DE1541671A1 - Hohlleiteranordnung - Google Patents

Description

TELEF UN KEN 20.9.1966

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PatentverwertungsgeseEsciiaft nub. H. 71/66-BK

Hohlleiteranordnung

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung, die aus einer elektrisch symmetrisch verzweigten TEM-Wellen führenden Leitung und zwei Hohlleiterabschnitten besteht, welche Rechteck- oder Rundquerschnitt besitzen»

Es ist bekannt, daß auf solchen Hohlleitungen die elektrische Energie als elektromagnetische v/ellen verschiedenen Wellentyps übertragen werden kann, einzige Voraussetzung hierzu ist, daß die zu übertragende. Frequenz größer ist, als die Grenzfrequenzen der entsprechenden Wellenf ornien, die lediglich von der Q,uerschnittsform und den Abmessungen , sowie dem Medium im Innern des hohlen Leiters abhängig ist. In welchen der ausbreitungsfähigen Wellenformen die Energie auf der Hohlleitung übertragen wird, ist weitgehend von der Mikrowellenanordnung abhängig, mit deren Hilfe die Energie in den Hohlleiter eingespeist wird. Aus Gründen der störungsfreien Übertragung ist jedoch erwünscht, daß jede Nachricht nur in einer bestimmten Wellenform übertragen wird. Deshalb müssen die Einkoppelanordnungen so ausgebildet sein, daß sie jeweils nur an einen der möglichen Wellentypen angekoppelt sind.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Anordnung ermöglicht es in Hohlleitungen mit Rechteck- bzw. Rundquerschnitt gleichzeitig

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eine H₁₀- bzw, H₁₁-WeIIe und eine H..- bzw· H_pi-Welle einzuspeisen. Sie, stellt demnach eine Wellentyp-Weiche dar.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß bei rechteckigem Querschnitt gleichzeitig eine H₁₀-Welle und eine H₁₁-WeIIe bzw, bei rundem Querschnitt eine H₁₁-Welle und eine H₃₁-WeIIe dadurch in einem dar beldon Hohlleiterabschnitte angeregt wird, daß die beiden TEM-Wellen führenden Leitungszweige bezüglich des Hohlleiterquerschnittes an gegenüberliegenden Punkten symmetrisch zur Hohlleiterlängsachse und zu der Querschnittsebene, die durch den Verzweigungspunkt läuft, angebracht sind und daß gleichzeitig der andere Hohlleiterabschnitt im vorbestimmten Abstand von der Anregungsstelle ein derart ausgebildetes, leitendes Einbauteil aufweist, daß eine Polarisation der in an sich bekannter Weise in den anderen Hohlleiterabschnitt eingespeisten magnetischen Grundwelle möglichst reflexionsfrei passiert, die durch die TEM-Welle führenden Leitungszweige erzeugte Welle hingegen hieran möglichst stark reflektiert wird.

An Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführurfgsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgeführte Anordnung dar, bei welcher es möglich ist in einem Rechteckhohlleiterabschnitt gleichzeitig eine H₁₀-WeIIe und eine H₁₁-WeIIe einzuspeisen. Diese Anordnung besteht aus einem Hohl-

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leiterabschnitt 1 und einem weiteren Hohlleiterabschnitt 3· In den letztgenannten Hohlleiterabschnitt mündet eine elektrisch symmetrisch verzweigte TEM-Wellen führende Leitung 'i, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Koaxialleitung aufgebaut ist mit einem Innenleiter 6 und dem zugehörigen Außenleiter 5» Die Koaxialleitung k ist, wie dies der Schnittzeichnung der Fig. 2 zu entnehmen ist, so verzweigt, daß ihre beiden elektrisch gleich langen Leitungszweige 9 und 10 senkrecht in zwei einander gegenüberliegende Hohlleiterseiten einmünden. Die Innenleiter dieser Leitungszweige 9 bzw. 10 ragen noch ein Stück in den Hohlraum des Hohlleiters 3 hinein und wirken dort r.ls Einkoppelstifte 11 bzw. 12. Der Querschnitt des Hohlleiterabschnittes 1 ist so bemessen, daß sich in ihm keine H₁₁ ausbreiten kann. Im Abstand L. vom Einkoppelpunkt 13 der Leitungszweige 9 und 10 befindet sich eine leitende Trennwand 7» die beim Ausführungsbeispiel parallel zu den einkoppelnden Innenleiterenden angeordnet ist. Dieses als Trennwand wirkende leitende Einbauteil 7 erstreckt sich in den Innenraum eines ^: Hohlleiterübergangsabschnittes 2, der von dem kleineren Querschnitt Q. des Hohlleiterabschnittes 1 auf den größeren Hohlleiterquerschnitt Q₀ des Hohlleiterabschnittes 3 überführt. Wird in den kleineren Hohlleiterquerschnitt Q₁ eine H_1Q-Welle in an sich bekannter Weise eingespeist, so teilt diese sich as Anfang des Trennbleches 7 in zwei gleich große und gleichphasige H --Wellen auf_t die eich am Ende des Trennbleches wieder zu einer einzigen H₁₀-WeIIe vereinigen. Passiert diese Welle die Einkoppelelemente der TEM-Wellen führenden, koaxial ausgebildeten

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Leitung 4, so sind die Fwlder der H₁₀-WeIIe nicht mit denen der TEM-Welle verkoppelt, so daß nur eine geringfügige Störung durch die Koppelelemente auftritt. Eine in die Koaxialleitung k eingespeiste TEM-Welle erzeugt im Verzweigungspunkt 8 wegen des elektrisch gleichen Aufbaues der beiden Leitungszweige 9 und 10 in diesem gleich große und gleichphasige TEM-Wellen, die an den Einkoppelstellen im Hohlleiter eine H₁₁-WeIIe anregen. Das im Abstand L₁ von der Einkoppelstelle 13 beginnende Trennblech 7 reflektiert den zu ihm hinlaufenden Anteil der H₁₁-WeIIe völlig. Die in der Fig. .2 mit L„ und L; bezeichnete Länge der Einkoppelstifte 11 und 12, der Abstand L (Fig. 1) des Trennbleches 7 von der Anregungsstelle 13 und der Ort, an dem die Leitungszweige und 10 in den Hohlleiter einmünden, sind Parameter, die den Frequenzgang und die Stärke der Kopplung der H₁₁-WeIIe an die TEM-Wellen und damit auch den Reflexionsfaktor am Eingang der Leitung beeinflussen. Durch geeignete Wahl dieser drei Größen und sorgfältige Anpassung des Verzweigungsstückes ist es möglich, über ein sehr breites Frequenzband die H..-Welle nahezu reflexionsfrei einzuspeisen. Für die bereite erwähnte Länge L- bzw. L^ der Koppelstifte 11 und 12 hat sich ein Abstand als günstig erwiesen, welcher ein Achtel bis drei Achtel des Abstandes L- der Einkoppelpunkte beträgt. Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Fig, 2 sind somit die Einkoppelstifte galvanisch voneinander getrennt. Eine breitbandige Anpassung des Eingangs für die H₁₀-WeIIe läßt sich relativ leicht bewerkstelligen, da der Übergang vom kleineren Rechteckquerschnitt Q₁ auf den größeren Rechteckquerschnitt Q₂ durch geeignete Form-

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gebung ebenfalls nahezu reflexionsfrei gestaltet werden kann und außerdem das Trennblech 7 ^u^d die Einkoppelelemente der H₁₁-WeII für die H,_Q-Welle nur geringe Reflexionsfaktoren erzeugen.

An Stelle des dargestellten Ausführungsbeispieles mit einem Trennblech 7 können auch mehrere derartige in etwa parallel verlaufende Bleche Verwendung finden· Der Abstand L₁ des bzw. der Trennbleche von der Einkoppelstelle 13 beträgt hierbei vorzugsweise ungefähr ein Viertel der magnetischen Grundwelle. Ferner kann die Wirkung des dargestellten Trennbleches 7 des Ausführungsbeispieles durch geeignet angeordnete Drähte erzeugt werden.

Damit sich in dem Raum zwischen dem Trennblech 7 und dem leiterübergang 2 keine S.türresonanzen, die mit der H₁₁-WeIIe ver koppelt sind, ausbilden können, wird das Trennblech 7 zweckmäßigerweise mit einer derartigen Länge L₀ ausgebildet, daß das Blech sich soweit in den Übergang erstreckt, daß der ungeteilte Querschnitt keine H₁.. -Wellenausbreitung zuläßt·. Hierbei kann die Länge des Trennbleches 7 derart groß sein, daß das Blech noch in den Hohlleiterabschnitt 1 hineinragt, der einen derartigen Querschnitt Q₁ aufweist, daß in ihm die H₁₁-WeIIe (bei rundem Querschnitt die H₀-WeIIe) nicht ausbreitungsfähig ist.

