DE3234699C2 - - Google Patents

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DE3234699C2 DE19823234699 DE3234699A DE3234699C2 DE 3234699 C2 DE3234699 C2 DE 3234699C2 DE 19823234699 DE19823234699 DE 19823234699 DE 3234699 A DE3234699 A DE 3234699A DE 3234699 C2 DE3234699 C2 DE 3234699C2
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Wolfgang Dipl.-Ing. 7918 Illertissen De Holpp
Rainer Schmieg
Karl-Heinz Dr.Rer.Nat. 7900 Ulm De Wichmann
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SCHMIEG, RAINER, 7900 ULM, DE
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Telefunken Systemtechnik AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Hohlleiter für Millimeterwellen wie er aus der US-PS 29 86 713 bekannt ist. Dieser Hohlleiter weist eine axial verlaufende Naht auf.The invention relates to a flexible waveguide for Millimeter waves as it is known from US-PS 29 86 713. This Waveguide has an axially running seam.

Flexible Hohlleiterverbindungen werden für Frequenzen unterhalb von 40 GHz realisiert als aus einzelnen Blechen oder Formteilen in Fügetechnik zusammengesetzte Rohre. Im Millimeterwellenbereich scheidet diese Art von Herstellung infolge der geringen Querabmessungen des Hohlleiters aus. Als flexible Verbindungen zweier Hohlleiter im Millimeter­ wellenbereich mit beliebiger Querschnittsgeometrie der zu verbindenden Hohlleiter ist beispielsweise aus der DE 30 39 357 A1 die Verwendung flexibler Wellenleiter aus dielektrischen Materialien mit vorzugsweise niedriger Dielektrizitätskonstante bekannt. Derartige dielektrische Wellenleiter weisen jedoch gegenüber metallischen Hohlleitern höhere Verluste durch Abstrahlung sowie durch Dämpfung im Dielektrikum auf.Flexible waveguide connections are used for frequencies below 40 GHz realized as from single sheets or molded parts using joining technology. in the Millimeter wave range separates this type of manufacture due to the small transverse dimensions of the waveguide. As flexible connections between two waveguides in millimeters Wavelength range with any cross-sectional geometry connecting waveguide is for example from DE 30 39 357 A1 the use of flexible waveguides dielectric materials with preferably lower Dielectric constant known. Such dielectric  However, waveguides point towards metallic waveguides higher losses due to radiation and attenuation in the Dielectric on.

Aus DE-OS 15 90 675 ist ein Hohlleiter bekannt, der ein im Ver­ hältnis zu seinem Durchmesser dünnwandiges, nahtloses Rohr hat, das einen welligen Verlauf aufweist. Der Hohlleiter weist zusätz­ lich quer zur Hohlleiterlängsachse verlaufende Sicken auf.From DE-OS 15 90 675 a waveguide is known, which is a Ver has thin-walled, seamless tube to its diameter, which has a wavy course. The waveguide also has Ribs running transversely to the longitudinal axis of the waveguide.

Aus DE-OS 14 65 663 ist ein Verfahren zum Herstellen von Hohl­ leitern bei dem auf einem verlorenen Kern mehrere Metallschichten aufgebracht werden bekannt.From DE-OS 14 65 663 is a method for producing hollow conduct several metal layers on a lost core be known to be applied.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen flexiblen verlustarmen Hohlleiter beliebiger Querschnittsgeometrie anzu­ geben.The object of the present invention is therefore to provide a flexible low-loss waveguide of any cross-sectional geometry to give.

Der erfindungsgemäße, flexible Hohlleiter ist im Patentanspruch 1 beschrieben.The flexible waveguide according to the invention is in the claim 1 described.

Das Verfahren zur Herstellung dieses Hohl­ leiters ist im Patentanspruch 3 beschrieben.The process of making this hollow Head is described in claim 3.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung bzw. des Herstellungsverfahrens.The subclaims contain advantageous designs and developments of Invention and the manufacturing process.

