DE3604354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur direkten Ankopplung eines Senders oder Empfängers für höchstfrequente Energie an einen diese Energie übertragenden dielektrischen Wellenleiter.

Zur Übertragung höchstfrequenter Energie wurden dielektrische Wellenleiter entwickelt. Solche Wellenleiter kommen bei der Funk-Nachrichtenübertragung, bei Radaranlagen und dergleichen zum Einsatz.

Fig. 5 zeigt eine solche, bekannte Leitung 1, die einen mittleren Kern 2 aus einem Kunststoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten und einen den Kern 2 koaxial umschließenden Mantel 3 aus Kunststoff mit einer relativ niedrigen Dielektrizitätskonstanten aufweist. Die elektromagnetische Energie pflanzt sich hauptsächlich in dem Kern 2 fort. Eine Isolier-Schutzschicht 4 bedeckt die Außenseite des Mantels 3.

Vorteile eines solchen dielektrischen Wellenleiters sind dessen einfache Verarbeitung, das einfache Anschließen an andere Teile sowie die große Flexibilität im Vergleich zu metallischen Wellenleitern für die Übertragung von Millimeter- oder Submillimeterwellen.

Um in einen solchen dielektrischen Wellenleiter von einem Höchstfrequenz-Sender gesendete Energie einzukoppeln und um höchstfrequente Energie aus diesem Wellenleiter auszukoppeln, hat man bislang von einem als "Launcher" bezeichneten Verbinder Gebrauch gemacht. Dabei wird an die dielektrische Leitung ein metallischer Wellenleiter angeschlossen, der die Energie von dem Sender in den dielektrischen Leiter bzw. von dem dielektrischen Leiter in einen Empfänger koppelt.

Bei einer solchen Ein- bzw. Auskopplung der höchstfrequenten Energie ergeben sich Probleme durch die entstehende Einfügungsdämpfung. Reflexionen führen zu einer erhöhten Dämpfung, und es kommt zu einer Versetzung der Phasenebenen.

Wird die dielektrische Leitung verdreht, um die Polarisationsebene zu verändern, ergibt sich ein weiteres Problem: die Ausrichtung mit dem angeschlossenen metallischen Wellenleiter verschlechtert sich und verengt das Frequenzband.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und im Einsatz problemlose Vorrichtung zur direkten Ein- bzw. Auskopplung höchstfrequenter Energie in oder aus dielektrischen Wellenleitern zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Unter Verzicht auf einen zwischengeschalteten metallischen Wellenleiter wird erfindungsgemäß die Ein- und Auskopplung der höchstfrequenten Energie in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der metallische Draht in einer Querschnittsebene des dielektrischen Wellenleiters von außen hereingeführt wird, wobei der Draht den Kern des Wellenleiters in seinem Zentrum schneidet. Der metallische Draht tritt aus der der Drahteinführungsstelle gegenüberliegenden Seite des Kerns aus und reicht mindestens in den Bereich des den Kern umgebenden dielektrischen Mediums.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1A und 1B eine Seiten- bzw. eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1C und 1D eine Seiten- bzw. eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der als metallischer Draht der Innenleiter eines Koaxialkabels verwendet wird,

Fig. 2A und 2B eine Seiten- bzw. eine Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei der in die dielektrische Leitung eine Detektordiode eingesetzt ist,

Fig. 2C und 2D eine Seiten- bzw. eine Querschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei der in die dielektrische Leitung eine Detektordiode eingesetzt ist und ein Koaxialkabel an die Leitung angeschlossen ist,

Fig. 3 Eine Querschnittansicht des Abschlußendes einer erfindungsgemäßen dielektrischen Leitung,

Fig. 4 eine Querschnittansicht des Abschlußendes einer weiteren Ausführungsform einer dielektrischen Leitung, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer bekannten dielektrischen Leitung.

Bei einem dielektrischen Wellenleiter ist als Koppelelement ein metallischer Draht in die Übertragungszone des Wellenleiters eingefügt, und dadurch wird höchstfrequente elektromagnetische Wellenenergie direkt ein- bzw. ausgekoppelt. Der Wellenleiter eignet sich zum Koppeln von Wellenenergie bei der drahtlosen Nachrichtenübertragung, in Radaranlagen oder ähnlichen Systemen.

Die hier vorzugsweise verwendete dielektrische Leitung ist in der vorveröffentlichten japanischen Patentanmeldung 56-24 241-B2 der Anmelderin beschrieben. Die Leitung besitzt einen Kern aus einem ungesinterten oder unvollständig gesinterten Formkörper aus expandiertem Polytetrafluoräthylen.

Die Leitung überträgt elektromagnetische Wellen mit hoher Energiedichte und extrem geringen Übertragungsverlusten; sie läßt sich leicht bearbeiten und hinsichtlich der Dielektrizitätskonstanten beim Formen einstellen, und außerdem besitzt sie eine umfangreiche Flexibilität. Bei dem oben erwähnten ungesinterten oder unvollständig gesinterten, expandierten Polytetrafluoräthylen handelt es sich um ein hochkristallines Material mit hohem Molekulargewicht, wobei die innere Struktur des Materials eine Anzahl feiner Knoten besitzt, die durch eine Anzahl feiner Fibrillen dreidimensional miteinander verbunden sind, wodurch sich eine Anzahl komplizierter Hohlräume zwischen den Knoten und den Fibrillen ergibt und eine poröse Feinstruktur mit durchgehenden Poren gebildet wird.

