DE2115380B2

DE2115380B2 - Hoechstfrequenzuebertragungsleitung

Info

Publication number: DE2115380B2
Application number: DE19712115380
Authority: DE
Inventors: Wiktor Feodosewitsch; Roschkow German Danilo witsch; Rjabow Boris Iwanowitsch; Moskau; Udowentschik Wasilij Semenowitsch Wilnjus; Wsjatyschew (Sowjetunion)
Original assignee: Moskowskij Ordena Lenina Energetitscheskij Institut, Moskau
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1976-12-09
Also published as: FR2134298B1; DE2115380A1; FR2134298A1; US3683299A; GB1305002A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von elektromagnetischen Höchstfrequenzwellen, nämlich eine Höchstfrequenzübertragungsleitung, bestehend aus einem rechteckigen, dielektrischen Wellenleiter mit Befestigungselementen und Trichterübergängen zwischen den Enden des Wellenleiters und jeweils einem rechteckigen metallischen Hohlleiter.

Eine derartige Höchstfrequenzübertragungsleitung kann für den Aufbau von verschiedenen Funktionseinheiten, zum Beispiel Meßschaltungen, insbesondere Brückenschaltungen für die Messung geringer Reflexionen, verwendet werden.

Derartige Höchstfrequenzübertragungsleitungen sind bereits bekannt (vgl. z. B. US-PS 28 29 351).

Dort ist der rechteckige dielektrische Wellenleiter im Innern eines Abschirmhohlzylinders mit Hilfe von Befestigungselementen in Form von dünnen Scheiben aus Werkstoff mit einer Dielektrizitätskonstante nahe dem Wert Eins befestigt, während die Enden des dielektrischen Wellenleiters in Trichterübergängen untergebracht sind.

Dieser Aufbau der Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters gewährleistet einerserseits keine hinreichend starre Befestigung des dielektrischen Wellenleiters auf der Achse der Höchstfrequenzübertragungsleitung bei deren elastischer Ausführung und andererseits keine starre und genaue Kupplung der Enden der dielektrischen Wellenleiter, wenn die Höchstfrequenzübertragungsleitung aus einzelnen dielektrischen Wellenleiterstücken aufgebaut ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Höchstfrequenzübertragungsleitung der eingangs geschilderten Art 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 einen minimalen Einfluß auf die Kenndaten der Übertragungsleitung ausüben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Befestigungselement rechteckige, langgestreckte, abschirmende Metallplatten enthält, die an dibeiden schmäleren Flächen des Wellenleiters mit Hilf einer Spannvorrichtung angedrückt sind und derei Enden derart aufgebogen sind, daß die Reflexion voi den Metallplatten einen vorgegebenen Wert nich übersteigt, und daß die breiteren Flächen des Wellenlei ters in den Trichterübergängen senkrecht zu de; breiteren Flächen der Hohlleiter angeordnet sind um die Metallplatten sich dort nur in Richtung de: dielektrischen Wellenleiters erstrecken.

Der Aufbau dieser Höchstfrequenzübertragungslei

tung gestattet eine starre Befestigung des dielektrischer

Wellenleiters bei dessen Ausführung sowohl aus steifen als auch aus elastischem Material, ohne daß dit Kenndaten der Höchstfrequenzübertragungsleitung

verschlechtert werden. Außerdem bleibt die Starrheii der Wellenleiterbefestigung bei dem Zusammenbau dei Höchstfrequenzübertragungsleitung aus einzelnen WeI-

lenleiterstücken sowie beim Biegen und Verdriller

zo einzelner ihrer Abschnitte erhalten.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht der Höchstfrequenzübertragungsleitung,

F i g. 2 eine der möglichen Ausführungsformen für die

Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters der Höchstfrequenzübertragungsleitung, nämlich einen Schnitt durch die Längsachse des dielektrischen Wellenleiters,

F i g. 3 dieselbe in Draufsicht,
F i g. 4 einen Schnitt IV-IV von F i g. 2,
F i g. 5 eine andere Ausführungsform für die Befestigungselemente des dielektrischen Wellenleiters der Höchstfrequenzübertragungsleitung, nämlich einen Schnitt durch die Längsachse des dielektrischen Wellenleiters,

F i g. 6 einen Schnitt VI-VI von F i g. 5,
F i g. 7 einen Schnitt VII-VII von F i g. 5,
F i g. 8 einen Schnitt VIII-VIII von F i g. 5,
F i g. 9 einen Schnitt IX-IX von F i g. 5,
F1 g. 10 einen Schnitt X-X von F i g. 5,
F i g. 11 einen Schnitt XI-XI von F i g. 5,
F i g. 12 einen Schnitt XII-XII von F i g. 5,
Fig. 13 einen Schnitt XHI-XIII von F i g. 5.

Die Höchstfrequenzübertragungsleitung enthält einen rechteckigen dielektrischen Wellenleiter 1 (F i g. 1) mit Befestigungselementen 2 und Trichterübergängen 3 zwischen den Enden des Wellenleiters 1 und jeweils einem rechteckigen metallischen Hohlleiter 4.

