DE973015C - Stuetze fuer eine Mikrowellenuebertragungsleitung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. NOVEMBER 1959

Jfc973

13966 VIIId/2i c

Die Erfindung betrifft eine Stütze aus elektrisch leitendem Material für aus einem isolierten Leiter nach Art der Oberflächenwellenleitungen bestehende Mikrowellenübertragungsleitung, bei der eine Wellenfortpflanzung in einem um den Leiter konzentrierten elektromagnetischen Feld erfolgt.

Zusätzlich zu der Übertragung von Mikrowellenenergie über Funkrichtverbindungen, koaxiale Kabel und dielektrische Wellenleiter besteht eine weitere sehr breitbandige Übertragungsmöglichkeit für Mikrowellenenergie mit Hilfe der sogenannten Oberflächenwellenleitung, die aus einem metallischen Draht, der mit einer Isolationsschicht bedeckt ist, besteht. Durch die den Draht umgebende Isolationsschicht wird das elektromagnetische Feld in seiner Ausdehnung um den Draht begrenzt und dicht um den Draht konzentriert. Zum Beispiel hat ein gewöhnlicher emaillierter Kupferdraht bekannter Art eine elektromagnetische Feldkonzentration, die sich innerhalb 75 bis 100 mm Radius um den Draht herum erstreckt und wobei sich die gesamte Hochfrequenzenergie in diesem Feld fortpflanzt. Diese Oberflächenwellenleitung hat sehr kleine Verluste und ist praktisch frei von elektrischen und anderen Störungen, solange das konzentrierte elektrische Feld um den Leiter nicht gestört wird. Es ist ein Ziel der Erfindung, Mittel für die Halterung eines Leiters für die Oberflächenwellenfortpflanzung in solcher Weise zu schaffen, daß eine minimale Störung des um den Leiter vorhandenen elektromagnetischen Feldes bewirkt wird.

Die Aufgabe, Einleitersysteme unter möglichst geringer Störung des elektromagnetischen Feldes

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abzustützen, ist bekannt und wurde beispielsweise bereits in der Weise gelöst, daß eine elektrische Leitung mit Hilfe von um den Leiter gelegten Fäden an der Umhüllung aufgehängt bzw. befestigt ist. Nach anderen bekannten Lösungen werden Keramikstäbe verwendet, die zum Teil an festen, zum Teil an metallischen Bauteilen angeordnet sind. Ferner sind sogenannte »Dielektric-Rod-Wave-Guides« bekannt, bei denen das Dielektrikum unter

ίο anderem an den Stützstellen verdickt ist. Hierbei handelt es sich jedoch um rein dielektrische Leitungen, die aus zwei Dielektrika aufgebaut sind.

Die schließlich noch bekannten Wendeln z. B. von Wanderfeldröhren können zwar bis zu einem gewissen Grade auch als Oberflächenwellenleitung angesehen werden. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Verringerung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen, die vorwiegend durch die Wendelung auftritt. Die Erfindung dagegen betrifft eine spezielle Ausbildung der Stützen der genannten Oberflächenwellenleitung. Wenn zwar bei diesen auch eine gewisse Herabsetzung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen auftritt, so ist die Verringerung der Phasengeschwindigkeit jedoch nicht das wesentliche Merkmal der Erfindung, sondern die Verminderung des Stoßes, die durch die erfmdungsgemäße Ausbildung in besonders günstiger Weise erzielt wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Stütze ein im Vergleich zu der Dicke des Dielektrikums des Oberflächenwellenleiters sehr dickes, zusätzliches Dielektrikum rotationssymmetrisch angebracht ist und die Verdickung sowie die leitenden Teile der Stütze allmählich in den Feldverlauf eingeführt sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Längsschnittansicht einer Leitungskopplungsvorrichtung und eines Leitungsträgers für den Oberflächenwellenleiter;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Leitungsträgers entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer abgeänderten Form einer Leitungskopplungsvorrichtung und einen Leitungsträger für den Leiter;

Fig. 4 zeigt eine Längsschnittansicht einer anderen Form eines Leitungsträgers.