Da eine H₁Q-WeIIe, deren elektrisches Feld parallel zu den Einkoppelstiften für die H₁₁-VJeIIe verläuft, ir den Leitungszweigen 9 und 10 eine TEM-Welie erzeugen kann, ist sie in der Lage in

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die koaxialen Leitungszweige einzukoppeln. Doch sind die in den Einzelzweigen erzeugten TEM-Wellen gegenphasig, so daß diese sich im Varzweigungspunkt 8 aufheben und damit am koaxialen Eingang der Anordnung nicht in Erscheinung treten.

Deshalb ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Möglichkeit gegeben, das Trennblech 7 um 90° gedreht, d.h. senkrecht zu den Einkoppelstiften 11 und 12, anzubringen und die H.Q-Wellenpolarisation einzuspeisen, deren E-FeId parallel zu den Einkoppelstiften verläuft.

In Weiterführung der Erfindung kann die TEM-Wellen führende Leitung k als Streifenleitung ausgebildet werden, um dadurch das Bauvolumen der Anordnung zu verringern.

Obwohl das Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit Rechteckhohlleitern beschrieben wurde, kann die Erfindung auch für Hohlleiter runden Querschnittes verwendet werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine breitbandige Anpassung ermöglicht, bei gleichzeitiger Einspeisung und/oder Auskopplung der erwähnten Wellen, wobei die erzielbare Entkopplung zwischen den Wellen sehr groß ist.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   /I)/Anordnung, bestehend aus einer elektrisch symmetrisch verzweigten TEM-Wellen führenden Leitung und zwei Hohlleiterabschnitten, die Rechteck- odor Hundquerschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigem Querschnitt gleichzeitig eine H₁₀-WeIIe und eine H₁₁-WeIIe bzw. bei rundem Querschnitt eine H₄.-Walle und eine H_ _Λ -Welle dadurch in

   11 Ό.

   einem (3) der beiden Hohlleiterabschnitte angeregt wird, daß die beiden TEM-Wellen führenden Leitungszweige (9t 10) bezüglich des Hohlleiterquerschnittes (Q₂) ^an gegenüberliegenden Punkten symmetrisch zur Hohlleiterlängsachse und zu der Querschnittsebene, die durch den Verzweigungspunkt (8) läuft, angebracht sind und daß gleichzeitig der andere Hohlleiterabschnitt (l) im vorbestimmten Abstand (L₁) von der Anregungestelle ein derart ausgebildetes, leitendes Einbauteil (7) aufweist, daß eine Polarisation der in an sich bekannter Weise in den anderen Hohlleiterabschnitt (1) einge-^: speisten magnetischen Grundwelle möglichst reflexionsfrei passiert, die durch die TEM-Welle führenden Leitungszweige erzeugte Welle hingegen hieran möglichst stark reflektiert wird.
2. 2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende parallel oder senkrecht zur Verbindungsgeradon der Einkoppelpunkte liegende Einbauteil (7) durch mindestens ein

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   Trennblech gebildet wird, das von der Anregungsstelle (13) einen Abstand (L₁) von etwa einer Viertel Wellenlänge der magnetischen Grundwelle aufweist.
3. 3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Trennbleches (7) durch geeignet angeordnete Metalldrähte erzielt wird.
4. k) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Einkoppelstifte (11, 12) galvanisch getrennt sind.
5. 5) Anordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L-, L^) der Einkoppelstifte (11, 12) ein Achtel bi« drei Achtel des Abstandes (L.) der Einkoppelpunkte beträgt.
6. 6) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterquerschnitt, in dem das leitende Teil (7) angebracht ist, gegenüber den anderen Hohlleiterquerschnitt einen derart verringerten Querschnitt aufweist, daß in ihm die H₁₁-WeIIe bei Rechteckquerschnitt bzw. die H₂₁-WeIIe bei Rundquerschnitt nicht ausbreitungsfähig ist*
7. 7) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Teil (7) eine solche Länge (L₂) aufweist, daß es noch in den Hohlleiterabschnitt hineinragt, der für die H₁₁-

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   - 9 bzw· H₂₁-VeIIe nicht ausbreitungsfähig ist«
8. 8) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die TEM-WeIlen führende Leitung Ci) als Streifenleitung ausgebildet ist.
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