DE1231770B - UEbergang hoher Belastbarkeit von einer Hohlleiterwelle auf eine Koaxialleitungswelle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W?9ml· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIp

H03h

Deutsche Kl.: 21 a4 - 74

S 94274IX d/21 a4
20. November 1964
5. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Übergang mit hoher Belastbarkeit von einer Hohlleiterwelle des H-Wellentyps, insbesondere des H₁₀-Wellentyps, auf eine Koaxialleitungswelle unter Verwendung eines Stegkopplers, der mit seinem dem Koaxialausgang abgewandten Ende in eine Seitenwand des Hohlleiters übergeht.

Zur elektrischen Verbindung einer Hohlleitung, beispielsweise rechteckförmigen Querschnitts, mit einer Koaxialleitung 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 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 Hohlleitung und der Koaxialleitung in einem breiten Frequenzband relativ unterschiedlich ist. Es treten Reflexionen auf, die das Arbeiten mit diesem Übergang wesentlich stören können. Derartige Anordnungen sind außerdem nur für geringe Hochfrequenzleistungen geeignet.

Es sind weiterhin Übergänge zwischen einer Hohlleitung und einer Koaxialleitung bekannt, bei denen der Hohlleiter in der Nähe der Koppelstelle in einen Steghohlleiter übergeht und unmittelbar hinter der Koppelstelle kurzgeschlossen ist. Nachteilig an derartigen Steg- oder Rippenkopplern ist, daß eine Übertragung großer Hochfrequenzleistungen nicht möglich ist, da die koaxiale Zuleitung infolge geringer Belastbarkeit dafür nicht geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Übergang hoher Belastbarkeit von einer Hohlleitungswelle eines H-Wellentyps, insbesondere des H₁₀-Wellentyps, auf eine Koaxialleitungswelle mit möglichst niedrigem Reflexionsfaktor zu schaffen. Es soll erreicht werden, daß im koaxialen Leitungsbereich, der die maximal übertragbare Leistung durch seine Wärmestandfestigkeit und Spannungsfestigkeit bestimmt, noch eindeutige Übertragung der elektromagnetischen Wellen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Stegkoppler innerhalb des Hohlleiters in zwei, vorzugsweise gleiche Stegzweige aufgetrennt ist, die V-förmig aus einem gemeinsamen Übergang hoher Belastbarkeit von einer
Hohlleiterwelle auf eine Koaxialleitungswelle

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Georg v. Dall'Armi,
Dipl.-Ing. Helmut Laub, München

Ursprung in Längsrichtung des Hohlleiters auseinanderlaufen und anschließend in die Innenleiter zweier am Hohlleiter angeschlossener koaxialer Austrittstellen münden. Die Auskoppelleitung des Übergangs wird also vorteilhaft bereits im Hohlleiter selbst aufgezweigt und in zwei parallele Koaxialleitungsausgänge mit jeweils hoher Belastbarkeit übergeführt. Große Bandbreite kann erreicht werden, wenn bei beiden Ausgangszweigen das an sich bekannte Übergangsprinzip (deutsche Patentschrift 1 095 334) angewandt wird, bei welchem die Hohlleiterwelle zunächst in einem bestimmten Abschnitt des Übergangs gleichmäßig in einen einer Bandleitungswelle entsprechenden Wellentyps und anschließend in einem folgenden Teil des Übergangs in die Koaxialleitungswelle übergeführt wird. Eine Lösung der Aufgabe wäre auch durch Aufspaltung des Hohlleiters in zwei Hohlleiter mit anschließenden Übergängen in koaxiale Leiter erzielt worden. Eine derartige Ausbildung des Übergangs erfordert jedoch bedeutend mehr Raum, so daß sie gegenüber der erfindungsgemäßen Ausführung als nachteilig angesehen werden muß.

Ein geringer Raumbedarf für den Übergang wird erzielt, wenn die zwei koaxialen Austrittstellen in einer Stirnwand am Ende des Hohlleiters angebracht sind. Außerdem breiten sich die elektromagnetischen Wellen bei achsparallelem Verlauf der Koaxialleiter und des Hohlleiters geradlinig aus.

