DE1765940A1 - Hohlleiter mit Wendelstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

Sumitomo Electric Industries, Ltd.,

15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan

Hohlleiter mit Wendelstruktur und Verfahren zu

dessen Herstellung „

, φ

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlleiter mit Wendelstruktur zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere Millimeterv/ellen, über große Entfernung hinweg und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlleiters.

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Bekanntlich eignet sich zur Übertragung der l'K^-Welle bei Hillimeterwellen ein Hohlleiter mit Wendelstruktur am besten. Ein derartiger bekannter Hohlleiter ist in Fig. 1 gezeigt. Dieser Hohlleiter besteht aus einem dünnen isolierten Kupferdraht 1, der schraubenförmig gewickelt ist und der die Innenfläche des Hohlleiters bildet. Um diesen schraubenförmig gewickelten Kupferdraht herum ist ein eine gleichförmige Dicke besitzender Mantel 2 aufgebracht. Dieser Mantel besteht üblicherweise aus zwei Schichten, von denen die eine eine Impedanztransformationsschicht darstellt, während die andere eine auf die erstgenannte Schicht aufgebrachte, mit Verlusten behaftete Schicht ist. Der genannte Mantel 2 ist von einem Schutzmantel 3 umgeben, der aus einem Eisenrohr bestehen kann. Anstelle des schraubenförmig gewickelten Drahtes können jedoch auch nebeneinander angeordnete elektrisch leitende Ringe verwendet werden, die gegenüber der Wellenlänge der jeweiligen Übertragungswelle hinreichend dünn sind; diese Leiterringe bilden die Innenwand des Hohlleiters. Die elektrische Leitfähigkeit der Innenfläche eines derartigen Hohlleiters mit Wendelstruktur ist anisotrop. Dies bedeutet, daß der spezifische Widerstand in Umfangsrichtung der Wendel 1 klein ist, während er in Axialrichtung unendlich groß ist. Ein Hohl- · leiter mit Wendelstruktur besitzt die Eigenschaft, daß der ΤΚ.,.-Wellentyp, bei dem sich eine elektrische Komponente kreisförmig ausbreitet, nahezu keine Bedämpfung erfährt, während auf der anderen Seite diejenigen Wellen, die in Axialrichtung eine elektrische Stromkomponente besitzen, absorbiert

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und zum größten Teil bedämpft werden. So wurde z.B. beim TE_0/,-Wellentyp eine Dämpfung von etwa 1,3 bis 1,4- dB/km für einen Hohlleiter mit Wendelstruktur bei einem Innendurch messer von 51 nun und einer Frequenz von 50 GHz ermittelt.

Allgemein gesprochen treten .in dem Fall, daß die Innenfläche eines Hohlleiters mit Wendelstruktur ausgezeichnet rund und in Achsenrichtung gerade verläuft, keine unerwünschten Wellentypen auf, und zwar zufolge der Wellentypumwandlung. Wird der TÜQ.-Wellentyp bei einem schraubenförmigen Hohlleiter benutzt, so tritt lediglich eine Dämpfung einer Exponentialfunktion des Achsenabstands auf, und zwar zufolge der Wärmeverluste.

In dem Fall, daß die Innenseite des schraubenförmigen Hohlleiters bzw. Hohlleiters mit Wendelstruktur irgendwelche Unregelmäßigkeiten oder Deformationen aufweist, ändert sich der TE_0/.-Wellentyp in verschiedene unerwünschte Wellentypen um. Dabei tritt ein Umwandlungsverlust auf. Welche Wellentypen aus dem Wellentyp TEq,. hervorgehen, hängt von den Unregelmäßigkeiten bzw. Deformationen ab.

TE_0N-Wellentypen (N ist eine positive ganze Zahl) werden durch Änderungen des Innendurchmessers des Hohlleiters her- · vorgerufen; TX^-Wellentypen (X ist hier E oder M, und N ist eine positive ganze Zahl), wie die Wellentypen TM-,., P ... TE,,,., TE,|2 ... entstehen durch Achsenverbiegung.

