HU193099B

HU193099B - Method for making waveguide section forming continuous and smooth transition between cross-sections of different size and/or shape and ariel with waveguide section made thereby

Info

Publication number: HU193099B
Application number: HU191085A
Authority: HU
Inventors: Peter Hancs; Turoczy Bela Ladanyi; Istvan Mosoni; Pal Szalai
Original assignee: Peter Hancs; Turoczy Bela Ladanyi; Istvan Mosoni; Pal Szalai
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1987-08-28
Also published as: AU5907286A; HUT40280A; EP0261121A1; WO1986007197A1

Abstract

A method for manufacturing a wave-guide section providing a continuous transition between two cross-sections of different size and/or form in which in an end of a flexible, semi-rigide wave-guide (1) with uniform cross-section a mandrel (2) is introduced by using an appropriate axial force to deform the end section of the wave-guide to take the tapering form of the mandrel (2) tooled to correspond to the required form of the transition. The wave-guide is deformed up to the maximum limit value set for the material thereof. Following the removal of the mandrel the end section of the wave-guide takes the form of the tapering portion of the mandrel. Preferably this tapering section has a hyperelliptical cross-section. The so-obtained transition can well be used in microwave technique and in an expedient field of application a microwave antenna is provided that comprises a primary feed (8), an internal transmission line (13) coupled to the primary feed and a connector means for coupling the internal transmission line to an outer transmission line (15), and the internal transmission line (13) is made by a flexible, semi-rigid wave-guide which is deformed by the method to have a tapering end that couples the inner transmission line (13) directly or via polarization selecting or polarizing elements to the primary feed or forming the primary feed itself.

Description

A találmány tárgya eljárás különböző méretű és/vagy alakú keresztmetszetek között folyamatos és folytonos átmenetet képező hullámvezető szakasz előállítására állandó keresztmetszetű, hajlítható, félmerev hullámvezetőből, valamint az így előállított hullámvezető szakaszt tartalmazó mikrohullámú antenna.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a continuous and continuous transverse waveguide section of various sizes and / or shapes from a flexible, semiconductive waveguide with a constant cross-section, and a microwave antenna comprising the waveguide section.

A mikrohullámú technika területén nagyon különböző felhasználásokhoz alkalmaznak olyan elemeket, amelyek változó keresztmetszetű és/vagy alakú hullámvezető szakasznak tekinthetők,és feladatuk a bemeneti és kimeneti keresztmetszet között meghatározott villamos és mechanikai paramétereket kielégítő kapcsolat létesítése. Rendeltetésük szerint az ilyen elemek lehetnek: átmenetek, amelyek két különböző típusú hullámvezető csatlakozását teszik lehetővé, polarizációs átalakítók, amelyek lineárisan polarizált hullámformát körkörösen polarizálttá alakítják át és viszont, továbbá a mikrohullámú antennák primer sugárzói is lényegében ebbe a kategóriába tartoznak. Az ilyen elemek alakja általában szigorúan meghatározott és előállításuk fémfőleg réztömbből forgácsolással vagy galvánoplasztikai úton történik. Az elemeket legalább az egyik végükön hullámvezetőhöz való csatlakozással látják el. Az ilyen elemek gyártása költséges, felhasználásuk, egy-, általában kétoldali csatlakozást igényel és különböző kiviteli tormáik igen nagyszámban megtalálhatók a mikrohullámú alkatrészeket gyártó cégek katalógusaiban.In the field of microwave technology, elements which can be regarded as waveguide sections of varying cross-sections and / or shapes are used for very different applications and their function is to provide a connection between the electrical and mechanical parameters defined by the input and output cross-sections. They are intended to include: transitions that allow the connection of two different types of waveguides, polarization converters that convert linearly polarized waveforms to circularly polarized and vice versa, and primary radiators of microwave antennas, which are essentially in this category. The shape of such elements is generally strictly defined and is produced by cutting or mainly galvanoplastically from a metal block of copper. The elements are provided with a waveguide at least at one end. Such elements are expensive to manufacture, require one-sided, usually two-sided connection, and are available in a large number of microwave component companies' catalogs for their various horseradish designs.

A DE 3.130.449 lajstromszámú közrebocsátási irat olyan polarizációs átalakítót ismertet, amelynél egy körkeresztmetszetű hullámvezetőt két félből álló, belül téglalapalakú lépcsős hornyokkal ellátott mandzsettába helyeznek, ez a behelyezés a hullámvezető elliptikus deformálását eredményezi és az elért keresztmetszetet azáltal stabilizálják, hogy a mandzsettát véglegesen a hullámvezetőre szerelten hagyják,és a szükséges csatlakozásokat a mandzsettán képezik ki.DE 3.130.449 discloses a polarization transducer in which a circular waveguide is inserted into a two-sided cuff with rectangular stepped grooves, this insertion results in an elliptical deformation of the waveguide and the resulting cross-section is it is left mounted and the necessary connections are made on the cuff.

Az itt leírt megoldás lehetővé teszi polarizációs átalakító helyszíni, elkészítését, de a mandzsetta felhelyezése, fenntartása számos műszaki nehézséggel jár. A lépcsős téglalapalakú külső horonykeresztmetszet nem teszi lehetővé pontosan meghatározott belső keresztmetszetű méretezhető alakú hullámvezető szakasz elkészítését.The solution described here allows for the on-site preparation of a polarization converter, but the installation and maintenance of the cuff causes many technical difficulties. The stepped rectangular outer groove cross-section does not allow for the creation of a scalable waveguide section with a well-defined internal cross-section.

A különböző mikrohullámú elemeket felhasználó konstrukciók közül jelentőségét és gyakoriságát tekintve az antennák kiemelkedő szerepet töltenek be. A DE 2.939.697 lajstromszámú közrebocsátási iratban olyan mikrohullámú antennát ismertetnek, amelynek belső hullámvezetőjét ugyanolyan típusú hajlékony, félmerev, elliptikus keresztmetszetű hullámvezető képezi, mint amilyent a berendezés és az antenna között használnak. Az 1. ábra szerinti kiviteli alaknál a belső hullámvezető hattyúnyak alakban van kialakítva és elülső 2 vége közvetlenül a primer sugárzót alkotja. A leírásban utalnak arra, hogy a belső hullámvezető végéhez elliptikus apertúrájú primer sugárzó tölcsér is csatlakoztatható. A megfelelő sugárzási tulajdonságok biztosítása céljából a hullámvezető apertúrája mögött koncentrikus terhelő gyűrűk vannak. A 2. ábra szerinti kiviteli alak ugyanezt a belső hullámvezetőt használja, de az antenna Cassegrain kialakítású. Az elliptikus hullámvezető keresztmetszet miatt az itt ismertetett antenna csupán egyféle polarizációjú hullámok gerjesztésére és vételére alkalmas. Amennyiben az antennát kettős polarizációjú felhasználásra is alkalmassá akarjuk tenni, akkor mindkét irányban azonos apertúrájú primer sugárzót kell használni, és ekkor a belső tápvonal és a primer sugárzó közé polárváltót és polarizációs átalakítót kell közbeiktatni.The antennas play an outstanding role in the significance and frequency of the various microwave element designs. DE-A-2 399 697 discloses a microwave antenna having an internal waveguide of the same type as a flexible semiconductor waveguide of the same type as used between the apparatus and the antenna. In the embodiment of Figure 1, the inner waveguide is formed in the form of a swan neck and its front end 2 directly forms the primary radiator. It is pointed out in the specification that a primary radiating funnel with an elliptical aperture can be attached to the end of the inner waveguide. There are concentric loading rings behind the waveguide aperture to ensure proper radiation properties. The embodiment of Figure 2 uses the same internal waveguide, but the antenna has a Cassegrain design. Due to the elliptical waveguide cross-section, the antenna disclosed herein is only capable of generating and receiving waves of one polarization. In order to make the antenna suitable for dual polarization use, a primary radiator with the same aperture in both directions should be used, and a polar converter and polarization converter should be inserted between the internal power line and the primary radiator.

A hivatkozott DE 2.939.697 lajstromszámú közrebocsátási iratban gyűrűalakban bordázott kivitelű hullámvezetőt használnak, de utalás található varratnélküli, félmerev, elliptikus keresztmetszetű alumínium hullámvezető felhasználásának lehetőségére is. Ez utóbbi típusú, de hiperelliptikus keresztmetszetű félmerev hullámvezetőt ismerhetünk meg a HU 177.317 lajstromszámú szabadalomból.DE 2,939,697 refers to a ring-shaped corrugated waveguide, but also refers to the possibility of using a seamless waveguide of aluminum with a semi-rigid elliptical cross-section. This latter type of semiconductor waveguide, which has a hyperelliptic cross-section, is known from patent application HU 177,317.

Az a tény, hogy a DE 2.939.697 sz. közrebocsátási iratban az antenna belső hullámvezetőjeként hajlékony, félmerev hullámvezető alkalmazását javasolják, amely adott esetben a primer sugárzót is képezheti és közvetlenül a külső hullámvezető folytatásaként is kialakítható, lényeges előrelépést jelent a technika korábbi állásához viszonyítva. Egy antenna telepítéséhez azonban a külső hullámvezető keresztmetszetét és típusát általában jól meghatározott műszaki és gazdasági paraméterek határozzák meg. A primer sugárzó apertúráját, villámos paramétereit és főbb jellemzőit az összeköttetés és a felhasználási cél szabja meg, és ezek a feltételek nagyon gyakran azt eredményezik, hogy a primer sugárzó apertúrájának mérete és/vagy alakja el kell hogy térjen a külső hullámvezető hasonló jellemzőitől. Ilyen esetben a belső hullámvezető és a külső hullámvezető között, illetve a belső hullámvezető és a primer sugárzó között átmenetet kell biztosítani. Ha a belső hullámvezető és a külső hullámvezető azonos típusú, akkor az első átmenet, ha pedig a belső hullámvezető és a primersugárzó azonos, akkor a második átmenet megtakarítható. Átmenet alkalmazásánál a be- és kimeneti keresztmetszetek közötti szakaszon olyan hullámvezetési feltételeket kell biztosítani, amelyek megfelelő sávszélességgel, módustisztasággal és átviteli paraméterekkel (csillapítás, reflexiós tényező) rendelkeznek. Külön kiépített átmenet használatakor az átmenet mindkét végén egy-egy csatlakozást is ki kell képezni, amely csatlakozások önmagukban is meghatározott átviteli tulajdonsággal rendelkeznek és jelen-2193099 létük a mikrohullámú rendszer zártságát, megbízhatóságát feltétlenül rontja. Érthető ezért az a törekvés, hogy az antennán belül alkalmazott mikrohullámú elemek számát lehetőleg minimálisra kell csökkenteni. Több polarizációs átvitel esetén hasonló meggondolások vonatkoznak a polarizációs átalakítókra is.The fact that DE 2,939,697 is incorporated herein by reference. [0007] The publication discloses the use of a flexible, semi-rigid waveguide as the internal waveguide of the antenna, which may also form a primary radiator and may be formed directly as a continuation of the external waveguide, a significant improvement over prior art. However, for the installation of an antenna, the cross-section and type of the external waveguide are generally determined by well-defined technical and economic parameters. The primary radiator aperture, lightning parameters, and major characteristics are determined by the connection and intended use, and these conditions very often result in the primary radiator aperture having a size and / or shape that is different from the external waveguide. In this case, a transition must be provided between the inner waveguide and the outer waveguide, and between the inner waveguide and the primary radiator. If the inner waveguide and the outer waveguide are of the same type, the first transition, and if the inner waveguide and the primary waveguide are the same, the second transition can be saved. When applying a transition, waveguide conditions should be provided between the input and output cross-sections, which have sufficient bandwidth, mode clarity and transmission parameters (attenuation, reflection factor). When using a specially constructed transition, one connection shall be provided at each end of the transition, which connections themselves have a specified transmission property and their presence will inevitably impair the integrity and reliability of the microwave system. It is therefore understandable that the number of microwave elements used within the antenna should be minimized. In the case of multiple polarization transmissions, similar considerations apply to polarization transducers.

