DE958213C

DE958213C - Ankopplungsanordnung zum Koppeln einer Rechteckhohlleitung mit einer unsymmetrischen Bandlertung

Info

Publication number: DE958213C
Application number: DENDAT958213D
Authority: DE
Inventors: New Dorp N Y und Paul Terranova Brooklyn N Y John A Kostnza (V St A)
Original assignee: International Standard Electric Corporation New York, N Y (V St A)
Priority date: 1952-04-02
Publication date: 1957-01-24
Also published as: GB733402A; BE518887A; GB728463A; CH320603A; GB761790A; GB734629A; GB761780A; FR1065478A; DE965141C

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1957

18142 Villa/2ia*

Die Erfindung betrifft eine Ankopplungsanordnung zum Koppeln einer Rechteckhohlleitung mit einer unsymmetrischen Bandleitung, insbesondere nach Art der gedruckten Schaltung.

Es ist bekannt, Mikrowellenübertragungsleitungen nach Art einer Bandleitung aufzubauen, über welche die Mikrowellen ähnlich dem TEM-Modus übertragen werden. Es ist bekannt, als besondere Ausführung einer Übertragungsleitung einen ebenen Leiter als Masse oder Erdleiter in Verbindung mit einem Leitungsleiter zu benutzen, welcher mit Hilfe eines schmalen Streifens oder einer Lage dielektrischem Materials in gewissem Abstand von dem ersten Leiter gehalten wird. Leitungsleiter und ebener Leiter sind hierbei vorzugsweise von verschiedener Breite, d. h., der ebene Leiter ist breiter als der Leitungsleiter ausgebildet, so daß dieser gegenüber dem Leitungsleiter wie eine unendlich leitende Oberfläche erscheint und hierdurch eine elektrische Feldverteilung bewirkt, die im allgemeinen durch den TEM-Modus charakterisiert ist; z. B. kann die Feldverteilung wie ein zwischen einem einzelnen Leiter eines echten Parallelleitersystems und der dazwischenliegenden

neutralen Ebene liegendes Feld angesehen werden. Die wichtigsten Parameter dieser Übertragungsleitungstype stellen die Breite des Leitungsleiters und der dielektrische Zwischenraum zwischen dem Leitungsleiter und dem ebenen Leiter dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Übertragers zum Ankoppeln von Mikrowellenenergie zwischen einem Wellenleiter der Bandleitungstype und einem Hohlleiter von

ίο rechteckigem Querschnitt (im folgenden kurz als Rechteckhohlleiter bezeichnet). Im Verfolg dieser Aufgabe ist eine Übertragungsanordnung geschaffen, die so ausgebildet ist, daß die Ankopplung der übertragenen Energie ohne nennenswerte Verzerrungen des Ausbreitungsmodus, insbesondere des TEM-Modus, erfolgt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand der Rechteckhohlleitung einen Schlitz aufweist, die Bandleitung unter einem Winkel zu der Hohlleitung angeordnet und der breite Leiter (Erdleiter) elektrisch mit der Schlitzwand gekoppelt ist, während der schmale Leiter der Bandleitung durch den Schlitz in die Hohlleitung eintaucht, wobei die Fläche des schmalen Leiters in der Hohlleitung zusätzlich wesentlich vergrößert ist.

Im Verfolg des Erfindungsgedankens sind verschiedene Ausführungen des Übertragungsteiles der Bandleitertype möglich. Eine Ausführung besteht darin, eine verlängerte, bzw. wesentlich vergrößerte Fläche des Leitungsteiles innerhalb der Rechteckhohlleitung vorzusehen. Eine andere Möglichkeit ist, einen leitenden Stift im wesentlichen axial zu der Rechteckhohlleitung und mit dem Leitungsleiter gekoppelt, anzuordnen. Gemäß weiteren Anordnungen wird der Leiter rechtwinklig zu dem Leitungsleiter angeordnet, derart, daß er die Rechteckhohlleitung je nach Bedarf ganz oder teilweise durchquert.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen,, näher erläutert.

Fig. ι ist eine Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 ist eine Ansicht im Querschnitt, längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Ansicht im Längsschnitt einer Ausführung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht gemäß der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht wie gemäß Fig. 4 von einer anderen Ausführungsform;

Fig. 6 ist eine Ansicht im Längsschnitt einer Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, und

Fig. 7 ist eine Ansicht im Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6.

In den Fig. 1 und 2 besteht der Wellenleiter der unsymmetrischen Bandleitertype aus einem ersten Leiter 1 und einem zweiten Leiter 2, die voneinander durch einen dünnen Streifen oder eine Schicht 3 von dielektrischem Material getrennt sind. Die beiden Leiter 1 und 2 haben vorzugsweise flache Bandform, und insbesondere ist der erste Leiter breiter als der zweite Leiter, so daß die Ausbreitung längs dieser Leitung weitgehend im TEM-Modus erfolgt, wie noch näher erläutert wird.

