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Aus einem Trichter bestehende Anordnung zur Anregung oder zum Empfang
von sich längs metallischen Drähten, deren Oberfläche zur Herabsetzung der Phasengeschwindigkeit
modifiziert ist, ausbreitenden elektromagnetischen Wellen Es ist bekannt, Drahtwellen
dadurch anzuregen, daß man dem. sogenannten Drahtwellenleiter, dessen Oberfläche
bekanntlich derart modifiziert ist; daß sich die Phasengeschwindigkeit der längs
dieser Oberfläche entlang laufenden elektromagnetischen Wellen verringert, von dem
Innenleiter eines ko, axialen Leitungsstückes ausgehen läßt und an den Außenmantel-
dieses koaxialen Leitungsstückes einen metallischen Trichter anschließt. Die Öffnung
dieses Trichters (Öffnungsdurchmesser) kann beispielsweise so groß gewählt werden,
äaß sie vergleichbar ist mit dem Durchmesser eines gedachten Zylinders, innerhalb
welchem der größte Anteil an elektromagnetischer Energie längs dem Draht wellenleiter
fortgeführt wird. Dieser Durchmesser wird Grenzdurchmesser genannt; er stellt ein
Maß für die Ausdehnung des den, Drahtwellenleiter umgebenden elektromagnetischen
Feldes dar.
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Es ist auch vorgeschlagen worden., zur Anpassung zwischen einem Anregungstrichter
und dem Drahtwellenleiter diesen: Drahtwellenleiter so auszubilden,, daß sich beim
Übergang vom Drahtwellenzleiter zum Trichter das elektromagnetische Feld der Oberflächenwellen
(Drahtwellen) stärker konzentriert als auf dem Drahtwellenleiter. Dies kann, z.
B. dadurch erreicht werden, "daß man auf
den Drahtwellenleiter eine
dichte Schicht aus dielektrischem Material von, besonderer Form, z. B. tropfenförmig,
aufträgt.
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Die bekannten. Anordnungen zur Anregung von elektromagnetischen. Drahtwellen,
besitzen jedoch große Nachteile insofern, als durch diese Anregungsmechanismen ein
großer Anteil an elektromagnetischer Energie in den freien Raum gestrahlt wird und
daher nicht in Form von Drahtwellen fortgeführt werden kann, falls der Trichterdurchmesser
nicht sehr groß gewählt wird, da. die aus dem Trichter austretendem. Wellen nicht
parallel zum Drahtwellenleiter gerichtet sind.
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Man kann vor die Öffnung eines Trichters eine elektromagnetische Linse
setzen., um so zu erreichen, daß die aus. dem Trichter austretenden elektromagnetischen
Wellen, parallel zum Drahtwellenleiter verlaufen... Solche Anordnungen mit elektromagnetischen
Linsen üblicher Bauart sind jedoch verhältnismäßig schwer, sehr frequenzabhängig
und zudem sehr teuer.
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Bei der aus einem Trichter bestehenden Anordnung zur Anregung oder
zum Empfang von sich längs metallischen Drähten (Drahtwellenleiter), deren Oberfläche
zur Herabsetzung der Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen. Wellen modifiziert
ist, ausbreitenden Wellen sind nach der Erfindung an den, Trichter oder in den Trichter
'-Mittel an.- b:zw. - eingebaut, welche die elektromagnetischen, Wellen derart beeinflussen,
daß die elektrische Feldstärke der elektromagnetischen Welle beim Austreten aus
dem Trichter bzw. dessen Verlängerung im wesentlichen senkrecht zum Drahtwellenleiter
gerichtet ist. In dem Trichter kann vorteilhafterwei.se ein zum Drahtwellenleiter
gleichachsig liegender, z. B. doppedkegelfönniger metallischer oder dielektrischer
Körper bzw. Hohlkörper, angeordnet sein. Außerdem kann an. die in den freien Raum
übergehende Trichteröffnung ein offener Zylinder, der kürzer als der Trichter ist,
angeschlossen sein. In der Übergangszone vom Trichter auf Drahtwellenleiter kann,
ferner ein um den; Drahtwellenleiter liegender Körper aus dielektrischem Material
vorgesehen sein.
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Im Gegensatz zu dem Bekannten wird bei der Anordnung nach der Erfindung
erreicht, daß die elektrische Feldstärke der aus dem Trichter austretenden Wellen,
im wesentlichen senkrecht zum Drahtwellenleiter gerichtet ist. Es ergibt sich so
ein störungsfreier Übergang vom Drahtwellenleiter zum Anregungstrichter, ohne daß
der Trichter große Abmessungen besitzt.
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Die Anordnung nach der Erfindung wird im folgenden an. Hand von. Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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Fig. i zeigt einen zum Draht-,vellenlgiter i ko, axial liegenden Trichter
2 aus Metall, der über das koaxiale Leitungssystem 3 gespeist wird. In dem Trichter
ist möglichst symmetrisch zu ihm ein doppelkegelförmiger Körper q. angeordnet, der
beispielsweise aus Blech hergestellt ist. Der Körper q. kann sich über die Gesamtlänge
des Trichters erstrecken. Der in den Trichter eingebaute Körper q. bildet in Verbindung
mit den Trichterwänden einen günstigen Übergang zum Drahtwellenleiter und bewirkt,
daß das elektrische Feld der elektromagnetischen Wellen beim Austraten aus dem Trichter
angenähert senkrecht zum Drahtwellenleiter steht. Der Körper q. kann in Verbindung
mit dem Trichter 2 zu einer Wellenwiderstand.stransforrnation zwischen Drahtwellenleite
r i und Leitungssystem 3 herangezogen werden. Vorteilhafterweise wählt man die äußere
Form des dem Leitungssystem 3 zugewandten Abschnittes A des Körpers q. so, daß der
Abschnitt A kürzer ist als der Abschnitt B und mit dem Außenleiter
(Trichter 2) ein Leitungssystem mit konstantem Wellenwiderstand bildet. Der Abschnitt
B stellt dann. eine Transformationsleitung zwischen dem Wellenwiderstand des Abschnittes
A und dem des Drahtwellenleiters i dar. Der Verlauf der elektrischen Feldlinien
im Bereich des Trichters ist durch nicht näher bezeichnete Pfeile angedeutet.
