DE961723C

DE961723C - Einzelleiteranordnung zur Fortleitung kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE961723C
Application number: DES22419A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Gabriel; Dr Phil Heinrich Kaden
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-03-17
Filing date: 1951-03-17
Publication date: 1957-04-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelleiteranordnung zur Fortleitung kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen (Drahtwellen bzw. Oberflächen wellen). Um bei der Übertragung von Drahtwellen die radiale Feldausdehnung herabzusetzen bzw. das elektromagnetische Feld um den Leiter zu konzentrieren, wird der Drahtwellenleiter nach einem älteren Vorschlag in Form eines schraubenlinienförmig um eine Symmetrieachse verlaufenden Leiters ausgestaltet, so daß die Leitungsströme schraubenlinienförmig um die Leiterachse verlaufen. Dabei zeigt es sich, daß sich die übertragene Energie um so mehr um den Leiter konzentriert, je kleiner der Steigungswinkel des schraubenlinienförmig verlaufenden Leiters gewählt wird. Als Maß für die radiale Feldausdehnung wurde der Grenzradius r₀ eingeführt, wonach innerhalb des Kreises mit dem Radius r₀ praktisch die gesamte Energie übertragen wird. Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel wurde bei einem Leiter von 5 mm Durchmesser ein Steigungswinkel von yo° angenommen. Bei einem derartigen Steigungswinkel ergibt sich bei einer Wellenlänge von ι m ein Grenzradius r₀ von i,6i m und bei einer Wellenlänge von o,i m ein Grenzradius r₀ von 0,125 m. Aus dem Beispiel des älteren Vorschlages geht hervor, daß zur Erzielung eines kleinen Grenzradius r₀ nicht nur ein kleiner Steigungswinkel, sondern auch eine kleine Wellenlänge günstig ist. Umgekehrt haben aber die Wahl eines kleinen Steigungswinkels und einer kleinen Wellenlänge eine Erhöhung der Dämpfung zur Folge.

Die Erfindung geht in erster Linie von der Überlegung aus, daß durch die Herabsetzung des Steigungswinkels der Grenzradius r₀ in wesentlich stärkerem Maße herabgesetzt als die Dämpfung erhöht wird. Auf Grund dieser Überlegung wird erfindungsgemäß der Steigungswinkel kleiner als 6o°, aber möglichst nicht kleiner als 20° gewählt. Vorteilhaft liegt der Steigungswinkel in der Größenordnung von 30 bis 50⁰. Mit Rücksicht darauf, daß der Grenzradius r₀ um so kleiner ist, je kleiner die Wellenlänge der Drahtwellen gewählt wird, werden für die Übertragung Drahtwellen mit einer Wellenlänge von etwa 10 cm oder weniger, vorzugsweise in der Größenordnung von 5 cm, verwendet.

Es wurde ferner festgestellt, daß die Abhängigkeit der Dämpfung von der Wellenlänge, die mit abnehmendem Steigungswinkel des schraubenförmig ausgebildeten Drahtwellenleiters immer größer wird, bis zu einem Steigungswinkel von 20 bzw. 30⁰ noch in Kauf genommen werden kann. Ferner wurde erkannt, daß der Anstieg der Dämpfung mit kleiner werdendem Steigungswinkel bei dicken Drahtwellenleitern stärker ist als bei dünnen Leitern. Aus diesem Grunde werden die erfmdungsgemäß vorgesehenen kleinen Steigungswinkel mit besonderem Vorteil für dünne Drahtwellenleiter angewendet, vorzugsweise für Leiter dünner als 3 mm. Um bei Verwendung derart dünner Leiter eine ausreichende Zugfestigkeit zu erhalten, werden diese durch Verwendung von zugfesten Metallen, wie Kupferbronze oder Aluminiumlegierungen, oder durch Ausführung als Bimetalleiter mit zugfestem Kern aus Stahl od. dgl. zugfest ausgebildet. Besonders günstig ist es naturgemäß, alle drei Merkmale kombiniert anzuwenden, nämlich die Wahl eines Steigungswinkels von 20 bis 6o°, die Verwendung eines Leiters mit einem kleineren Durchmesser als 3 mm und die Übertragung von Drahtwellen mit einer Wellenlänge von etwa 10 cm oder weniger. Vorzugsweise beträgt der Steigungswinkelbereich 30 bis 50⁰, der Leiterdurchmesser weniger als 2 mm und die Wellenlänge der Drahtwellen etwa 5 cm oder weniger.

In konstruktiver Hinsicht ist es günstig, den Leiter als unterteilten Leiter auszuführen und die Teilleiter um eine gemeinsame Achse miteinander so zu verdrillen, daß der Steigungswinkel den erfindungsgemäß angestrebten Wert annimmt. Die verdrillte Anordnung ist auch so ausführbar, daß ein oder mehrere Teilleiter und ein oder mehrere Isolierstoffstränge in abwechselnder Anordnung miteinander verdrillt werden.

In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele von Drahtwellenleitern nach der Erfindung dargestellt.

Nach der Fig. 1 ist um einen aus einem zugfesten Isolierstoff, z. B. aus Polyamid bestehenden Trägerkern io, ein gut leitendes Band 11 in offenen Windungen mit einem Steigungswinkel von etwa 45° gewickelt. Das gut leitende Band wird mit dem Trägerkern fest verbunden, z. B. durch Verkleben oder durch andere Mittel und Maßnahmen. Beispielsweise kann der Trägerkern mit einer dem Band angepaßten schraubenförmigen Vertiefung versehen werden, in die das Band eingewickelt wird.

Vorteilhaft wird man den Drahtwellenleiter so ausführen, daß die Zugbeanspruchungen vom Leiter selbst aufgenommen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine einfache Ausführung eines Drahtwellenleiters, der in zwei Teilleiter 12 und 13 aufgeteilt ist. Die beiden Teilleiter sind im dargestellten Beispiel mit einem Steigungswinkel von etwa 45° miteinander verdrillt. Die Einzelleiter können eine dünne Isolierung, vorzugsweise einen dünnen Lacküberzug mit kleinen dielektrischen Verlusten, z. B. aus Polytetrafluoräthylen oder Polytrifluorchloräthylen, erhalten.

Der Drahtwellenleiter kann gemäß der Fig. 3 auch aus zwei Profildrähten 14 und 15 mit halb- ■ kreisförmigem Querschnitt bestehen, so daß sich für den gesamten Leiter ein kreisförmiger Querschnitt ergibt.

Die Fig. 4 zeigt einen Drahtwellenleiter aus den vier Teilleitern 16 bis 19 mit sektorförmigem Querschnitt, die sich ebenfalls zu einem Leiter mit kreisförmigem Querschnitt zusammensetzen.

Bei den in Fig. 2 und 3 gezeigten Drahtwellenleitern kann gegebenenfalls einer der Teilleiter durch einen zugfesten IsolierstofFstrang ersetzt werden. Auf diese Weise erhält man Leiteranordnungen, bei denen der Drahtwellenleiter und ein Isolierstoffstrang um eine gemeinsame Achse verdrillt sind. In analoger Weise ist in der Fig. 4 die Ersetzung von je zwei diametral gegenüberliegenden Teilleitern, z. B. der Teilleiter 16 und 18, durch Isolierstoffstränge mit sektorförmigem Querschnitt möglich. Wird auf eine möglichst große Zugfestigkeit der Isolierstoffstränge Wert gelegt, so ist hierfür Polyamid geeignet. Im allgemeinen wird man aber vorziehen, für die Isolierstoffstränge Stoffe mit möglichst kleinen dielektrischen Verlusten ziu verwenden, z. B. Polystyrol, Polytetrafluoräthylen oder Polytrifluorchloräthylen. i°5

Die nach der Erfindung ausgeführten Drahtwellenleiter können in bekannter Weise noch mit einem dielektrischen Überzug versehen werden, um den Grenzradius r₀ noch weiter herabzusetzen.

Im Rahmen der Erfindung sind Abänderungen, in dieser oder jener Hinsicht möglich. Beispielsweise können der Drahtwellenleiter und die Teilleiter eine andere Querschnittsform erhalten. Ebenso ist die Anzahl der Teilleiter nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt.

Claims

PATENTANSPBÜCHE:

i. Einzelleiteranordnung zur Fortleitung leitungsgebundener Oberflächenwellen in Form eines schraubenlinienförmig um eine Symmetrieachse verlaufenden Leiters, insbesondere zur Fortleitung von Wellen, mit einer Wellenlänge von etwa 10 cm oder weniger, vorzugsweise von etwa 5 cm oder weniger, dadurch gekennzeich- 1*5 net, daß der Steigungswinkel des schrauben-

linienförmig verlaufenden Leiters kleiner als 6o°, aber möglichst nicht kleiner als 20° ist.
2. Einzelleiteranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel 30 bis 50⁰ beträgt.
3. Einzelleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Drahtwellenleiters kleiner als 3 mm ist.
4. Einzelleiter anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiger Leiter in offenen Windungen um einen zugfesten Trägerkern, vorzugsweise aus einem zug·- festen Isolierstoff, wie Polyamid od. dgl., gewickelt ist.
5. Einzelleiter anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gut leitende Band mit dem Trägerkern fest verbunden ist, z. B. durch Verkleben oder andere Mittel und Maßnahmen.
6. Einzelleiter anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter als unterteilter Leiter ausgebildet ist und die Teilleiter um eine gemeinsame Achse miteinander verdrillt sind.
7. Einzelleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter einen teilkreisförmigen Querschnitt haben und sich zu einem Leiter mit kreisförmigem Querschnitt zusammensetzen.
8. Einzelleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter und ein zugfesteir Isolierstoffstrang bzw. Faden um eine gemeinsame Achse miteinander verdrillt sind.
9. Einzelleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter in mehrere Teilleiter aufgeteilt ist und die Teilleiter in abwechselnder Folge mit zugfesten Isolierstoffsträngen um eine gemeinsame Achse verdrillt sind.
10. Einzelleiteranordnung nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Leiter oder die Teilleiter als auch der oder die Isolierstoffstränge einen teilkreisförmigen Querschnitt haben und sich zu einer Leiteranordnung mit kreisförmigem Querschnitt zusammensetzen.
11. Einzelleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter durch Verwendung von zugfesten Metallen, wie Kupfer, Bronze oder Aluminiumlegieirungen, oder durch Ausbildung als Bimetalleiter mit zugfestem Kern aus Stahl od. dgl. zugfest ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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