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Von den verschiedenen unerwünschten Wellentypen verzerren insbesondere die Wellentypen ΤΈ,.*, ^ip die ti b ertragung seigenschaften des TEq.-Wellentyps. Der TE^p-Wellentyp ist mit dem TEq.-Wellentyp fest gekoppelt; er ist von diesem Wellentyp extrem schwer zu trennen.

Es ist bereits bekannt, daß der in Fig. 1 gezeigte Mantel 2 soweit wie möglich zur Absorption der unerwünschten Wellentypen wirksam beiträgt.

Fig. 2 veranschaulicht in einem Smith-Diagramm den Wandleitwert des in Fig. 1 dargestellten schraubenförmigen Hohlleiters. Der Mittelpunkt des Smith-Diagramms ist auf den von der Innenseite des Hohlleiters her in radialer Richtung be-

Il

trachteten Wandleitwert normiert, z.B. auf j=»sr Yo (Yo: Leitwert des Leerraumes). Dabei besteht der den schraubenförmigen Innenleiter 1 überziehende Mantel 2 aus einem Isoliermaterial mit einer Dielektrizitätskonstante von 4·. Die Übertragungswelle besitzt eine Frequenz von 55»5 GHz.

In dem Smith-Diagramm sind zwei Gruppen von Linien gleicher Dämpfungswerte dargestellt,. Die den Wellentyp TE_x.^ betreffen-r den Linien sind dabei stark ausgezogen, während die dem TE,.--Wellentyp zugehörigen Linien gestrichelt dargestellt sind. Aus dem den Wandleitwert eines schraubenförmigen Hohlleiters

angebenden Diagramm dürfte dabei ersichtlich sein, daß irgendein
eii/ Punkt in diesem Diagramm je ein Dämpfungswert bei dem

und dem TE^.-Wellentyp entspricht.

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Wird ein Wandleitwert dahingehend bestimmt, daß für den Wellentyp TE. ~ ^eiⁿ höherer Dämpfungswert erreicht werden soll, so kann der Dämpfungswert d.h. der Übertragungsverlust bei dem Wellentyp TE., nicht frei gewählt werden.

Die in dem Smith-Diagramm eingetragene dicke Linie 4 veranschaulicht eine Bahn eines Wandleitwertes, der gewählt werden sollte, wenn beide Dämpfungswerte bei den Wellentypen TE.o und TE., gleichzeitig höhere Werte besitzen sollen. Hieraus folgt, daß der Dämpfungswert bzw. Übertragungsverlust bei dem Wellentyp TE., durch den Dämpfungswert d.h. Übertragungsverlust bei dem Wellentyp TE.p begrenzt wird. Um eine Signalverzerrung zufolge des Auftretens unerwünschter Wellentypen zu vermeiden, ist es notwendig, die Dämpfungswerte bei den Wellentypen TE^ und TE., so groß wie möglich zu machen. Dies ist bei dem in Fig. 1 dargestellten bekannten schraubenförmigen Hohlleiter in nachteilhafter Weise nicht möglich.

Im folgenden sei die vorliegende Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Fig. 3 bis 5 und 11 zeigen dabei in Schnittansichten gemäß der Erfindung hergestellte Hohlleiter mit Wendelstruktur. Fig. 6(b), 7(b) und 8 bis 10 veranschaulichen in Perspektivansichten das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters mit Wendelstruktur. Fig. 12 veranschaulicht in einem Kurv en diagramm das •Frequenzverhalten der Dämpfungskonstante beim TE^g

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Bevor auf die Erfindung näher eingegangen wird, sei zuvor bemerkt, daß durch die vorliegende Erfindung ein neuer, verbesserter schraubenförmiger Hohlleiter geschaffen ist, der die Wachteile bisher bekannter Hohlleiter nicht aufweist. Die unerwünschte Beziehung zwischen den Dämpfungswerten d.h. Übertragungsverlusten bei den Wellentypen TE/ip und TE^ wird gemäß der vorliegenden Erfindung aufgehoben. Gemäß der Erfindung hergestellte schraubenförmige Hohlleiter gestatten die geweilige Wandimpedanz entv/eder kontinuierlich oder nichtkontinuierlich in Richtung der Mantelach.ee zu ändern, z.B. dadurch, daß Ummantelungen - nachstehend auch nur Mantel genannt - aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten abwechselnd auf der Wendel des Hohlleiters in der Axialrichtung angeordnet v/erden.