A különböző keresztmetszetű hullámvezető szakaszok között adott paramétereket biztosító átmenet tervezése a bonyolult mérnöki feladatok közé tartozik. A számításokeredményeként gyakran olyan alakzatok adódnak, amelyek megvalósítása megmunkáíástechnikai korlátokba ütközik. A különböző átmenetek előállítása ezért még napjainkban is igen gyakran empirikus vagy fél-empirikus úton történik, és ezen előállítási módoknál a felület megmunkálhatósága a tervezés szabadságfokát korlátozza. A legtöbb mikrohullámú szerelvényt _ gyártó cég ezért meghatározott átmenet típusokat gyárt^és a felhasználónak a direkt’ úton való tervezés helyett a rendelkezésre álló elemek közül kell választania.Designing the transition between waveguide sections with different cross sections is a complex engineering task. As a result of the calculations, shapes are often produced, the implementation of which faces technical constraints. Therefore, even today, the production of various transitions is very often done empirically or semi-empirically, and the surface machinability of these modes of production limits the degree of design freedom. Most microwave assembly companies therefore manufacture certain transition types and the user has to choose from the available items rather than direct design.

A mikrohullámú antennák gyártásánál egy további technológiai nehézség adódik. Ahhoz, hogy a primer sugárzó a kívánt sugárzási karakterisztikával rendelkezzék, sok esetben kívülről terhelő gyűrűk alkalmazására van szükség. Ezeket a gyűrűket az apertúrához viszonyítottan koncentrikusan kell a primer sugárzó körül elrendezni. Elliptikus vagy a kör és a négyszög között átmenetet képező alakú apertúra keresztmetszetek esetén a koncentrikusság biztosítása nehéz, mert a tölcsér külső kontúrjához képest a belső nyílás excentrikus helyzetű is lehet, és a gyűrűk elkészítéséhez nem áll rendelkezésre vezető technológiai bázisfelület.An additional technological difficulty is encountered in the manufacture of microwave antennas. In order to have the desired radiation characteristic of the primary radiator, in many cases, externally-loaded rings are required. These rings should be arranged concentrically around the primary radiator relative to the aperture. In the case of elliptical or aperture cross-sections of circular and rectangular shape, it is difficult to ensure concentricity, since the inner opening may be eccentric with respect to the outer contour of the funnel and there is no technological base for ring preparation.

A találmány feladata olyan eljárás létrehozása, amely lehetővé teszi különböző méretű és/vagy alakú keresztmetszetek között átmenetet biztosító hullámvezető szakasz egyszerű és szabatos előállítását.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process which enables the waveguide section to be easily and accurately manufactured to provide a transition between cross-sections of different sizes and / or shapes.

A találmány feladatát képezi ezenkívül az eljárással készült hullámvezető szakaszt felhasználó antenna előállítása is.It is a further object of the present invention to provide an antenna using a waveguide section made by the method.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a hajlékony, félmerev hullámvezető, .amilyent például a hivatkozott HU 177.317 lajstromszámú szabadalmi leírás ismertet, megfelelő deformálhatósággal rendelkezik ahhoz, hogy egy, a megvalósítandó átmenet alakjára megmunkált tüskével megnyomva, annak alakját felvegye. A hullámvezető és a belőle képzett átmenet között külön csatlakozás kiépítésére nincs szükség, a hullámvezető falának folytonossága gondoskodik a közvetlen kapcsolatról.The present invention is based on the discovery that a flexible semi-rigid waveguide, such as that described in U.S. Patent Application Serial No. 177,317, is sufficiently deformable to be shaped to be shaped when pressed into a shape of a transition to be realized. There is no need for a separate connection between the waveguide and its transition, and the continuity of the waveguide wall provides a direct connection.

A találmány szerint tehát eljárást hoztunk létre különböző méretű és/vagy alakú keresztmetszetek között folyamatos és folytonos átmenetet képező hullámvezető szakasz előállítására állandó keresztmetszetű, hajlítható félmerev hullámvezetőből, és a találmány szerint a hullámvezető anyagánál lényegesen keményebb anyagból az átmenet alakjának megfelelő alakú tüskét készítünk, amelynek keresztmetszete a hossz mentén monoton függvény szerint változik^és azt az átmenetnek megfelelő hosszúságban tengelyirányban az állandó keresztmetszetű hullámvezető végén erővel bevezetjük_zés a hullámvezetőt az anyagára megengedett deformálási határral legfeljebb megegyező mértékben deformáljuk.Accordingly, the present invention provides a process for producing a continuous and continuous transient waveguide section of cross-sections of various sizes and / or shapes, and forming a transition pin having a cross-sectional shape of a substantially harder material than the waveguide. It varies along its length, as monotonic function ^ and axially at the end of the waveguide of constant cross force is introduced as transition _z, and the length of waveguide is deformed but not exceed the permissible extent of material deformation margin.

Az eljárás végrehajthatósága szempontjából előnyös, ha legalább 20%-os mértékben deformálható anyagú, előnyösen alumínium hullámvezetőt használunk.It is advantageous for the feasibility of the process to use a waveguide of at least 20% deformable material, preferably aluminum.

A találmány szerinti eljárás egy foganatosítási módjánál az átmenet teljes hosszában két egymásra merőleges tengelyre szimmetrikus keresztmetszeteket alakítunk ki.In one embodiment of the method of the invention, symmetrical cross-sections are formed along two orthogonal axes along the entire length of the transition.

Az eljárás végrehajtását egyszerűsíti, ha a deformálást hidegen végezzük.The procedure is simplified when the deformation is performed cold.

A felhasználási lehetőségeket növeli, ha a hullámvezető mindkét végébe egy-egy tüskével átmenetet készítünk, amelyek egymással egytengelyűek és belső végeik találkoznak, illetve egymástól legfeljebb három hullámhossznak megfelelő távolságra vannak.The possibilities of use are increased by making a transition at each end of the waveguide with a mandrel that is coaxial with its inner ends and spaced at intervals of up to three wavelengths.

A találmány szerinti eljárás közben arra is lehetőség adódik, hogy a tüskének a hullámvezető szakaszból kinyúló részét a hullámvezető szakasz külső felületének vagy erre felszerelt egyéb elemnek a soronkövetkező forgácsolásos megmunkálásnál még a tüske kihúzása előtt központosító elemként használjuk. Ez a lehetőség a terhelő gyűrűk koncentrikus kiképzését problémamentessé teszi.In the process of the invention, it is also possible to use a portion of the mandrel extending from the waveguide section as a centering member for subsequent machining during the subsequent machining of the outer surface of the waveguide section or any other element mounted thereon. This option makes the concentric training of the load rings problem-free.

Különösen előnyös, ha a szélső keresztmetszetek közül legalább az egyik hiperelliptikus, de további előnyök származnak abból, ha az említett szakasz mindkét vége és közöttük bármely keresztmetszet hiperellipszis alakú, ahol is az egyik szélső keresztmetszettől a másikig haladva a hiperellipszist meghatározó összefüggésben szereplő kitevők monoton függvény szerint változnak.It is particularly advantageous to have at least one of the outermost sections hyper-elliptic, but further advantages are to have at each end of said section and between them a hyper-elliptical shape, where the exponents in one of the outermost sections are in a monotone function change.

A teljes keresztmetszet hiperelliptikus kiképzése egyrészt azt az előnyt vonja maga után, hogy a tüske elkészítéséhez numerikus vezérlésű szerszámgépek felhasználhatók, miután az átmenet minden keresztmetszete matematikai pontossággal definiált, másrészt pedig a kitevő nagyságának és a hossz mentén való változási meredekségének megválaszthatósága méretezési lehetőséget ad a tervezésnél, amire a korábbi megoldásoknál nem volt lehetőség.Hyperelliptic training of the entire cross-section has the advantage that numerically controlled machine tools can be used to produce the mandrel, since each cross-section of the transition is defined with mathematical accuracy, and the possibility of designing the size of the expander and its slope which was not possible with previous solutions.

A találmány egy foganatositási módjánál úgy járunk el, hogy amennyiben a két szélső keresztmetszet közötti méreteltérés és az átmenet előírt alaktényezője egyetlen hullámvezető megengedett deformációjánál nagyobb mértékű alakváltozást igényelne, akkor a szükséges átmenetet több, egymástól lépcsőzetesen különböző méretű hullámvezető szakasz3In one embodiment of the invention, if the dimensional difference between the two end cross-sections and the required deformation factor of the transition require a greater degree of deformation than the permissible deformation of a single waveguide, the required transition is provided by several waveguide sections of different sizes.

-3193099 bői, több lépcsőzetesen változó méretű tüske alkalmazásával állítjuk elő oly mó.don, hogy a tüske kihúzása után kapott hullámvezető szakaszokat csatlakozó keresztmetszettel egymáshoz kapcsoljuk.-3193099 is made using a plurality of stepwise variable spikes, such that the waveguide sections obtained after the spike is pulled out are joined to one another by a cross-section.

A találmány szerinti eljárással készített hullámvezető szakasz nagyon sok felhasználási területen önmagában is használható, például átmenet vagy polarizációs átalakító, adott esetben primer sugárzó tölcséreként, a találmány szerint különös jelentőséget tulajdonítunk az olyan antennában történő felhasználásának, amelynek primer sugárzója, belső tápvonala és külső tápvonalhoz való csatlakozása van, és a találmány szerint a hullámvezető szakasz legalább a belső tápvonal egyik végénél a csatlakozástól távolodóan monoton táguló keresztmetszettel van kialakítva és a belső tápvonalat a deformáláshoz kiindulásul választott hajlítható, félmerev hullámvezető képezi. A találmány szerinti eljárással készített hullámvezetőből természetesen nemcsak egyet, hanem az antennára előírt paraméterek által meghatározott számút és tulajdonságút használhatunk. így például előnyös, ha az antenna primer sugárzóját deformálással tágított hullámvezető szakasz képezi.The waveguide section produced by the method of the invention can be used alone for a wide range of applications, for example as a transition or polarization converter, optionally as a primary radiator funnel, according to the invention of particular importance for use in an antenna having a primary radiator, internal and, according to the invention, the waveguide section is formed at least at one end of the inner feed line by a monotonic expanding cross section away from the connection and the inner feed line is initially formed by a flexible semi-rigid waveguide selected for deformation. Of course, not only one of the waveguides produced by the method according to the invention can be used, but also the number and property determined by the parameters required for the antenna. Thus, for example, it is preferred that the primary radiator of the antenna is a waveguide section expanded by deformation.

Kétpolarizációs vételre és adásra szánt antenna esetében előnyös, ha a primer sugárzópolarizációs átalakítóhoz, ez pedig polarizációs váltóhoz kapcsolódik, amelynek egy-egy polarizációs kapuja egy-egy hajlítható, íélmerev hullámvezetőből kialakított belső tápvonalhoz kapcsolódik. További egyszerűsítést jelent, ha az antenna polarizációs átalakítója és primer sugárzója egyetlen, kétoldalról befelé szűkülő átmenettel deformált hullámvezető szakaszból van kiképezve.In the case of an antenna for dual polarization reception and transmission, it is advantageous for it to be coupled to a primary radiation polarization converter, which in turn has a polarization gate connected to an internal power line formed by a flexible, rigid waveguide. It is a further simplification if the antenna polarization converter and the primary transmitter are formed from a single waveguide section deformed by a tapering from both sides.

A villamos paraméterek alakulását kedvezően befolyásolja, ha az antenna primer sugárzója a deformáláshoz felhasznált tüskével központosítottan előállított terhelő gyűrűkkel van ellátva.The evolution of electrical parameters is positively influenced when the primary radiator of the antenna is provided with load rings that are produced centrally by the mandrel used for deformation.

A találmány szerinti megoldást a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon azThe present invention will now be described in more detail with reference to the following exemplary embodiments. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti eljárást szemléltető vázlat, aFigure 1 is a schematic diagram illustrating the process of the invention, a

2. ábra az eljáráshoz használt tüske negyedének alakját szemléltető vázlat hiperelliptikus keresztmetszetek választásakor, aFigure 2 is a schematic diagram showing the shape of a quarter of the mandrel used in the process when selecting hyperelliptic cross-sections,

3. ábra mikrohullámú antenna elrendezési vázlata, és aFigure 3 is a schematic diagram of a microwave antenna and a

4. ábra a 3. ábrán vázolt antenna egy jellemző részletének nagyított képe.Figure 4 is an enlarged view of a typical detail of the antenna shown in Figure 3.

Az 1. ábrán alumínium csőből készült hajlékony, félmerev 1 hullámvezetőt tüntettünk fel, amelynek kialakítása a hivatkozott HU 177.317 lajstromszámú szabadalomban leírtaknak felel meg és keresztmetszete hiperelliptikus. A hiperellipszist azFig. 1 shows a flexible semi-rigid waveguide 1 made of aluminum tubing having the design described in the aforementioned Patent Application No. HU 177.317 and having a hyperelliptic cross-section. Hyperellipsis is

RU Rf - >RU Rf ->

β összefüggések írják le, ahol x és y a keresztmetszeti síkban vett két egymásra merőleges tengely, m és n kitevő pedig 2-nél nagyobb számok. Az összefüggésből kivehetően a és b a keresztmetszetének az x és y tengelyek irányában vett tengelyeit adják. Ha m = n = 2 és a = b, akkor a hiperellipszis körbe megy át, ay=b esetén ellipszist kapunk, és ha m és n kitevők értéke növekszik, akkor a keresztmetszet egyre sarkosabbá válik és a kefesztmetszet téglalaphoz közelít.β is represented by x, where x and y are two perpendicular axes taken in the cross-sectional plane, and m and n are numbers greater than 2. It can be deduced from the relation that the axes of the cross section of a and b in the direction of the x and y axes are given. If m = n = 2 and a = b, then the hyperellipse passes through a circle, for a y = b an ellipse is obtained, and as the values of the exponents m and n increase, the cross section becomes more polar and the brush section approaches a rectangle.

Az egyenletes keresztmetszetű 1 hullámvezetőből változó keresztmetszetű hullámvezető szakaszt olyan 2 tüske felhasználása révén kaphatunk', amelynek alakja a hossz mentén a kívánt függvény szerint változik. A 2 tüske anyaga az 1 hullámvezetőnél lényegesen keményebb, például acélból készül és lejtős 3 bevezető szakasza, a kívánt átmenetnek megfelelő 4 átmeneti szakasza, 5 válla és a 4 átmeneti szakasszal koncentrikus 6 tengelye van, amely körkeresztmetszetö.The variable cross-section waveguide section 1 can be obtained by using a mandrel 2 whose shape varies along the desired function. The material of the mandrel 2 is substantially stiffer than the waveguide 1, for example made of steel and has a sloping inlet section 3, a transition section 4 corresponding to the desired transition, a shoulder 5 and a concentric axis 6 with a transition section 4.

A 4 átmeneti szakasz elején a 2 tüske keresztmetszete az 1 hullámvezetőével azonos. Az eljárás során a 2 tüskét az 1 hullámvezető nyitott végébe ütjük, és ezzel a 4 átmeneti szakasznak megfelelően alakját deformáljuk. Ez a művelet célszerűen úgy hajtandó vegre, hogy a 2 tüske felületét mégfelelő kenést biztosító folyadékkal nedvesítjük, majd az 1 hullámvezetőt kívülről megfogva a 2 tüskét tengelyirányú apró, ismételt erőhatással beütjük. A beütés történhet egy hengeralakú súlynak a 6 tengely mentén történő csúsztatásával és az 5 vállnak való ütköztetésével, de pneumatikus ütőszerszámnak a felhasználásával is.At the beginning of the transition section 4, the mandrel 2 has the same cross-section as the waveguide 1. In the process, the mandrel 2 is punched into the open end of the waveguide 1, thereby deforming it according to the transition section 4. This operation is preferably carried out by wetting the surface of the mandrel 2 with a lubricating fluid, and then grasping the waveguide 1 and striking the mandrel 2 with a small, axial, repeated force. The punching can be done by sliding a cylindrical weight along the axis 6 and striking the shoulder 5, but also by using a pneumatic impact tool.

Ahhoz, hogy a 2 tüskét akadálytalanul kivehessuk az 1 hullámvezetőből, a 4 átmeneti szakasznak monoton táguló keresztmetszettel kell rendelkeznie. Az 1 hullámvezető anyagának legalább 20%-os, legfeljebb pedig mintegy 30%-os relatív deformálhatósága van. Ahhoz, hogy a megengedettnél nagyobb mértékű deformáció ne keletkezzen, azt kell biztosítani, hogy a 4 átmeneti szakasz kerülete legfeljebb mintegy t,3-szoros legyen az í hullámvezető belsejének kerületénél.In order for the pin 2 to be unhindered from the waveguide 1, the transition section 4 must have a monotonically expanding cross section. The material of the waveguide 1 has a relative deformability of at least 20% and at most about 30%. In order to prevent deformation exceeding the allowable limit, it is necessary to ensure that the circumference of the transition section 4 is not more than about 3 to 3 times the circumference of the waveguide.

A monoton jelleg nem ezt jelenti, hogy a keresztmetszethek nem lehet olyan mérete, amely az átmenet mentén csökken, hanem azt, hogy a kihúzhatóság érdekében a 2 tüske palástjának alakja tengelyirányban monoton. Amennyiben a 2 tüske 4 átmeneti szakaszának keresztmetszete kisebb az 1 hullámvezetőénél, akkor a fal anyagának lesznek olyan részei, amelyek a horpasztó erők hatására simulnak a 2 tüskéhez.The monotonic nature does not mean that the cross-sections cannot be of a size that decreases along the transition, but that the shape of the mandrel 2 is monotonically axial for pull-out. If the transverse section 4 of the mandrel 2 has a cross-section smaller than the waveguide 1, the wall material will have portions that are flush with the mandrel 2 due to the clamping forces.

Ha a megkívánt deformáció mértéke az anyagra megengedett értéket meghaladja, az átmenetet több lépcsőben kell kialakítani. Ehhez olyan második (a rajzon nem vázolt) félmerev hullámvezetőből kell kiindulni, amelynek keresztmetszeti területe megegyezik az 1 hullámvezető maximális deformálásaIf the degree of deformation required is greater than that allowed for the material, the transition must be made in several steps. To do this, start from a second semi-rigid waveguide (not shown) with a cross-sectional area equal to the maximum deformation of the waveguide 1

-4193099 után kapott keresztmetszeti területtel, és második tüskével ezen második hullámvezető deformációját végezzük el. A második hullámvezetőnek a táguló (deformált) szakaszát levágva, megfelelő csatlakozások kialakítása mellet az átmeneti szakaszok egyesíthetők.And a second mandrel to deform this second waveguide. By cutting off the expanding (deformed) section of the second waveguide, the transition sections can be merged while making appropriate connections.

A 2. ábrán egy átmenet alakjának negyedét nagyított, távlati ábrázolásban szemléltettük. A Z tengely mentén a hipereíliptikus függvényt meghatározó mindkét kitevő monoton csökken, a értéke monoton növekszik, b értéke pedig monoton növekedése közben a értékéhez közelít. Ilyen módon a kezdeti elliptikus keresztmetszet körhöz hasonló keresztmetszetbe megy át.Figure 2 illustrates a quarter of a transition shape in an enlarged perspective view. Along the Z axis, each of the two determinants of the hyperliptic function decreases monotonically, the value of a increases monotonically and the value of b approaches its value as it increases monotonically. In this way, the initial elliptical cross section passes through a cross section similar to a circle.

Bár a hipereíliptikus keresztmetszet alkalmazásának számos előnye van (definiáltság, méretezési lehetőség), a 2 tüske alakjának nem kell feltétlenül hiperelliptikusnak lennie. Elliptikus vagy elliptikushoz hasonló keresztmetszetek éppúgy alkalmazhatók, mint az ismert átmenetekhez szokásosan használtak, amennyiben a monotonitás feltételének eleget tesznek.Although the use of a hyperliptic cross-section has many advantages (definition, scalability), the shape of the mandrel 2 need not be hyper-elliptical. Elliptical or elliptical cross-sections can be used as well as those commonly used for known transitions, provided that the condition of monotony is fulfilled.

A 2 tüske végén lévő körkeresztmetszetn, a 4 átmeneti szakasszal koncentrikus 6 tengely jelenléte lehetővé teszi, hogy még a 2 tüske kihúzása előtt (vagy ismételt bevezetésekor) az 1 hullámvezetőre kívülről ráhúzott fémből a belső keresztmetszettel koncentrikus terhelő gyűrűket alakítsunk ki. Ehhez a 6 tengelyt forgácsoló gépben központosításra használjuk.The presence of a concentric axis 6 at the end of the mandrel 2 at the end of the mandrel 2 with the transition section 4 allows the inner cross-section to be concentricly loaded with the inner cross-section before the mandrel 2 is pulled out (or reintroduced). For this purpose, the 6 shafts are used for centering in a cutting machine.

A találmány szerinti eljárással kialakított átmenet az alkalmazott technológia következtében közvetlenül az 1 hullámvezető folytatását képezi, és ebből adódik, hogy a hagyományos, külön kiépített átmenetek használatához képest az egyik csatlakozást (a vele járó mechanikai és az átvitelt befolyásoló korlátokkal együtt) megtakarítottuk. Az átmenet alakjától függően használható két különböző alakú és/vagy keresztmetsz-etű hullámvezető között csatlakoztató elemként, polarizációs átalakítóként, primer sugárzóként vagy egyéb olyan mikrohullámú eszközként, ahol változó keresztmetszetű tápvonalszakaszra van szükség.The transition according to the invention is a direct extension of the waveguide 1 as a result of the technology used and results in one of the connections (with the associated mechanical and transmission constraints) being saved compared to the use of conventional, custom-built transitions. Depending on the shape of the transition, it can be used as a coupling element between two waveguides of different shapes and / or cross-sections, as a polarization converter, a primary radiator or other microwave device requiring a variable cross-section of a power line.

