EP0089414B1 - Hohlleiter-Drehkupplung - Google Patents

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EP0089414B1
EP0089414B1 EP82111644A EP82111644A EP0089414B1 EP 0089414 B1 EP0089414 B1 EP 0089414B1 EP 82111644 A EP82111644 A EP 82111644A EP 82111644 A EP82111644 A EP 82111644A EP 0089414 B1 EP0089414 B1 EP 0089414B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
partial
waveguides
rotary
coupling
Prior art date
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Expired
Application number
EP82111644A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0089414A1 (de
Inventor
Günter Dr. Mörz
Werner Speldrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Telecom GmbH
Original Assignee
ANT Nachrichtentechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ANT Nachrichtentechnik GmbH filed Critical ANT Nachrichtentechnik GmbH
Priority to AT82111644T priority Critical patent/ATE29342T1/de
Publication of EP0089414A1 publication Critical patent/EP0089414A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0089414B1 publication Critical patent/EP0089414B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/066—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation
    • H01P1/068—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in at least one ring-shaped transmission line located around the axis of rotation, e.g. "around the mast" rotary joint

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide rotary coupling, the coupling members of which are rotatably connected to one another and consist of partial waveguides which have been created by dividing an annular waveguide in a longitudinal sectional plane, each partial waveguide having at least one waveguide input or output and in; the partial waveguides at the waveguide inputs or outputs are arranged deflection elements which give the waves fed in a certain direction of rotation in the annular waveguide or waves one; lead out of this particular direction of rotation, the deflecting elements being hook-shaped parts which are provided with a shaft locking structure.
  • a rotationally symmetrical field is generated in J of the rotary plane because its propagation properties are not influenced by the rotation.
  • either coaxial conductors or J round hollow conductors are used as coupling members that can be rotated relative to one another.
  • Such rotary couplings go z. B. from DE-PS 26 24 428 and DE-PS 21 34 077. Especially with rectangular waveguides as input or output waveguides of the rotary coupling. quite complicated transitions to the rotationally symmetrical coupling links required. This applies, as DE-PS 21 34 077 shows, especially when the rotary coupling is multi-channel.
  • a waveguide rotary coupling according to the introductory remarks is known from US-A-3 604 009.
  • the hook-shaped curved deflection elements used here in the partial waveguides all end in the parting plane between the two partial waveguides.
  • a waveguide section operated shortly below its cutoff frequency (cutoff) which represents a high volume resistance for the waves propagating in the waveguide i within a certain frequency band.
  • the top of the deflection elements is provided with a groove running transversely to the direction of wave propagation, a one-dimensional wave barrier structure.
  • FR-A-1 407 755 and US-A-3 852 762 also show waveguide rotary couplings which consist of two partial waveguides which can be rotated relative to one another.
  • Deflection elements are arranged in the partial waveguides of the rotary coupling according to US-A-3 852 762, which are provided with an input and a plurality of outputs, and have cut-off properties just as in the case of the aforementioned US-A-3 604 009.
  • waveguide arms are coupled via coupling openings in the side walls of the partial waveguide, which feed the waves into or out of the partial waveguide.
  • This type of shaft coupling or coupling leads to a very large-scale design of the waveguide rotary coupling, especially if it is to be designed with multiple channels.
  • the invention is based on the object of specifying a waveguide, rotary coupling of the type mentioned at the outset, which can be operated without interference in a wider frequency band compared to the prior art.
  • each shaped part arranged in a partial waveguide protrudes into the other partial waveguide without contact, and in that the surfaces not contacted with the waveguide walls, apart from the curved surface of the shaped parts deflecting the waveguide shaft, have two-dimensional wave blocking structures in the form of vertically and horizontally extending, in the surfaces are cut grooves.
  • the coupling members which can be rotated relative to one another consist of an annular waveguide which is separated in a longitudinal section plane.
  • Fig. 1 shows a section of a rectangular waveguide in the H plane is bent in a ring and its section is also in the H-plane.
  • the partial waveguides 1 and 2 created by the separation of the waveguide are arranged coaxially rotatable relative to one another.
  • the waveguide inputs or outputs 3, 4 are located in the side walls of the partial waveguide.
  • a rectangular waveguide bent in a ring shape in the E plane, which is divided into two partial waveguides 5 and 6 by a cut in the E plane, can be seen from FIG. 2.
  • the waveguide entrance 7 is visible in the side wall of the partial waveguide 5.
