DE2856733C2

DE2856733C2 - Über die Hohlleiterschmalseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück

Info

Publication number: DE2856733C2
Application number: DE2856733A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. 8000 München Schuegraf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1984-06-20
Also published as: EP0012978A1; US4295109A; ATE3484T1; DE2856733A1; JPS5593301A; JPS5927521B2; EP0012978B1

Description

Die Erfindung betrifft ein über die Hohlleiterschmalseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück (H-Winkelstück) mit einer durch eine leitende Abflachungsebene symmetrisch abgeschrägten Außenecke, deren relative Eckenabflachung xnla (xn = Abstand der Abflachungskante von der theoretischen Lage der äußeren Knickkante des nicht abgeschrägten Winkelstücks, a = Hohlleiterbreitseite) einen Wert größer als 0,73 aufweist, und mit im Hohlleiter-Winkelstück im Bereich der geometrischen Winkelhalbierenden des Knickes angeordneten, kapazitiv wirkenden Mitteln.

Derartige, aus dem »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« von H. Meinke und F. W. Gundlach, Springer-Verlag, 2. Auflage, 1962, aus den Seiten 401 und 402 hervorgehende Winkelstücke finden in diversen Mikrowellenschaltungen mit Rechteck-Hohlleitern Verwendung. Mit abgewinkelten Hohlleitern wird gegenüber vergleichbar reflektionxarmen Kreisbogenkrümmern ein kompakter Aufbau erreicht, insbesondere bei Hohlleiterweichen unterschiedlicher Art, wie z. B. bei Frequenzweichen, Polarisationsweichen, Wellentypenweichen usw. Am häufigsten verwendet sind hierbei Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt bei einem Seitenverhältnis a:b = 2:\. Derartige Hohlleiter sind im relativen Frequenzbereich der mcximalen Breite f_o:fu = 2:\ mit der Hm-WeIIe eindeutig nutzbar. Aus dem einleitend genannten »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« geht weiterhin hervor, daß die Reflexion eines Η-Winkelstückes dadurch reduziert werden kann, daß nach Fig. Ib die Außenecke eines solchen Winkels symmetrisch abgeflacht w^!rd. Für diese Kompensationsmaßnahme gibt es nach Fig. 1 a, in der der Welligkeitsfaktor s von H-Winkelstücken gemäß Fig. la mit verschieden starken Eckenabflachungen dargestellt ist, ein auch bereits dem vorgenannten Taschenbuch entnehmbares, optimales Kathetenmaß x/io (Kurve für XhJ a = 0,64), mit dem die Reflexion eines H-Winkelstückes in dem üblicherweise genutzten Frequenzbereich eines Rechteck-Hohlleiters von 1,25 fknw bis l,9 4«io unter r = 16.7% bleibt. Nur in Teilfrequenzbändern davon können kleinere Reflexionen erreicht werden; dazu ist das Kathetenmaß entsprechend der Lage des Teilbandes innerhalb des vollen Hohlleiterbereiches gegenüber XHo etwas zu ändern.

Im einzelnen zeigt F i g. 1 a für ein Η-Winkelstück mit einem Knickwinkel von 90° und einige ausgewählte Dimensionierungen XHoIa der Eckenabflachung, wie jeweils die Welligkeit s von Η-Winkelstücken in einem Hohlleiterbereich verläuft Auszugehen ist hierbei von

ίο der über ein ganzes Hohlleiterband gemessenen Welligkeit s eines Η-Winkelstückes, dessen Außenecke nach Bild Ib mit x«/a = 0 nicht abgeflacht ist Die unterste Kurve in Bild la zeigt die Welligkeit eines solchen nicht kompensierten H-Winkelstücks im Bezug auf seine winkelhalbierende Querschnittsebene. Die störende Reflexion hat wegen der im Knickbereich erweiterten Breitseite des Rechteckhohlleiters im ganzen Hohlleiterband kapazitive Phase. Ca der Rechteckhohlleiter bei fehlender Eckenabflachung eine örtlich unterschiedlich stark erweiterte Breitseite und eine entsprechend stark abgesenkte H₂o-Grenzfrequenz (Λ«2ο = a) hat, ergibt sich im oberen Teil des Hohlleiterbandes für die Reflexion ein sehr ausgeprägtes Maximum, dessen Ursache in einer unerwünschten H2o-Resonanz im Knickbereich liegt. Es bildet sich also im Knickbereich unterhalb der höheren H₂₀-Grenzfrequenz des geraden Hohlleiters eine H2oi-Resonanz aus, die über das magnetische Hio-Feld arn Knick angeregt wird.
Aus dem »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« ist es nun bekannt, das Η-Winkelstück entsprechend F i g. 1 b an seiner äußeren Ecke mit einer leitenden Ebene symmetrisch abzuflachen, wobei die Größe der Abflachung durch das Kathetenmaß xn bestimmt ist. Diese Abflachung wirkt der Breitseitenerweiterung des nicht abgeflachten Η-Winkelstücks entgegen, reduziert somit die kapazitive Störung und hebt die innere H₂₀-Resonanz zu höheren Frequenzen.

