DE936811C

DE936811C - Funnel-shaped arrangement for the excitation and reception of electromagnetic waves propagating along surface wave lines

Info

Publication number: DE936811C
Application number: DES33350A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Phil Larsen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-05-08
Filing date: 1953-05-08
Publication date: 1955-12-22

Description

Trichterförmige Anordnung zur Anregung und zum Empfang von sich längs Oberflächenwellenleitungen fortpflanzenden elektromagnetischen Wellen Für die Anregung von Drahtwellen werden meist Trichter benutzt, die den Wellenwiderstand des speisenden Leitungssystems allmählich in den höheren Wellenwiderstand des Drahtwellenleiters überführen. Die Fortleitung von elektromagnetischer Energie in Form von Drahtwellen erfolgt bekanntlich so, daß die gesamte längs des Drahtwellenleiters fortgeführte elektromagnetische Energie sich gleichmäßig um den Drahtwellenleiter verteilt und sich um diesen konzentriert ausbreitet. Je nach der Oberflächengestaltung des Drahtwellenleiters dehnt sich das elektromagnetische Feld mehr oder weniger weit in die Umgebung des Drahtwellenleiters aus. Es kann ein sogenannter Grenzradius definiert werden, der den Radius eines gedachten, um den Drahtwellenleiter gelegten Zylinders angibt, innerhalb dessen fast die gesamte zu übertragende Energie fortgeführt wird.Funnel-shaped arrangement for stimulating and receiving lengthways Surface wave conductors propagating electromagnetic waves for excitation For wire shafts, funnels are mostly used to reduce the wave resistance of the feeding Line system gradually in the higher wave impedance of the wire waveguide convict. The transmission of electromagnetic energy in the form of wire waves is known to take place in such a way that the entire length of the wire waveguide is continued electromagnetic energy is evenly distributed around the wire waveguide and concentrates around it. Depending on the surface design of the wire waveguide the electromagnetic field expands more or less far into the surroundings of the Wire waveguide. A so-called limit radius can be defined, the indicates the radius of an imaginary cylinder placed around the wire waveguide, within which almost all of the energy to be transferred is continued.

Es ist bekannt, zur Anregung oder zum Empfang von Drahtwellen. (Oberflächenwellen) metallische Trichter zu verwenden, deren Öffnungsdurchmesser gleich oder größer ist als der doppelte Grenzradius. Bei einer solchen Dimensionierung. wird erreicht, daß die am Drahtwellenleiter entlanglaufende Drahtwelle fast vollständig durch die Trichteröffnung erfaßt wird. Drahtwellenleiter sind jedoch normalerweise so aufgebaut, daß sie bei günstigem Grenzradius eine günstige Dämpfung aufweisen. Kleine Dämpfung setzt aber einen nicht allzu kleinen Grenzradius voraus. Würde man nun die Anregungstrichter für derartige Drahtwellenleiter aufbauen, so würdenAnregungstrichter mit großem Öffnungsdurchmesser und, bei der bisher verwendeten Anpassungsart mit schlanken Trichtern, mit großen Baulängen entstehen. Anregungstrichter mit großen Abmessungen besitzen jedoch ein verhältnismäßig großes Gewicht und sind großem Winddruck ausgesetzt, so daß die Befestigung auf Grund ihrer großen Längsabmessungenschwierig werden kann.It is known to excite or receive wire waves. (Surface waves) Use metallic funnels whose opening diameter is equal to or larger is than twice the limit radius. With such a dimensioning. is achieved, that the wire wave running along the wire waveguide almost completely through the Funnel opening is detected. However, wire waveguides are usually constructed in such a way that that they have a favorable damping with a favorable limit radius. Little attenuation but assumes a limit radius that is not too small. One would now the Excitation funnel for such wire waveguides, excitation funnels with a large Opening diameter and with the previously used type of adaptation with slim Funnels with large overall lengths. Excitation funnel with large dimensions However, they are relatively heavy and are exposed to great wind pressure, so that attachment can become difficult due to their large longitudinal dimensions.

