DE2903665A1

DE2903665A1 - Ueber die hohlleiterbreitseite geknicktes rechteckhohlleiter-winkelstueck

Info

Publication number: DE2903665A1
Application number: DE19792903665
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Schuegraf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1980-08-21
Also published as: EP0014832B1; ATE17173T1; US4272744A; JPS607401B2; DE2903665C2; EP0014832A1; JPS55104101A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München VPA „ _p j ₅ , j _B|ffl

Über die Hohlleiterbreitseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück

Die Erfindung betrifft ein über die Hohlleiterbreitseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück (E-Winkelstück) mit einer durch eine leitende Abflachungsebene symmetrisch abgeschrägten Außenecke.

Derartige, beispielsweise aus dem "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", von H. Meinke und F.W. Gundlach, Springer Verlag, 2. Auflage, 1962, aus den Seiten 401 und 402 hervorgehende Winkelstücke finden in diversen Mikrowellenschaltungen mit Hohlleitern Verwendung. Mit abgewinkelten Hohlleitern wird gegenüber vergleichbar reflexionsarmen Kreisbogenkrümmern ein kompakter Aufbau erreicht, insbesonder bei Hohlleiterweichen unterschiedlicher Art wie z.B. bei Frequenzweichen, Polarisationsweichen, Wellentypenweichen usw. Am häufigsten verwendet sind hierbei Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt bei einem Seitenverhältnis" a:b = 2:1. Derartige Hohlleiter

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sind im relativen Frequenzbereich der maximalen Breite f :f_u=2:1 mit der H₁₀-WeIIe eindeutig nutzbar. Aus dem einleitend genannten "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik¹¹ geht weiterhin hervor, daß die Reflexion eines E-WinkelStücks dadurch reduziert werden kann, daß nach Fig. 1a die Außenecke eines solchen Winkels symmetrisch abgeflacht wird. Für diese Kompensationsmaßnahme gibt es nach Fig. 1b, in der der Welligkeitsfaktor s von E-Winkelstücken gemäß Fig. 1a mit verschieden starken Eckenabflachungen dargestellt ist, ein auch bereits dem vorgenannten Taschenbuch entnehmbares,^u> optimales Kathetenmaß x_Q (unterste Kurve für x_Q/a=0,395), mit dem die Reflexion eines E-WinkelStückes in dem üblicherweise genutzten Frequenzbereich eines Hohlleiters von 1,25fjrjjiQ bis 1»9fj_ciI1Q u*¹^¹* ^Γβ5# bleibt. Nur in Teilfrequenzbändern davon können kleinere Refelxionen erreicht werden; dazu ist das Kathetenmaß gegenüber χ etwas zu ändern, je nach Lage des Teilbandes innerhalb des vollen Hohlleiterbereiches.

Im einzelnen zeigt Fig. 1b für ein Ε-Winkelstück mit einem Knickwinkel von 90° bei einem Seitenverhältnis des Rechteckhohlleiters von a:b»2:1 einige ausgewählte Dimensionierungen f- der Eckenabflachung, wie jeweils -äie Welligkeit s von E-Winkel stücken i'ä" einem Hohlleiterbereich verläuft. Ohne Eckenabflachung — =0 stellt ein

el

E-Winkelstück in Bezug auf eine in der Winkelhalbierenden des Knickes liegende Querschnittsebene eine inductive Störung dar, die im Frequenzbereich eines Rechteckhohlleiters von unten nach oben sehr stark ansteigt. Mit zunehmender Eckenabflachung, also zunehmendem Quotienten 2, wird die induktive Störung immer mehr abgebaut; Es wird schließlich diejenige Eckenabflachuhg^'mit

r ^β 0,395 erreicht, für die an der unteren und oberen

Grenze des Hohlleiterfrequenzbereiches gleich große

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Störungen von τ-5% verbleiben, die untereinander entgegengesetzte Phasenwinkel haben; daher sind diese Reflexionen mit dieser Kompensationsmethode nicht zu unterschreiten« Diese bei vielen heute gebräuchlichen An-Wendungen noch erheblich störenden Reflexionen sind darauf zurückzuführen, daß diese Kompensationsmaßnahme der Eckenabflachung alleine nicht im gesamten Frequenzbereich eines Rechteckhohileiters genau komplementär zu der Störung verläuft, die kompensiert werden soll.