Mit der aus dem »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« hervorgehenden optimalen Eckenabflachung XnJa — 0,64 wird zwar entsprechend Fig. la, zweite Kurve von unten, in der Mitte eines Hohlleiterbandes Anpassung erreicht, jedoch steigt die Welligkeit s an der unteren Landgrenze bis s_u = 1,4, was einem Reflexionsfaktor von r_u = 16,7% entspricht und an der oberen Bandgrenze bis s„ = 1,23, was einem Reflexionsfaktor T₀ = 10,3% entspricht. Diese in vielen Anwendungsfällen erheblich störende Größe der Reflexion zeigt, daß die Kompensationsmaßnahme der Eckenabflachung für sich nicht sehr genau komplementär zu der zu kompensierenden Störung verläuft.

Weiterhin geht aus dem »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« hervor, wie der Wert xnla der Eckenabflachung zu verringern bzw. zu vergrößern ist, um den Anpassungspunkt über oder unter die Bandmittenfre-

5: quenz zu verlagern, was jedoch in unerwünschter Weise weiter ansteigende Reflexion im unteren bzw. oberen Teil des Hohlleiterfrequenzbandes zur Folge hat. Nach der mittleren Kurve von Fig. la kann der Anpassungspunkt im Grenzfall mit einem Wert der Eckenabfla- chung von *«/<? = 0,74 bis zur Hio-Grenzfrequenz des Reciueckhohlleiters hinuntergeschoben werden.

Eiii kechteckhohlleiter-Winkelstück der eingangs beschriebenen / rt ist dun-h die US-PS 27 37 634 bekannt. Bei diesem ist ein kapazitiv wirkendes Kompensations-

ti5 mittel in Form eines zylindrischen Leiters vorgesehen, der achsparallel zur Knickkante ausgerichtet ist und sich, ausgehend von einer Innenwand, in den Innenraum des Hohlleiters erstreckt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein H-Winkelstück der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß innerhalb eines gesamten Hohlleiterbandes eine weitere Verringerung des Reflexionsfaktors gewährleistet ist.

Ausgehend von einem Ober die Hohlleiterschmalseite geknickten Rechteckhohlleiter-Winkelstück (H-Winkelstück) der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 genannten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als kapazitiv wirkendes Mittel ein zwisehen der Abflachungsebene und der inneren Knickkante verlaufender leitender Querstab vorgesehen ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Wert χπ/a der relativen Eckenabflachung von wenigstens annähernd 0,740 gewählt ist und daß der Durchmesser des leitenden Querstabes mit etwa einem Viertel der Hohlleiterschmalseite bemessen ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsberpieles noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. la den bereits erläuterten Verlauf des Welligkeitsfaktors 5 von H-Winkelstücken mit unterschiedlichen Werten xnla der Eckenabflachung,

Fig. Ib ein bereits erläutertes bekanntes H-Winkelstück mit symmetrischer Eckenabflachung,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen H-Winkelstückes.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein in der Literatur auch als Η-Winkelstück bezeichnetes, über die Hohlleiterschmalseite b geknicktes Hohlleiter-Winkelstück, dessen Knickwinkel χ = 90° beträgt und dessen Abflachung durch eine leitende Abflachungsebene 2 mit einem Verhältnis des Kathetenmaßes x_H zur Hohlleiterbreitseite a von xh/s = 0,74 gewählt ist. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. la, dritte Kurve von oben, wie die Welligkeit eines solchen Η-Winkelstücks in einem gesamten Hohlleiterband verläuft. Die gemessenen s-Werte sind in bezug auf die Winkelhalbierende Querschnittsebene des Η-Winkelstücks durchwegs induktiv, also überkompensiert und weisen eine mit der Frequenz mäßig ansteigende Tendenz auf.

Das mit der relativen Eckenabflachung xnla = 0,74 vorkompensierte Η-Winkelstück ist durch einen in der geometrischen Winkelhalbierenden w des Knicks zwisehen der Abflachungsebene 2 und der inneren Knickkante K verlaufenden leitenden Querstab 3 kompensiert, dessen Durchmesser Oq etwa zu einem Viertel der Hohlleiterbreits(.'ite b gewählt ist.

50

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Über die Hohlleiterschmalseite geknicktes Rechteckhohlleiter-Winkelstück (H-Winkelstück) mit einer durch eine leitende Abflachungsebene symmetrisch abgeschrägten Außenecke, deren relative Eckenabflachung x_H/a (xh= Abstand der Abflachungskante von der theoretischen Lage der äußeren Knickkante des nicht abgeschrägten Winkelstücks, a = Hohlleiterbreitseite) einen Wert größer als 0,73 aufweist, und mit im Hohlleiter-Winkelstück im Bereich der geometrischen Winkelhalbierenden des Knickes angeordneten, kapazitiv wirkenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als kapazitiv wirkendes Mittel ein zwischen der Abflachungsebene (2) und der inneren Knickkante (K) verlaufender leitender Querstab (3) vorgesehen ist.

2. Rechteckhohlleiter-Winkelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert xhI a der relativen Eckenabflachung von wenigstens annähernd 0,740 gewählt ist und daß der Durchmesser (dp) des leitenden Querstabes (3) mit etwa einem Viertel der Hohlleiterschmalseite ^(bemessen ist