DE2703606A1 - Ausbreitungszeitkorrektor fuer rundhohlleiter - Google Patents

Description

28. Jan.

DIpL-Ing. Jörgen weiNMILLEH PATCNTASSEaSOH

SOi?«! GmbH

8COO r,iü;ir hen 8O Zeppelinstr. 63

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL S.A. 12, rue de la Baume, 75008 PARIS» Frankreich

AUSBREITUNGSZEITKORRSKTOR FÜR RUNDHOHLLEITER

Die Erfindung bezieht sich auf die Korrektur der Ausbreitungszeit einer Welle in einem Rundhohlleiter·

Es ist bekannt, daß im Fernmeldewesen Rundhohlleiter eingesetzt werden, deren innere leitende Fläche einen Rotationszylinder bildet und die von elektromagnetischen Wellen unterschiedlichen Frequenzen zwischen 30 bis 100 GHz durchlaufen werden.

Auf diese Weise können Signale über große Entfernungen mit einem sehr breiten Durchlaflbereich übertragen werdet»· Leider werden diese Signale jedoch allmählich verzerrt, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit ihrer verschiedenen Komponerfcen mit der Frequenz dieser Komponenten zunimmt. Bei dieser Ausbreitungsgeschwindigkeit handelt es sich nämlich um die

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Gruppengeschwindigkeit der Wellen im Leiter, von der man weiß, daß sie von der Phasengeschwindigkeit verschieden ist und daß sie mit der Frequenz zunimmt. Will man unverzerrte Signale erhalten, ist es daher notwendig, Ausbreitungszeitkorrektoren im Übertragungskreis für die Signale anzuordnen. Ein derartiger Korrektor muß den verschiedenen Signalkomponenten eine mit deren Frequenzen wachsende Verzögerung verleihen, um die höhere Geschwindigkeit der höherfrequenten Komponenten im Hohlleiter auszugleichen.

Es sind Ausbreitungszeitkorrektoren für Rechteckhohlleiter aus einer Gruppe von aneinander angeschlossenen Hohlleitern bekannt, die ein sogenanntes "magisches T" bilden, zu dem vier Zweige gehören, ein Eingangszweig, ein senkrecht zum Eingangszweig liegender Ausgangszweig sowie zwei senkrecht zum Eingangszweig und zum Ausgangszweig angeordnete Seitenzweige. Die Längen dieser Seitenzweige sind um eine Viertellängenwelle verschieden, und sie münden jeweils auf einem progressiven Reflektor, d.h. auf einem Wellenleiter mit abnehmenden Querschnitt. Die Aufgabe dieses progressiven Reflektors besteht darin, die in ihn eindringenden Wellen zu reflektieren, nachdem sie einen Weg zurückgelegt haben, der umso.länger ist, je höher ihre Frequenz ist. Bekanntlich werden die unter diesen Bedingungen über dem Eingangszweig eintreffenden Wellen zum Ausgangszweig mit einer Verzögerung übertragen, die mit ihrer Frequenz zunimmt, da die Wellen höherer Frequenzen in den progressiven Reflektoren längere Wege zurücklegen.

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Ein derartiger Ausbreitungszeitkorrektor für Rechteckhohlleiter kann bei Rundhohlleitern nur dann eingesetzt werden, wenn gleichzeitig Übergangsstücke zwischen Rundhohlleitern und Rechteckhohlleitern verwendet werden. Durch derartige Übergangsstücke werden die Anlagen kompliziert und teurer.

Es ist außerdem bekannt, Ausbreitungszeitkorrektoren unmittelbar für Rundhohlleiter herzustellen, indem die Frequenz der durch die Rundhohlleiter laufenden Wellen so umgesetzt wird, daß Signale mit wesentlich niedrigeren Frequenzen (Mittelfrequenz) erhalten werden, die mit Hilfe von konkreten elektronischen Schaltkreisen verarbeitet werden können. Diese elektronischen Schaltkreise werden dann so vorgesehen, daß sie den verschiedenen Signalkomponenten umso größere Verzögerungen verleihen, je höher die Frequenzen der diese Signale im Rundhohlleiter transportierenden Wellen sind. Derartige Schaltungen sind kompliziert und teuer.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines im Vergleich zu den bekannten Korrektoren einfacheren Ausbreitungszeitkorrektors für Rundhohlleiter.

Dieses Ziel wird durch den im Hauptanspruch definierten Korrektor erreicht. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

An Hand zweier Figuren wird nachfolgend ein Ausfühv rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Korrektors näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Korrektor entlang den Achsen des Eingangs- und des Ausgangshohlleiters.

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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Korrektorvorrichtung, die mehrere Korrektoren gemäß Fig. 1 in Reihe angeordnet enthält.