Das dielektrische Material'-kann aus Polystyrol, Polyäthylen, Polytetrafluor-äthylen, bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, Fiberglas oder geschichtetem, mit Teflon imprägniertem Fiberglas, Quarz oder anderem geeignetem Material hoher dielektrischer Güte bestehen. Die Leiter 1 und 2 sind vorzugsweise auf die dielektrische Schicht nach einer bekannten Methode nach Art der gedruckten Schaltungstechnik aufgebracht, z. B. mit Hilfe eines elektrolytischen Ätzprozesses.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, erstreckt sich die Bandleitung durch einen Schlitz 4, mit dem eine der Wände S des rechteckigen Wellenleiters 6 versehen ist. Gemäß der Figur verlaufen die Wellenleiter rechtwinklig zueinander; selbstverständlich kann die Bandleitung zu dem Wellenleiter 6 auch unter einem anderen Winkel als 90⁰ verlaufen. Der erste Leiter 1 ist mit der Wand 5 verbunden und ragt zum Zwecke der Impedanzanpassung mit geeigneter Länge in den Wellenleiter hinein. Der erste Leiter 1 des Übertragers könnte auch an der Wand 5 enden, aber gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel soll er vorzugsweise den Wellenleiter mindestens zu einem Teil durchqueren. Auch die dielektrische Schicht 3 könnte mit ihrem Ende den Wellenleiter zu einem Teil durchqueren, aber vorzugsweise soll sie vollständig in den Wellenleiter hineinragen, da diese Schicht im allgemeinen als Träger für die Leiter 1 und 2 benutzt wird. Der Leitungsleiter 2 taucht in einem gewissen Abstand von der Wand 5 in den rechteckigen Wellenleiter hinein, und der Schlitz 4 ist breit genug gehalten, um ausreichenden mechanischen und elektrischen Abstand zu gewährleisten. Nicht weit von dem inneren Ende des Leiters 2 ist der Leiter 7 kreuzförmig zum Leiter 2 angebracht, um die gewünschte Aufnahme bzw. Abgabe der Mikrowellenenergie zu bewirken, welche über die Bandleitung in den rechteckigen Wellenleiter eingespeist wird, und umgekehrt. Der Leiter 7 kann aus einem besonderen, mit dem Leiter 2 verbundenen Stück leitenden Materials be- no stehen, oder er kann auch aus dem gleichen Stück wie der Teil 2 bestehen, wie es das Ausführungsbeispiel zeigt, und kann zusammen mit dem Teil 2 hergestellt und geätzt werden. Der Leiter 2 erstreckt sich über die mit dem Leiter 7 gebildete Kreuzungsstelle hinweg und bildet einen Stumpf 8, der nach Länge und Breite so gehalten ist, daß er für die Betriebsfrequenz das Optimum an Impedanzanpassung bewirkt. Der rechteckige Wellenleiter ist ferner mit einer Wellenfalle 9 versehen, die der Rückseite des Leiters 1 zugekehrt ist und durch den Kolben 10 eingestellt werden kann.

In der Praxis betriebene, gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung nach Fig. 1 und 2 hergestellte Übertrager lieferten einwandfreie Ergebnisse und hatten z. B. für 4700 MHz folgende

Abmessungen. Der rechteckige Wellenleiter war 5,i8*2,54cm; der Leiter ι war 5,18 cm breit, so daß er von dem rechteckigen Wellenleiter aufgenommen werden kann, während der Leitungsleiter 2 0,56 cm breit war. Der Leiter 7 hat dieselbe Breite wie der Leitungsleiter 2 und hat einen Abstand von 0,95 cm von der unteren Wand des Wellenleiters (Fig. 2). Der Leiter 7 war 0,475 cm lang. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Welligkeit in Abhängigkeit von der Frequenz:

Frequenz (MHz)	Welligkeit
4400	1,69
4450	i,58
4500	i,47
4550	i,45
4600	1,305
4650	1,05
4700	1,05
4750	1,08
4800	1,19
4850	i,3i5
4900	i,45
4950	1,58
5000	i,73

Diese angegebenen Maße gelten für ein Laboratoriumsmuster. Natürlich können die Ergebnisse durch Veränderung der Abmessungen der Leiter 1, 2 und 7 noch verbessert werden.

In den Fig. 3 und 4 ist ein ähnlicher Übertrager dargestellt. Hierbei taucht der Leiter i_a senkrecht in den Wellenleiter 6_a hinein und bildet praktisch die Endplatte für den Wellenleiter. Der Leitungsleiter 2_a ist mit einem Kreuzleiter y_a zur beson- _ deren Erregung der Felder der weiterzuleitenden Energie versehen. Der Leiter 2_a ist mit einem Stift 11 aus leitendem Material versehen, welcher im wesentlichen koaxial zu dem Wellenleiter verläuft und sich in Richtung der Wellenausbreitung erstreckt. Es wurde gefunden, daß bei dieser Ausbildung der Kreuzleiter 7_e fortgelassen werden kann infolge der durch den Stift 11 auftretenden Energieleitung. Der Kreuzleiter ¹J_a verstärkt und sichert jedoch die Energieübertragung. Die eigentliche Impedanzanpassung wird durch entsprechende Dimensionierung des Kreuzleiters y_a und des Stumpfes 8_a erreicht.