Durch die nahtlose Ausführung des Rohres werden ohmsche Verluste und Streuungen von Wellen an derartigen Nahtstellen vermieden. Zudem ist durch nahtlose Ausführung eine einwandfreie Abschirmung der geführten Wellen gewährleistet. Die Rohrwand weist in Hohl­ leiterlängsrichtung einen welligen Verlauf auf, ähnlich wie die für größere Wellenlängen verwendeten, in Fügetechnik zusammenge­ setzten flexiblen Hohlleiter. Durch den welligen Wandverlauf ergibt sich in Verbindung mit der geforderten Dünnwandigkeit des Rohres eine hohe Flexibilität des Hohlleiters gegen seitliche Auslenkungen. Der wellige Verlauf der Wandung erstreckt sich um den gesamten Rohrumfang in Form von quer zur Hohlleiterlängsachse verlaufenden Sicken. Die Rohrwand ist aus mehreren radial aufein­ anderfolgenden Schichten verschiedener Metalle aufgebaut. Dies ermöglicht die Berücksichtigung der verschieden an den Hohlleiter gestellten Forderungen wie Stabilität gegen wechselnde mechanische Beanspruchung oder hohe Leitfähigkeit der Hohlleiter­ innenwand. The seamless design of the pipe means ohmic losses and scattering of waves at such seams avoided. In addition, due to the seamless design, the shielding is flawless of the guided waves. The pipe wall faces in hollow longitudinal direction on a wavy course, similar to that used for longer wavelengths, joined in joining technology put flexible waveguide. Due to the wavy course of the wall results in connection with the required thin walls of the Tube a high flexibility of the waveguide against lateral  Deflections. The undulating course of the wall extends around the entire tube circumference in the form of transverse to the longitudinal axis of the waveguide trending beads. The tube wall is made up of several radially successive layers of different metals. This allows the consideration of the different on the waveguide demands such as stability against changing mechanical stress or high conductivity of the waveguide inside wall.  

Der flexible Hohlleiter wird hergestellt, indem ein Kern­ stück mit einem der Form des Innenraums des Hohlleiters entsprechenden Profil auf seinem Außenmantel nacheinander mit verschiedenen Metallen beschichtet wird. Nach dem Aufbringen der Metallschichten wird das Kernstück chemisch herausgelöst. Besonders vorteilhaft ist die galvanische Abscheidung der Metallschichten aus einer Metallsalz­ lösung, wobei das Kernstück aus Metall besteht. Ein solches Herstellungsverfahren ist an sich als Galvano­ formung bekannt und findet beispielsweise Anwendung zur Herstellung sehr kleiner Federbälge zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei Innenleitern von koaxialen Steck­ verbindungen.The flexible waveguide is made by a core piece with one of the shape of the interior of the waveguide corresponding profile on its outer jacket one after the other is coated with different metals. After this Applying the metal layers becomes the core chemical detached. The galvanic is particularly advantageous Deposition of the metal layers from a metal salt solution, the core of which is made of metal. A such manufacturing process is in itself a galvano Forming known and is used for example for Manufacture of very small bellows to compensate for Manufacturing tolerances for inner conductors of coaxial plug links.

Auf diese Weise sind vorteilhafterweise Hohlleiter beliebigen Querschnitts, insbesondere mit rechteckigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt herstellbar. Die Formung eines entsprechenden Kernstücks ist mit geringem Aufwand möglich, so daß die Herstellung vergleichsweise kostengünstig erfolgen kann.In this way, are advantageous Waveguide of any cross section, especially with rectangular, circular or elliptical cross section producible. The formation of a corresponding core piece is possible with little effort, so that the production can be done relatively inexpensively.

Die erste abgeschiedene Metallschicht, die die innere Oberfläche des Hohlleiters bildet, ist vorteilhafterweise eine Goldschicht, da Gold eine hohe Leitfähigkeit besitzt und gleichzeitig widerstandsfähig gegen Säuren und Laugen für die Herauslösung des Kernstücks sowie gegen Oxydation ist. Günstigerweise folgt auf die Goldschicht eine Schicht aus Kupfer.The first deposited metal layer, the inner one Surface of the waveguide is advantageous a gold layer because gold has a high conductivity and at the same time resistant to acids and alkalis for the removal of the core and against oxidation is. A layer advantageously follows the gold layer made of copper.