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Um den Übergang zum Drahtwellehleiter dem Anforderungen besser anpassen
zu können,, kann die Oberfläche des doppelkegelförmigen Körpers wenigstens zum Te.1,
beispielsweise ebenso wie. die des Drahtwellenleiters, derart modifiziert sein,
daß die Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle herabgesetzt wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig.2 gezeigt. Die Anordnung
besteht aus dem gleichachsig zum Drahtwellenleiter liegenden Trichter 2 und dem
an diesen angefügten offenen Zylinder 5. Die Länge dieses Zylinders sollte wenigstens
einige Wellenlängen der Betriebsfrequenz betragen. Die maximale Länge ist abhängig
von dem Erweiterungswinkel des Erregertrichters. Bei kleinem Erweiterungswinkel,
d. h. bei langen Erregertrichtern, kann ein kurzes zylindrisches Stück ausreichend
sein., da, die ohnehin nicht übermäßig schräg zum Drahtwellenleiter stehenden. elektrischen
Feldlinien auch durch ein kürzeres zylindrisches Stück aufgerichtet werden können.
Bei Erregertrichtern. mit großem Erweiterungswinkel dagegen kann es vorteilhaft
sein, dieses zylindrische Stück länger als den. Trichter zu gestalten. Die nicht
näher bezeichneten Pfeile im Trichter und im zylindrischen Teil 5 deuten den Verlauf
der elektrischen Feldlinien an.
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Vorteilhaft sind insbesondere noch Ausführungsformen nach Fig. 3,
bei denen. der an. den Trichter angesetzte Teil die Mantelfläche eines Kegelstumpfes
darstellt. Bei einer solchen. Ausbildung des Trichteransatzes werden die elekrischen
Wellen innerhalb eines kürzeren:, in Leitungsrichtung liegenden Weges dazu gezwungen,
beim Austreten aus der Trichteranordnung möglichst eine senkrechte Stellung zum
Drahtwellenleiter einzunehmen. Bei entsprechender Abstimmung der Längen zwischen
Trichter und Ansatz kann. erreicht werden, daß die Länge der Gesamtanordnung verhältnismäßig
kurz ausfällt.
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In die Trichteranordnungen nach Fig. 2 und 3 kann vorteilhafterweise
der in Fig. i gezeigte doppelkegelförmige Körper 4 eingebaut werden, so
daß
auch bei diesen Anordnungen, die Beeinflussung der elektrischen. Wellen günstiger
wird und außerdem ein besserer Übergang zwischen dem niederohmigen speisenden Koaxialsystem
und dem hochohmigen Trichterausgang erfolgt. Statt eines metallischen Körpers 4.
kann auch ein dnelektrischer Körper verwendet werden, der sowohl eine Anpassung
zwischen der Speiseleitung und dem freien Raum als auch eine Beeinflussung der Richtung
der elektrischen Feldlinien ermöglicht. Die radialeAusdehnung dieses dielektrischen
Körpers beträgt ein Vielfaches der Stärke der -gegebenenfalls auf dem Drahtwellenleiter
aufgebrachten dielektrischen Schicht.
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In Fig. q. ist eine Anordnung gezeigt, die aus dem Trichter 2 und
dein angebauten Teil 6 besteht. Innerhalb des von den Teilen 2 und 6 umgebenen Raumeis
ist ein dielektrischer Körper 7 angebracht, dem man vorteilhafterweise eine Tropfenform
gibt.
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Vorteilhaft kann es noch sein, die freien Enden des Trichters oder
der Verlängerungsstücke, nach außen posaunenförmig zu erweitern. Dadurch kann eine
leichtere Äb:lösung der Drahtwellen vom Erregersystem ermöglicht werden.
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Eine weitere Anordnung nach der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt, bei
der in das zylindrische, an den, Trichter angesetzte Stück von. der Außenwand aus
radial zum Drahtwellenleiter verlaufende Bleche, die nicht bis zum Mittelpunkt der
Öffnung verlaufen., eingebaut sind. Die zu den elektrischen Feldlinien parallel
verlaufenden Bleche bewirken eine Beschleunigung der vom Drahtwellenleiter entfernt
sich ausbreitenden elektrischen Wellen, so daß beim Austreten. aus dem zylindrischen
Teil eine ebene Wellenfront der elektromagnetischen. Wellen sich ausbildet. Es genügt,
wenn sich diese Bleche nur in den äußeren Zonen erstrecken:, so daß bereitsmit wenig
Aufwand der gewünschte Effekt erzielt werden kann. In einer zweiten Darstellung
der Fig. 5 ist die Vorderansicht des Erregersystems mit radial verlaufenden Platten
8 dargestellt.
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Fig. 6 zeigt einen Anregungstrichter mit einer eingebauten kegelmantelförmigen
Trennwand g. Für große Öffnungs.durchmüsser des Trichters sind mehrere Trennwände
vorteilhaft.