Külön említést érdemel az a lehetőség, hogy az t hullámvezetőt kétoldalról egy-egy 2 tüskével deformáljuk, és ekkor középen szűkülő, kifelé haladva pedig táguló két egyesített szakaszt kapunk. Ehhez a kiindulási 1 hullámvezető szakaszt a kellő hosszúságúra kell leszabni. Ilyen középen szűkülő konfiguráció használható polarizációs átalakítóként. A két egymással szemközti átmenet egytengelyűsége úgy biztosítható, ha mindkét tüskének közős 6 tengelye van, és a tüskéken a külön kiépített tengely számára központos vezető furat van kiképezve. A két szemközti tüskét célszerű egyidejűleg egymással szemközt ható erővel az 1 hullámvezető szakaszba ütni.Of particular note is the possibility of deforming the waveguide t from the two sides with one mandrel 2, whereby two converging sections are obtained which taper in the middle and expand outwards. To do this, the initial waveguide section 1 must be cut to a sufficient length. Such a center-tapered configuration can be used as a polarization converter. The unity of the two opposing transitions can be assured by having both pins having a common axis 6 and having a central guide hole for the separately formed axis. It is expedient to strike the two opposing pins simultaneously into the waveguide section with a mutually acting force.

Most a 3. ábrára hivátkozunk, amelyen a találmány szerinti eljárással készült több hullámvezető szakaszt tartalmazó mikrohullámú antenna vázlatát szemléltettük. A 4. ábra aReferring now to Figure 3, there is shown a schematic diagram of a microwave antenna comprising a plurality of waveguide sections of the method of the present invention. Figure 4 a

3. ábra primer sugárzóját és az ahhoz csatlakozó szerelvényeket nagyított léptékben mutatja. A példakénti esetben az antenna jobbforgású és balforgású körpolarizált jelek vételére és sugárzására alkalmas. Az antenna parabola alakú 7, tükröt.ennek fókuszában elhelyezett 8 primer sugárzót, ehhez csatlakozó 9 polarizációs átalakítóba 9 polarizációs átalakító kimenetéhez kapcsolt kétpolarizációs kapujú 10 polarizációs váltót, ennek egyik 11 polarizációs kapujával öszszekapcsolt, a találmány szerinti átmenetben végződő 13 belső tápvonalat és másik 12 polarizációs kapujához kapcsolt második 14 belső tápvonalat tartalmaz. A 13 és 14 belső tápvonalak a 7 tükör mögött kiépített csatlakozásokon keresztül 15 és 16 külső tápvonalhoz csal lakoznak.Figure 3 shows an enlarged view of the primary radiator and associated fittings. In the exemplary case, the antenna is capable of receiving and transmitting right-hand and left-hand circularly polarized signals. The antenna is a parabolic mirror 7, a reflector of which is a primary radiator 8, a polarization transducer 10 connected to a polarization converter output 9 connected to the polarization converter output 9, a polarization gate 11 connected thereto comprises a second internal supply line 14 connected to its gate. The internal supply lines 13 and 14 connect to the external supply lines 15 and 16 via the connections behind the mirror 7.

A körpolarizációjú vétel miatt a 8 primer sugárzó mindkét tengelye azonos hosszúságú, és a találmány szerinti eljárással készített tölcsére van. A 4. ábrán megfigyelhetjük, hogy a 8 primer sugárzó és a mögötte lévő 9 polarizációs átalakító egyetlen hullámvezető kétoldalról történő deformálása révén készült, így a két elem között egyébként szükséges csatlakozás automatikusan adódik. A 9 polarizációs átalakító kimenetén két egymásra merőleges lineárisan polarizált hullámot kapunk. A 8 primer sugárzót kívülről a sugárzási karakterisztikát befolyásoló 17 terhelő gyűrűk veszik körül.Because of the circularly polarized reception, both axes of the primary radiator 8 are of the same length and are located in a funnel according to the invention. In Figure 4, it can be seen that the primary radiator 8 and the polarization converter 9 behind it are made by deforming a single waveguide on both sides so that the otherwise necessary connection between the two elements is automatically provided. The output of the polarization converter 9 produces two orthogonal linearly polarized waves. The primary radiator 8 is externally surrounded by load rings 17 which influence the radiation characteristic.

A 10 polarizációs váltó függőlegesen lefelé irányuló 12 polarizációs kapuja az egyik irányban lineárisan polarizált jeleket a célszerűen mintegy 1:2 arányú tengelyhosszakkal rendelkező 14 belső tápvonalhoz továbbítja. A 14 belső tápvonal keresztmetszete azonos a 15 és 16 külső tápvonalakéval, átmenet kiépítésére itt nincs szükség. A 10 polarizációs váltó 11 polarizációs kapuján a keresztmetszet tengelyeinek aránya mintegy 1:1, ezért a mintegy 1:2 arányú tengelyekkel rendelkező 13 belső tápvonalhoz való csatlakozást átmenettel kell megoldani. Az átmenet a 13 belső tápvonal végének az említett keresztmetszetek között optimális átmenetet biztosító alakú tüskével végzett deformálásával kapjuk meg.The vertically downwardly polarizing gate 12 of the polarization converter 10 transmits signals linearly polarized in one direction to an internal feed line 14, preferably with axial lengths of about 1: 2. The internal feed line 14 has the same cross-section as the external feed lines 15 and 16, so no transition is required. The polarization gate 11 of the polarization converter 10 has a cross-sectional axis ratio of about 1: 1, so connection to the internal feed line 13 with axes of about 1: 2 has to be solved temporarily. The transition is obtained by deforming the end of the inner feed line 13 with a mandrel shaped to provide an optimum transition between said cross-sections.

A 3. és 4. ábrákon vázolt antenna összes hullámvezető szakasza hipereíliptikus keresztmetszetű.All waveguide sections of the antenna shown in Figures 3 and 4 have a hyper-elliptical cross-section.

Ha az itt vázolt antennát a hagyományos szerelvényekkel építenénk, akkor szükség lenne a 13 belső tápvonal és az átmenet között kiépített csatlakozásra, külön átmenet alkalmazására, továbbá külön polarizációs átalakítóra, primer sugárzóra és közöttük csatlakozásra. Mindezeket az elemeket a bemutatott módon megtakarítottuk, amivel a szerkezet költsége jelentősen csökkent, megbízhatósága nőtt, villamos paraméterei javultak.If the antenna outlined here were to be constructed with conventional fittings, then there would be a need for a connection between the internal power line 13 and the transition, a separate transition, and a separate polarization converter, primary radiator, and connection between them. All these elements were saved as shown, which significantly reduced the cost of the structure, increased reliability, and improved electrical parameters.

-5193099-5193099

Természetesen a 3. és 4. ábrákon bemutatott antennánál egyszerűbb antenna is készíthető, például lineárisan polarizált jelek vételére és sugárzására, amikor egyetlen belső tápvonalat használunk és ennek keresztmetszete megegyezik a külső tápvonaléval. Ilyen esetben a helső tápvonal végének tőlcséres nyitásával a primer sugárzó kialakítható. Itt előny származik a hagyományos primer sugárzó megtakarításából és a csatlakozás elmaradásából, továbbá az ezzel összefüggő paraméterek javulásából.Of course, a simpler antenna than that shown in FIGS. 3 and 4 can be provided, for example, for receiving and transmitting linearly polarized signals using a single internal power line having the same cross-section as the external power line. In such a case, the primary radiator may be formed by tapping open the end of the outer feed line. Here, there is an advantage in saving and eliminating the traditional primary radiator, as well as improving related parameters.

Az itt vázolt két példa között számos közbenső változat sőt egyéb változatok is elképzelhetők, azt azonban beláthatjuk, hogy a találmány szerinti átmenet mikrohullámú antennában való használata számos előnyt rejt magában.Many intermediate variants and even other variants are conceivable between the two examples outlined herein, but it will be appreciated that the use of the transition of the invention in a microwave antenna has many advantages.

Claims

PATENT CLAIMS

A method for producing a continuous and continuous transverse waveguide section of varying size and / or shape cross-sections from a material of substantially harder material than that of the waveguide (1) to form a transition mandrel (2). the cross-section of which is varied along its length according to a monotonous function and is forcefully applied axially to the transition at the end of the constant cross-section waveguide (1) and deformed to the extent of the deformation limit of its material.

Method according to Claim 1, characterized in that a waveguide (1) of at least 20% deformable material, preferably aluminum.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that symmetrical cross-sections are formed along two perpendicular axes along the entire length of the transition waveguide (1).

4. The process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the deformation is carried out in the cold.

5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a transition is made at each end of the waveguide (1) with a mandrel (2) which are coaxial with their inner ends and spaced at intervals of up to three wavelengths.

6. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the part of the mandrel (2) extending from the waveguide (1) is used as a centering element for subsequent machining of the outer surface of the waveguide (1) or other element mounted thereon.

7. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the extreme 6

1 ° of at least one of the hyperelliptic cross sections,

where x and y are the two perpendicular axes taken in the cross-sectional plane, and m and n are numbers greater than 2; a and b are the axes of the cross section in the x and y axes.

8. A method according to claim 7, characterized in that both ends of said section and any cross section therebetween are hyper-ellipsoidal, wherein the exponents (m, n) varying from one extreme section to the other in a hypothesized context vary according to a monotone function.

9. Figures 1-8. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the required transition from several waveguide (1) sections of varying degrees, varying in size by more than the permissible deformation of the single waveguide (1) is made by using a mandrel by interconnecting the corrugated sections (1) obtained after the mandrel has been pulled out.

10. Figures 1-9. An antenna comprising a waveguide (1) section produced by the method according to any one of claims 1 to 5, having a primary radiator (8), an internal feed line (13, 14) and a connection to an external feed line (15, 16). at one end of the internal feed line (13, 14) having a monotonically expanding cross-section distant from the connection _; and the internal feed line (13, 14) is formed by a flexible, rigid waveguide (I) initially selected for deformation.

Antenna according to Claim 10, characterized in that the primary emitter (8) consists of a waveguide (1) section expanded by deformation.

Antenna according to Claim 10 or 11, characterized in that the primary emitter (8) is connected to a polarization converter (9), which is connected to a polarization converter (10) having a polarization gate (11, 12). connected to an internal feed line (13, 14) formed of a flexible, rigid waveguide (1).

Antenna according to Claim 12, characterized in that its polarization converter (9) and its primary radiator (8) are formed by a single waveguide (1) section deformed by a tapering from both sides.

Antenna according to Claim 11, characterized in that the primary radiator (8) is provided with a load centering ring (17) which is produced in a precisely centered manner by the mandrel (2) used for deformation.

-6193099

Antenna according to any one of claims 10 to 14, characterized in that its internal feed line (13, 14) furthermore has a cross-section of each waveguide section produced by deformation hyper-lipidic.