DE866810C

DE866810C - Arrangement for the excitation of electromagnetic waves propagating along a single conductor

Info

Publication number: DE866810C
Application number: DES23250A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Phil Kaden
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1951-05-26
Filing date: 1951-05-26
Publication date: 1953-02-12

Description

Anordnung zur Erregung von sich längs eines Einzelleiters fortpflanzenden elektromagnetischen Wellen Kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen können entlang eines Einzelleiters fortgeleitet werden, wenn die Oberfläche dieses Leiters entsprechend modifiziert ist. Solche, vielfach als Drahtwellenleiter bezeichnete Leiter können beispielsweise so aufgebaut sein, daß ein Metalldraht mit dielektrischen oder ferromagnetischen Schichten umgeben ist; auch kann der den Leitungsstrom führende Leiterteil um seine Achse schraubenlinienförmig verlaufend angeordnet sein oder ein oder mehrere bandförmige Leiter um einen dielektrischen oder ferromagnetischen Kern als Seele gewickelt sein.Arrangement for the excitation of propagating along a single conductor electromagnetic waves Short and very short electromagnetic waves can be forwarded along a single conductor if the surface of this conductor is modified accordingly. Such, often referred to as wire waveguides Conductors can be constructed, for example, that a metal wire with dielectric or is surrounded by ferromagnetic layers; the one carrying the line current can also be used The conductor part can be arranged to run helically around its axis or one or more ribbon-shaped conductors around a dielectric or ferromagnetic one Core to be wound as soul.

Bei einer solchen Ausbildung der Drahtwellenleiter wird erreicht, daß sich die elektromagnetische Energie auf die Umgebung des Leiters konzentriert. Um ein Maß für die Feldkonzentration um den Drahtwellenleiter zu erhalten, kann man sich einen Zylinder um den Drahtwellenleiter gelegt denken, innerhalb dessen sich fast die gesamte elektromagnetische Energie längs des Drahtwellenleiters ausbreitet. Den Radius y, dieses Zylinders kann man als Grenzradius bezeichnen. Die Anregung der Drahtwellen auf dem Drahtwellenleiter kann nach bereits gemachten Vorschlägen durch metallische Trichter erfolgen, die sich über den Drahtwellenleiter oder dessen Verlängerung erstrecken und koaxial zu diesem liegen. Diesen ein koaxiales Leitungsstück bildenden Trichter kann man, ähnlich wie eine koaxiale Leitung, speisen, aus dessen Trichteröffnung sich ;die elektromagnetischen Wellen (Drahtwellen) ablösen und sich längs des Drahtwellenleiters fortpflanzen.With such a design of the wire waveguide it is achieved that the electromagnetic energy is concentrated on the area around the conductor. To get a measure of the field concentration around the wire waveguide, one thinks of a cylinder placed around the wire waveguide, within it Almost all of the electromagnetic energy propagates along the wire waveguide. The radius y of this cylinder can be called the limit radius. The suggestion the wire waves on the wire waveguide can according to suggestions already made done by metallic funnels that extend over the wire waveguide or its Extend extension and lie coaxial with this. This a coaxial line piece forming funnel can be fed out, similar to a coaxial line whose Funnel opening itself; the electromagnetic waves (wire waves) separate and become propagate along the wire waveguide.

Bei einer Anordnung zur Erregung von sich längs eines Einzelleiters fortpflanzenden elektromagnetischen Wellen, bestehend aus einem sich über den Einzelleiter (Drahtwellenleiter) oder dessen Verlängerung erstreckenden Trichter; weist die Trichteröffnüng gemäß der Erfindung einen Durchmesser von etwa 1,36 1o auf; yo bedeutet dabei den Radius eines gedachten, um den Drahtwellenleiter gelegten Zylinders, innerhalb dessen sich fast der gesamte Teil der zu übertragenden hochfrequenten Energie fortpflanzt.In an arrangement for exciting oneself along a single conductor propagating electromagnetic waves, consisting of a single conductor (Wire waveguide) or its extension extending funnel; shows the funnel opening according to the invention a diameter of about 1.36 10; yo means the Radius of an imaginary cylinder placed around the wire waveguide, within it Almost all of the high-frequency energy to be transmitted is propagated.