Im folgenden sei auf die in Fig. 3 gezeigte Schnittansicht eines schraubenförmigen Hohlleiters näher eingegangen, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der in Fig. 3 dargestellte schraubenförmige Hohlleiter enthält einen isolierten Leiterdraht 1 von relativ geringem Durchmesser. Dieser Leiterdraht 1 ist unter dicht aneinander anliegenden Windungen schraubenförmig gewickelt· Ferner enthält der Hohlleiter zwei Arten von Mänteln 5, 6 aus Isoliermaterialien unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten. Die Mäntel 5» 6 sind in wechselnder Folge um die Leiterdrahtwendel herum angeordnet. Um beide Mäntel 5» 6 herum ist ein äußerer Schutzmantel 3 aufgebracht.

Bei der in Fig. J dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Mantel 5» 6 so auszulegen, daß höhere Dämpfungswerte bei den Wellentypen TE_xJg ^un^· erzielt werden als dies bei einem herkömmlichen schraubenförmigen Hohlleiter mit gleichmäßiger Wandimpedanz der Fall ist. Wenn z.B. der Wandleitwert des Mantels 5 so gewählt wird, daß die Dämpfungswerte bei den Wellentypen TE_x.ρ und TE_xJ_x, gleich 10 dB/m bzw. 2 dB/m betragen, während die entsprechenden Werte für den Mantel 6 gleich 0,5 dB/m bzw. 20 dB/m betragen, und im übrigen die Längen der Mantel 5» in axialer Richtung gleich 5 cm bzw. 10 cm gewählt v/erden, dann betragen die Dämpfungswerte dieses schraubenförmigen Hohlleiters etwa 7 dB/m bei dem Wellentyp TE_xJ₂ und 8 dB/m bei dem Wellentyp TE_xJ_x.. Dies stellt eine Verbesserung von 5 bis 6 dB/m gegenüber dem Fall dar, bei dem durch den unerwünschten Zusammenhang zwischen den Verlusten bezüglich des Wellentyps TE^ ^ ein "Verlustwert von 2 bis 3 dB/m kaum erreichbar ist, wenn die Verluste eines schraubenförmigen Hohlleiters mit gleichmäßiger Wandimpedanz für den Wellentyp TE_xJp auf 7 dB/m oder auf einen entsprechenden Wert festgelegt sind.

Nachstehend seien einige praktische Angaben über einen hergestellten schraubenförmigen Hohlleiter angegeben. Ein 0,14- mm dicker Kupferdraht mit einer 20 /U dicken Lackschicht wird dicht zu einer Wendel gewickelt,und zwar derart, daß eine kreisförmige Innenfläche eines Hohlleiters mit einem Durch- · messer von 5,1 cm entsteht. Sodann werden in wechselnder Folge die Mantel 5i 6 um die Wendel 1 herum angeordnet.

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Die Länge der Mantel in axialer Richtung beträgt 5 cm bzw. 10 cm. Der Mantel 5 besteht aus einer 120 ,u. dicken Isolierschicht, deren Isoliermaterial eine Dielektrizitätskonstante von 4- besitzt. Diese Isoliermaterialschicht ist von einer 0,4- mm dicken, mit Verlusten behafteten Schicht überzogen, deren spezifischer Viiderstand 2 Ohm · cm beträgt. Diese mit Verlusten behaftete Schicht besteht z.B. aus Graphitfasern (Akrylfasern, die bei einer Temperatur nahe 800⁰C gekohlt sind). Der Dämpfungswert des betreffenden Teiles des Mantels 5 beträgt 10 dB/m für den Wellentyp TE,-ρ und 2 dB/m für den Wellentyp TE₁₁.