Zur Verringerung des Reflexionsfaktors in einem relativ breiten Frequenzband ist es bereits vorgeschlagen worden, im Bereich der geometrischen Winkelhalbierenden des Knickes einen parallel zu. den Hohlleiterbreitseiten ausgerichteten und zwischen den einander gegenüberliegenden Hohlleiterschmalseiten verlaufenden leitenden Querstab anzuordnen und die Abflachungsebene im Bereich ihres Diagonalenschnittpunktes mit in den Hohlleiter-Innenraum hineinragenden leitenden Mitteln, beispielsweise einem Metallzylinder, zu versehen. Ein derart kompensiertes Ε-Winkelstück ist zwar über ein ganzes Hohlleiterband sehr reflexionsarm; es erfordert jedoch wegen der drei Kompensationsmaßnahmen einen gewissen Herstellungsaufwand. ,,-.-...-,-,.-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Ε-Winkelstück der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß bei noch geringerem konstruktiven Aufwand einen sehr kleinen Reflexionsfaktor in einem relativ breiten Frequenzband gewährleistet ist.

Ausgehend von einem E-Winkelstück der einleitend erwähnten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich der geometrischen Winkelhalbierenden des Knickes ein parallel zu den Hohl-

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leiterbreitseiten ausgerichteter und zwischen den einander gegenüberliegenden Hohlleiterschmalseiten verlaufender, zylindrischer leitender Querstab angeordnet ist und daß der leitende Querstab einen symmetrisch zur Stabmitte angordneten Bereich aufweist, dessen Durchmesser d_Q gegenüber dem Durchmesser der außerhalb dieses Bereiches gelegenen Stababschnitte vergrößert ist.

Eine weitere konstruktive Vereinfachung, bei der der Bereich der Durchmesservergrößerung des Querstabes entfallen kann, ergibt sich bei einem Rechteck-Hohlleiterwinkelstück mit einem Knickwinkel von 90° und einem Hohlleiterseitenverhältnis<von a:b=2:1, wenn das Verhältnis x/a des Abstandes χ der Abflachungskanten von der theoretischen Lage der äußeren Knickkante des nichtabgeschrägten Winkelstücks zur Hohlleiterbreitseite mit wenigstens annähernd 0,352 gewählt ist, wenn ferner der leitende Querstab in mittlerer Höhe zwischen dem Innenknick und der Abflachungsebene angebracht ist und wenn der Durchmesser dQ des Querstabes im Verhältnis zur !

Hohlleiterschmalseite b mit einem Wert von wenigstens annähernd d_Q/b*0,258 bemessen ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeich- j

nung dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher er- I

läutert. !

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1a ein bereits erläutertes bekanntes Ε-Winkelstück mit symmetrischer Eckenabflachung

Fig. 1b den Welligkeitsfaktor s von E-Winkelstücken mit unterschiedlichen Werten x/a der Eckenabflachung

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VPA 79 P 6-5.1 9 BRO Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen E-Winkelstücks

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel "' ■

Fig. 4 den Reflexionsfaktor einer Anordnung nach Fig.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein auch als Ε-Winkelstück bezeichnetes! ^?tiber die Höhjleiterbreitseite a geknicktes Hohllöiter-Winkelstück, dessen Knickwinkel a»90°, dessen Hohlleiter-Seitenver&ä|:this mit a:b»£:1 giwählt iät und dessen Abflachung durch, das Verhältnis x/ä des Kathetenmaßes χ zur Höhlleiterbreitseite a ""gegeben" ist. Entsprechend <fer eri&ndüngsgemäßen Lehre ist dieses vorkÖmpensierte' E-WiükeTstÜök⁶ im |ereich der Winkelhalbierenden w des Knickes mit einem parallel zu den Hohlleiterbreitseiten ausgerichteten und zwischen den gegenüberliegenden Hohlleiterschmalseiten verlaufenden leitenden, runden Querstab 1 versehen. Der parallel zur breiten Rech6e£khohlleiterseite a verlaufende Querstab ist mit beiden schmalen Hohlleiterseiten leitend verbunden und liegt mit seiner Achse auf der Winkelhalbierenden.des E-Winkelstücks in mittlerer Höhe zwischen der Abflachungsebene 2 und dem inneren Breitseitenknick K des E-Winkelstücks. Für das Verhältnis von Durchmesser dQ des Querstabes 1 zur Hohlleiterschmalseite b ist hierbei ein Wert von dj^/b = 0,275 gewählt. Zur weiteren Kompensation ist der leitende Querstab 1 mit einer symmetrisch zur Mitte angeordneten Durchmesservergrößerung versehen, die hierbei auch als ringförmiger Bund aus leitenden Material ausgebildet und auf den Querstab aufgeschoben sein kann. Der sich hierdurch ergebene Bereich 3 der Stabverdickung hat beim Ausführungsbeispiel die relative Länge l/a von 0,17.

