DE959378C - Vorrichtung zur Halterung von Oberflaechenleitungen an Kruemmungsstellen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. MÄEZ 1957

L 18778 VIII al 2i a*

Bernard Chiron, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf Oberflächenwellen-Übertragungsleitungen, die aus einem zylindrischen, mit einer dielektrischen Schicht überzogenen Leiter bestehen.

Es ist festgestellt worden, daß bei einer Biegung einer solchen Leitung mit dem Krümmungsradius R die durch die Leitung hervorgerufene Dämpfung stark erhöht wird. Diese Erhöhung rührt vor allem vom S trahlungsverlust her und kann für Krümmungsradien in der Größenordnung von io cm bei einer Frequenz von io ooo MHz mehrere Dezibel betragen.

Gegenstand der Erfindung ist eine reflexions- und dämpfungsarme Vorrichtung zur Halterung von Oberflächenweilenleitungen an Krümmungsstellen. Diese Vorrichtung, die im folgenden als Krümmer bezeichnet ist, wird von einer Scheibe aus Isoliermaterial gebildet, deren Dicke größer als der Leitungsdurchmesser ist und deren Umfang der Form des gewünschten Krümmungsverlaufs der Leitung angepaßt ist und zur Aufnahme der Leitung eine Rille kreisförmigen Querschnitts aufweist, dessen Radius gleich dem Radius der Leitung ist, wobei das Isoliermaterial eine relative

Dielektrizitätskonstante von etwa &t = -=- aufweist, worin L die größte (äußere) und / die kleinste (innere) Länge der Leitung vom Anfang bis zum Ende der Krümmung sind.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen. Es zeigen

Fig. ι und 2 eine Oberflächenwellen-Übertragungsleitung im Längs- und Querschnitt,

Fig. 3 eine um 90⁰ mit dem Krümmungsradius R gebogene Oberflächenwellenleitung, Fig. 4 und 5 eine erfindungsgemäße Scheibe, Fig. 6 eine um die erfindungsgemäße Scheibe herumgebogene Übertragungsleitung und

Fig. 7 und 8 je eine andere Ausbildung der Scheibe.

Fig. ι zeigt im Längsschnitt und Fig. 2 im Querschnitt eine Oberflächenwellenleitung, die aus einem zylindrischen Leiter 1 von kreisförmigem Querschnitt mit dem Radius α besteht, der mit einer Schicht 2 von der Dicke b aus dielektrischem Material überzogen ist.

■ Fig. 3 zeigt eine Oberflächenwellenleitung 3, die wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte aufgebaut und mit einem Krümmungsradius R um 90⁰ gebogen ist. Die durch eine solche Krümmung hervorgerufene Energieabstrablung kann dadurch erklärt werden, daß die Phasenverschiebungen zwiao sehen den Punkten der beiden Endquerschnitte A-C und B-D des Krümmers, die auf zwei verschiedenen Krümmungslinien liegen, beispielsweise 4, 4' und 5, 5', verschieden groß sind.

Die folgenden qualitativen Überlegungen gestatten eine Abschätzung dessen, was zur Herabsetzung dieser Phasenverschiebungen erforderlich ist. Wenn beispielsweise bei der Leitungskrümmung nach Fig. 3 die Fortpflanzung der Wellen längs der Leitung 3 in Luft stattfindet, ergeben sich die von den Wellen längs der Wege A-B und C-D hervorgerufenen Phasenverschiebungen zu

und -^—, wobei λ die Wellenlänge in Luft,

A-B = I und C-D = L sind.

Da L größer als / ist, kann, man diese Phasenverschiebungen entlang der Wege L und / einander dadurch annähern, daß man die Wellenlänge der auf dein kürzeren Weg fortschreitenden Welle entsprechend verkürzt. Wenn man an der Innenseite des Krümmers eine dielektrische Masse anordnet, deren relative Dielektrizitätskonstante in bezug auf Luft gleich ε_Γ ist, so ergibt sich die neae Phasenwellenlänge X_m, die längs des Weges A-B gilt, zu-

Die von einem Krümmer hervorgerufenen Störungen werden also am geringsten sein, wenn

en 2πΙ

ist.

Bei Anbringung einer dielektrischen Masse im Krümmungswinkel muß dann

oder

sein.

Br =

Der hieraus sich ergebende Wert von e_r als Funktion des Durchmessers der verwendeten Leitung und des Krümmungsradius R gilt nur angenähert, da er nur der Phasendifferenz Rechnung trägt, die 6g sich auf den Wegen entlang der beiden äußeren Linien C-D und A-B einstellt. Man kann dieser Gleichung entnehmen, daß der Wert für ε_Γ zunehmen muß, wenn der Krümmungsradius R abnimmt. In erster Annäherung genügt es bei Krümmungsradien über 100 mm, e_r einen Wert zu geben, der demjenigen der Dielektrizitätskonstante des Leitungsmantels nahekommt. Bei Krümmungsradien unter 100 mm wird dagegen ε_Γ im allgemeinen, größer sein müssen.

Es wurden Versuche mit Leitern aus Kupferdraht durchgeführt, die mit Polyäthylen überzogen waren. Hierbei wurden dielektrische Massen aus Polystyrol verwendet, dessen elektrische Eigenschaften denjenigen von Polyäthylen ziemlich nahekommen.

Obwohl die oben durchgeführte Überlegung nur eine angenäherte Lösung liefert, läßt sich ihr doch entnehmen, daß es bei Verwendung einer dielektrischen Masse mit geringen Verlusten, die im Krümmungswinkel angebracht ist, möglich sein muß, bei einem Krümmer wesentliche Störungen zu vermeiden. Die dielektrische Masse hat die Form einer beispielsweise zylindrischen Halterungsscheibe, in deren Randfläche eine Rille angebracht ist. Ihr Radius ist gleich dem Krümmungsradius des Krümmers vermehrt um die Rillentiefe.

Fig. 4 und 5 zeigen eine solche zylindrische Scheibe 6, in deren Randfläche sich eine Rille 7 befindet.

Die Dicker der Scheibe muß so groß sein, daß die vom Krümmer hervorgerufene Strahlungswirkung zerstört wird, darf jedoch nicht so groß sein, daß die Ausbreitung des von der Leitung geführten Feldes gestört wird. Es wurde durch den Versuch festgestellt, daß diese Dicke nicht sehr kritisch ist und daß man. sehr gute Resultate erhält, wenn man die Dicke e gleich dem doppelten Durchmesser der verwendeten Leitung wählt.

Die Rille in der Scheibe ist zur Führung der Leitung um die dielektrische Masse bestimmt und muß einen sehr guten.Kontakt zwischen dieser dielektrischen Masse und der Leitung sichern. Die Rillenbreite u ist gleich dem Durchmesser der Leitung und die Rillentiefe υ gleich ihrem Radius.

In Fig. 6 ist dargestellt, wie die Oberflächenwellenleitung 3 um eine Scheibe 6 herumgelegt ist. Das nachfolgend ausgeführte Beispiel gestattet eine Abschätzung der Abmessungen einer erfindungsgemäßen Scheibe und der damit erzielbaren Ergebnisse.

Bei einer Frequenz von 3150 MHz bestand die Oberflächenwellenleitung aus einem Kupferdraht vom Durchmesser 2 a = 2,5 mm, der mit einer Polyäthylenschicht der Dicke b = 1,25 mm überzogen war. Er wurde um eine Polystyrolscheibe von 100 mm Radius und 10 mm Dicke herumgebogen, wobei die Rille eine Breite von 5 mm und eine Tiefe von 2,s mm aufwies. Die gemessene Dämpfung der Anordnung beträgt 3,9 db, während die Dämpfung derselben Anordnung ohne die Scheibe 5,95 db und

die Dämpfung der geraden Leitung ohne Krümmer und Scheibe 3,87 db beträgt.

Die beschriebene Ausbildung der Scheibe ist für die am häufigsten verwendeten Krümmer, nämlich Kreisbogenkrümmer mit Krümmungsradien zwischen 50 und 200 mm, besonders geeignet.

Man kann der dielektrischen Scheibe im Krümmungswinkel aber auch irgendeine andere geeignete Form geben, wenn nur ein sehr guter Kontakt mit dem Krümmer im gesamten Biegungsbereich gewährleistet ist.

Fig. 7 zeigt beispielsweise eine abgeschnittene Scheibe in Gestalt eines Viertelkreises. Die mit dieser Scheibenart erzielten Ergebnisse sind ebenso zufriedenstellend, wie die mit einer kreiszylindrischen Scheibe erzielten.

Fig. 8 gibt ein Beispiel für eine Krümmerscheibe

für eine haarnadelartige Krümmung der Leitung 8.

Die verwendete dielektrische Scheibe 9 hat hier eine

ao solche Gestalt, daß ihr Querschnitt angenähert eine Ellipse bildet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Reflexions- und dämpfungsarme Vorrichtung zur Halterung von Oberflächenleitungen, die aus einem mit einer dielektrischen Schicht überzogenen Leiter bestehen, an Krümmungsstellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Scheibe aus Isoliermaterial gebildet wird, deren Dicke größer als der Leitungsdurchmesser ist und deren Umfang der Form des gewünschten Krümmungsverlaufs der Leitung angepaßt ist und zur Aufnahme der Leitung eine Rille kreisförmigen Querschnitts aufweist, dessen Radius gleich dem Radius der Leitung ist, wobei das Isoliermaterial eine relative Dielektrizi-

   Z.²
   tätskonstante von etwa er — -„- aufweist,

   worin L die größte (äußere) und / die kleinste (innere) Länge der Leitung vom Anfang bis zum Ende der Krümmung sind.
2. 2.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante der Scheibe im wesentlichen gleich derjenigen der Oberflächenschicht der Leitung ist, wenn deren Krümmungsradius größer als 100 mm ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante der Scheibe diejenige der Oberflächenschicht der Leitung übersteigt, wenn deren Krümmungs radius kleiner als 100 mm ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheibe im wesentlichen gleich dem doppelten Durchmesser der Leitung ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 485 872.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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