DE9202152U1 - Rectangular waveguide H-angle - Google Patents
Rectangular waveguide H-angleInfo
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Description
92 G 1 O 6 h DE92 G 1 O 6 h DE
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Rechteckhohlleiter-H-Winkelstück
5Rectangular waveguide H-angle
5
Die Erfindung bezieht sich auf ein breitbandiges Rechteckhohlleiter-H-Winkelstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a broadband rectangular waveguide H-angle piece according to the preamble of claim 1.
Der einfach geknickte Hohlleiter läßt bekanntlich einen starken Anpassungsfehler entstehen, weil der entstehende Sack an der Außenecke eine erhebliche Querimpedanz darstellt. Fast alle bekannten 90°-H-Winkelstücke sind deshalb mit einer 45°-Abschrägung ihrer Außenecke kompensiert. Ein derartiges, symmetrisch an der Außenecke abgeschrägtes Rechteckhohlleiter-H-Winkelstück ist z.B. aus Meinke/Gundlach: "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", 1956, Springer-Verlag, Seiten 298 bis 300 bekannt. Abgeschrägte &EEgr;-Winkel lassen sich jedoch nicht einteilig mit numerischer Steuerung (NC) fräsen. Für eine fräsbare Form müssen sie in kostenträchtiger Weise geteilt, in mehreren Teilen gefräst und dann verschraubt werden.It is well known that the single-bent waveguide causes a large adjustment error because the resulting pocket at the outer corner represents a significant transverse impedance. Almost all known 90° H-angles are therefore compensated with a 45° bevel on their outer corner. A rectangular waveguide H-angle of this type, symmetrically beveled at the outer corner, is known, for example, from Meinke/Gundlach: "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", 1956, Springer-Verlag, pages 298 to 300. However, beveled �EEgr; angles cannot be milled in one piece using numerical control (NC). To achieve a millable shape, they must be divided in a costly manner, milled in several parts and then screwed together.
Ein &EEgr;-Winkelstück mit einer Außeneckabschrägung und damit auch den Schwierigkeiten bezüglich der Herstellung in Frästechnik ist aus DE-C 28 56 733 bekannt. Dieses &EEgr;-Winkelstück weist zwischen der Abschrägungsebene und der inneren Knickkante einen kapazitiv wirkenden, leitenden Querstab auf, was den Vorteil mit sich bringt, daß innerhalb eines gesamten Hohlleiterbandes eine weitere Verringerung des Reflexionsfaktors gewährleistet ist. Dieses bekannte &EEgr;-Winkelstück besitzt allerdings nicht die volle Leistungsbelastbarkeit, weil sich aufgrund der Verwendung des leitenden Querstabes eine Diskontinuität der b-Höhe (b = Schmalseitenabmessung) ergibt.An Ω-angle piece with an external corner bevel and the associated difficulties in manufacturing it using milling technology is known from DE-C 28 56 733. This Ω-angle piece has a capacitively acting, conductive crossbar between the bevel plane and the inner bend edge, which has the advantage that a further reduction in the reflection factor is guaranteed within an entire waveguide band. However, this known Ω-angle piece does not have the full power load capacity because the use of the conductive crossbar results in a discontinuity in the b-height (b = narrow side dimension).
VL/Mai / 12.02.92VL/May / 12.02.92
01 0101 01
G 1 O 6 1I DEG 1 O 6 1 I EN
Ein bessere Fräsmöglichkeiten bietendes 90°-H-Winkelstück mit nur einem symmetrisch von der Außenecke ins Innere gerichteten 90°-Eckvorsprung als Kompensationsstufe hat mit einem Reflexionsfaktor r > 10 % in einem Hohlleiterband für die meisten Anwendungen zu hohe Reflexionen.A 90° H-angle piece offering better milling possibilities with only one 90° corner projection directed symmetrically from the outer corner to the inside as a compensation stage has a reflection factor r > 10 % in a waveguide band, which is too high for most applications.
