DE909587C - Radioelektrische Anordnung fuer sehr kurze Wellen - Google Patents

Description

Es sind radioelektrische Anordnungen für die Aussendung oder den Empfang von sehr kurzen Wellen bekannt, bei welchen ein Hochfrequenzsystem im Innern einer kreisförmigen Führungsleitung untergebracht ist, welche an einem Ende durch eine volle Wand und am anderen Ende durch eine mit einer kreisförmigen Öffnung versehene Wand begrenzt wird, wobei dieses System die in dieser Leitung geführten Wellen erzeugt oder von ihnen beeinflußt wird. Derartige Anordnungen ermöglichen es, eine ziemlich gute Anpassung der Leitung an das Hochfrequenzsystem und folglich einen ziemlich guten Wirkungsgrad der Arbeitsweise der gesamten Einrichtung zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich von diesen bekannten Anordnungen darin, daß einerseits die Leitung rechteckig ist und von H₀₁-Wellen durchflossen wird und andererseits die Öffnung für den Durchtritt der Wellen ein Schlitz ist, welcher senkrecht zu dem elektrischen Vektor der Welle verläuft und dessen Breite und Abstand von dem Hochfrequenzsystem entsprechend dem Abstand der vollen Wand von dem Hochfrequenzsystem so gewählt sind, daß die Führungsleitung diesem System genau angepaßt wird.

Eine derartige Anordnung ermöglicht es, eine vollkommene Anpassung der Führungsleitung an das Hochfrequenzsystem herzustellen und folglich

aus einer Sendeeinrichtung. das Leistungsmaximum zu entnehmen oder bei einer Empfangseinrichtung den besten Wirkungsgrad zu erzielen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. ι und 2 schematische Darstellungen eines Längsschnittes bzw. eines Querschnittes einer erfindungsgemäßen Anordnung,

ίο Fig. 3 und 4 den Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung in Anwendung für Sendung bzw. Empfang.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Anordnung besteht aus einem Teil eines Führungsleiters \^ron rechteckigem Querschnitt mit der Breite b und der Höhe a. Dieser Teil wird auf der einen Seite durch eine volle Wand P und auf der anderen Seite durch eine Wand begrenzt, die mit einem Schlitz F von der Breite / versehen ist. Wenn angenommen wird, daß die in der Leitung geführten Wellen sich so ausbilden, daß ihr elektrischer Vektor E senkrecht zu der Leitungsseite mit der Breite b verläuft, wird der Schlitz F parallel zu dieser Seite angeordnet. In der Ebene M der Leitung ist ein Hochfrequenzsystem 5" im Abstand c von der vollen Wand P und im Abstand d von dem Schlitz F angeordnet. Das System 5¹ ist je nach der betreffenden Anwendung ein Sender oder ein Empfänger, und es ist in der unten erläuterten Weise so angeordnet, wie es für die Wechselwirkung mit den Wellen in der Leitung am günstigsten ist.

Bekanntlich können sich in einer rechteckigen Leitung zwei Wellenarten ausbreiten, die mit B_mn und H_mn bezeichnet werden, wobei die Ausbreitung nur unter der Bedingung möglich ist, daß die Wellenlänge λ der allgemeinen Bedingung

λ < r-

(ι)

genügt, bei welcher m und η ganze Zahlen entsprechend den Indizes zur Kennzeichnung der erwähnten Wellenarten E_mn oder H_mn sind.

Für m = 0 und η = ι, d.h. für die E₀₁- und H₀₁-Wellen, wird die Beziehung (i) die folgende:

Es ist ferner bekannt, daß die E₀₁-WeIIe nicht in einer rechteckigen Leitung auftreten kann. Folglich bezieht sich die Gleichung (2) ausschließlich auf die H₀₁-WeIIe und zeigt, daß für diese Wellenart die Ausbreitung bei beliebiger Höhe der Führungsleitung möglich ist. Mit anderen Worten kann eine H₀₁-WeIIe durch einen Schlitz, der senkrecht zu dem elektrischen Vektor angeordnet ist, durchgehen, wie groß auch seine Breite / ist.

Daraus ergibt sich, daß man bei einer Anordnung nach Fig. 1 und 2 der mit dem Schlitz F versehenen Wand, indem man die Schlitzbreite/ verändert, irgendeinen gewünschten Reflexionskoeffizienten verleihen kann, ohne die Ausbreitung der H₀₁-WeIIe zu unterbrechen. Bei der betrachteten Einrichtung verfügt man also über drei Einstellparameter, nämlieh die Abstände c und d und die Schlitzbreite /, mit deren Hilfe man immer die vollkommene Anpassung der rechteckigen Leitung an das Hochfrequenzsystem S durchführen kann, so daß beispielsweise im Falle der Sendung das System .S" auf diejenige Impedanz Leistung abgibt, bei welcher dieses System den besten Wirkungsgrad hat. Dasselbe Ergebnis kann mit einer kreisförmigen Leitung und einer anderen Wellenart nicht erzielt werden, da dann die Schlitzbreite / immer einen gewissen Wert überschreiten muß, unterhalb dessen die Welle nicht auftreten kann. Dadurch wird der Regelbereich erheblich eingeschränkt und im allgemeinen nur eine angenäherte Anpassung ermöglicht.

Wenn die Arbeitsverhältnisse der erfindungsgemäßen Anordnung immer dieselben sind, kann man ein für allemal durch Rechnung oder durch Versuch die Abmessungen c, d und / bestimmen. Wenn diese Verhältnisse sich jedoch ändern können, wird man eine Möglichkeit für die Regelung von einer oder mehreren Abmessungen vorsehen, z.B. indem man einen beweglichen Kolben als volle Wand/³ benutzt und die mit dem Schlitz F versehene Wand axial beweglich macht.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Sendeeinrichtung. Das Hochfrequenzsystem 6¹ kann in diesem Falle entweder aus einem leitenden Draht bestehen, in welchem ein durch eine außerhalb angeordnete Generatorröhre erzeugter Hochfrequenzstrom fließt, wobei dieser Draht so ausgerichtet ist, daß er ein senkrecht zu dem Schlitz polarisiertes elektrisches Feld erzeugt, oder aus einem Elektronenstrahl oder einer Elektronenfläche, welche den Hohlraum durchsetzen und deren Bewegungen so· sind, daß sie einem Hochfrequenzstrom vergleichbar sind (Röhren mit Geschwindigkeitsmodulation, Bremsfeldröhren), oder schließlich aus einem Magnetron, dessen Röhre mit dem Schwingungskreis ganz in dem Hohlraum untergebracht werden kann, wobei der das Magnetfeld erzeugende Elektromagnet außerhalb angeordnet wird.

Die Strahlung des Schlitzes F wird in der Speiseleitung A aufgenommen, die z. B. aus einem rechteckigen Rohr besteht. Diese Speiseleitung ist durch ein Horn B verlängert, dessen Scheitelwinkel α kleiner als 30⁰ ist und bei welchem der Abstand der Kegelspitze bis zur Grundfläche des Homes e größer ist als λ/π. Bei diesen Verhältnissen werden Reflexionen an dem Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Horn und der Speiseleitung vermieden.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Empfangseinrichtung. Das Hochfrequenzsystem ist in diesem Falle ein Empfangs sys tem R. Die Welle wird durch ein Horn B aufgenommen, welches wie bei der Anordnung nach Fig. 3 an eine rechteckige Speiseleitung^ angeschlossen ist. Die Speiseleitung A ist mit dem Schlitz F durch einen Transformator T verbunden, welcher durch ein

Stück eines abgestumpften Keiles gebildet wird, das gegen die Ränder des Schlitzes anliegt, wol >ei der Winkel β des Keiles nicht größer ist als 30⁰ und der Abstand g von der Keilspitze bis zu dem Schlitz wenigstens gleich λ/π ist. Unter diesen Verhältnissen wird die gesamte einfallende Energie in den Hohlraum eintreten.

Das Empfangssystem R kann, wie bei der beschriebenen Sendeeinrichtung, entweder aus einem

ίο Drahtelement bestehen, welches die Energie an eine außerhalb des Hohlraumes angeordnete Röhre überträgt, oder aus einem Elektronenstrahl oder einer Elektronenfläche, auf welche die einfallende Welle unmittelbar einwirkt. Die Energie der Welle wird dadurch in kinetische Energie der Elektronen umgewandelt, welche z. B. zur Gruppenbildung von Elektronen und zur Erzeugung einer Verstärkeroder Detektorwirkung mit Hilfe einer Röhre für Geschwindigkeitsmodulation oder einer Bremsfeld-

ao röhre dienen kann.

Offenbar ist die Erfindung jedoch nicht an eine bestimmte Ausführungsform des Sendesystems oder Empfangssystems gebunden, sondern erstreckt sich allgemein auf die Anwendung eines beliebigen Hochfrequenzsystems in Verbindung mit einer Führungsleitung mit rechteckigem Querschnitt, welche unter den angegebenen Verhältnissen arbeitet und durch die beschriebenen Bau- und Regeleinrichtungen vervollständigt wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι . Radioelektrische Anordnung für sehr kurze Wellen mit einem Hochfrequenzsystem, das im Innern einer Führungsleitung für die Wellen angeordnet ist, die an einem Ende durch eine gegebenenfalls bewegliche volle Wand und am anderen Ende durch eine mit einer gegebenenfalls veränderlichen, den Durchtritt der Wellen gestattenden öffnung versehene Wand begrenzt ist, wobei dieses System die geführten Wellen erzeugt oder von ihnen beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung rechteckig und von H₀₁-Wellen durchflossen und daß die Wellendurchtrittsöffnung ein zum elektrischen Vektor senkrechter Schlitz ist, dessen Breite und Abstand von dem Hochfrequenzsystem entsprechend dem Abstand der vollen Wand von dem System derart gewählt sind, daß die Führungsleitung dem Hochfrequenzsystem genau angepaßt ist.
2. 2. Radioelektrische Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Schlitz versehene Wand in der Achse der Führungsleitung beweglich ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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