DE2115380A1

DE2115380A1 - Höchstfrequenz übertragungsleitung

Info

Publication number: DE2115380A1
Application number: DE19712115380
Authority: DE
Inventors: Wiktor Feodosewitsch; Roschkow German Danilo witsch; Rjabow Boris Iwanowitsch; Moskau; Udowentschik Wasilij Semenowitsch Wilnjus; Wsjatyschew (Sowjetunion)
Original assignee: Moskovsky Energetichesky Institut
Current assignee: Moskovsky Energetichesky Institut
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1972-10-05
Also published as: FR2134298B1; GB1305002A; FR2134298A1; DE2115380B2; US3683299A

Description

Patentanwälte

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550-16.834p 30. 3. 1971

Moskovskij Ordena Lenina EnergetiSeskij Institut,

MOSKAU (UdSSR)

Hochstfrequenzübertragungsleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung von elektromagnetischen Höchstfrequenzwellen, insbesondere auf eine Höchstfrequenzübertragungsleitung, die einen dielektrischen Wellenleiter enthält und für dem Aufbau von verschiedenen Funktionseinheiten, zum Beispiel Dämpfungsgliedern, Phasenschiebern und Meßschaltungen, zum Beispiel Brückenschaltungen für die Messung geringer Reflexionen, bestimmt ist*

Die bekannten Höchstfrequenzübertragungsleitungen enthalten einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter mit Befestigungselementen und Trichterübergängen an den Enden der Leitung zwischen den rechteckigen dielektrischen und ■ metallischen Wellenleitern (vgl. z. B₀ US-PS 2 829 351, Kl. 333 - 95).

530-(P '32 482/1)-Hd-r (?)

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Bei den erwähnten Höchstfrequenzleitungen ist der rechteckige dielektrische Wellenleiter im Innern eines Absohirmhohlzylinders mit Hilfe von Befestigungselementen in Form von dünnen Scheiben aus Werkstoff mit einer Dielektrizitätskonstante nahezu gleich Eins befestigt, während die Enden des dielektrischen Wellenleiters in Trichterübergängen unterggebracht sind.

Dieser Aufbau der Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters siohert einerseits keine hinreichend starre Befestigung des dielektrischen Wellenleiters längs der Achse der Übertragungsleitung bei elastischer Ausführung derselben und andererseits keine starre und genaue Kupplung der Enden des dielektrischen Wellenleiters beim Aufbau der Übertragungsleitung aus einzelnen dielektrischen Wellenleiterstücken oder wenn man in die Übertragungsleitung einzelne Funktionseinheiten, zum Beispiel ein Dämpfungsglied, einen Phasenschieber aus dielektrischem Wellenleiter, einfügen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der erwähnten Mängel eine Hochstfrequenzübertragungsleitung zu schaffen, die einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter enthält, dessen Befestigungselemente derart ausgeführt sind, daß sie eine starre Befestigung des dielektrischen Wellenleiters sichern und bei Aufbau der Übertragungsleitung aus einzelnen dielektrischen Wellenleiterstücken bzw. aus verschiedenen Funktionseinheiten, beispielsweise einem Dämpfungsglied, einem Phasendreher aus dielektrischem Wellenleiter, einen minimalen Einfluß auf die Kenndaten der Übertragungsleitung ausüben.

2 CM) iU 1 / Q 9 B 1

. Diese Aufgabe' wird bei einer Hochstfrequenzübertragungsleitung, die einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter mit Befestigungselementen und Trichterübergängen an den Enden der Leitung zwischen dem rechteckigen dielektrischen Wellenleiter und rechteckigen metallischen Wellenleitern enthält, dadurch gelöst, daß jedes Befestigungselement durch Metallplatten gebildet ist, die an die kleineren Flächen des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters mit Hilfe einer Spannvorrichtung angedrückt sind und deren Enden zumindest einerseits der Spannvorrichtung von diesen Flächen derart zurückgebogen sind, daß die Reflexion von den Metallplatten einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, während die größeren Flächen des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters in den Trichterübergängen senkrecht zu den größeren Flächen des rechteckigen metallischen Wellenleiters angeordnet sind.

Es ist ferner zweckmäßig, daß die andererseits der Spannvorrichtung liegenden Enden der Metallplatten der Befestigungselemente, die sich in unmittelbarer Nähe der Trichterübergänge befinden, mit deren Wandungen zusammenfallen.