Aus EP-A 0 418 630 ist ein E-Rechteckhohlleiterwinkelstück mit einem an der Außenecke befindlichen, ins Innere des Hohlleiters ragenden Eckvorsprung bekannt, der das Profil eines in die Außenecke eingesetzten Winkels aufweist, dessen Knickwinkel mit dem Knickwinkel des &Egr;-Winkelstückes übereinstimmt und dessen beide Schenkel gleiche Längen und Stärken haben. Das Problem der Reflexionskompensation von einteiligen H-Winkelstücken ist jedoch gegenüber &Egr;-Winkeln grundverschieden wegen der fundamentalen Unterschiede ihrer Strukturen und ihrer zu kompensierenden Feldverzerrungen.EP-A 0 418 630 discloses an E-rectangular waveguide angle piece with a corner projection located on the outer corner and extending into the interior of the waveguide, which has the profile of an angle inserted into the outer corner, the bending angle of which corresponds to the bending angle of the E-angle piece and the two legs of which have the same lengths and thicknesses. The problem of reflection compensation of one-piece H-angle pieces is, however, fundamentally different from E-angles due to the fundamental differences in their structures and the field distortions that need to be compensated.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein voll leistungsbelastbares Rechteckhohlleiter-H-Winkelstück zu schaffen, das über möglichst große Bandbreiten, also beispielsweise mindestens über ein ganzes Hohlleiterband, sehr reflexionsarm ist und aus einem Stück mit numerischer Steuerung (NC) gefräst werden kann.The object of the invention is to create a fully power-loadable rectangular waveguide H-angle piece that is very low-reflection over the largest possible bandwidth, for example at least over an entire waveguide band, and that can be milled from one piece using numerical control (NC).
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Rechteckhohlleiter-H-Winkelstück durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dabei bestimmt die Schenkellänge des eine Kompensation in zwei Stufen bewirkenden Winkels den Gesamtfrequenzgang der Reflexion über ein ganzes Hohlleiterband (mit der Frequenz ansteigende oder abfallende Reflexion), während die Schenkelstärke hauptsächlich das Reflexionsniveau im ganzen Hohlleiterband zu beeinflussen gestattet.This task is solved in a generic rectangular waveguide H-angle piece by the features specified in the characterizing part of claim 1. The leg length of the angle, which effects compensation in two stages, determines the overall frequency response of the reflection over an entire waveguide band (reflection increasing or decreasing with frequency), while the leg thickness mainly allows the reflection level to be influenced in the entire waveguide band.
Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen A bis 10 angegeben.Appropriate further developments and embodiments of the invention are specified in claims A to 10.
01 0201 02
G 1 O 6G 1 O 6
Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf Figuren erläutert.The invention is explained below with reference to five figures.
Es zeigen
Fig. 1 die Längsschnittansicht eines beispielhaften 90°-Rechteckhohlleiter-H-Winkelstücks nach derShow it
Fig. 1 shows the longitudinal sectional view of an exemplary 90° rectangular waveguide H-angle piece according to the
Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht II ins Innere des Winkelstücks nach Fig.Invention,
Fig. 2 a view II into the interior of the angle piece according to Fig.
1,
Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines &EEgr;-Versatzes unter Verwendung zweier 90°-Rechteckhohlleiter-H-Winkelstücke
nach der Erfindung,1,
Fig. 3 is a longitudinal sectional view of an �EEgr; offset using two 90° rectangular waveguide H-angles according to the invention,
Fig. A eine Ansicht des &EEgr;-Versatzes nach Fig. 3 von oben, Fig. 5 eine Schrägansicht eines Teils einer phasensymmetrisehen Doppelverbindung mit zwei gemäß Fig. A ausgebildeten H-Versätzen.Fig. A is a view of the �EEgr; offset according to Fig. 3 from above, Fig. 5 is an oblique view of part of a phase-symmetrical double connection with two H-offsets formed according to Fig. A.