DE2800699A1 - Uebertragungssystem mit einem hohlleiter - Google Patents

Description

• Übertragungssystem mit einem Hohlleiter
• übertragungssystem mit einem Hohlleiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Ubertragungssystem mit einem Hohlleiter, dessen Abmessungen so große sind, daß sich mehrere Wellenformen ausbilden können, der jedoch nur mit der H-Grundwelle betrieben wird, wobei die Querschnittsform des Hohlleiters zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen symmetrisch ist, deren Schnittlinie die Achse des Hohlleiters darstellt, gemäß Hauptpatent ............
• (Patentanmeldung P 27 57 125.1).
• Durch diese Ausgestaltung des Übertragungsleitungssystems können die an die Abmessungen und Form der Übertragungshohlleiter gestellten Genauigkeitsforderungen verringert werden, ohne daß die Gefahr einer Drehung einer Polarisation der sich ausbreitenden Welle im Hohlleiter besteht. Derartige Übertragungsleitungssysteme wurden insbesondere zur übertragung von Hochfrequenzenergie bei sehr hohen Frequenzen eingesetzt.
• Es werden jedoch auch zur übertragung von extrem hoher Hochfrequenzenergie bei extrem niedriger Dämpfung auch im Dezimeter-und Meter-Wellengebiet Hohlleiter eingesetzt. Bisher werden in Dipl.-ing. Curt Wallach Dipl.-ing. Günther Koch Dipl.-Phys.dr.Tino Halbach Dipl.-ing. Rainer Feldkamp diesem Wellenlängenbereich nur Rechteckhohlleiter mit der H10-Welle betrieben. Ein Rechteckhohlleiter, beispielsweise für die Frequenz von 200 MHz hat hierbei die relativ großen Abmessungen von 1 x 0,5 m. Es ist außerordentlich schwierig, derartige Großhohlleiter mit ausreichender mechanischer Genauigkeit und insbesondere ausreichender mechanischer Stabilität herzustellen. Allein aus Preisgründen können die Wandstärken gegenüber den kleinen bei höheren Frequenzen verwendeten Hohlleitern nicht maßstäblich vergrößert werden, so daß ein derartiger Großhohlleiter mechanisch sehr unstabil ist.
• Um dieses Problem zu lösen, wurden bereits derartige Großhohlleiter aus relativ dünnen Leichtmetallblechen, teils mit Versteifungsrippen, teils in Sandwich-Bauweise hergestellt, die sich jedoch nicht bewährt haben. Bereits die Füllung solcher Hohlleiterzüge mit getrockneter Luft - selbst unter geringem Überdruck - führt zu einer unzulässigen mechanischen Verformung dieser Hohlleiter.
• Die Verwendung von Rundhohlleitern, die aus mechanischen Gründen vorzuziehen wären, ist in Verbindung mit H10(H11)-Wellen nicht möglich, da durch die Ungenauigkeit eine Verdrehung der Polarisationsebene auftritt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ubertragungsleitungssystem zu schaffen, das die Vorteile einer einfachen Herstellbarkeit bei geringen Toleranzanforderungen unter gleichzeitiger einwandfreier Wellenübertragung vereinigt.
• Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übertragungs leitungssysstems ist es möglich, Rundhohlleiter zu verwenden die in einfacher Weise mit gegenüber Rechteckhohlleitern vergrößerter mechanischer Stabilität herstellbar sind, ohne daß zu hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit gestellt werden müssen.
• Durch die mindestens eine Wellenführung wird sichergestellt, daß sich immer eine einwandfreie Führung des E-Vektors in dem Hohlleiterrohr ergibt und die Verwendung des Rundhohlleiters ergibt zusätzlich den Vorteil einer sehr niedrigen Dämpfung.
• Selbst bei Auftreten eines Uberdruckes im Inneren des Hohlleiters sowie bei Auftreten mechanischer Belastungen von außen treten keine Übertragungsfehler auf und es ist schließlich möglich, den Rundhohlleiter von seiner Gestalt her mit wesentlich engeren Toleranzen herzustellen, als dies bei Rechteckhohlleitern $möglich wäre.
• Die Wellenführung oder die Wellenführungen können durch eine längsverlaufende Verformung des Hohlleiterrohres hergestellt werden oder es ist möglich, getrennte Wellenführungen beispielsweise in Form von Stegen aus leitendem Material herzustellen. Weiterhin können die Wellenführungen durch an der Innenwandung des Hohlleiterrohres befestigte entsprechend leitende geformteystreifen sowie auch durch Streifen oder Wülste aus dielektrischem Material gebildet werden.
