DE1627605A1 - Verfahren zur Geradheitskorrektur der Achse des inneren Querschnitts von Hohlleitern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Geradheitekorrektur der Achue deu inneren Queruchnitts von Hohlleitern

  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geradheitakor-

  rektur der Achae dea inneren Quer:ichnitto von Hohlleitern

  für die Übertragung elektromagnetiucher Wellen. Dau tech-

  niuche Grundproblem der Übertragung von Millimeterwellen

  in Hultimode-Hohlleitern, inobeaondere -der Hol-Welle im,

  Rundhohlleiter, besteht darin, daß atatiatiueho Schwankun-

  gen der Rohrcranddicke eine utatiatioche Wellung der reuul-

  tierenden Aehue den Hohlleitern zur Folge haben, vrelche

  zu Wellenumvrandlungen und zuoätzlichen Verluoten führen:

  Die Folge diei;er Aehuenotörungen i:jt eine mit oteigender

  Frequenz zunehmende Zuuatzdämpfung der Hoi-;"ielle infolge

  von Konveraion in die in Krümmungen ehtutehenden Moden

  E11' H11' H12 uovr. In dietjer Reihe erzeugt die 1i12-i'ielle

  die größte Zuvatzdämpfung. Eu hat oieh herauogeotellt,

  daß Rohre, die nach dem heute üblichen Strangpreßverfah-

  ren hergetellt und nach den verochiedenUten Verfahren

  auf Geradheit kalibriert wurden., entaprechend dem ota-

  ti,.sti:;chen Spektrum der Raumperioden der Wellung im all-

  geileinen bei Frequenzen. oberhalb 60 GHz ;stark anoteigen-

  de Zunatzdämpfungen erzeugen.

  Bei der Rohrherutellung iut en üblichq die Geradheit

  mittela eineu an die Außenrand eines Rohrei angelegten

  Lineals zu überprüfen und Krümmungen der Rohrrand durch

  geeignet elf Auubiegen in der entgegengenetzten Richtung

  zu beseitigen. Die Korrektur nach.der Achue den äußeren

  Queruchnittu iot für den vorliegenden Fall jedoch völlig

  unzureichend, ereil vregen der Wanddickeuchwankungen die

  Achs-en dea inneren und äußeren Quer:;chnittn nicht iden-

  tioßh oind-.

  Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beuteht nun

  darin*, ein Verfahren zur Korrektur der Aehuengeradheit

  zu finden, mit desuen Hilfe die Hohlleitereigen.chaften wesentlich verbeauert werden können.
• Um nun die nach den heute bekannten Her,tellungsverfahren ge2chaffenen Hohlleiterlängen bezüglich der elektriuchen Eigenschaften zu verbeouern, werden gemäß dem Verführen nach der Erfindung die Abweichungen der Achsengeradheit de;; inneren Querochnitts durch eine im Inneren des Hohlleiters geführte t,Ießvorrichtung ermittelt und der Hohlleiter an den Stellen mit unzulässig großer Ab-,reichung in entgegengeoetzter Richtung zu den.Abweichungen oo weit verbogen, daß er sich teilweise plautisch verformt und nach Entlastung so weit zurückfedert, däß eine zur ur;;prünglichen Abweichung entgegengesetzte plactioche Deformation 'erzielt und die ursprünglich vorhandene Abweichung auf ein zulässiges Maß reduziert wird. Die zur Korrektur erforderliche plastische Verbiegung kann bei:spielswei2e empiriuch bestimmt und als Funktion der geforderten bleibenden Verbiegung in Form eines tabellierten Faktors fec;tgehalten werden. Der Zusammenhang zwischen der Achskrümmung den Hohlleiters und der aus der Achskrümmung re2ultierenden Zuuatzdämpfung konnte theoretioch ermittelt werden. Im Endergebnis zeigen diene Untersuchungen,, daß die zulässigen Abweichungen von der Achsgeradheit Je nach Periodenlänge nur einige hundertatel Millimeter betragen dürfen. Verwendet man nun Hohlleiter ohne zuKtzliehe Geradheitukorrektur, oo ;stellt man feut, daß die theoretioeh fallende Dämpfungueharakteriotik für H01-Wellen in Wirklichkeit ab. etwa 50 GHz infolge der Krümmungoeffekte wieder anzuotoigen beginnt. Durch ein Biegewerkzeug wird eine teilweiue plautioche Biegung ,4p in der zur beotehenden Biegung entgegengeüetzten Richtung auugeübt, die oo groß gewählt wird, daß bei Aufhebung der Belaotung eine Reutabweichung beotehen bleibt. Die Biegung kann gemäß der Darotellung in Figur 1 über zwei Auflager 1 mit einem Druckutempel 2 bio zu einem genau.cinutellbaren Anochlag 3, deouen Stellung durch den Zeiger 4 markiert wird, erfolgen.
• Beim unelaotiochen Biegen inlder beochriebenen Weioe bleiben Reutfehler utehen, weil Wandatärke und Fließverhalten deu Metallo von Ort zu Ort variieren können; dau hat zur Folge, daß die empiriuch ermittelte Deformationukennlinie dp(J',wobei cr die Deviation der Hohlleiterachue von der idealen Geraden und p die aufzuwendende Biegekraft bedeutot, nicht an allen Stellen genau auf die Verhältnioue patt. Verteilt man nun bei einem beuonderen Korrekturverfahren die Biegcutellen äquidiutant über die Rohrlänge, 00 entutehen durch da, Verfahren zunächut periodische Deviationofehler. Wenn der Abotand dicuer Stellen gleich der @ Schwebungulänge einer der Moden E11 'H11 ' H12' H 13 uuw.

  wird, tritt eine reuonanzähnliche Überkopplung von H01

  in den betreffenden Mode auf. Glücklicherrreiae . gibt ei

  ein Längengebiet, in vrelchem üich die Schviebungulängen

  von H13 eineroeito und H11 , H12 andererueitunicht über-,

  lappen und in die:;e Zücke kann man den Abstand der Bie-

  geatellen legen. Bei einem Rohr mit 70 mm 1.y1. liegt

  die:;e Zücke z.B. bei 70 en. Damit die Periode der Reut-

  fehler 70 crs beträgt, muß man den Abotand der Biegeutel-

  len gleich 35 cm wählen. Nach praktioch durchgeführten

  Korrekturen konnte fe:.-tgestellt vierden, daß nach dem

  Biegen de:; Hohlleiter: die durch Konversion in H12-Wellen

  bewirkte Zucsatzdämpfung bei 90 GIIz nur mehr 0,3 mN/km

  betrug. Der Kalibriervorgang an einer 5-m-Dänge@kann

  Uomit 1 4 Biegeotellen pro fertigungalänge von 5 m um-

  fao::en. Die benötigte Zeit kann kurz gqhalten werden,

  vrenn die Arbeit weitgehend automatiaiert wird. Man fährt

  zuerat die'Piießuonde durch dass Rohr und mißt die Größe,

  Richtung und Ebene der größten Deviation an den Biege-

  otellen. Der von der Meßuonde abgegebene Meßwert fällt

  ortoabhängig in Form einer Gleichupannung an. Dieue wird

  bcispielovreioe in einem Hall-Hultiplikator mit der Defor-

  mationukennlinie dp(S) multipliziert und geopeiehert. Wenn

  alle 'f 4 tteßLstellen erfaßt sind, wird der Speicher abge-

  fragt und der Biegeapparat auf den auugagebenen Ap-1'lert

  eingesitällt. Ein einutellbarer Auchlag am Biegeapparat

  gewährleiiitet die Einhaltung der vorgecichriebenen Eiege--

  amplitude ZPO

  Als Einspannungen des Rohres bei der Korrektur gibt es mehrere Möglichkeiten. Bei der in Figur 2a darge:;-tellten Art iut das Rohr an zwei Punkten aufgelegt und in der Mitte durch die Kraft P belastet. Die maximale Auslenkung f beträgt hierbei , vrobei E = Ela:;tizitätOmodul, T = Trägheitamoment und 1 = Einupannlänge.. Wenn nur. ein Ende fest eingespannt ist, rrie dies in der Figur 2b gezeigt ist, beträgt die Auslenkung f bei am freien Ende angreifender" Kraft P Bei Anwendung deu Verfahrens nach der Erfindung ist also die_einueit@ge Einopannung von besonderem Vorteil, weil man hierbei bei gleicher Ablenkung f nur 1/1& der Kraft braucht, die bei doppelter Abstützung notwendig ist.
• Den Aufbau einer Biegeeinrichtung zur Durchführung des Verfahreno' nach der Erfindung zeigt die Figur 3. Auf einem Doppel-T-Träger 5 :sind drei Schlitten A,B, C -befestigt, von denen A und B fest sind und C quer zur Rohrachse mit einer Schraubenopindel-veruchiebbar iat. Die länge des freien Biegearmes kann 700 mm betragen. Mit Hilfe einer regiotrierend,-n Krümmunguxleguonde wird zuerst der Krümmunguverlauf in zwei um 90o autsoinanderliegenden Bbenen auf einen Megutreifen gesjehrioben. Dau Ronr6vrird nun an derjenigen Stelle in den Schlitten B eingespannt, an der eine große Auolenkung Ap#fe:3tgestellt worden ist; der Schlitten C wird mit der Spindel in entgegengesetzter Richtung bewegt. Die Biegung soll empirioch bestimmt werden, nachdem sich herausgeutellt hat, daß