Dieser Aufbau der erfindungsgemäßen Höchstfrequenz-Übertragungsleitung gestattet es, eine starre Befestigung des dielektrischen Wellenleiters bei dessen Ausführung sowohl aus steifen, als auch aus elastischem Material zu sichern, ohne daß die Kenndaten der Übertragungsleitung verschlechtert werden. Außerdem bleibt die Starrheit der Wellenleiterbefestigung bei dem Zusammenbau der Leitung aus einzelnen Wellenleiterstücken sowie beim Biegen und Verdrillen einzelner ihrer Abschnitte erhalten.

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Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erlluterto Es zeigern

Fig. 1 die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Höchstfrequenzubertragungsleitungj

Fig. 2 eine der möglichen Ausführungsvarianten für die Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters der erfindungsgemäßen Höchstfrequenzübertragungsleitung (Schnitt durch die Längsachse des dielektrischen Wellenleiters);

Fig. 3 desgleichen in Draufsicht;

Fig. k desgleichen ein Schnitt in Richtung der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine andere AuβführungβVariante für die Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters der erfindungsgemäßen Höchstfrequenz-Übertragungsleitung (Schnitt durch die Längsachse des dielektrischen Wellenleiters);

Fig. 6 desgleichen ein Schnitt in Richtung der Linie VI-VI in Fig. 5?

Fig. 7 desgleichen einen Schnitt in Richtung der VII-VII in Fig. 5;

Fig. 8 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie VIII-VIII in Fig. 5;

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Fig. 9 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie IX-IX in Fig. 5 5

Fig. 10 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie X-X in Fig. 5V

Fig. 11 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie XI-XI in Fig. 5}

Fig. 12 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie XII-XII in Fig. 5J

Fig. 13 desgleichen einen Schnitt in Richtung der Linie XIII-XIII in Fig. 5.

Die Höchstfrequenzübertragungsleitung gemäß der Erfindung enthält einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter 1 (Fig. 1) mit Befestigungselementen 2 und Trichter· übergängen 3 an den Enden der Leitung zwischen dem rechteckigen dielektrischen Wellenleiter 1 und metallischen Wellenleitern k.

Jedes Befestigungselement 2 stellt Metallplatten 5 und 5* dar, die an die kleineren Flächen 6 des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 mit Hilfe einer Spannvorrichtung 7 gedrückt sind.

Im Falle einer Befestigung des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 an einer Stütze 8 sind die Enden der Metallplatten 5 der Befestigungselemente 2 beiderseits der Spannvorrichtung 7 derart von den kleineren Flächen 6

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des dielektrischen Wellenleiters 1 zurückgebogen, daß die Reflexion von den Platten 5 einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt.

Die Spannvorrichtung 7 enthält im Falle einer Befestigung des dielektrischen Wellenleiters 1 an der Stütz« 8 Schrauben 9 (Fig. 1-4), die in einer Konsole 10 sitzen und sich auf einer oberen Zwischenlage 11 abstützen.» Flachfedern 12 (Fig. 1 - 3) drücken die obere Platte 5 an die Schrauben 9· In einer unteren Zwischenlage 13 (Fig. 2 und k) ist eine Gewindebohrung lh zur Anordnung des Befestigungselementes 2 an der Stütze 8 vorhanden·

Die Länge L (Fig. 2) des geradlinigen Abschnitts der Platten 5 ist derart gewählt, daß die erforderliche Starrheit der Befestigung des Wellenleiters 1 in dem Element 2 gesichert wird und 20 - 10 mm beträgt. Maße 2A und 2B (Fig. 3) sind derart gewählt, daß das Wellenfeld des dielektrischen Wellenleiters auf einen vernachlässigbar kleinen Wert abfällt, und betragen 2 X bzw« 1,5 λ ι

max max *

wobei λ die maximale Wellenlänge des Arbeitsfrequenzmax

bereiches des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 von entsprechendem Querschnitt ist. Für jeden Querschnitt des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 sind der Krümmungsradius R (Fig. 2) und die Länge der gebogenen Abschnitte der Platten 5 derart gewählt, daß bei dem gegebenen Befestigungselement 2 die Strahlungsverluste O,1 db nicht übersteigen, während sein Stehwellenverhältnis (SWV) nicht schlechter als 1,05 im Wellenlängenbereich 1 -7 1,5 mm ist.