Der in Fig. 5 dargestellte Übertrager ähnelt denen der Fig. 3 und 4. Jedoch ist der Leitungsleiter 2_b mit einem verbreiterten Teil 12 versehen, das im wesentlichen in der Mitte des rechteckigen Wellenleiters 6₆ angeordnet ist. Zur Verstärkung der von der Bandleitung an den rechteckigen Wellenleiter übertragenen Energie ist ein Stift ii₀ vorgesehen, welcher im Mittelpunkt der Fläche 12 angeordnet ist und sich in axialer Richtung zu dem Wellenleiter 6_b erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fläche 12 als Kreisfläche dargestellt; sie kann natürlich elliptisch sein oder eine andere, für den gewünschten Modus der übertragenen Energie geeignete Form haben.

In den Fig. 6 und 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der rechteckige Wellenleiter 6_C weist ein geschlossenes Ende 13 und ein Paar in gleicher Flucht liegende, an zwei entgegengesetzten Wänden des Wellenleiters 6_C vorgesehene Schlitze 14 und 15 auf. Ein Leiter'16 ist quer zu dem Wellenleiter und ein wenig vorspringend angeordnet und verläuft rechtwinklig zu der Ebene der Schlitze 14 und 15. Die Enden des Leiters 16 sind in den Seiten wänden 17 und 18 des Wellenleiters montiert. Die Bandleitung wird aus den Leitern 1 und 2 und der dielektrischen Trennschicht 3 gebildet. Sie erstreckt sich durch die Schlitze 14 und 15 und der Leiter 1 macht Kontakt mit den Wänden des Wellenleiters und der Leitungsleiter 2 mit dem Leiter 16. Die Schlitze 14 und 15 sind von einer solchen Größe, daß sie niechanisch und elektrisch für den Leitungsleiter 2 einen ausreichenden Abstand in bezug auf den Wellenleiter 6_C gewährleisten.

Diese Ausführung wird bevorzugt verwendet, da sie eine Einstellung der Bandleitung in bezug auf den rechteckigen Wellenleiter und den quer verlaufenden Leiter 16 gestattet. Hierbei kann durch die besondere Einstellung des Stumpfes 19, der sich über den Leiter 16 erstreckt, ein Optimum an Impedanzanpassung erzielt werden. Die von der Endwand 13 gebildete Falle ist erwünscht, da zwischen dem ebenen -Leiter 1 und gewissen Bandteilen des Wellenleiters 6_C schlechter Kontakt bestehen Jkann.

Die beschriebenen Ausführungsformen sollen keine Beschränkung auf die dargestellten Fälle bedeuten, sondern nur zur Erläuterung dienen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ankopplungsanordnung zum Koppeln einer Rechteckhohlleitung mit einer unsymmetrischen Bandleitung, insbesondere nach Art der gedruckten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand der Rechteckhohlleitung einen Schlitz aufweist, die Band- 105. leitung unter einem Winkel zu der Hohlleitung angeordnet und der breite Leiter (Erdleiter) elektrisch mit der Schlitzwand gekoppelt ist, während der schmale Leiter der Bandleitung durch den Schlitz in die Hohlleitung eintaucht, wobei die Fläche des schmalen Leiters in der Hohlleitung zusätzlich wesentlich vergrößert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich vergrößerte Fläche aus einem aus leitendem Material bestehenden und axial zu der Rechteckhohlleitung angeordneten Stift, einzeln oder in Kombination mit weiteren Vergrößerungen, besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich vergrößerte Fläche in bezug auf die Längsachse der Rechteckhohlleitung seitliche Verbreiterungen derselben darstellt. ,

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrößerte Fläche kreuzförmig zur rechteckigen

Hohlleitung und in elektrischer Verbindung mit den Seitenwänden derselben verläuft.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrößerte Fläche des Leitungsleiters aus einer vergrößerten, kreisförmig und in der Ebene desselben verlaufenden Fläche besteht.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der breitere Leiter bzw. Erdleiter der Bandleitung sich mindestens teilweise irr. die Rechteckhohlleitung und quer zu dieser erstreckt.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsleiter zur Impedanzanpassung einen Stumpf aufweist, der durch eine Verlängerung des Leitungsleiters über einen kreuzförmig zum Leitungsleiter angeordneten weiteren Leiter gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

H. H. Meinke, »Kurven, Formeln und Daten aus der Dezimeterwellentechnik«, München, 1949, S. D IV/15; Electronics, 1952, June, S. 114 bis 117;

USA.-Patentschrift Nr. 2 433 074;

belgische Patentschrift Nr. 511 583.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen