DE896669C

DE896669C - Sende- und Empfangsanordnung fuer ultrakurze elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE896669C
Application number: DEI3247D
Authority: DE
Inventors: Andre Clavier
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1936-07-21
Filing date: 1937-07-17
Publication date: 1953-12-07
Also published as: FR820722A; FR820721A

Description

Wellen

Die Erfindung bezieht sich auf Sende- und Empfangsanordnungen für ultrakurze elektromagnetische Wellen.

Wenn ein Ultrakurzwellengenerator an einer konzentrischen Übertragungsleitung angeschlossen wird, so wird bekanntlich ein Teil der zugeführten Energie an dem offenen Ende der Leitung ausgestrahlt. Diese ausgestrahlte Energie wird im allgemeinen als vernachlässigbar betrachtet, und daraus folgt, daß sie nicht ausgenutzt wird.

Stehen jedoch die Durchmesser der Leiter in einem geeigneten Verhältnis zu der Wellenlänge der über

die Leitung übertragenen Wellen, so kann die an dem offenen Ende der Leitung ausgestrahlte Energie ohne eine zusätzliche Antenne verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Anordnung zur Anpassung an die Übertragungsleitung, d. h., allgemein gesprochen, auf die Verwendung einer hochfrequente Energie führenden Anlage als Strahler solcher Energie, beispielsweise in den umgebenden Raum.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einer Leitung verbunden, die aus konzentrischen

Leitern besteht. Der Strahlungswiderstand des Strahlungsabschnittes der Leitung ist dem Wellenwiderstand des die Energie dem strahlenden Abschnitt zuführenden Abschnittes angepaßt. Der Ausdruck konzentrische Leiter ist in diesem Zusammenhang im weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt vieleckige Leiter oder Leiter anderer Form und auch Leitungen, die mehrere leitende Elemente, welche umeinander angeordnet sind, aufweisen.

ίο Nachstehend sind einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. ι zeigt einen aus konzentrischen Leitern aufgebauten Leitungsabschnitt, dessen offenes Ende derart ausgebildet ist, daß eine erhöhte Ausstrahlung entsteht ;

Fig. 2 zeigt einen wie oben beschriebenen Leitungsabschnitt in Verbindung mit einer geeigneten elektrooptischen Anordnung, beispielsweise einem parabolischen Spiegel;

Fig. 3 zeigt einen ähnlichen Leitungsabschnitt in Verbindung mit Flächenabschnitten zweier Paraboloide, wobei der Strahlungsabschnitt an dem Schnittpunkt dieser Paraboloide angeordnet ist; Fig. 4 zeigt einen Aufbau unter Verwendung eines in Fig. 3 dargestellten Reflektors.

Besteht die Übertragungsleitung aus zylindrischen

Leitern, deren Radien der Wellenlänge gegenüber

- verhältnismäßig klein sind, so kann die Wirkung der Strahlung der Übertragungsleitung mit einem Widerstand R verglichen werden. Dieser Widerstand R kann wie folgt ausgedrückt werden:

R = i8o# —-π²

In dieser Gleichung bezeichnet S die Fläche an der Öffnung, während V und a' die Radien der beiden Leiter an dem offenen Ende der in der Fig. 1 gezeigten Leitung bezeichnen. Die Fläche S an der Öffnung ist:

S == π

Diese Anordnung kann an Stelle einer Antenne oder eines Dipols als Quelle für elektromagnetische Wellen benutzt werden.

Vorzugsweise werden die Radien α und b der Übertragungsleitung und a' und V an der Öffnung derart gewählt, daß die Strahlungsimpedanz R gleich dem Wellenwiderstand Zo des als Übertragungsmedium dienenden Abschnittes der Leitung ist. Dies geschieht beispielsweise durch Anbringung eines sich erweiternden Teiles, beispielsweise eines Konus, so daß das Verhältnis des Radius des inneren Leiters zu dem des Außenleiters in jedem Abschnitt konstant

und gleich — ist.

Die Impedanz der Leitung ist:

Zo = 60 lög_e — — 6olog_e —.

Cu &

Daraus folgt, daß

= Zo =

180

und daß

π (δ'²— 0'²)_

π²

(3)

(4)

(5)

Die beiden Gleichungen (3) und (5) ergeben Werte, die für die Bemessung von V und a' benutzt werden können. Diese Werte sind für verschiedene Werte der Impedanz Zo in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:

a	Zo	ei-	λ\ / Zo	V
1,5	25		' π Ι/ ι δ'² Y	ο,45 ^
2	40		ο,300 λ	ο,44 A
3.5	75		0,220 λ	ο,45 λ
4	83		0,130 λ	0,47 λ
4.5	90		ο,ΐΐδ λ	ο,45 λ
5	96		0,100 λ	ο,47 λ
5.5			0,095 λ
6	107			0,54^·
7	117		0,090 λ	ο,49 ^
8	125		0,070 λ	0,52 λ
0,065 λ

Bei konzentrischen Ubertragungsleitungen, in denen -7 = 3,6 ist, bei welchem Wert die Dämpfung der

Leitung durch ein Minimum verläuft, ist das Verhältnis von den Werten a' und b' zur Wellenlänge durch folgende Gleichung gegeben:

a' = I

V = — λ.