• Die Wellenführungen brauchen hierbei nur so weit in den Hohlleiter ragen, als es notwendig ist, um ein Verdrehen der Lage des E-Vektors durch Unregelmäßigkeiten des Rohres zu verhindern.
• Eine vorteilhafte Möglichkeit der Herstellung des Hohlleiterrohres ergibt sich dadurch, daß das Rohr aus einem Band spiralförmig gewickelt und verschweißt wird.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
• In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Innenquerschnitt einer ersten Ausführungsform des Hohlleiterrohres; Fig. 2 einen Innenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform des Hohlleiterrohres; Fig. 3 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Hohlleiterrohres; Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV; Fig. 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines leitenden Steges für ein Hohlleiterrohr gemäß Fig. 3 und 4; Fig. 6 eine Querschnittsansicht des leitenden Steges nach Fig. 5.
• In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des Innenquerschnittes eines Hohlleiterrohres 5 dargestellt, bei dem zwei nach innen vorspringende Einbuchtungen 5a vorgesehen sind, die die Wellenführungen bilden. Die Einbuchtungen sind um 1800 gegeneinander versetzt und verlaufen in Axialrichtung des Hohlleiters.
• In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Hohlleiters des Ubertragungsleitungssystems gezeigt, bei dem nur eine in Achsrichtung des Hohlleiters 5 verlaufende Einbuchtung 5a vorgesehen ist.Bereits durch diese einzige Einbuchtung wird ein Verdrehen der Lage des E-Vektors sicher verhindert, ohne daß mechanische Toleranzen der Abmessungen des Hohlleiterrohres und/oder der Einbuchtung eine Verdrehung der Lage des E-Vektors hervorrufen könnte.
• Bei der in Fig. 3 dargestellten Auführungsform des Ubertragungsleitungssystems sind die Hohlleiter als Rundhohlleiter 15 mit an der Innenwandung des Rundhohlleiters angeordneten leitenden Stegen 15a ausgebildet, die mit Hilfe von leitenden Füßen an dieser Innenwandung befestigt sind. Die leitenden Füße 16 sind mit einem Abstand von höchstens einem Vieter der zu übertragenden Wellenlänge entlang der Längsrichtung des Hohlleiterrohres angeordnet und es ist möglich, daß diese leitenden Stege durch kurze Abschnitte gebildet sind, deren gegenseitiger Abstand in Längsrichtung vorzugsweise kleiner als 1/20 der Wellenlänge beträgt, während die Länge der einzelnen Stegabschnitte nicht größer als eine halbe Wellenlänge sein soll.
• In Fig. 5 sind diese leitenden Stege mit rundem Querschnitt dargestellt, es ist selbstverständlich auch möglich, andere Querschnittsformen zu verwenden.
• Weiterhin ist es möglich, anstelle der dargestellten leitenden Stege oder Stegabschnitte entsprechend gewölbte Blechabschnitte oder Blechstreifen zu verwanden, deren mittlerer Teil in das Innere des Hohlleiterrohres vorspringt Auch bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist es möglich, nur einen Steg anstelle der zwei um 1800 gegeneinander versetzten Stege zu verwenden.
• Schließlich ist es möglich, die leitenden Stege durch Streifen oder Wülste aus dielektrischem Material zu ersetzen, die dann als Wellenführungen dienen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Hohlleiterrohres ist dieses aus einem Band spralförmig gewickelt und verschweißt, so daß ohne Schwierigkeiten Hohlleiterrohrstücke beliebiger Länge herstellbar sind. Die Breite des spiralisch aufgewickelten und verschweißten Bandes beträgt hierbei in Achsrichtung des Hohlleiters gesehen, vorzugsweise ein Viertel der Betriebswellenlänge oder ein ungerades Vielfaches hiervon.
• Zur Änderung der Richtung des Übertragungsleitungssystem ist es möglich, Winkelstücke zu verwenden, die eine senkrecht zur Winkelhalbierenden stehende Platte aufweisen, die ihrerseits keine zusätzlichen Wellenführungseinrichtungen aufweist. Die Wellenführung wird hierbei durch die an das Winkelstück angrenzenden Hohlleiterrohrabschnitte mit Wellenführungseinrichtungen aufrechterhalten.
• Bei T-Stücken und Verzweigungen sowie bei Ubergängen auf Koaxialleitungen ist es möglich, diese Wellenführungsstege innerhalb dieser Bauelemente nicht weiterzuführen, sonderndie Kompensation der hierdurch auftretenden Stoßstelle in dem Bauelement selbst vorzunehmen.
• Falls es erforderlich ist, einen Übergang von dem Rundhohlleiter mit Wellenführungen auf einen Rechteckhohlleiter vorzunehmen, so ist vorzugsweise zwischen den beiden Leitungssystemen ein kurzer Leitungsabschnitt anderer Querschnittsform angebracht, dessen Begrenzung zu den weiterführenden Leitungen außerhalb der durchgehenden lichten Weite durch Metallwände gebildet wird, die senkrecht auf der Achse stehen.
• In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform von leitenden Stegen gezeigt, die beispielsweise für die Stege nach Fig. 3 und 4 Verwendung finden können. Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Stege 15b sind zusammen mit ihren Füßen 16' einstückig aus Blechstreifen hergestellt, die in sich in die in Fig. 6 gezeigte Form umgebogen sind, wobei die die Füße bildenden Enden paarweise zusammengedrückt sind.
• Weiterhin ist aus Fig. 5 die nicht maßstäblich gezeichnete Anordnung von zwei Stegabschnitten gezeigt, wobei diese Stegabschnitt nicht aneinander anstoßen, sondern durch einen Abstand getrennt sind.

Claims (14)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Übertragungssystem mit einem Hohlleiter, dessen Abmessungen so groß sind, daß sich mehrere Wellenformen ausbilden können, der jedoch nur mit der H-Grundwelle betrieben wird, wobei die Querschnittsform des Hohlleiters zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen symmetrisch ist, deren Schnittlinie die Achse des Hohlleiters darstellt, gemäß Hauptpatent (Patentanmeldung P 27 57 125.1), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlleiter ein kreisrunder Hohlleiter (5) mit mindestens einer in den Hohlleiterinnenraum vorspringenden Wellenführung (5a) ist.
2. 2. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei um 1800 versetzte Wellenführungen vorgesehen sind.
3. 3. Ubertragungsleitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenführungen (5a) durch achsparallele Einbuchtungen gebildet werden.
4. 4. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenführungen durch in das Hohlleiterrohr eingesetzte leitende Stege gebildet sind.
5. 5. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die leitenden Stege nur über einen Teil ihrer Länge leitend und mechanisch mit der Innenwand des Hohlleiterrohres verbunden sind.
6. 6. Übertragungsleitungssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die leitenden Stege auf Füßen stehen, deren Abstand in Achsrichtung des Hohlleiters höchstens 1/4 der zu übertragenden Wellenlänge beträgt und die leitend mit der Rohrwandung verbunden sind.
7. 7. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenführungen durch in das Hohlleiterrohr eingesetzte Streifen oder Wülste aus dielektrischem Material gebildet sind.
8. 8. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die Wellenführungen nur so weit in den Hohlleiter ragen, als dies notwendig ist, um ein Verdrehen der Lage des E-Vektors durch Unregelmäßigkeiten des Hohlleiterrohres zu verhindern.
9. 9. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Hohlleiterrohr aus einem Band spiralförmig gewickelt und verschweißt ist.
10. 10. Übertragungsleitungssystem nach Anspruch 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Breite des spiralförmig aufgewickelten und verschweißten Bandes in Axialrichtung des Hohlleiters 1/4 der Betriebswellenlänge oder ein ungerades Vielfaches hiervon beträgt.
11. 11. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenführungsteile, die in des Hohlleiterrohr eingesetzt sind, aus getrennten kurzen Abschnitten bestehen, deren Abstand in der Längsrichtung vorzugsweise kleiner als 1/20 der Wellenlänge ist, während die Länge nicht größer als 1/2 Wellenlänge ist.
12. 12. Ubertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Winkelstück zur Änderung der Richtung des Ubertragungsleitungssystems, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Umlenkung in dem Winkelstück durch eine senkrecht zur Winkelhalbierenden stehende Platte erfolgt, die keine Wellenführungseinrichtungen aufweist.
13. 13. Übertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Bauelementen, wie z.B. Ubergängen auf Xoaxialleitungen, T-Stücken, Verzweigungen und ähnlichem, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenführungsstege innerhalb dieses Bauelementes nicht weitergeführt werden und daß die Kompensationseinrichtungen für die hierdurch auftretende Stoßstelle Bestandteil des Bauelementes sind.
14. 14. Ubertragungsleitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ubergangsstück zwischen dem Rundhohlleiter mit Wellenführungen und Rechteckhohlleitern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen beiden Leitungssystemen ein kurzer Leitungsabschnitt anderer Querschnittsform angebracht ist, dessen Begrenzung zu den weiterführenden Leitungen außerhalb der durchgehenden lichten Weite durch Metallwände gebildet wird, die senkrecht auf der Achse stehen.