DE963705C

DE963705C - Ankopplungssystem mit einem Ankopplungstrichter fuer Oberflaechenwellenleitungen

Info

Publication number: DE963705C
Application number: DES43132A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Herbert Larsen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-23
Filing date: 1955-03-23
Publication date: 1957-05-09

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

S 43132 Villa/21 α·*

ist als Erfinder genannt worden

Bei der leitungsgebundenen Übertragung von hochfrequenten elektromagnetischen. Wellen ist es vielfach erforderlich, die Leiterformen innerhalb eines Übertragungsweges in zweckentsprechender Weise zu ändern und an den Übergangsstellen von einer Leiterform zur anderen Leiterform geeignete Ankopplungssysteme anzuordnen, durch die eine möglichst verlustfreie Umwandlung der den. verschiedenen Leiterformen entsprechenden Wellen,-

se typen bewirkt wird. So ist beispielsweise ein System zur Ankopplung von Oberflächenwellenleitungen, z. B. Drahtw^lenleitungen oder dielektrischen Leitungen, an koaxiale Leitungen, oder Rohrleitungen bekannt, welche im wesentlichen aus einem an der Außenleiter der koaxialen Leitung oder an die Rohrleitung angeschlossenen Ankopplungstrichter besteht

Die Erfindung betrifft ein derartiges Ankopplungssystem mit einem Ankopplungstrichter für Oberflächenwellenleitungen. Die praktischen Erf ahrangen mit einem solchen Ankopplungssystem haben gezeigt, daß der Ankopplungstrichter, der im allgemeinen in einer gewissen Höhe über dem Erdboden angebracht ist, zum Teil als Raumstrahler wirkt, indem er einen, bestimmten Bruchteil der in die; Oberflächenwelle umzuwandelnden Energie als nichtleitungsgebundene Welle abstrahlt. Der Ankopplungstrichter stellt also eine unerwünschte Autenne dar, deren. Wirksamkeit auf einen entferrten Punkt unter anderem von der Höhe des Ankopp-

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lungstrichters über dem Erdboden abhängt. Außerdem können noch irgendwelche benachbarten Leitungssysteme, wie Fernmeldefreileitungen, zur Wirksamkeit der Streustrahlung des Ankopplungstrichters mittelbar dadurch beitragen, daß sie durch die Streustrahlung angeregt werden und diese über größere Gebiete verbreiten.

Befindet sich in der Nähe des Ankopplungstrichters eine zweite parallel geführte Oberflächen-ίο wellenleitung, so· wird die Streustrahlung des Ankopplungstrichters als symmetrische' Gegentaktwelle zwischen den beiden Oberflächenwellen fortgeleitet und am Empfangsort ein hohes Fernnebensprechen erzeugt. Der Simultanbetrieb auf meh-

reren Leitungen kann dadurch in Frage gestellt werden,

Praktisch ist es nicht möglich, den Ankopplungstrichter durch Erdung als Antenne unwirksam zu machen, wenn- dieser einige Meter über dem Erd-

boden liegt, da hierzu die Impedanz des Außen- - leiters der koaxialen Zuführungsleiter oder anderer denkbarer Erdleiter zu hoch ist. Außerdem bildet sich die Streustrahlung im wesentlichen in der Umwandlungszone des Ankopplungstrichters. Diese

Zone ist aber durch Erdungsmaßnahmen des Ankopplungstrichters nicht wesentlich zu beeinflussen. Es müssen daher bei diesem vorliegenden Sachverhalt andere Maßnahmen in Betracht gezogen werden, um die nachteiligen. Auswirkungen des nun

einmal als Strahler wirkenden Ankopplungstrichters zu unterbinden oder zumindest auf ein erträgliches Maß herabzusetzen.

