DE1616314C3 - Hohlleiterdämpfungsglied - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hohlleiterdämpfungsglied aus einem mit stabförmigem, in Richtung der Hohlleiterachse angeordnetem Dämpfungsmaterial mit überwiegend magnetischen Verlusten, z.B. Hochfrequenzeisen oder Ferriten, abschnittsweise belasteten /f₀₁-Rundhohlleiter. Unter der Bezeichnung Hochfrequenzeisen wird dabei insbesondere !Carbonyleisenpulver verstanden, das mit Araldit gebunden ist.

Bekannte Hohlleiterdämpfungsglieder dieser Art weisen einen zugesptizt verlaufenden Stab aus Dämpfungsmaterial auf, der in der Hohlleiterlängsachse angeordnet ist. Wird dieser Stab mit einem nicht zu großen Durchmesser ausgebildet und eine entsprechend flache Spitze vorgesehen, so können die Reflexionen dieser Anordnung in der Hohlleitung klein gehalten werden. Auch die Wellentypenselektivität ist dabei infolge der koaxialen Anordnung gewahrt. Jedoch entsteht bei diesen Dämpfungsgliedern ein starker Frequenzgang der Dämpfung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterdämpfungsglied der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem neben der Reflexionsarmut und Wellentypenselektivität auch günstige Eigenschaften bezüglich des Frequenzganges der Dämpfung vorhanden sind. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß mehrere Stäbe auf einem zur Hohlleiterwandung konzentrischen Querschnittskreis angeordnet sind, dessen Durchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Hohlleiters so weit verringert ίο ist, daß die Frequenzabhängigkeit der Hohlleiterdurchgangsdämpfung hinreichend und insbesondere vernachlässigbar klein ist.

Das Hohlleiterdämpfungsglied nach der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß bei einfaehern Aufbau die Durchgangsdämpfung auch in der Nähe der Grenzfrequenz weitgehend frequenzunabhängig ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Anordnung von mehreren Stäben aus Dämpfungsmaterial mit vorwiegend magnetischen Verlusten auf einem zur Hohlleiterwandung konzentrischen Querschnittskreis geeigneten Durchmessers hauptsächlich die Querkomponente H_x des magnetischen Feldes durch das Dämpfungsmaterial verringert wird.

Dabei ist gleichzeitig berücksichtigt, daß die Querkomponente H_x des magnetischen Feldes der H₀₁-Hohlleiterwelle den entgegengesetzten Frequenzgang zu der Längskomponente H_z aufweist, die durch einen in der Hohlleiterlängsachse angeordneten Dämpfungsstab beeinflußt würde.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Stäbe auf dem Querschnittskreis derart verteilt, daß sie in den Eckpunkten eines regelmäßigen, dem Querschnittskreis eingeschriebenen PoIygons liegen. Hierdurch wird die Modenselektivität der Anordnung besonders begünstigt. Nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Stäbe zu einem Hohlzylinder mit Kreisringquerschnitt ergänzt, dessen mittlerer Durchmesser dem Querschnittskreis entspricht. In diesem Fall ergeben sich besonders günstige Werte der Durchgangsdämpfung pro Längeneinheit des Dämpfungsmaterials, ohne daß die übrigen Eigenschaften (Reflexionsarmut, Modenselektivität, Frequenzabhängigkeit der Durchgangsdämpfung) nachteilig beeinflußt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger

teilweise in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 die Stirnansicht eines Hohlleiterdämpfungsgliedes nach der Erfindung, während

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie A-B von Fig. 1 durch die Hohlleiterachse darstellt.

Die Wandung eines Rundhohlleiters ist dabei mit 1 angedeutet, während 2 jeweils einen Anschlußflansch des Hohlleiterabschnitts bezeichnet, der mit stabförmigem Dämpfungsmaterial, z.B. Hochfrequenzeisen oder Ferriten, belastet ist. In Fig. 1 sind vier Stäbe 3, 4, 5 und 6 parallel zur Längsachse des Rundhohlleiters erkennbar, die auf einem zur Hohlleiterwandung konzentrischen Querschnittskreis 7 angeordnet sind. Der Durchmesser von 7 wird dabei so gewählt, daß die Frequenzabhängigkeit der Hohlleiterdurchgangsdämpfung hinreichend klein ist. Dabei ist zu beachten, daß mit wachsender Annäherung des Durchmessers von 7 an den Durchmesser der Hohlleiterwandung 1 die genannte Frequenzabhängigkeit steigt, da sich die Einwirkung des Dämpfungsmaterials auf das magnetische Feld der //„,-Hohllei-

terwelle mit steigendem Durchmesser des Querschnittskreises 7 von der Querkomponente H_x in steigendem Maße auf die Längskomponente H₁ verlagert. Würde man demnach die Stäbe 3 bis 6 unmittelbar an der Wandung 1 des Rundhohlleiters befestigen, so würde sich ein Frequenzgang der Durchgangsdämpfung ergeben, der eine gleiche Tendenz erkennen läßt wieder Frequenzgang eines Rundhohlleiters, der mit einem konzentrisch angeordneten, in der Hohlleiterlängsachse liegenden Dämpfungsstab versehen ist. Dabei ist die Durchmesserwahl für den Querschnittskreis 7 nicht besonders kritisch und kann am besten experimentell durchgeführt werden. Die Stäbe 3 bis 6 sind in Fig. 1 derart auf dem Querschnittskreis 7 verteilt, daß sie in den Eckpunkten eines Quadrats liegen, das dem Querschnittskreis eingeschrieben ist. Durch diese symmetrische Aufteilung wird die Modenselektivität des Dämpfungsgliedes praktisch nicht gestört, so daß die /Z₀₁-WeIIe wellentypenrein erhalten bleibt. Tastet man z.B. die Längskomponente H₁ der magnetischen Randfeldstärke an der Wandung 1 des Rundhohlleiters hinter dem H₀₁-Dämpfungsglied ab, so stellt man dort keine schlechtere Selektivität gegenüber unerwünschten Wellentypen fest wie vor dem Dämpfungsglied. Man beobachtet auch praktisch keine Schwankung der Durchgangsdämpfung, wenn das Dämpfungsglied um seine Längsachse gedreht wird.

falben der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Anordnung von vier Dämpfungsstäben 3 bis 6, die insbesondere das Entstehen der /Z₂₁-WeIIe verhindert, sind selbstverständlich auch andere Anordnungen möglich, z. B. solche, bei denen die Stäbe in den Eckpunkten eines anderen regelmäßigen Polygons, z.B. Sechsoder Achtecks, liegen.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Stäbe 3 bis 6 zu einem Hohlzylinder mit Kreisringquerschnitt ergänzt, dessen mittlerer Durchmesser dem Querschnittskreis 7 entspricht. Man kann diese Anordnung als Grenzfall eines Polygons auffassen, wenn die Anzahl der Eckpunkte immer weiter vergrößert wird. Bei dieser Ausführung des Hohlleiterdämpfungsgliedes nach der Erfindung ist die pro Längeneinheit des Dämpfungsmaterials auftretende Durchgangsdämpfung besonders groß, wobei gleichzeitig das Entstehen höherer Moden mit Ausnahme der //_On-Wellen («... natürliche Zahl) verhindert wird.

Zur Halterung der Dämpfungsstäbe 3 bis 6 oder gegebenenfalls des Hohlzylinders aus Dämpfungsmaterial werden zweckmäßigerweise radial angeordnete, in Richtung der Hohlleiterachse verlaufende Abstandsscheiben 8, 9, 10 und 11 aus dielektrischem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante verwendet, die z.B. eingeklebt werden können. Zur Verringerung der in der Hohlleitung auftretenden Reflexionen weisen diese Abstandsscheiben vorzugsweise eine Länge von etwa λ_Η/2 auf, wenn man mit λ_Η die Hohlleiterwellenlänge der zu dämpfenden /Z₀₁-WeIIe bezeichnet. Zu dem gleichen Zweck werden auch die Stäbe 3 bis 6 oder gegebenenfalls der Hohlzylinder aus Dämpfungsmaterial wenigstens auf einer Stirnseite in Richtung der Hohlleiterlängsachse mit vorzugsweise stetig abnehmendem Querschnitt ausgebildet.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter einem stabförmigen Dämpfungsmaterial, welches in Richtung der Hohlleiterachse angeordnet ist, auch solche Stäbe oder Hohlzylinder verstanden, deren Abmessung in Richtung der Hohlleiterachse gleich oder kleiner ist als ihre Abmessungen innerhalb eines Leitungsquerschnittes. Dies tritt in jenen Anwendungsfällen auf, bei denen die Durchgangsdämpfung relativ niedrige Werte nicht überschreitet.

Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit für Hohlleiterdämpfungsglieder nach der Erfindung bietet sich bei der Anpassung eines Mikrowellengenerators an den Leitungswellenwiderstand der anzuschließenden Hohlleitung. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß der Hochfrequenzgenerator an einen Rechteckhohlleiter unmittelbar angeschlossen ist und ein nachgeschalteter Rundhohlleiter von diesem über ein Verbindungsglied, z.B. einen /Z₁₀-/Z₀₁-Wandler, gespeist wird. In diesem Fall ist es günstig, auf der Rundhohlleiterseite des Verbindungsgliedes ein Hohlleiterdämpfungsglied nach der Erfindung vorzusehen, um sowohl die Reflexionen an der Verbindungsstelle des Mikrowellengenerators und des Rechteckhohlleiters als auch die Reflexionen des Verbindungsgliedes selbst zu verringern.

Bei probeweise gefertigten Hohlleiterdämpfungsgliedern nach der Erfindung mit einem den F i g. 1 und 2 entsprechenden Aufbau wurden im Frequenzbereich von 32,5 bis 37 GHz beispielsweise Durchgangsdämpfungswerte zwischen 6,5 dB und 7,4 dB gemessen, während der Reflexionsfaktor unter 1% lag. Dabei wiesen die in einem Rundhohlleiter mit 10,5 mm Innendurchmesser montierten Dämpfungstäbe einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von etwa 1 mm auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen ergaben sich Werte der Durchgangsdämpfung zwischen 10,4 dB und 11,2 dB im gleichen Frequenzbereich, wobei der Reflexionsfaktor 0,8 % nicht überschritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hohlleiterdämpfungsglied aus einem mit stabförmigem, in Richtung der Hohlleiterachse angeordnetem Dämpfungsmaterial mit überwiegend magnetischen Verlusten, z.B. Hochfrequenzeisen oder Ferriten, abschnittsweise belasteten /igj-Rundhohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stäbe (3, 4, 5, 6) auf einem zur Hohlleiterwandung (1) konzentrischen Querschnittskreis (7) angeordnet sind, dessen Durchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Hohlleiters so weit verringert ist, daß die Frequenzabhängigkeit der Hohlleiterdurchgangsdämpfung hinreichend und insbesondere vernachlässigbar klein ist.

2. Hohlleiterdämpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3, 4, 5, 6) auf dem Querschnittskreis (7) derart verteilt sind, daß sie in den Eckpunkten eines regelmäßigen, dem Querschnittskreis eingeschriebenen Polygons liegen.

3. Hohlleiterdämpfungsglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3, 4,5,6) zu einem Hohlzylinder mit Kreisringquerschnitt ergänzt sind, dessen mittlerer Durchmesser dem Querschnittskreis (7) entspricht.

4. Hohlleiterdämpfungsglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung der Stäbe (3, 4, 5, 6) oder des Hohlzylinders aus radial angeordneten, in Richtung der Hohlleiterachse verlaufenden Abstandsscheiben (8, 9, 10, 11) aus dielektrischem Material mit vorzugsweise niedriger Dielektrizitätskonstante besteht.

5. Hohlleiterdämpfungsglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabmessung des Dämpfungsmaterials in radialer Richtung des Hohlleiters wenigstens zu einer Stirnseite hin stetig bis zum Wert Null abnimmt.