Fig. ι zeigt einen mit einer Isolation bedeckten Leiter 1, der von einer Leitungskopplungsvorrichtung 2 und einem Leitungsträger 3 getragen wird. Die Vorrichtung 2 trägt nicht nur den Leiter 1 an einem Ende, sondern bewirkt auch die Übertragung der Mikrowellenenergie zwischen einer Koaxialleitung oder einem Wellenleiter und dem Oberflächenwellenleiter i. Die Vorrichtung2 be-steht aus einem röhrenförmigen Element, welches an einem Ende 4 in Form eines Hornes nach außen aufgebogen ist und am entgegengesetzten Ende 5 in Form eines Anpassungsstumpfes ausgebildet ist.

Der Leiter 1 wird von dem röhrenförmigen Element koaxial durch den offenen /l/4-Stumpf 5 getragen, welcher eine Endkappe 6 mit Leitungsbefestigungsttiittel 7 aufweist. Der Leiter 1 wird in dem Hornteil 4 von einem Körper aus dielektrischem Material 8 getragen, welcher aus Glas, Polystyrol, Polyäthylen, Keramik oder einem anderen Material geeigneter Isolationsqualität bestehen kann. Der Körper 8 hat, wie gezeigt, eine Größe und Form, die die Mündung des Hornes ziemlich stark abschließt, er kann jedoch auch wesentlich kleiner als die inneren Dimensionen des Hornes sein. Die Enden des Körpers 8 sind verjüngt, wie bei 9 und 10 angegeben ist, und umschließen die Oberfläche des Leiters. Der verjüngte Teil 9 geht in die Isolationsbedeckung des Leiters 1 über, während der Teil 10 bis zur blanken Oberfläche des Leiters abnimmt. Der Endteil 11 des Leiters 1 hinter dem verjüngten Teil 10 ist für eine transformatorische Kopplung mit einer Wellenleiterverbindung 12 versehen, die benachbart dem Stumpf 5 angeordnet ist.

Der Leitungsträger 3 ist in ähnlicher Weise konstruiert. Er besteht aus einem röhrenförmigen Glied 13, dessen Enden nach außen aufgebogen sind, wie bei 14 und 15 dargestellt ist. Das Glied 13 besteht vorzugsweise aus zwei Teilen 16 und 17, die so zusammen verbunden sind, daß eine kontinuierliche innere Oberfläche 18 für einen Wellenleiter entsteht. Die Teile 16 und 17 sind durch eine verkettete Verbindung 19 miteinander verbunden, um die Kontinuität der Fläche 18 zu sichern. Der dielektrische Körper besteht auch aus zwei Teilen 20 und 21, welche innerhalb der Glieder 16 und 17 gehalten werden, welche selbst durch einen Haltering 22 und einen oder mehrere Bolzen 23 zusammengeklammert sind. Der Ring 22 kann aus einem Stück mit dem Tragarm 24 bestehen.

