DE6610243U - Biegsamer hohlleiter. - Google Patents

Description

Die Neuerung befasst sich mit einem Hohlleiter

zur eindeu

tigen Übertragung von vorzugsweise linear polarisierten elektromagnetischen Wellen. Der Hohlleiter hat eiren vom Kreis

abweichenden Inner querschnitt mit stetigem Verlauf der Berandung und besteht aus einem nahtlos gezogenen Aluminiumrohr solcher Festigkeit, dass er auftrommelbar ist ist dieser Hohlleiter mit einem dielektrischen Schutzmantel umgeben.

Bei der Verwendung von Energieleitungen, die rechteckigen oder runden Hohlleiterabschnitten setzt sind» benötijct man zahlreiche Flansche

Gegebenenfalls

aus starren,

zusammengezum Verbinden

der Einzelabschnitte, wodurch sowohl die Kosten, als auch die an den TferpinoiürigssxeiieS errcs^ceiieHcieS Reilexiöiies. eines derartigen HohXleiterzuges in unerwünschter Weise erhöht werden.

Einen praktisch endlosen Honlleiterzug ohne Zwischenleitung von Hohllei-fcerflauschen kann man bekanntlich dadurch verwirklichen, dass man. den Hohlleiter aus einem gewellten Metallrohr herstellt. Eine derartige Energieleitung ist bereits seit längerer Zeit artf dem Markt xaxd hat eich beim Aufbau von Funkstationen im Dezimeter— tind! ZearfcimeifcerwelXeiigefeiet

bewährt. Dieser trommelbare Hohlleiter besitzt einen ungefähr elliptischen Querschnitt und weist gegenüber dem vergleichbaren Rechteckquerschnitt eine kleinere Dämpfung auf. Er ist beispielsweise in der DT-PS 1 193 125 oder in der Telefunkenzeitung 35· Jahrgang, Heft 136ι Seite 113 beschrieben. Die Herstellung dieses Hohlleiters ist jedoch relativ zeitraubend und teuer, da man zur Zeit das für den Hohlleiter verwendete Kupferrohr zuerst mit einer ganz bestimmten Wellung versieht und anschliessend den zuvor runden Querschnitt zu einem ungefähr elliptischen Querschnitt verformt. Zum Schutz gegen mechanische Beschädigung wird dann der so geformte Metallhohlleiter zusätzlich mit einem geeigneten dielektrischen Schutzmantel versehen. Ein derart aufgebauter Hohlleiter ist nun aber nicht für alle Anwendungsgebiete optimal« Dies gilt insbesondere dann, wenn er als Anten— nenspeiseleitung bei festen Stationen Versjsndusg fisdet, dat seine durch die Wellung bewirkte Trommelbarkeit auf relativ kleine Kabeltrommeln hierbei praktisch nicht zur Wirkung kommt. Für lange Hohlleiterstücke, die höchstens zum Transport auf geeignete Trommeln aufgespult werden müssen, jedoch nach ihrer Verlegung nicht mehr bewegt werden, ist der Aufwand, der für die Herstellung des oben beschriebenen elliptischen Wellrohrhohlleiters erforderlich ist, nicht gerechtfertigt. Ausserdem kommt durch diesen Anwendung^zweck der VorteiX, dass man den Wellrohrhohlleiter ohne nachteilige Beeinflussung seiner elektrischen Eigenschaften mehrere hundert Male umtrommeln kann, nicht zum Tragen, da ein der-

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srtiger Hohlleiter als Speiseleitung für eine ortsfeste Antennenanlage lediglich während der Montage gebogen und/oder tordiert wird.

Di© Neuerung hat sich bei dem eingangs beschriebenen Hohlleiter äie Aufgabe gestexlx, dieses Hohlleiter so zu ver= bessern, dass sein Herstellungsverfahren wesentlich vereinfacht wird, wobei die eindeutige Übertragung auch beim Biegen und/oder Tordieren gewährleistet wird.

Gelöst wird dies dadurch, dass die Gesamtwandstärke des Hohlleiters längs seiner Querschnxttsberandung derart ungleich gewählt ist, dass unerwünschte Querschnittsdeformationen beim Biegen und/oder Tordieren auf ein Minimum reduziert werden.

Hierzu gibt es mehrere Lösungen. Einmal kann der Hohlleiter auf ssinsr äusseren Oberfläche sit- in Längsrichtung verlaufenden dielektrischen Streifen versehen werden. Diese aufge-

brachten Streifen bewirken, dass sich beim Biegen oder Tor-,jdieren des Hohlleiters der Innenquerschnitt nur so wenig deformiert, dass noch eine störungsfreie und eindeutige Über—s.l tragung der eingespeisten elektromagnetischen Wellen möglich ist.

Eine andere Lösungsmöglichkeit besteht darin, dass man d±e äussere Oberfläche des Hohlleiters mit einem dxelelctrischen

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Mantel umgibt, der längs seiner Querschnittsberandung verschiedene Stärke aufweist. Die Mantelstärke wird an den Stellen dicker gewählt, die beim Biegen am stärksten deformiert würd en.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung wird die gewünschte Wirkung dadurch erzielt, dass die metallische Hohlleiterwand selbst längs ihrer Querschnittsberandung verschiedene Wandstärke hat. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass man durch in Hohlleiterlängsrichtung verlaufende Metallstreifen auf der äusseren Oberfläche des Hohlleiters die gewünschte Steifigkeit erzwingt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es hierbei zweckmässig, die Berandung der äusseren Oberfläche stetig verlaufen zu lassen. Um die notwendigen Biegekräfte zu verringern, wird die Wandstärke, vorzugsweise im Bereich der Hauptachsen, dünner gewählt als an den übrigen Stellen des Querschnittes.

Der wirksame Innenquerschnitt des neuerungsgemäss ausgebildeten Hohlleiters, der eine glatte Innenwand aufweist, kann, in -verschiedener Weise gewählt werden. So kann man z.B. seinen Innenquerschnitt symmetrisch zu den. Hauptachsen des HohJLlei— terquersclinittes ausbilden. Ferner ist es niogl±ö, dass der Innenquerschnitt lediglich zu einer Hauptachse symmetrisch ist. Die Länge der beiden erwähnten Hauptachsen ±s~t immer verschieden, -wobei das Verhältnis der kleinen zur grossea Hauptachse vorzugsweise grosser als 0,45 gewählt -wird.

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Die Querschnittsform des neuerungsgemässen Hohlleiters sollte in erster Näherung rechteckförmig sein, um eine möglichst grosse Bandbreite zu erzielen. In Weiterbildung der Neuerung können dann die Hohlleiterwände je nach den Anforderungen konkav oder konvex gewölbt sein. Für besonders grosse Bandbreiten wird man den Hohlleiter so ausbilden, dass er mindestens eine parallel zur Längsachse verlaufende Einbuchtung aufweist. Auf diese Art erhält man einen dem Steghohlleiter ähnlichen Hohlleiter.

Die Herstellung eines gemäss der Neuerung aufgebauten Hohlleiters erfolgt zweckmässig durch nahtloses Pressen eines Metallrohres in einer hierfür geeigneten Kabelmaschine, wobei als Metall Aluminium besonders geeignet ist.

Bei den bisher üblichen biegsamen Antennenspeiseleitungen hat man ai.oh gewellte Metallrohre aus Kupfer benutzt. Die Wellung bedeutet eine mechanische Verlängerung des Hohlleiters* Sie führt zu nachteiligen Reflexionen und geht ausserdem auf die Dämpfung ein. Der neuerungsgemäss aufgebaute Hohlleiter mit glatter Wand besitzt, selbst wenn Aluminium als Material verwendet wird, demgegenüber mindestens die gleiche DaEspfung, wobei ein Aluminium-Hohlleiter die zusätzlichen Vorteile hat, dass er weicher und damit biegsamer ist als ein Kupfer-Hohlleiter und darüber hinaus eine grössere Korrosionsbeständigkeit aufweist.

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An Hand einiger in den Figuren dargestellter spezieller Ausführungsbeispiele soll im folgenden die Neuerung näher erläutert werden.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Hohlleiter 1 gleiche Wandstärke aufweist. Die beiden Hauptachsen seines Querschnittes sind mit D und d bezeichnet. Die Querschnittsform entspricht, um die gewünschte grosse Bandbreite zu erzielen, etwa einem Rechteck mit stark abgerundeten und nach aussen gewölbten Seiten. Um beim Biegen oder Tordieren dieses Hohlleiters eine nachteilige Änderung seines Innenquerschnittes zu vermeiden, ist seine äussere Oberfläche mit einem dielektrischen Mantel 2 umgeben, der längs seiner Querschnittsberandung keine konstante Dicke aufweist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke des Mantels im Bereich der Hauptachsen des Hohlleiters am geringsten. Die äussere \ Kontur der dielektrischen Ummantelung stellt ein Rechteck

mit stark abgerundeten Ecken und nach innen gewölbten Seiten dar.

In eineν weiteren in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsforns der Neuerung weist der Hohlleiter einen Querschnitt auf, der lediglich zu einer Hauptachse symmetrisch ist. Die Wandstärke des Hohlleiters 4 ist längs der Querschnittsberandung konstant. Ungefähr im Bereich der vier "Eck«n" sind zusätzliche, in Hohlleiterlängsrichtung verlaufende Metall-

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streifen 5, 6, 7 und 8 mit der Hohlleiterwand 4 verbunden, die aufgrund ihrer Formgebung und Lage eine unzulässige Änderung des wirksamen Innenquerschnittes beia Biegen und/ oder Tordieren des Hohlleiters verhindern. Die erwähnten j Streifen können beispielsweise aus dee gleichen Material

bestehen wie der Hohlleiter 4 und auf dessen äussere Ober

fläche aufgeschneisst sein. Die genaue Lage und Dicke der

Längsstreifen sind vom jeweiligen Querschnitt und Material ι
UBX Hohlleiters 4 abhängig.

Eine weitere Möglichkeit, die Neuerung zu verwirklichen, ist in der Fig. 3 angedeutet. Der dort dargestellte Hohlleiter 10 hat eine äussere Berandung, die durch einen Halbkreis mit abgerundeten Ecken gebildet wird. Sein Innenquerschnitt ist so gewählt, dass durch verschiedene Wandstärken längs der Berandung des Hohlleiterquerschnittes dieser verschiedene Festigkeit aufweist, so dass beim Biegen und/ 1. oder Tordieren sein Querschnitt im wesentlichen erhalten

bleibt.

Zur Erzielung der gewünschten Breitbandigkeit kann der neuerungsgemässe Hohlleiter ausserdem mit mindestens einer in Hohileiterlängsrichtung verlaufenden Einbuchtung versehen werden* In der Fig. 4 ist ein Hohlleiterquerschnitt dargestellt, der mit zwei symmetrischen, in Hohlleiterlängsrichtung verlaufenden Einbuchtungen ausgestattet ist. Man erhält damit einen einem Steghohlleiter ähnlichen Hohlleiter.

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Die grosse Hauptachse des Hohlleiters 9 der Fig. ^ ist mit D bezeichnet. Die kleine Achse, die gleichzeitig den Abstand der beiden Einschnürungen darstellt, trägt die Bezeichnung a, während der Abstand des nicht eingebuchteten Teiles des Hohlleiters mit d bezeichnet ist. Das Verhältnis der Hohl— leiterbreite d zu dem Abstand a bestimmt im wesentlichen die ausnutzbare Bandbreite eines derartigen Hohlleiters. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die Wandstärke des Hohlleiters im Bereich der Hauptachsen dünner gewählt als im übrigen Bereich. Der Verlauf der verschiedenen Wandstärken geht dabei stetig ineinander über. Als Berandungsfunktion des wirksamen Innenquerschnittes wird vorteilhafter Weise eine Cassinsche Kurve benutzt, d.h. für die Querschnittsberandung gilt die Funktion

(X² +Y²)² - 2b² (X² - Y²) = k⁴ - h^k

mit den Festpunkten F , F (+_ b,0) und der Konstanten k, wobei b < k < lf2 gewählt ist, damit man eine Einbuchtung des Querschnittes erhält.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Neuerung wies der jeweilige Hohlleiterquerschnitt bezüglich der Biegsamkeit jeweils eine Vorzugsebene auf. Für manche Anwendungszwecke ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Hohlleiter sowohl über dia grosse als auch über die kleine Querschnittsachse

