DE964692C - Anordnung zur Anregung elektromagnetischer Wellen vom Typ der H-Welle in runden Hohlleitern - Google Patents

Description

In runden Hohlleitern können Wellen der verschiedensten Art angeregt und fortgeleitet werden. Im Gegensatz zu der Dämpfung von Wellen in koaxialen Leitungen nimmt die Dämpfung von Hohlrohrwellen von einem sehr großen Wert, den sie bei der Grenzwelle besitzen, mit abnehmender Wellenlänge bis zu einem gewissen Wert ab; mit immer mehr zunehmender Frequenz steigt die Dämpfung jedoch wieder an. Eine besondere Eigenschaft unter den Wellen in runden Hohlleitern besitzt aber die sogenannte H₀₁-WeIIe, deren Dämpfung im Gegensatz zu der Dämpfung der übrigen Wellenformen mit zunehmender Frequenz asymptotisch dem Wert Null zustrebt. Aus diesem Grund ist gerade die elektromagnetische Welle vom H₀₁-Typ in runden Hohlleitern für die Fortleitung von Nachrichten über große Entfernungen gut geeignet. Das Verhalten der H₀₁-WeIIe, nämlich daß ihre Dämpfung mit zunehmender Frequenz praktisch bis zum Wert Null abnimmt, läßt sich dadurch erklären, daß die H₀₁-WeIIe mit zunehmendem Abstand von der Grenzwelle immer mehr Raumwellencharakter annimmt und daher durch die Hohlleitung selbst immer weniger be-

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dämpft wird. Unter H₀₁-WeIIe wird ein rotationssymmetrischer Wellentyp verstanden, bei dem die elektrische Feldstärke in zirkularer Richtung (Kreisen) und die magnetische Feldstärke in geschlossenen, in Fortpflanzungsrichtung sich erstreckenden, axiale und radiale Komponenten aufweisenden Kreisen verläuft. Ein besonderes Problem stellt daher die Erregung der H₀₁-WeIIe dar, weil die elektrische Feldstärke zirkulär verläuft. ίο Es ist bekannt, eine H₀₁-WeIIe durch ein in den Rohranfang einer runden Hohlleitung ragendes, an die Speiseleitung angeschlossenes Leitergebilde von ringförmiger Gestalt anzuregen. Eine derartige Anordnung weist jedoch einen schlechten Wirkungsgrad auf, da die Anpassung zwischen einem Anregungsring und der Hohlrohrleitung schlecht ist. Außerdem wird nur etwa ein Drittel der Ringlänge eines solchen ringförmigen Leitergebildes, dessen Umfang nicht größer sein darf -ϊο als eine halbe Wellenlänge, zur Anregung von elektromagnetischen Wellen ausgenutzt, da die Stromverteilung über der Ringlänge nicht symmetrisch ist. Ferner kann durch einen Ring nur schwer ein symmetrisches Feld erzeugt werden. Will man durch den Anregungsring ein einigermaßen symmetrisches Feld erzeugen und berücksichtigt man noch, daß der Schleifenumfang mit der Ringzone maximaler elektrischer Feldstärke 'der H₀₁-WeIIe zusammenfallen soll, so kommt man zu sehr kleinen Ringabmessungen, die einen überaus ungünstigen Wirkungsgrad bedingen. Um den Wirkungsgrad dieser bekannten Anregungsanordnung zu verbessern, hat man diesen Anregungsring bereits in zwei Halbringe unterteilt und durch geeignete Zuführungen phasenrichtig gespeist. Die Anregungsanordnung besitzt hier die Form einer Kreuzschleife. Der Wirkungsgrad ist auch bei dieser Anregungsanordnung nur unerheblich besser. Die Unterteilung eines Anregungsringes kann natürlich noch fortgesetzt werden. Eine größe Anzahl von Teilringen erfordert aber ein sehr kompliziertes Anregungsgebilde und eine große Anzahl von Speiseleitungen. Solche Gebilde führen sehr leicht zu Störungen und zur Anregung eines großen Anteils von unerwünschten Nebenwellen.

Es ist ferner bekannt, die H₀₁-WeIIe durch Umwandlung einer anderen, z. B. E₀₁-WeIIe, zu gewinnen. Bei diesem E_ol-Wellentyp verläuft die elektrische Feldstärke von den Wänden des Hohlleiters aus radial und im mittleren Bereich des Hohlleiters axial, während die magnetischen Feldlinien in Kreisen um die Achse des Hohlleiters verlaufen. In dem Hohlleiter, in dem die E₀₁-WeIIe angeregt und daraus eine H₀₁-WeIIe gewonnen wird, befindet sich ein aus geknickten Gitterstäben bestehendes Gitter, durch welches das radial verlaufende elektrische Feld der E₀₁-WeIIe gezwungen wird, teilweise zirkuläre, dem Feldbild der H₀₁-Welle entsprechende Formen anzunehmen. Durch diese Einrichtung kann ein Gemisch von H- und Ε-Wellen erzeugt werden. Durch ein weiteres Filter wird die H₀₁-WeIIe ausgesiebt. Bei dieser bekannten Anordnung wird zur Erzeugung der H₀₁-WeIIe eine umständliche Umformung einer Wellenform in eine andere angewandt, die wegen der mehrmaligen Filterung und Umformung einen schlechten Wirkungsgrad besitzen muß.

Es ist auch bereits bekannt, einen Rechteckhohlleiter durch geeignete Querschnittsumformung in einen runden Hohlleiter überzuführen, so daß durch die Welle im Rechteckhohlleiter eine H₀₁-WeIIe in dem runden Hohlleiter angeregt werden kann. Die mechanische Ausbildung eines solchen Übergangsgliedes ist jedoch sehr kompliziert, da in dem Übergangsgebiet die breiten Seiten des Reckteckhohlleiters allmählich auseinandergeklappt werden müssen, so daß ein Hohlleiterstück mit Kreissektorquerschnitt entsteht. Läßt man den Bogen des Kreissektors immer größer werden, so entsteht schließlich ein Vollkreisquerschnitt, der die Anschlußstelle zum runden Hohlleiter darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung zur Anregung einer H₀₁-WeIIe zu schaffen, wobei die den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile weitgehend vermieden werden sollen.

Die Anordnung zur Anregung elektromagnetischer Wellen vom Typ der H₀₁-WeIIe in runden Hohlleitern gemäß der Erfindung besteht aus einem in den Anfang einer runden Hohlleitung, Vorzugsweise koaxial zu dieser angeordneten Wendelleiterstück und wenigstens einem in diesem Hohlleiter angeordneten Wellenfilter von solchem Aufbau, daß radial verlaufende elektrische Feldstärken eliminiert werden. Ein solches Wellenfilter kann z. B. in einfacher Weise aus radial verlaufenden metallischen Teilen, insbesondere Drahtgittern, Blechen, Stiften, Drähten oder aus auf ihrer Oberfläche leitend gemachten Isolierstoffen von entsprechender Form bestehen. .

Durch den im Hohlle'iteranfang eingebauten Wendelleiter werden im wesentlichen zwei Wellentypen gleichzeitig erzeugt, nämlich eine E₀₁- und eine H₀₁-WeIIe, wobei noch zu beachten ist, daß der Durchmesser des Hohlleiters größer als das i,38fache der verwendeten Wellenlänge, bezogen auf den freien Raum, sein muß. Durch das in den Ausbreitungsweg der vom Wendelleiter erzeugten elektromagnetischen Wellen geschaltete Wellenfilter werden die unerwünschten Wellen, insbesondere die E₀₁-WeIIe, unterdrückt, so daß hinter diesem Wellenfilter die gewünschte H₀₁-WeIIe als einzige Welle übrigbleibt. Gegebenenfalls kann man eine Kombination von mehreren verschieden aufgebauten Wellenfiltern in den Ausbreitungsweg einschalten. Man kann auch mehrere gegebenenfalls verschieden aufgebaute Wellenfilter in einem Abstand einer Viertelwellenlänge verwenden. Durch eine geeignete Wahl der Steigung des Wendelleiters kann man den Wirkungsgrad der Anregungsanordnung' günstig beeinflussen. Insbesondere ist die Steigung der Wendel mit 45 ° zu bemessen.

Den Wendelleiter kann man auch mit sich insbesondere stetig ändernder Steigung ausbilden, und zwar derart, daß die Wendel am gespeisten

Ende eine sehr große Steigung aufweist, die dann sich stetig. ändernd bis zu einem gewissen Wert am anderen Wendelende abnimmt. Durch eine so aufgebaute Wendel kann die Anpassung zwischen dem Hohlleiter und dem Anregungssystem in weiten Grenzen variiert und optimal bemessen werden. Die Länge des Wendelleiters wählt man vorzugsweise so groß, daß sich dieser über einige Wellenlängen erstreckt.

to Durch die Anordnung nach der Erfindung wird im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen in einfacher Weise erreicht, daß die gewünschte H₀₁-Welle mit gutem Wirkungsgrad bei guter Anpassung zwischen dem Änregungssystem, nämlich dem Wendelleiter und dem runden Hohlleiter, angeregt wird. Eine Umwandlung von einem Wellentyp in einen anderen wird dabei vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In Fig. ι ist im Längsschnitt eine Anregungsanordnung nach der Erfindung dargestellt. Sie besteht aus dem runden Hohlleiter 1, dem vom Generator 2 gespeisten Wendelleiter 3 und dem im Ausbreitungsweg der elektromagnetischen Welle liegenden Wellenfilter 4. Die Wendel besitzt die Steigung Ψ. In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den den Wendelleiter 3 enthaltenden Hohlleiterteil 1 gezeigt, während in Fig. 3 ein Querschritt durch den das Wellenfilter enthaltenden Hohlleiterteil dargestellt ist. Das Wellenfilter besteht hier aus radial verlaufenden metallischen Blechen 5.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Anregung elektromagnetischer Wellen vom Typ der H₀₁-WeIIe in runden Hohlleitern, gekennzeichnet durch ein in dem Anfang einer runden Hohlleitung, vorzugsweise koaxial zu dieser angeordnetes Wendelleiterstück und durch wenigstens ein in diesem Hohlleiter im Ausbreitungsweg der Wellen angeordnetes Wellenfilter von solchem Aufbau, daß radial verlaufende elektrische Feldstärken eliminiert werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenfilter aus radial verlaufenden metallischen Teilen oder aus auf ihrer Oberfläche leitend gemachten Isolierstoffen besteht.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wendelleiterstück mit sich insbesondere stetig ändernder Steigung der Wendel ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel des Wendelleiterstückes wenigstens an ihrem einen Ende etwa 45° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen