DE2061052C3 - Dielektrischer massiver Wellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dielektrischen massiven Wellenleiter mit einem Kern, umgeben von einer Abstützung und mit einer die Abstützung umschließenden, sowohl als mechanischer und Feuchtigkeitsschutz dienenden als auch elektrischen Abschirmung wirkenden Hülle.

Es ist bekannt, eine massive Stange aus dielektrischem Material als Wellenleiter zu verwenden, doch hat man bisher Übertragungen mit niedrigen Verlusten nur dann erzielt, wenn die Stangen einen Durchmesser aufwiesen, der klein war relativ zur Wellenlänge. Dielektrische Stangen von so geringem Durchmesser besitzen keine genügenden »Führungseigenschaften« und wurden daher nur in geraden Abschnitten eingesetzt, was ihren Anwendungsbereich einschränkt (vgl. »Journal of Applied Physics«, 1949, S. 1188 ff.).

Ferner ist bei Koaxialkabeln bereits die Abstützung des (hohlen metallischen) Innenleiters durch geschäumten Kunststoff bekannt (DT-AS 1 036 960).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wellenleiter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der trotz geringer Abmessungen gute Führungseigenschaften für die Welle besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern aus einem Polymermaterial besteht, dessen Verlustwinkel kleiner/gleich 50 · 10-" ist und dessen Durchmesser etwa 0,5 bis 0,85 Lambda-Null beträgt — mit Lambda-Null als der freien Wellenlänge der längs des Wellenleiters zu übertragenden Energie —, daß die Abstützung aus geschäumtem Polymermaterial besteht, dessen Dielektrizitätskonstante etwa bei eins liegt, und daß der Gesamtdurclimesser des Kerns mit der Abstützung etwa 1,6 bis 5.0 Lambda-Null beträgt.

Hierbei kann der Kern aus massivem Polypropylen bestehen und das Polymermaterial in geschäumter Form, das als Abstützung für den Kern dient, kann chemisch gleich dem Material sein, aus dem der Kern besteht.

Der Kern kann auch aus einer Anzahl von Litzen des polymeren Materials bestehen. Die letztgenannte Ausbildung besitzt eine niedrigere Dichte als ein massiver Kern, eine niedrigere wirksame Dielektrizitätskonstante und einen niedrigeren wirksamen

ίο Verlustwinkel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen Wellenleiter;

F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab in Diagrammform die Feldkonfiguration des HE_n-Modus in dem Wellenleiter nach Fig. 1.

Der Wellenleiter nach F i g. 1 besteht aus einem Kern 1 in Form einer massiven Stange aus Polypropylen für elektrische Anwendungszwecke mit einer Dielektrizitätskonstante e_r = 2,26 mit einem Verlustwinkel ό gleich 50 10"⁴. Der Durchmesser des Kerns 1 beträgt 5,3 mm und ist überzogen mit einer Abstützung 2 aus geschäumtem Polypropylen mit niedrigen Verlusteigenschaften, das vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung aufweist wie das Kernmaterial. Der Gesamtdurchmesser des Kerns 1 mit der Abstützung 2 beträgt 28 mm. Die Außenoberfläche der Abstützung ist mit einer Schicht 3 eines verlustbehafteten Schaums abgedeckt, der die gleiche wirksame Dielektrizitätskonstante aufweist wie der Schaum mit niedrigem Verlust. Die endgültige Abdeckung des Wellenleiters ist eine Hülle 4 aus einem hierfür üblichen Polymer. Die Hülle 4 bildet einen Schutz gegen mechanische Beanspruchung und außerdem eine elektrische Abschirmung. Eingebettet in die Hülle oder in anderer Weise mit ihr verbunden ist eine Wasserbarriere vorgesehen, die einen genügenden Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit bietet.

Der Wellenleiter ist für den HE_n-Modus vorgesehen und arbeitet in einem Frequenzbereich von 29 bis 39 GHz. Die Feldkonfiguration des HE₁₁-Modus ist in F i g. 2 angedeutet.

Der Kern 1 kann durch Extrusion ausgebildet werden, wobei darauf zu achten ist, daß der Durchmesser des Kerns 1 innerhalb sehr enger Toleranzen — etwa +/— l°/o — zu halten ist und sichergestellt ist, daß der Kern vollkommen homogen ist und eine sehr gute Oberfiächenqualität aufweist.

Die Abstützung 2 kann in üblichen Schäumtechniken ausgebildet werden und kann auf den Kern während der Extrusion des letzteren oder danach aufgebracht werden.

Die Aufbringung des verlustbehafteten Materials, aus dem die Schicht 3 besteht, kann bewirkt werden durch das Einführen einer Substanz mit hohem Verlustwinkel, beispielsweise Graphit, in die äußeren Bereiche der geschäumten Hülle 2, oder alternativ kann das vcrlustbehaftclc Material als Teil einer getrennt extrudierten Schicht eingeführt werden.

Die Gruppengeschwindigkeit des HE. ,-Modus hängt ab von dem Durchmesser des Kerns 1 und ändert sich zwischen den Grenzen, die durch die Ausbreitung im freien Rr.um und im Material des Kerns gegeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Dielektrischer massiver Wellenleiter mit einem Kern, umgeben von einer Abstützung, und mit einer die Abstützung umschließenden, sowohl als mechanischer und Feuchtigkeitsschutz dienenden als auch elektrische Abschirmung wirkenden Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Polymermaterial besteht, dessen Verlustwinkel kleiner/gleich 50-10"⁶ ist und dessen Durchmesser etwa 0,5 bis 0,85 Lambda-Null beträgt — mit Lambda-Null als der freien Wellenlänge der längs des Wellenleiters zu übertragenden Energie —, daß die Abstützung aus geschäumtem Polymerrr.aterial besteht, dessen Dielektrizitätskonstante etwa bei eins liegt, und daß der Gesamtdurchmesser des Kerns mit der Abstützung etwa 1,6 bis 5,0 Lambda-Null beträgt.

2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als Litze ausgebildet ist.