Gemäß Fig. 1 wird ein Eingangsrundhohlleiter 2 mit 50 mm Durchmesser unter einem rechten Winkel an einen Ausgangshohlieiter 4 desselben Durchmessers angeschlossen.

Koaxial in der Verlängerung des Eingangshohlleiters 2 bzw. des Ausgangshohlleiters 4 sind ein erster progressiver Reflektor 6 bzw. ein zweiter progressiver Reflektor 8 angeordnet. Diese Reflektoren sind mit ihrem jeweiligen Eingang an das gemeinsame Ende der beiden Hohlleiter angeschlossen. Die progressiven Reflektoren sind gleich aufgebaut und bestehen jeweils aus einem Rundhohlleiter, dessen Eingangsquerschnitt gleich dem der Hohlleiter 2 und 4 ist und deren Querschnitt allmählich abnimmt.

Die Änderung des Durchmessers eines Reflektors kann in Abhängigkeit vom Abstand χ vom Eingang nach der folgenden Betrachtung bestimmt werden:

T (f) + T (f) soll im betrachteten Frequenzband konstant sein. Mit T (f) = Ausbreitungszeit in der zu korrigierenden Leitung, T (f) = Ausbreitungszeit im Reflektor, f = Frequenz,

c = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum,
P = Innenumfang des zu korrigierenden Hohlleiters, η = Wurzel der Besselfunktion, die die verwendete Ausbreitungsart kennzeichnet.

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Lo = die Länge des zu korrigierenden Rundhohlleiters, P(x) - Innenumfang des Querschnitts des Reflektors an der Stelle, die in einer Entfernung χ vom Eingang dieses Reflektors liegt,

xl = Abstand vom Eingang des Reflektors, an dem die betrachtete Frequenz in dem verwendeten Ausbreitungsmode zur Grenzfrequenz wird.

V« 'Ψ

Xi

dx

1 f

(fei)

ι ι

Am gemeinsamen Ende der Hohlleiter 2 und 4 ist eine flache Scheibe 10 angeordnet« Bei dieser Scheibe handelt es sich um eine halbdurchlässige Viertelwellenscheibe, d.h. eine Scheibe, die die Hälfte der Energie der von ihr aufgefangenen Wellen reflektiert und die andere Hälfte dieser Energie durchlast, wobei sie eine Phasenverschiebung um eine Viertelwellenlänge einführt. Diese Wirkungen hängen einerseits von dem Material ab, aus dem die Scheibe besteht* beispielsweise Glas, und andererseits von ihrer Dicke in Richtung der Wellenausbreitung, beispielsweise 0,5 mm. Sie liegt senkrecht zur Zeichenebene und bildet mit den Achsen der Hohlleiter 2 und 4 einen Winkel von 45°· Sie ist so

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angeordnet, daβ die vom Eingangshohlleiter 2 eintreffenden Wellen teilweise zum zweiten progressiven Reflektor 8 hin reflektiert werden. Der andere Teil dieser Wellen wird zum ersten progressiven Reflektor 6 mit einer Phasenverschiebung von einer Viertelwellenlänge durchgelassen.

Die von den progressiven Reflektoren empfangenen Wellen werden mit einer mit steigender Frequenz wachsenden Verzögerung reflektiert. Die vom Reflektor 6 reflektierten Wellen werden anschließend teilweise durch die Scheibe IO zum Ausgangshohlleiter 4 reflektiert und teilweise zum Eingangshohlleiter 2 durchgelassen. Die Wellen, die vom Reflektor 8 reflektiert werden, werden teilweise von der Scheibe zum Eingangsleiter 2 hin reflektiert und zum anderen Teil zum Ausgangshohlleiter 4 durchgelassen. Auf der Seite des Eingangshohlleiters 2 besitzen die von den Reflektoren 6 und 8 kommenden Wellen dieselbe Amplitude, liegen jedoch in Phasenopposition, da die einen Wellen zweimal durch die Scheibe gelaufen sind und die anderen Wellen zweimal ohne Phasenverschiebung reflektiert wurden. Daraus ergibt sich, daß in den Eingangshohlleiter keinerlei Energie zurückgeleitet wird. Auf der Seite des Ausgangshohlleiters liegen die von den Reflektoren 6 und 8 kommenden Wellen phasengleich vor; daraus folgt, daβ unter Vernachlässigung der Verluste die gesamte vom Eingangshohlleiter 2 kommende Energie sich im Ausgangshohlleiter 4 wiederfindet. Die einzige Änderung, die die Wellen erfahren, besteht darin, daß die Komponenten mit höheren Frequenzen eine größere Verzögerung in den Reflektoren

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6 und 8 erhalten haben, als die Komponenten mit niedrigeren Frequenzen.