Die Abmessungen von trichterförmigen Anordnungen zurAnregung und zumEmpfang vonDrahtwellen nach der Erfindung können durch eine solche besondere Ausbildung des Drahtwellenleiters am Ort der Trichteröffnung bzw. durch solche an diesem Ort um den Drahtwellenleiter angeordnete Mittel herabgesetzt werden, daß das elektromagnetische Feld in der Übergangszone vom Drahtwellenleiter auf die trichterförmige Anregungsanordnung beträchtlich stärker konzentriert wird als im Gebiet des übrigen Drahtwellenleiters. Damit die Öffnungsdurchmesser von trichterförmigen Drahtwellenerregeranordnungen" herabgesetzt werden, können in der Zone des Übergangs zwischen Drahtwellenleiter und Trichter rotationssymmetrische, vorzugsweise doppelkegelförmige oder tropfenförmige Körper aus dielektrischem Material, die den Drahtwellenleiter umgeben, verwendet werden. Drahtwellenleiter mit schraubenlinienförmig verlaufendem Leiter können in der Übergangszone zur Anregungsanordnung eine kleinere Steigung des Leiters aufweisen als der übrige Drahtwellenleiter.The dimensions of funnel-shaped arrangements for excitation and reception of wire shafts according to the invention can by such a special training of the wire waveguide at the location of the funnel opening or through such at this location arranged around the wire waveguide means are reduced that the electromagnetic Field in the transition zone from the wire waveguide to the funnel-shaped excitation arrangement is considerably more concentrated than in the area of the rest of the wire waveguide. So that the opening diameter of funnel-shaped wire wave exciter arrangements " can be reduced in the zone of transition between wire waveguides and funnel rotationally symmetrical, preferably double-conical or teardrop-shaped Bodies of dielectric material surrounding the wire waveguide are used will. Wire waveguides with a helical conductor can be used in the transition zone to the excitation arrangement have a smaller slope of the conductor than the rest of the wire waveguide.

Bei Verwendung von Drahtwellenleitern, die aus einem mit einer magnetischen Schicht überzogenen leitenden Draht bestehen, wird in der Übergangszone zur Drahtwellenanregungsanordnung die magnetische Belastung des Drahtwellenleiters erhöht, beispielsweise dadurch, daß an solchen Stellen eine dickere Schicht aus ferromagnetischem Material aufgebracht wird.When using wire waveguides that consist of a magnetic Layer coated conductive wire becomes in the transition zone to the wire wave excitation arrangement the magnetic load on the wire waveguide increases, for example by that in such places a thicker layer of ferromagnetic material is applied will.

Zur Verbesserung der nach der Erfindung ausgebildeten trichterförmigen Anregungsanordnung kann an das in den freien Raum übergehende Trichterende ein sich verjüngendes Verlängerungsstück von der Form eines Kegelstumpfmantels angebaut werden.To improve the funnel-shaped designed according to the invention The excitation arrangement can be attached to the end of the funnel which merges into the free space tapered extension piece in the shape of a truncated cone jacket.

Bei der Anordnung nach der Erfindung erfolgt die Anpassung zwischen dem niederohmigen Wellenwiderstand des den Erreger speisenden Leitungssystems und dem höheren Wellenwiderstand des Drahtwellenleiters nicht allein durch den Erregertrichter, sondern auch durch die im Raum der Trichteröffnung um den Drahtwellenleiter oder dessen Verlängerung angeordneten Mittel zur Konzentrierung des elektromagnetischen Feldes. Durch diese Mittel wird der sogenannte Grenzradius des auf ein Anregungssystem übergehenden Drahtwellenleiters herabgesetzt, so daß der Wellenwiderstand des Drahtwellenleiters gegen das Ende zu kleiner wird. Die vergrößerte Feldkonzentration am Ende des Drahtwellenleiters bringt den Vorteil, daß der Öffnungsdurchmesser eines Anregungstrichters wesentlich kleiner gewählt werden kann als in normalen Fällen und daß bei richtiger Dimensionierung der. Trichterabmessungen erreicht werden kann, daß die Ausbildung der Drahtwellen bereits innerhalb des Anregungssystems erfolgt. Es kann im Trichterraum eine sogenannte Ablösungszone gefunden werden, in der sich die erregten Wellentypen zu einer Drahtwelle ausbilden und sich von dem Trichtersystem ablösen. Man wählt daher die Abmessungen dieses Systems derart, daß in der Ablösungszone der Wellenwiderstand des Drahtwellenleiters gleich dem lokalen Wellenwiderstand des Trichtersystems wird. Die bei den üblichen Anregungssystemen auftretenden Strahlungsverluste werden bei der Anordnung gemäß der Erfindung auf ein Minimum herabgesetzt.In the arrangement according to the invention, the adaptation takes place between the low-ohmic wave resistance of the line system feeding the exciter and the higher wave resistance of the wire waveguide not only due to the excitation funnel, but also through the space around the funnel opening around the wire waveguide or its extension arranged means for concentrating the electromagnetic Field. This means the so-called limit radius of the on an excitation system passing wire waveguide reduced, so that the wave resistance of the wire waveguide becomes too smaller towards the end. The increased field concentration at the end of the wire waveguide has the advantage that the opening diameter of an excitation funnel is substantial can be chosen smaller than in normal cases and that with correct dimensioning the. Funnel dimensions can be achieved that the formation of the wire waves already takes place within the excitation system. There can be a so-called in the funnel space Separation zone can be found in which the excited wave types form a wire wave train and detach from the funnel system. One therefore chooses the dimensions this system in such a way that in the separation zone the wave resistance of the wire waveguide equals the local wave resistance of the funnel system. The ones with the usual Radiation losses occurring in excitation systems are in the arrangement according to of the invention reduced to a minimum.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. f1 zeigt eine trichterförmige Anordnung zur Anregung und zum Empfang von Oberflächenwellen.. Sie besteht aus dem Trichter z und dem an diesen Trichter angeschlossenen Leitungssystem a. Der Drahtwellenleiter 3 ist etwa an der Übergangsstelle vom koaxialen Leitungssystem auf den Trichter mit dem Innenleiter des koaxialen Leitungssystems z verbunden. Im Übergangsgebiet von dem Trichter auf den Drahtwellenleiter ist auf dem Drahtwellenleiter selbst ein Körper ¢ aus dielektrischem Stoff angeordnet, der die elektrischen Eigenschaften des Drahtwellenleiters auf den erforderlichen und gewünschten Wert bringt.The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. Fig. F1 shows a funnel-shaped arrangement for the excitation and reception of surface waves. It consists of the funnel z and the pipe system connected to this funnel a. The wire waveguide 3 is approximately at the transition point from the coaxial line system connected to the funnel with the inner conductor of the coaxial line system z. In the transition area from the funnel to the wire waveguide is on the wire waveguide itself a body ¢ made of dielectric material, which has the electrical properties of the wire waveguide to the required and desired value.