Als weitere Materialien für die Metallschichten können z. B. Kupfer oder Nickel Verwendung finden, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführung sich Schichten aus Kupfer und Nickel aufeinanderfolgend abwechseln. Mechanisch besonders günstig ist es, zwischen den Kupfer- und Nickel­ schichten jeweils eine dünne Schicht aus Silber abzuschei­ den. Die Silberschicht kann dabei dünn sein im Vergleich zu den Dicken der Kupfer- und Nickelschichten.Can be used as additional materials for the metal layers e.g. B. copper or nickel use, according to an advantageous embodiment, layers of copper  and alternate nickel sequentially. Mechanically It is particularly favorable to choose between the copper and nickel layers of thin silver the. The silver layer can be thin in comparison to the thicknesses of the copper and nickel layers.

Vorteilhafterweise wird in einem weiteren Verfahrens­ schritt nach dem Abscheiden der Metallschichten und dem Herauslösen des Kernstücks der Hohlleiter einer Wärme­ behandlung unterzogen, bei welcher die Schichten an den Schichtgrenzen miteinander legieren. Die Temperatur der Wärmebehandlung hängt dabei ab von den abgeschiedenen Metallen. Durch die Legierungsbildung werden die Eigen­ schaften der verschiedenen Metallschichten einander ange­ glichen. Die Wärmebehandlung erstreckt sich in erster Linie auf den flexiblen Bereich des Hohlleiters und erfolgt vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre.It is advantageous in a further method step after the deposition of the metal layers and the Removing the core of the waveguide of heat subjected to treatment in which the layers on the Alloy layer boundaries with each other. The temperature of the Heat treatment depends on the deposited Metals. The formation of alloys makes them unique the different layers of metal like. The heat treatment extends in the first Line on the flexible area of the waveguide and preferably takes place in a protective gas atmosphere.

Die Hohlleiterenden können in fertige Flansche eingelötet werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch auch vorgesehen, die Hohlleiter­ flansche gleichfalls durch Metallabscheidung in einer vorgegebenen Form direkt an die Hohlleiterenden anzu­ schließen. Hierdurch kann auf besonders einfache und elegante Weise die Goldschicht in den Bereich der Hohl­ leiterflansche erweitert werden. Die Form der Flansche ist nahezu beliebig. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse und zur Verbesserung der mechanischen Stabilität kann der metallische Hohlleiter mit einem Elastomer-Mantel umgossen werden.The waveguide ends can be soldered into finished flanges will. According to an advantageous development of the However, the invention also provides the waveguide flanges also by metal deposition in one given shape directly to the waveguide ends shut down. This allows particularly simple and elegant way the gold layer in the hollow area conductor flanges are expanded. The shape of the flanges is almost any. To protect against environmental influences and The mechanical stability can be improved encapsulated metallic waveguide with an elastomer sheath will.

Die Sicken in der Hohlleiterwand bzw. auf dem Kernstück können gemäß einer ersten einfachen Ausführung als in sich geschlossene Einstiche auf dem Umfang des Kernstücks in der Ebene senkrecht zur Längsachse verlaufen. Für den gesamten Hohlleiter sind dann eine Vielzahl parallel verlaufender Sicken in engem Abstand in Achsrichtung nacheinander vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausführung, bei welcher die Sicken in Achsrichtung mit einer geringen Steigung versehen sind und damit die Form eines durchgehenden Schraubengewindes aufweisen. Das Kernstück für eine solche Ausführung ist besonders einfach in nahezu beliebiger Länge herzustellen.The beads in the waveguide wall or on the core can according to a first simple embodiment as in itself closed punctures on the circumference of the centerpiece in  the plane is perpendicular to the longitudinal axis. For the entire waveguides are then a large number in parallel running beads at a small distance in the axial direction provided one after the other. However, it is particularly advantageous a version in which the beads in the axial direction are provided with a slight slope and thus the Have the shape of a continuous screw thread. The The heart of such a design is particularly simple to produce in almost any length.