  • the longitudinal plane (E, H plane), in which the cross currents are minimal, is expediently chosen as the parting plane of the annular waveguide. Because cross currents occurring in the parting plane would excite interference waves in the gap between the partial waveguides, especially if both are not electrically contacted.
  • the contact-free coupling the so-called choke coupling, is of particular importance because it eliminates the need for fault-prone loop contacts. In the following description, therefore, the contact-free rotary coupling is used exclusively.
  • the following exemplary embodiments are based on the coupling principle shown in FIG. 2, in which the partial waveguides are bent in a ring shape in the E plane and are arranged axially one behind the other. These statements can be transferred in an equivalent manner to the principle shown in FIG. 1, in which partial waveguides bent in the E plane are arranged coaxially one above the other.
  • FIG. 3a shows a cross section through a two-part rotary coupling.
  • a top view of the inside of the two partial waveguides 5 and 6 can be seen in FIGS. 3b and 3c.
  • 7 and 8 denote the inlets and outlets embedded in the side walls of the partial waveguide.
  • a z. B. through the input 7 shaft is guided by a deflection element 9, which is fixedly arranged in front of the input 7 in the partial waveguide 5, in a very specific direction of rotation of the waveguide.
  • a deflection element 10, which is arranged in front of the outlet 8 in the partial waveguide 6, guides the shaft out of the waveguide again.
  • each deflecting element 9 and 10 While each deflecting element 9 and 10, as already mentioned, has its lower regions firmly contacted with a partial waveguide, its upper region projects into the respective opposite partial waveguide without contact (cf. FIG. 3a).
  • the contact-free guidance entails, interference waves are forcibly excited.
  • the interference waves generated during the deflection propagate in the separating gap 11, which is present because of the contact-free guidance, between the two partial waveguides, both in the tangential and in the radial direction.
  • only the parting plane of the partial waveguide 5 has a barrier structure.
  • 3b shows a plan view of the parting plane of the partial waveguide 5.
  • barrier structure that is derived from the well-known waffle iron filter (see Microwave Filters, Impecance-Matching Networks, and Coupling Structures, McGraw-Hill, 1964).
  • This special two-dimensional barrier structure arises from the fact that grooves 12 and 13 which run circularly and parallel to the waveguide axis are milled into the parting plane.
  • the grooves and the remaining webs 14 are dimensioned such that the cut-off frequency of the blocking structure is far below the lowest frequency of the transmission frequency band.
  • the non-contacted upper area of the deflection elements which in the exemplary embodiment shown in FIGS. 3a to 3e consist of massive molded parts bent in a hook shape, is provided with a blocking structure designed on the model of the waffle iron filter.
  • a blocking structure designed on the model of the waffle iron filter.
  • the entire surface of the deflecting elements is provided with vertical and horizontal grooves 15, 16 and webs 17.
  • FIG. 4a shows such a waveguide piece 18 from the underside, where the entrance 19 can be seen, which is set in the partial waveguide 5 or 6 via the entrance 7 or exit 8.
  • the curvature of the waveguide piece 18 can be seen in the E plane.
  • the curvature in the H plane illustrates the side view (see FIG. 4b). This view shows the exit 20 of the waveguide piece, which points in one of the two directions of rotation of the annular, divided waveguide.
  • This deflection element is also fastened together with its lower area in a partial waveguide and slides with its upper area without contact through the other partial waveguide.
  • FIG. 5 is a schematic of a two-channel rotary coupling shown.
  • the signal fed into the input 21 of the upper partial waveguide is fed into the ring-shaped waveguide in the direction of the arrow and is brought out again in the partial waveguide underneath by the output 21 ′ shown in broken lines.
  • the output 22 ' is assigned to the input 22.
  • the deflection elements arranged at the inputs and outputs determine the assignment between the inputs and outputs through their orientation and ensure that there is no superimposition of the signal channels in the annular waveguide.
  • a practical version of the rotary coupling described above with an average ring diameter of 110 mm and connecting waveguides with a rectangular cross section of 9.53 x 19.05 has a very low reflection factor of ⁇ 03 and a large bandwidth of 32%. The bandwidth can be increased even further by using an annular ridge waveguide.
  • the range of rotation angle depends on the dimensioning of the deflection elements. So z. B. a single-channel version has a maximum angle of rotation of 270 ° and a two-channel still a maximum angle of rotation of 110 °.
  • the electrically effective path length inside the rotary coupling also changes with the angle of rotation.
  • 6 now shows a cross section through an extended rotary coupling in which the electrical path length is kept constant. It consists of a first partial waveguide 24, a second partial waveguide 25 rotatably connected thereto, a third partial waveguide 26 which is fastened to the second back and a fourth partial waveguide 27 which in turn is rotatably connected to the third.