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Das in Fig. 3 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel ist durch eine besonders bemessene Eckenabflachung von Wert x/a = 0,352 vorkompensiert. Bei einer solchen Bemessung der Eckenabflachung kann der Bereich 3 der Durchmesservergrößerung des leitenden Querstabes 1 dann ganz entfallen, wenn der relative Durchmesser d^/b des Querstabes mit einem Wert von 0,258 gewählt ist. Da der Querstab in diesem Fall einen konstanten Durchmesser aufweist, ergibt sich eine weitere Verringerung des konstruktiven Aufwandes. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist von einem Hohlleiterseitenverhältnis von a:b=2:1 ausgegangen. Bei einer hiervon abweichenden Bemessung des Hohlleiterseitenverhältnisses bzw. auch des Knickwinkeis α ergeben sich entsprechende einfach zu ermittelnde Werte für x/a und d_Q/b_;bei denen die Stabverdickung entfällt.

Fig. 4 zeigt eine Meßkurve für den beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erzielten Welligkeitsfaktor s in Abhängigkeit von der Frequenz.

Danach hat das gemäß der Erfindung kompensierte E-Winkelstück, im Frequenzbereich ^t^^y^^Q- * ~¹»^^fkH10 ^Re~ flexionsfaktoren, die deutlich unter *\% liegen. Damit kann ein nur durch eine Eckenabflachung *o = 0,395

kompensiertes Ε-Winkelstück hinsichtlich des Reflexionsfaktors wenigstens um den Faktor 5 verbessert werden.

3 Patentansprüche

4 Figuren

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_3

Leerseite

Claims

Patentansprüche

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(ΐJ Über die Hohlleiterbreitseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück (E-Winkelstück) mit einer durch eine leitende Abflachungsebene symmetrisch abgeschrägten Außenecke, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der geometrischen Winkelhalbierenden (w) des Knickes ein parallel zu den Hohlleiterbreitseiten ausgerichteter und zwischen den einander gegenüberliegenden Hohlleiterschmalseiten verlaufender, zylindrischer leitender Querstab (1) angeordnet ist und daß der leitende Querstab (1) einen symmetrisch zur Stabmitte angeordneten Bereich (3) aufweist, dessen Durchmesser dQ gegenüber dem Durchmesser der außerhalb dieses Bereiches gelegenen Stababschnitte vergrößert ist.
2. Über die Hohlleiterbreitseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Knickwinkel von 90° und einem Hohlleiterseitenverhältnis von a:b=«2:1 der Bereich (3) der Durchmesservergrößerung in Richtung der Achse des Querstabes (1) eine relative Lärige l/a von wenigstens annähernd 0,17 aufweist.
3. Über die Hohlleiterbreitseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t,daß bei einem Knickwinkel von 90° und einem Hohlleiterverhältnis von a:b=2:1 das Verhältnis x/a des Abstandes χ der Abflachungskanten (k) von der theoretischen Lage der äußeren Knickkante des nichtabgeschrägten Winkelstücks zur Hohlleiterbreitseite a mit wenigstens annähernd 0,352 gewählt ist, daß ferner der leitende Querstab (1) in mittlerer Höhe zwischen dem Innenknick (K) und der Abflachungsebene (2) angebracht ist, daß der Durchmesser d_Q des Querstabes (1)

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im Verhältnis zur Hohlleiterschmalseite b mit einem Wert von wenigstens annähernd dQ/b=O,258 bemessen ist und daß die Länge 1 des Bereiches (3) der Durchmesservergrößerung den Wert Null annimmt.

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