Gemäß der Erfindung sind hierzu bei einem Ankopplungssystem mit einem Ankopplungstrichter

für Oberflächenwellenleitungen ein oder mehrere Sekundärstrahler vorgesehen, die zur Primärwelle in einer solchen festen Phasenbeziehung stehen, daß die Resultierende aus der Sekundärstrahlung und der bei der Wellenumwandlung entstehenden Streustrahlung in gewissen vorgegebenen Raumwinkelbereichen ein. Mimmum wird. Die Sekundärstrahler sind dabei vorzugsweise so bemessen, daß sie mit der anregenden Frequenz in Resonanz stehen. Die Anregung der Sekundärstrahler kann sowohl passiv

durch Strahlungskopplung mit dem Primärfeld als auch aktiv durch einen von der Primärenergie ausgekoppelten Anteil erfolgen.

Vorzugsweise wird man versuchen, die Streustrahlung in einem dem einfachen bis doppelten öffnungswinkel des Ankopplungstrichters entsprechenden Raumwinkel auszulöschen oder zu vermindern. Hierzu kann in der Nähe der Öffnung des Ankopplungstrichters ein Kranz radialer Dipole konzentrisch zur Systemachse angeordnet werden.

Vorteilhafter ist es jedoch, wenn diese Dipole durch zwei koaxiale Kreisringscheiben ersetzt werden, die durch einen Schlitz voneinander getrennt sind. Erfolgt die Anregung eines solchen Sekundärstrahlers durch Strahlungskopplung mit dem Primärfeld, so erhält man eine Reflektoranordnung, welche die Ausbreitung der Streustrahlung in Richtung der Leitungsachse vermindert. Diese Wirkung läßt sich noch, wesentlich erhöhen, wenn mehrere solcher Sekundärstrahler axial in gleichen Abständen hintereinander angeordnet werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen rain schematisch im Querschnitt und in der Vorderansicht ein derart aufgebautes Ankopplungssystem gemäß der Erfindung.

In den Figuren ist mit 1 die Oberflächenwellenleitung und mit 2 der Ankopplungstrichter bezeichnet. In der Nähe der öffnung des Ankoppiungstrichters sind mehrere, beispielsweise wie in der Fig. ι drei Sekundärstrahler 3 jeweils in Form zweier durch einen. Schlitz voneinander getrennte koaxiale Kreisringscheiben, äquidistant und konzentrisch zur Oberflächenwellenieitung 1 angeordnet. Die Breite der Kreisringscheiben ist dabei so bemessen, daß die Sekundärstrahler in Resonanz mit der anregenden, Frequenz stehen.

Anstatt aber die Sekundärstrahler nach dem Reflektorprinzip durch das Strahlungsfeld anzuregen, können, diese auch als Aktivstrahler mit einem aus der Speiseleitung des Ankopplungstrichters ausgekoppelten Anteil der Primärenergie betrieben werden»

Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigen, die Fig. 3 und 4 rein schematisch im Querschnitt und in der Vorderansicht.

In dieser Figur ist wieder mit 1 die Oberflächenwellenieitung und mit 2 der Ankopplungstrichter bezeichnet. Um den. Ankopplungstrichter 2 ist gemäß der Pig. 3 konzentrisch ein weiterer Trichter 6 als Außentrichter angeordnet, so> daß bei de Trichter zusammen eine konzentrische Kegelleitung bilden. An dem offenen Ende der konzentrischen Kegelleitung befindet sich ein Sekundärstrahler, der ebenso· wie die Sekundärstrahler gemäß den Fig. χ und 2 aus zwei durch einen Schlitz voneinander getrennten koaxialen Kreisringscheiben. 4 und 5 besteht, die jeweils an dem Ende eines Trichters befestigt sind. Zur Abstandhalterung des Außentrichters 6 können, beispielsweise dielektrische Kreisringscheiben 7 dienen,, die auf den Ankopplungstrichter aufgesetzt sind.