Mittels der beiden Stegzweige, die vorteilhaft mit wachsenden Abstand vom gemeinsamen Ursprung an Höhe stetig zunehmen, wird die ankommende Welle in einen der Bandleitungswelle gleichenden Wellentyp umgewandelt. Es ist zweckmäßig, den Übergang so auszubilden, daß die beiden Stegzweige jeweils mit einem dachartigen Aufsatz versehen sind, die in

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dem der Bandleitung entsprechenden Leitungsbereich zwischen Hohlleiter und Koaxialleitung parallel zur gegenüber angeordneten Seitenwand des Hohlleiters verlaufen. Der dachartige Aufsatz ruht auf einem Stegfuß, der gegenüber der Hohlleiterstirnwand eine Stirnfläche aufweist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Innenleiter der beiden koaxialen Austrittstellen konzentrisch zu den zugehörigen Außenleitern angeordnet. Soll auf einen exzentrischen Abschnitt in den koaxialen Ausgangsleitungen verzichtet werden, so muß die symmetrische Bandleitungswelle stoßartig in die unsymmetrische Koaxialleitungswelle umgewandelt werden. Die Wellenumwandlung wird erleichtert, wenn man an der Stoßstelle zwischen symmetrischer und unsymmetrischer Leitung eine Symmetriereinrichtung vorsieht. Als solche könnte z. B. eine kurzgeschlossene A/4-Leitung dienen, die an der Stoßstelle der beiden Energieleitungen diesen parallel geschaltet wird. Die Symmetrierleitungen an den Stoßstellen zwischen Band- und Koaxialleitungen werden zweckmäßig durch die Stirnflächen der Stegfüße und des Hohlleiters gebildet. Die Resonanzfrequenz und der Wellenwiderstand jeder Symmetrierleitung können über den Abstand zwischen der Hohlleiter- und der Stegfußstirnseite und über die Form der Stegfußstirnseite für den Betriebsbereich des Übergangs geeignet gewählt werden. In der Hohlleiterbreitseite oberhalb des Steges ist vorteilhaft eine Reihe von kapazitiven Abgleichstiften eingesetzt.

Weitere Einzelheiten sind an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den inneren Aufbau eines Übergangs von der Seite,

F i g. 2 von oben.

Im Hohlleiter 1 soll die H₁₀-WeIIe angeregt sein. Der Stegkoppler weist zwei gleich aufgebaute Stegzweige 2 und 3 auf, die V-förmig aus einem gemeinsamen Ursprung 6 in Längsrichtung des Hohlleiters 1 auseinanderlaufen. Jeder der zwei Stegzweige 2 und 3 besteht aus einem Stegfuß 8 und 9, der jeweils in die untere Breitseitenwand 19 des Hohlleiters 1 eingelassen ist und aus einem dachartigen Aufsatz 15 und 16 auf der oberen Schmalseite der Stegfüße 8 und 9. Die Höhe der Stegfüße 8 und 9 und damit der Abstand des dachartigen Aufsatzes 15 und 16 von der unteren Breitseitenwand 19 des Hohlleiters 1 nimmt mit wachsender Entfernung vom gemeinsamen Ursprung 6 stetig zu. Mittels dieser Anordnung wird die Energie fast vollständig in dem Raum zwischen den beiden dachartigen Aufsätzen 15 und 16 und der oberen Breitseitenwand 18 transportiert. Die dachartigen Aufsätze 15 und 16 auf den beiden Stegfüßen 8 und 9 verlaufen anschließend parallel zur oberen Breitseitenwand 18 des Hohlleiters 1 in einem durch den vorgesehenen Wellenwiderstand bestimmten Abstand. In diesem Leitungsbereich 17 bildet sich eine Wellenform aus, die den Charakter einer Bandleitungswelle hat. Als Abschluß des Hohlleiters 1 ist eine Stirnwand? vorgesehen, in der zwei koaxiale Austrittstellen 4 und 5 derart angeordnet sind, daß die zwei dachartigen Aufsätze 15 und 16 in das Innere der dafür vorgesehenen Öffnungen verlaufen. Die beiden dachartigen Aufsätze 15 und 16 werden möglichst stoßstellenfrei in den jeweiligen Innenleiter 11 und 12 der beiden koaxialen Austrittstellen 4 und 5 übergeführt. Die beiden Innenleiter 11 und 12 verlaufen jeweils konzentrisch zum zugehörigen Außenleiter 13 und 14. Zur Umformung von der symmetrischen Bandleitungswelle in die unsymmetrische Koaxialleitungswelle sind die beiden Stegfüße 8 und 9 am Ende mit Stirnflächen versehen, die mit der gegenüber angeordneten Stirnwand 7 des Hohlleiters 1 im Betriebsbereich des Übergangs jeweils eine Symmetrierleitung bilden. Die Resonanzfrequenz und der Wellenwiderstand jeder Symmetrierleitung können über den Abstand zwischen der Hohlleiterstirnwand 7 und der Stegfußstirnfläche 10 und über die Form der Stegfußstirnfläche 10 geeignet gewählt werden.

