DE2328451C2 - Anordnung zur Minderung von Störwellen in vielwelligen Hohlleitern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Minderung von Störwellenanregung und Unterdrückung von Störwellen anderen Wellentyps als der Nutzwelle in Eck- und Kreuzverbindungen vielwclliger Hohlleiter mit Beugungskanten, wobei im Hohlleiserinneren ein wellendämpfender Werkstoff angeordnet ist.

Unter vielwelligen Hohlleitern sind solche Hohlleiter zu versehen, deren Querschnitte so bemessen sind, daß bei der Betriebsfrequenz mehrere Wellentypcn ausbreitungsfähig sind. In derart viclwelligcn Hohlleitern können infolgedessen neben der Nutzwclle auch andere Wellentypen an Störstellen in dem Hohlleitcrzug angeregt werden und sich ausbreiten. Sie sind als Störwellen anzusehen, die es zu unterdrücken gilt. Solche Störstellen sind insbesondere Beugungskanten, wie sie bei Eck- und Kreuzverbindungen vielwclliger Hohlleiter auftreten.

Die Unterdrückung von Störwellen ist besonders wichtig in elektrischen Weichen, da sie hier die Funktion der Weiche selbst ganz beachtlich stören kann. In Weichen ist bereits das Anbringen von Gittern in den Ecken der Hohlleiter vorgeschlagen worden, die aber nur Störwellen vom Hmn-Typ (η Φ O) in Rechteckhohlleitern bzw. vom Hmn-Typ (m i* O) in Rundhohlleitern zu unterdrücken vermögen.

Durch das Anbringen von Metallspiegeln in H-Ecken von Rechteckhohlleitern, die die HlO-WeIIe führen, werden vornehmlich Wellen vom HmO-Typ angeregt.

Das Anbringen eines Gitters zum Unterdrücken von Störwelien bringt nicht die gewünschte Wirkung, da solche Gitter lediglich Störwelien vom Hmn-Typ (n # O) zu unterdrücken vermögen. Aus der DE-AS 10 83 363 und der DE-AS 12 15 225 ist es bekannt, unerwünschte, durch Hohlleiterkrüminungcn erzeugte höhere Wellentypen mittels eines wellendämpfenden Werkstoffes zu unterdrücket!. Dabei sind gemäß der DE-AS 12 15 225 in den Hohlleiterwänden ringsum angeordnete Schlitze mit dem wellen-

zö dämpfenden Werkstoff abgeschlossen. Ein der DE-AS 10 83 363 zugrunde liegender I lohileiterkrürnmer mit kreisförmigem Querschnitt enthält eine koaxiale Auskleidung aus dem weliendämpfenden Werkstoff, die an der inneren Hohilciterwand anliegt Diese bekannten Anordnungen zur Unterdrückung von .Slörwellen sind recht aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit geringem Aufwand realisierbar ist und dabei sehr wirksam die Anregung und die Ausbreitung von Störwellen unabhängig von ihrem Typ so weit dämpft, daß sie gegenüber der Nutzwellc vernachlässigbar klein werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

J5 daß der wellendämpfende Werkstoff in der Umgebung mindestens einer Beugungskante angeordnet ist, wobei mindestens eine von zwei in einir Beugungskantc zusammentreffenden Hohlleilcrwändti'i einen Abschnitt aus dem wellendämpfenden Werkstoff aufweist, und daß Breite und Länge und die Eigenschaften dieses Abschnittes so bemessen sind, daß die Dämpfung der NuIzwcllc klein gegenüber der Dämpfung der Störwelien ist. Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Untcransprüchen hervor.

