DE932436C - Hohlrohrleitungskruemmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlrohrleitung mit einem gekrümmten Leitungsabschnitt, für die Weiterleitung elektromagnetischer Wellen einer gewünschten Schwingungsform.

In einer Höhlrohrleitung werden bekanntlich an den Stellen, in welchen die Leitung ihre Form bzw. Krümmung ändert, die zu übertragenden Wellen zum Teil reflektiert. Wenn sich diese reflektierten Wellen entlang der Leitung ausbreiten, so· kann dies unerwünschte störende Interferenzen mit den zu übertragenden Wellen zur Folge haben. So werden beispielsweise bei Einschaltung eines gekrümmten Hohlrohrleitungsabschnittes zwischen zwei gerade verlaufende Hohlrohrleitungsabschnitte an den Übergangsstellen Wellen reflektiert, da dort die Krümmung bzw. die Form der Höhlrohrleitung sich ändert. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese reflektierten Wellen in einem Hohlrohrkrümmer in der Weise in ihrer Wirkung zu kompensieren, daß man die Bogenlänge der Krümmung so wählt, daß die am Anfang und Ende des Krümmers entstehenden reflektierten Wellen sich gegenseitig auslöschen. Mit einer derartigen Ausbildung eines Höhlrohrleitungskrümmers läßt sich jedoch nur für eine bestimmte Frequenz bzw. ein sehr schmales Frequenzband eine gegenseitige Auslöschung der unerwünscht reflektierten Wellen erreichen.

Zweck der Erfindung ist es, die in einem Hohlrohrkrümmer auftretenden reflektierten Wellen über ein breites Frequenzband hin in ihrer Wirkung zu kompensieren.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Kompensation von im Krümmer entstehenden Störungen der gewünschten Schwingungsform die Krümmung

derart zu wählen, daß sie von beiden Enden des Krümmers nach einer im Krümmungsbereich liegenden Stelle hin stetig zunimmt.

Vorzugsweise soll die Krümmung derart gewählt sein, daß sie von jedem der beiden Enden des Krümmers aus nach der im Krümmungsbereich liegenden Stelle hin <so zunimmt, daß ein linearer Zusammenhang zwischen dem Quadrat der Krümmung (reziproker Krümmungsradius) und der Entfernung von dem jeweiligen Krümmerende besteht. Dabei soll insbesondere der Krümmer an seinen Enden die Krümmung Null aufweisen, d. h. er soll in gerade Leitungsstücke übergehen.

In einem erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlrohrleitungskrümmer werden über die gesamte Länge des Krümmers hin, die insbesondere -groß sein soll im Vergleich zu einem Viertel der zu übertragenden Wellenlänge, elementare reflektierte Wellen erzeugt. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Krümmung derart gewählt werden soll, daß die Vektoren der an den einzelnen Stellen im Krümmungsbereich entstellenden reflektierten Wellen sich zu einer Vektorsumme zusammensetzen, die wenigstens nahezu verschwindet bzw. vernach^a5 lässigbar klein ist. Bei Erfüllung dieser Bedingung verursacht der Hohlrohrleitungskrümmer praktisch keine Störungen mehr, und es kann darüber hinaus eine Beseitigung der Störungen über ein breites Frequenzband erzielt werden.

3°. Bei einer Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Hohlrohrleitungskrümmers, bestehend aus einer rechteckförmigen Hohlrohrleitung, deren Längsachse in der Η-Ebene gekrümmt verläuft, und welche für die Ausbreitung von elektromagnetischer Wellenenergie in der TE₀₁-Schwingungsart vorgesehen ist, ist die Querabmessung der Hohlröhrleitung von den Enden !her -im Krümmungsbereich kontinuierlich Ms zu einem Minimum an einer - Zwischenstelle vermindert. Diese Verminderung ist dabei in einem solchen Ausmaß vorgenommen, daß der Wellenwiderstand der Hohlrohrleitung im Krümmungsbereich konstant bleibt. Die in ihrer Größe veränderte Querabmessung ist dabei die der Breitseite des rechteckförmigen Querschnittes. Dabei wird unter Krümmung in der H-Ebene — entsprechend dem sogenannten H-Krümmer — verstanden, daß -sie in der Ebene erfolgt, welche durch die zwei H-Vektor komponenten der sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellenenergie festgelegt ist; vorausgesetzt, daß die rechteckförmige Hohlrohrleitung derartige Abmessungen aufweist, daß nur die Grundwelle sich ausbreiten kann.

Die Erfindung wird an Hand von zwei Abbildungen, die ein Ausführungsbeiepiel einer erfindungsgemäßen Hohlrohrleitungskrümmung wiedergeben, näher erklärt.

In Abb. ι ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hohlrohrleitungskrümmers dargestellt, von dem Abb. 2 die Aufsicht wiedergibt. Bezüglich des dargestellten Ausführungsbeispiels ist zu sagen, daß die Hohlrohrleitung in der Η-Ebene gekrümmt und für die Ausbreitung von Wellenenergie in der TE₀₁-Schwingungsart bestimmt ist. Die Bezugszeichen α und b beziehen sich auf die Höhe und die Breite der rechteckförmigen Leitungsstücke, die sich an den Krümmungsbereich an beiden Enden anschließen. Der Krümmungswinkel, im vorliegenden Fall gleich 90⁰ gewählt, ist mit ψ bezeichnet, während ς den Krümmungsradius der Längsachse im Krümmungsbereich 'bedeutet. Gemäß der Erfindung ist ς nicht konstant, sondern verringert sich von dem Wert unendlich an den beiden Enden des Krümmers auf einen minimalen Wert ς₀ in der Mitte des Krümmers. Die Bogenlänge vom Mittelpunkt des Krümmers zu einem beliebigen Punkt längs der Hohlrohrleitungsaehse ist mit ί bezeichnet, und 5" bedeutet die Bogenlänge vom Mittelpunkt jeweils nach einem der beiden Enden des Krümmers hin.