  • the first partial waveguide 24 is provided with a waveguide input 23 and the fourth partial waveguide 27 with a waveguide output 28.
  • the partition between the second and third partial waveguides has a through opening 29.
  • the dash-dotted line 30 in FIG. 6 indicates the wave guidance.
  • the electrical path length in the rotary coupling remains constant as a result of a specific relative movement of the two middle partial waveguides 25 and 26, which are firmly connected to one another, with respect to the outer partial waveguides 24 and 27 which are rotating relative to one another. Because a path extension, caused by a rotation z. B. the first partial waveguide 24 compared to the second partial waveguide 25, is compensated for by a shortening due to a rotation of the fourth partial waveguide 27 compared to the third partial waveguide 26.
  • a slight change to the rotary coupling just described can also be used to implement a waveguide with a variable length, as is often required for measuring purposes, or a phase shifter.
  • the deflection elements on the through opening 29 are oriented such that the wave guided from the partial waveguide 25 through the opening 29 into the partial waveguide 26 undergoes a reversal of the direction of rotation (see dashed line 31).
  • a desired electrical path length or phase can only be set by rotating the two middle partial waveguides 25 and 26 relative to the two outer fixed partial waveguides 24 and 27.
  • the single-channel rotary coupling shown in FIG. 6 can also be expanded into a multi-channel without great effort.
  • FIG. 7 shows such an endless rotary coupling. It consists of a first partial waveguide 32, a second partial waveguide 33 rotatably connected thereto, to the rear wall of which an undivided, also annularly curved waveguide 34 is connected, and a third partial waveguide 35 arranged on the rear side thereof, which in turn is rotatably connected to a fourth partial waveguide 36.
  • the last two partial waveguides 35 and 36 can also be replaced by an undivided waveguide, since a plane of rotation which is already present between the partial waveguides 32 and 33 is generally sufficient.
  • the waveguide input 37 or output 38 is located in the first 32 or in the last partial waveguide 36.
  • the walls between the undivided waveguide 34 and the adjacent partial waveguides 33 and 35 each have a 0 dB coupling structure, which is shown in FIG Form of breakthroughs 39.40 is indicated. It is also possible to move the rotary plane of this endless rotary coupling into the undivided waveguide 34.

Landscapes

  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Threshing Machine Elements (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlleiter-Drehkupplung, deren drehbar miteinander verbundene Kupplungsglieder aus Teilhohlleitern bestehen, die durch Teilung eines ringförmigen Hohlleiters in einer Längsschnittebene entstanden sind, wobei jeder Teilhohlleiter mindestens einen Wellenleitereingang bzw. -ausgang besitzt und in ; den Teilhohlleitern an den Wellenleitereingängen bzw. -ausgängen Umlenkelemente angeordnet sind, die den eingespeisten Wellen eine bestimmte Umlaufrichtung im ringförmigen Hohlleiter verleihen bzw. Wellen einer ; bestimmten Umlaufrichtung aus diesem herausführen, wobei die Umlenkelemente hakenförmig gebogene Formstücke sind, die mit einer Wellensperrstruktur versehen sind.
  • Bei allgemein üblichen Drehkupplungen wird in J der Drehebene ein rotationssymmetrisches Feld erzeugt, weil dessen Ausbreitungseigenschaften durch die Drehung nicht beeinflußt wird. Dazu werden als gegeneinander verdrehbare Kupplungsglieder entweder Koaxialleiter oder J Rundhohlleiter eingesetzt. Derartige Drehkupplungen gehen z. B. aus der DE-PS 26 24 428 und der DE-PS 21 34 077 hervor. Gerade bei Rechteckhohlleitern als Eingangs- bzw. Ausgangswellenleiter der Drehkupplung sind . recht komplizierte Übergänge auf die rotationssymmetrischen Kupplungsglieder erforderlich. Dies trifft, wie die DE-PS 21 34 077 zeigt, vor allem dann zu, wenn die Drehkupplung mehrkanalig ausgebildet ist.
  • Solche Übergänge und die damit verbundenen Maßnahmen zur Wellentypwandlung bringen eine Erhöhung der Durchgangsdämpfung der Drehkupplung mit sich und verursachen störende Resonanzen. Außerdem sind solche · Drehkupplungen sehr schmalbandig. Mehrkanaligen Ausführungen sind daher enge Grenzen gesetzt.
  • Eine Hohlleiter-Drehkupplung gemäß den einleitend gemachten Ausführungen ist aus der · US-A-3 604 009 bekannt. Die hierbei in den Teilhohlleitern eingesetzten hakenförmig gekrümmten Umlenkelemente enden alle in der Trennebene zwischen den beiden Teilhohlleitern. Somit entsteht zwischen der in der Trennebene 1 endenden Oberseite eines jeden Umlenkelements und dem darüber liegenden Teilhohlleiter ein kurzes unterhalb seiner Grenzfrequenz (Cutoff) betriebenes Hohlleiterstück, welches für die sich im Hohlleiter i ausbreitenden Wellen innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes einen hohen Durchgangswiderstand darstellt. Um die Filterwirkung dieser Cutoff-Hohlleiterstücke noch zu verbessern, ist die Oberseite der Umlenkelemente mit einer quer zur Wellenausbreitungsrichtung verlaufenden Rille, einer eindimensionalen Wellensperrstruktur, versehen.
  • Aus der FR-A-1 407 755 und der US-A-3 852 762 gehen ebenfalls Hohlleiter-Drehkupplungen hervor, die aus zwei gegeneinander verdrehbaren Teilhohlleitern bestehen.
  • In den mit einem Eingang und mehreren Ausgängen versehenen Teilhohlleitern der Drehkupplung gemäß US-A-3 852 762 sind Umlenkelemente angeordnet, die genauso wie beim Gegenstand der erwähnten US-A-3 604 009 Cutoff-Eigenschaften haben.
  • Bei der Hohlleiter-Drehkupplung der FR-A-1 407 755 sind über Koppelöffnungen in den Seitenwänden der Teilhohlleiter Hohlleiterarme angekoppelt, welche die Wellen in die Teilhohlleiter einspeisen bzw. aus diesen auskoppeln. Diese Art der Welleneinkopplung bzw. -auskopplung führt zu einer sehr großräumigen Bauform der Hohlleiter-Drehkupplung, vor allem wenn sie mehrkanalig ausgelegt werden soll.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hohlleiter, Drehkupplung der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik in einem breiteren Frequenzband störungsfrei betrieben werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes in einem Teilhohlleiter angeordnete Formstück in den anderen Teilhohlleiter kontaktfrei hineinragt und daß die mit den Hohlleiterwänden nicht kontaktierten Flächen außer der die Hohlleiterwelle umlenkenden gekrümmten Fläche der Formstücke mit zweidimensionalen Wellensperrstrukturen in Form von senkrecht und waagrecht verlaufenden, in die Flächen eingeschnittenen Rillen versehen sind.
  • Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Es ist aus der FR-A-2 092 709 an sich bekannt, in der Trennebene zweier gegeneinander verdrehbarer Hohlleiter eine zweidimensionale Wellensperrstruktur vorzusehen.
  • Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 koaxial angeordnete Kupplungsglieder,
    • Fig. 2 axial hintereinander angeordnete Kupplungsglieder,
    • Fig. 3a bis 3e mehrere Ansichten einer einkanaligen Drehkupplung,
    • Fig. 4a, b Drauf- und Seitenansicht eines Hohlleiterumlenkelementes,
    • Fig. 5 eine zweikanalige Drehkupplung,
    • Fig. 6 eine Drehkupplung, deren elektrische Länge konstant gehalten oder variiert werden kann und
    • Fig. 7 eine Drehkupplung mit unbegrenztem Drehwinkel.
  • Bei der erfindungsgemäßen Drehkupplung bestehen die gegeneinander verdrehbaren Kupplungsglieder aus einem in einer Längsschnittebene getrennten, ringförmigen Hohlleiter.
  • Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Rechteckhohlleiters, der in der H-Ebene ringförmig gebogen ist und dessen Schnitt ebenfalls in der H-Ebene liegt. Die durch die Trennung des Hohlleiters entstandenen Teilhohlleiter 1 und 2 sind koaxial gegeneinander verdrehbar angeordnet. In den Seitenwänden der Teilhohlleiter befinden sich die Hohlleitereingänge bzw. -ausgänge 3, 4.
  • Ein in der E-Ebene ringförmig gebogener Rechteckhohlleiter, der durch einen Schnitt in der E-Ebene in zwei Teilhohlleiter 5 und 6 geteilt ist, geht aus der Fig. 2 hervor. Hier ist nur der Hohlleitereingang 7 in der Seitenwand des Teilhohlleiters 5 sichtbar.