Die Auskoppelung eines Teiles der Primärenergie aus der Speiseleitung in die konzentrische Kegelleitung kann über Koppelschlitze od. dgl. am Ankopplungstrichter 2 erfolgen. Um eine optimale Kompensation der Streustrahlung durch die Strahlung des durch den ausgekoppelten Anteil der Primärenergiei angeregten Sekundärstrahlers erzielen zu können, ist es notwendig, die hierfür maßgebende Phasenbeziehung der Wellen in. der Speiseleitung einerseits und der konzentrischen Kegelleitung andererseits herstellen zu können. Hierzu ist es zweckmäßig, die Phasengeschwindigkeiten in den beiden Leitungen, verschieden und den Ort des auskoppelnden Schlitzes veränderbar zu machen. Zur Verwirklichung dieser Gesichtspunkte sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Eine davon läßt die Fig. 3 erkennen.

Danach wird die Ortsveränderlichkeit des Koppelschlitzes beispielsweise dadurch hergestellt, daß in den zylindrischen Hals des Ankopplungs-

trichters 2 eine Öffnung 8 eingeschnitten ist, über die eine Metallhülse 9, mit einem Schlitz 10 od. dgl. von wesentlich kleinerer Ausdehnung als die der Öffnung 8, verschiebbar angeordnet ist. Um die Größe der auszukoppelnden Energie und damit die Stärke der Sekundärstrahlung regulieren zu können, können noch geeignete Mittel vorgesehen werdek, die eine veränderbare Einstellung der Breite des Koppelschlitzes 10 od. dgl. gestatten. Die Phasengeschwindigkeitsdifferenz der Wellen in beiden Leitungen kann dadurch erzielt werden, daß in die konzentrische Kegelleitung Verzögerungsglieder für die Phasengeschwindigkeit der Wellen, zwischen dem Koppelschlitz 10 od. dgl. und dem Sekundärstrahler eingeschaltet werden. Beispielsweise kann hierzu gemäß Fig. 3 ein Längsteil des Raumes zwischen den zylindrischen Hälsen der Trichter mit dielektrischem Material 11 ausgefüllt werden. Die Verzögerungsleitung kann aber ebensogut auch nach dem Umwegprinzip, beispielsweise in Form von hintereinander angeordneten metallischen Blenden, ausgebildet sein.