Der Mantel 6 besteht aus einer mit Verlusten behaftenden Schicht aus metallisierten Fasern (ein mit Kupfer plattiertes Baumwollband), deren Dicke 0,5 nun beträgt und die einen spezifischen Widerstand von 1,5 0hm · cm besitzen. Die Ubertragungsverluste des betreffenden Teiles des Mantels 6 betragen 0,5 dB/m für den Wellentyp TE₁₂ und 20 dB/m für den Wellentyp

Die scheinbaren Übertragungsverluste des Hohlleiters der betrachteten Art liegen bei etwa 7 dB/m für den Wellentyp TE₁₂ und 8 dB/m für den Wellentyp TE₁₁. Bei der dabei zugrundegelegten Ausführungsform der Erfindung enthält die Hohlleiterwand zwei verschiedene Arten von Mänteln. Prinzipiell ist es jedoch in entsprechender Weise möglich, auch drei oder mehr verschiedene Mantel vorzusehen. Ferner ist es bei der

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betreffenden Ausführungsform der Erfindung möglich, die Hohlleiterwand aus Bändern herzustellen, für die zwei oder mehr verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten verwendet werden. Die betreffenden Bänder werden dann parallel um die Drahtleiterwendel herumgewickelt.

Bei der betrachteten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, die Hohlleiterwand aus einem elektrische Verluste besitzenden Gespinst bzw. Gewebe herzustellen, das auf die Leiterdrahtwendel abwechselnd fest und locker aufgebracht ist.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, gemäß der die Hohlleiterwand aus drei verschiedenen Mänteln besteht. Gemäß Fig. 4- ist ein schraubenförmig gewickelter Draht mit 1 bezeichnet; die drei verschiedenen Mäntel sind mit 7» 8 und 9 bezeichnet. Sie bestehen aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten. Diese Mantel 7» 8,9 besitzen Jeweils eine bestimmte Länge in axialer Kichtung. Mit 3 ist in Mg. 4-ein äußerer Schutzmantel bezeichnet.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, gemäß der um die Hohlleiterwand Bänder herumgewickelt sind. Dabei ist mit 1 ein schraubenförmig gewickelter Draht bezeichnet. Mit 10, 11 sind zwei Bänder aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten

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bezeichnet. Diese Bänder sind übereinander um die Drahtleiterwendel 1 herumgewickelt. Mit 3 ist ein Außenmantel bezeichnet.

Ein schraubenförmiger Hohlleiter, dessen Hohlleiterwand Mantel oder Bänder aus unterschiedlichen Materialien enthält, besitzt eine scheinbare Übertragungskonstante. Wenn z.B. zwei verschiedene Arten von Mänteln oder Bändern mit einer Wandimpedanz Za, Zb und einer Axiallänge la, Ib verwendet werden, die länger als die Wellenlänge der Übertragungswelle ist, dann ist die scheinbare Ubertragungskonstante etwa gleich der Übertragungskonstante des Hohlleiters, dessen Wandimpedanz folgender Gleichung genügt:

ZaIa + ZbIb
la + Ib

Die Herstellung eines schraubenförmigen Hohlleiters mit der jeweils gewünschten Übertragungskonstante ist ohne v/eiteres möglich, indem für die Mäntel Isoliermaterialien mit gewünschten Wandimpedanzen und entsprechenden Axiallängen gewählt werden. Es ist ferner möglich, einen schraubenförmigen Hohlleiter herzustellen, der in einem breiten Frequenzband von z.B. 30 bis 100 GHz benutzt werden kann. Die Hohlleiterwand ist dabei für verschiedene Frequenzen über ein breites Frequenzband hinweg entsprechend ausgelegt, z.B. für die Frequenzen 40, 60 und 80 GHz. Die bezüglich ihrer Frequenzen ausgelegten Wandanordnungen sind in axialer Richtung in wechselnder Folge hintereinander angeordnet.

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Iin folgenden soll ein Verfahren zur Herstellung eines schraubenförmigen Hohlleiters gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Hierzu sei auf Fig. 6 Bezug genommen. In Fig. 6(a) ist ein schraubenförmiger Hohlleiter gezeigt, dessen Wand aus einem Band besteht. Dieses Band weist zwei verschiedene Dielektrizitatszonen 12 und 13 auf, die abwechselnd aufeinander folgen. Die Steigung des Bandes ist dabei größer als eine Anzahl von Umfangslängen der Mäntel des Hohlleiters. Das Band ist, wie aus Fig. 6(b) hervorgeht, um einen schraubenförmig aufgewickelten Draht 1, der die Innenwand des Hohlleiters bildet, herumgewickelt. Der schraubenförmig aufgewickelte Draht 1 ist ein isolierter Kupfer-Lack-Draht, der auf einem glattpolierten Dorn 14 bei dicht aneinanderanliegenden Windungen aufgewickelt ist. Dieser Dorn wird nach erfolgter Hohlleiterherstellung weggezogen.

Das um die Leiterdrahtwendel herumgewickelte Band bildet eine Hohlleiterwand mit zwei verschiedenen Zonen 12 und 13. Diese Zonen 12 und 13 besitzen unterschiedliche Wandimpedanzen; erreicht wird dies dadurch, daß um die Leiterdrahtwähde unterschiedliche Bandwindungen aufgebracht werden. Wenn das Band um diese Leiterdrahtwendel herumgewickelt ist, wird ein Glasfasergespinst spiralförmig mehrere Male um das Band herumgewickelt, bis die jeweils gewünschte Dicke erreicht ist. Das so hergestellte Gebilde wird dann in einem Eisenrohr untergebracht. Die die Zwischenräume zwischen dem Dorn und

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dem Eisenrohr ausfüllenden Gase bzw. die in diesen Zwischenräumen enthaltene Feuchtigkeit wird durch Evakuieren des gesamten Gebildes beseitigt. Die betreffenden Zwischenräume werden dann mit einem durch Wärme aushärtbaren Epoxydharz ausgefüllt. Dieses Epoxydharz wird dann durch Anwendung von Wärme ausgehärtet.

Eine v/eitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht Pig. 7· Das in Fig. 7(a) gezeigte Band weist zwei Bereich 15 und 16 mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten auf. Diese Bereiche15 und 16 ändern sich kontinuierlich mit der Steigung, die hinreichend größer ist als eine Anzahl von Umfangslängen der Wendel des Hohlleiters. Das Band ist dabei schraubenlinienförmig und dicht auf die auf dem Dorn 14· gebildete Drahtleiterwendel 1 herumgewickelt, Der so hergestellte Hohlleiter enthält ein Bandgebilde, das, v/ie Fig. 7(b) veranschaulicht, Zonen 15, 16 mit sich änderndem Wandleitwert besitzt.

Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt. Gemäß Fig. 8 ist ein mit Verlusten behaftetes Gespinst bzw. Gewebe 17 in einzelnen Windungen abwechselnd dicht und lose um die auf dem Dorn 14 zuvor gebildete Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Auf diese Weise ist der Hohlleiter mit einem Bandgebilde versehen, das Zonen 18,19 mit sich änderndem Wandleitwert besitzt.

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Eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig· 9 gezeigt. Gemäß Fig. 9 ist ein mit Verlusten behaftetes Gewebe bzw. Gespinst 17 in einer nahezu vertikal verlaufenden Richtung und in einer schräg zur Vertikalrichtung verlaufenden Richtung um die auf dem Dorn 14 gebildete Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Dabei wiederholt sich diese Art der Windungsaufbringung in Längsrichtung. Auf diese Weise ist der Hohlleiter mit einem Wandgebilde versehen, das Zonen 20, 21 mit sich änderndem Wandleitwert besitzt.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß Fig. 10 sind zwei verschiedene Arten von Bändern 22, 23 aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten parallel zueinander und dicht aneinander anliegend um die auf dem Dorn 14 gebildete Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Die Breite der beiden Bänder ist dabei jeweils größer als die Wellenlänge der Übertragungswelle. Der so hergestellte Hohlleiter enthält ein Wandgebilde, das Zonen 22, 23 m'it unterschiedlichen Wandleitwerten besitzt.