  • Als Trennebene des ringförmigen Hohlleiters wird sinnvollerweise die Längssehnittebene (E-, H-Ebene) gewählt, in der die Querströme minimal sind. Denn in der Trennebene auftretende Querströme würden in dem Spalt zwischen den Teilhohlleitern, vor allem wenn beide nicht elektrisch miteinander kontaktiert sind, Störwellen anregen. Gerade die kontaktfreie Kupplung, die sogenannte Drosselkupplung (choke coupling), hat besondere Bedeutung, da durch sie störanfällige Schleifenkontakte entfallen. In der nachfolgenden Beschreibung wird daher ausschließlich von der kontaktfreien Drehkupplung ausgegangen. Außerdem wird den folgenden Ausführungsbeispielen das in der Fig. 2 dargestellte Kupplungsprinzip zugrunde gelegt, bei dem die Teilhohlleiter in der E-Ebene ringfdrmig gebogen und axial hintereinander angeordnet sind. Diese Ausführungen lassen sich in äquivalenter Weise auf das in der Fig. 1 gezeigte Prinzip, bei dem in der E-Ebene gebogene Teilhohlleiter koaxial übereinander angeordnet sind, übertragen.
  • Die Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch eine zweiteilige Drehkupplung. Eine Draufsicht auf die Innenseite der beiden Teilhohlleiter 5 und 6 ist den Fig. 3b und 3c zu entnehmen. Mit 7 und 8 sind die in den Seitenwänden der Teilhohlleiter eingelassenen Ein- bzw. Ausgänge bezeichnet. Eine z. B. durch den Eingang 7 eingespeiste Welle wird von einem Umlenkelement 9, das vor dem Eingang 7 im Teilhohlleiter 5 fest angeordnet ist, in eine ganz bestimmte Umlaufriehtung des Hohlleiters geführt. Ein Umlenkelement 10, das vor dem Ausgang 8 im Teilhohlleiter 6 fest angeordnet ist, leitet die Welle wieder aus dem Hohlleiter heraus.
  • Die in den Fig. 3d und 3e gezeigten Schnitte AB und C-D durch die Umlenkelemente 9 und 10 verdeutlichen deren Funktionsweise.
  • Während jedes Umlenkelement 9 und 10, wie bereits gesagt, mit seinen unteren Bereichen fest mit einem Teilhohlleiter kontaktiert ist, ragt dessen oberer Bereich kontaktfrei in den jeweils gegenüberliegenden Teilhohlleiter hinein (vgl. Fig. 3a). In den Spalten zwischen den Umlenkelementen und den Hohlleiterwandungen, die die kontaktfreie Führung mit sich bringt, werden zwangsweise Störwellen angeregt. Die bei der Umlenkung entstandenen Störwellen breiten sich im wegen der kontaktfreien Führung vorhandenen Trennspalt 11 zwischen den beiden Teilhohlleitern sowohl in tangentialer als auch in radialer Richtung aus. Es ist daher eine in beiden Richtungen wirkende Sperrstruktur vorgesehen, die die Störwellen im Trennspalt unterdrückt. Und zwar besitzt nur die Trennebene des Teilhohlleiters 5 eine Sperrstruktur. Eine Draufsicht auf die Trennbebene des Teilhohlleiters 5 zeigt die Fig. 3b. Es befindet sich dort eine Sperrstuktur, die aus dem bekannten Waffeleisenfilter (s. Microwave Filters, Impecance-Matching Networks, and Coupling Structures, McGraw-Hill, 1964) abgeleitet ist. Diese spezielle zweidimensional wirkende Sperrstruktur entsteht dadurch, daß in die Trennebene radial und parallel zur Hohlleiterachse kreisförmig verlaufende Rillen 12 und 13 eingefräst werden. Die Rillen und die verbleibenden Stege 14 sind so dimensioniert, daß die Grenzfrequenz der Sperrstruktur weit unterhalb der tiefsten Frequenz des Übertragungsfrequenzbandes liegt.
  • Auch der nicht kontaktierte obere Bereich der Umlenkelemente, die bei dem in den Fig. 3a bis 3e gezeigten Ausführungsbeispiel aus hakenförmig gebogenen massiven Formteilen bestehen, ist mit einer nach dem Vorbild des Waffeleisenfilters ausgebildeten Sperrstruktur versehen. Sie soll einerseits die Anregung von Störwellen vermindern und andererseits dafür sorgen, daß sich keine Wellen in die der Umlenkrichtung entgegengesetzte Richtung ausbreiten. Zu diesem Zweck ist die gesamte Oberfläche der Umlenkelemente mit senkrecht und waagerecht verlaufenden Rillen 15, 16 und Stegen 17 versehen. Unter Umständen ist es zweckmäßig, die Rückseiten der Umlenkelemente mit Absorbermaterial zu versehen.
