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Wellentyptransformator zur Umwandlung des 111, -Wellentyps des Rechteckhohlleiters
in den Hof Wellentyp des Rund'hohlleiters und seine Verwendung zum Aufbau einer
Kanalweiche Zusatz zur Anmeldung: S 87016 IM/21 a4 -Auslegeschrift 1244 886 Die
Erfindung betrifft einen Wellentyptransformator zur Umwandlung und Überkopplung
des Hiö Wellentyps des Rechteckhohlleiters in den Hof Wellentyp des Rundhohlleiters,
bei dem am Umfang des Rundhohlleiters mehrere Koppelöffnungen symmetrisch verteilt
sind und bei dem mehrere, durch wiederholte Bildung von Serienverzweigungen aus
einem einzigen Rechteckhohlleiter entstandene Rechteckhohlleiterendabschnitte vorgesehen
sind und bei dem weiterhin Hohlraumresonatoren einerseits mit dem Rundhohlleiter
über die an dessen Umfang vorgesehenen Koppelöffnungen und andererseits über weitere
Koppelöffnungen mit den Rechteckhohlleiterendabschnitten verkoppelt sind und bei
dem der Durchmesser des Rundhohlleiters in an sich bekannter Weise derart gewählt
ist, daß seine Grenzfrequenz der unteren Frequenzgrenze des überzukoppelnden Frequenzbandes
eng benachbart ist (nach Patentanmeldung S 87016 IX/21 a 4).
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In der Hanptpatentanrneldung ist ein frequenzselektiver Wellentyptransformator
beschrieben, der der Umwandlung des H"- Wellentyps des Rechteckhohlleiters in den
H.1-Wellentyp des Rundhohlleiters dient und der sich durch Kettenschaltung mehrerer
einzelner Transformatoren zu einer Kanalweiche ergänzen läßt, die die Zusammenführung
einzelner Frequenzkanäle zu einem breiten Frequenzband bzw. die Aufspaltung eines
breiten Frequenzbandes in mehrere einzelne Kanäle ermöglicht. Wie der vorliegenden
Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen gezeigt haben, arbeitet dieser Wellentyptransformator
in einem verhältnismäßig breiten Frequenzband zufriedenstellend. Mit zunehmender
Frequenzbandbreite ergibt sich jedoch eine zu niedrige Weitabselektivität, die in
der Praxis häufig eine zusätzliche Filterung der einzelnen Kanäle erforderlich machen
würde. Unter Weitabselektivität ist dabei diejenige Dämpfung zu verstehen, die bei
Frequenzen auftritt, die um mehr als etwa die 1,jfache Weichenbandbreite über dem
Durchlaßbereich des Wellentyptransformators liegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in der Häuptpatentanmeldung
angegebenen Wellentyptransformator vor allen Dingen hinsichtlich der Weitabselektivität
noch zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe, ausgehend von dem in der Hauptpatentanmeldung
angegebenen Wellentyptransformator, dadurch gelöst, daß die Rechteckhohlleiterendabschnitte
durch einen überwiegend kapazitiv wirkenden Koppelschlitz, der sich über die gesamte
Breite der Rechteckhohlleiterendabschnitte erstreckt und senkrecht zu deren Längsrichtung
steht, an die Hohlraumresonatoren angekoppelt sind.
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An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend noch
näher erläutert.
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In den F i g. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 9. einen Querschnitt längs der Schnittlinie F-G
von F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie D-E von F i g. 1.
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Ein rechteckiger Zuführungshohlleiter 4, bei dem im Schnittbild der
F i g. 1 die Schmalseite zu sehen ist, wird mit Hilfe des Flansches 17 am eigentlichen
Wellentyptransformator befestigt. Durch eine Serienverzweigung 5 wird der Rechteckhohlleiter
4 in zwei Rechteckhohlleiter 6 und 7 aufgespalten, die in einem Winkel von etwa
'90° umgebogen und so weitergeführt sind, daß sie in radialer Richtung zum Rundhohlleiter
2 verlaufen. Die Hohlleiter 6 und 7 werden durch weitere Serienverzweigungen 8 und
8' in die Rechteckhohlleiterendabschnitte 9 aufgespalten. Von den Endabschnitten
9 führen Koppelöffnungen 10 zu den Hohlraumresonatoren 11, die im Ausführungsbeispiel
kreisförmigen Querschnitt haben. Die Koppelöffnungen 10 sind als überwiegend kapazitiv
wirkende Koppelschlitze ausgebildet und erstrecken sich über die gesamte Länge der
Resonatoren 11. Von den Hohlraumresonatoren 11 führen weitere
Koppelöffnungen
12 zum Rundhohlleiter 2. Die gesamte Anordnung ist so aufgebaut, daß weitestgehend
geometrische Symmetrie gewährleistet ist, so daß vor allem auch die der Anregung
der Hol-Welle im Rundhohlleiter dienenden Koppelöffnungen 12 symmetrisch am Umfang
des Rundhohlleiters 2 verteilt sind. Wie der F i g. 2 zu entnehmen ist, setzt sich
der Wellentyptransforrnator -aus den drei Teilen A., B und C zusammen. Das Teil
A besteht aus einem Rundhohlleiter 1 mit dem Durchmesser dl und kann mit Hilfe des
Flansches 16 am Teil B befestigt werden. Das mittlere Teil B ist entlang
der Schnittlinie F-G in zwei Teile 1 und II mit der Länge h und der Länge ZII unterteilt.
Diese Unterteilung ist vor allem auch in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhaft,
da die Bearbeitung beispielsweise mittels Fräsen und Drehen der einzelnen Teilabschnitte
I und II in verhältnismäßig einfacher Weise erfolgen kann. Die Aufgabe des dritten
Teiles C wird später noch näher erläutert. Für die nun folgenden Betrachtungen denke
man sich zunächst den Rundhohlleiter 2 mittels der gestrichelt angedeuteten Kurzschlußplatte
K abgeschlossen.
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Die elektrische Wirkungsweise läßt sich folgendermaßen erklären. Eine
im Rechteckhohlleiter 4 in Richtung des Pfeiles 13 einfallende Hlö Welle wird durch
die Serienverzweigung 5 in zwei gleichphasige Teilwellen gleicher Amplitude aufgespalten.
Die einzelnen Serienverzweigungen 5, 8 und 8' sind so aufgebaut, daß die Leitungswellenwiderstände
der drei Rechteckhohlleiter angepest sind, was beispielsweise durch Halbierung der
Hohlleiterschnlalseite im Verzweigungsbereich zu erzielen ist. Damit die Teilhohlleiter
nach zweimaliger Verzweigung nicht zu niedrig werden, erweitern sich die beiden
Teilhohlleiter 6 und 7 nach der ersten Serienverzweigung 5 wieder stetig auf die
normale Höhe des ankommenden Rechteckhohlleiters 4. Der 90°-Knick zwischen den Verzweigungen
5 und 8 bzw. 5 und 8' läßt sich durch die abgeflachten Ecken 14 und 14' breitbandig
reflexionsarm gestalten. Um die Wellentypwandlung nur in einem bestimmten Frequenzbereich
vor sich gehen zu lassen, sind die zylindrischen Resonatoren 11 vorgesehen, die
die von den Hohlleiterendabschnitten 9 kommende elektromagnetische Energie nur bei
der Resonanzfrequenz und in ihrer unmittelbaren Umgebung in den Rundhohlleiter 2
weiterleiten. In einem größeren Abstand von der Resonanzf_requenz wirken die Resonatoren
wie Blindwiderstände und reflektieren deshalb die ankommende Energie. Die Resonatoren
11 werden über die Koppelöffnungen 10 von den parallel zu den Breitseiten der Hohlleiterendabschnitte
9 verlaufenden magnetischen Feldkomponenten zu. H1llyResonanzen 'angeregt. Die sich
entsprechend dem Feldbild dieses Resonanztyps ausbildenden magnetischen Feldlinien
greifen über die Koppelöffnungen 12 in den Rundhohlleiter 2 über. Da die Resönatoren
11 untereinander auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sind, haben die in
den Rundhohlleiter 2 übergreifenden Feldlinien die gleiche Phasenlage. Wegen der
geometrischen Symmetrie der Anordnung entsprechen die übergreifenden magnetischen
Feldlinien den im Feldbild der H"-Welle im Rundhohlleiter auftretenden HZ-Komponenten.
Unter den HZ-Komponenten sind hierbei diejenigen magnetischen Feldlinien zu verstehen,
die in Achsrichtung des Rundhohlleiters 2 verlaufen. Die sich auf diese Weise ausbildende
Hol-Welle p:ßanzt sich auf Grund der Wirkung der Kurzschlnßplatte K in Richtung
des Pfeiles 15 im Rundhohlleiter 2 (bzw. im Rundhohlleiter 1) fort, Umgekehrt werden
die Resonatoren 11 von den HZ-Komponenten der 1-Iol-Welle einer im Rundhohlleiter
2 entgegen der Richtung des Pfeiles 15 einfallenden Welle über die Koppelöffnungen
12 nur dann zu (I111 Resonanzen angeregt, wenn in der Hol-Welle eine- Frequenz enthalten
ist, die zumindest näherungsweise mit der Resonanzfrequenz der Resonatoren 11 übereinstimmt.
Da alle vier Resonatoren auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sind, werden
über die vier Koppelöffnungen 10 in den Endabschnitten 9 vier- gleichphasige Teilwellen
angeregt, die sich über die Serienverzweigungen 8 und 8' bzw. 5 zu einer H,. -Welle,
im Rechteckhohlleiten ergänzen. Die vom Rundhohlleiter 2 über die Resonatoren 11
ausgekoppelte Energie verläuft im Rechteckhohlleiter 4 somit entgegen der Richtung
des Pfeiles 13.
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Wie bereits erwähnt, ist der durch die Kurzschlußplatte K dargestellte
Kurzschluß nur im Durehlaßbereich des Wellientypwandlers erforderlich. Wird dieser
Kurzschluß durch einen Hochpaß von der einfachen Form einer sprunghaften Verengung
des Rundhohlleiterquerschnittes ersetzt, so arbeitet einerseits der Wellentypwandler
weiterhin frequenzselektiv in der bereits beschriebenen Weise. (Entsprechende Einzelheiten
sowie Berechnungsformeln sind in der Hauptanmeldung bereits angegeben.) Andererseits
läßt jetzt der anschließende engere Rundhohlleiter die vorher reflektierte Hol-Welle
durch, sobald ihre Frequenzen über der Grenzfrequenz des sich anschließenden Hohlleiters
liegen. Dies ist in der F i g. 2 durch den dritten Abschnitt C angedeutet, der über
den Flansch 16' am Abschnitt B des Wellentyptransformators befestigt ist. Der Abschnitt
C besteht aus einem Rundhohlleiter 3, dessen Durchmesser d kleiner gewählt ist als
der Durchmesser ä2 und dessen Grenzfrequenz f c 3 somit höher als die Grenzfrequenz
f c 2 des Rundhohlleiters 2 ist. Zur Umwandlung der stehenden Welle in eine im Rundhohlleiter
3 fortpflanzungsfähige laufende Hol-Welle kann der Rundhohlleiter 3 durch einen
Absorberwiderstand wellenwiderstandsrichtig abgeschlossen sein. Durch die Umwandlung
der stehenden Welle in eine laufende Welle ergibt sich außerdem der Vorteil, daß
sich die Selektivität um etwa 6 db erhöht.
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Die an Hand der F i g. 1 und. 2 erläuterte Anordnung stellt einen
frequenzselektiven Wellentyptransformator dar; dessen Selektionskurve mit der eines
zweikreisigen Bandfilters übereinstimmt, das obenhalb des Durchlaßbereiches durch
Einfügen einer Polstelle versteilert ist. Die beiden Filterkreise werden hierbei
von den Resonatoren11 und der sich zwischen den Koppelöffnungen 12 und der Kurzschlnßplatte
K (bzw. dem Rundhohlleiter 3) ausbildenden stehenden Wellen gebildet. Je nach der
Stärke der Kopplung erhält man im Durchlaßbereich einen maximal flachen oder einen
Tschebyscheffschen Verlauf der Dämpfungskurve.
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Der Kopplungsmechanismus sowie das Zustandekommen eines. zweikreisigen
Bandfilters, dessen Dämpfungskurve in einem gegenüber dem Durchlaßbereich frequenzhäheren
Sperrbereich durch einen Dämpfungspol versteilert ist,, wurden im Hauptpatent bereits
eingehend erläutert, auf das hiermit
zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen
ausdrücklich verwiesen wird.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen zugleich ein Ausführungsbeispiel, das sich
hinsichtlich seiner konstruktiven Ausbildung in Anbetracht der bei Anordnungen der
Höchstfrequenztechnik erforderlichen Genauigkeit fertigungstechnisch verhältnismäßig
einfach realisieren läßt. Hierzu sind die Resonatoren 11 als zylindrische Hohlraumresonatoren
ausgebildet und die Rechteckhohlleiterendabschnitte tangential in einer der Koppelöffnung
zum Rundhohlleiter diametral gegenüberliegenden Mantellinie an die Hohlraumresonatoren
herangeführt. Die Rechteckhohlleiterendabschnitte sind mit einer Kurzschlußplatte
abgeschlossen, deren Plattenebene senkrecht zur Längsachse der Rechteekhohlleiterendabschnitte
steht. Die Koppelschlitze sind unmittelbar vor der Kurzschlußplatte in die Breitseiten
der Rechteckhohlleiterendabschnitte eingebracht, erstrecken sich über die gesamte
Länge der Resonatoren 11 und verbinden die Rechteckhohlleiter mit den Hohlraumresonatoren.
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Die gewünschte Bandbreite läßt sich durch Ändern der Größe der Koppelöffnungen
10 und 12 einstellen, wobei darauf zu achten ist, daß zum Zweck der vollständigen
Energieübertragung bei der Resonanzfrequenz Ein- und Auskopplung gleich stark sein
müssen. Um einen starken Frequenzgang der für die Kopplung von Rundhohlleiter 2
in die Resonatoren 11 in Betracht kommenden HZ-Komponente im Rundhohlleiter zu erzielen,
wird der Durchmesser d, so gewählt, daß die Grenzfrequenz fc2 des Rundhohlleiters
2 unmittelbar an der unteren Grenze des auszufilternden Teilbereiches liegt. Dadurch
kommt außerdem die aperiodische Dämpfung des Hohlleiterabschnittes mit der Länge
1i, der vor den Koppelöffnungen 12 liegt, der unteren Dämpfungsflanke der Dämpfungscharakteristik
zugute. Durch eine entsprechende Wahl der Länge 1i läßt sieh somit praktisch jede
gewünschte Sperrdämpfung für Frequenzen, die unterhalb der Grenzfrequenz f C 2 des
Rundhohlleiters 2 liegen, einstellen. Diese Dämpfung addiert sich dann zusätzlich
zur Selektivität der Resonatoren 11.
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In der F i g. 3 ist ein Wellentyptransformator dargestellt, dessen
Eindeutigkeitsbereich gegenüber dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Wellentyptransformator
größer ist. Unter Eindeutigkeitsbereich ist dabei derjenige Frequenzbereich zu .verstehen,
der zwischen der Nutzresonanz des gewünschten Durchlaßbereiches und der ersten Störresonanz
mit dem ersten Nebendurchlaßbereich liegt. Solche unerwünschten Nebendurchlaßbereiche
treten bei oberhalb des gewünschten Durchlaßbereiches liegenden Frequenzen immer
dann auf, wenn außer dem eigentlichen Nutzwellentyp noch andere Wellentypen in den
einzelnen die Resonatoren bildenden Hohlleitern existenzfähig sind. Im Ausführungsbeispiel
der F i g. 3 sind der zuführungsrechteckhohlleiter 4, die seinem Eingang zugewandte
Serienverzweigung 5 sowie die Rechteckhohlleiter 6 und 7 zur besseren Übersicht
lediglich schematisch dargestellt. Der Rechteckhohlleiter 6 mündet in den Rechteckhohlleiter
30, der Rechteckhohlleiter 7 mündet in den Rechteckhohlleiter 30'. Die Hohlleiter
30 und 30' bilden eine Serienverzweigung nach und weiten sich hierzu in Richtung
zum Rund@hohlleiter 2 trichterförmig auf. An den dem Rundhohlleiter benachbarten
Enden sind sie mit einer Kurzschlußplatte 31 abgeschlossen, die beim Hohlleiter
30 zur besseren übersieht aufgebrochen dargestellt ist. Die eigentlichen Hohlraumresonatoren
32 sind als Abschnitte eines Steghohlleiters ausgebildet, dessen geometrische Abmessungen
derart gewählt sind, daß eine Hl0l-Resonanz auftritt. Durch den in den Steghohlleitern
32 angebrachten Mittelsteg 33 wird die Hlol Resonanz gegenüber einem Resonator ohne
einen derartigen Mittelsteg wesentlich erniedrigt. Die H201:Resonanz als erste mögliche
Störresonanz wird durch den Mittelsteg in ihrer Frequenzlage gegenüber einem gleichartigen
Resonator ohne einen Mittelsteg nur unwesentlich beeinfiußt. Um einen konstruktiv
einfachen Aufbau zu erhalten, sind die Breitseiten der Resonatoren 32 kreisbogenförmig
gebogen. Die Resonatoren 32 sind über die sich in ihren Seitenwänden befindlichen
Koppelschlitze 35 mit den trichterförmig aufgeweiteten Hohlleitern 30 und 30' verkoppelt.
Die Koppelschlitze 35 erstrecken sich über die gesamte Breite der trichterförmig
aufgeweiteten Rechteckhohlleiter 30 und 30' und sind in der Weise ausgebildet, daß
sie eine kapazitive Kopplung zwischen den Steghohlleitern 32 und den Rechteckhohlleitern
30 und 30' bewirken. Die Steghohlleiter 32 sind mit dem Rundhohlleiter
2 über rechteckförmige Koppelöffnungen 36 verkoppelt, die symmetrisch zu einer auf
der Längsachse des Rundhohlleiters senkrecht stehenden Ebene liegen, wobei diese
Ebene gleichzeitig die Mittelebene der als Steghohlleiter ausgebildeten Resonatoren
32 bildet. Durch diese symmetrische Ankopplung der Resonatoren 32 an den Rundhohlleiter
2 kann in den Resonatoren 32 die 111.2 -Resonanz über die Koppelöffnungen 36 weder
angeregt noch ausgekoppelt werden. Umgekehrt kann eine durch eine im Endabschnitt
30 bzw. 30' möglicherweise auftretende 112. -Welle in den Resonatoren 32 anregbare
1-1", -Resonanz nicht über die Koppelöffnungen 36 in den Rundhohlleiter
2
überkoppeln. Durch diese Ausbildung erhält man Resonatoren, mit denen sich
der Eindeutigkeitsbereich des Wellentyptransformators über mehr als eine Oktave
ausdehnen läßt, so daß eine eventuelle Vorfilterung wesentlich einfacher zu erreichen
ist oder sogar gänzlich überflüssig wird. Auch das Ausführungsbeispiel der Fi g.
3 läßt sich (analog zu den F l g. 1 und 2) aus drei einzelnen Abschnitten
in verhältnismäßig einfacher Weise herstellen. Wesentlich dabei ist nur, daß auf
eine weitgehende geometrische Symmetrie der Gesamtanordnung geachtet wird und daß
die von den Resonatoren 32 in den Rundhohlleiter 2 führenden Koppelöffnungen 36
in Umfangsrichtung zumindest weitgehend symmetrisch liegen, so daß die über die
Koppelöffnungen 36 in den Rundhohlleiter eingekoppelten Feldkomponenten der einzelnen
sich in den Rechteckhohllleitern fortpflanzenden Teilwellen möglichst genau zu einer
Hol Welle des Rundhohlleiters ergänzen.
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An den eigentlichen Wellentyptransformator ist ein weiterer Rundhohlleiter
3 angeschlossen, der in der bereits beschriebenen Weise analog zum Teil C in F i
g. 2 den Kopplungsmechanismus bewerkstelligt und an den gegebenenfalls ein weiterer
Wellentyptransformator angekoppelt werden kann, dessen Re. sonatoren gegenüber den
Resonatoren 32 auf einen höheren Frequenzkanal abgestimmt sind. Diese Reihe läßt
sich fortsetzen und somit eine Kanalweiche zur Aus- bzw. Einkopplung mehrerer Frequenzbänder
aufbauen.
. Zum Aufbau einer-Kanalweic@e läßt sich statt der Durchmessersprünge
in den- Rundhohlleitern auch ein im Dürehmesser.gestufter,Stab aus einem dielektrischen
. Material- verwenden, wobei, der Rundhohlleiter -glatt durchgeführt ist.: Eine
dementsprechende Anordnung ist. in der.. F i g. 4. dargestellt, -die einen Ausschnitt
aus: einer mehrstufigen Kanalweiehe-zeigt An den.glätt .durchgeführten Rundhoblleiter
20 sind über entsprechende _ Koppelöffnungen die lediglich schematisch angedeuteten
Wellentyptransformatoren 21 und 22 :angekoppelt, deren.Resonatoren so
ab ge-.-st immt -sind, - daß, beispielsweise -am . Wellentyptransfoxmätor
21 das n-te Frequenzband und am Wellentyptransformator 22 -das (n+1)-te Frequenzband
ausgekoppelt wird. Die Hol Welle pflanzt sich hierbei in Richtung des Pfeiles 23
fort. Im Rundhohlleiter 20 ist ein -aus dielektrischem Material bestehender Stab
24 angeordnet, der durch die Stützscheiben 25 zentrisch gehalten wird. Die Stützscheiben
25 bestehen zweckmäßig aus einem dielektrischen Material, dessen Dielektrizitätskonstante
nur wenig von der der Luft abweicht.
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Der aus dielektrischem Material bestehende Stab 24 ist mit Durchmessersprüngen
versehen, die jeweils zwischen zwei aufeinanderfoigenden Wellentyptransformatoren
liegen. Durch das Dielektrikum wird der Rundhohlleiter gewissermaßen belastet, wodurch
sich die Grenzfrequenz gegenüber dem unbelasteten . um so stärker erniedrigt, je
größer der Durchmesser des dielektrischen Stabes ist. Je nach der Größe der Dielektrizitätskonstanten
des für den Stab: 24 verwendeten Materials sind die Durchmessersprünge so zu legen,
daß die ihnen entsprechenden Kurzschlußebenen für die jeweils auszufilternden Frequenzbereiche
die gleiche Lage haben, wie bei einem durchmessergestuften Rundhohlleiter. Dabei
muß sich- der im Hauptpatent bereits beschriebene Frequenzgang der Resonatoranregung
(Maximum- und Nullstelle) ergeben, so daß die sprunghafte Verjüngung des dielektrischen
Stabes analog zur sprunghaften Verengung des Rundhohlleiters wirkt.
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An den einfachen Durchmessersprüngen des zentralen Hol Rundhohlleiters
einer Weichenkette bzw. an den Durchmessersprüngen eines aus dielektrischem Material-
bestehenden Stabes gemäß der F i g. 4 kann die Hot Welle angeregt werden, sofern
die Betriebsfrequenz über der Hot Grenzfrequenz des betrachteten Rundhohlleiterabschnittes
liegt; und zwar wird die Hot Welle um so stärker angeregt, je größer der Durchmessersprung
ist. Aus. diesem Grund sowie mit Rücksicht auf die Hol Reflexion macht man den Durchmessersprung
zuvor dadurch möglichst klein, daß die Grenzfrequenz der Rundhohlleiterabschnitte
aus denen ausgekoppelt wird, immer unmittelbar unter dem dort auszukoppelnden Frequenzband
liegt. - , Die Anregung der Hot Welle kann verhindert werden, wenn die für die verlangte
Änderung der Hol Grenzfrequenz notwendige Durchmesseränderung derart in zwei Teile
aufgeteilt wird, daß sich die an den beiden Teilsprüngen angeregten H.2-Wellen gegenseitig
auslöschen. Derartige Anordnungen sind in den F i g. 5 bis 10 dargestellt.
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Die F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Kanalweiche, bei der
an einen durchgehenden Rundhohl-Leiter 20 die Wellentyptransformatoren 21 und 22
angekoppelt sind. In den Rundhohlleiter 20 ist ein aus einem dielektrischen Material
bestehendes Rohr 40 eingebracht, das durch - nicht. näher dargestellte Halterungen
zentrisch im Rundhohlleiter 20. gehaltert wird. Das aus .dielektrischem Material
bestehende Rohr"40, ist durch.zentrisr-he.Bohrungen .in einzelne-Teilabschnitte
41, 42,43 und. 44 unterteilt. : -Die Außen,durchrnesser der einzelnen Teilabschnitte
sind gegensinnig zu. den_.Ipnendurchmessern gestuft, :so daß. an. der Außen-. und
Innenwand Querschnittsspfrünge, auftreten. -.Wesentlich dabei ist, daß: - die einzelnen
-Querschnittssprunge an der. Außen- und Innenwand in der gleichen , Querschnttsebene
zwischen zwei aufeinanderfolgenden ;Wellentyptransfor matoren liegen und für..-
den Koppelmechanismus. der Ho.-Welle bei -der Auskopplung in die Wellentyptransformatoren
die bereits bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 bis 4 erläuterten Bedingungen
erfüllen. Das Durchmesserverhältnis von Außen- zu Innendurchmesser ist in Abhängigkeit
von der Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials so gewählt, daß eine
elektrisch symmetrische Verzerrung der Verteilung des elektromagnetischen Feldes
der Hol Welle im jeweiligen Querschnittssprung entsteht. Auf diese Weise sind die
an den Durchmessersprüngen der Außenwand entstehenden Feldkomponenten der Hot Welle
entsprechend ihrem Feidlinienbild entgegengesetzt gerichtet zu den Feldkomponenten
der am Querschnittssprung der Innenwand angeregten Hot Welle. Diese beiden Teilkomponenten
löschen sich gegenseitig aus, und es kann somit die Hot Welle in einem verhältnismäßig
breiten Frequenzband nicht angeregt werden, wodurch eine weitgehend von Hot wellenfreie
Kanalweiche entsteht. In axialer Richtung muß das aus dielektr schein Material 40
bestehende Rohr in der Weise in den Rundhohlleiter 20 eingebracht sein, daß der
Anteil dielektrischen Materials am Gesamtquerschnitt des Rundhohlleiters um so geringer
wird, je höher die Frequenz des Kanals ist, der von dem der jeweiligen Querschnittsstelle
zugeordneten Wellentyptransformator auszukoppeln ist. Im Ausführungsbeispiel -der
F i g. 5 bedeutet dies, daß beispielsweise ein mehrere einzelne Kanäle umfassendes
breites Frequenzband in Richtung des Pfeiles 46 in den Rundhohlleiter 20 eingespeist
wird. Am Wellentyptransformator 21 wird dann -beispielsweise das n-te Frequenzband
ausgekoppelt und am Wellentyptransformator 22- das (n+1)-te Frequenzband, wenn n
eine beliebige ganze Zahl bedeutet.
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Das in der F i g. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in seiner
elektrischen Wirkungsweise ähnlich dem Ausführungsbeispiel der F i g. 5. Es muß
ebenfalls das breitbandige Frequenzband in Richtung des Pfeiles 46 in den Rundhohlleiter
20 eingespeist werden, wenn am Wellentyptransformator 21 das n-te und am Wellentyptransformator
22 das (n+1)-te Frequenzband ausgekoppelt werden soll. Es ist lediglich der zwischen
den beiden Wellentyptransformatoren 21 und 22 liegende Abschnitt des aus dielektrischem
Material bestehenden Rohres 40 mit zwei weiteren Querschnittssprüngen versehen,
durch die sich der Kopplungsmechanismus am Wellentyptransformator 21 noch beeinflussen
läßt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel muß der Anteil dielektrischen Materials
am Gesamtquerschnitt des Rundhohlleiters um so geringer werden, je höher die Frequenz
ist, auf die der dem jeweiligen Abschnitt zugeordnete Wellentyptransformator abgestimmt
ist. Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 5 und 6 können die einzelnen
Abschnitte
(beispielsweise 42 und 43) des dielektrischen Rohres auch aus einem Material mit
unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante bestehen, wobei die einzelnen Abschnitte
in entsprechender Weise aneinandergefügt sein müssen.
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In der F i g. 7 ist ein Ausschnitt aus einer Kanalweiche dargestellt,
bei der das aus dielektrischem Material bestehende Rohr 40 eine kontinuierlich verlaufende
gegensinnige Querschnittsänderung hat. Die Einspeisung des breiten Frequenzbandes
in den Rundhohlleiter 20 erfolgt in Richtung des Pfeiles 46, und es wird am Wellentyptransformator
21 das n-te Frequenzband und am Wellentyptransformator 22 das (n+1)-te Frequenzband
ein- bzw. ausgekoppelt. Um die Anregung der Hot Welle zu vermeiden, nimmt der Außendurchmesser
des dielektrischen Rohres 40 ab, wenn gleichzeitig der Innendurchmesser zunimmt.
Der Anteil des dielektrischen Materials wird um so geringer, je höher die Frequenz
des vom jeweiligen Wellentyptransformator auszukoppelnden Kanals ist.
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In den F i g. 8 bis 10 sind weitere Möglichkeiten zum Aufbau von Kanalweichen
dargestellt, durch die in einem breiten Frequenzband die Anregung der Hot Welle
vermieden wird.
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Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 8 sind an einen Rundhohlleiter
50 die schematisch angedeuteten Wellentyptransformatoren 52, 53, 54 und 55 angekoppelt.
In den Rundhohlleiter 50 ist ein metallischer Innenleiter 51 kreisförmigen
Querschnitts eingebracht, der zentrisch zum Rundhohlleiter 50 durch nicht näher
dargestellte Stützen gehalten wird. Der Innendurchmesser des Rundhohlleiters 50
ist mit Querschnittssprüngen versehen, so daß die Abschnitte 56, 57, 58 und
59 entstehen. Der Innenleiter 51 ist ebenfalls im Durchmesser gestuft und in axialer
Richtung derart in den Rundhohlleiter 50 eingebracht, daß die Querschnittssprünge
des Rundhohlleiters und die des Innenleiters in genau der gleichen Querschnittsebene
liegen. Das Durchmesserverhältnis des Rundhohlleiters und des metallischen Innenleiters
sind dabei so gewählt, daß die einzelnen Abschnitte 56 bis 59 einerseits die für
die jeweils zugeordneten Wellentyptransformatoren 52 bis 55 erforderliche 'Grenzfrequenz
haben, so daß für den Koppelmechanismus der H"- Welle bei der Auskopplung in die
Wellentyptransformatoren die bereits bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 1
bis 4 erläuterten Bedingungen erfüllt sind, und daß andererseits am jeweiligen Querschnittssprung
eine elektrisch symmetrische Verzerrung der Verteilung des elektromagnetischen Feldes
der H.. -Welle entsteht. Auf diese Weise wird eine an einem Querschnittssprung des
Rundhohlleiters 50 entstehende Hot Welle durch die Feldkomponenten des an dem in
der gleichen Querschnittsebene liegenden Durchmessersprunges des Innenleiters 51
auftretende entgegengesetzt gerichtete Feldkomponente der Hot Welle kompensiert.
Der metallische Innenleiter 51 ist derart in den Rundhohlleiter 50 einzubringen,
daß der Anteil metallischen Materials am Gesamtquerschnitt des Rundhohlleiters um
so größer wird, je höher die Frequenz ist, auf die der der jeweiligen Querschnittsstelle
zugeordnete Wellentyptransformator abgestimmt ist. Für das Ausführungsbeispiel der
F i g. 8 bedeutet dies, daß eine ein breites Frequenzband umfassende Ho.-Welle in
Richtung des Pfeiles 60 in den Rundhohlleiter 50 eingespeist werden muß, wenn am
Wellentyptransformator 52 beispielsweise das n-te, am Wellentyptransformator 53
das (n+1)-te und schließlich am Wellentyptransformator 55 das (n+3)-te Frequenzband
ausgekoppelt wird. Der metallische Innenleiter 51 beeinflußt bekanntlich den grundsätzlichen
Verlauf des Feldbildes der Hoi-Welle nur unerheblich, während die Grenzfrequenz
mit Zunahme des Anteils metallischen Materials ansteigt.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 9 ist ein Ausschnitt aus einer Kanalweiche
gezeigt, bei dem an einen mit Querschnittssprüngen versehenen Rundhohlleiter 50
die Wellentyptransformatoren 53 und 54 angekoppelt sind. Um den Übergang
auf den mit einem metallischen Innenleiter belasteten Rundhohlleiter 50 möglichst
reflexionsarm auszubilden, ist der eigentlichen Kanalweiche ein Abschnitt 67 vorgeschaltet,
in dem sich der metallische Innenleiter 61 in Richtung zum Wellentyptransformator
53 kegelförmig aufweitet, während sich gleichzeitig der Rundhohlleiter 50 kegelförmig
verjüngt. Zwischen den Wellentyptransformatoren 53 und 54 ist ein Abschnitt 62 vorgesehen,
in dem die sprunghafte Änderung des Anteils metallischen Materials gegenüber den
Abschnitten 65 und 66 (und auch gegenüber dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel)
an die die Wellentyptransformatoren 53 und 54 angekoppelt sind, vergrößert ist.
Durch den Abschnitt 62 läßt sich der Kopplungsmechanismus des Wellentyptransformators
53 (ähnlich dem Ausführungsbeispiel der F i g. 6) noch zusätzlich beeinflussen.
Zur Einstellung der Grenzfrequenz wird wiederum der Anteil metallischen Materials
am Gesamtquerschnitt des Rundhohlleiters 50 um so stärker vergrößert, je höher die
Frequenz des am jeweiligen Querschnittsabschnitt vorgesehenen Wellentyptransformators
ist. Beispielsweise kann sich dadurch auch ein Abschnitt ergeben, bei dem der metallische
Innenleiter völlig verschwindet, wie dies durch den Abschnitt 65, an dem der Wellentyptransformator
53 angekoppelt ist, angedeutet ist. Im weiteren Verlauf der Kanalweiche müssen dann
jedoch die Querschnittssprünge des Innenleiters 63 vorgesehen werden, wenn die angestrebte
Wirkungsweise erzielt werden soll. Auch beim Ausführungsbeispiel der F i g. 9 muß
das mehrere Frequenzkanäle umfassende breite Frequenzband in Richtung des Pfeiles
60 eingespeist werden, wenn beispielsweise am Wellentyptransformator 53 das
n-te und am Wellentyptransformator 54 das (n+1)-te Frequenzband ausgekoppelt werden
soll.
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Im Ausführungsbeispiel der.F i g. 10, dessen elektrische Wirkungsweise
ähnlich der der bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, sind an einen Rundhohlleiter50
die.Wellentyptransformatoren 52 bis 54 angekoppelt. Der Rundhohlleiter 50 verjüngt
sich dabei konisch, wenn sich gleichzeitig der metallische Innenleiter 51 konisch
aufweitet. Die Einspeisung des breitbandigen Frequenzbandes erfolgt in. Richtung
des Pfeiles 60, und der Anteil metallischen Materials am .Gesamtquerschnitt des
Rundhohlleiters wird um so größer, je höher die Frequenz des der jeweiligen Ouerschnittsstelle.
zugeordneten Wellentyptransformators ist. Auch durch diese Ausführungsform wird
die Anregung der Hot Welle in einem breiten Frequenzband vermieden, da, ähnlich
wie bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 5 bis 9, die Durchmesseränderung so
aufgeteilt ist, daß eine. kontinuierliche. Durchmesseränderung bzw. ein Durchmessersprung
außerhalb des
Zylinders, in dem die Umfangskomponente des elektrischen
Feldes der. Hot Welle Null ist. (E(puo2=0), die Hot Anregung einer zweiten kontinuierlichen
Durchmesseränderung bzw. eines zweiten Teilsprunges innerhalb dieses Zylinders kompensiert.
Erforderlichenfalls lassen sich auch die in den F i g. 5 bis 7 angegebenen Möglichkeiten
mit den in den F i g. 8 bis 10 angegebenen Möglichkeiten kombinieren.