DE899685C - Wellenleiter fuer elektromagnetische Oberflaechenwellen - Google Patents

Description

Es besteht .die Aufgabe, Mikrowellenenergie längs Leitungen ohne wesentliche Dämpfung zu übertragen. Die üblichen Koaxialkabel bekommen bei steigender Frequenz so hohe Dämpfung, daß eine Mikrowellenübertragung über längere Strecken damit unmöglich wird Das gleiche gilt für Hohlleiter, die auch nur für kurze Verbindungen innerhalb von Geräten in Betracht! kommen. Der einzige HohlweTlentyp, 'dessen Dämpfung mit steigender Frequenz sinkt (H₀-WeIIe im Zylinder), ist technisch nur schwer nutzbar zu machen, außerdem macht die Starrheit ider Hohlleiter ihre Handhabung unbequem.

Ein idealer Mikrowellenleiter, sowohl vom Standpunkt der Diämpfung als der Biegsamkeit, wäre 'der sogenannte dielektrische Draht aus einem flexiblen Dielektrikum, der keinerlei Verluste durch Ohm'sche Widerstände besitzt, die bei Kabeln und Hohlleitern den Dämpfungsanstieg bei hohen Frequenzen bewirken. Leider hat der 'dielektrische Draht 'den Nachteil, daß er nicht dicht ist.

Das heißt, in seiner Umgebung befinden sich Felder, die zwar keineswegs nach außen Energie abstrahlen, die aber auch durch keine Hindernisse gestört werden dürfen, weil sonst die im Mittel rein längs gerichtete Energieübertragung gestört wird und der Leiter zu strahlen, beginnt. Zur Zeit ist noch kein flexibles Dielektrikum bekannt, das eine genügend hohe Dielektrizitätskonstante (besitzt, um die außen verlaufenden Felder schon nahe der Oberfläche zum Verschwinden zu bringen.

Es ist bekannt, diese Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß man in das Innere des dielektrischen Drahtes noch einen metallischen Leiter einbettet, oder anders ausgedrückt, einen Draht mit isolierender zylindrischer Hülle verwendet. Insbesondere ist bekannt, zu diesem Zweck einen metallischen' Draht mit einer dielektrischen, Schicht zu überziehen.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung beruht darauf, daß die den Draht entlang laufende elektromagnetische Welle durch die dielektrische

Schicht verzögert wird, wodurch im Außenraum eine starke Feldkonzentration um den Wellenleiter bewirkt werden kann. Der Betrag dieser Feldkonzentration ist dadurch festgelegt, wie stark die Geschwindigkeit der Welle durch die dielektrische Schicht gegenüber der Geschwindigkeit einer homogenen ebenen Welle im Außenraum (Luft) herabgesetzt wird. Der Vorteil dieser Wellenleiter besteht darin, daß die Dämpfung in Ausbreitungsrichtung wesentlich geringer gemacht werden kann als mit Koaxialkabeln bei gleichem Materialaufwand. Der Nachteil der bis jetzt bekannten Anordnungen besteht darin, daß die Verzögerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit noch nicht genügend groß gemacht werden kann, um eine extrem starke Konzentration des Feldes auf die Umgebung des Wellenleiters zu erzeugen. Dies rührt davon her, daß die bisher verwendeten Dielektrika (Emaille) nur in dünnen Schichten aufgetragen werden können, um die bei der Verlegung nötige Biegsamkeit sicherzustellen. Ferner waren die Verlustwinkel der verwendeten Dielektrika so hoch, daß eine Venwendung in dickeren Schichten ohnehin nicht möglich, gewesen wäre. Die Verwendung keramischer Schichten mit geringem Verlustwinkel scheint wegen der Brüchigkeit des Materials und der Schwierigkeit der Aufbringung nicht ohne weiteres möglich.

Das Ziel der Erfindung ist, die angedeuteten Schwierigkeiten zu vermeiden und die Verwendung keramischer Dielektrika auch in dicken Schichten zu ermöglichen.

Der ernndungsgiemäße Wellenleiter für Oberflächenwellen ist dadurch gelkennzeichnet, daß auf den Metalldraht einzelne gleichartige dielektrische Körper .aufgebracht sind, deren gegenseitiger Abstand klein gegen die übertragene Wellenlänge ist. Das keramische Material wird also nicht in Form einer homogenen Haut, sondern beispielsweise in Form von Scheiben oder Perlen aufgebracht, die voneinander einen im Verhältnis zur Wellenlänge geringen Abstand besitzen, tum die Biegsamkeit des Leiters zu gewährleisten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Ahb. ι zeigt einen Wellenleiter, bei dem auf dam Draht 1 Scheiben 2 aus einem festen Dielektrikum mit Abstand voneinander aufgebracht sind. Die Dicke der Scheiben ist klein gegenüber ihrem Durchmesser. Die: Abstände der Scheiben untereinander soll nicht größer als die Scheibendicke sein, mindestens jedoch kleiner als eine Arbeitswellenlänge. Bei Verwendung eines; Dielektrikums· hoher Dielektrizitätskonstante läßt sich eine sehr starke Feldkonzentration erzielen.

Abb. 2 zeigt eine Anordnung für eine geringere Feldkonzentration. In diesem Beispiel werden röhrchenförmige oder kugelförmige Perlen 2 auf den Draht 1 aufgereiht.

Als Dielektrika können mit Vorteil keramische Massen verwendet werden. Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die gegen die Wellenlänge kleinen Abstände der dielektrischen Scheiben bzw. Perlen keine Störung der Wirkungsweise des Wellenleiters verursachen, daß vielmehr durch die Feldverteilunig, die von der Diskontinuität der ■dielektrischen Schicht- in Längsrichtung herrührt, eine¹ bessere Konzentration des Feldes um den Wellenleiter bewirkt wird als sie einer homogenen Schicht mit der mittleren Dielektrizitätskonstante der in Längsrichtung inhomogenen Schicht entspräche.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht außer der Biegsamkeit .darin, Dielektriken beliebig hoher Dielektrizitätskonstante verwenden zu können, so daß eine wesentlich bessere Feldkonzentration als mit den voribekatinten Anordnungen erreicht werden kann. Ferner ermöglicht der Luftspalt zwischen den dielektrischen Scheiben das Eindringen vom Wasser, so daß der erfindungsgemäße¹ Wellenleiter eine gewisse Was sermenge ohne Tropfenanhang aufsaugen kann. Dies ist vorteilhaft, da durch anhängende Wassertropfen eine Feldstörung verursacht wird, die zur seitlichen Energieaibstrahlung Anlaß gibt. Eine zwischen Draht und Dielektrikum etwa bestehende Luftschicht erzeugt eine Verminderung der wirksamen D ielektrizitätskonstante.

Dieser an sich unbedeutende Nachteil läßt sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß bei der Herstellung des Wellenleiters der Raum zwischen Draht und Dielektrikum mit einer verlustarmen Lackschicht ausgefüllt wird, mit der gleichzeitig ein Korrosionsschutz des Metalldrahtes ermöglicht wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wellenleiter für elektromagnetische Oberflächenwellen, bei dem die Feldkonzentration durch eine dielektrische Schicht auf einem Metalldrahit beiwirkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf iden Metalldraht einzelne gleichartige dielektrische Körper aufgebracht sind, deren gegenseitiger. Abstand klein- gegen die über-

■ traigene Wellenlänge" ist.

2. Wellenleiter nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß .dünne dielektrische Scheiben, deren Dicke klein gegenüber ihrem Durchmesser ist, auf den Draht mit Abständen aufgereiht sind.

3. Wellenleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Scheiben voneinander höchstens der Dicke derselben entsprechen.

4. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch ge- 1x5 kennzeichnet, daß röhrchenförmige Perlen auf 'den Draht dicht aneinander aufgereiht sind.

5. Wellenleiter nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht zusätzlich mit einer dünnen 12,0 Lackschichit überzogen ist, die etwaige Zwischenräume zwischenDrahtundDielektrikum ausfüllt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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