DE1490782A1 - Hohlleiter - Google Patents

Description

Zur übertragung von elektromagnetischen Wellen sehr hoher Frequenz ist es bekannt, Hohlleiter mit verschiedenen Querschnittsformen zu benutzen. Diese weisen im allgemeinen runden oder rechteokförmigen Querschnitt auf.

In jüngster Zeit sind auch biegsame Hohlleiter bekannt geworden, deren Querschnitt elliptisch ausgebildet ist. Die Biegsamkeit „Ld hierbei durch eine schraubenförmig verlaufende Wellung im Hohlleitermantel bewirkt. Bei biegsamen Hohlleitern besteht grundsätzlich die Gefahr, dass durch Krümmungen unerwünschte Schwingungsformen entstehen und sich längs des Hohlleiters ausbreiten. Hierdurch i wird das Betriebsverhalten des Hohlleiters empfindlich gestört. Der bereits erwähnte, elliptische Wellrohrhohlleiter weist zwar diesen Nachteil nicht auf, doch hat es sich gezeigt, dass die ge ■ wählte Querschnittsform nicht für alle Anwendungszwecke ausrei-S ohend bzw. optimal 1st. Dies ist darauf zurückzuführen, dass man bisher einen Kompromiss sehllessen musste zwischen den gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften.

Auch die seit langem bekannten Querschnltt.sformon der nLcht biegsamen Hohnelter^nd^zoge» auf die heute vorliegenden elektrl-

sehen Bedingungen und ,mechanischen Anforderungen (Fertigkeit, Herstellung) nicht immer optimal. ..-...-

Das Ziel der Erfindung ist es deshalb, einen neuen Hohlleiter aufzuzeigen, bei welchem unter Vermeidung der geschilderten Nachteile der bekannten Hohlleiterformen die Möglichkeit gegeben wird, diesen in elektrischer Hinsicht für eine bezüglich des Wellentyps ein-i deutige Übertragung von vorzugsweise linear polarisierten Wellen in bezug auf die relative Frequenzbandbreite und/oder die Dämpfung optimal auszulegen, ohne dass in mechanischer Hinsicht ..Nachteile auftreten, da er genau so einfach herzustellen ist, wie ein runder oder rechteckförmiger Hohlleiter.

Ausgehend von einem Hohlleiter zur Übertragung einer bezüglich des Wellentyps eindeutigen, vorzugsweise linear polarisierten elektromagnetischen Welle, bei dem die beiden aufeinander senk recht stehenden Durchmesser der Querschnittsebene verschiedene Grossen aufweisen, wird hierzu erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Hohlleiterquerschnitt mindestens bezüglich eines Durchmessers unsymmetrisch ist und dass die Berandung des Querschnittes stetig vorläuft.

Beim Rechteckhohlleiter ist es bekannt, dass die relative Frequenzbandbreite, die man übertragen kann, durch das Verhältnis der Hohlleiterachsen bestimmt wird. Dieser Zusammenhang ist in der Fig 1 schematisch dargestellt, wobei das Verhältnis f i/f_cp ⁱⁿ Abhängigkeit des Achsenverhältnisses b/a aufgetragen wurde. HieVr. bei bedeutet: ^,

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f , die Grenzfrequenz der ersten auftretenden höheren Wellen-

Cx

type des entsprechenden Hohlleiterquerschnittes (z.B. beim Rechteckhohlleiter mit einem Seitenverhältnis 2 : 1 die H₂₀-Welle),

f « die Crenzfrequenz der Nutzwelle,

Cc

a der grosse Durchmesser des Querschnittes, b der kleine Durchmesser des Querschnittes.

Die ausgezogene Kurve in der Fig. 1 gibt den Zusammenhang der relativen Frequenzbandbreite in Abhängigkeit vom Durehmesserverhältnis für den Rechteckhohlleiter wieder. Für den Rundhohlleiter fällt die entsprechende Kurve mit der waagerechten Achse zusammen, da bei ihm gleichzeitig zwei zueinander senkrecht polarisierte Wellen ausbreitungsfähig sind und laut Definition nur eine Welle übertragen werden soll.

Der Verlauf der relativen Frequenzbandbreite für einen bekannten Hohlleiter mit elliptischem Querschnitt ist in der Fig. 1 durch die punktierte Kurve dargestellt.

Der erfindungsgemässe Hohlleiter ist so aufgebaut, dass sein Querschnitt mindestens bezüglich eines Durchmessers unsymmetrisch ist und dass die Berandung des Querschnittes stetig verläuft. Die unsymmetrische Ausbildung des Hohlleiterquerschnittes erfolgt vorzugsweise in Bezug auf den grösseren Durchmesser als Symmetrie-

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achse. Wichtig für die Berandung ist, dass sie stetig verläuft, d.h. keine Ecken aufweist. So ist es beispielsweise möglich, dass die Berandung im wesentlichen durch Kreisbogen oder kreisbogenähnliche Linien gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die Berandung so auszubilden, dass die Mittelpunkte der beiden verschiedenen Kreisbogen bzw. kreisbogenähnlichen Linien ausserhalb des Querschnittes liegen. Die erwähnten Teile der Berandung müssen verschieden sein, um die gewünschte Unsymmetrie des Querschnittes bezüglich einer Achse zu erreichen.

In der Fig. 2 ist ein gemäss der Erfindung aufgebauter Hohlleiter im Querschnitt dargestellt. Seine beiden aufeinander senkrecht stehenden Durchmesser a und b sind verschieden lang. Bei der dargestellten Querschnittsform liegt eine Unsymmetrie bezüglich des grossen Durchmessers a vor. Mit dieser Hohlleiterquerschnittsform erreicht man eine erhebliche Dämpfungsverringerung bezüglich des Rechteckquerschnittes und es ist nur ein Wellentyp ausbreitungsfähig. Man kann also durch geeignete Wahl der Krümmungsradien der einzelnen Berandungsteile die elektrischen Eigenschaften bezüglich der Dämpfung der zu übertragenden Welle je nach vorgegebener Bandbreite in weiten Grenzen ändern. In der Pig. I ist das Verhalten eines solchen Hohlleiters durch die strichpunktierte Kurve dargestellt.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann die Berandung des Hohlleiterquerschnittes auch im wesentlichen durch elliptische oder ellipsenähnliche Linien dargestellt werden, oder durch beliebig gekrümmte Linien.

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Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, wurde der Hohlleiterquerschnitt unsymmetrisch zu einem Durchmesser abgeflacht, so dass ein Teil der Berandung geradlinig verläuft. Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Querschnitt ist dieser geradlinige Teil der Berandung parallel zum grossen Durchmesser a des Querschnittes. Das Verhalten eines derartigen Hohlleiters bezüglich der Übertragungsbandbreite wird durch die gestrichelte Kurve in der Fig. 1 wiedergegeben. Man erkennt, dass dieser Hohlleiter die grösste relative Frequenzbandbreite ermöglicht.

Oft liegt bei Funkanlagen die Aufgabe vor, einer Antennenanordnung gleichzeitig zwei Wellen unabhängig voneinander zuzuführen. Das ist. z.B. der Fall, wenn über eine Antenne zwei Polarisationen übertragen werden sollen, oder wenn von zwei Antennen die Energie unabhängig voneinander zu zwei Geräteeingängen geführt werden soll. Werden gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung zwei Hohlleiter, die unsymmetrisch zum grossen Durchmesser a abgeflacht sind, mit ihren ebenen Wandflächen achsparallel zueinander angeordnet und vorzugsweise durch eine dielektrische Ummantelung, zu einenr Einheit verbunden, so erhält man eine Leitung, die einfach zu montieren ist, optimale Bandbreite ergibt und gleichzeitig zwei Wellen zu übertragen gestattet.