Fig. 1A und 1B zeigen als dielektrischen Wellenleiter eine Leitung 1 in die unter rechtem Winkel ein metallischer Draht 5 durch eine Schutzschicht 4 und einen Mantel 3 hindurch in den Kern 2 eingesetzt ist. Der metallische Draht 5 erstreckt sich mit seinem vorderen Ende in den Mantel 3 hinein, wie in Fig. 1A und 1B gezeigt ist; das Ende kann jedoch auch aus der Schutzschicht 4 nach außen austreten. Alternativ kann gemäß Fig. 1C und 1D die dielektrische Leitung 1 auf ihrer Außenseite mit einer Metallschicht 6 versehen sein, die an den Außenleiter eines Koaxialkabels 7 angeschlossen werden kann, wobei dann der metallische Draht 5 als Innenleiter fungiert. Durch den Aufbau gemäß Fig. 1 wird die elektromagnetische Wellenenergie, die hauptsächlich durch den Kern 2 der dielektrischen Leitung 1 übertragen wird, in den metallischen Draht 5 induziert und aus der Leitung 1 ausgekoppelt. Umgekehrt kann die elektromagnetische Wellenenergie durch den metallischen Draht 5 in die dielektrische Leitung 1 eingekoppelt werden.

Fig. 2A und 2B zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist in den Leitungszug des metallischen Drahts eine Detektordiode 8 eingefügt und von dieser Detektordiode 8 aus erstreckt sich ein Metalldrahtende 9 in und durch den Kern 2, so daß die sich hauptsächlich durch den Kern 2 fortpflanzende elektromagnetische Wellenenergie von der Diode 8 erfaßt und nach außen geführt wird. Die Detektordiode 8 ist in den Fig. 2A und 2B als in dem Mantel 3 befindlich dargestellt, sie kann jedoch auch in dem dielektrischen Kern 2 liegen, wie in Fig. 2A durch gestrichelte Linien für die Diode 8 angedeutet ist. Alternativ kann gemäß Fig. 2C und 2D der Metalldraht 5 und 9 vom Mittelleiter eines Koaxialkabels gebildet sein und das Metalldrahtende 9 einseitig an die Metallschicht 6 angeschlossen sein, die die Außenseite der dielektrischen Leitung 1 bedeckt. Der Leiter 5 ist mit einer Kunststoffisolierung 12 bedeckt, und der äußere metallische Leiter 7 ist an die Metallschicht 6 angeschlossen.

Fig. 3 zeigt, wie die dielektrische Leitung 1 abgeschlossen ist. Der Endabschnitt der dielektrischen Leitung 1 ist konisch zugeschnitten und bildet eine Spitze 10. Der metallische Antennendraht 5 oder die Detektordiode 8 ist in der in Fig. 1 oder 2 dargestellten Weise in der Nähe der Spitze 10 eingesetzt. Auf Grund dieses Aufbaus wird aus der Spitze 10 elektromagnetische Wellenenergie in den Außenraum abgestrahlt, so daß keine reflektierte Welle von dem Endabschnitt emittiert wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die dielektrische Leitung 1 abgeschlossen ist. Der metallische Draht 5 oder die Detektordiode 8 ist in der in Fig. 1 oder 2 gezeigten Weise an einer Stelle angesetzt, die von dem unter rechtem Winkel zur Längsrichtung der Leitung 1 abgeschnittenen Endabschnitt der Leitung um eine Viertelwellenlänge beabstandet ist. Eine aus Metall oder dergleichen bestehende reflektierende Platte 11 ist an dem Endabschnitt der dielektrischen Leitung 1 befestigt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß von dem Endabschnitt der Leitung nicht unnötige Wellen emittiert werden, und daß die elektromagnetische Wellenenergie, die von dem metallischen Draht 5 oder der Detektordiode 8 induziert wird, zur Erhöhung der Sensitivität verdoppelt wird.

Die Erfindung läßt sich anwenden bei einer dielektrischen Leitung, die entweder ein Stufenindexprofil oder ein Gradientenindexprofil besitzt. Die Leitung kann statt eines kreisförmigen Querschnitts einen elliptischen oder einen quadratischen Querschnitt besitzen. Im vorliegenden Fall eignet sich der Kreisquerschnitt dann besser, wenn die Polarisationsebene gedreht oder geändert wird, während sich der quadratische Querschnitt dann besser eignet, wenn eine vertikale oder horizontale Polarisationsebene zu bilden ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur direkten Ankopplung eines Senders oder Empfängers für höchstfrequente Energie an einen diese Energie übertragenden dielektrischen Wellenleiter, gekennzeichnet durch einen metallischen Draht (5, 9) der in einer Querschnittsebene des dielektrischen Wellenleiters (1) von außen hereinführend, den Kern (2) des dielektrischen Wellenleiters in seinem Zentrum schneidend und aus dem Kern heraus bis mindestens in das den Kern (2) umgebende dielektrische Medium (3) reichend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektordiode (8, 8′) zwischen dem Zentrum des Kerns (2) und der Drahteinführungsstelle in dem Leitungszug des metallischen Drahts (5, 5′, 9) - entweder im Kernbereich oder im Bereich des den Kern umgebenden dielektrischen Mediums (3) - angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der metallische Draht (5′, 5, 9) bis zu der der Drahteinführungsstelle gegenüberliegenden Wand, oder durch diese Wand hindurchtretend erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Draht (9) von dem Innenleiter eines Koaxial-Anschlußkabels (7, 9, 12) gebildet ist, dessen Außenleiter (9) mit einer auf der Außenwand des dielektrischen Wellenleiters befindlichen Metallisierung (6) im Bereich der Drahteinführungsstelle verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Wellenleiter aus ungesintertem oder unvollständig gesintertem, expandiertem Polytetrafluoräthylen besteht.