DE19615680A1

DE19615680A1 - Strahlender Wellenleiter und Funkübertragungssystem mit einem solchen Wellenleiter

Info

Publication number: DE19615680A1
Application number: DE19615680A
Authority: DE
Inventors: Charles M Knop; Gregory S Orseno; Edward L Ostertag
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1996-11-14
Also published as: GB9608067D0; GB2300308A; US5717411A; GB2300308B

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf strahlende Übertragungsleitungen und insbesondere auf geschlitzte Wellen leiter und auf Funkübertragungssysteme, die solche strahlende Übertragungsleitungen verwenden.

Hintergrund der Erfindung

Strahlende Koaxialkabel werden seit langem für verschiedene Ar ten von Funkübertragungssystemen verwendet. Ein typisches Bei spiel ist in Fig. 1 gezeigt, wo das Kabel der Länge L ein Nah feld am Punkt P (ζ, z) erzeugt, wo das Feld von einem "Aufnahme"-Horn H, das mit einem Empfänger R verbunden ist, empfangen wird, wobei die Achse des Horns einen Winkel θ in be zug auf die Kabelachse einnimmt. Bei einer gegebenen Frequenz kann die von einem solchen Kabel erzeugte Feldstärke in Abhän gigkeit von der Nahfeldachsenposition (d. h. ζ ist konstant, z ist variabel) längs des Kabels schnell schwanken. Auch kann bei jedem Nahfeldpunkt längs des Kabels die von einem solchen Kabel erzeugte Feldstärke sehr schnell in Abhängigkeit von der Fre quenz schwanken. Solche Schwankungen kann man beispielsweise aus Fig. 2a entnehmen, die die gemessene Feldstärke in dB über der Axialdistanz längs des Kabels bei einer gegebenen Frequenz am Beispiel eines koaxialen, strahlenden Kabels zeigt, das vie le Schlitze pro der Wellenlänge entsprechendem Längenabschnitt aufweist. Diesen Schwankungen ist eine allmähliche Abnahme der mittleren Feldstärke aufgrund der Ohmschen Kabeldämpfung über lagert. Die Schwankungen längs des Kabels liegen typischerweise in der Größenordnung von ± 10 dB (können aber -20 dB errei chen) Ähnlich zeigt Fig. 2b die gemessene Feldstärke in dB über der Frequenz bei einer gegebenen Distanz längs des Kabels. Die Untersuchung der Fig. 2b zeigt, daß bei einem gegebenen Empfangsort längs eines solchen strahlenden Kabels ein System, das eine große Bandbreite verlangt, eine Nullstelle bis hinab zu 20 dB aufweisen kann, was zur Folge hat, daß das Signal nicht empfangbar ist. Folglich sind solche strahlenden Koaxial kabel für den Einsatz in digitalen Übertragungssystemen, die niedrige Bitfehlerraten verlangen, grundsätzlich nicht akzepta bel. Digitale Datenübertragungen können beispielsweise Bitfeh lerraten so niedriger Größen wie 10^-8 erfordern, um signifikan te Datenverluste zu vermeiden, und selbst digitale Sprachüber tragungssysteme erfordern Bitfehlerraten von 10^-2.

Eine gegenwärtig verwendete Form eines strahlenden Koaxialka bels mit so hohen Feldstärkeschwankungen besteht aus einem Koaxialkabel mit geschäumtem Dielektrikum und gewelltem Außen leiter, das strahlende Schlitze aufweist, die durch die Schei tel der Wellen geschnitten sind. Das geschäumte Dielektrikum vermindert die Phasengeschwindigkeit innerhalb des Kabels auf 80 bis 90% der Lichtgeschwindigkeit. Dies bedeutet, daß die Wellenlänge innerhalb des Kabels, d. h. die Führungswellenlänge λg, 80 bis 90% der Wellenlänge λv im freien Raum ist. Die Wel len des Außenleiters und somit die Schlitze haben einen Tei lungsabstand von 4 oder mehr pro Zoll, d. h. einen gegenseitigen Abstand von etwa 6 mm oder weniger, was zu wenigstens 20 Schlitzen pro λg bei der höchsten Betriebsfrequenz führt (λg = 5,5589′′ (14,18 cm) für 80% Geschwindigkeit bei 1.700 Mhz). Die Nahfeldmuster dieser Kabelart sind hoch wellig, wie in den Fig. 2a und 2b gezeigt, was zu exzessiven Signalverlusten und hohen Bitfehlerraten führt. Diese Art Kabel erzeugt sowohl co-polare (d. h. quer oder senkrecht zum Kabel verlaufende) als auch quer polare (d. h. axiale oder parallel zum Kabel verlaufende) Kompo nenten elektrischen Feldes vernachlässigbarer Differenz (d. h. gleiche Amplitude), wie man aus den gemessenen co-polaren Kom ponenten der Fig. 2a und 2b entnehmen kann, und entsprechende gemessene quer-polare Muster der Fig. 2c und 2d.

Eine zweite Art strahlender Coaxialkabel weist Schlitze auf, die schräg bezüglich zur Kabelachse verlaufen (oder eine Gruppe solcher Schlitze, um größere Bandbreite zu erzielen), und die in periodischen Intervallen λg längs des Kabels angeordnet sind, wobei die Neigung der Schlitze für alle Schlitze gleich ist. Diese gleiche Neigung der Schlitze und die Schlitzabstände von annähernd λg bewirkt, daß die (co-polaren) elektrischen Querfelder in den Schlitzen in Phase sind und somit alle Schlitze ein quer-polarisiertes Feld vom Kabel unter dem glei chen Winkel θ von annähernd 90° bezüglich der Kabelachse ab strahlt. Nachteiligerweise sind die (quer-polaren) axialelek trischen Felder ebenfalls in Phase und strahlen daher ebenfalls unter einem Winkel von 90° zum Kabel, obgleich sie typischer weise schwächer als ihre co-polaren Komponenten sind, im Ver gleich zu jenen der ersten Art strahlender Kabel, die viele Schlitze pro λg aufweisen, weil diese zweite Kabelart Schlitze aufweist, die in axialer Richtung länger als in Querrichtung sind und relativ zur Achse nur schwach geneigt sind. Das co- polare Muster dieser zweiten Art strahlender Kabel weist daher geringere Schwankungen als jenes der ersten Kabelart auf.

Eine dritte Art strahlender Kabel mit etwa λg2/Schlitz Abstand, wobei umgekehrt zick-zack-förmige Schlitze verwendet werden, ist ebenfalls bereits bekannt. Diese Anordnung verursacht eben falls, daß die querelektrischen (co-polaren) Felder in Phase sind und unter nahezu 90° von der Kabelachse abstrahlen, be wirkt aber auch, daß die axialelektrischen (quer-polaren) Fel der nahezu außer Phase sind exakt für den exakten λg/2- Schlitzabstand, der, wie der exakte λg-Abstand bei der zweiten Kabelart niemals verwendet wird, da eine hohe Eingangsreflexion auftritt, d. h. das Eingangsstehwellenverhältnis des Kabels "sieht eine Spitze". Diese dritte Art strahlender Kabel erzeugt somit bessere Muster (eines, das weniger Schwankungen aufweist) im Vergleich zu jenen der ersten und zweiten Kabelarten, strahlt jedoch ebenfalls eine im wesentlichen quer-polare elek trische Feldkomponente ab. Beispielsweise sind an einem typi schen Zick-Zack-Kabel gemessenen co-polaren und quer-polaren Komponenten in den Fig. 3a bis 3d, wie dort definiert, gezeigt (beachte, daß durch Vergleich der Fig. 3a mit 3c oder 3b mit 3d diese quer-polare Komponente etwa -7 bis -9 dB relativ zur co polaren Komponente ist).

Das obige quer-polare (axiale) elektrische Feld ist uner wünscht, da es einen "Zweidrahtleitereffekt" erzeugt (nachfolgend mit TWLE bezeichnet, bei dem die äußere Metallober fläche des Kabels die eine Leitung und eine benachbarte paral lele Fläche (Wand, Boden, Decke usw.) die Rückführleitung bil det. Die auf dieser Leitung vorlaufenden und rücklaufenden Ströme erzeugen eine stehende Stromwelle längs der Außenseite des Kabels, die mit Lichtgeschwindigkeit fortschreitet (der Raum zwischen dem Kabel und der Wand ist typischerweise mit Luft gefüllt). Diese stehende Stromwelle strahlt ebenfalls, und wenn sie sich der aus den Schlitzen abgestrahlten Welle überla gert, erzeugt sie typischerweise eine stark schwankendes Feld. Die Stärke dieser Schwankungen wird vermindert (und kann tat sächlich bei Fehlen von Reflexionen ausreichend klein gemacht werden), wenn man das Kabel in geeignetem Abstand von der Wand verlegt. Wegen des TWLE kann somit ein Kabel, das eine quer polare Komponente hat, kein ausreichend schwankungsfreies Feld erzeugen, wenn es nicht (bei Fehlen von Reflexionen) in geeig netem Abstand zur Wand verlegt ist. Die erste Kabelart kann ein solches Ergebnis selbst im freien Raum nicht erzeugen, d. h. selbst bei Abwesenheit einer Wand oder anderen benachbarten Fläche. Dieser TWLE-Effekt ist aus den Messungen erkennbar, die beispielsweise anhand der dritten Kabelart (Zick-Zack) ausge führt worden sind, wo das gemessene co-polare Feld von Fig. 3a (jenes, das gemessen wird, wenn das Kabel an einer trockenen Wand verlegt ist, wobei die Schlitze von der Wand wegweisen) auf das der Fig. 3e abnimmt (jenes, das gemessen wird, wenn das Kabel an derselben trockenen Wand verlegt wird und mit einem etwa 90 cm breiten Metallstreifen abgedeckt ist, wobei wiederum die Schlitze von der Wand wegweisen), und wobei eine weitere Verschlechterung auftritt, wenn diese 90 cm breite Metallstrei fen vorhanden ist und die Schlitze gegen die Wand weisen, wie man aus der Messung von Fig. 3f entnehmen kann. Bezüglich der ersten Kabelart sind seine Muster so schlecht (viele tiefe Schwankungen) selbst gegen eine trockene Wand (Fig. 2a oder 2b), daß die weitere Verschlechterung aufgrund einer metallenen Wand keine Folgen hat. Die zweite Kabelart ist besser als die erste, aber schlechter als die dritte, wenn eine Metallwand vorhanden ist.

Eine vierte Art strahlenden Kabels, die in letzter Zeit entwickelt worden ist, verwendet ähnlich der zweiten Art eine Anzahl Schlitze, die eine Gruppe oder Zelle bilden, wobei alle Schlit ze gegenüber der Kabelachse geneigt sind und wo die Gruppen oder Zellen sich in spezifischen Intervallen wiederholen. Die Schlitze in jeder Zelle sind derart ausgerichtet, daß bei einer gegebenen Frequenz nur eine konstante Phasenfront abgestrahlt wird. Diese Kabelart kann somit die Bandbreite über jene der zweiten und dritten, oben beschriebenen Kabelarten vergrößern. Die Schlitze strahlen jedoch sowohl axiale als auch Querpolari sationen ab, und dieses Kabel erzeugt auch einen TWLE-Effekt aufgrund seiner Axialströme. Außerdem muß es in beachtlichem Abstand von einer Wand (oder Boden, Decke usw.) montiert wer den, wenn ein ausreichend schwankungsarmes Feld (bei Abwesen heit von Reflexionen) erzeugt werden soll, obgleich wie bei der zweiten und dritten Kabelart das von ihm erzeugte Feld geringe re Schwankungen hat als jenes der oben beschriebenen ersten Ka belart.

Das oben beschriebene Wandabstandserfordernis der vier Arten strahlender Coaxialkabel zur Erzielung eines ausreichend schwankungsarmen Feldes macht die Kabel gegenüber mechanische Schwingungen, Luftwirbel und körperliche Beschädigung anfällig. Weil die quer-polare Komponente des von allen vier Kabelarten abgestrahlten Signals (speziell im Innern von Gebäuden) von na hen Wänden, Böden, Decken usw. reflektiert werden kann und in ein co-polares Signal umgewandelt werden kann, kann außerdem dieses reflektierte co-polare Signal sich nachteilig zu dem di rekt abgestrahlten co-polaren Signal addieren, was wiederum Ur sache für Schwankungen im resultierenden Feld ist. Die letzten drei Arten strahlender Coaxialkabel müssen daher nahe beim Be achtungspunkt betrieben werden, wenn ein zufriedenstellend schwankungsfreies Feld realisiert werden soll (typischerweise etwa 1,5 m oder weniger). Die erste Art hat noch immer einen stark schwankenden Feldbereich bei diesen engen Abständen.

Wenn somit eines der oben beschriebenen strahlenden Kabel in einem Funkübertragungssystem verwendet wird, dann können die Amplitudenschwankungen im Nahfeld bei einem gegebenen Betrach tungspunkt über die Betriebsbandbreite in großem Umfange schwanken. Die Amplitude der Nahfeldschwankungen kann bei einer gegebenen Frequenz auch längs des Kabels in großem Umfang schwanken. Beide vorgenannten Nahfeldschwankungen können zu ei nem inakzeptablen Signalverlust oder zu inakzeptablen Bitfeh lerraten führen. Dieses schlechte Betriebsverhalten wird dem hohen Querpolarisationspegel zugeschrieben, der von allen vor genannten Kabeltypen erzeugt wird (z. B. um Null dB, mehr als -7 dB, -7 dB bzw. mehr als -7 dB für die vier genannten Kabel arten). Es besteht daher der Wunsch nach einer besseren strah lenden Übertragungsleitung, die zur Verwendung im Funkübertra gungssystem geeignet ist, wo diese Verbesserung verlangt, daß die Strahlung eine so niedrig wie mögliche Querpolarisation aufweist.

Übersicht über die Erfindung

Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine verbes serte strahlende Wellenleitung anzugeben, die eine sehr geringe Querpolarisation (d. h. eine Polarisation parallel zur Achse der Wellenleitung, die sehr gering ist) aufweist und daher niedrige Bitfehlerraten erreichen läßt, wenn sie in digitalen Übertra gungssystemen verwendet wird, Störungen minimiert, wenn sie für analoge Übertragungen verwendet wird, und einen niedrigeren Übertragungsverlust aufweist, als bekannte strahlende Coaxial kabel.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine ver besserte strahlende Wellenleitung anzugeben, die in der Lage ist, ein im wesentlichen flaches Frequenzverhalten zu erzeugen, d. h. geringe Feldstärkeschwankungen aufweist, und dieses in ei nem festen, wahlfrei gewählten Nahfeldpunkt über den gesamten Frequenzbereich der Wellenleitung. Ein verwandtes Ziel der Er findung ist es, ein solches System anzugeben, das bei einer ge gebenen Frequenz ein Nahfeldmuster erzeugt, das geringe Feld stärkeschwankungen längs der gesamten wirksamen Länge der strahlenden Wellenleitung aufweist (wobei die wirksame Länge gleich der Länge der Wellenleitung L ist, jedoch bei Z = Z_start = ξ/tan θ beginnt und bei Z = L + Z_start endet).