Für viele Anwendungszwecke (z.B. bewegliche Stationen) werden Hohlleiter benötigt, die biegsam sind. Für derartige Aufgaben ist ein nach der Erfindung aufgebauter biegsamer Hohlleiter von ganz besonderem Vorteil. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt

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werden, dass der Hohlleitermantel ein Wellrohr 1st, welches vorzugsweise längsnahtgeschweisst ist und eine schraubenförmige Wellung aufweist. Ein derartig ausgebildeter Hohlleiterzug ist bezüglich der Herstellungskosten wesentlich billiger als ein starrer Hohlleiter, da er kontinuierlich in beliebiger Länge herstollbar ist.

Die Herstellung eines Hohlleiters, welcher einen gemäss der Erfindung gewählten Querschnitt aufweist, kann in wirtschaftlicher Weise so vorgenommen werden, dass man einen runden Wellrohrhohlleiter durch kontinuierliches Verformen in den gewünschten Querschnitt überführt.

In der Fig. 4 ist dargestellt, wie man aus zwei unsymmetrischen Hohlleitern 1 und 2 eine Hohlleiteranordnung aufbauen kann, welche der gleichzeitigen übertragung von zwei elektromagnetischen Wellen dient, ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen. Die beiden Hohlleiter liegen mit ihren ebenen Wandflächen achsparal-IeI zueinander und werden durch eine sie umgebende dielektrische Schutzhülle 35 zu einer Einheit zusammengefügt. Wird die in der Pig. 4 dargestellte Hohlleiteranordnung aus biegsamen Wellrohrhohlleitern aufgebaut, so erhält man eine leicht montierbare und ohne grossen Kostenaufwand herstellbare Leitung für die übertragung von zwei elektromagnetischen Wellen, die gleichzeitig aufgrund des gewählten Querschnittes des Teilhohlleiters 1 und/oder 2 optimale übertragung bezüglich der relativen Frequenzbandbreite ergibt, wobei sowohl die relativen Mittenfrequenzen der einzelnen Hohlleiter als auch ihre relativen Bandbreiten verschieden sein können

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Claims (13)

Patentansprüche :

1) Hohlleiter zur Übertragung einer bezüglich des Wellentyps eindeutigen, vorzugsweise linear polarisierten elektromagnetischen Welle, bei dem die beiden aufeinander senkrecht stehenden Durchmesser der Querschnittsebene verschiedene Grossen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiterquerschnitt mindestens bezüglich eines Durchmessers unsymmetrisch ist und dass die Berandung des Querschnittes stetig verläuft.

2) Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Querschnitt bezüglich des grösseren Durchmessers unsymmetrisch ist.

3)Hohlleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung des Querschnittes im wesentlichen durch Kreisbogen oder kreisbogenähnliche Linien gebildet wird.

4) Hohlleiter nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der beiden verschiedenen Kreisbogen ausserhalb der Querschnittsberandung liegen.

5) Hohlleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung im wesentlichen durch elliptische oder ellipsenähnliche Linien dargestellt wird.

6) Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Berandung gerad-

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linig verläuft.

7) Hohlleiter nach Anspruoh 6, dadurch gekonnzeichnet, dass der geradlinige Teil der Berandung parallel zum grossen Durchmesser verläuft.

8) Hohlleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hohlleiter mit ihren ebenen Wandfläehen achsparallel zueinander angeordnet sind und, vorzugsweise durch eine dielektrische Ummantelung, zu einer Einheit verbunden sind.

9) Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlleiter so dimensioniert sind, dass sie für verschiedene Frequenzbereiche optimale Ubertragungseigenschaften aufweisen.

10) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter biegsam ausgebildet ist.

ψ 11) Anordnung nach Anspruoh 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleitermantel ein Wellrohr ist.

12) Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellrohr längsnahtgeschweisst ist und schraubenförmige Wellung aufweist.

13) Verfahren zum Herstellen eines Hohlleiters nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein runder Wellrohrhohlleiter durch kontinuierliches Verformen in den gewünschten Querschnitt

übergeführt wird. 909827/0597

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