Diese Ausdrücke sind in der Praxis nicht ganz genau, da V der Betriebswellenlänge gegenüber nicht sehr klein ist. Die Wirkung bleibt jedoch etwa die gleiche, und die erforderliche Anpassung der Impedanz ist auch dann zu erreichen, wenn die Werte etwas von al und V abweichen.

Aus der Tabelle geht hervor, daß die Anpassung der Impedanzen bei einer gegebenen Leitung und einer gegebenen Wellenlänge vorzugsweise durch die Wahl von a? erreicht werden kann. Dies geschieht beispielsweise durch einen beweglichen konischen Teil, der mit dem Innenleiter der Übertragungsleitung verbunden ist.

Soll andererseits die Anordnung so getroffen werden, daß die Impedanzen bei verschiedenen Wellenlängen

angepaßt werden sollen, so müssen a' und V im Verhältnis zu der Wellenlänge verändert werden, beispielsweise durch Ausbildung des konischen Teiles als zwei aufeinandergleitende Abschnitte.
Eine derartige Strahlungsanordnung kann vorteilhaft in Verbindung mit Reflektoren oder elektrooptischen Vorrichtungen, wie diese in der Ultrakurzwellentechnik benutzt werden, Verwendung finden. Die Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung, in der die

ίο Übertragungsleitung TL aus den zwei Leitern ι und 2 besteht, wobei der zweite Leiter um den ersten Leiter herumliegt. An dem offenen Ende 3 ist die Übertragungsleitung erweitert, und diese Abschnitte der Leitung können als ein Emissionszentrum der Ausstrahlung betrachtet werden, wobei dieses Zentrum in dem Brennpunkt einer geeigneten Reflektoranordnung 4 liegt. Dieser Reflektor kann parabolisch sein und eine metallische Fläche oder ein Gitterwerk mit genügend feinen Maschen aufweisen, um eine einwandfreie Reflexion bei der Frequenz der Betriebswellen sicherzustellen. Diese Anordnung ist besonders wirksam auf Grund ihrer vollständigen Symmetrie um die Achse zz'.
Diese Strahlungsanordnungen können in Verbindung mit Netzwerken, elektromagnetischen Linsen usw. Verwendung finden.

Sollen die Wellen horizontal um den Sender ausgestrahlt werden, so kann eine Anordnung, wie in der Fig. 3 dargestellt, zur Verwendung kommen.

Der Reflektor besteht aus zwei Paraboloiden 4 und 4', die sich in der Achse zz' überschneiden. Das Strahlungselement 3 liegt auf der einen Seite des Brennpunktes, wenn die Wellen in einem bestimmten Winkel nach unten gerichtet werden sollen, um auf diese Weise eine bestimmte Fläche zu decken. Eine solche Anordnung erzeugt im wesentlichen flache Wellen, die weniger durch Schwunderscheinungen beeinträchtigt werden als in üblicher Weise polarisierte Ausstrahlungen.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Reflektors nach Fig. 5. In dieser Anordnung befindet sich der Sender innerhalb des Raumes 5, auf dem sich ein Turm 6 erhebt, welcher an seinem oberen Ende zwei Plattformen 7 und 8 trägt, die wiederum den parabolischen Reflektor 4 gegen Wetterbeeinflussungen schützen. In dem Brennpunkt des Reflektors befindet sich das Strahlungselement 3. Die Stützen 9 halten die Schutzplattformen 7 und 8 in einem bestimmten Abstand voneinander. Diese Anordnung, mit der eine Ausstrahlung erreicht wird, die eine von der Höhe des Turmes 6 abhängige Fläche überstreicht, eignet sich insbesondere für die Aussendung von Femsehzeichen. An Stelle der Schutzplattformen 7 und 8 kann der Reflektor an seinem oberen Ende mit einer Schutzscheibe 8 versehen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Sende- und Empfangsanordnung für ultrakurze elektromagnetische Wellen mit einer konzentrischen Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die die konzentrische Leitungsanordnung bildenden Leiter sich an dem offenen Ende erweitern und daß ihre Durchmesser derart der Betriebswellenlänge gegenüber bemessen sind, daß der Strahlungswiderstand dem Wellenwiderstand der Leitung gegenüber angepaßt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des inneren Leiters zu dem des äußeren Leiters konstant längs der Übertragungsleitung ist.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabschnitt der Leitung mit einer Reflektor- oder einer sonstigen elektrooptischen Richtungsanordnung zusammenarbeitet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabschnitt in dem Brennpunkt eines parabolischen Reflektors angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabschnitt in der Schnittachse zweier parabolischer Reflektorflächen angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese an dem oberen Teil eines Turmes angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

$637 II.