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte strahlende Wellenleitung anzugeben, die aufgrund einer Vermei dung jeglicher signifikanter Erzeugung von quer-polarisierten Feldern keinen TWLE-Effekt oder reflektierte quer-polarisierte Signale erzeugt, die sich in co-polare Signale umwandeln. Ein verwandtes Ziel ist es, eine solche strahlende Wellenleitung anzugeben, die jegliche merkliche Strahlungsdämpfung von längs der Wellenleitung übertragenen Signalen vermeidet.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen strahlenden Wellenleiter anzugeben, der nahe oder sogar auf ei ner Wand, selbst einer metallischen Wand, oder anderen Oberflä che montiert werden kann, ohne den Betrieb des Funkübertra gungssystems, in dem der Wellenleiter eingesetzt ist, merklich zu verschlechtern.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesser ten Strahlenwellenleiter anzugeben, der das Problem der durch Mehrwegeausbreitung reflektierten Querpolarsignale, die in Co polarsignale umgewandelt worden sind, erheblich zu vermindern und eine kleine oder große Trennung zwischen dem strahlenden Wellenleiter und dem Empfänger ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesser ten strahlenden Wellenleiter anzugeben, der in großen Längen effizient und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbes sertes Funkübertragungssystem anzugeben, das einen solchen ver besserten strahlenden Wellenleiter verwendet.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfol genden detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeich nungen hervor.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorangenannten Zie le durch einen strahlenden Wellenleiter erreicht, dessen Merk male im Anspruch 1 beschrieben sind. Eine weitere Lösung ist Gegenstand des Anspruchs 7. Ein den Wellenleiter verwendendes Funkübertragungsverfahren ist Gegenstand des Anspruchs 8 bzw. 18. Ein Funkübertragungssystem unter Verwendung des erfindungs gemäßen Wellenleiters ist Gegenstand des Anspruchs 26 bzw. 33. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils ab hängigen Ansprüche.

Die Erfindung schafft einen langgestreckten Wellenleiter, der einen oder mehrere Längsschlitze aufweist, um ein Strahlungs feld zu erzeugen, das senkrecht zum Schlitz und daher zur Achse des Wellenleiters polarisiert ist und das ein Nahfeld aufweist, das einen vorgeschriebenen Bereich überdeckt. Die Abmessungen und die Anordnung des Schlitzes oder der Schlitze in der Wel lenleiterwand sind so gewählt, daß an jedem gegebenen Punkt im Nahfeld ein Amplitudenverhalten erzeugt wird, das nur kleine Amplitudenschwankungen innerhalb der Betriebsbandbreite auf weist. Auch erzeugt bei jeder gegebenen Frequenz innerhalb der Betriebsbandbreite der strahlende Wellenleiter ein Nahfeldmu ster, das nur kleine Amplitudenschwankungen längs der wirksamen Länge des Wellenleiters aufweist. Die Nahfeld- Amplitudenschwankungen des strahlenden Wellenleiters sind vor zugsweise kleiner als etwa ± 3 dB entweder in einer Innenraumum gebung oder im freien Feld über die Betriebsbandbreite des Sy stems und längs der wirksamen Länge des Wellenleiters (und in jeder senkrechten Distanz ζ zur Wellenleitung, die von etwa 30 cm bis etwa 15 m reicht.

Wegen des im wesentlichen flachen, d. h. schwankungsarmen Nah feldmusters (d. h. kleine Amplitudenschwankungen) ergibt das Sy stem dieser Erfindung extrem niedrige Bitfehlerraten bei Ein satz für digitale Übertragungen und niedrige Störungspegel beim Einsatz für analoge Übertragungen, jeweils bei geringen Verlu sten. Das System hat auch eine große Bandbreite, so daß Daten mit hohen Datenraten übertragen werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform des strahlenden Wellenleiters dieser Erfindung ist ein Dominant-Einmode-Rechteckwellenleiter, in dem eine der breiten Wände des Wellenleiters einen durchge henden, nicht-resonanten Axialschlitz (oder ein Äquivalent da von) aufweist, um ein Strahlungsfeld zu erzeugen, das senkrecht zum Schlitz und daher zur Achse des Wellenleiters polarisiert ist. Der Schlitz verläuft parallel zur Wellenleiterachse und ist so angeordnet und dimensioniert, daß keine signifikanten Axialströme durch den Schlitz geschnitten werden und somit kei ne signifikanten querpolarisierten Felder erzeugt werden. Wenn beispielsweise der Schlitz in der breiten Wand eines rechtecki gen Dominant-Mode-Wellenleiters angeordnet ist, dann hat der Schlitz eine schmale Querabmessung, so daß keine signifikanten Axialströme von dem Schlitz geschnitten werden. Der Schlitz ist auch nur leicht gegenüber der Längsmittenlinie der breiten Wand des Wellenleiters versetzt, um die Strahlung zu minimieren und somit jegliche signifikante Strahlungsdämpfung der Signale zu vermeiden, die sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter fortpflanzen. Wenn der Längsschlitz in der schmalen Wand eines rechteckigen Dominant-Mode-Wellenleiters angeordnet ist (die nur Querströme führt), sind keine zu schneidenden Axialströme vorhanden, jedoch muß der Schlitz extrem schmal gemacht werden, um eine übermäßige Abstrahlung zu vermeiden. Wenn ein segmen tierter Schlitz entweder in der breiten Wand oder in der schma len Wand verwendet wird, um einen durchgehenden Schlitz anzunä hern, sollen die Abstände und Abmessungen der Schlitzsegmente wenigstens [1+ (v/c)^-1] Öffnungen pro Freiraumwellenlänge längs des Wellenleiters haben. Die Schlitzsegmente sind weit genug von der Mittenlinie der Wellenleiterwand entfernt, um denselben Pegel co-polar (senkrechter) Strahlung zu erzielen, die von dem Abschnitt des durchgehenden Schlitzes erzeugt wird, der durch die segmentierten Schlitze nachgeahmt werden soll.

Wenn ein segmentierter Längsschlitz in der schmalen Wand eines rechteckigen Wellenleiters ausgebildet ist, dann sollte er nicht gegenüber der Querrichtung geneigt sein, weil eine solche Neigung übermäßige querpolarisierte (axiale) Strahlung erzeugen kann.

Das verbesserte Funkübertragungssystem nach dieser Erfindung enthält den obigen Wellenleiter, der innerhalb oder benachbart eines vorbestimmten Bereiches angeordnet ist, der mehrere Funk sender, Empfänger oder Sendeempfänger ("Funkeinheiten") ent hält, die entweder mobil oder fest sein können. Signale werden über den Wellenleiter zu und von den verschiedenen Funkeinhei ten übertragen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Geometrie eines strah lenden Coaxialkabels und eines zugehörigen Empfangssystems für eine Betriebsfrequenz von f Mhz;

Fig. 2 ist ein Satz gemessener Felder, die in einem Gebäude durch ein strahlendes Kabel vom Typ 1 erzeugt werden: a) co- polar über z, ξ = 6 m, f = 1850 MHz, b) co-polar über der Fre quenz, z = 9 m, ξ = 6 m; c) quer-polar über z, ξ = 6 m, f = 1850 Mhz, und d) quer-polar über der Frequenz, z = 9 m, ξ = 6 m (beachte, daß in den Fig. 2a und 3c die Start- und Endpunkte der Kurven den Größen z = 0 und z = 19,5 m entsprechen und daß dieses für alle dBv z Kurven unten gilt);

Fig. 3 ist ein Satz gemessener Felder, die innerhalb eines Ge bäudes von einem strahlenden Kabel vom Typ 3 erzeugt werden: a) co-polar über z, ξ = 6 m, f = 1850 Mhz; b) co-polar über der Frequenz, z = 9 m, ξ = 6 m; c) quer-polar über z, ξ = 6 m, f = 1850 Mhz, und d) quer-polar über der Frequenz, c) = 9 m, ξ = 6 m;

Fig. 3e ist ein co-polares Nahfeldmuster, das unter denselben Bedingungen wie in Fig. 3a gemessen wurde, jedoch mit einem 90 cm breiten Metallstreifen, der auf die trockene Wand zwi schen Wand und Wellenleiter eingefügt ist (und wie bei Fig. 3a mit Schlitzen, die von der Wand wegweisen).

Fig. 3f ist ein co-polares Nahfeldmuster, gemessen unter den selben Bedingungen wie bei Fig. 3e, jedoch mit Schlitzen, die zur Wand weisen;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines strahlenden Wellenleiters nach der Erfindung mit zugehörigen Funkeinheiten, dargestellt in schematischer Form;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Wellenlei ters von Fig. 4, wobei die querlaufende Mittenlinie der breiten Wände des Wellenleiters durch eine gebrochene Linie dargestellt ist;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Wandströme auf den Innenwänden des Wellenleiters von Fig. 4;

Fig. 7a ist ein co-polares Nahfeldmuster, das durch ein Bei spiel des in Fig. 4 dargestellten Wellenleiters erzeugt wird, gemessen (innerhalb eines Gebäudes) längs des Wellenleiters in einer Distanz von 6 m zu Wellenleiter bei Betrieb mit einer fe sten Frequenz mit einer Impedanz-angepaßten Last, die mit dem fernen Ende des Wellenleiters verbunden ist;

Fig. 7c ist das entsprechende gemessene Querpolarfeld (was er sichtlich 22 dB niedriger ist als das Co-Polarfeld von Fig. 7a);

Fig. 7b ist ein gemessenes Co-Polar-Amplitudenverhalten (innerhalb eines Gebäudes) eines Beispiels des Wellenleiters von Fig. 1, das die abgestrahlte Signalfeldstärke, gemessen an einem festen Punkt im Abstand von 6 m quer zum Leiter und 9 m axial beabstandet vom Wellenleiter zeigt, wobei die Frequenz des übertragenen Signals über die gesamte Betriebsbandbreite gewobbelt ist (das vorhergesagte Ansprechverhalten für diesen Fall ist eine gerade Linie mit einer leicht negativen Neigung, die durch die ungefähre Mitte des gemessenen Ansprechverhaltens verläuft);

Fig. 7d ist das entsprechende gemessene Querpolarfeld, das er sichtlich etwa 22 dB niedriger als das Co-Polarfeld von Fig. 7b ist;

Fig. 7e ist ein co-polares Nahfeldmuster, gemessen unter den selben Bedingungen wie von Fig. 7a, jedoch unter Einfügung eines 90 cm breiten Metallstreifens auf der Wand zwischen dieser und dem Wellenleiter;

Fig. 8 ist ein vorhergesagtes Freifeld-Muster entsprechend Fig. 7a, wo jedoch + 26 dB in Fig. 8 etwa -57 dB in Fig. 7 entspre chen;

Fig. 9a ist ein co-polares Nahfeldmuster, erzeugt mit demselben Wellenleiter, der das Muster von Fig. 7a erzeugt hat, gemessen (innerhalb eines Gehäuses) längs des Wellenleiters in einer Di stanz 1,5 m entfernt vom Wellenleiter im Betrieb bei fester Frequenz mit einer Impedanz-angepaßten Last, die mit dem fernen Ende der Wellenleitung verbunden ist; in gleicher Weise ist Fig. 9c das entsprechende gemessene Quer-Polarfeld;

Fig. 9b ist ein gemessenes Amplitudenverhalten desselben Wel lenleiters und zeigt die abgestrahlte Signalfeldstärke, gemes sen an einem festen Punkt im Abstand von 1,5 m quer zum Wellen leiter, während die Frequenz des übertragenen Signals über die gesamte Betriebsbandbreite gewobbelt ist; in ähnlicher Weise ist Fig. 9d das entsprechende gemessene Quer-Polarfeld;

Fig. 10a ist ein gemessenes co-polares Nahfeldmuster innerhalb eines Gebäudes (ähnlich Fig. 7a) eines Beispiels des in Fig. 4 gezeigten Wellenleiters, gemessen längs des Wellenleiters bei fester Frequenz mit einer Impedanz-angepaßten Last, die mit dem fernen Ende des Wellenleiters verbunden ist;

Fig. 10b ist ein weiteres gemessenes Nahfeldmuster (innerhalb eines Gebäudes) desselben Wellenleiters, der das Muster von Fig. 10a erzeugt hat, jedoch mit einem Kurzschluß anstelle der Impedanz-angepaßten Last am fernen Ende des Wellenleiters;

Fig. 11 ist ein gemessenes co-polares Ansprechverhalten außer halb eines Gebäudes eines 120 m langen Wellenleiters von Fig. 4, gemessen bei fester Frequenz in einem Abstand von 6 m vom Wellenleiter; und

Fig. 12 ist eine Serie schematischer Querschnitte anderer Wel lenleiterkonstruktionen, die anstelle des rechteckigen Domi nant-Mode-Wellenleiters verwendet werden können, wobei die un gefähre Schlitzlage für kleine ("C") und große ("H") Größen co- plar (quer-) Strahlung ist.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Während die Erfindung verschiedene Modifikationen und alterna tive Ausführungsformen annehmen kann, sind hier spezielle Aus führungsformen derselben nur beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden im Detail erläutert. Es versteht sich jedoch, daß nicht beabsichtigt ist, den Schutzbereich der Er findung auf die beschriebenen speziellen Ausführungsformen ein zuschränken, im Gegenteil, die Erfindung soll alle Modifika tionen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die unter den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, wie durch die anhän gigen Ansprüche definiert.

Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen. Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Längenabschnitt L eines steifen, rechteckigen Wel lenleiters 20 mit einem einzigen durchgehenden Schlitz 11, der in einer der breiten Wände des Wellenleiters ausgebildet ist. Der Wellenleiter 10 ist vom Dominant-Single-Mode, d. h. vom Grundtyp, d. h. er ist so dimensioniert, daß er nur den Grundmo de bei der Betriebsfrequenz führt. Wenn in das eine Ende 12 des Wellenleiters 10 ein Signal eingekoppelt wird und sich durch den Wellenleiter in Richtung auf eine angepaßte Last 13 am ent gegengesetzten Ende ausbreitet, dann wird ein Teil dieses Sig nals vom Schlitz 11 über die gesamte Länge des Wellenleiters abgestrahlt. Das abgestrahlte Feld ist senkrecht zum Schlitz 11 polarisiert und durch Funkeinheiten RU irgendwo längs der Längserstreckung des Wellenleiters aufgenommen werden. Der Wel lenleiter 10 kann auch Signale empfangen, die von den Funkein heiten irgendwo längs der Länge des Wellenleiters abgestrahlt werden. Diese Empfangssignale werden durch den Wellenleiter an einen Empfänger (nicht dargestellt) am Ende 12 des Wellenlei ters weitergeleitet.

Der strahlende Wellenleiter 10 kann in einer großen Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle eingesetzt werden, wo mehrere Funkeinheiten, oft mobile Einheiten, mit einer oder mehreren Basisstationen innerhalb eines definierten Bereiches Verbindung aufnehmen müssen. Ein Beispiel eines solchen Systems ist ein Landstraßen- oder Eisenbahnfunksystem, in dem der strahlende Wellenleiter sich längs einer offenen Landstraße oder Eisen bahnstrecke (oder auch in einem Tunnel) erstreckt, um mit mobi len Funkeinheiten in verschiedenen Fahrzeugen auf der offenen Landstraße oder Bahnstrecke (oder im Tunnel) ständig in Funk verbindung zu sein. Ein weiteres Beispiel ist ein drahtloses lokales Funknetzwerk (WLAN) aus PCs, Druckern, Servern und dgl., die in einem gemeinsamen Gebäude oder auf einem gemeinsa men Stockwerk untergebracht sind. Die Erfindung ist höchst nützlich bei Anwendungsfällen, wo der Funkbereich ausreichend groß ist, daß der Wellenleiter 10 wenigstens 18 Meter lang ist.

Fig. 6 zeigt zu einem gegebenen Zeitpunkt den Stromfluß auf der inneren Oberfläche der geschlitzten Innenwände des rechteckigen Wellenleiters 10, während eine elektromagnetische Welle sich im TE 10-Mode durch den Wellenleiter ausbreitet. Die Pfeile 20 stellen die Axialströme dar, während die Pfeile 10 Querströme zeigen. Um ein Feld abzustrahlen, das senkrecht zum Schlitz 11 polarisiert ist, muß der Schlitz Querströme schneiden. Wenn der Schlitz Axialkomponenten des Stroms durchschneidet, werden un erwünschte quer-polarisierte Felder erzeugt. Der Schlitz 11 ist daher vorzugsweise so ausgerichtet, daß seine Ränder parallel zu den Axialströmen verlaufen, d. h. parallel zur Achse des Wel lenleiters 10, und die Querabmessung des Schlitzes ist ausrei chend klein gemacht, daß keine signifikanten Axialströme vom Schlitz durchschnitten werden, daher keine signifikanten quer polarisierten Felder abgestrahlt werden. Beispielsweise ist bei einem WR-284-Wellenleiter die Schlitzbreite etwa 1,52 mm. Der Schlitz sollte auch leicht gegenüber der Mittenlinie der Wel lenleiterwand versetzt sein. Wenn die Distanz zwischen dem Schlitz und der Mittenlinie der Wellenleiterwand vergrößert wird, dann schneidet der Schlitz Querströme zunehmender Ampli tude und strahlt unerwünschte co-polarisierte (vertikale) Sig nale zunehmender Feldstärke ab.

Um kurze Distanzen von beispielsweise etwa 18 Meter oder weni ger mit dem Funkfeld zu überstreichen, kann der Schlitz in der schmalen Wand eines rechteckigen Wellenleiters vom Grundtyp ausgebildet sein. In der schmalen Wand sind keine zu schneiden den Axialströme vorhanden, und der Schlitz muß extrem schmal gemacht werden, um übermäßige Strahlung zu vermeiden, da die Querströme in der schmalen Wand eine größere Amplitude haben.

Um Energie abzustrahlen, muß der Schlitz 11 gegenüber der Längsmittenlinie der breiten Wellenleiterwand des Wellenleiters 10 versetzt sein. Um jedoch jegliche signifikante Dämpfung der Signale zu vermeiden, die sich in Längsrichtung durch den Wel lenleiter ausbreiten, und um dadurch sicherzustellen, daß das Signal mit geeigneter Stärke längs der gesamten Länge des Wel lenleiters abgestrahlt wird, ist der Schlitz 11 nur leicht ge genüber der Mittenlinie versetzt, so daß der Schlitz die Quer ströme an einer Stelle schneidet, wo diese Ströme eine relativ kleine Amplitude haben. Die abgestrahlte Energie pro Längenein heit des Wellenleiters sowie die Signalstrahlungsdämpfung pro Längeneinheit des Wellenleiters sind daher relativ gering. Bei spielsweise ist bei einem WR-284-Wellenleiter mit einer ge schlitzten breiten Wand der der Mittenlinie nächste Schlitzrand gegenüber der Mittenlinie um vorzugsweise etwa 1,52 mm ver setzt.

Die Abmessungen und die Anordnung des Schlitzes 11 im Wellen leiter 10 sind derart gewählt, daß ein im wesentlichen flaches Nahfeldmuster längs des Wellenleiters und über die Betriebs bandbreite des Systems erzeugt wird. Das Nahfeldmuster des strahlenden Wellenleiters schwankt vorzugsweise um weniger als etwa ± 3 dB über die Betriebsbandbreite des Systems und längs des Wellenleiters. Die Bandbreite kann so groß wie die des strahlenden Wellenleiters sein.

Fig. 7a ist das co-polare Nahfeldmuster innerhalb eines Gebäu des eines WR-284-Wellenleiters mit einem einzigen durchgehenden Schlitz einer Breite von etwa 1,52 mm und einem Versatz des Schlitzes gegenüber der Mittenlinie der breiten Wand, in der der Wellenleiter ausgebildet ist, von etwa 2,3 mm. Der Wellen leiter war 19,5 m lang und wurde mit einer Frequenz von 2,5 Ghz gebildet mit v/c = 2,00, θ = 60° und ξ = 6 m, wobei v die Pha sengeschwindigkeit des sich im Wellenleiter ausbreitenden Sig nals, c die Lichtgeschwindigkeit, θ der Winkel zwischen der Wellenleiterachse und der Ebene der Phasenfront des aus dem Schlitz austretenden Signals und ξ die senkrechte Distanz zwi schen dem gemessenen Feldpunkt und der Wellenleiterachse ist. Es gilt die Beziehung Cosinus θ = 1/(v/c). Man erkennt, daß das Muster im wesentlichen flach, d. h. ohne wesentliche Wellen, ausgebildet ist, beginnend bei z = etwa 3,9 m, mit Schwankungen um ± 2 dB über die gesamte Länge des Wellenleiters, und es er reicht in der Tat das ideale, für Freifeld vorhergesagte Muster von Fig. 8. Das Muster innerhalb eines Gebäudes wird besser, wenn die Distanz vom Wellenleiter abnimmt, wie man aus dem gemessenen co-polaren Muster von Fig. 9a in einer Distanz von 1,5 m erkennt. Andere gemessene co-polare Muster, außerhalb ei nes Gebäudes am selben Wellenleiter und bei selber Frequenz ge messen, waren innerhalb ± 1,5 dB längs einer Leitungslänge von 120 m flach, wie man in Fig. 11 sieht. In den Beispielen der Fig. 7, 9, 10 und 11 war das gemessene quer-polare Nahfeld 23 dB unter dem co-polaren Nahfeld (z. B. siehe Fig. 7c), und dieser niedrige Querpolarisationspegel ist der Grund für das exzellente "flache" co-polare Verhalten. Flach bedeutet hier, daß die dargestellte Kurve nur geringe Welligkeit ohne stark ausgeprägte Einbrüche aufweist. Alle diese Muster wurden mit einem pyramidenförmigen Aufnahmehorn gemessen, das mit seiner Achse unter einem Winkel θ von 55° (± 10°) gegenüber der Wel lenleiterachse orientiert war. θ braucht nicht exakt zu sein, sondern kann um ±° vom Optimalwert abweichen.

