DE1069231B

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Publication number: DE1069231B
Application number: DENDAT1069231D
Authority: DE

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Übergang von einem Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts auf einen Hohlleiter mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks, insbesondere eines Quadrats, bei dem im Fall eines in der Fläche wesentlich größeren Vieleckquerschnitts ein Übergangshohlleiter kreisförmigen, nach dem Vieleckquerschnitt in der Fläche zunehmenden Querschnitts vorgesehen ist.

Ein Hohlleiterübergang der einleitend beschriebenen Art wird beispielsweise zur Speisung einer Hornparabolantenne über einen Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts benötigt. Der Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts wird dabei häufig in zwei zueinander senkrechten Polarisationsebenen mit Hnear polarisierten Wellen betrieben. Die Ausbreitungsform der Wellen in dem Rundhohlleiter ist hierbei meist die der ^₁₁-Schwingungsform. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es erwünscht, die Baulänge eines derartigen Übergangs klein zu halten. Es besteht jedoch häufig die Forderung, den Reflexionsfaktor an der Übergangsstelle unter einem vorgegebenen Wert, beispielsweise von 1 %, zu halten. Zur Realisierung dieser Forderung wird in der Praxis zwischen dem Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts und dem in der Querschnittsfläche größeren Hohlleiter quadratischen Querschnitts bzw. dem Pyramidentrichter ein Übergangshohlleiter vorgesehen, dessen Querschnitt nach dem Pyramidentrichter hin derart kontinuierlich in der Querschnittsfläche zunimmt, daß sich ein wenigstens nahezu kontinuierlicher Übergang vom Kreisquerschnitt auf den Querschnitt des Pyramidentrichters ergibt. Eine mögliche Bemessung für einen derartigen Übergangshohlleiter ist beispielsweise in der Arbeit von F. Bolinder, Fourier Transforms in the Theory of Inhomogeneous Transmission Lines, Kungl. Tekn. Högskolans Handlingar, Nr. 48, Stockholm, 1951, angegeben, wenngleich in dieser Arbeit als Beispiele nur Übergänge zwischen Leitungen gleichartigen Querschnitts behandelt sind. Mit den bisher bekannten Ausführungsformen von Hohlleiterübergängen der einleitend beschriebenen Art läßt sich jedoch vor allem bei hinreichend geringer Baulänge nur auf äußerst komplizierte Weise ein hinreichend kleiner Reflexionsfaktor an der Übergangsstelle einhalten. Außerdem sind derartige Übergänge mit störenden fertigungstechnischen Schwierigkeiten verbunden.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem eine einfache Lösung dieser Probleme gegeben ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Übergang von einem Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts auf einen Hohlleiter mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks, insbesondere eines Quadrats, bei dem im Fall eines in der Fläche wesentlich größeren Vieleckquerschnitts ein ÜbergangshohUeiter kreisförmigen, nach dem Vieleckquerschnitt in der Fläche zunehmenden Querschnitts vorge-

übergang von einem Hohlleiter
kreisförmigen Querschnitts auf einen
Hohlleiter mit dem Querschnitt
eines regelmäßigen Vielecks,
insbesondere eines Quadrats

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Helmut Laub, München,
ist als Erfinder genannt worden

sehen ist, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Hohlleiter mit dem Vieleckquerschnitt in den Querschnittsabmessungen derart bemessen ist, daß sein einbeschriebener Kreis dem Querschnitt des bis dahin in der Querschnittsart unveränderten Übergangshohlleiters oder bei Fehlen desselben dem Querschnitt des kreisförmigen Hohlleiters entspricht, und daß die Ecken des Vieleckquerschnitts mit Keilen etwa dreieckförmigen Quer-Schnitts in einem Übergangsbereich dieses Hohlleiters derart ausgefüllt sind, daß sich ein möglichst stetiger Übergang ergibt.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausfübrungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung näher dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine Hornparabolantenne 1, die über einea Pyramidentrichter 2 quadratischen Querschnitts gespeist wird. Der Pyiamidentrichter 2 ist mit der der Zuführung oder Entnahme von Hochfrequenz dienenden Hohlleitung 3 kreisförmigen Querschnitts über einen Übergangshohlleiter 4 verbunden. Die Verbindung geschieht über Hohlleiterflansche 5 bzw. 5'.

Der Übergangshohlleiter ist so bemessen, daß

d (In Z) dy

= P

wobei y = O in der Mitte des Übergangshohlleiters liegt und Z den Wellenwiderstand desselben bedeutet. P (yß) soll beim Ausführungsbeispiel eine Gaußsche Funktion sein, deren Verwendung zur Berechnung eines Hohlleiterübergangsstückes gleichartigen Querschnitts an sich bekannt ist, mit y = + 1/2 am Anfang undy = — l\2 am Ende des Übergangs.

