DE1765940A1 - Hohlleiter mit Wendelstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Hohlleiter mit Wendelstruktur und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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- H01P3/13—Hollow waveguides specially adapted for transmission of the TE01 circular-electric mode
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 27, DEN
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22
Sumitomo Electric Industries, Ltd.,
15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan
Hohlleiter mit Wendelstruktur und Verfahren zu
dessen Herstellung „
, φ
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlleiter mit Wendelstruktur
zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere Millimeterv/ellen, über große Entfernung hinweg und
auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlleiters.
109847/0525
Bekanntlich eignet sich zur Übertragung der l'K^-Welle bei
Hillimeterwellen ein Hohlleiter mit Wendelstruktur am besten.
Ein derartiger bekannter Hohlleiter ist in Fig. 1 gezeigt. Dieser Hohlleiter besteht aus einem dünnen isolierten Kupferdraht
1, der schraubenförmig gewickelt ist und der die Innenfläche
des Hohlleiters bildet. Um diesen schraubenförmig gewickelten Kupferdraht herum ist ein eine gleichförmige Dicke
besitzender Mantel 2 aufgebracht. Dieser Mantel besteht üblicherweise aus zwei Schichten, von denen die eine eine
Impedanztransformationsschicht darstellt, während die andere eine auf die erstgenannte Schicht aufgebrachte, mit Verlusten
behaftete Schicht ist. Der genannte Mantel 2 ist von einem Schutzmantel 3 umgeben, der aus einem Eisenrohr bestehen kann.
Anstelle des schraubenförmig gewickelten Drahtes können jedoch auch nebeneinander angeordnete elektrisch leitende Ringe verwendet
werden, die gegenüber der Wellenlänge der jeweiligen Übertragungswelle hinreichend dünn sind; diese Leiterringe
bilden die Innenwand des Hohlleiters. Die elektrische Leitfähigkeit
der Innenfläche eines derartigen Hohlleiters mit Wendelstruktur ist anisotrop. Dies bedeutet, daß der spezifische Widerstand in Umfangsrichtung der Wendel 1 klein ist,
während er in Axialrichtung unendlich groß ist. Ein Hohl- · leiter mit Wendelstruktur besitzt die Eigenschaft, daß der
ΤΚ.,.-Wellentyp, bei dem sich eine elektrische Komponente
kreisförmig ausbreitet, nahezu keine Bedämpfung erfährt,
während auf der anderen Seite diejenigen Wellen, die in Axialrichtung eine elektrische Stromkomponente besitzen, absorbiert
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und zum größten Teil bedämpft werden. So wurde z.B. beim
TE0/,-Wellentyp eine Dämpfung von etwa 1,3 bis 1,4- dB/km
für einen Hohlleiter mit Wendelstruktur bei einem Innendurch
messer von 51 nun und einer Frequenz von 50 GHz ermittelt.
Allgemein gesprochen treten .in dem Fall, daß die Innenfläche
eines Hohlleiters mit Wendelstruktur ausgezeichnet rund und
in Achsenrichtung gerade verläuft, keine unerwünschten Wellentypen auf, und zwar zufolge der Wellentypumwandlung. Wird
der TÜQ.-Wellentyp bei einem schraubenförmigen Hohlleiter
benutzt, so tritt lediglich eine Dämpfung einer Exponentialfunktion des Achsenabstands auf, und zwar zufolge der Wärmeverluste.
In dem Fall, daß die Innenseite des schraubenförmigen Hohlleiters bzw. Hohlleiters mit Wendelstruktur irgendwelche
Unregelmäßigkeiten oder Deformationen aufweist, ändert sich der TE0/.-Wellentyp in verschiedene unerwünschte Wellentypen
um. Dabei tritt ein Umwandlungsverlust auf. Welche Wellentypen
aus dem Wellentyp TEq,. hervorgehen, hängt von den Unregelmäßigkeiten
bzw. Deformationen ab.
TE0N-Wellentypen (N ist eine positive ganze Zahl) werden
durch Änderungen des Innendurchmessers des Hohlleiters her- · vorgerufen; TX^-Wellentypen (X ist hier E oder M, und N
ist eine positive ganze Zahl), wie die Wellentypen TM-,.,
P ... TE,,,., TE,|2 ... entstehen durch Achsenverbiegung.
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Von den verschiedenen unerwünschten Wellentypen verzerren insbesondere die Wellentypen ΤΈ,.*, ^ip die ti b ertragung seigenschaften
des TEq.-Wellentyps. Der TE^p-Wellentyp ist
mit dem TEq.-Wellentyp fest gekoppelt; er ist von diesem
Wellentyp extrem schwer zu trennen.
Es ist bereits bekannt, daß der in Fig. 1 gezeigte Mantel 2
soweit wie möglich zur Absorption der unerwünschten Wellentypen wirksam beiträgt.
Fig. 2 veranschaulicht in einem Smith-Diagramm den Wandleitwert
des in Fig. 1 dargestellten schraubenförmigen Hohlleiters. Der Mittelpunkt des Smith-Diagramms ist auf den von
der Innenseite des Hohlleiters her in radialer Richtung be-
Il
trachteten Wandleitwert normiert, z.B. auf j=»sr Yo
(Yo: Leitwert des Leerraumes). Dabei besteht der den schraubenförmigen Innenleiter 1 überziehende Mantel 2 aus
einem Isoliermaterial mit einer Dielektrizitätskonstante von 4·. Die Übertragungswelle besitzt eine Frequenz von 55»5 GHz.
In dem Smith-Diagramm sind zwei Gruppen von Linien gleicher Dämpfungswerte dargestellt,. Die den Wellentyp TEx.^ betreffen-r
den Linien sind dabei stark ausgezogen, während die dem TE,.--Wellentyp
zugehörigen Linien gestrichelt dargestellt sind. Aus dem den Wandleitwert eines schraubenförmigen Hohlleiters
angebenden Diagramm dürfte dabei ersichtlich sein, daß irgendein
eii/ Punkt in diesem Diagramm je ein Dämpfungswert bei dem
eii/ Punkt in diesem Diagramm je ein Dämpfungswert bei dem
und dem TE^.-Wellentyp entspricht.
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Wird ein Wandleitwert dahingehend bestimmt, daß für den
Wellentyp TE. ~ ein höherer Dämpfungswert erreicht werden
soll, so kann der Dämpfungswert d.h. der Übertragungsverlust bei dem Wellentyp TE., nicht frei gewählt werden.
Die in dem Smith-Diagramm eingetragene dicke Linie 4 veranschaulicht
eine Bahn eines Wandleitwertes, der gewählt werden sollte, wenn beide Dämpfungswerte bei den Wellentypen TE.o
und TE., gleichzeitig höhere Werte besitzen sollen. Hieraus folgt, daß der Dämpfungswert bzw. Übertragungsverlust bei
dem Wellentyp TE., durch den Dämpfungswert d.h. Übertragungsverlust bei dem Wellentyp TE.p begrenzt wird. Um eine Signalverzerrung
zufolge des Auftretens unerwünschter Wellentypen zu vermeiden, ist es notwendig, die Dämpfungswerte bei den
Wellentypen TE^ und TE., so groß wie möglich zu machen.
Dies ist bei dem in Fig. 1 dargestellten bekannten schraubenförmigen Hohlleiter in nachteilhafter Weise nicht möglich.
Im folgenden sei die vorliegende Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben werden.
Fig. 3 bis 5 und 11 zeigen dabei in Schnittansichten gemäß
der Erfindung hergestellte Hohlleiter mit Wendelstruktur. Fig. 6(b), 7(b) und 8 bis 10 veranschaulichen in Perspektivansichten
das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters mit Wendelstruktur.
Fig. 12 veranschaulicht in einem Kurv en diagramm das
•Frequenzverhalten der Dämpfungskonstante beim TE^g
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Bevor auf die Erfindung näher eingegangen wird, sei zuvor
bemerkt, daß durch die vorliegende Erfindung ein neuer,
verbesserter schraubenförmiger Hohlleiter geschaffen ist, der die Wachteile bisher bekannter Hohlleiter nicht aufweist.
Die unerwünschte Beziehung zwischen den Dämpfungswerten d.h. Übertragungsverlusten bei den Wellentypen TE/ip
und TE^ wird gemäß der vorliegenden Erfindung aufgehoben.
Gemäß der Erfindung hergestellte schraubenförmige Hohlleiter gestatten die geweilige Wandimpedanz entv/eder kontinuierlich
oder nichtkontinuierlich in Richtung der Mantelach.ee zu
ändern, z.B. dadurch, daß Ummantelungen - nachstehend auch nur Mantel genannt - aus Isoliermaterialien mit
unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten abwechselnd auf der Wendel des Hohlleiters in der Axialrichtung angeordnet
v/erden.
Im folgenden sei auf die in Fig. 3 gezeigte Schnittansicht
eines schraubenförmigen Hohlleiters näher eingegangen, der
eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der in Fig. 3 dargestellte schraubenförmige Hohlleiter enthält
einen isolierten Leiterdraht 1 von relativ geringem Durchmesser. Dieser Leiterdraht 1 ist unter dicht aneinander
anliegenden Windungen schraubenförmig gewickelt· Ferner enthält
der Hohlleiter zwei Arten von Mänteln 5, 6 aus Isoliermaterialien
unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten. Die Mäntel 5» 6 sind in wechselnder Folge um die Leiterdrahtwendel
herum angeordnet. Um beide Mäntel 5» 6 herum
ist ein äußerer Schutzmantel 3 aufgebracht.
Bei der in Fig. J dargestellten Ausführungsform der Erfindung
ist es möglich, die Mantel 5» 6 so auszulegen,
daß höhere Dämpfungswerte bei den Wellentypen TExJg un^·
erzielt werden als dies bei einem herkömmlichen schraubenförmigen Hohlleiter mit gleichmäßiger Wandimpedanz der
Fall ist. Wenn z.B. der Wandleitwert des Mantels 5 so gewählt
wird, daß die Dämpfungswerte bei den Wellentypen TEx.ρ
und TExJx, gleich 10 dB/m bzw. 2 dB/m betragen, während die
entsprechenden Werte für den Mantel 6 gleich 0,5 dB/m bzw. 20 dB/m betragen, und im übrigen die Längen der Mantel 5»
in axialer Richtung gleich 5 cm bzw. 10 cm gewählt v/erden, dann betragen die Dämpfungswerte dieses schraubenförmigen
Hohlleiters etwa 7 dB/m bei dem Wellentyp TExJ2 und 8 dB/m
bei dem Wellentyp TExJx.. Dies stellt eine Verbesserung von
5 bis 6 dB/m gegenüber dem Fall dar, bei dem durch den unerwünschten
Zusammenhang zwischen den Verlusten bezüglich des Wellentyps TE^ ^ ein "Verlustwert von 2 bis 3 dB/m kaum erreichbar
ist, wenn die Verluste eines schraubenförmigen Hohlleiters mit gleichmäßiger Wandimpedanz für den Wellentyp TExJp auf
7 dB/m oder auf einen entsprechenden Wert festgelegt sind.
Nachstehend seien einige praktische Angaben über einen hergestellten
schraubenförmigen Hohlleiter angegeben. Ein 0,14- mm dicker Kupferdraht mit einer 20 /U dicken Lackschicht wird
dicht zu einer Wendel gewickelt,und zwar derart, daß eine
kreisförmige Innenfläche eines Hohlleiters mit einem Durch- ·
messer von 5,1 cm entsteht. Sodann werden in wechselnder
Folge die Mantel 5i 6 um die Wendel 1 herum angeordnet.
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Die Länge der Mantel in axialer Richtung beträgt 5 cm
bzw. 10 cm. Der Mantel 5 besteht aus einer 120 ,u. dicken
Isolierschicht, deren Isoliermaterial eine Dielektrizitätskonstante
von 4- besitzt. Diese Isoliermaterialschicht ist von einer 0,4- mm dicken, mit Verlusten behafteten Schicht
überzogen, deren spezifischer Viiderstand 2 Ohm · cm beträgt. Diese mit Verlusten behaftete Schicht besteht z.B. aus
Graphitfasern (Akrylfasern, die bei einer Temperatur nahe
8000C gekohlt sind). Der Dämpfungswert des betreffenden Teiles
des Mantels 5 beträgt 10 dB/m für den Wellentyp TE,-ρ und
2 dB/m für den Wellentyp TE11.
Der Mantel 6 besteht aus einer mit Verlusten behaftenden Schicht aus metallisierten Fasern (ein mit Kupfer plattiertes
Baumwollband), deren Dicke 0,5 nun beträgt und die einen spezifischen Widerstand von 1,5 0hm · cm besitzen. Die Ubertragungsverluste
des betreffenden Teiles des Mantels 6 betragen 0,5 dB/m für den Wellentyp TE12 und 20 dB/m für den
Wellentyp
Die scheinbaren Übertragungsverluste des Hohlleiters der
betrachteten Art liegen bei etwa 7 dB/m für den Wellentyp TE12 und 8 dB/m für den Wellentyp TE11. Bei der dabei zugrundegelegten
Ausführungsform der Erfindung enthält die Hohlleiterwand zwei verschiedene Arten von Mänteln. Prinzipiell
ist es jedoch in entsprechender Weise möglich, auch drei oder mehr verschiedene Mantel vorzusehen. Ferner ist es bei der
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betreffenden Ausführungsform der Erfindung möglich, die
Hohlleiterwand aus Bändern herzustellen, für die zwei oder mehr verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten
verwendet werden. Die betreffenden Bänder werden dann parallel um die Drahtleiterwendel herumgewickelt.
Bei der betrachteten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es ferner möglich, die Hohlleiterwand aus einem elektrische Verluste besitzenden Gespinst bzw. Gewebe herzustellen,
das auf die Leiterdrahtwendel abwechselnd fest und locker aufgebracht ist.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
gezeigt, gemäß der die Hohlleiterwand aus drei verschiedenen Mänteln besteht. Gemäß Fig. 4- ist ein schraubenförmig gewickelter
Draht mit 1 bezeichnet; die drei verschiedenen Mäntel sind mit 7» 8 und 9 bezeichnet. Sie bestehen aus
Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten. Diese Mantel 7» 8,9 besitzen Jeweils eine bestimmte
Länge in axialer Kichtung. Mit 3 ist in Mg. 4-ein
äußerer Schutzmantel bezeichnet.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
gezeigt, gemäß der um die Hohlleiterwand Bänder herumgewickelt sind. Dabei ist mit 1 ein schraubenförmig gewickelter
Draht bezeichnet. Mit 10, 11 sind zwei Bänder aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten
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bezeichnet. Diese Bänder sind übereinander um die Drahtleiterwendel
1 herumgewickelt. Mit 3 ist ein Außenmantel bezeichnet.
Ein schraubenförmiger Hohlleiter, dessen Hohlleiterwand Mantel oder Bänder aus unterschiedlichen Materialien enthält,
besitzt eine scheinbare Übertragungskonstante. Wenn z.B. zwei verschiedene Arten von Mänteln oder Bändern mit
einer Wandimpedanz Za, Zb und einer Axiallänge la, Ib verwendet
werden, die länger als die Wellenlänge der Übertragungswelle ist, dann ist die scheinbare Ubertragungskonstante
etwa gleich der Übertragungskonstante des Hohlleiters, dessen Wandimpedanz folgender Gleichung genügt:
ZaIa + ZbIb
la + Ib
la + Ib
Die Herstellung eines schraubenförmigen Hohlleiters mit der jeweils gewünschten Übertragungskonstante ist ohne
v/eiteres möglich, indem für die Mäntel Isoliermaterialien mit gewünschten Wandimpedanzen und entsprechenden Axiallängen
gewählt werden. Es ist ferner möglich, einen schraubenförmigen Hohlleiter herzustellen, der in einem breiten Frequenzband
von z.B. 30 bis 100 GHz benutzt werden kann. Die Hohlleiterwand ist dabei für verschiedene Frequenzen über ein
breites Frequenzband hinweg entsprechend ausgelegt, z.B. für die Frequenzen 40, 60 und 80 GHz. Die bezüglich ihrer
Frequenzen ausgelegten Wandanordnungen sind in axialer Richtung in wechselnder Folge hintereinander angeordnet.
1 09847/ü525 ;
Iin folgenden soll ein Verfahren zur Herstellung eines
schraubenförmigen Hohlleiters gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Hierzu sei auf Fig. 6 Bezug genommen.
In Fig. 6(a) ist ein schraubenförmiger Hohlleiter gezeigt, dessen Wand aus einem Band besteht. Dieses Band weist zwei
verschiedene Dielektrizitatszonen 12 und 13 auf, die abwechselnd aufeinander folgen. Die Steigung des Bandes ist
dabei größer als eine Anzahl von Umfangslängen der Mäntel
des Hohlleiters. Das Band ist, wie aus Fig. 6(b) hervorgeht, um einen schraubenförmig aufgewickelten Draht 1, der die
Innenwand des Hohlleiters bildet, herumgewickelt. Der schraubenförmig aufgewickelte Draht 1 ist ein isolierter
Kupfer-Lack-Draht, der auf einem glattpolierten Dorn 14 bei
dicht aneinanderanliegenden Windungen aufgewickelt ist. Dieser Dorn wird nach erfolgter Hohlleiterherstellung weggezogen.
Das um die Leiterdrahtwendel herumgewickelte Band bildet eine Hohlleiterwand mit zwei verschiedenen Zonen 12 und 13.
Diese Zonen 12 und 13 besitzen unterschiedliche Wandimpedanzen; erreicht wird dies dadurch, daß um die Leiterdrahtwähde
unterschiedliche Bandwindungen aufgebracht werden. Wenn das Band um diese Leiterdrahtwendel herumgewickelt ist,
wird ein Glasfasergespinst spiralförmig mehrere Male um das Band herumgewickelt, bis die jeweils gewünschte Dicke erreicht
ist. Das so hergestellte Gebilde wird dann in einem Eisenrohr untergebracht. Die die Zwischenräume zwischen dem Dorn und
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dem Eisenrohr ausfüllenden Gase bzw. die in diesen Zwischenräumen enthaltene Feuchtigkeit wird durch Evakuieren des
gesamten Gebildes beseitigt. Die betreffenden Zwischenräume werden dann mit einem durch Wärme aushärtbaren Epoxydharz
ausgefüllt. Dieses Epoxydharz wird dann durch Anwendung von Wärme ausgehärtet.
Eine v/eitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht Pig. 7· Das in Fig. 7(a) gezeigte Band weist zwei Bereich 15 und 16 mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten
auf. Diese Bereiche15 und 16 ändern sich kontinuierlich mit der Steigung, die hinreichend größer ist
als eine Anzahl von Umfangslängen der Wendel des Hohlleiters.
Das Band ist dabei schraubenlinienförmig und dicht auf die auf dem Dorn 14· gebildete Drahtleiterwendel 1 herumgewickelt,
Der so hergestellte Hohlleiter enthält ein Bandgebilde, das, v/ie Fig. 7(b) veranschaulicht, Zonen 15, 16 mit sich änderndem
Wandleitwert besitzt.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist in Fig. 8 gezeigt. Gemäß Fig. 8 ist ein mit Verlusten behaftetes Gespinst bzw. Gewebe 17 in einzelnen Windungen
abwechselnd dicht und lose um die auf dem Dorn 14 zuvor
gebildete Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Auf diese Weise ist der Hohlleiter mit einem Bandgebilde versehen, das
Zonen 18,19 mit sich änderndem Wandleitwert besitzt.
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~ 13 -
Eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung ist in
Fig· 9 gezeigt. Gemäß Fig. 9 ist ein mit Verlusten behaftetes
Gewebe bzw. Gespinst 17 in einer nahezu vertikal verlaufenden Richtung und in einer schräg zur Vertikalrichtung
verlaufenden Richtung um die auf dem Dorn 14 gebildete
Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Dabei wiederholt sich diese Art der Windungsaufbringung in Längsrichtung. Auf diese
Weise ist der Hohlleiter mit einem Wandgebilde versehen, das Zonen 20, 21 mit sich änderndem Wandleitwert besitzt.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß Fig. 10 sind zwei verschiedene
Arten von Bändern 22, 23 aus Isoliermaterialien mit unterschiedlichen
Dielektrizitätskonstanten parallel zueinander und dicht aneinander anliegend um die auf dem Dorn 14 gebildete
Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Die Breite der beiden Bänder ist dabei jeweils größer als die Wellenlänge
der Übertragungswelle. Der so hergestellte Hohlleiter enthält ein Wandgebilde, das Zonen 22, 23 m'it unterschiedlichen
Wandleitwerten besitzt.
Die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6 und 7 verwendeten Bänder v/erden dadurch hergestellt, daß ein Glasfaserband
mehrfach elektrisch leitend gemacht wird, indem es in ein elektroleitende3 Material eingetaucht oder teilweise
gekohlt wird. Das bei aen Ausführungsformen gemäß Fig. 8 und
verwendete Gespinst bzw. Gewebe wird dadurch hergestellt, daß
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ein Glasfasergespinst bzw. -gewebe durch Überziehen mit
Graphit elektrisch leitend gemacht wird.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist in Fig. 11 gezeigt. Gemäß Fig. 11 sind zwei verschiedene Arten von Bändern aus einem Isoliermaterial schraubenlinienförmig
um die Hohlleiterwendel 1 herumgewickelt. Die beiden Bänder besitzen dabed Jeweils eine Breite, die hinreichend
größer ist als die Wellenlänge der Jeweiligen Übertragungswelle. Die beiden Bänder besitzen unterschiedliche Dicke;
sie verlaufen parallel zueinander und liegen mit ihren Kanten dicht aneinander an. Der so hergestellte Hohlleiter trägt ein
Wandgebilde mit Transformationsschichten 24-, 25, die unterschiedliche
Impedanzen besitzen.
Auf die Schichten 24-, 25 ist eine mit Verlusten behaftete
Schicht 26 aufgebracht . Über diese mit Verlusten behaftete Schicht 26 ist ein Glasfasergewebe viele Male herumgewickelt.
Dieses Glasfasergewebe bildet dann eine Glasfaserschicht 2?. Um diese Glasfaserschicht 27 herum ist eine Armierung 3 herum
angeordnet, die z.B. durch ein Eisenrohr gebildet ist.
In Fig. 12 ist das Frequenzverhalten der Dämpfungskonstante für den Wellentyp TE^ äes in Fig. 11 dargestellten schraubenförmigen
Hohlleiters und eines schraubenförmigen Hohlleiters bekannter Art mit einer gleichförmigen Transformationsschicht
veranschaulicht. In Fig. 12 veranschaulichen zwei stark
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ausgezogene Linien 28 und 29 die charakteristischen Kurven eines bekannten Hohlleiters; eine gestrichelte Linie 30
veranschaulicht das durch Experimente ermittelte Frequenzverhalten des in Fig,. 11 dargestellten schraubenförmigen
Hohlleiters.
Das Frequenzverhalten eines bei dem vorliegenden Experiment verwendeten schraubenförmigen Hohlleiters 1TiSt durch Kurve
veranschaulicht;, der betreffende Hohlleiter besaß eine Impedanz-Transformationsschicht aus einem Isoliermaterial,
dessen Dielektrizitätskonstante 4· beträgt. Die Impedanz-Transformationsschicht
besaß eine gleichförmige Dicke von 50 Ai. Auf diese Schicht war eine 0,4 mm dicke, mit Verlusten
behaftete Schicht aus Akrylharzfasergewebe aufgebracht, das bei einer Temperatur nahe 800°C gekohlt worden war, so daß
der spezifische Widerstand nahe 2 Ohm · cm lag.
Die Dämpfungskonstanten dieses schraubenförmigen Hohlleiters
betrugen 5,5 dB/m für den Wellentyp TE^2 und 5 dB/m für den
Wellentyp TE,.,, bei einer Frequenz von 50 GHz und 6 dB/m für
den Wellentyp TE^2 und 1 dB/m für den Wellentyp TE^ bei
einer Frequenz von 80 GHz.
Das Frequenzverhalten eines anderen bekannten Hohlleiters
be-) veranschaulicht die Kurve 29. Dieser bekannte Hohlleiter Bitzt
eine Impedanz-Transformationsschicht, deren Dicke gleichmäßig 150 /U beträgt. Diese Impedanz-Transformationsschicht bestehe
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aus einem Isoliermaterial mit der gewünschten Dielektrizitäfcs-Konstante.
Auf diese Transformationsschicht ist eine 0,4 mm
dicke, mit Verlusten behaftete Schicht aufgebracht, die aus demselben Material besteht wie die zuvor genannte Schicht.
Die Dämpfungskonstante des gerade erwähnten schraubenförmigen Hohlleiters beträgt 9 dB/m für den Wellentyp TE12 und 1,5 dB/m
für den Vfellentyp TE,. ^ bei einer Frequenz von 50 GHz und
4 dB/m für den Wellentyp TE,-2 und 1 dB/m für den Wellentyp
TE-,- bei einer Frequenz von 80 GHz.
Der in Fig. 11 dargestellte Hohlleiter, dessen Frequenzverhalten durch die Kurve 50 veranschaulicht ist, besitzt zwei
verschiedene Impedanz-Transformationsschichten. Dabei ist die eine Schicht 50 Ai und die andere Schicht 150 Ai dick. Beide
Transformationsschichteh besitzen in axialer Richtung die gleiche Länge von 7 cm; sie sind in abwechselnder Folge
hintereinander angeordnet. Beide Schichten sind aus ein und demselben Isoliermaterial hergestellt, dessen Dielektrizitätskonstante
4 beträgt. Über beide Transformationsschichten ist eine aus demselben Material bestehende, mit Verlusten
behaftete Schicht aufgebracht, deren spezifischer Widerstand 2 Ohm · cm beträgt.
Aus Fig. 12 dürfte ersichtlich sein, daß die zwischen den Kurven 28 und 29 liegende Dämpfungskurve des erfindungsgemäßen
Hohlleiters für den Wellentyp TE,,ρ einen guten Frequenzgang
■besitzt.
109847/0525
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es ohne weiteres möglich, einen schraubenförmigen Hohlleiter bzw. einen
Hohlleiter mit Wendelstruktur herzustellen, der verschiedene, zwischen den Kurven 28 und 29 liegende Dämpfungskurven besitzt.
1Q9847/U52S
Claims (10)
1. Hohlleiter mit Wendelstruktur, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vielzahl von aus Isoliermaterialien bzw. aus init Verlusten behafteten Materialien bestehenden
Bändern(5, 6 in Fig. J; 7,8,9 in Fig. 4) mit einer die
Wellenlänge der jeweiligen Übertragungswelle übersteigenden Breite um eine elektrisch leitende Hohlleiter-Leiterwendel (1) derart schraubenlinienförmig herumgewickelt
sind, daß sie jeweils dicht aneinander anliegen.
2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien der einzelnen Bänder unterschiedliche
Dielektrizitätskonstanten besitzen.
3. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (5, 6 in Fig. 3; 7»8»9 in Hg. 4) aus einen
Material mit ein und derselben Dielektrizitätskonstante bestehen und jeweils unterschiedliche Dicken besitzen.
4-, Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß um die Bänder (J»f 6 in fig. 3;
7,8,9 in Fig. 4) herum eine mit Verlusten behaftete weitere Schicht (3) gewickelt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß um
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eine auf einem Dorn (14) aufgewickelte Leiterwendel (1)
aus einem isolierten Kupferdraht wenigstens ein zwei oder mehr einander abwechselnde Zonen (15,16 in Fig. V(a))
mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten besitzendes Band schraubenlinienförmig herumgewickelt wird.
<
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß
um die Leiterwendel (1) ein Band herumgewickelt wird, dessen Dielektrizitätskonstante sich kontinuierlich ändert.
7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß um die Leiterwendel (1) ein Band herumgewickelt wird,
dessen Dielektrizitätskonstante sich nichtkontinuierlich ändert.
6. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß abwechselnd dicht und locker nebeneinander angeordnete Windungen (15»16) eines aus einem mit Verlusten behafteten
Glasfasergewebe bestehenden Bandes um eine auf dem Dorn (14) aufgewickelte Leiterwendel (1) herumgewickelt werden.
9· Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer nahezu vertikalen und in einer dazu geneigten Richtung ein mit Verlusten behaftetes
Glasfasergewebeband (20,21) um eine auf dem Dorn (14) aufgewicko'
te Leiterwendel (1) herumgewickelt wird.
109847/0525
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 his 9» dadurch
gekennzeichnet, daß das auf die Leiterwendel (1) jeweils
aufgebrachte Band (z.B. 20, 21 in Fig. 9) mit einem Schutzüberzug (J) umgeben wird.
109847/Ό525
Leerseite
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