Das erwähnte Befestigungselement 2 kann ohne Änderungen zur Stoßverbindung der Enden des rechteckigen dielek-

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trisehen Wellenleiters 1 benutzt werden. In diesem Falle werden die Stirnflächen der zu verbindenden Wellenleiter in der Ebene IV-IV bis zur gegenseitigen Berührung angeordnet, während die Enden der Wellenleiter zwischen den Platten 5 »it Hilfe der Schrauben 9 geklemmt werden.

Fig. 1 zeigt nur ein Element 2 zur Befestigung des dielektrischen Wellenleiters 1 an der Stütze 8. Jedoch kann in Abhängigkeit von der Länge der erfindungsgemäßen Höchstfrequenzübertragungsleitung die Anzahl der Elemente anders gewählt sein, wobei das Befestigungselement 2 gleichzeitig zur Verbindung der dielektrischen Wellenleiter 1 und zur Befestigung des Wellenleiters 1 an der Stütze 8 dienen kann.

Im Falle einer Anordnung des Befestigungselementes 2 (Fig. 1) in unmittelbarer Nähe von den Trichterübergängen 3 sind die Enden der Metallplatten 5* einerseits der Spannvorrichtung 7 von den kleineren Flächen des Wellenleiters derart zurückgebogen, daß die Reflexion von den Platten 5* den vorgegebenen Wert nicht übersteigt, während die Enden der Platten 5* andererseits der Spannvorrichtung 7 mit Wandungen 15 der Trichterübergänge 3 zusammenfallen. Bei der beschriebenen Ausführtingevariante sind die Wandungen 15 des Trichterüberganges 3 einstückig mit den Platten 5^f ausgeführt, wie dies Fig. 5 zeigt.

Die Spannvorrichtung 7 ist im F_alle einer Anordnung der Befestigungselemente 2 in unmittelbarer Nähe von den Trichterübergängen 3 in Form einer Schelle 16 (Fig. 5) mit Schrauben 17 und einer Arretierschraube 18 ausgeführt. Die Schelle 16 und die Schraube 17 dienen zum Spannen des di-

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elektrischen Wellenleiters 1 zwischen den Platten 5*» wodurch die Steifigkeit der Kupplung gesichert wird. Nötigenfalls kann die Schraube 17 gelöst und der dielektrische . Wellenleiter 1 durch einen anderen ersetzt werden·

Die Kupplung der Trichterübergänge 3 (Fig. 1) mit dem Metallwellenleiter k erfolgt mit Hilfe der Flanschen 19 und 20 des Metallwellenleiters k.

Jeder Trichterübergang 3 (Fig. 5) besteht aus drei Abschnitten CD, DE und EF, die einen stufenlosen Übergang vom Querschnitt des metallischen Wellenleiters k gemäß Fig. 6 zum Querschnitt des dielektrischen Wellenleiters 1 gemäß Fig. 7 gewährleisten. Die größeren Flächen 21 des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 sind senkrecht zu den größeren Flächen 22 des rechteckigen metallischen Wellenleiters k angeordnet. Der Abschnitt CD (Fig. 5) hat einen Querschnitt gleich dem Querschnitt des metallischen Wellenleiters k und eine Länge gleich etwa Λ des Arbeitsbereiches des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1. Auf dem Abschnitt DE werden stufenlose die Maße in der Ebene der größeren Fläche 22 des metallischen Wellenleiters 4 verändert. Die Seitenwände 23 (Fig. 8) des Trichterüberganges 3 werden dort unterbrochen, wo das Feld des dielektrischen Wellenleiters 1 vernachlässigbar klein ist. Auf dem Abschnitt EF (Fig. 5) erfolgt eine stufenlose Änderung der Höhe des Trichterüberganges 3 von dem Maß der kleineren Fläche 2k (Fig. 6) des metallischen Wellenleiters^ auf das Maß der größeren Fläche 21 (Fig. 7) des dielektrischen Wellenleiters 1. Der Abschnitt FG (Fig. 5) stellt ein Befestigungselement 2 dar·

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Fig. 9-13 zeigt die Anordnung des dielektrischen Wellenleiters 1 gegenüber den Wandungen 15 und 23 des Trichterüberganges 3 und den Platten 5* des Befestigungselementes 2 in verschiedenen Schnitten der Figo 5·

Bei dem beschriebenen, mit dem Befestigungselement gekuppelten Trichterübergang 3 gemäß Fig. 5 übersteigen in dem eineinhalbfachen Frequenzbereich die Strahlung«Verluste 0,1 f 0_tk db und das Stehwellenverhältnis 1₈O3 7 1,10 nicht.

Der rechteckige dielektrische Wellenleiter 1, der in der vorliegenden HSchstfrequenzleitung benutzt wird, hat eine Seitenverhältnis a/b (Fig. 7) gleich zwei. Die Orientierung des elektrischen Feldes E der Grundwelle des metallischen Wellenleiters k und der Arbeitswelle des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 zeigt Fig. 6 bzw. 7·

Nachstehend ist das Verhältnis (j) zur Wahl der Querschnittsfläche S des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 angeführt. Die minimale Wellenlänge des Bereiches

. , die gleich der kritischen Wellenlänge des nächsthöheren Typs ist, bestimmt die Querschnittsfläche S des Wellenleiters 1. Bei f. = 2,1 τ 2,6 gilt

min V (1)

e - 1

worin f, die relative Dielektrizitätskonstante des Materials des Wellenleiters 1 ist.

Tabelle der Maße des aus Polyäthylen ( £ » 2,3) gefertigten rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1t

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	^λ _ΜχΗ	a [nun]	b [nun]
12	18	10	5
8	12	6,7	3,35
5,6	8	^,7	2,35
3,83	5,6	3,2	1,6

Die erfindungsgemäße Hochstfrequenzübertragungsleitung funktioniert folgendermaßen!

Die Grundwelle H des rechteckigen metallischen Wellenleiters 4 regt mit Hilfe eines der Trichterübergänge 3 in de« rechteckigen dielektrischen Wellenleiter 1 eine Arbeitswelle an, deren elektrischer Feldvektor E parallel zur größeren Fläche 21 des WellenleLters 1 gerichtet ist. Dank den stufenlosen Übergängen verläuft die Umformung der Welle H₀ in eine Arbeitewelle des dielektrischen Wellenlei ters 1 mit geringen Verlusten.

Beim Durchlaufen des Befestigungselementes 2 erfolgt die Umformung der Wellenfeldstruktur stufenlos wegen der stetigen Annäherung der Platten 5 (5^f) an die kleineren Flächen 6 des dielektrischen Wellenleiters 1 sowie auch dadurch, daß die Enden dieser Platten 5 (5*) dort aufhören, wo das Wellenfeld des dielektrischen Wellenleiters 1 bis zu einem vernachlässigbar kleinen Wert abgenommen hat.

Die erfindungsgemäße Höchstfrequenzübertragungsleitung kann ziemlich einfach aus einzelnen dielektrischen Wellenleiterstücken bzw. einzelnen Funktionseinheiten, beispiels-

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weise Dämpfungsgliedern, Phasenschiebern u. dgl«,» aufgebaut werden«

Bei der Ausführung dee dielektrischen Wellenlei ters aus elastischem Material kann die er findung s gemäße Höchst-· frequenzübertragungsleitung eine große Menge von Verdrillungs- und Biegestellen aufweisen, was besonders wichtig ist, wenn sie gegeneinander verstellbare Objekte vereinigt.

Die erfindungsgemäße Höchstfrequenzübertragungsleitung ermöglicht eine schnelle, mehrfache Montage- und Demontage, wobei diese Arbeitsgänge automatisch durchgeführt werden können.

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Claims

Patentansprüche

1J Höchstfrequenzübertragungsleitung, die einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter mit Befestigungselementen und Trichterübergängen an den Enden der Leitung zwischen dem rechteckigen dielektrischen Wellenleiter und rechteckigen metallischen Wellenleitern enthält» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement (2) durch Metallplatten (5, 5») gebildet ist, die an die kleineren Flächen (6) des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters (i) mit Hilfe einer Spannvorrichtung (7) angedrückt sind und deren Enden zumindest einerseits der Spannvorrichtung (7) von diesen Flächen (6) derart zurückgebogen sind, daß die Reflexion von den Metallplatten (5, 5¹) einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, während die größeren Flächen (21) des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters (1) in den Trichterübergängen (3) senkrecht zu den größeren Flächen (22) der rechteckigen metallischen Wellenleiter (k) angeordnet sind.
2. Höchstfrequenzübertragungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t „ daß die andererseits der Spannvorrichtung (7) liegenden Enden d.er Metallplatten (5¹) der Befestigungselemente (2), die sich in unmittelbarer Nähe der Trichterübergänge (3) befinden, mit deren Wandungen (15) zusammenfallen.

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