  • Statt dieser massiven Formteile 9 und 10 können als Umlenkelemente auch in der E- und H-Ebene gekrümmte, dünnwandige Hohlleiterstücke 18 verwendet werden. Die Fig. 4a zeigt ein solches Hohlleiterstück 18 von der Unterseite her, wo der Eingang 19 zu sehen ist, der über den Eingang 7 bzw. Ausgang 8 im Teilhohlleiter 5 bzw. 6 gesetzt wird. In dieser Darstellung ist die Krümmung des Hohlleiterstückes 18 in der E-Ebene erkennbar. Die Krümmung in der H-Ebene verdeutlicht die Seitenansicht (s. Fig. 4b). Diese Ansicht zeigt den Ausgang 20 des Hohlleiterstückes, der in eine der beiden Umlaufrichtungen des ringförmigen, geteilten Hohlleiters weist. Auch dieses Umlenkelement ist mitsamt seinem unteren Bereich in einem Teilhohlleiter befestigt und gleitet mit seinem oberen Bereich kontaktlos durch den anderen Teilhohlleiter.
  • Bei der Beschreibung des Anmeldungsgegenstandes ist oben von einer einkanaligen Drehkupplung, also einer Drehkupplung mit nur einem Signaleingang und einem Signalausgang, ausgegangen worden. Die erfindungsgemäße Drehkupplung läßt sich ohne weiteres mehrkanalig ausführen. In der Fig. 5 ist eine zweikanalige Drehkupplung schematisch dargestellt. Dabei sind in jedem Teilhohlleiter zwei Signaleingänge 21 und 22 bzw. zwei -ausgänge 21' und 22' vorhanden. Das in den Eingang 21 des oberen Teilhohlleiters eingespeiste Signal wird in Pfeilrichtung in den ringförmigen Hohlleiter eingespeist und durch den strichliert gezeichneten Ausgang 21' im darunterliegenden Teilhohlleiter wieder herausgeführt. Entsprechend ist dem Eingang 22 der Ausgang 22' zugeordnet. Die an den Ein- und Ausgängen angeordneten Umlenkelemente legen durch ihre Orientierung die Zuordnung zwischen den Ein- und Ausgängen fest und gewährleisten, daß keine Überlagerung der Signalkanäle in dem ringförmigen Hohlleiter erfolgt.
  • Eine praktische Ausführung der oben beschriebenen Drehkupplung mit einem mittleren Ringdurchmesser von 110 mm und Anschlußhohlleitern mit einem Rechteckquerschnitt von 9,53 x 19,05 besitzt einen sehr geringen Reflexionsfaktor von < 0 03 und eine große Bandbreite von 32 %. Die Bandbreite läßt sich noch weiter erhöhen durch den Einsatz eines ringförmigen Steghohlleiters. Der Drehwinkelbereich hängt von der Dimensionierung der Umlenkelemente ab. So hat z. B. eine einkanalige Ausführung einen maximalen Drehwinkel von 270° und eine zweikanalige immerhin noch einen maximalen Drehwinkel von 110°.
  • Bei einer aus zwei Teilhohlleitern zusammengesetzten Drehkupplung ändert sich mit dem Drehwinkel auch die elektrisch wirksame Weglänge im Innern der Drehkupplung. Die Fig. 6 zeigt nun einen Querschnitt durch eine erweiterte Drehkupplung, bei der die elektrische Weglänge konstant gehalten wird. Sie besteht aus einem ersten Teilhohlleiter 24, einem hiermit drehbar verbundenen zweiten Teilhohlleiter 25, einem dritten Teilhohlleiter 26, der an dem zweiten Rücken befestigt ist und einem vierten Teilhohlleiter 27, der mit dem dritten wiederum drehbar verbunden ist. Bei der in Fig. 6 dargestellten einkanaligen Ausführung ist der ersten Teilhohlleiter 24 mit einem Hohlleitereingang 23 und der vierte Teilhohlleiter 27 mit einem Hohlleiterausgang 28 versehen. Außerdem besitzt die Trennwand zwischen dem zweiten und dritten Teilhohlleiter eine Durchgangsöffnung 29. Die zu beiden Seiten der Durchgangsöffnung 29 angeordneten Umlenkelemente - sie sind der übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet - leiten die Welle vom Teilhohlleiter 25 hinüber in den Teilhohlleiter 26 ohne die Umlaufrichtung zu ändern. Die strichpunktierte Linie 30 in Fig. 6 deutet die Wellenführung an. Durch eine bestimmte Relativbewegung der beiden fest miteinander verbundenen mittleren Teilhohlleiter 25 und 26 gegenüber der sich gegeneinander verdrehenden äußeren Teilhohlleiter 24 und 27 bleibt die elektrische Weglänge in der Drehkupplung konstant. Denn eine Wegverlängerung, hervorgerufen durch eine Drehung z. B. des ersten Teilhohlleiters 24 gegenüber dem zweiten Teilhohlleiter 25, wird durch eine Wegverkürzung aufgrund einer Verdrehung des vierten Teilhohlleiters 27 gegenüber dem dritten Teilhohlleiter 26 wieder ausgeglichen.