Auf diese Weise ist es möglich geworden, eine Störwcllcnanrcgung zu mindern und bereits vorhandene Störwellen in Verbindungen vielwelliger Hohlleiter zu unterdrücken. Die erfindungsgemäßc Anordnung von wellendämpfenden Abschnitten in der Hohlleitcrwand

so in der oben beschriebenen Weise hat weiter den Vorteil, di.s Verhältnis Nutzsignal zu Störsignal genau abzustimmen und das Maximum einer gewünschten Bemessung abzuwägen. An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung in !''orin von Ausführungsbcispielen und Diagrammen noch näher erläutert. In der

Fig. 1 ist das Schema einer Hohlleiter-Eckverbindung mit weliendämpfenden Abschnitten dargestellt. An ihr wird das Prinzip der Erfindung erläutert, Die

Fig. 2—4 zeigen an Hand einer Hohlleiter-Eckvcrbindung weitere Ausführungsbcispiele für die weliendämpfenden Abschnitte. In der

Fig.5 ist die Anordnung wellendämpfender Abschnitte in einem Hohlleitcrkrcu/. erläutert worden.

Fig. 6 zeigt Meßdiagrammc verschiedener Hohllciterccken, die mit der in

Fig. 7 dargestellten Meßanordnung durchgeführt wurden. Die

F i g. 8 und 9 zeigen Meßobjekte.

In der Fig. 1 fällt die in Pfeiirichtung in Arm 1 eingespeiste Nutzwelle auf den Spiegel 5. erfährt hier eine Reflexion und tritt aus dem Arm 2 wieder aus. An den Kanten im Verlauf der Ecke wird die eingespeiste Welle gebeugt. Dadurch wird der Strombelag auf dem Spiegel in unerwünschter Weise verzerrt. Es werden Störwellen angeregt, die meist von anderem Wellentyp als die Nutzwelle sind.

Werden nun Hohlleiterwandabschnitte neben den Beugungskanten wellendämpfend ausgeführt, so wird das Feld der Nutzwelle in der Wandungsnähe beim Eintritt in den Eckbereich so ver.formt, daß eine geringere Wellenbeugung stattfindet Es werden also in verringertem Maße Störwellen angeregt.

Zu dieser verringerten Siörwellenanregung tritt noch ein weiterer Effekt Durch die wellendämpfenden Abschnitte neben den Beugungskanten wird vorteilhafterweise ein Stück eines Hohlleiters mit verlustbehaficten Scitcnwänden gebildet Es isl bekannt, daß in vielwelligen Rechteckhohlleitcrn mit verlustbehaf'oten Sciienwänden HmO-Wellen proportional zu m- gedämpft werden. Beispielsweise werden also in einer Rcchtcckhohlleilcrecke in der H-Ebenc, die erfindungsgemäß auf der gesamten Länge der Beugungskanten mit wcllcndämpfenden Abschnitten nach Fig. 1 versehen wurde, durch eine HlO-Nutzwellc nicht nur in geringerem Maße Störwellen vom HmO-Typ angeregt, sondern diese Wellen werden auch noch proportional zum Quadrat ihrer Ordnung bedämpft

Hierbei ist zu beachten, daß das Dämpfungsmaterial so bemessen wird, daß die Nutzwelle möglichst wenig und die Slörwellen möglichst stark bedämpft werden. In der Fig. 1 ist die gesamte Wandung in der Umgebung der Hohlleiterkanten aus wellendämpfendem Material ausgeführt worden. Es können sechs Abschnitte I — Vi unterschieden werden. Eine verminderte Störwellenanrcgung kann bereits erreicht werden, wenn mindestens einer der Abschnitte I —Vl aus wellcndämpfendcm Material ausgeführt wird. Weiterhin isl es nicht notwendig, daß alle Abschnitte gleich breit oder in der gleichen Weise ausgeführt werden. Die Breite S der Abschnitte ist so bemessen, daß eine möglichst große Störwcllenmindcrung eintritt. Gleichzeitig steigt jedoch mit der Breite ßdie Nutzwellcndämpfung, ;;o daß mit der Breite B ein Kompromiß zwischen Störwcllenmindcrung und Nutzwellcndämpfung gefunden werden muß.

Zur Erzielung einer möglichst großen Störwcllenminderung ist es auch sinnvoll, einen wellendämpfcnden Abschnitt aus mehreren Unterabschnitten mit verschiedenen Absorptionseigenschaften zusammenzusetzen oder die Absorptionseigenschaften des Dämpfungsmaterials kontinuierlich über der Abschnittsbreitc zu ändern. Da in Rundhohllciterverbindungen die Beugung längs der ßeugungskantcn verschieden sturk ist, kann hier auch die Breite des wellendämpfcnden Abschniits neben einer Beugungskanlc variieren.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele solcher wellendämpfcnden Abschnitte, demonstriert ;in einer Hohllciterecke. In F i g. 2 sind Abschnitte aus wellendämpfendem Material, beispielsweise Folie, in die Hohllciierwandung eingelassen worden. Fi g. 3 zeigt eine Anordnung, bei der dünnes Dämpfungsmaterial auf die I lohllcitcrwupd aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt ist. Fig.4 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei clei jedoch die Ecke ausgespart bleibt. Für Anzahl und Bemessung der Abschnitte in den F i g. 2 bis 4 gilt das zu F i g. I Gesagte.

Die Anordnung von wellendämpfertdem Material in Hohlleiierkreuzungen ist in der Fig.5 dargestellt Die grundsätzliche Anordnung der Streifen wellendämpfenden Materials bieibt auch erhalten, wenn in die Hohlleiterkreuzung dielektrische Einsätze eingefügt werden, wie sie z. B. zum Bau eines quasioptischen Richtkopp lers notwendig sind.

Für die einzelnen dämpfungsbehafteten Abschnitte der in der Fig.5 beschriebenen Anordnung sind die in

to den F i g. I bis 4 gezeigten Ausführungsformen möglich. Hinsichtlich Anzahl und Bemessung der Abschnitte gilt das zu F i g. I Gesagte.

Es ist bekannt, daß in Hohlleitern mit verlustbehafteten Seitenwänden eine Störwellendämpfung erfolgt, die mit der Ordnungszahl der Störwelle zunimmt. Eine Nutzwellc niedriger Ordnungszahl wird also nur wenig gedämpft. Um zu zeigen, daß zusätzlich zu diesem bekannten Effekt durch die erfindungsgemäße Ausbildung, der verschiedenen Anordnungen Hne weitere erhebli-

2Q ehe Störsvellenminderung eintrit«. sind in der F i g. 6 Meßdiagrammc wiedergegeben, die mit der in Fig. Γ gezeigten Meßanordnung durchgeführt wurden. Dabei handelt es sich um einen Wobbelgenerator im Frequenzbereich von 29—40GHz, der das Meßsignal in einen Hohlleiter /?320 auskoppelt, der nur die HIO-WeIIe führt. Über ein variables Dämpfungsglied gelangt das Signal zu einem Hohlleiterübergsng R 320/R 70. Das Meßobjekt MO ist aus dem vielweiligcn Hohlleiter R 70 aufgebaut Hinter dem Meßobjekt folgt wieder ein Hohlleiterübergang R 70/R 320, an den ein angepaßter Detektor angeschlossen ist. Die Größe des dctcktierten HlO-Signals wird von einem logarithmischen Meßinstrument aufgezeichnet.
Bei den folgenden Diagrammen der F i g. 6 ist die

J5 Dämpfung des Mcßsignals über der Frequenz aufgetragen. In der Kurve a dieses Diagramms wird die Meßanordnung im Kurzschluß ohne Meßobjek: gemessen. Im Verlaufe der Hohlleiterübergänge werden bereits in geringem Maße Störwellen angeregt, die zwischen den r -.-iden Hohllciterübergängen in Resonanz geraten. Diese Resonanzen sind als scharfe Spitzen im Kurvenverlauf zu erkennen. Die übrige Welligkeit der Kurve rührt vom Wobbelgenerator her.
Die Kurve b zeigt die gleiche Meßanordnung, jedoch mit einem zwischengeschalteien Meßobjekt und einer am variablen Dämpfungsglied zusätzlich eingestellten Grunddämpfung von 1 dB. Für die Kurven c und d ist die Grunddämpfung jeweils um ein weiteres dB erhöht worden. Als Meßobjekt für die Kurve b diente eine y?70-Hohlleiterstrecke in der Η-Ebene, bei der 5 mm breite Diimpfungsfolien in der in F i g. 8 gezeigten Weise '"!geordnet waren. An Kurve b ist zu erkennen, daß kaum Resonanzspitzen auftreten, die Störwellendämpfung im Verlauf der Ecke also hoch ist.

Die Kurve c zeigt das Verhalten dei gleichen Anordnung, bei der als Meßobjekt jedoch eine /?70-Hohlleitcrccke in der Η-Ebene dient, die ohne verlustbehaftttes Material ncUen den Beugungszonen aufgebaut ist. Bei ihr sind gemäß der F i g. 9 die gleichen Dämpfungs-

W) streifen wie in F i g. 8 im Abstand von 20 mm zu der Ecke angebracht worden. In diesem Abstand spielt die Bcugungsmindcrung keine Rolle mehr und durch die Streifen wird nur der bekannte Effekt der Störwellenminderung in einem Hohlleiter mit verlustbehafteter Seitenwand hervorgerufen. Die Kurve c zeigt gegenüber der Kurve b eine deutlich höhere Zahl von tiefen Rcsonanzspit7.cn; die Anordnung nach Fig. 8 bringt also im Hinblick auf die Slörwellenniinderung erhebliche

Vorteile gegenüber einer Anordnung nach (·' i g. 9.

Die Kurve d zeigt schließlich die Resonan/.spitzen, die von der gleichen Hohlleilcrstrecke hervorgerufen werden, wenn alle Dämpfungsstreifen entfernt werden.

Damit wird deutlich gemacht, wie die in der Kurve d aufgezeichneten Spitzen der Störwellenresonanzcn bei der Kurve c ein wenig und bei Kurve b in der erfindungsgemäßen Anordnung sehr stark verschwinden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen m

20

25

M)

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Minderung von Störwellenanregung und Unterdrückung von Störwellen anderen Wellentyps als der Nutzwelle in Eck- und Kreuzverbindungen vielwelliger Hohlleiter mit Beugungskanten, wobei im Hohlleiterinneren ein wellendämpfender Werkstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wellendämpfende Werkstoff in der Umgebung mindestens einer Beugungskante angeordnet ist, wobei mindestens eine von zwei in einer Beugungskante zusammentreffenden Hohlleiterwänden einen Abschnitt aus dem wellendämpfenden Werkstoff aufweist, und das Breite und Länge und die Eigenschaften dieses Abschnittes so bemessen sind, daß die Dämpfung der Nutzwellen klein gegenüber der Dämpfung der Störwelien ist.

2. Anonijung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der svcücndsrnpfcndc Abschnitt in Fortpflanzungsrichtung der Welfeaus mehreren Unterabschnitten mit verschieden stark wcllcndämpfenden Eigenschaften besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wellendärapfenden Abschnitt in Fortpflanzungsrichtung der Welle die wellendämpfenden Eigenschaften verschieden sind.

4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Hohlleiterwand im wcllendämpfenc'iii Abschnitt aus dem wellcndämpfenden Werkstoff besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 der wrilendiimpfende Werkstoff in die Hohlleiterwand eingelassen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, diidurch gekennzeichnet, daß der wellendämpfcndc Werkstoff auf die Hohlleiterwand aufgebracht ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wellendämpfende Werkstoff aus einer Dämpfungsfolie besteht.

8. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Rechteckhohllcitcrn der wellendämpfende Werkstoff über die ganze Länge der Beugungskante erstreckt.