DE958396C

DE958396C - Anordnung zur Kopplung von Mikrowellenbandleitungen mit Hohlraumresonatoren

Info

Publication number: DE958396C
Application number: DEI7067A
Authority: DE
Inventors: Herbert F Engelmann; Donald D Grieg
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1951-05-23
Filing date: 1953-03-27
Publication date: 1957-02-21
Also published as: FR70153E; FR65461E; US2760169A; FR67548E; CH316533A; BE518175A; BE511583A; FR70910E; DE1027266B; CH320601A; BE513061A; CH310665A; BE572608A; BE517377A; DE963529C; NL174931B; FR65719E; FR65468E; NL91134C; GB704050A

Description

AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1957

17067 VIII a j 21 a*

Die Erfindung betrifft Kopplungsanordnungen von Hohlraumresonatoren mit Mikrowellenbandleitungen.

Es ist bekannt, an eine Koaxialleitung einen Hohlraumresonator dadurch anzukoppeln, daß der Außenleiter mit der Wand des Resonators verbunden wird und der Innenleiter in den Hohlraum des Resonators hineinragt oder mit einer Schleife versehen wird.

Derartige Anordnungen beanspruchen jedoch beträchtliche Dimensionen und sind massig in ihrer Ausführung. Auch sind sie in der Herstellung teuer und erfordern genaue Toleranzen.

Ferner ist es bekannt, zur Übertragung von Mikrowellen Bandleitungen vorzusehen. Unter Bandleitung versteht man bei den bekannten Leitungen solche Leitungen, die aus zwei in parallelen Abstand angeordneten Bändern von Rechteckquerschnitt beträchtlicher Dicke bestehen. Die Erfindung schafft demgegenüber Ankopplungsanordnungen, welche unsymmetrische Parallelbandleitungen geringster Dicke benutzen, welche nicht selbsttragend sind, so daß sie in einfacher Weise, beispielsweise nach Art der gedruckten Schaltungen, ausgeführt werden können. Derartige Anordnungen sind-außerordentlich billig in der Herstellung, erfordern geringsten Verbrauch an hochwertigem Material und sind außerordentlich einfach im Aufbau. Besondere Vorteile hat die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung dadurch, daß sie in ein-

fächer Weise mit einem Hohlraumresonator gekoppelt werden kann, indem die Bauelemente lediglich auf einer Seite des Leitungsleiters angeordnet zu werden brauchen und die Kopplung durch ein in diesem vorgesehenes Loch erfolgen kann. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in einem solchen Fall die Ankopplungsanordnung mit Koaxialleitung in einfacher Weise durch eine erfindungsgemäße Anordnung ersetzt werden kann, ίο Diese hat besondere Vorzüge gegenüber der Anordnung mit Koaxialleitung, da bei Beachtung der erfindungsgemäß vorgeschriebenen Breitenverhältnisse der umfangreiche und dicke Abschirmmantel bekannter Anordnungen fortfallen kann und die Kopplungsanordnung trotz der offenen Leitung praktisch keine Strahlungsverluste aufweist.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Anordnung zur Kopplung von Mikrowellenbandleitungen mit Hohlraumresonatoren, bei welcher

ao der erste Leiter einer Bandleitung durch ein Loch eines Resonators mit diesem gekoppelt ist und der zweite Leiter der Bandleitung mit der Wand des Resonators verbunden ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter in festem dielektrischem Abstand in einem kleinen Bruchteil einer Viertelwellenlänge, insbesondere in einem Abstande kleiner als der Durchmesser oder die Breite des ersten Leiters, voneinander gehalten und die Leiter nach Art der gedruckten Schaltungen ausgeführt sind und der zweite Leiter eine stets ebene Oberfläche von mindestens zwei- bis dreifacher Breite des ersten Leiters- aufweist, während der erste Leiter durch das von größerer Breite als der erste Leiter ausgeführte Loch hindurch- oder — über das vorzugsweise breiter gehaltene Loch — hinweggeführt ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.

Fig. ι ist ein Längsschnitt eines Hohlraumresonators der Koaxialtype mit einer erfindungs*- gemäßen Kopplungsanordnung;

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

F|g. 3 ist eine Draufsicht auf die Bandleitung eines Hohlraumresonators"·

Fig. 4 und 5 sind Querschnitte längs der Linien 4-4 und 5-5 der Fig. 3 und 4;

Fig. 6 ist eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispieles, gemäß welchem eine vielfach gekoppelte Hohlraumfilteranordnung benutzt wird;

Fig. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie J-J der Fig. 6, und

Fig. 8 ist eine Darstellung, die einen geeigneten Abschluß für eine der Sendeleitungen zeigt.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist die Mikrowellensendeleitung nach Art der gedruckten Schaltungen dargestellt, welche einen ersten oder »Leitungs«-Leiter 1 und einen zweiten oder »Erd«- Leiter 2 mit einer Schicht isolierenden Materials 3 zwischen ihnen enthält. Das leitende Material kann auf die Isolationsschicht, wie Polystren, Polythyläii, Polytetra-Fluor-Äthylen, bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, oder anderen flexiblen Isolationen hoher dielektrischer Qualität, aufgebracht sein, und zwar in der Form von leitender Farbe oder Tinte, oder leitendes Material kann chemisch aufgebracht oder durch eine Düse aufgespritzt oder auf eine ausgewählte, vorbereitete Oberfläche der Isolation entsprechend den bekannten Techniken der gedruckten Schaltungen aufgestäubt werden. Für relativ kurze Leitungslängen können die Leiterstreifen geschnitten und durch einen Preß Vorgang aufgebracht werden. Die beiden Leiter 1 und 2 sind im Querschnitt vorwiegend rechteckig dargestellt, können aber auch verschiedene Formen besitzen, sofern einer der Leiter eine ebene Oberfläche in bezug auf den anderen darstellt. Vorzugsweise ist der Erdleiter 2 zwei- bis dreimal breiter als <ier Leitungsleiter 1. Das elektrische Feld, das sich bei einem Verhältnis der Breiten des Leitungsleiters zum Endleiter von 1 13 ergibt, wird bei der Parallel-Drahtleitung mit ungefähr 95 bis nahezu 99% konzentriert ermittelt. Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß ein schmaler 'Erdleiter leicht breiter als der Leitungsleiter sein kann, so daß keine größeren StrahlungsVerluste entstehen. Wenn er zwei- bis dreimal breiter ist als der Leitungsleiter, können außerordentlich niedrige Übertragungsleitungsverluste erreicht werden.

Aus der vorhergehenden Beschreibung des Leitung-über-Erde-Leitungssystcms ist ersichtlich, daß eine solche Leiteranordnung einer rechteckigen Wellenführung ähnlich ist, da der Leitungsleiter eine flache Streifenform besitzt. Die Wellenausbreitung ist vorwiegend von einer Polarisation, d. h. die Konzentration der Linien der elektrischen Kraft ist im wesentlichen senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche des Leitungs- und Erdleiters. Bei der Anordnung der zwei Leiter in einem Abstand, der einen kleinen Bruchteil einer Viertelwellenlänge der an ihr fortgeleiteten Mikrowelle beträgt und bei der der Abstand gewöhnlich kleiner ist als der Durchmesser oder die Breite des Leitungsleiters 1, tritt eine hohe Konzentration des elektrischen Feldes direkt am Leitungsleiter auf.

Der Hohlraumresonator nach den Fig. 1 und 2 ist koaxial ausgeführt und enthält eine zylindrische Wand 4 mit Stirnseiten 5 und 6 und einen Mittelleiter 7. An einem Ende der Kammer ist ein Abstimmschieber 8 angeordnet. Die zylindrische Wand 4 ist mit zwei öffnungen 9 und 10 für die Kopplung des Streifens der Leitung versehen. Die Erdleiter der Leitungen sind mit der Wand 4 verbunden, während der Leitungsleiter 1 an der öffnung 9 in den Hohlraum erstreckt ist und er beispielsweise als Sonde 11 parallel zum elektrischen Feld angeordnet ist. Die öffnung 9 ist mittels eines dielektrischen Materials 12 vollständig geschlossen, welches das Endteil des dielektrischen Materials 3 enthält, das zwischen den Leitern 1 und 2 liegt. Die öffnung 10 ist in der Nähe des Endes des Koaxialresonators zu sehen, wo das magnetische Feld am dichtesten ist. Der Leitungsleiter 1 erstreckt sich durch die öffnung 10 und ist, wie bei »as 13 dargestellt, für die Kopplung des magnetischen

Feldes zu einer Schleife gebogen. Die öffnung io ist auch durch dielektrisches Material 14 geschlossen.

Die Sonde 11 und die Schleife 13 sind in Fig. 1 in einer Weise dargestellt, durch welche die Streifenleitung der Übertragungsleitung mit dem elektrischen und magnetischen Feld eines Hohlraumes gekoppelt sein kann. Wenn zwei solche Leitungen mit demselben Hohlraum gekoppelt sind, to können sie für die Kopplung mit demselben Feld identisch sein, oder sie können, wie dargestellt, für die Kopplung des einen mit dem elektrischen Feld und des anderen mit dem magnetischen Feld angeordnet sein.

In Fig. 2 wurde das dielektrische Material 3 und 12 weggelassen, um die elektrische Feldkonzentration zwischen den Leitern 1 und 2 zu zeigen. Es kann beachtet werden, daß dieses Feld zwischen den entgegengesetzten Oberflächen der beiden Leiter hoch konzentriert ist. Diese Feldörientierung ändert sich in dem Hohlraum parallel zu dem des Hohlraumes.

Die Kombination der Streifenleitung und des Hohlraumresonators nach den Fig. 3, 4 und 5 zeigt as einen anderen zweckmäßigen Weg für die Kopplung des Resonators mit der Leitung. Der Resonator 15, welcher zylindrisch, rechteckig oder von einer anderen Form sein kann, ist festgelegt oder am Erdleiter 2_a angeordnet. Eine öffnung 16 durch den Leiter 2_a und/oder die Wand des Resonators enthält eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Gebiet des konzentrierten Feldes der Leitung. Die Achse der öffnung 16 durchschneidet den Leitungsleiter i_a, wie in den Fig. 3 und S dargestellt ist. Der Kopplungsgrad zwischen der Leitung und dem Resonator wird durch die Größe und Anordnung der öffnung 16 in bezug auf den Leiter I₀ bestimmt. Um so kleiner die Öffnung ist, desto kleiner wird auch die Kopplung sein. Für feste Kopplungen ist eine Öffnung 16 mit einem Durchmesser oder einer Breite vorzuziehen, die wenig größer ist als die Breite des Leitungsleiters i_fl. Die Öffnung 16 kann eine beliebige Form haben, entweder rund, rechteckig oder anderer Art, wie sie auch immer gewünscht werden kann. Der Resonator kann mit einem Abstimmschieber 17 versehen werden.

In den Fig. 6 und 7 wird ein Mehrfach-Hohlraumfilter gezeigt, das mit dem Streifen der Lei-So tung gekoppelt ist. Das Filter enthält in dieser Darstellung vier Hohlräume 18, 19, 20 und 21, die in Serie durch Irisblenden 22, 23 und 24 in bekannter Weise gekoppelt sind. Jeder Hohlraum ist mit einem Abstimmschieber oder einer Schraube 25 versehen. Die Endhohlräume 18 und 21 sind mit der Streifenleitung in der in dem Beispiel der Fig. 3 und S dargestellten Weise gekoppelt. Der Endhohlraum 18 wird beispielsweise mit einer öffnung 26 durch den Erdleiter 2₆ versehen, der in der Darstellung eine Stirnseite der Hohlraumreihe bildet. Der Hohlraum 21 ist ähnlich durch eine öffnung 27 an den Erdleiter 2_b gekoppelt. Diese öffnungen 26 und 27, die mit den Bereichen gekoppelt sind, die direkt an den Leitungen I₆ liegen, können das dielektrische Material 3_&, wie dargestellt, enthalten. Das dielektrische Material kann dort weggeschoben werden, ausgenommen, daß es vorzuziehen ist, die öffnungen 26 und 27 gegen äußere Einflüsse vollständig zu verschließen. Die Abschlußenden der Leiter I₆ enthalten seitlich verlängerte Platten 28, welche so proportioniert sind, daß sie angepaßte Belastungen für die Leitung darstellen. Falls gewünscht, können die Abschließungen einen Pfad aus Widerstandsmaterial 29, wie in Fig. 8 dargestellt ist, enthalten, das zugespitzt ist, um einen Abschlußübergang einer gewünschten Charakteristik zu erlangen. Der Pfad kann den Leiter I₆ überlagern oder in der Nähe des Leiters i_c angeordnet werden.

Im vorstehenden ist eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, aus welcher der Fachmann den Grundgedanken der Erfindung erkennen kann. Die Erfindung erstreckt sich jedoch nicht nur auf dieses Beispiel. Die Kopplung zwischen den Übertragungsleitungen und der Endkammer der Serie gekoppelter Hohlraumfilter nach den Fig. 6 und 7 kann z. B. auch eine Sonde und/oder eine Schlc-'fenkopplung enthalten, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kopplung von Mikrowellenbandleitungen mit Hohlraumresonatoren, bei welcher der erste Leiter einer Bandleitung durch ein Loch eines Resonators mit diesem gekoppelt ist und der zweite Leiter der Bandleitung mit der Wand des Resonators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter in festem dielektrischem Abstand in einem kleinen Bruchteil einer Viertelwellenlänge, insbesondere in einem Abstand kleiner als der Durchmesser oder die Breite des ersten Leiters, voneinander gehalten und die Leiter flach nach Art der gedruckten Schaltungen ausgeführt sind und der zweite Leiter eine stets ebene Oberfläche von mindestens zwei- bis dreifächer Breite des ersten Leiters aufweist, während der erste Leiter durch das von größerer Breite als der erste Leiter ausgeführte Loch hindurch- oder — über das vorzugsweise breiter gehaltene Loch — hinweggeführt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des ersten Leiters in dem Hohlraum des Resonators zur magnetischen Kopplung mit einer Schleife versehen ist..

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand einen unveränderten Teil des zweiten Leiters enthält und die öffnung sich durch den zweiten Leiter in den Bereich nahe an den ersten Leiter erstreckt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand an der Unterseite des zweiten Leiters angeordnet ist und daß der zweite Leiter eine mit der öffnung in der Wand verbundene weitere öffnung aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand einen unveränderten

Teil des zweiten Leiters enthält und die Öffnung sich durch den zweiten Leiter bis in den Bereich nahe dem ersten Leiter erstreckt, der erste Leiter an der VerbindungsöiEnung endet und an diesem Ende Mittel zur Belastung der Leitung mit ihrem Wellenwiderstand vorgesehen sind.

6. Anordnung nach Anspruch: 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belastung der Leitung eine seitlich vergrößerte leitende Fläche am ersten Leiter dient.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belastung der Leitung eine Verlängerung aus Widerstandsmaterial am Ende des ersten Leiters dient.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator mehrere seriengekoppelte Hohlräume enthält, die unter dem zweiten Leiter angeordnet sind und die Endhohlräume des Resonators mit den Bereichen zwischen den ersten und zweiten Leitern zweier Übertragungsleitungen durch öffnungen i... ^ weiten Leiter gekoppelt sind und die ersten Leiter mit angepaßten Belastungen an den über di> Kopplungspunkte hinausragenden Enden versehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Gerhard Megla, Dezimeterwellentechnik, Leipzig, 1952, S. 139;

Elektronics, 1952, June, S. 114 bis 118;
USA.-Patentschrift Nr. 2 159648.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

9 609 580/335 8.96 (609 802 2.57V