DE958396C - Anordnung zur Kopplung von Mikrowellenbandleitungen mit Hohlraumresonatoren - Google Patents
Anordnung zur Kopplung von Mikrowellenbandleitungen mit HohlraumresonatorenInfo
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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 2a angeordnet. Eine öffnung 16 durch
den Leiter 2a 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 ia, 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 ifl. 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 2b 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 ic 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 (8)
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;
Gerhard Megla, Dezimeterwellentechnik, Leipzig, 1952, S. 139;
Elektronics, 1952, June, S. 114 bis 118;
USA.-Patentschrift Nr. 2 159648.
USA.-Patentschrift Nr. 2 159648.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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