Die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6 und 7 verwendeten Bänder v/erden dadurch hergestellt, daß ein Glasfaserband mehrfach elektrisch leitend gemacht wird, indem es in ein elektroleitende3 Material eingetaucht oder teilweise gekohlt wird. Das bei aen Ausführungsformen gemäß Fig. 8 und verwendete Gespinst bzw. Gewebe wird dadurch hergestellt, daß

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ein Glasfasergespinst bzw. -gewebe durch Überziehen mit Graphit elektrisch leitend gemacht wird.

Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 11 gezeigt. Gemäß Fig. 11 sind zwei verschiedene Arten von Bändern aus einem Isoliermaterial schraubenlinienförmig um die Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Die beiden Bänder besitzen dabed Jeweils eine Breite, die hinreichend größer ist als die Wellenlänge der Jeweiligen Übertragungswelle. Die beiden Bänder besitzen unterschiedliche Dicke; sie verlaufen parallel zueinander und liegen mit ihren Kanten dicht aneinander an. Der so hergestellte Hohlleiter trägt ein Wandgebilde mit Transformationsschichten 24-, 25, die unterschiedliche Impedanzen besitzen.

Auf die Schichten 24-, 25 ist eine mit Verlusten behaftete Schicht 26 aufgebracht . Über diese mit Verlusten behaftete Schicht 26 ist ein Glasfasergewebe viele Male herumgewickelt. Dieses Glasfasergewebe bildet dann eine Glasfaserschicht 2?. Um diese Glasfaserschicht 27 herum ist eine Armierung 3 herum angeordnet, die z.B. durch ein Eisenrohr gebildet ist.

In Fig. 12 ist das Frequenzverhalten der Dämpfungskonstante für den Wellentyp TE^ äes ⁱⁿ Fig. 11 dargestellten schraubenförmigen Hohlleiters und eines schraubenförmigen Hohlleiters bekannter Art mit einer gleichförmigen Transformationsschicht veranschaulicht. In Fig. 12 veranschaulichen zwei stark

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ausgezogene Linien 28 und 29 die charakteristischen Kurven eines bekannten Hohlleiters; eine gestrichelte Linie 30 veranschaulicht das durch Experimente ermittelte Frequenzverhalten des in Fig,. 11 dargestellten schraubenförmigen Hohlleiters.

Das Frequenzverhalten eines bei dem vorliegenden Experiment verwendeten schraubenförmigen Hohlleiters ¹TiSt durch Kurve veranschaulicht;, der betreffende Hohlleiter besaß eine Impedanz-Transformationsschicht aus einem Isoliermaterial, dessen Dielektrizitätskonstante 4· beträgt. Die Impedanz-Transformationsschicht besaß eine gleichförmige Dicke von 50 Ai. Auf diese Schicht war eine 0,4 mm dicke, mit Verlusten behaftete Schicht aus Akrylharzfasergewebe aufgebracht, das bei einer Temperatur nahe 800°C gekohlt worden war, so daß der spezifische Widerstand nahe 2 Ohm · cm lag.

Die Dämpfungskonstanten dieses schraubenförmigen Hohlleiters betrugen 5,5 dB/m für den Wellentyp TE^₂ und 5 dB/m für den Wellentyp TE,.,, bei einer Frequenz von 50 GHz und 6 dB/m für den Wellentyp TE^₂ und 1 dB/m für den Wellentyp TE^ bei einer Frequenz von 80 GHz.

Das Frequenzverhalten eines anderen bekannten Hohlleiters

be-) veranschaulicht die Kurve 29. Dieser bekannte Hohlleiter Bitzt eine Impedanz-Transformationsschicht, deren Dicke gleichmäßig 150 /U beträgt. Diese Impedanz-Transformationsschicht bestehe

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aus einem Isoliermaterial mit der gewünschten Dielektrizitäfcs-Konstante. Auf diese Transformationsschicht ist eine 0,4 mm dicke, mit Verlusten behaftete Schicht aufgebracht, die aus demselben Material besteht wie die zuvor genannte Schicht. Die Dämpfungskonstante des gerade erwähnten schraubenförmigen Hohlleiters beträgt 9 dB/m für den Wellentyp TE₁₂ und 1,5 dB/m für den Vfellentyp TE,. ^ bei einer Frequenz von 50 GHz und 4 dB/m für den Wellentyp TE,-₂ und 1 dB/m für den Wellentyp TE-,- bei einer Frequenz von 80 GHz.

Der in Fig. 11 dargestellte Hohlleiter, dessen Frequenzverhalten durch die Kurve 50 veranschaulicht ist, besitzt zwei verschiedene Impedanz-Transformationsschichten. Dabei ist die eine Schicht 50 Ai und die andere Schicht 150 Ai dick. Beide Transformationsschichteh besitzen in axialer Richtung die gleiche Länge von 7 cm; sie sind in abwechselnder Folge hintereinander angeordnet. Beide Schichten sind aus ein und demselben Isoliermaterial hergestellt, dessen Dielektrizitätskonstante 4 beträgt. Über beide Transformationsschichten ist eine aus demselben Material bestehende, mit Verlusten behaftete Schicht aufgebracht, deren spezifischer Widerstand 2 Ohm · cm beträgt.

Aus Fig. 12 dürfte ersichtlich sein, daß die zwischen den Kurven 28 und 29 liegende Dämpfungskurve des erfindungsgemäßen Hohlleiters für den Wellentyp TE,,ρ einen guten Frequenzgang ■besitzt.

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Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es ohne weiteres möglich, einen schraubenförmigen Hohlleiter bzw. einen Hohlleiter mit Wendelstruktur herzustellen, der verschiedene, zwischen den Kurven 28 und 29 liegende Dämpfungskurven besitzt.

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Claims (10)

Pat e nt ans ρ r ü c h e

1. Hohlleiter mit Wendelstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von aus Isoliermaterialien bzw. aus init Verlusten behafteten Materialien bestehenden Bändern(5, 6 in Fig. J; 7,8,9 in Fig. 4) mit einer die Wellenlänge der jeweiligen Übertragungswelle übersteigenden Breite um eine elektrisch leitende Hohlleiter-Leiterwendel (1) derart schraubenlinienförmig herumgewickelt sind, daß sie jeweils dicht aneinander anliegen.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien der einzelnen Bänder unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten besitzen.

3. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (5, 6 in Fig. 3; 7»8»9 in Hg. 4) aus einen Material mit ein und derselben Dielektrizitätskonstante bestehen und jeweils unterschiedliche Dicken besitzen.

4-, Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Bänder (J»_f 6 in fig. 3; 7,8,9 in Fig. 4) herum eine mit Verlusten behaftete weitere Schicht (3) gewickelt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß um

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eine auf einem Dorn (14) aufgewickelte Leiterwendel (1) aus einem isolierten Kupferdraht wenigstens ein zwei oder mehr einander abwechselnde Zonen (15,16 in Fig. V(a)) mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten besitzendes Band schraubenlinienförmig herumgewickelt wird. <

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß um die Leiterwendel (1) ein Band herumgewickelt wird, dessen Dielektrizitätskonstante sich kontinuierlich ändert.

7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß um die Leiterwendel (1) ein Band herumgewickelt wird, dessen Dielektrizitätskonstante sich nichtkontinuierlich ändert.

6. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd dicht und locker nebeneinander angeordnete Windungen (15»16) eines aus einem mit Verlusten behafteten Glasfasergewebe bestehenden Bandes um eine auf dem Dorn (14) aufgewickelte Leiterwendel (1) herumgewickelt werden.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer nahezu vertikalen und in einer dazu geneigten Richtung ein mit Verlusten behaftetes Glasfasergewebeband (20,21) um eine auf dem Dorn (14) aufgewicko' te Leiterwendel (1) herumgewickelt wird.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 his 9» dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Leiterwendel (1) jeweils aufgebrachte Band (z.B. 20, 21 in Fig. 9) mit einem Schutzüberzug (J) umgeben wird.

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