  • Durch eine geringfügige Änderung der soeben beschriebenen Drehkupplung läßt sich auch ein Hohlleiter mit variabler Länge, wie er zu Meßzwecken häufig benötigt wird, bzw. ein Phasenschieber realisieren. In diesem Fall sind die Umlenkelemente an der Durchgangsöffnung 29 so orientiert, daß die aus dem Teilhohlleiter 25 durch die Öffnung 29 in den Teilhohlleiter 26 geleitete Welle eine Umkehrung der Umlaufrichtung erfährt (s. strichlierte Linie 31).
  • Nur durch Verdrehen der beiden mittleren Teilhohlleiter 25 und 26 gegenüber den beiden äußeren feststehenden Teilhohlleitern 24 und 27 kann man eine gewünschte elektrische Weglänge bzw. Fhase einstellen.
  • Die in Fig. 6 gezeigte einkanalige Drehkupplung läßt sich ohne großen Aufwand auch zu einer mehrkanaligen ausbauen.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungen der Drehkupplung haben einen begrenzten Drehwinkelbereich « 360°), da jeweils mindestens zwei Umlenkelemente in einem aus zwei Teilhohlleitern zusammengesetzten, ringförmigen Hohlleiter gleiten, die bei bestimmten Winkelstellung aneinanderstoßen. Da vielfach ein nur begrenzter Drehwinkelbereich erforderlich ist, reicht eine solche Drehkupplung aus. Es gibt aber auch Anwendungsfälle, wo die Kupplungsglieder uneingeschränkt gegeneinander verdrehbar sein müssen.
  • Eine derartige Endlos-Drehkupplung zeigt die Fig. 7. Sie besteht aus einem ersten Teilhohlleiter 32, einem damit drehbar verbundenen zweiten Teilhohlleiter 33, an dessen Rückwand sich ein ungeteilter, auch ringförmig gebogener Hohlleiter 34 anschließt, und einen rückseitig daran angeordneten dritten Teilhohlleiter 35, der wiederum mit einem vierten Teilhohlleiter 36 drehbar verbunden ist. Die beiden letzten Teilhohlleiter 35 und 36 können auch durch einen ungeteilten Hohlleiter ersetzt werden, da im allgemeinen eine Drehebene, die schon zwischen den Teilhohlleitern 32 und 33 vorhanden ist, ausreicht. Der Wellenleitereingang 37 bzw. -ausgang 38 befindet sich im ersten 32 bzw. im letzten Teilhohlleiter 36. Die Wände zwischen dem ungeteilten Hohlleiter 34 und den benachbarten Teilhohlleitern 33 und 35 weisen jeweils eine 0 dB-Koppelstruktur auf, die in der Fig. 7 in Form von Durchbrüchen 39,40 angedeutet ist. Es ist auch mögilch, die Drehebene dieser Endlos-Drehkupplung in den ungeteilt gezeichneten Hohlleiter 34 zu verlegen.
  • Durch die Zwischenschaltung des ungeteilten Hohlleiters 34 erreicht man, daß in den gegeneinander verdrehbaren Teilhohlleitern sich keine Umlenkelemente mehr gegenseitig im Weg stehen, so daß ein ungehindertes Verdrehen der Kupplungsglieder um einen beliebig großen Winkel möglich ist.
  • Bei den beschriebenen Drehkupplungen ist nicht auf die mechanische Ausführung von die einzelnen Kuppplungsglieder miteinander verbindenden Drehlager und Getriebe eingegangen worden. Es bleibt dem Fachmann überlassen, bereits bekannte Lager und Getriebe einzusetzen.