Die Enden des dielektrischen Körpers 20, 21 sind auf die Isolation des Leiters 1 verjüngt, und die verjüngten Teile erstrecken sich vorzugsweise über die aufgebogenen Teile des Gliedes 13, und zwar vorzugsweise über die Enden dieser Teile hinaus. Diese Verjüngung des dielektrischen Körpers und die hornförmigen Ausweitungen der leitenden Enden der Vorrichtungen 2 und 3 dienen zur dichten Konzentrierung des elektrischen Feldes um den Draht an den Vorrichtungen 2 und 3, damit das elektromagnetische Feld praktisch auf die Dimensionen der Wellenleiterteile der Vorrichtungen 2 und 3 begrenzt wird. Da das Isolationsmaterial auf dem Leiter 1 bereits zur Konzentration des elektromagnetischen Feldes um den Leiter dient, bewirkt die vergrößerte Dicke der Bedeckung in den Vorrichtungen 2 und 3 eine noch größere Konzentration des Feldes dicht um die Oberfläche des Leiters, so daß die Mikrowellenenergie in die Metallformstruktur ohne unzulässige Störung der Welle hineingeht. Die dielektrischen Körper 8, 20 und 21 erlauben so die Verwendung von Hornträgern und metallischen Trägern kleinerer Abmessungen, als sie anderweits möglich waren.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Abschlußträgers 25 und des Leitungsträgers 26 gezeigt. Die Leitungskopplungsvorrichtung 25, welche hier als eine Fortsetzung einer Koaxialleitung gezeigt ist, besteht aus einem äußeren Leiter 27 und einem inneren Leiter 28. Der End-

teil des Außenleiters 27 geht in einen hornförmigen Teil 29 über. Ein Körper aus dielektrischem Material 30 ist innerhalb des Endteiles des äußeren Leiters 27 angeordnet, der im Eingriff mit dem Leiter 1 steht, um denselben in dem Hornteil koaxial zu zentrieren. Der innere Leiter 28 kann aus einer Fortsetzung des Leiters 1 bestehen, und zwar mit oder ohne Isolationsbedeckung. Die inneren und äußeren Enden 31 und 32 vom Körper 30 sind, wie gezeigt, nach dem Außenleiter hin verjüngt, und zwar so, daß sich der Körper im Innern der Koaxialleitung von dem Innenleiter entfernt und der Endteil 32 gleichfalls in der Dicke längs der Oberfläche des Hornteiles 29 abnimmt.

Der Leitungsträger 26 bildet in Verbindung mit dem Leiter 1 einen kurzen Koaxialleitungsteil, dessen äußerer Leiter an den Enden hornförmig aufgebogen ist, wie bei 33 und 34 angegeben ist. Die Enden des dielektrischen Körpers 35 sind ebenfalls aufgebogen, wie bei 36 angegeben ist, und die aufgebogenen Teile sind nach den Enden der hornförmigen Teile 33, 34 zu verjüngt. Das Glied 26 kann aus zwei Teilen hergestellt sein, ähnlich der Konstruktion des in Fig. 2 gezeigten Trägers, und kann durch einen Klemmring 37 zusammengeklammert sein, wobei der Klemmring mit einem Träger 38 verbunden ist.

Bei den Vorrichtungen 25 und 26 dienen die hornförmigen Ausbildungen des dielektrischen Körpers in gleicher Weise wie die verjüngten Formen von Fig. 1 zu einer derartigen Konzentrierung des elektrischen Feldes dicht um den Leiter i, daß das Feld innerhalb der zylindrischen Leiter der zwei Leitungsträger verläuft.

In Fig. 4 ist eine Abänderung des Leitungsträgers gezeigt. Der Leitungsträger besteht aus einem metallischen, zylindrischen Glied 39 und einem dielektrischen Körper 40. Die innere Fläche des Gliedes 39 ist vorzugsweise zylindrisch, obgleich sie auch einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt haben kann. Die inneren Querschnittsdimensionen sind über die Länge des Gliedes 39 für die Wellenleiterfortpflanzung von Mikrowellenenergie konstant. Der dielektrische Körper 40 erstreckt sich merklich über die Enden des Gliedes 39 hinaus, und seine Enden sind allmählich auf die normale Isolationsbedeckung des Leiters 1 verjüngt. Die äußere Oberfläche des Gliedes 39 kann von irgendeiner gewünschten Form und Anordnung sein. Das Glied 39 kann ösen 42 tragen, an welchen es aufgehängt werden kann.

An Stelle eines kreisförmigen Leiters ist die Erfindung selbstverständlich auch bei anderen Querschnittsformen, z. B. rechteckigen oder ovalen Leitern, anwendbar, und ebenfalls können die Querschnittsformen der Tragglieder gleichfalls variiert werden.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Stütze aus elektrisch leitendem Material für aus einem isolierten Leiter nach Art der Oberflächenwellenleitungen bestehende Mikrowellenübertragungsleitung, bei der eine Wellenfortpflanzung in einem um den Leiter konzentrierten elektromagnetischen Feld erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stütze ein im Vergleich zu der Dicke des Dielektrikums des Oberflächenwellenleiters sehr dickes zusätzliches Dielektrikum rotationssymmetrisch angebracht ist und die Verdickung sowie der leitende Außenträger der Stütze allmählich in den Feldverlauf eingeführt sind.
2. 2. Stütze für Oberflächenwellenleitungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze gleichzeitig als Übergang für eine Koaxialleitung ausgebildet ist (Fig. 1: Anordnung 2), bei der der Innenleiter der Koaxialleitung (12) mit dem Oberflächenwellenleiter (11) verbunden ist und daß die Verlängerung des Oberflächenwellenleiters zur Aufnahme der Zugbeanspruchung am Ende eines koaxialen /l/4-Stumpfes verankert ist.
3. 3. Stütze für Oberflächenwellenleitungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Dielektrikum (8) keulenförmig ausgebildet ist und sich in Richtung zum Oberflächenwellenleiter bis auf den Durchmesser dessen Dielektrikums verjüngt und in Richtung zum Verbindungspunkt von Oberflächenwellenleiter und Koaxialinnenleiter spitz zuläuft.
4. 4. Stütze für Oberflächenwellenleitungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende rohrförmige Außenträger (4) trichterförmig in Richtung des Oberflächenwellenleiters erweitert ist, das Dielektrikum (8) umfaßt und dessen maximalen Durchmesser um ein Stück überragt.
5. 5. Stütze im Zuge einer Oberflächenwellenleitung nach Anspruch 1 (Fig. 1: Anordnung 3), dadurch gekennzeichnet, daß der Außen träger beiderseits trichterförmig erweitert ist und daß das ovalförmig verbreiterte, zusätzliche Dielektrikum in ihm liegt.
6. 6. Stütze im Zuge einer Oberflächenwellenleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenträger und das Dielektrikum aus zwei Teilen bestehen (16, 17 bzw. 20, 21), die durch den an einem Tragarm (24) befestigten Haltering (22) mittels einer Spannschraube (23) den Oberflächenwellenleiter so fest umschließen, daß sie als geschlossenes Dielektrikum bzw. leitender Außenträger wirken.
7. 7. Stütze im Zuge einer Oberflächenwellenleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenträger der Stütze (Fig. 4: 39) das zusätzliche Dielektrikum (40) zylindrisch umschließt und vorzugsweise ösen (42) aufweist.
8. 8. Stütze und Übergang für Koaxialleitung im Zuge der Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Koaxialleitung an der Übergangsstelle trichterförmig erweitert ist (Fig. 3: 27, 29) und daß das zusätzliche, im Trichter des Außenmantels

   liegende Dielektrikum (30) an der Übergangsstelle sich der Trichterform des Außenträgers einerseits anschmiegt und sich andererseits in beiden Richtungen nach außen verjüngt und den Oberflächenwellenleiter an der Übergangsstelle umfaßt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 643 662, 691 077, 061;

   britische Patentschrift Nr. 264926; USA.-Patentschrift Nr. 2 578434; Annalen der Physik, 1907, S. 44 bis 60; Proc. IRE, Bd. 38, Februar 1950, S. 206; Proc. IRE, 1947, S. 125; 1948, S. 1238; 1949,

   s. 36/37;

   Electronic Industries, Dezember 1946, S. 57; Wireless World, November 1946, S. 372; Journal of Applied Physics, Dezember 1949, S. 1188 bis 1190.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 645/39' 11.