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer Längsansicht bzw. in einer Ansicht II ins Innere ein Ausführungsbeispiel eines breitbandigen Rechteckhohlleiter-H-Winkelstücks nach der Erfindung. Dieses Winkelstück ist über die Hohlleiterschmalseiten rechtwinklig abgeknickt. Im Bereich der theoretischen Außenecke 2 des Winkelstücks ist ein ins Innere des Hohlleiters gerichteter, über die gesamte Schmalseite verlaufender Eckvorsprung vorgesehen. Der Eckvorsprung 1 hat das Profil eines in den Bereich der Außenecke 2 symmetrisch eingesetzten 90°-Winkels, dessen beide Schenkel 3 und A gleiche Länge 1. und gleiche Stärken h. aufweisen. Es handelt sich bei der in den Figuren und 2 dargestellten Anordnung um ein einteiliges, von links und von unten axial fräsbares &EEgr;-Winkelstück mit einem über die ganze Hohlleiterhöhe b (= Querschnittsmaß für die Schmalseiten) verlaufenden, symmetrisch zur Winkelhalbierenden angeordneten, gefrästen Einsatz, der die Gestalt eines gleichschenkligen Winkelprofils in der Außenecke 2 hat. Es ergeben sich damit zwei &Dgr; a-Stufen (^ a = Breitseitenabmessungsänderung) symmetrisch zur Winkelhalbierenden. Diese Stufen Aa ergeben mit ihrer Höhe h^ (= Stärke der beiden Schenkel 3 und A) undFigures 1 and 2 show, in a longitudinal view and in a view II into the interior, an embodiment of a broadband rectangular waveguide H-angle piece according to the invention. This angle piece is bent at right angles over the narrow sides of the waveguide. In the area of the theoretical outer corner 2 of the angle piece, a corner projection is provided that is directed into the interior of the waveguide and runs over the entire narrow side. The corner projection 1 has the profile of a 90° angle that is inserted symmetrically in the area of the outer corner 2, the two legs 3 and A of which have the same length 1. and the same thickness h. The arrangement shown in Figures and 2 is a one-piece ΔE angle piece that can be milled axially from the left and from below with a milled insert that runs over the entire waveguide height b (= cross-sectional dimension for the narrow sides), is arranged symmetrically to the bisector and has the shape of an isosceles angle profile in the outer corner 2. This results in two Δa steps (^ a = change in the width side dimension) symmetrically to the bisector. These steps Aa result in with their height h^ (= thickness of the two legs 3 and A) and
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mit ihrem Eckabstand 1, (= Länge der Schenkel 3 und 4) eine gesteigerte Variabilität dieser neuen Kompensationsart gegenüber der bekannten Möglichkeit mit nur einem Parameter, nämlich der Stärke der Eckenabschrägung.with its corner distance 1, (= length of legs 3 and 4) an increased variability of this new type of compensation compared to the known option with only one parameter, namely the strength of the corner bevel.
Die Schenkellänge 1. des Kompensationswinkels in Fig. 1 bestimmt den Frequenzgang der Reflexion über ein ganzes Hohlleiterband (mit der Frequenz ansteigende oder abfallende Reflexion), wogegen die Schenkelstärke h. hauptsächlich das Reflexionsniveau zu beinflussen gestattet.The leg length 1. of the compensation angle in Fig. 1 determines the frequency response of the reflection over an entire waveguide band (reflection increasing or decreasing with frequency), whereas the leg thickness h. mainly allows the reflection level to be influenced.
Als optimal in bezug auf ein ganzes Hohlleiterband (1,25 .As optimal with respect to a whole waveguide band (1.25 .
^kHlO <■?<£. 1>9 · fkH10^ s^nd für den häufigsten Rechteckhohlleiterquerschnitt a = 2b (a = Breitseitenabmessung, b = Schmalseitenabmessung) die Kompensationsgrößen li/a äs0,6790 und hk/a Si 0,2220. Mit dem Eckenradius R ä 0,1203 · a und dem zur Kompensation der gerundeten Hohlleiterlängskanten auf a /a ei 1,02579 und b /b & 1,02614 erweiterten Querschnitt ergeben sich im ganzen vorher genannten Hohlleiterband Reflexionen r ^ 1,5 %. In dem nur wenig schmäleren Hohlleiterband 1,28 . fkH10<f < 1,89 . fkH10 sind die Reflexionen r < 1 %. In Teilbändern ist mit geringfügig abgewandelten Kompensationsgrößen 1«. und h. eine weitere Senkung der Reflexionen möglich.^kHlO <■?<£. 1> 9 · f kH10^ s ^ nd for the most common rectangular waveguide cross-section a = 2b (a = wide side dimension, b = narrow side dimension) the compensation values li/a äs0.6790 and h k /a Si 0.2220. With the corner radius R ä 0.1203 · a and the cross-section expanded to a /a ei 1.02579 and b /b & 1.02614 to compensate for the rounded waveguide longitudinal edges, reflections r ^ 1.5 % result in the entire waveguide band mentioned above. In the only slightly narrower waveguide band 1.28 . f kH10 <f < 1.89 . f kH10 the reflections are r < 1 %. In subbands, a further reduction of reflections is possible with slightly modified compensation values 1«. and h.
Nach den Figuren 1 und 2 sind alle parallel zur Hohlleiterachse verlaufenden Kanten nicht scharfkantig, sondern haben als Grundvoraussetzung für die Fräsbarkeit aus einem Stück einen Eckenradius R, der für rationelle Fertigung möglichst groß sein soll. Andererseits erhöhen große Eckenradien R die Grenzfrequenz f,H,. dieses Hohlleiters und damit auch seinen Wellenwiderstand mit der Folge wachsender, zusätzlicher Reflexionen an den Übergangsstellen zu den scharfkantigen Normalleitern. Nach T.S. Saad "Microwave Engineers' Handbook", Vol. 1, Artech House, Inc. 1971, Seite 26 können diese Reflexionen dadurch kompensiert werden, daß die Quer-According to Figures 1 and 2, all edges running parallel to the waveguide axis are not sharp-edged, but have a corner radius R as a basic requirement for milling from one piece, which should be as large as possible for efficient production. On the other hand, large corner radii R increase the cut-off frequency f, H ,. of this waveguide and thus also its wave impedance, resulting in increasing, additional reflections at the transition points to the sharp-edged normal conductors. According to TS Saad "Microwave Engineers'Handbook", Vol. 1, Artech House, Inc. 1971, page 26, these reflections can be compensated by the transverse
01 0401 04
G 1 O 6 4 DEG 1 O 6 4 EN
5 - :
schnittsmaße a+ und b+ des Hohlleiters mit gerundeten
Längskanten gegenüber der Breitseitenabmessung a und der Schmalseitenabmessung b des rechteckigen Originalhohlleiters
geringfügig erhöht werden gemäß den Gleichungen 2a = 2a - 1,717 R2/ b und a/b = a /b5 - :
sectional dimensions a + and b + of the waveguide with rounded longitudinal edges are slightly increased compared to the broad side dimension a and the narrow side dimension b of the rectangular original waveguide according to the equations 2a = 2a - 1.717 R 2 / b and a/b = a /b
Bei großen Eckenradien R sind die Streureaktanzen an den wellenwiderstandskompensierten Übergangsstellen nicht mehr vernachlässigbar klein. Diese Störreaktanzen sind durch induktiv bzw. kapazitiv wirkende Fräsungen unmittelbar an der Querschnittssprungstelle zu kompensieren.With large corner radii R, the stray reactances at the wave impedance-compensated transition points are no longer negligibly small. These parasitic reactances must be compensated by inductive or capacitive milling directly at the cross-section jump point.
Das beschriebene Prinzip des &EEgr;-Winkelstücks mit Zweistufenkompensation läßt sich auch anwenden, wenn das H-Winkelstück nicht separat vorhanden, sondern Bestandteil gefräster Hohlleiterschaltungen ist. Als einfachaes Beispiel hierzu zeigen die Figuren 3 und 4 in einem Längsschnitt bzw. einer Draufsicht einen &EEgr;-Versatz, der aus zwei gemäß der Erfindung ausgebildeten H-Winkelstücken 5 und 6 besteht, die bei untereinander entgegengesetzter 90°-Knickrichtung über einen Zwischenhohlleiter 7 miteinander verbunden sind. Dieser &EEgr;-Versatz wird mit Fräserachse parallel zur Hohlleiterhöhe b gefräst und erhält einen aufgeschraubten, ebenen Deckel. Demnach sind die Hohlleiter scharfkantig. In einem Ausführungsbeispiel hat ein solcher &EEgr;-Versatz mit lk/a ä*0,6600 und hk/a ta 0,2009 im Frequenzband 5,9 bis 6,5 GHz Reflexionen r < 1 %. Diese Dimensionierung gilt im Gegensatz zum vorher erwähnten Ausführungsfall für beliebige Schmalseitenabmessungen b der Rechteckhohlleiter, weil die Achsen der beim Fräsen verbliebenen Eckenradien R parallel zur b-Höhe liegen und alle H,„-Felder von der Schmalseitenabmessung b unabhängig sind.The described principle of the Ω-angle piece with two-stage compensation can also be used if the H-angle piece is not available separately but is part of milled waveguide circuits. As a simple example, Figures 3 and 4 show a longitudinal section and a top view of an Ω-offset consisting of two H-angle pieces 5 and 6 designed according to the invention, which are connected to one another via an intermediate waveguide 7 with opposite 90° bending directions. This Ω-offset is milled with the milling cutter axis parallel to the waveguide height b and is given a screwed-on, flat cover. The waveguides therefore have sharp edges. In one embodiment, such an Ω-offset with l k /a ä*0.6600 and h k /a ta 0.2009 has reflections r < 1% in the frequency band 5.9 to 6.5 GHz. In contrast to the previously mentioned embodiment, this dimensioning applies to any narrow side dimension b of the rectangular waveguide, because the axes of the corner radii R remaining during milling are parallel to the b-height and all H,”-fields are independent of the narrow side dimension b.