Gemäß der Fig. 3 besitzt die verschiebbare metallische Hülse 9 an ihrem dem Sekundärstrahler abgewandten Ende einen Kurzschlußkolben, 12. Dieser Kurzschlußkolben hat von der Mitte des Koppelschlitzes 10 od. dgl. eine Entfernung von einem Viertel der Betriebswellenlänge. Hierdurch wirkt der von dem Kurzschlußkolben· 12, bis zum Koppelschlitz 10 od. dgl. reichende Hohlraum als /l/4-Sperrtopf, wodurch die ausgekoppelte Energie von der Eingangsebene des 2/4-Sperrtopfes zum Ausgang der konzentrischen Kegelleitung·, d. h. zum Sekundärstrahler hin, reflektiert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wenn auch zur Erläuterung der Erfindung bevorzugt Ankopplungstrichter mit kreisrundem Querschnitt behandelt worden sind, so kann die Erfindung doch mit demselben Erfolg auch bei Ankopplungstrichtern mit hiervon abweichenden Querschnitten angewendet werden. Die Anordnung und Ausbildung der Sekundärstrahler hängt selbstverständlich davon ab, in welchen Raumwinkelbereichen bevorzugt eine Auslöschung der Streustrahlung erfolgen soll und können dementsprechend auch von den in den Figuren dargestellten Anordnungen und Ausbildungen, der Sekundärstrahler erheblich abweichen, durch die ja speziell eine Auslöschung in einem ungefähr dem einfachen bis doppelten Öffnungswinkel des Ankopplungstrichters entsprechenden Raumwinkel bewirkt werden soll. Darüber hinaus sind auch andere Möglichkeiten . zur Verwirklichung einer Phasenverschiebung zwischen, den Wellen der Primärenergie einerseits und der ausgekoppelten Energie andererseits denkbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Ankopplungssystem mit einem Ankopplungstrichter für Oberflächenwellenleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sekundärstrahler vorgesehen sind, die zur Primärwelle in einer solchen festen Phasenbeziehung stehen, daß die Resultierende aus der Sekundärstrahlung und der bei der Wellenumwandlung entstehenden Streustrahlung in gewissen vorgegebenen Raumwinkelbereichen ein Minimum wird.
2. Ankopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sekundärstrahler so bemessen sind, daß sie mit der anregenden Frequenz in Resonanz stehen.
3. Ankopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sekundärstrahler passiv durch Strahlungskopplung mit dem Primärfeld angeregt sind.
4. Ankopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sekundärstrahler aktiv durch einen bestimmten von der Primärenergie ausgekoppelten Anteil angeregt sind.
5. Ankopplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenbeziehung zwischen den Wellen der Primärenergie einer- 8g seits und des aus ihr ausgekoppelten. Anteils andererseits veränderbar ist.
6. Ankopplungssystem nach Anspruch 1 zur Auslöschung der Streustrahlung in. einem ungefähr dem einfachen bis doppelten Öffnungswinkel des Ankopplungstrichters entsprechenden Raumwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Systemachse konzentrischer Kranz radialer Dipole als Sekundärstrahler in der Nähe der öffnung des Ankopplungstrichters angeordnet ist.
7. Ankopplungssystem nach Anspruch 1 zur Auslöschung der Streustrahlung in einem ungefähr dem einfachen bis doppelten Öffnungswinkel des Ankopplungstrichters entsprechenden Raumiwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sekundärstrahler jeweils in Form zweier durch einen Schlitz voneinander getrennter koaxialer Kreisringscheiben in der Nähe der öffnung des Ankopplungstrichters konzentrisch zur Systemachse und gegebenenfalls in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Breite der Kreisringscheiben so gewählt ist, daß mit der Betriebsfrequenz Resonanz besteht.
8. Ankopplungssystem nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um den Ankopplungstrichter ein Außentrichter in Abstand angeordnet ist und am offenen Ende der so gebildeten konzentrischen Kegelleitung als Sekundärstrahler zwei durch einen Schlitz voneinander getrennte koaxiale Kreisringscheiben befestigt sind, wobei zur Auskopplung eines Teils der Primärenergie aus der Speiseleitung in die konzentrische Kegelleitung Koppelschlitze od. dgl. am Ankopplungstrichter vorgesehen sind.
9. Ankopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschlitze am zylindrischen, Hals des Ankopplungstrichters angeordnet sind.
ίο. Ankopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die konzentrische Kegelleitung Verzögerungsglieder zur Einstellung der Phasengeschwindigkeit der Wellen zwischen den Koppelschlitzen od. dgl. und dem Sekundärstrahler eingeschaltet sind.
11. Ankopplungssystem nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort der Koppelschlitze od. dgl. in axialer Richtung veränderbar ist.
12. Ankopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Koppelschlitze· od. dgl. veränderbar ist.
13. Ankopplungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Längsteil des Raumes zwischen den zylindrischen Hälsen der konzentrisch zueinander angeordneten Trichter mit dielektrischem Material ausgefüllt ist.
14. Ankopplungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Längsteil des Raumes zwischen den zylindrischen Hälsen der konzentrisch zueinander angeordneten Trichter metallische Blenden hintereinander angeordnet sind.
15. Ankopplungssystem nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den zylindrischen Hals des Ankopplungstrichters eine Öffnung eingeschnitten und um den. zylindrischen Hals eine zylindrische Metallhülse mit einem Schlitz od. dgl. von wesentlich kleinerer Ausdehnung als die der öffnung im Ankopplungstrichter verschiebbar angeordnet ist.
16. Ankopplungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Metallhülse an der dem Sekundärstrahler abgewandten Seite in einer Entfernung von. einem Viertel der Betriebswellenlänge von der Mitte des Schlitzes od. dgl. einen zwischen den zylindrischen Hälsen der Trichter gleitbaren Kurzschlußkolben trägt.
17. Ankopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außentrichter durch dielektrische Stützen in Abstand von dem Ankopplungstrichter gehalten ist.
18. Ankopplungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß um den Ankopplungstrichter ein oder mehrere ringförmige Scheiben aus Isolierstoff angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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