Für den Fall, daβ Ausbreitungszeiten in sehr langen Hohlleitern, beispielsweise 500 m Länge, mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Korrektors korrigiert werden müssen, sieht man sich gezwungen, sehr lange progressive Reflektoren einzusetzen, von beispielsweis 2,8 m Länge, wodurch die Abmessungen des Korrektors störend groß werden.

Daher kann es günstiger sein, mehrere derartige Korrektoren in Reihe zu schalten, so daß die Einzellängen der progressiven Reflektoren sich einander überlagern. Wenn die Länge der progressiven Reflektoren eines einzigen Korrektors L sein müßte, so beträgt die Länge der progressiven Reflektoren von N gleichen in Reihe geschalteten und dieselben Korrekturen erbringenden Korrektoren lediglich L/ft. Beispielsweise könnte die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung benutzt werden, in der die Hohlleiter als dicke Striche symbolisiert sind, während die progressiven Reflektoren mit feinen Strichen angedeutet sind. Der Ausgangshohlleiter eines Korrektors bildet den Eingangshohlleiter des folgenden Korrektors, und zwischen den Eingangshohlleitern zweier aufeinanderfolgender Korrektoren liegt ein Winkel von 90 .

Die aufeinanderfolgenden Korrektoren sind mit C und

der Ordnungszahl des Korrektors bezeichnet. Die entsprechenden

und/
Eingangshohlleiter sind mit G/3erselben Ordnungszahl bezeichnet, und die entsprechenden ersten und zweiten progressiven Reflektoren tragen die Bezeichnungen U bzw. V.

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Ein eintreffender Hohlleiter Gl verläuft horizontal. Er bildet den Eingangshohlleiter eines ersten Korrektors Cl mit den progressiven Reflektoren Ul und Vl. Der Eingangshohlleiter G2 des zweiten Korrektors C2 liegt ebenfalls horizontal. Der Eingangshohlleiter G3 des dritten Korrektors C3
ist zur Horizontalen so geneigt, daß der Korrektor C3 höher liegt als der Korrektor C2.

Ganz allgemein sind die Korrektoren gleichmäßig auf vier Senkrechten verteilt, die die Kanten eines Prismas bilden, um das die Hohlleiter stets in derselben Richtung herumgeführt sind. Die jeweils übereinanderliegenden Hohlleiterabschnitte verlaufen zueinander parallel. Diese Anordnung ermöglicht die Reihenschaltung einer großen Anzahl von erfindungsgemäßen Korrektoren mit minimalem Raumaufwand. Der
abgehende Hohlleiter GN besteht aus dem Ausgangshohlleiter
des letzten Korrektors.

Patent

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Ausbreitungszeitkorrektor für Rundhohlleiter, dadurch gekennzeichnet, dafl ein Eingangsrundhohlleiter und ein Ausgangsrundhohlleiter gleichen Durchmessers unter einem Winkel zueinander angeordnet und im Scheitel aneinander angeschlossen sind, daß zwei progressive Reflektoren, die je aus einem Rundhohlleiter bestehen, deren eingangsseitiger Durchmesser gleich dem Durchmesser des Eingangs- bzw. Ausgangshohlleiters ist und deren Durchmesser vom Eingang so abnimmt, daß die in die Reflektoren eintretenden Wellen reflektiert werden, nachdem sie einen Weg durchlaufen haben, der umso größer ist, je höher ihre Frequenz ist, wobei dieser erste Reflektor in der Verlängerung des Eingangshohlleiters jenseits des Scheitels angeordnet und an diesen angeschlossen ist, und der zweite progressive Reflektor in der Verlängerung des Ausgangshphlleiters jenseits des Scheitels angeordnet und an diesen angeschlossen ist, und daß eine halbreflektierende Viertelwellenscheibe, die den gesamten Innenquerschnitt der Hohlleiter im Scheitelbereich einnimmt, so angeordnet ist, daß die Achse des Eingangshohlleiters im Verhältnis zu dieser Viertelwellenscheibe symmetrisch zur Achse des Ausgangshohlleiters liegt, wobei das Material und die Dicke dieser Viertelwellenscheibe so gewählt werden, daß die Scheibe eine Hälfte der Energie der von ihr empfangenen Wellen mit

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   ORlOlNAL INSPECTED

   einer Phasenverschiebung von einer Viertelwellenlänge durchläßt und daß sie die andere Hälfte dieser Energie reflektiert.

   2 - Korrektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des Eingangshohlleiters und des Ausgangshohlleiters sich unter einem rechten Winkel schneiden.

   3 - Korrektor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mehreren gleichartigen Korrektoren in Reihe eine Korrekturvorrichtung bildet, indem jeweils der Ausgangshohlleiter eines Korrektors den Eingangshohlleiter des nächsten bildet.

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