Der Wellenwiderstandsverlauf in den verschiedenen Leitungsabschnitten des Übergangs kann je nach den Forderungen hinsichtlich Übergangslänge, Frequenzbereich und maximal zulässiger Fehlanpassung nach einer der in den Theorien der inhomogenen Übertragungsleitungen empfohlenen Funktionen erfolgen. Zum Feinabgleich des Überganges können an der oberen Breitseitenwand 18 des Hohlleiters 1 kapazitive Abgleichstifte 20 eingesetzt werden.

In den beiden Figuren ist nur eine der möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Der Hohlleiter und die beiden Koaxialleitungen müssen keinen achsparallelen Verlauf haben. Vielmehr ist es durch entsprechende Neigung der Koaxialleitungen gegenüber der Hohlleitung möglich, einen beliebigen anderen Winkel einzuhalten, beispielsweise die Leitungen im rechten Winkel zueinander zu führen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Übergang mit hoher Belastbarkeit von einer Hohlleiterwelle des H-Wellentyps, insbesondere des H₁₀-Wellentyps, auf eine Koaxialleitungswelle unter Verwendung eines Stegkopplers, der mit seinem dem Koaxialausgang abgewandten Ende in eine Seitenwand des Hohlleiters übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegkoppler innerhalb des Hohlleiters (1) in zwei, vorzugsweise gleiche Stegzweige (2, 3) aufgetrennt ist, die V-förmig aus einem gemeinsamen Ursprung (6) in Längsrichtung des Hohlleiters auseinanderlaufen und anschließend in die Innenleiter (11,12) zweier am Hohlleiter angeschlossener koaxialer Austrittstellen (4, S) münden.

2. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (1) an seinem Ende mit einer Stirnwand (7) versehen ist, in der die zwei koaxialen Austrittstellen (4, 5) angeordnet sind.

3. Übergang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Stegzweige (2, 3) jeweils einen, mit einem dachartigen Aufsatz (15) versehenen Stegfuß (8) aufweisen, der gegenüber der Hohlleiterstirnwand (7) eine Stirnfläche (10) aufweist.

4. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der beiden Stegzweige (2, 3) mit wachsendem Abstand vom gemeinsamen Ursprung (6) stetig zunimmt.

5. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem, einer Bandleitung entsprechenden, Leitungsbereich (17) zwischen Hohlleiterwelle und Koaxialleitungswelle der dachartige Aufsatz (15) auf dem Stegfuß (8) parallel zur gegenüber an-

geordneten Seitenwand (18) des Hohlleiters (1) verläuft.

6. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels durch die Stirnflächen (10) der zwei Stegfüße (8) und der Hohlleiterstirnwand (7) gebildeter Symmetriereinrichtungen die jeweils in dem der Bandleitung entsprechenden Leitungsbereich (17) auftretende symmetrische Bandleitungswelle in die entsprechende unsymmetrische Koaxialleitungswelle in den beiden koaxialen Austrittstellen (5) übergeführt ist.

7. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenleiter (11,12) der beiden koaxialen Austrittstellen (4, 5) konzentrisch zu den Außenleitern (13, 14) angeordnet sind.

8. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der, der Hohlleiterseitenwand (19) mit den zwei eingebrachten Stegfüßen (8, 9) gegenüberliegenden Seitenwand (18) oberhalb des dachartigen Aufsatzes (15) kapazitive Abgleichstifte (20) eingesetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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