DE2163575C3 - Hohlletterwinkelstück - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hohiieiterwinkeistück für die Übertragung elektromagnetischer Wellen in der //ίο-Schwingungsform, bestehend aus zwei Hohlleiterabschnitten rechteckförmigen Querschnitts, deren zur Knicku^gsebene parallele Wände ineinander übergehen.

Beim Zusammenschalten von Hohlleitern treten im allgemeinen Inhomogenitäten auf, die eine Beugung der elektromagnetischen Wellen bewirken. Dabei entstehen Schwingungsformen, die sich wie Reflexionen auswirken. Bekannt ist die:;e Eigenschaft von Inhomogenitäten beispielsweise bei Einschaltung eines gekrümmten Hohlrohrleitungsabschnittes zwischen zwei gerade verlaufenden Hohlrohrleitungsabschnitten. An den Übergangsstellen treten zusätzliche Schwingungstypen auf bzw. werden die Wellen teilweise reflektiert. Die Ursache ist darin zu sehen, daß sich dort die Krümmung bzw. die Querschnir.tsform der Hohlleitung ändert. Zur Kompensierung der Wirkung dieser Störungen in der Wellenübertragung ist es bekannt, in einem Hohlleiterkrümmer die Bogenlänge der Krümmung so zu wählen, daß sich die an den einzelnen Stellen entstehenden Störungen gegenseitig auslöschen. Mit einer derartigen Ausbildung eines Hohlrohrleitungskrümmers läßt sich jedoch nur für eine bestimmte Frequenz bzw. ein sehr schmales Frequenzband eine gegenseitige Auslöschung der Störungen erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterwinkelstück rechteckigen Querschnitts zu schaffen, bei dem das Entstehen derartiger störender Wellen weitestgehend vermieden ist.

Ausgehend von einem Hohlleiterwinkelstück für die Übertragung elektromagnetischer Wellen in der //ίο-Schwingungsform, bestehend aus zwei Hohlleiterabschnitten rechtcckformigcn Querschnitts, deren zur Knickungsebene parallele Wände ineinander übergehen, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in der Weise gelöst, daß die beiden Hohlleiterabschnittc bis zum Schnitt ihrer kurveninneren Hohlleiterwandungen miteinander unter einem Knickungswinkel zwischen fiO und 7'V geführt sind und daß die kurvenäußeren Hohlleiterwandungen der beiden Hohlleiterabschnitte an ihren Eintrittsstellen in den Knikkungsbereich derart abgewinkelt geführt sind, daß der von den beiden abgewinkelten Hohlleiterwandungen eingeschlossene Winkel dem doppelten Wert des Knickungswinkels entspricht

Besonders gute Übertragungseigenschaften werden bei einem Knickungswinkel« von etwa 66° erreicht Mit einem Hohlleiterwinkelstück dieser Bemessung wird

to eine breitbandige, reflexiünsfreie Übertragung erreicht Man kann es in vorteilhafter Weise im cm-Wellenbereich zur Kurzen Umlenkung der Speiseleitung eines Hornerregers im Parabolreflektor einer Radarantenne verwenden.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß zur Untersuchung solcher Beugungsprobleme die Methode der sogenannten Orthogonalentwicklung ein exaktes mathematisches Verfahren darstellt Diese läßt sich jedoch nur anwenden, wenn die Lösungen der Wellengleichung in den einzelnen Hohlleiterbereichen durch vollständige, orthogonale Eigenfunktionssystcrnc darstellbar sind. Außerdem müssen diese Hohlleiterbereiche das von der Hohlleiteranordnung umschlossene Gebiet lückenlos bedecken.

Diese Voraussetzung wird insbesondere bei sprunghaften Querschnittsänderungen erfüllt, wie sie beim Zusammenschalten von zwei achsenparzllelen Hohlleitern in einer Querschirittsebene entstehen, schwieriger sind solche Probleme zu behandeln, bei denen es nicht

)o mehr gelingt, das von der Hohlleiteranordnung umschlossene Gebiet so in Teilbereiche aufzuteilen, daß die Lösung der Wellengleichung für jedes Teilgebiet durch ein vollständiges, orthogonales Eigenfunktionssystem darstellbar ist. In einem solchen Fall läßt sich durch

η Einführung eines dreidimensionalen Zwischenmediums mit bekannten, orthogonalen Eigenfunktionen, das den Zwischenbereich vollständig überdeckt, eine Lösung finden. Dabei ist so vorzugehen, daß zur mathematischen Beschreibung der Randwertprobleme der einzelnen Medien die Wellengleichur-gen ii. den entsprechenden Koordinatensystemen gelöst werden, wobei die exakte Berechnung des Problems noch die Erfüllung der Stetigkeitsbedingungen an den Trennflächen der einzelnen Hohlleiterbereiche verlangt. Als Trennfläche kann

ti hier jede Fläche gewählt werden, die gam: im gemeinsamen Bereich der jeweils aneinandergrenzenden Medien liegt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles, von dem wesentliche Einzclhei-

V) ten in der Zeichnung wiedergegeben sind, näher erläutert. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 und 2 das Hohlleiterwinkelstück in einer perspektivischen Darstellung und in einem Längsschnitt und die

■>) F i g. 3 ein Diagramm, aus dem dem Betrag nach der Reflexionsfaktor der HwWelle in Abhängigkeit vom Knickungswinkel λ entnehmbar ist.

Das Winkelstück besteht aus zwei Hohlleitcrabschnitten I und Il rechteckigen Querschnitts. Der

ho einzelne Hohlleiter hat die Breite a und die untereinander verschiedenen Höhen b\ bzw. b 2. Die beiden I lohlleilcrabschnitle sind derart zueinander angeordnet, daß ihre senkrecht zur Knickungsebene verlaufenden Hohlleilerwände I, 2 bzw. Γ, 2' unter einem

h\ Knickuni'swinkel nc zwischen 60° und TV geführt sind. Die zu den llohlleiterwänden parallel verlaufenden Längsachsen der Hohlleiter I und Il sind strichpunktiert eingezeichnet. Doppelt strichpunktiert sind in F i g. 2 die

Enden des normalen Querschnittes der Hohlleiter I und II angedeutet. An diesen Enden beginnt der Knickungsbereich. Die innere, senkrecht zur Knickungsebene verlaufende Hohlleiterwand 1 des Hohlleiterabschnittes I ist zu der entsprechenden Hohlleiterwand 1' des > Hohlleiterabschnittes II unter dem Knickungswinkel tx hingeführt, während die jeweils äußere, senkrecht zur Knickungsebene verlaufende Hohlleiterwand 2, 2' der beiden Hohlleiter an der Eintrittsstelle in den Knik- kungsbereich derart abgewinkelt geführt ist, daß der in von den beiden abgewinkelten Hohlleiterwänden 5, 5' eingeschlossene Winkel den Wert 2a hat. Die Hohlleiierwände 5, 5' treffen auf der Kreuzungsstelle der Längsachsen beider Hohlleiterabschnitte I und II aufeinander bzw. gehen dort ineinander über. Die ι j beiden anderen, jeweils parallel zur Knickungsebene verlaufenden Hohlleiterwände 3,4 bzw. 3', 4' der beiden Hohlleiterabschnitte mit der Höhe b 1 bzw. b 2 sind im Knickungsbereich bis zu den abgewinkelten äußeren, senkrecht zur Knickungsebene verlaufenden Hohl- :« leiterwänden 5,5' verlängert und gehen ineinander über. Besonders günstig für die Übertragungseigenschaften des Hohlleiterwinkelstückes ist ein Winke.¹ λ von nahezu 66°.

Mit dem erfindungsgemäßen Winkelstück werden für y, den angegebenen Knickungswinkel zwischen 60° und 75° sehr gute Übertragungseigenschaften erzielt. Für diesen großen Winkelbereich werden für die H

über den ganzen Frequenzbereich dieser Gmndwelle, unter Voraussetzung der im Regelfall gegebenen unendlich guten Leitfähigkeit der Hohlleiterwände, stets mehr als 96% der Energie übertragen (vgl. hierzu Diagramm nach Fig.3). Beim Zusammenschalten von zwei gleichen Rechteckhohlleitern (b\ — b 2) werden bei einem Winkel α von ziemlich genau 66° praktisch ideale Übertragungseigenschaften für die //ίο-Welle über den ganzen Frequenzbereich dieser Grundwelle erreicht, d. h. der Reflexionsfaktor der H\_U-Welle ist für diesen Betriebsfall im ganzen Frequenzbereich nahezu 0.

In dem Diagramm nach F i g. 3 ist für verschiedene

·> b

Werte von -^- Ib = Höhe der Hohlleiter, λ«ΐο = 'η ίο

Wellenlänge der H_w-Welle) der Betrag des Reflexionsfaktors der Grundwelle über dem Knickungswinkel ä aufgetragen. Dieses Diagramm veranschaulicht deutlich die vorstehenden Ausführungen über den Reflexionsfaktor in den betreffenden Bereiche^ des Knickungswinkels i\. Es ist erkennbar, daß im bereich zwischen etwa 60° und 75° weniger als 4% der Wellenenergie reflektiert werden und daß bei einem Winkelwert von etwa 66° eine praktisch störungsfreie bzw. verlusilreie Energieübertragung über den ganzen Frequenzbereich, in dem eine Übertragung der Welle in der Grundschwingungsform H]O möglich ist, durchführbar ist.

Hierin 2 Blatt Zcichnimucn

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Hohlleiterwinkelstück für die Übertragung elektromagnetischer Wellen in der //₁₀-Schwingungsform, bestehend aus zwei Hohlleiterabschnitten rechteckförmigen Querschnitts, deren zur Knickungsebene parallele Wände ineinander übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiterabschnitte (I, II) bis zum Schnitt ihrer kurveninneren Hohlleiterwandungen (1, Γ) miteinander unter einem Knickungswinkel (α) zwischen 60° und 75° geführt sind und daß die kurvenäußeren Hohlleiterwandungen (2, 2') der beiden Hohlleiterabschnitte (I, II) an ihren Eintrittsstellen in den Knickungsbereich derart abgewinkelt geführt sind, daß der von den beiden abgewinkelten Hohlleiterwandungen (5,5') eingeschlossene Winkel dem doppelten Wert des Knickungswinkels entspricht

2. Hohlleiicrwinkelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kr.ickungswinkc! α vorzugsweise einen Wert von etwa 66° aufweist