Nachstehend wird ein Weg für die Berechnung und Planung eines erfindungsgemäßen Hohlrohrleitungskrümmers gezeigt. Es wird vorausgesetzt, daß der Krümmungs winkel ψ und die Dimensionen ο und b der rechteckförmigen Hohlrohrleitung vorgegeben sind, beispielsweise durch die zu übertragenden Wellen und die Erfordernisse an den Krümmer. Der erste Schritt für die Festlegung der einzelnen Größen des Krümmers ist die Bestimmung des kleinsten zulässigen Krümmungsradius ς₀, welcher für einen Reflexionsfaktor maßgebend ist, der innerhalb vorgegebener annehmbarer Grenzen liegt. Dies geschieht unter Benutzung einer an sich bekannten Beziehung zwischen ς₀, dem Reflexionskoeffizienten und den übrigen Parametern der Hohlrohrleitung. Anschließend werden die Krümmungsradien für die benachbarten Punkte mittels der Gleichung

bestimmt. Es läßt sich zeigen, daß vS" gleich !.5 ' ψ " ?o ^^st' ^so daß bei dem vorbestimmten g₀ auch alle erforderlichen Größen für die Bestimmung der verschiedenen übrigen Werte von ς bekannt sind. In dieser Weise wird also die Form bzw. Krümmung des Hohlrohrleitungskrümmers geometrisch festgelegt.

In Abb. 2 zeigt die gestrichelte L'inie 1 zum Vergleich gegenüber dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Krämmungsverlauf. den einer kreisförmig gekrümmten Hohlrohrleitung mit dem konstanten Krümmungsradius ς₀.

Gemäß der weiteren Erfindung wird zur Verringerung der Impedanzänderung, welche an der Krümmung in der Hohlrohrleitung erscheint, vorgeschlagen, die Breite α der Hohlrohrleitung linear von beiden Enden des Krümmers zum Mittelpunkt in demselben gemäß der Funktion a^s/₈-g₀ ²· (XJ X_gm)² abnehmen zu lassen im Vergleich mit der Abmessung α in den gerade fortführenden Hohlfohrlei tungsabschnitten. In dieser Gleichung ist (X_gJX_m) ² gleich -L {λ,β)1 + -i- {λ_αβ)1, wobei λ_Β und λ die entsprechenden Wellenlängen in dem gerade geführten Hohkohrleitungsstück und im freien Raum sind und wobei die Indizes 1 und· 2 die Grenzen des Frequenzbereiches bedeuten, durch welchen der

Arbeitsbereich des Hohkohrleitungskrümmers bestimmt rat.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlrohrleitung mit einem 9o°-H-Krümmer, welche für die Ausbreitung von Wellenenergie in der TE₀₁-Sdhwingungsart bestimmt ist, weist der Krümmungsradius ς₀ einen Wert von 3 cm auf. Die Abmessung α (Abmessung der Breitseite der Hohlrohrleitung) ist in Übereinstimmung mit der oben angeführten Gleichung vermindert und hat eine Erhöhung der Krümmungsradiusänderung für die innere Krümmerwand und eine Verminderung der Krümmungsradiusänderung für die äußere Krümmerwand zur Folge. Dies ist in Abb. 2 dargestellt, in welcher die gestrichelten Linien 2 und 3 die Form angeben, welche die Hohlrohrleitung aufweisen würde, wenn die Querabmessung α nicht verändert wäre.

Die Erfindung ist natürlich auch auf E-Hohlrohrleitungskrümmer anwendbar. Dies sind Krümmer, die in einer senkrechten Ebene zu der breiteren Abmessung einer rechteckförmigen Hohlrohrleitung gekrümmt sind. In diesem Falle ist jedoch eine Breitenabmessungsänderung oft nicht erforderlich, denn es läßt sich zeigen., daß hierdurch das Leitungsverhalten nicht wesentlich verbessert werden kann.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ändert sich das Quadrat der Krümmung der Hohlrohrleitung linear mit der Entfernung von dem Mittelpunkt im Krümmungsbereich, was eine besonders gute Verminderung der störenden Effekte, welche auf die Reflexionen im Krümmer zurückgehen, zur Folge hat. Jedoch kann eine Verminderung der Störungen auch dann erzielt werden, wenn das Quadrat der Krümmung sich mit der Entfernung von einem Zwischenpunkt zum Ende des Krümmungsbereiehes hin nach einer anderen Funktion ändert, beispielsweise mit der Wurzel oder dem Quadrat dieser Entfernung.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hohlrohrleitungskrümmer für die Weiterleitung elektromagnetischer Wellen einer gewünschten Schwingungsform, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von im Krümmer entstehenden S-törungen der gewünschten Stihwingungsform die Krümmung derart gewählt ist, daß sie von beiden Enden des Krümmers nach einer im Krümmungsbereich liegenden Stelle hin stetig zunimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung derart ausgebildet ist, daß das Quadrat der Krümmung (reziproker Krümmungsradius) entlang der Längsachse der Hohlrohrleitung im Krümmungsbereich von den Enden nach der Zwischenstelle hin linear zunimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlrohrleitungskrümmer als Hohlrohrleitung mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet ist, welche in der Η-Ebene gekrümmt ist, und daß die in der Η-Ebene liegende Querabmessung der Hohlrohrleitung von den Enden des Krümmers her nach der im Krümmungsbereich liegenden Zwischenstelle hin kontinuierlich verändert ist, derart, daß der Wellenwiderstand der Hohlrohrleitung im Bereich der Krümmung konstant bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 509 540 8.