DE2455869C3 - Wellentypwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff! einen Wellentypwandler, bestehend aus einem Rund-Hohllcitcrabsennitt und einem dazu parallclgeführten Rechieck-Hohlleiterabschnitt, die über Öffnungen in einem beiden Hohlleiterabschnitten gemeinsamen Wandteil miteinander gekoppelt sind, wobei Mittel zur Unterdrückung unerwünschter Wellentypen vorgesehen sind.

Es ist bekannt, einen Wellenleiter mit Rechtcckquerschnitt an einen Wellenleiter mit Krcisquerschnitl in der Weise anzukoppeln, daß der eine in Längsrichtung auf den anderen gelegt wird, wobei die Wandung des Rundhohlleiters im Bcrühriingsbereich mit dem Rechtcckhohllciter entlang einer Mantellinie mit Koppiungsöffnungen versehen ist, die mit einer der Längsseiten des den Rechteckhohllciicr bildenden Parallelepipeds in Verbindung stehen. Diese Längsseitc entspricht der kleinsten Seite des Rechteckhohllciters. So können bei Vorhandensein eines Grundwellentyps TEm, dessen Magnetfeld parallel zu den kleinen Seiten des Rechtecks liegt, durch eine Kopplungsöffnung elektrische Wellentypen erregt werden, wie beispielsweise der Grundwellentyp TEoi, dessen Magnetfeld tangential zum Feld des Rcchteckhohlleiters verläuft. Es gibt viele Meßgeräte, die Anschlüsse in Form von Rechteckhohlleitern aufweisen, während Fernübcrtragungsleitungen oft aus Rundhohlleitern hergestellt werden. Die Umwandlung zwischen diesen beiden Wellenleiterarten wird daher häufig verwendet, entweder zur Erregung oder zur Analyse des Wellentyps TEoi. Jedoch liegt der Grundwellentyp TEo₁ nicht isoliert vor, sondern wird von störenden Oberwellen begleitet, wie beispielsweise vom Wellentyp TEo>. Wenn es notwendig ist, einen bestimmten Wellentyp von den übrigen zu trennen, dann wird dies erreicht, indem die Anzahl der Kopplungsöffnungen vergrößert wird, wofür sehr lange parallele Hohlleitcrstrecken erforderlich sind.

Es gibt auch Wandler, bei denen der Wellentyp TE,,, in den Wellenlyp TE2». dünn in den Typ TE22 und anschließend in den Wellentyp TEoi umgewandelt wird. Die dazu verwendeten Geräte sind sehr raumaufwendig, und ihre Wirksamkeit bei der Bildung einer reinen Welle TEoi ist nicht immer ausreichend.

Mit dem crfindungsgcmäßen Wandler können diese Nachteile behoben werden. Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen Wandler zu entwerfen, bei dem in einem kreisförmigen Mehrtypwellenleiter nach Wunsch ein bestimmter Wcllentyp, wie TE_O| oder TE₁₁... erregt oder analysiert wird und gleichzeitig der stärkste Slörwcllentyp um einen Wert von 2OdB im Verhältnis zum erwünschten Wcllentyp gedämpft wird.

Diese Aufgabe wird durch den im Haupianspruch gekennzeichneten Wandler gelöst.

Hevorzuglc Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchcn gekennzeichnet.

Unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 wird anschließend ein Ausfülirungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wandlers beschrieben.

In den Figuren sind für dieselben Bestandteile dieselben Bezugszeichen verwendet.

F i g. la stellt eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Wandlers dar;

F i g. Ib zeigt einen Schnitt durch den Wandler gemäß Fig. la entlang A-A;

F i g. 2 stellt eine perspektivische Teilansicht des Wandlers gemäß F i g. 1 mit hochgeklapptem Rechteckhohlleiter dar;

F i t. 3a zeigt perspektivisch das im Innern des Wandlers gemäß Fi g. 1 angeordnete Dämpfungsglied;

Fig. 3b, 3c und 3d stellen Schnitte entlang B-D. C-C bzw. D-Dgcmäß F i g. 3a durch ein Dämpfungsglied dar, das zu einem erfindungsgemäßen Wandler gehört, der den Wellentyp TEoi begünstigt;

F i g. 3e zeigt einen Schnitt entlang D-D der F i g. 3a durch ein Dämpfungsglied, das zu einem erfindungsgernäßen Wandler gehört, der den Wellenlyp TE02 begünstigt.

In den Fig. la und Ib ist ein Wandler zu sehen, der aus einem Rechteckhohlleitcrabschnitt 1 besteht, der parallel auf einen Rundhohlleiterabschnitt 2 gelegt ist. Der Rcchtcckhohlleitcr ist auf dem Rundhohlleiter mit Schrauben befestigt, die hier nicht dargestellt sind.

Der Innenraum 3 des Rechteckhohlleitcrs 1 ist mit dem Innenraum 4 des Rundhohlleiters 2 über Kopplungsöffnungen, wie beispielsweise 16, gekoppelt. In Fig. 2 ist zu sehen, daß der Innenraum 3 des Rcchteckhohlleiterabschnitts 1 an den Enden gekrümmt ist und in Querrichtung zur Wandlerachse über Anschlüsse 6 und 7 zugänglich ist. An den Anschlüssen 6 und 7 können Verbindungsstücke 8 und 9 angebracht werden, die einen Flansch wie beispielsweise 10 aufweisen und auf den Körper der beiden Hohlleiter 1 und 2 geschraubt werden können, wobei Stellen !! und 12, auf die die Flansche 10 gesetzt werden, plan

gearbeitet sind. In F i g. 1 sind mit 13 und 14 die Anschlußflansche des Rundhohlleiters 2 bezeichnet.

Über die gesamte Länge des Innenraums 4 hinweg weist der Rundhohlleiter 2 ein metallisches Dämpfungsglied 15 auf, dessi.-n Form weiter unten genauer s beschrieben wird.

Der Rechteckhohlleiler 1 wild mit der Grundwelle TF-iii betrieben. Rr ist über Anschlüsse 8 und 9 mit Meßgeräten verbunden oder aber, wenn der Wundler im Wellenerregungsbetrieb arbeitet, mit einem Generator, der elektromagnetische Wellen des Typs TKm an einem der Verbindungsstücke 8 oder 9 einspeist. An einem der linden des Rundhohlleiters tritt dann eine Welle des Grund'.yps TFm oder Τΐί,,ι aus, während das andere Fnde durch eine geeignete Last abgeschlossen wird. Wenn der Wandler im Wellentyp-Analysierbetrieb arbeitet, empfängt man über eines der Verbindungsstücke 8 oder 9 eine elektromagnetische Welle des Typs TFiu, ausgehend von den im Rundhohlleiter 2 vorhandenen Wellentypcn TFm oüer ΊΈ02; dieser Rundhohlleiter 2 ist dabei an einen Mehriyp-Grundhohlleiter angeschlossen, der analysiert werden soll. Folglich gibt es zwei Wandlerversionen, nämlich die den Wellentyp TFoi und die den Wellenlyp TFn₂ hervorhebende Version. Beide Versionen entsprechen der 2s allgemeinen Form der Fig. la bis 3c und unterscheiden sich nur durch die Größe ihrer Bestandteile.

In F i g. 2 sind die Kopplungsöffnungen, wie beispielsweise 16, zwischen dem Rechteckhohlleiter 1 und dem Rundhohlleiter 2 zu sehen. Diese Öffnungen sind in einer Reihe auf einer Mantellinie des Innenraur.is 4 über eine bestimmte Länge hinweg auf beiden Seiten der Wandlermitle angeordnet. So weist ein Wandler, der im 40- bis 50-Gl Iz-Band arbeitet und eine Dämpfung von etwa 2OdB /wischen dem Rechteckhohlleiler und is Rundhohlleiter bewirkt, 36 Öffnungen auf, die über eine Lange von etwa 100 mm verteilt sind, wobei die Gesamtlänge des Wandlers 3.35 mm beträgt. Fin anderer Wandler, der im gleichen Frequenzbereich arbeitet und eine Dämpfung von lediglich 1OdB hervorruft, muß eine größere Anzahl von Öffnungen aufweisen (60), die etwa über 167 mm verteilt sind, wobei die Gesamtlänge des Wandlers dann 429 mm beträgt.

Fine einzelne Kopplungsöffnung erregt im Rundhohlleiter eine große Anzahl von Wellentypcn, und zwar solche, die unter der Grenzfrcqucnz des betrachteten Frequenzbandes liegen. Eine große Anzahl von über eine gegebene Länge hinweg verteilten Kopplungsöflnungen dagegen begünstigt denjenigen der erregten Wellentypcn, dessen Phasengcsehwindigkeit der einfallenden Rechtcckwelle am nächsten kommt, und zwar um so mehr, als diese Länge groß ist.

In den beschriebenen Beispielen weisen bestimmte Wellcntypen Phasengeschwindigkeiten auf, die der Phasengeschwindigkeit der gewünschten Welle relativ nahe kommen. Die Kopplungslä.ige, mit der die Nutzwelle ausgewählt werden könnte, wäre zu groß, wenn man nicht das Dämpfungsglied 15 verwenden würde, das einen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist, derart, daß die jeweils unerwünschten Wellentypen gedämpft werden.

Der Abstand ü /wischen den Mittelpunkten der Öffnungen 16 wird so gewählt, daß eine rücklaufende Welle, die sich in der der einlallenden Welle entgegengesetzten Richtung ausbreiten könnte, ausgeschieden wird.

Der Durchmesser und der Abstand der öffnungen werden in Abhängigkeit von der durch die Kopplungslänge festgelegten Anzahl von Öffnungen so gewählt, daß die gewünschte Dämpfung zwischen dem Rechteckhohlleiter und dem Rundhohlleiter erreicht wird.

Für den Fall des Wandlers, der den Wellcntyp TF.01 hervorhebt, müssen die öffnungen 1,62 mm Durchmesser und einen Abstand d voneinander von 2,86 mm aufweisen. Für den Fall eines Wandlers, der den Wellentyp TF02 hervorhebt, müssen die öffnungen 1,7 mm Durchmesser und einen Abstand t/von 2,84 mm aufweisen.

Darüber hinaus kann durch geeignete Wahl des Durchmessers des Hohlraums 4 des Riindhohlleiiers 2 die Welleniypunterscheidung verbessert werden. Finden Fall des Wandlers, der mit der Welle TFm arbeitet, beträgt dieser Durchmesser 10 mm, womit im 40- bis 50-G Hz-Band die WeIIeTF₁₁? unterdrückt werden kann. Für den Fall des Wandlers, der mit der Welle TF,,.. arbeitet, beträgt der Durchmesser, bei dem die Welk· TF02 durchgelassen wird, für denselben Bandbeieich 18,4 mm.

In den F i g. 3a bis 3c wird das metallische Dämpfungsglied 15 dargestellt. Fs handelt sich dabei um eine Metall/unge, deren Querschnitt in dem Bei eich, der den Kopplungsöffiumgen 16 diametral gegenüberliegt, konstant bleibt. Zu den Fnden des Rundhohlleiters 2 hin verjüngt sich die Zunge, bis sie einen schmalen Grat 17 bildet. Zwischen den beiden Fxiremformen, d. h. dem schmalen Gral und dem Bereich mit konstantem Querschnitt, liegt ein Übergangsbereich, i,i dem sich der Querschnitt 18 langsam weitet (F" i g. 3c).

Im Fall des Wandlers, der die Welle TFm hervorhebt (I-ig. 3d), bildet der konstante Querschnitt einen Kreisausschnitt mit einem Zentriwinkel von 60 . Im Fall des Wandlers, der die Welle TF₁₁) (F i g. 3e) hervorhebt, beträgt der Zentriwinkel 40'.

Die Zunge dampft insbesondere die magnetischen Wellentypcn TM und die elektrischen Wellcniypen außer TF.01 und TF02. bei denen die elektrischen Felder parallel zu den radialen Wandungen der Zunge verlaufen.

Der erfindungsgemäßc Wandler ermöglicht es, unerwünschte Wellentypen mit einer Dämpfung von mehr als 20 d'i herauszufillern.

Der erfindungsgemäße Wandler kann in allen Fällen verwendet werden, in denen man eine Frregung bzw. Analyse entweder des Wellentyps TF<n oder des Wellentyps f F₀; erreichen will.

Besonders interessante Λnwendungsmöglichkeilen ergeben sich auf dem Gebiet der Mikrowellenverbindungsleitungen, die mit besonders reinen Wellentypen arbeiten sollen.

Hierzu 2 Blatl Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Wellentypwandler, bestehend aus einem Rund-Hohlleiterabschnitt und einem dazu paralleigeführien Rechteck-Hohlleiterabschniu, die über Öffnungen in einem beiden Flohllciterabschnittcn gemeinsamen Wandteil miteinander gekoppelt sind, wobei Mittel zur Unterdrückung unerwünschter Wellentypen vorgesehen sind, dadurch gckcnnzeifhnet, daß diametral zu den Koppkingsöffnungen (16) in dem Rund-Hohlleitcrab.schniit (2) ein metallisches Dämpfungsglied (15) für unerwünschte Wellentypen angeordnet ist, dessen Querschnitt bei gleichem Radius wie der Innenradius des Rund-Hohllcherabschnitts die Form eines Kreissektors aufweist, dessen Zentriwinkel in dorn Bereich des Rund-Hohlleiters, über den die Kopplungsöffnungen verteilt sind, konstant ist und in den beiderseits daran angrenzenden Bereichen kontinuierlich bis auf einen Wert nahe Null Grad abnimmt, wobei die Winkelhalbierende des Zentriwinkels über der gesamten Länge des Dämpfungsgliedes in der Ebene liegt, die durch die Achsen der Kopplungsöffnungen und die Hohllciterachs.cn festgelegt ist.
2. 2. Wellentypwandler nach Patentanspruch 1, dessen Rund-Hohlleiterabschnitt und Kopplungsöffnungen für eine Hervorhebung des Wellentyps TE01 dimensioniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel des kreissektorförmigen Querschnitts des Dämpfungsgliedes in dem Bereich, in dem er konstant ist, bOⁿ beträgt.
3. 3. Wellentypwandler nach Patentanspruch 1, dessen Rund-Hohlleiterabs:ehnitt und Kopplungsöffnungcn für eine Hervorhebung des Wcllentyps TE02 dimensioniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel des kreissektorförmigen Querschnitts des Dämpfungsglieds in ϋ'Ίη Bereich, in dem er konstant ist, 90' beträgt.

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