nicht bei allen Rohren ein strenger Zusammenhang zwischen aufzuwendender Biegeauulenkung und nach Entspannung stehenbleibender Deviation zu finden ist. P;titunter streut diese Charakteristik sogar innerhalb eineu Rohres so stark, daß man nur rohe Anhaltsvierte gewinnen kann. Von der geeigneten Form der Klemmbacken mit denen das Rohr in dem Schlitten befestigt ist,, hängt es ab, ob die Quer;chnittudeformation infolge der Unfangqkraft in erträglichen Grenzen bleibt. Die auftretenden Kräfte im Schlitten C wurden gemessen und liegen zwiuchen 250 und 350 kp. Die Klemmbacken sind in Kugellagern gehalten und frei drehbar. Sie stellen sich daher in die Tangente an die Biegelinie. Ferner tragen sie abgerundete Kanten und umfassen das Ro::r bis auf einen kleinen Spalt. Die bei Kräften bis zu 500 kp festgestellte ellipti:;che Verformung (Unterschied zwischen großem und kleinem Durchmesser) war nicht größer als 40/um, die Einuchnürung des mittleren Durchmessern blieb kleiner als 10/ um. Die Queruchnitt:Iverformung bleibt auf die Übertragungsgüte praktisch ohne Einfluß. Beiden Korrekturarbeiten ist es von besonderem Vorteil, wenn die Meßsonde wähsend des Biegeno an Ort und Stelle bleiben und das Eintreten der Fließbewegung im Hohlleitermaterial anzeigen kann.. Vorteilhaftervreiee setzt man nach Meuaung der -Krümmung in zwei Ebenen die plactiuchc Rückbiegung nur an den Stellen der größten Deviation an. T,lan erreichte oo bei Zugrundelegung einer größeren Rohrzähl eine Abnahme der Zuoatzdämpfung, die bei einer Frequenz von 90 GIiz den Faktur 5,3 auumacht.

Claims (1)

1. P a t e n t a n 9 p r ü c h e 1. Verfahren zur Geradheitskorrektur der Aehae deo inneren Querochnitto von Hohlleitern für die Über- tragung elektromagnetiocher Wellen, dadurch Bekenn- zeichnet, daß die Abweichungen der Achugeradheit- . deo inneren Quer;schnitto durch eine im Inneren de:s Hohlleitero geführte 1-.Zeßvorrichtung ermittelt und der Hohlleiter an den Stellen mit unzuläkssig großer Abweichung in entgegengesetzter Richtung zu den Ab- ireichungen oo weit verbogen wird, daß er oich teil- weise plaütioch verformt und nach Ehtlaulung ao vreit zurückfedert, daß eine zur urspr%t'nglichen Abweichung entgegengeoetzte plautiache Deformation erzielt und die uraprünglieh vorhandene Abweichung auf ein zu-_ läooiges Maß reduziert wird. 2. Verfahren nach Anupruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zunäehut Größe, Richtung Und Ebene der Achuabvrei= chunen einer Pertigungulänge.ermittelt und anuchlieu- dend Uufgrund von Erfahrunguvierten durch entsprechend E t großer entgegengecsetzt lrrken@e Deformationen -kompen- uiert! werden. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung deu Rohreu bei einseitiger Auflage erfolgt. 4. Verfahren nach einem der Anoprüche ) bio 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung für die Feototellung der-Abweichungen der Achoengeradheit während de: Biegen: deu Hohlleiter; an der jeweiligen Biegcetelle verbleibt und gegebenenfallu zur Anzeige der erreichten Verformung dient.