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etwa in gleicher Weise gebogen werden kann. Die Neuerung gibt nun die Möglichkeit, dies dadurch zu verwirklichen, dass man die Wandstärke so wählt, dass die Biegsamkeit in beiden Ebenen, nahezu gleich ist. An Hand der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform soll dies kurz erläutert werden. Der wirksame Innenquerschnitt des dort dargestellten Hohlleiters 11 ist ungefähr rechteckförmig mit stark abgerundeten Ecken und nach aussen gewölbten Seitenflächen. Das Verhältnis der mit d bezeichneten kleinen Hohlleiterachse zu der mit D bezeichneten grossen Hohlleiterachse ist grosser gewählt als 0_tk5· Die Wandstärke des Hohlleiters 11 ist im Bereich der Hauptachsen dünner als ausserhalb dieses Bereiches. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der mit r bezeichnete innere Krümmungsradius des wirksamen Hohlleiterquer schnitt es ungefähr gleich i/k der kleinen Hohlleiter- ^.nlxiA si ^ Tm R*» «·*»-i .** h ^ ,α.»- οηπαη-ιηη^Αη 12/.1-^n ^J a. <, Dnkl 1 »ΊΊ-α-χ

beträgt die Wandstärke χ tingefähr das zwei- bis vierfache der Wandstärke e im Bereich der grossen Hauptachse des Hohl-leiterquerschnittes« iUm nun zu erreichen, dass dieser Hohl-Xeiter sowobJL in Richtung der Hauptachse D als auch in Richtung der hierzu senkrecht verlaufenden Achse d etwa gleiche Biegsamkeit aufweist, kann man die Wandstärke e und b im Bereich der Hauptachsen in geeigneter Weise verschieden "wählen. Der übergang der verschiedenen. Wandstärken erfolgt beim dargestellten Ausführttngsbeispiel stetig.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten HbhlleiterquerschniLtt W 7117 ^ iO -

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liegen die vier abgerundeten äusseren "Ecken" des Hohlleiters auf einem Kreis mit dem Radius R. Dies bringt den Vorteil, dass die erforderlichen Flansche ssum Anschliessen des Hohlleiters in an sich bekannter Weise durch einfache Überwurfmuttern verwirklicht werden können, die mit ihrem Innengewinde in ein entsprechendes Aussengewinde des Hohlleiters im Bereich dieser äusseren Ecken eingreifen. In Weiterführung der Neuerung kann man bereits beim Herstellen des Hohlleiters dafür Sorge tragen, dass das Hohlleiterende bezüglich seiner Wanddicke so verstärkt wird, dass der Hohlleiter in diesem Bereich aussen einen runden Querschnitt aufweist. Diese Ausführungsform mit verstärktem

gen von Armaturen.

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Claims (8)

- ii - Schutzansprüche

1. Hohlleiter zur eindeutigen Übertragung von vorzugsweise linear polarisierten elektromagnetischen Wellen, der einen vom Kreis abweichenden Innenquerschnitt mit stetigem Verlauf der Berandung hat und aus einem nahtlos gezogenen Aruminiusnrohr solcher Festigkeit besteht, dass dieser Hohlleiter, der· gegebenenfalls einen dielektrischen Schutzmantel hat, auf trommelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtsandstärke des Hohlleiters längs seiner Querschnittsberandung derart ungleich gewähl-c ist, dass unerwünschte Querschnittsdeformationen beim Biegen und/oder Tordieren auf ein Minimum reduziert werden.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1 mit rechteckigem Innenquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass di© Gesamtwandstärke von im Bereich der Hauptquerschnittsachsen lieft

genden Minimalwerten auf zwischen den Hauptachsen liegende Maximalwerte übergeht (Fig. 1, Fig. 5)·

3· Hohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maxima (s) der Wandstärke etwa das zwei- bis vierfache der minimalen Wandstärken (e) imi Bereich der grossen Achse betragen (Fig. 5)·

4. Hohlleiter nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärken im Bereich der grossen Achse

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derart verschieden gewählt sind, dass die Biegsamkeit des Hohlleiter·» bezüglich der grossen und kleinen Achse gleich ist.

5· Hohlleiter nach Anspruch 1 mit einem Innenquerschnitt, der unsymmetrisch zur grossen Achse abgeflacht ist. da durch gekennzeichnet, dass die Wandstärke im Bereich der kleinen Achse minimale Werte aufweist, die zu maximalen Werten übergehen (Fig. 2. Fig. 3).

6. Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine parallel zur Längsrichtung verlaufende Einbuchtung besitzt.

7. Hohlleiter nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung des Innenquerschnitts nach einer Cassinschen Kurve verläuft (Fig. k).

8. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Querschnittsberandung stetig verläuft.