Fig. z zeigt eine der Anordnung nach Fig. r ähnliche Ausführungsform mit dem Anregungstrichter z, der koaxialen Speiseleitung z und dem Drahtwellenleiter 3. An den Trichter r ist an das in den freien Raum übergehende Ende ein sich verjüngendes Verlängerungsstück 5 von der Form eines Kegelstumpfmantels angebaut. Bei dieser Form des Anregungssystems findet eine besonders störungsarme Ablösung der Drahtwellen vom Erregersystem statt.FIG. Z shows an embodiment similar to the arrangement according to FIG with the excitation funnel z, the coaxial feed line z and the wire waveguide 3. On the funnel r there is a tapering end at the end that merges into the free space Extension piece 5 grown in the form of a truncated cone jacket. At this The form of the excitation system results in a particularly low-interference separation of the wire waves from the excitation system.

In Fig. 3 ist die Anordnung nach der Erfindung für Drahtwellenleiter mit wendelförmig verlaufendem Leiter dargestellt. Der Übergang vom Drahtwellenleiter 3 auf den Innenleiter der koaxialen Speiseleitung :2 erfolgt hier über ein besonderes Zwischenstück 6, auf dem die Steigung des wendelförmig verlaufenden Leiters mit zunehmender Annäherung an den Trichter abnimmt.In Fig. 3 is the arrangement according to the invention for wire waveguides shown with a helical conductor. The transition from the wire waveguide 3 on the inner conductor of the coaxial feed line: 2 takes place here via a special one Intermediate piece 6, on which the slope of the helically extending conductor with increasing approach to the funnel decreases.

Der Anregungstrichter a kann in vorteilhafter Weise aus wenigstens zwei Teilstücken hergestellt werden, die dann in einfacher Weise an bereits verlegten Leitungssystemen angebracht werden können.The excitation funnel a can advantageously consist of at least two sections are produced, which are then easily attached to already laid Line systems can be attached.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Funnel-shaped arrangement for the excitation and reception of electromagnetic waves propagating along surface wave lines, characterized by such a special design of the wire waveguide at the location of the funnel opening or by such means arranged around the wire waveguide at this location that the electromagnetic field in the transition zone from Wire waveguide on the funnel-shaped excitation arrangement is considerably more concentrated than on the rest of the wire waveguide. z. Arrangement according to Claim i, characterized by a rotationally symmetrical, preferably double-conical or teardrop-shaped body made of dielectric material and applied to the wire waveguide. 3. Arrangement according to claim i when using a wire waveguide with a helically extending conductor, characterized in that the helically extending conductor in the transition region from the wire waveguide to the excitation arrangement has a smaller slope than the conductor of the rest of the wire waveguide. q .. Arrangement according to claim i when using a wire waveguide which consists of a conductive wire with a layer of ferromagnetic material enveloping it, characterized in that the layer thickness of the ferromagnetic material in the transition area from the wire waveguide to the excitation arrangement is greater than on the rest Wire waveguide. 5. Arrangement according to one of claims i to q., Characterized by a tapering extension piece of the shape of a truncated cone jacket, which is attached to the end of the funnel which merges into the free space.