Claims (7)

1. Hohlleiter-Drehkupplung, deren drehbar miteinander verbundene Kupplungsglieder aus Teilhohlleitern bestehen, die durch Teilung eines ringförmigen Hohlleiters in einer Längsschnittebene entstanden sind, wobei jeder Teilhohlleiter mindestens einen Wellenleitereingang bzw. -ausgang besitzt und in den Teilhohlleitern an den Wellenleitereingängen bzw. -ausgängen Umlenkelemente angeordnet sind, die den eingespeisten Wellen eine bestimmte Umlaufrichtung im ringförmigen Hohlleiter verleihen bzw. Wellen einer bestimmten Umlaufrichtung aus diesem herausführen, wobei die Umlenkelemente hakenförmig gebogene Formstücke sind, die mit einer Wellensperrstruktur versehen sind, dadurch gekennzeichnet daß jedes in einem Teilhohlleiter (1, 2, 3,4, 5, 6) angeordnete Formstück (9, 10) in den anderen Teilhohlleiter kontaktfrei hineinragt und daß die mit den Hohlleiterwänden nicht kontaktierten Flächen außer der die Hohlleiterwelle umlenkenden gekrümmten Fläche der Formstücke (9, 10) mit zweidimensionalen Wellensperrstrukturen (15, 16, 17) in Form von senkrecht und waagrecht verlaufenden, in die Flächen eingeschnittenen Rillen (15, 16) versehen sind.
2. Hohlleiter-Drehkupplung nach Ansruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trennspalt der beiden Teilhohlleiter (1, 2, 3, 4, 5, 6), eine zweidimensional orientierte Wellensperrstruktur (12, 13, 14) vorhanden ist in Form von senkrecht und parallel zur kreisförmigen Hohlleiterlängsachse verlaufenden, in die Trennfläche eines Teilhohlleiters eingelassenen Rillen (12, 13).
3. Hohlleiter-Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit zwei Wellenleitereingängen (21, 22) bzw. zwei Wellenleiterausgängen (21', 22') versehenen Teilhohlleitern jeweils das an einem Wellenleitereingang und das an dem zugehörigen Wellenleiterausgang angeordnete Umlenkelement in einander entgegengesetzte Richtungen orientiert sind.
4. Hohlleiter-Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Teilhohlleiter (24, 25, 26, 27) miteinander gekoppelt sind in der Weise, daß ein erster mit mindestens einem Wellenleitereingang (23) versehener Teilhohlleiter (24) drehbar mit einem zweiten Teilhohlleiter (25) verbunden ist, daß an die Außenwand des zweiten Teilhohlleiters ein dritter Teilhohlleiter (26) ebenfalls mit seiner Außenwand angrenzt, wobei beide Teilhohlleiter fest miteinander verbunden sind und zwischen ihnen mindestens eine Koppelöffnung (29) vorhanden ist, und daß der dritte Teilhohlleiter (26) mit einem vierten, mindestens einen Wellenleiterausgang (28) aufweisenden Teilhohlleiter (27) drehbar verbunden ist.
5. Hohlleiter-Drehkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehenden äußeren Teilhohlleitern (24, 27) durch Verdrehen der beiden mittleren Teilhohlleiter (25, 26), wobei die in den dritten Teilhohllei, ter (16) eingekoppelten Wellen eine Umkehr der Umlaufrichtung im Gegensatz zur Umlaufrichtung im zweiten Teilhohleiter (25) erfahren, ein Hohlleiter mit variabler elektrischer Länge bzw. ein Phasenschieber realisierbar ist.
6. Hohlleiter- Drehkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Relativbewegung der mittleren Teilhohlleiter (25, 26) zu den beiden äußeren Teilhohlleitern (24, 27), wenn die Umlaufrichtung der Wellen im zweiten Teilhohlleiter (25) im dritten Teilhohlleiter (26) beibehalten wird, eine Drehkupplung mit konstanter elektrischer Länge realisierbar ist.
7. Hohlleiter-Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Wellenleitereingang (37) versehener Teilhohlleiter (32) mit einem zweiten Teilhohlleiter (33) drehbar verbunden ist, daß sich daran ein nicht geteilter ringförmiger Hohlleiter (34) und daran ein dritter Teilhohlleiter (35) anschließt, wobei die Übergänge zwischen dem nicht geteilten Hohlleiter auf die benachbarten Teilhohlleiter durch 0 dB-Koppelstrukturen (39, 40) verwirklicht sind, und daß mit dem dritten Teilhohlleiter (35) ein vierter einen Wellenleiterausgang aufweisender Teilhohlleiter (36) fest oder drehbar verbunden ist.
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