Der Querschnitt der Sicken richtet sich im allgemeinen nach den geforderten mechanischen Eigenschaften des flexiblen Hohlleiters, also z. B., ob der Hohlleiter in Längsrichtung stauchbar sein soll/darf oder nicht. Der erfindungsgemäße Hohlleiter zeigt beim Verbiegen günsti­ gerweise keine elektrisch oder mechanisch meßbare Änderung der Querschnittsform wie z. B. von kreisrund nach elliptisch.The cross-section of the beads is generally determined according to the required mechanical properties of the flexible waveguide, e.g. B. whether the waveguide in Should / may or may not be compressible in the longitudinal direction. The waveguide according to the invention shows favorable bending sometimes no electrically or mechanically measurable change the cross-sectional shape such. B. from circular to elliptical.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend noch anhand der Abbildung veranschaulicht. Dabei zeigtAn embodiment of the invention is below based on the figure illustrated. It shows

Fig. 1 einen Hohlleiter mit Kernstück im Längsschnitt, Fig. 1 shows a waveguide with the core in longitudinal section;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus diesem Hohl­ leiter, FIG. 2 shows an enlarged section chief from this hollow,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Sicken. Fig. 3 is an enlarged view of the beads.

Das durchgehende Kernstück 2 weist ebenso wie die Wand 3 des Hohlleiters im flexiblen Teil des Hohlleiters Sicken 1 auf. Das Kernstück besteht vorzugsweise aus Aluminium oder Molybdän. Es kann nach dem Beschichtungsvorgang mittels geeigneter Laugen oder Säuren, wie z. B. Natronlauge oder Salzsäure, rückstandslos entfernt werden. Im Bereich der Flansche 4 ist der Hohlleiter nicht mehr flexibel aus­ geführt und weist daher in diesem Bereich keine Sicken mehr auf. Form, Anzahl und Material der einzelnen Schichten der Hohlleiterwand 3 richten sich nach den elektrischen und mechanischen Anforderungen. Der Überzug 5 aus elastischem Kunststoff verleiht dem Hohlleiter eine höhere mechanische Stabilität und schützt ihn vor Umwelt­ einflüssen. Fig. 3 zeigt in starker Vergrößerung einen Querschnitt durch eine elektrisch besonders vorteilhafte Ausführung der Sicken im Hohlleiterlängsschnitt. Die Breite a der Sicken ist gemäß dieser Ausführung klein gegenüber der Tiefe b der Sicken. Das Verhältnis a/b ist günstigerweise kleiner als 1/5. Die Hohlleiterwandströme verlaufen bei dieser Ausführungsform im wesentlichen nur noch in dem Oberflächenbereich I der Hohlleiterwand zwischen den Sicken als galvanische Ströme, während zwischen diesen Oberflächenstücken im Bereich II der Sicken sich mit abnehmendem Verhältnis a/b vermehrt Verschiebungsströme ausbilden. Dadurch verringert sich die Hohlleiterdämpfung, welche sich in erster Linie aus den galvanischen Wandströmen ergibt. Sie erreicht Werte, die denen glatter Hohlleiter entsprechen. Der Querschnitt zeigt wieder die Aufeinanderfolge verschiedener Schichten von innen nach außen beginnend mit einer Goldschicht 3A und weiteren, im gezeigten Fall zwei verschiedenen Schichten 3B und 3C aus beispielsweise Kupfer und Nickel sowie den Elastomer-Mantel 5.The continuous core piece 2 , like the wall 3 of the waveguide, has beads 1 in the flexible part of the waveguide. The core is preferably made of aluminum or molybdenum. It can after the coating process using suitable alkalis or acids, such as. B. sodium hydroxide solution or hydrochloric acid can be removed without residue. In the area of the flanges 4 , the waveguide is no longer guided flexibly and therefore has no beads in this area. The shape, number and material of the individual layers of the waveguide wall 3 depend on the electrical and mechanical requirements. The coating 5 made of elastic plastic gives the waveguide a higher mechanical stability and protects it from environmental influences. Fig. 3 shows a cross section through a particularly large electrically advantageous embodiment of the beads in the waveguide longitudinal section. The width a of the beads is small according to this version compared to the depth b of the beads. The ratio a / b is advantageously less than 1/5. In this embodiment, the waveguide wall currents essentially run only in the surface region I of the waveguide wall between the beads as galvanic currents, whereas displacement currents form between these surface pieces in area II of the beads with a decreasing ratio a / b. This reduces the waveguide attenuation, which results primarily from the galvanic wall currents. It reaches values that correspond to those of smooth waveguides. The cross section again shows the succession of different layers from the inside outwards, starting with a gold layer 3 A and further, in the case shown, two different layers 3 B and 3 C made of, for example, copper and nickel and the elastomer jacket 5 .

Claims (8)

1. Flexibler Hohlleiter für Millimeterwellen, bestehend aus einem im Verhältnis zu seinem Durchmesser dünnwandigen, nahtlosen Rohr, das einen welligen Verlauf aufweist und mit quer zur Hohlleiter­ längsachse verlaufenden Sicken versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Hohlleiter einen äußeren Elastomer-Mantel (5) aufweist, der in seinem Inneren mit der gewellten Leitschicht beschichtet ist;
  • - die Sicken (1) einen rechteckigen Verlauf aufweisen und mit ei­ ner gegenüber der Sickentiefe geringen Sickenbreite ausgebildet sind;
  • - das Rohr aus mehreren radial aufeinanderfolgenden Schichten verschiedener Metalle aufgebaut ist;
  • - an den Enden des Hohlleiters Hohlleiter-Flansche (4) ausgebil­ det sind.
1. Flexible waveguide for millimeter waves, consisting of a thin-walled in relation to its diameter, seamless tube, which has a wavy course and is provided with transverse to the waveguide longitudinal axis beads, characterized in that
  • - The waveguide has an outer elastomer sheath ( 5 ) which is coated in its interior with the corrugated conductive layer;
  • - The beads ( 1 ) have a rectangular shape and are formed with egg ner compared to the bead depth small bead width;
  • - The tube is made up of several radially successive layers of different metals;
  • - At the ends of the waveguide waveguide flanges ( 4 ) are ausgebil det.
2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sic­ ken (1) die Form eines durchgehenden Schraubengewindes mit geringer Gewindesteigung aufweisen.2. Waveguide according to claim 1, characterized in that the Sic ken ( 1 ) have the shape of a continuous screw thread with a small thread pitch. 3. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Hohlleiters nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - auf dem Außenmantel eines Kernstücks (2) in einem der Form des Innenraumes des Hohlleiters entsprechenden Profil nacheinander mehrere Schichten verschiedener Metalle abgeschieden werden und nach Abscheidung der Metallschichten das Kernstück (2) mittels chemischer Verfahren herausgelöst wird;
  • - das Kernstück (2) aus Metall besteht und die Abscheidung galva­ nisch erfolgt;
  • - der Hohlleiter außen mit einem Elastomer-Mantel (5) umgossen wird;
  • - Hohlleiterflansche (4) durch formgebende Metallabscheidung an den Hohlleiterenden hergestellt werden.
3. A method for producing a flexible waveguide according to claim 1, characterized in that
  • - Several layers of different metals are deposited in succession on the outer jacket of a core piece ( 2 ) in a profile corresponding to the shape of the interior of the waveguide and, after deposition of the metal layers, the core piece ( 2 ) is detached by means of chemical processes;
  • - The centerpiece ( 2 ) consists of metal and the deposition takes place galvanically;
  • - The waveguide is cast around the outside with an elastomer sheath ( 5 );
  • - Waveguide flanges ( 4 ) are produced by shaping metal deposition on the waveguide ends.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abgeschiedene Metallschicht eine Goldschicht ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the first deposited metal layer is a gold layer. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abscheidung der Goldschicht die Abscheidung einer weiteren Me­ tallschicht, vorzugsweise Kupfer, folgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that on the deposition of the gold layer the deposition of a further measurement tallschicht, preferably copper, follows. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß abwechselnd Schichten aus Kupfer und Nickel aufeinander­ folgen.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in net that alternating layers of copper and nickel on top of each other consequences. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kupfer- und Nickelschichten jeweils eine im Vergleich zu deren Dicke dünne Schicht aus Silber abgeschieden wird.7. The method according to claim 6, characterized in that between Copper and nickel layers are each one compared to their thickness thin layer of silver is deposited. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß nach Abscheiden aller Schichten und Entfernen des Kernstüc­ kes der Hohlleiter einer Wärmebehandlung, bei welcher die Schichten an den Schichtgrenzen miteinander legieren, unterzogen wird.8. The method according to any one of claims 3 to 7, characterized in net that after separating all layers and removing the core kes the waveguide of a heat treatment in which the layers alloy with each other at the layer boundaries.
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