Jedes Befestigungselement 2 enthält Metallplatten 5 und 5', die an die schmäleren Flächen 6 des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 mit Hilfe einer Spannvorrichtung 7 angedrückt 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 schmäleren Flächen 6 des dielektrischen Wellenleiters 1 aufgebogen, daß die Reflexion von den Metallplatten 5 einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt.

Die Spannvorrichtung 7 enthält im Falle einer Befestigung des dielektrischen Wellenleiters 1 an der Stütze 8 Schrauben 9 (Fig. 1—4), die in einer Konsole 10 sitzen und sich auf einer oberen Zwischenlage 11 abstützen. Flachfedern 12 (F i g. 1 —3) drücken die obere Platte 5 an die Schrauben 9. In einer unteren Zwischenlage 13 (F i g. 2 und 4) ist eine Gewindeboh-

rung 14 zur Anordnung des Befestigungselementes 2 an der Stütze 8 vorhanden.

Die Länge L (F i g. 2) des geradlinigen Abschnitts der MetaUplatten 5 ist derart gewählt, daß die erforderliche Starrheit der Befestigung des Wellenleiters 1 in dem s Befestigungselement 2 gesichert wird und 20—10 mm beträgt. Maße IA und 2B (F i g. 3) sind derart gewählt, daß das Wellenfeld des dielektrischen Wellenleiters 1 auf einen vernachlässigbar kleinen Wert abfällt Sie betragen 2 k_max bzw. 1,5 k_nau, wobei X_n-^_x die maximale Wellenlänge 2des Arbeitsfrequenzbereiches 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 aufgebogenen Abschnitte der Metallplatten 5 derart gewählt, daß bei dem gegebenen Befestigungselement 2 die Strahlungsverluste 0,1 db nicht übersteigen, während sein Stehwellenverhältnis (SWV) nicht schlechter als 1,05 im Weilenlängenbereich I -=-1,5 mm ist

Das beschriebene Befestigungselement 2 kann ohne Änderungen zur Stoßverbindung der Enden des rechteckigen dielektrischen 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 die MetaUplatten 5 mit Hilfe der Schrauben 9 geklemmt werden.

F i g. 1 zeigt nur ein Befestigungselement 2 zur Befestigung des dielektrischen Wellenleiters 1 an der Stütze 8. Jedoch kann in Abhängigkeit von der Länge der Höchstfrequenzübertragungsleitung die Anzahl der Befestigungselemente 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 eiaer Anordnung des Befestigungselementes 2 (F i g. 1) in unmittelbarer Nähe von den Trichterübergängen 3 sind die Enden der MetaUplatten 5' einerseits der Spannvorrichtung 7 von den schmäleren Flächen des Wellenleiters 1 derart aufgebogen, daß die Reflexion von den MetaUplatten 5' den vorgegebenen Wert nicht übersteigt während die Enden der Metallplatten 5' andererseits der Spannvorrichtung 7 mit Wänden 15 der Trichterübergänge 3 zusammenfallen. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Wände 15 des Trichterüberganges 3 einstückig mit den Metallplatten 5' ausgeführt, wie dies F i g. 5 zeigt.

Die Spannvorrichtung 7 ist im Falle einer Anordnung der Befestigungselemente 2 in unmittelbarer Nähe von den Trichterübergängen 3 in Form einer Schelle 16 (F i g. 5) mit Schrauben 17 und einer Arreticrschraube 18 ausgeführt. Die Schelle 16 und die Schraube 17 dienen zum Spannen des dielektrischen Wellenleiters 1 zwischen den Metallplatten 5', wodurch die Steifigkeit der Kupplung gesichert wird. Nötigsnfalls kann die Schraube 17 gelöst und der dielektrische Wellenleiter 1 durch einen anderen ersetzt werden.

Die Kupplung der Trichterübergänge 3 (Fig. 1) mit dem metallischen Hohlleiter 4 erfolgt mit Hilfe von Flanschen 19 und 20 des Hohlleiters 4.

Jeder Trichterübergang 3 (Fig.5) besteht aus drei Abschnitten CD, DE und EF, die einen stufenlosen Übergang vom Querschnitt des Hohlleiters 4 gemäß F i g. 6 zum Querschnitt des dielektrischen Wellenleiters 1 gemäß F i g. 7 gewährleisten. Die breiteren Flächen 21 des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 sind senkrecht zu den breiteren Flächen 22 des rechteckigen metallischen Hohlleiters 4 angeordnet. Der Abschnitt CD (Fig.5) hat einen Querschnitt gleich dem Querschnitt des metallischen Hohlleiters 4 und eine Länge gleich etwa A_m„ des Arbeitsbereiche«; des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1. Auf dem Abschnitt DE werden stufenlos die Maße in der Ebene der breiteren Fläche 22 des metallischen Hohlleiters 4 geändert Die Seitenwände 23 (F i g. 8) des Trichterüberganges 3 werden dort unterbrochen, wo das Feld des dielektrischen Wellenleiters 1 vernachlässigbar klein ist. Auf dem Abschnitt EF (F i g. 5) erfolgt eine stufenlose Änderung der Höhe des Trichterüberganges 3 von dem Maß der schmäleren Fläche 24 (F i g. 6) des metallischen Hohlleiters 4 auf das Maß der breiteren Fläche 21 (Fig.7) des dielektrischen Wellenleiters 1. Der Abschnitt FG(F i g. 5) stellt ein Befestigungselement 2 dar.

Fig.9—13 zeigt die Anordnung des dielektrischen Wellenleiters 1 gegenüber den Wänden 15 und 23 des Trichterüberganges 3 und den MetaUplatten 5' des Befestigungselementes 2 in verschiedenen Schnitten der Fig. 5.

Bei dem beschriebenen, mit dem Befestigungselement 2 gekuppelten Trichterübergang 3 gemäß F i g. 5 übersteigen in dem eineinhalbfachen Frequenzbereich die Strahlungsverluste 0,1 ^0,4 db und das Stehwellenverhältnis 1,03-=-1,10 nicht.

Der rechteckige dielektrische Wellenleiter 1, der in der vorliegenden Höchstfrequenzübertragungsleitung benutzt wird, hat ein Seitenverhältnis a/b(F i g. 7) gjeich zwei. Die Orientierung des elektrischen Feldes E der Grundwelle des metallischen Hohlleiters 4 und der Arbeitswelle des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 zeigt F i g. 6 bzw. 7.

Nachstehend ist das Verhältnis (I) zur Wahl der Querschnittsfläche S des rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1 angeführt. Die minimale Wellenlänge des Bereiches λπ,ίη, die gleich der kritischen Wellenlänge des nächsthöheren Typs ist, bestimmt die Querschnittsfläche Sdes Wellenleiters 1. Bei ε = 2,1 -=- 2,6 gilt

^s '

worin ε die relative Dielektrizitätskonstante Materials des Wellenleiters 1 ist.

Tabelle der Maße des aus Polyäthylen (ε = 2,3) gefertigten rechteckigen dielektrischen Wellenleiters 1:

kmin [mm]	kmax [mm]	a [mm]	b [mm]
12	18	10	5
8	12	6,7	3,35
5,6	8	4,7	2,35
3,83	5,6	3,2	1,6

Die Höchstfrequenzübertragungsleitung funktioniert folgendermaßen:

Die Grundwelle H\o des rechteckigen, metallischen Hohlleiters 4 regt mit Hilfe eines der Trichterübergänge 3 in dem rechteckigen dielektrischen Wellenleiter 1 eine Arbeitswelle an, deren elektrischer Feldvektor E parallel zur breiteren Fläche 21 des Wellenleiters 1 gerichtet ist. Dank der stufenlosen Übergänge verläuft die Umformung der Welle /Z₁₀ in eine Arbeitswelle des dielektrischen Wellenleiters 1 mit geringen Verlusten.

Beim Durchlaufen des Befestigungselementes 2

olgt die Umformung der Wellenfeldstruktur stufenlos :gen der stetigen Annäherung der Metallplatten 5 (5') die schmäleren Flächen 6 des dielektrischen ellenleiters 1 sowie auch dadurch, daß die Enden iser Metallplatten 5 (5') dort aufhören, wo das ellenfeld des dielektrischen Wellenleiters t bis zu iem vernachlässigbar kleinen Wert abgenommen hat. Die Höchstfrequenzübertragungsleitung kann ziemlich einfach aus einzelnen dielektrischen Wellenleiterstücken aufgebaut werden.

Bei der Ausführung des dielektrischen Wellenleiters aus elastischem Material kann die Höchstfrequenzübertragungsleitung auch eine große Menge von Verdrillungs- und Biegestellen aufweisen, was besonders wichtig ist, wenn ortsveränderliche Geräte verbunden werden sollen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

#569

Claims

Patentanspruch:

Höchstfrequenzübertragungsleitung, bestehend aus einem rechteckigen dielektrischen Wellenleiter mit Befestigungselementen und Trichterübergängen zwischen den Enden des Wellenleiters und jeweils einem rechteckigen metallischen Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungselement (2) rechteckige, langgestreckte, abschirmende Metallplatten (5, 5') enthält, die an die beiden schmäleren Flächen (6) des Wellenleiters (1) mit Hilfe einer Spannvorrichtung (7) angedrückt sind und deren Enden derart aufgebogen sind, daß die Reflexion von den Metallplatten (5, 5') einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, und daß die breiteren Flächen (21) des Wellenleiters (1) in den Trichterübergängen (3) senkrecht zu den breiteren Flächen (22) der Hohlleiter (4) angeordnet sind und die MetallpJatten (5') sich dort nur in Richtung des dielektrischen Wellenleiters (1) erstrecken.