Fig. 7e ist ein co-polares Nahfeldmuster, das unter denselben Bedingungen wie bei Fig. 7a gemessen wurde, wobei jedoch ein 90 cm breiter Metallstreifen auf die trockene Wand zwischen Wand und Wellenleiter aufgebracht war. Die Tatsache, daß Fig. 7e virtuell identisch mit Fig. 7a ist, zeigt an, daß kein TWLE- Effekt für diesen strahlenden Wellenleiter vorhanden ist.

Fig. 7b zeigt das gemessene co-polare Frequenzverhalten des oben beschriebenen Wellenleiters über die Betriebsbandbreite des Systems. Die Amplitude des abgestrahlten Signals wurde an einem Punkt 6 m (ξ = 6 m) seitlich abgelegen von der Wellenlei tung und 9 m axial (z = 9 m) vom Wellenleiterende, wo der Si gnalgenerator angeschlossen ist, gemessen. Die Frequenz des Si gnalgenerators wurde über das Frequenzband von 2,1 bis 3,0 Ghz gewobbelt, was die typische Betriebsbandbreite des WR-284- Wellenleiters ist. Der Wellenleiterschlitz hat dieselben Abmes sungen und Lage, wie oben beschrieben. Man erkennt, daß die ge messene Signalamplitude im wesentlichen flach war (± 2,5 dB) über das Frequenzband mit Ausnahme eines Einbruchs bei 2,881 Ghz, was von dem schlechten Stehwellenverhältnis des Übergangs zwischen Coaxialleitung und dem Wellenleiter am Aufnahmehorn nur bei dieser Frequenz herrührte. Die Achse des Aufnahmehorns hatte einen Winkel von 55° (± 10°) zur Achse des Wellenleiters.

Fig. 7d zeigt wieder den niedrigen Pegel (-23 dB) der Querpola risierung.

Die Fig. 9a bis 9d sind Messungen ähnlich denen von den Fig. 7a bis 7d, jedoch in einer Distanz von 1,5 m zum Wellenleiter. Man erkennt, daß die Kurven in den Fig. 9a und 9b noch flacher als jene in den Fig. 7a und 7b sind und daß die Fig. 9c und 9d wie der die Querpolarisierung mit -23 dB Abfall zeigen.

Die Fig. 10a und 10b sind gemessene Nahfeldmuster desselben, oben beschriebenen Wellenleiters, der bei einer besten Frequenz von 2,4 Ghz betrieben wurde, wieder unter Verwendung eines py ramidenförmigen Aufnahmeraums, das unter 55° zur Wellenleiter achse geneigt war. Fig. 10a ist das Muster, das mit einer am Ende des Wellenleiters angeschlossenen angepaßten Last gemessen wurde, und Fig. 10b ist das Muster, das mit einem Kurzschluß anstelle der angepaßten Last gemessen wurde. Man kann sehen, daß die Ansprechverhalten nahezu identisch waren, was angibt, daß die rücklaufende, vom Kurzschlußende reflektierte Welle nicht mit der vom Quellenende ausgehenden Welle interferierte. Dieses zeigt die Intensität des vom Wellenleiter zu seinem Ab schluß abgestrahlten Feldes.

Weil der strahlende Wellenleiter der vorbeschriebenen Art ein im wesentlichen flaches Nahfelddiagramm aufweist, schafft er zuverlässige Funkverbindungen zu und von Funkeinheiten, die längs des Wellenleiters verteilt angeordnet sind. Diese Zuver lässigkeit ist speziell bei digitalen Übertragungen nützlich, weil sie die Erreichung niedriger Bitfehlerraten ermöglicht. Beispielsweise können digitale Datenübertragungen Bitfehlerraten von bis zu 10^-8 erfordern, um einen Verlust signifikanter Daten zu vermeiden. Diese niedrigen Bitfehlerraten sind mit einem im wesentlichen flachen Nahfelddiagramm erreichbar, weil Schwan kungen oder Wellungen im Diagramm so kleiner Amplitude sind, daß Verluste von einem oder mehreren Datenbits praktisch nicht vorkommen. Die im wesentlichen flachen Nahfelddiagramme der vorliegenden Erfindung sind auch für analoge Funksignale wün schenswert, um Störungen dieser Signale zu vermeiden.

Der geschlitzte Wellenleiter 10 hat vorzugsweise eine konstante Phasenfront senkrecht zum Winkel im angenäherten Bereich von 40° bis 67°. Die obere Grenze von 67° ist bevorzugt, weil der Betrieb des Wellenleiters typischerweise 8% oder mehr oberhalb der Grenze (cutoff) stattfindet, d. h. f/f_c 1,08, weil v/c = [1 - (f_c/f)²]^-1/2 und Cosinus = (v/c)^-1, dann ist v/c 2,65 und 68° ist. Die untere Grenze von etwa 48° ist bevorzugt, um eine Abstrahlung unter einem so kleinen Winkel von der Wel lenleiterachse zu vermeiden, daß der Strahl für den Betrieb in nerhalb eines Gebäudes auf eine Wand oder andere Oberfläche an oder nahe der Last auftrifft. Dieser Strahl könnte ein Teil der co-polaren (Quer-) Polarisation in eine quer-polare (Parallel-) Polarisation umwandeln und im Zusammenwirken mit nahen paralle len Wänden (oder Boden oder Decke) einen TWLE-Effekt hervorru fen und dadurch die Größe der Schwankungen steigern und die Ausgeglichenheit des erzeugten Nahfelddiagramms zerstören. Aus den voranstehenden Gleichungen ergibt sich somit für θ ≳ 40°, v/c ≳ 1,305 und f/f_c ≲ 1,56. Die Grenzfrequenz f_c eines Wellen leiters einer gegebenen Gestalt wird durch die Innenabmessungen des Wellenleiters bestimmt. Beispielsweise hat der Standard- Rechteckwellenleiter WR-284 eine Grenzfrequenz (Cutoff- Frequenz) von 2,079 Ghz (λ_c = 14,42 cm) für den TE 10-Mode.

Die Funkeinheiten, die vom Wellenleiter abgestrahlte Signale empfangen, weisen vorzugsweise eine Richtantenne auf, wie bei spielsweise das oben erwähnten Pyramidenhorn mit einem Schlitz, der im wesentlichen senkrecht (d. h. innerhalb plus oder minus 10°) zur Achse der Hauptstrahlungskeule von der Wellenleitung ist. Diese Antenne hat vorzugsweise einen Richtungsgewinn von wenigstens etwa 10 dBi und ist so angeordnet, daß sie Strahlung von einem Längenabschnitt des Wellenleiters von wenigstens etwa 3 m aufnimmt. Andere Richtantennen sind Parabolreflektoren, Winkelreflektoren und Schlitz- oder Dipolgruppen.

Analysen und Berechnungen zeigen, daß der einzige durchgehende Schlitz 11, der in den Wellenleitern der Fig. 1 und 2 vorhanden ist, durch eine einzelne Reihe von Schlitzsegmenten angenähert werden kann, die so ausgebildet sind, daß wenigstens etwa [1+(v/c)^-1] Schlitze auf einer der Wellenlänge λ des Wellenlei ters entsprechenden Längenabschnitt kommen, wobei λ die Wellen länge im freien Raum bei der Betriebsfrequenz ist, weil dieses sicherstellt, daß nur eine einzige Strahlungskeule vom Schlitz abgestrahlt wird.

Wie zuvor erwähnt, können andere Wellenleiterkonfigurationen anstelle des in den Fig. 4 bis 6 dargestellten rechteckigen Wellenleiters im System nach dieser Erfindung verwendet werden. Beispiele anderer Wellenleiterkonfigurationen und geeigneter Anordnungen des strahlenden Schlitzes in jeder Konfiguration sind in Fig. 12 dargestellt. Während die Orte c in Fig. 12 als direkt auf einer Quersymmetrieachse liegend dargestellt sind, versteht sich aus der obigen Beschreibung des Ortes des Schlit zes 11 doch auch, daß die Schlitze an den Stellen C stets leicht gegenüber der Symmetrieachse versetzt sein sollten. An Orten C in Fig. 12 leitet der Schlitz hauptsächlich Querströme in der Wellenleiterwand an einen Punkt, wo die Amplitude der Querströme ausreichend niedrig ist, um eine übermäßige Strah lungsdämpfung der sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter ausbreitenden Signale zu vermeiden. Kleine oder keine Axial ströme werden von den Schlitzen an den Stellen C geschnitten, so daß nur co-polare (rechtwinklige) Strahlung auftritt. Dies ist der typische Fall, der für lange Wellenleiter verwendet wird.

Für kurze Wellenleiter (d. h. weniger als etwa 18 m) können die Schlitze an Stellen H angeordnet sein, wo die Amplitude der Querströme hoch ist. Die Schlitze an den Stellen H sollten ex trem schmal sein, um übermäßige Abstrahlung zu vermeiden, und sie sollten symmetrisch in Querrichtung angeordnet sein, um quer-polare Strahlung zu vermeiden.

Eine speziell nützliche Konfiguration ist jene der Fig. 12b (elliptischer Querschnitt), da er einfach in flexibler Form hergestellt werden kann und dabei die geeignete Anzahl verteilt angeordneter, segmentierter Schlitze in seiner breiten Wand (für große Längen) oder in seiner schmalen Wand (für kurze Län gen) erhalten kann.

Claims

1. Strahlender Wellenleiter, enthaltend:
einen länglichen Wellenleiter mit einem Querschnitt, der so di mensioniert ist, daß er nur den Grundmode bei einer ausgewähl ten Betriebsfrequenz führt,
einen durchgehenden, nicht-resonanten Längsschlitz oder ein Äquivalent davon in einer Wand des Wellenleiters zur Erzeugung eines Strahlungsfeldes außerhalb des Wellenleiters, das senk recht zum Schlitz polarisiert ist,
wobei sich der Schlitz im wesentlichen parallel zur Achse des Wellenleiters erstreckt und eine Querabmessung aufweist, die ausreichend klein ist, um die Abstrahlung eines parallel zum Schlitz polarisierten Feldes im wesentlichen zu vermeiden.

2. Wellenleiter nach Anspruch 1, bei dem der Schlitz aus einer Serie von Öffnungen besteht, die längs des Wellenleiters hin tereinander angeordnet sind, wobei wenigstens etwa [1+(v/c)^-1] Öffnungen pro Wellenlänge im freien Raum vorhanden sind.

3. Wellenleiter nach Anspruch 1, bei dem die Abmessungen und der Ort des Schlitzes im Wellenleiter derart gewählt sind, daß ein im wesentlichen flaches Frequenzverhalten über die Band breite des Wellenleiters im Nahfeld längs des Wellenleiters er zeugt wird.

4. Wellenleiter nach Anspruch 1, bei dem die Abmessungen und der Ort des Schlitzes im Wellenleiter derart gewählt sind, daß ein Nahfeld-Strahlungsdiagramm erzeugt wird, das bei einer ge gebenen Frequenz längs des Wellenleiters eine im wesentlichen konstante Amplitude hat.

5. Wellenleiter nach Anspruch 1 von rechteckigem Querschnitt, bei dem der Schlitz in einer breiten Wand des Wellenleiters ausgebildet ist, um eine ausreichend niedrige Strahlungsrate pro Längeneinheit des Wellenleiters zu erreichen, um den Wel lenleiter für Einsatzlängen von mehr als 18 Metern brauchbar zu machen.

6. Wellenleiter nach Anspruch 1 rechteckigen Querschnitts, bei dem der Schlitz in einer schmalen Wand des Wellenleiters aus reichend schmal ausgebildet ist, um eine hohe Strahlungsrate pro Längeneinheit des Wellenleiters zu erzielen, um diesen für kurze Einsatzlängen brauchbar zu machen.

7. Strahlender Wellenleiter, enthaltend:
einen langgestreckten rechteckigen Wellenleiter, der so dimen sioniert ist, daß er bei der Betriebsfrequenz nur den Grundmode führt,
einen durchgehenden, nicht-resonanten Längsschlitz oder ein Äquivalent davon in einer breiten Wand des Wellenleiters, um ein Strahlungsfeld zu erzeugen, das senkrecht zum Schlitz pola risiert ist,
wobei der Schlitz sich parallel zur Achse des Wellenleiters er streckt und in Querrichtung schmal ist, um keine wesentlichen Axialströme zu schneiden und somit keine signifikanten quer polarisierten Felder zu erzeugen, und
wobei der Schlitz derart dimensioniert und angeordnet ist, daß er Querströme in der Wellenleiterwand schneidet, so daß Signa le, die sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter ausbrei ten, in Querrichtung vom Wellenleiter unter einem Winkel ab gestrahlt werden, wobei Cosinus = (v/c)^-1 = [1-(f_c/f)²]^-1/2ist, wobei der Abstrahlwinkel gegenüber der Wellenleiterachse, f_c die Grenzfrequenz (Cutoff-Frequenz) des Wellenleiters f die Be triebsfrequenz sind, wobei die Größe der Querströme, die von dem Schlitz geschnitten werden, ausreichend klein ist, um eine signifikante Strahlungsdämpfung der sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter ausbreitenden Signale zu vermeiden.

8. Funkübertragungsverfahren mit mehreren daran beteiligten Funksender, Empfängern oder Sendeempfängern ("Funkeinheiten"), die in einem vorbeschriebenen Bereich angeordnet sind, umfas send:
Anordnen eines langgestreckten Wellenleiters innerhalb oder be nachbart des vorbeschriebenen Bereiches zur Abstrahlung von Signalen zu und zum Aufnehmen von abgestrahlten Signalen von den Funkeinheiten längs des Wellenleiters, wobei der Wellenlei ter wenigstens einen durchgehenden Längsschlitz aufweist, um ein Strahlungsfeld zu erzeugen, das senkrecht zur Achse des Wellenleiters polarisiert ist und ein Nahfeld hat, das den vor beschriebenen Bereich, der die Funkeinheiten enthält, erfaßt,
wobei die Abmessungen und der Ort des Schlitzes im Wellenleiter derart gewählt werden, daß ein im wesentlichen flaches Amplitu denverhalten im Nahfeld längs des Wellenleiters erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schlitz im wesentli chen parallel zur Achse des Wellenleiters ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Amplitudenverhalten einem gegebenen Nahfeldpunkt im wesentlichen flach über die Bandbreite des Wellenleiters ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Frequenzverhalten über die Betriebsbandbreite der Funkeinheiten im wesentlichen flach ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Wellenleiter ein rechteckiger Wellenleiter ist und der Schlitz in einer breiten Wand desselben angeordnet ist, sich parallel zur Achse des Wel lenleiters erstreckt und eine sehr schmale Querabmessung hat, so daß keine wesentlichen Axialströme von dem Schlitz geschnit ten werden und somit kein signifikantes quer-polarisiertes Außenfeld erzeugt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schlitz gegenüber der Längsmittenlinie der breiten Wand des Wellenleiters nur leicht versetzt ist, um jegliche signifikante Strahlungsdämp fung der sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter ausbrei tenden Signale zu vermeiden.

14. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Schlitzbreite und der Schlitzort so gewählt sind, daß jegliche signifikante Strahlungsdämpfung der sich in Längsrichtung durch den Wellen leiter ausbreitenden Signale vermieden wird.

15. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Wellenleiter wenig stens etwa 18 Meter lang ist.

16. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schlitz aus einer Serie von Öffnungen besteht, die in gegenseitigem Abstand längs des Wellenleiters ausgebildet sind und wenigstens etwa [1+v/c)^-1] Öffnungen pro Wellenlänge im freien Raum bei der Betriebs frequenz umfassen.

17. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Amplitude des Nah feld-Strahlungsdiagramms um weniger als etwa ± 3 dB schwankt.

18. Verfahren zur Funkübertragung zwischen mehreren Funksen dern, Empfängern oder Sendeempfängern ("Funkeinheiten"), die in einem vorbeschriebenen Bereich gelegen sind, umfassend:
Anordnen eines langgestreckten Wellenleiters innerhalb oder be nachbart dem vorbeschriebenen Bereich zur Aussendung abge strahlter Signale an und zum Empfang abgestrahlter Signale von den Funkeinheiten längs des Wellenleiters, wobei der Wellenlei ter wenigstens einen Längsschlitz aufweist, um ein Strahlungs feld zu erzeugen, das senkrecht zur Achse des Wellenleiters po larisiert ist und wobei das Nahfeld den vorbeschriebenen, die Funkeinheiten enthaltenden Bereich überdeckt,
wobei die Abmessungen und der Ort des Schlitzes im Wellenleiter derart gewählt sind, daß ein Nahfeld-Strahlungsdiagramm erzeugt wird, das eine Amplitude hat, die bei einer gegebenen Frequenz längs des Wellenleiters im wesentlichen konstant ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schlitz im wesent lichen parallel zur Achse des Wellenleiters verläuft.

20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Schlitzbreite und der Schlitzort derart gewählt sind, daß jegliche signifikante Strahlungsdämpfung der sich in Längsrichtung durch den Wellen leiter ausbreitenden Signale vermieden ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Wellenleiter einen rechteckigen Querschnitt aufweist und der Schlitz in einer breiten Wand des Wellenleiters ausgebildet ist, sich parallel zur Achse des Wellenleiters erstreckt und eine schmale Querab messung aufweist, so daß keine signifikanten Axialströme vom Schlitz geschnitten werden und somit kein signifikantes quer polarisiertes Außenfeld erzeugt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schlitz nur gering fügig gegenüber der Längsmittenlinie der breiten Wand des Wel lenleiters versetzt ist, um jegliche signifikante Strahlungs dämpfung der sich in Längsrichtung durch den Wellenleiter aus breitenden Signale zu vermeiden.

23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Wellenleiter wenig stens etwa 18 Meter lang ist.

24. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schlitz aus einer Serie von Öffnungen besteht, die im gegenseitigen Abstand in Längsrichtung des Wellenleiters angeordnet sind und wenigstens etwa [1+(v/c)^-1] Öffnungen pro Wellenlänge im freien Raum bei der Betriebsfrequenz umfassen.

25. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Amplitude des Nah feld-Strahlungsdiagramms um weniger als ± 3 dB schwankt.

26. Digitales Funksystem mit der Fähigkeit der Zweiwege Aussendung digitaler Signale mit hohen Datenraten bei vernach lässigbaren Bitfehlerraten, enthaltend:
mehrere Funksender, Empfänger oder Sendeempfänger ("Funkeinheiten"), die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs angeordnet sind,
einen langgestreckten Wellenleiter, der innerhalb oder benach bart zum vorbestimmten Bereich angeordnet ist, um abgestrahlte Signale an die Funkeinheiten längs des Wellenleiters auszusen den oder von diesen zu empfangen, wobei der Wellenleiter wenig stens einen kontinuierlichen Längsschlitz aufweist, um ein Strahlungsfeld zu erzeugen, das senkrecht zur Achse des Wellen leiters polarisiert ist und das ein Nahfeld hat, das den vorbe stimmten Bereich, in dem die Funkeinheiten enthalten sind, überdeckt,
wobei die Abmessungen und der Ort des Schlitzes in der Wellen leiterwand derart gewählt sind, daß ein im wesentlichen flaches Amplitudenverhalten im Nahfeld längs des Wellenleiters erzeugt wird.

27. System nach Anspruch 26, bei dem der Schlitz im wesentli chen parallel zur Achse des Wellenleiters ist.

28. System nach Anspruch 26, bei dem jede der Funkeinheiten ei ne Richtantenne aufweist, die so ausgerichtet ist, daß sie die Strahlung aus dem Schlitz im Wellenleiter aufnimmt.

29. System nach Anspruch 28, bei dem die Richtantenne einen Schlitz aufweist, der im wesentlichen senkrecht zur Achse der Hauptstrahlungskeule vom Schlitz des Wellenleiters ist.

30. System nach Anspruch 28, bei dem die Antenne einen Schlitz aufweist, der innerhalb 10° einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der Hauptstrahlungskeule vom Schlitz des Wellenlei ters ist.

31. System nach Anspruch 28, bei dem die Antenne einen Rich tungsgewinn von wenigstens etwa 10 dBi aufweist.

32. System nach Anspruch 28, bei dem die Antenne so angeordnet ist, daß sie Strahlung von wenigstens etwa 18 Meter Länge des Wellenleiters aufnimmt.

33. Digitales Funksystem mit der Fähigkeit der Zweiwege Aussendung von digitalen Signalen mit hohen Datenraten bei ver nachlässigbaren Bitfehlerraten, enthaltend:
mehrere Funksender, Empfänger oder Sendeempfänger ("Funkeinhei ten"), die innerhalb eines vorbestimmten Bereiches angeordnet sind,
einen langgestreckten Wellenleiter, der innerhalb oder benach bart zu dem vorbestimmten Bereich angeordnet ist, um Strah lungssignale zu den Funkeinheiten längs des Wellenleiters aus zusenden oder von diesen zu empfangen, wobei der Wellenleiter wenigstens einen Längsschlitz aufweist, um ein Strahlungsfeld zu erzeugen, das senkrecht zur Achse des Wellenleiters polari siert ist, und ein Nahfeld hat, das den vorbestimmten, die Fun keinheiten enthaltenden Bereich überdeckt,
wobei die Abmessungen und der Ort des Schlitzes im Wellenleiter derart gewählt sind, daß ein Nahfeld-Strahlungsdiagramm erzeugt wird, das eine Amplitude hat, die bei einer gegebenen Frequenz längs des Wellenleiters im wesentlichen konstant ist.

34. System nach Anspruch 33, bei dem der Schlitz im wesentli chen parallel zur Achse des Wellenleiters verläuft.

35. System nach Anspruch 33, bei dem jeder der Funkeinheiten eine Richtantenne enthält, die so ausgerichtet ist, daß sie Strahlung von dem Schlitz im Wellenleiter aufnimmt.

36. System nach Anspruch 35, bei dem die Richtantenne einen Schlitz hat, der im wesentlichen senkrecht zur Achse der Haupt strahlungskeule vom Schlitz des Wellenleiters verläuft.

37. System nach Anspruch 35, bei dem die Antenne einen Schlitz hat, der innerhalb von 10° einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der Hauptstrahlungskeule vom Schlitz des Wellenleiters verläuft.

38. System nach Anspruch 35, bei dem die Antenne einen Richtge winn von wenigstens etwa 10 dBi aufweist.

39. System nach Anspruch 35, bei dem die Antenne so angeordnet ist, daß sie Strahlung von wenigstens 18 Meter Länge des Wel lenleiters aufnimmt.