Um ein Maß für den sogenannten Grenzradius yo eines aus einem massiven Draht und einer diesen umgebenden dielektrischen bzw. magnetischen Schicht bestehenden Drahtwellenleiters zu erhalten, sei im folgenden eine Beziehung angegeben, aus der der Radius yo rechnerisch ermittelt werden kann: In - der Beziehung bedeuten ao das Phasenmaß ( mit #o als Wellenlänge des leeren Raumes), a den Radius des Einzelleiters zur Fortleitüng kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, ,ui und s1 die Permeabilität und die Dielektrizitätskonstante der Stoffe im Gegensatz zur Permeabilität ,u. und Dielektrizitätskönstante so des freien Raumes; d gibt die Stärke der Schicht um den massiven Draht an. Durch Einsetzen von in die angegebene Beziehung erhält man die Möglichkeit, yo auch für einen Drahtwellenleiter zu ermitteln, bei dem der den Leitungsstrom führende Leiter schraubenlinienförmig um seine Achse verläuft. Y ist dabei derjenige Winkel, den der schraubenlinienförmig verlaufende Leiter mit der Normalen zur Leiterachse bildet.In order to obtain a measure for the so-called limit radius yo of a wire waveguide consisting of a solid wire and a dielectric or magnetic layer surrounding it, a relationship is given below from which the radius yo can be calculated arithmetically: In - the relation ao mean the phase measure ( with #o as the wavelength of the empty space), a the radius of the single conductor for the transmission of short and very short electromagnetic waves,, ui and s1 the permeability and the dielectric constant of the substances in contrast to the permeability, u. and so Dielektrizitätskönstante of free space; d indicates the thickness of the layer around the solid wire. By inserting In the given relation one obtains the possibility of determining yo also for a wire waveguide in which the conductor carrying the conduction current runs helically around its axis. Y is the angle that the helical conductor forms with the normal to the conductor axis.

Wählt man den Durchmesser der Trichteröffnung erfindungsgemäß etwa zu 1,36 yo, so besitzt der Trichter an seiner Öffnung denselben Wellenwiderstand wie die Drahtwelle, d. h. an der Ankopplungsstelle ist die Bedingung der Wellenwiderstandsgleichlieit erfüllt. Den Trichter, der zur Erregung von Drahtwellen dient, kann man als koaxiale Expönentialleitung auffassen, die den Wellenwiderstand der z. B. vom Sender kommenden koaxialen Leitung auf den Wellenwiderstand der Drahtwelle transformiert. Es läßt sich nämlich nachweisen, daß ein Koaxialkabel, dessen Innenleiter denselben Radius a und die gleiche spezifische Leitfähigkeit wie der Drahtwellenleiter besitzt und dessen Außenleiter den Radius ö,68 ro aufweist, die gleichen Übertragungseigenschaften wie der Drahtwellenleiter hat, insbesondere gleichen Wellenwiderstand, gleiche Dämpfung und gleiches Phasenmaß. Beide Leiter haben in der Nähe des Innenleiters ähnlichen Feldstärkeverlauf. Vorteilhafterweise wählt man die Länge des-Trichters größer als eine Viertelwellenlänge; auch kann es empfehlenswert sein, den Trichter als Exponentialtrichter auszubilden.If you choose the diameter of the funnel opening according to the invention approximately to 1.36 yo, the funnel has the same wave resistance at its opening like the wire wave, d. H. at the coupling point the condition of the characteristic impedance is equal Fulfills. The funnel, which is used to excite wire waves, can be called a coaxial Conceive exponential line that increases the wave resistance of the z. B. Coming from the transmitter coaxial line transformed to the wave resistance of the wire wave. It leaves namely prove that a coaxial cable whose inner conductor has the same radius a and has the same specific conductivity as the wire waveguide and whose outer conductor has the radius ö, 68 ro, the same transmission properties as the wire waveguide has, in particular the same characteristic impedance, the same attenuation and the same phase dimension. Both conductors have similar ones near the inner conductor Field strength curve. The length of the funnel is advantageously chosen to be greater than a quarter wavelength; It can also be advisable to use the funnel as an exponential funnel to train.

Den Drahtwellenleiter führt man bis an die Ebene der Trichteröffnung heran und läßt an dieser Stelle den Drahtwellenleiter in einen zum Trichter koaxial liegenden. Leiter ohne Oberflächenstruktur übergehen. Der Einfachheit halber kann man jedoch den Drahtwellenleiter koaxial verlaufend durch den Trichter hindurchführen und den Drahtwellenleiter innerhalb des Trichters beispielsweise mit einer dünnen Metallfolie umwickeln.The wire waveguide is led to the level of the funnel opening and lets the wire waveguide into one of the funnel coaxial at this point lying. Pass over the ladder without a surface structure. For simplicity can however, the wire waveguide is passed through the funnel running coaxially and the wire waveguide within the funnel, for example with a thin one Wrap metal foil.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i und 2 näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS.

Fig. x zeigt den Übergang einer koaxialen Leitungi auf den Drahtwellenerregertrichter 2; bis zu dessen Trichteröffnung. vom Durchmesser I,36 yo sich der Innenleiter der koaxialen Leitung erstreckt. Etwa von der Trichteröffnung ab ist der Innenleiter als Drahtwellenleiter 3 mit dem Durchmesser ?,a ausgebildet. Bei diesem Drahtwellenleiter verläuft der den 'Leitungsstrom führende Leiter schraubenlinienförmig um seine Achse; der Leiter schließt dabei mit der Normalen zur Leitungsachse den Winkel ip ein.Fig. X shows the transition of a coaxial line to the wire wave exciter funnel 2; up to its funnel opening. of diameter I, 36 yo is the inner conductor of the coaxial line extends. The inner conductor is approximately from the funnel opening designed as a wire waveguide 3 with the diameter?, a. With this wire waveguide the conductor carrying the line current runs helically around its axis; the conductor encloses the angle ip with the normal to the line axis.

In Fig. 2 besteht der Drahtwellenleiter 4 aus einem Leiter vom Durchmesser 2 ä und einem diesen umgebenden Überzug aus dielektrischen oder ferromagnetischen Stoffen der Dicke d.In Fig. 2, the wire waveguide 4 consists of a conductor of diameter 2 ä and a surrounding coating made of dielectric or ferromagnetic Fabrics of thickness d.

PP.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Arrangement for the excitation of electromagnetic waves (wire waves) propagating along a single conductor, consisting of a funnel extending over the single conductor (wire waveguide) or its extension, characterized in that the funnel opening has a diameter of about 1.36 yo, where yo den The radius of an imaginary cylinder placed around the individual conductor means within which almost the entire part of the high-frequency energy to be transmitted is propagated.

2. Arrangement according to claim i using a conductive wire with a surrounding dielectric or magnetic layer, characterized in that the radius x. the relationship enough; here ao denotes the phase measure (with A, as the wavelength of the empty6n space), a the radius of the single conductor, around r> the permeability and dielectric constant of the materials, p. and eo the permeability and dielectric constant of the free space, and d the thickness of the layer surrounding the wire.

3. Arrangement according to claim z using a wire waveguide, in which the conductor carrying the line current extends helically around its axis, characterized in that the radius r. the relationship enough; #p is the angle that the helical conductor forms with the normal to the conductor axis. q .. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the wire waveguide merges at a point lying approximately in the plane of the funnel opening into a conductor coaxial to the funnel without a surface structure.