Fig. 5 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel zweier gleicher H-Versätze 8 und 9 eine phasensymmetrische Doppelverbindung zwischen dem Doppelhohlleiter 10 eines 3-dB-Kopplers und den asymmetrisch in einer Ebene liegenden FrequenzweichenzugängenFig. 5 shows, as a further application example of two identical H-offsets 8 and 9, a phase-symmetrical double connection between the double waveguide 10 of a 3 dB coupler and the crossover accesses lying asymmetrically in one plane
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G 1 O 6 * DEG 1 O 6 * EN
11 und 12. An die räumlich senkrecht zueinander angeordneten H-Versätze 8 und 9 sind nach unten ein links- bzw. rechtsdrehender A5°-Stufentwist 13 und 14 angeschlossen, und eine symmetrische E-Gabel 15 stellt die Verbindung zum Doppelhohlleiter des 3-dB-Kopplers 10 her. Nach oben sind an die H-Versätze 8 bzw. 9 je ein aus drei &Egr;-Knicken bestehender Hohlleiterzug 16 und 17 angeschlossen, wobei die Knickwinkel der E-Winkel 18 bzw. 18' und 19 bzw. 19' im einen bzw. im anderen Hohlleiterzweig der Doppelverbindung untereinander gleich groß, aber mit entgegengesetzter Knickrichtung gewählt sind.11 and 12. A left-turning and right-turning A5° step twist 13 and 14 are connected downwards to the H-offsets 8 and 9, which are arranged spatially perpendicular to one another, and a symmetrical E-fork 15 establishes the connection to the double waveguide of the 3 dB coupler 10. A waveguide line 16 and 17 consisting of three E-bends are connected upwards to the H-offsets 8 and 9, respectively, whereby the bend angles of the E-angles 18 and 18' and 19 and 19' in one and the other waveguide branch of the double connection are the same size, but with opposite bend directions.
Das zweistufenkompensierte &EEgr;-Winkelstück nach der Erfindung ist durch eine sinngemäße Anpassung der Kompensationsgrößen 1, und h. auch auf andere Knickwinkel als die bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen behandelten 90°-Winkel und für andere als die üblichen a/b-Seitenverhältnisse anwendbar.The two-stage compensated �EEgr; angle piece according to the invention can also be used for bending angles other than the 90° angles dealt with in the previous embodiments and for side ratios other than the usual a/b ratios by appropriately adapting the compensation values 1, and h.
Es ist darauf hinzuweisen, daß gemäß der Erfindung ausgeführte Rechteckhohlleiter-H-Winkelstücke die volle Leistungsbelastbarkeit besitzen, weil sie keinerlei Diskontinuitäten der b-Höhe (b = Schmalseitenabmessung) im Gegensatz beispielsweise zum &EEgr;-Winkelstück nach DE-C 28 56 733 aufweisen.It should be noted that rectangular waveguide H-angles designed according to the invention have the full power load capacity because they have no discontinuities in the b-height (b = narrow side dimension) in contrast, for example, to the �EEgr; angle piece according to DE-C 28 56 733.
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Claims (1)
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmaßnahme durch einen Eckvorsprung (1) gebildet ist, der das Profil eines in die Außenecke (2) eingesetzten, über die gesamte äußere Schmalseite (b) reichenden Winkelprofils aufweist, dessen Knickwinkel mit dem Knickwinkel des &EEgr;-Winkelstücks übereinstimmt und dessen beide Schenkel (3, A) gleiche Längen (1. ) und gleiche Stärken (h. ) haben.1. Broadband rectangular waveguide H-angle piece which is bent over the narrow sides of the rectangular waveguide and has a matching error compensation measure directed into the interior of the waveguide and running over the entire width of the outer narrow side in the area of the outer corner,
characterized in that the compensation measure is formed by a corner projection (1) which has the profile of an angle profile inserted into the outer corner (2) and extending over the entire outer narrow side (b), the bending angle of which corresponds to the bending angle of the �EEgr; angle piece and the two legs (3, A) of which have the same lengths (1. ) and the same thicknesses (h. ).
Priority Applications (1)
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DE9202152U DE9202152U1 (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Rectangular waveguide H-angle |
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DE9202152U1 true DE9202152U1 (en) | 1992-04-02 |
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DE9202152U Expired - Lifetime DE9202152U1 (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Rectangular waveguide H-angle |
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DE (1) | DE9202152U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4326824A1 (en) * | 1993-08-10 | 1995-02-16 | Siemens Ag | Waveguide circuit with two polarisation separating filters |
DE4425048A1 (en) * | 1994-07-15 | 1996-01-18 | Siemens Ag | Directional radio antenna feed system |
EP0959516A1 (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | TRT Lucent Technologies (SA) | Methods for the manufacture of elbows for microwave guides and elbows obtained according to the method |
EP0959515A1 (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | TRT Lucent Technologies (SA) | Fabrication method for microwave waveguide bends and bends obtained by this method |
-
1992
- 1992-02-19 DE DE9202152U patent/DE9202152U1/en not_active Expired - Lifetime
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