909 649#06

Claims

Die Forderungen nach möglichst kurzem Übergang und kleiner Reflexion über ein breites Frequenzband sind gegenläufig in bezug auf die Wahl des Verlaufs von P (yß). Für einen kurzen Übergang wird in bekannter Weise ein Verlauf P (yß) = C1· (I + C2- cos2 πγβ) empfohlen (C1 und C2 sind Konstanten), für möglichst breitbandige Anpassung ein Verlauf von P (yß) nach einer Gaußschen Funktion. Bei größeren Ubergangslängen, I <; 2 λ, kommt man auch mit einfacheren Funktionen zu niedrigen Reflexionen. Für das Ausführungsbeispiel ist, wie bereits erwähnt, für P (yß) eine Gaußsche Funktion angenommen. Die Konstanten dieser Funktion sollen so bestimmt sein, daß für y — ± 1/2 die Funktion P (yß) nur mehr etwa 1 % des Wertes für y = 0 hat. Für einen in seinem Widerstandsverlauf derart festgelegten Übertrager ist bei Übertragerlängen von > 1,75 λ der Reflexionsfaktor r< 0,00075- In ZJZ1, worin Z1 der Wellenwiderstand der niederohmigen und Z2 der Wellenwiderstand der hochohmigen Seite ist. Die Mindestlänge des Überganges von dem Rundhohlleiter 3 z. B. mit dem Durchmesser von etwa 72 mm auf den quadratischen Trichter 2 mit einem Öffnungswinkel von z. B. etwa 40° ergibt sich z. B. aus der Aufgabenstellung, wonach der Sprung des Feldwellenwiderstandes an der übergangssteile zwischen rundem und quadratischem Trichter innerhalb der Meßgenauigkeit liegen soll. Das bedeutet, daß der durch diese Stelle verursachte Reflexionsfaktor r < 3 °/00 sein sollte. Hieraus resultiert bei dem Öffnungswinkel von etwa 40°, daß die Übergangslänge I, von der Trichterspitze aus gerechnet, größer als vier Wellenlängen im Übergangshohlleiter sein soll. Zur Gewährleistung einer möglichst stetigen Umwandlung der H11-Welle des Rundtrichters in die H10-Welle des quadratischen Trichters und damit des geringen Reflexionsfaktors sind bei großer Einfachheit der Anordnung gemäß einem Merkmal der Erfindung die Ecken des auf den Rundtrichter aufgesetzten, etwa eine Wellenlänge langen quadratischen Übergangsteiles 4' mit Keilen 6 etwa dreieckförmigen Querschnitts (Zungen) metallisch ausgekleidet. Mit einem derart ausgebildeten übergang 4 war es möglich, in einem Frequenzbereich von etwa 3,5 GHz bis über 12 GHz den Reflexionsfaktor kleiner als 5,0 %0 zu halten. Ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt neben der kurzen Baulänge darin, daß der eigentliche Übergangshohlleiter 4 als rotationssymme- irisches Teil in der Herstellung einfach ist und ohne Schwierigkeiten mit den Keilen 6 in einfacher Weise, vor allem im Bedarfsfall auch nachträglich, versehen werden kann. Es kann auch von einem entsprechenden, die Keile 6 enthaltenden Gußstück ausgegangen werden, in das dann entweder der Übergang 4 eingedreht oder an das dieser Übergang 4 nachträglich angesetzt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gefahr einer störenden Drehung der Polarisationsebene (beim Betrieb ίο mit linear polarisierten Wellen) wegen der Möglichkeit der Ausbildung des Übergangs als praktisch exakt rotationssymmetrisches Teil vermieden ist. An die Stelle des Pyramidentrichters kann als weiterführende Leitung auch eine Hohlleitung mit Vieleckquerschnitt, insbesondere mit quadratischem Querschnitt, treten. Patentansprüche:

1. Übergang von einem Hohlleiter kreisförmigen Querschnitts auf einen Hohlleiter mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks, insbesondere eines Quadrats, bei dem im Fall eines in der Fläche wesentlich größeren Vieleckquerschnitts ein Übergangshohlleiter kreisförmigen, nach dem Vieleckquerschnitt in der Fläche zunehmenden Querschnitts vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter mit dem Vieleckquerschnitt in den Querschnittsabmessungen derart bemessen ist, daß sein einbeschriebener Kreis dem Querschnitt des bis dahin in der Querschnittsart unveränderten Übergangshohlleiters oder bei Fehlen desselben dem Querschnitt des kreisförmigen Hohlleiters entspricht, und daß die Ecken des Vieleckquerschnitts mit Keilen etwa dreieckförmigen Querschnitts in einem Übergangsbereich dieses Hohlleiters derart ausgefüllt sind, daß sich ein möglichst stetiger Übergang ergibt.

2. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei quadratischem Querschnitt die zu übertragenden Wellen linear und parallel zu den Quadratseiten polarisiert sind.

3. Übergang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter mit dem Querschnitt eines Vielecks nach der Übergangsstelle hin konisch zuläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
G. C Southworth, »Principles and Applications of Waveguide Transmission«, New York, 1954, S. 275.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen