckhöhe das 0,7- bis 0,9fache der Höhe(#) der Hohlleiterstücke (10,12) beträgt.

3. Hohlleiterkrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Elemente aus leitfähigen Blenden (26,27,28,29) von rechteckiger Form bestehen, die sich von der einen Breitseite (15,19) zur anderen Breitseite (16,20) der Hohlleiterstücke (10,12) erstrecken und im wesentlichen die gleiche, das 0,15- bis 0,40fache der Breite (A) der Hohlleiterstücke (10, 12) betragenden Länge haben (Fig. 2 und 3).

4. Hohlleiterkrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Elemente aus leitfähigen Pfosten (36, 37, 38, 39) von kreisförmigem Querschnitt bestehen, die sich von der einen zur anderen Breitseite der Hohlleiterstücke erstrecken (F i g. 4).

5. Hohlleiterkrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Elemente aus leitfähigen Pfosten (40, 41, 42, 43) von halbkreisförmigem Querschnitt bestehen, die sich von der einen zur anderen Breitseite der Hohlleiterstücke erstrecken, wobei die ebenen Mantelflächen des einen Pfostenpaares (42, 43) an den entsprechenden Stirnwänden und die ebenen Mantelflächen des anderen Pfostenpaares (40, 41) an den äußeren Schmalseiten der Hohlleiterstücke anliegen (F i g. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 866 166;
schweizerische Patentschrift Nr. 269 675;
»Frequenz«, April 1960, S. 121.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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