DE1010595B

DE1010595B - Arrangement for coupling a coaxial power line to a rectangular waveguide to excite the H-wave

Info

Publication number: DE1010595B
Application number: DEP15883A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Ritzl
Original assignee: PINTSCH ELECTRO GmbH
Current assignee: PINTSCH ELECTRO GmbH
Priority date: 1956-03-17
Filing date: 1956-03-17
Publication date: 1957-06-19

Description

DEUTSCHESGERMAN

In. der Zentimeterwellentechnik besteht sehr häufig die Notwendigkeit, eine H₁₀-WeIIe im Rechteckrohr durch eine Koaxialleitung anzuregen. Eine einwandfreie Anpassung in einem größeren Frequenzbereich ist mit Schwierigkeiten verbunden., da die Transformation von dem niederohmigen Wellenwiderstand der Koaxialleitung auf den relativ hochohmigen Wellenwiderstand des Hohlleiters sehr groß sein muß (etwa 1 zu 8). Bekannte Einkopplungen verwenden dazu eine Kombination von Blindwiderständen (z. B. Serienkapazität und Parallelinduktivität, s. Fig. 1), die bekanntlich bei hohem Transformationsverhältnis sehr frequenzabhängig ist. Eine weitere bekannte Lösung des Problems besteht in einer Einkopplung entsprechend Fig. 2. Die anregende Antenne befindet sich in diesem Falle nicht in der Mitte der Breitseite des Hohlleiters, sondern in der Nähe der Seitenwände. Man macht sich hierbei den Umstand zunutze, daß das Spannungs-Strom-Verhältnis an diesem Ort des Hohlleiters kleiner ist, d. h. der Hohlleiter selbst mit zur Transformation beiträgt. Die dann noch erforderliche Transformation durch Blindelemente wird dadurch geringer. Nachteilig wirkt sich jedoch die unsymmetrische Anregung infolge Erzeugung von höheren Anregungszuständen aus, die im Hohlleiter nicht fortpflanzungsfähig sind. Die dadurch entstehenden Blindkomponenten müssen wieder kompensiert werden, wodurch die Anpassung frequenzabhängiger wird. In den Fig. 1 und 2 bezeichnen α und b die Kantenlängen des Hohlleiters.In. With the centimeter wave technology, it is very often necessary to _{excite an H 10} wave in a rectangular tube through a coaxial line. A perfect match in a larger frequency range is associated with difficulties, since the transformation from the low-ohmic impedance of the coaxial line to the relatively high-ohmic impedance of the waveguide must be very large (about 1 to 8). Known couplings use a combination of reactances (e.g. series capacitance and parallel inductance, see FIG. 1), which is known to be very frequency-dependent with a high transformation ratio. Another known solution to the problem consists in coupling in as shown in FIG. 2. In this case, the exciting antenna is not located in the middle of the broad side of the waveguide, but in the vicinity of the side walls. One makes use of the fact that the voltage-current ratio at this location of the waveguide is smaller, ie the waveguide itself contributes to the transformation. The then still required transformation by dummy elements is reduced as a result. However, the asymmetrical excitation has a disadvantageous effect as a result of the generation of higher excitation states which are not capable of propagation in the waveguide. The resulting reactive components have to be compensated again, which makes the adaptation more frequency-dependent. In FIGS. 1 and 2, α and b denote the edge lengths of the waveguide.

Es ist ferner eine Kopplungsanordnung bekanntgeworden, bei der die speisende Koaxialleitung vor dem Eintritt in den Rechteckhohlleiter sich in zwei Koaxialleitungen doppelten Wellenwiderstandes verzweigt, deren Innenleiter sodann im Abstand von je einem Drittel der langen Seite des Hohlleiterquerschnittes in diesen eintreten. Diese Anordnung gestattet zwar eine symmetrische Anregung des Hohlleiters, sie weist jedoch verschiedene konstruktiv bedingte Nachteile auf, die ihre praktische Anwendung nicht vorteilhaft erscheinen lassen. Zunächst bringt der vorgesehene Verzweigungspunkt eine herstellungsmäßige Verteuerung mit sich; ferner treten an jedem Verzweigungspunkt Blindkomponenten auf, die durch besondere Maßnahmen wieder kompensiert werden müssen; schließlich müssen die beiden abgezweigten Leitungen den doppelten Wellenwiderstand aufweisen wie die ursprüngliche Koaxialleitung, so daß man zu sehr dünnen Innenleitern greifen muß, die einer besonderen, an sich wieder nachteiligen mechanischen Stützung bedürfen.A coupling arrangement has also become known, in which the feeding coaxial line splits into two before entering the rectangular waveguide Branched coaxial lines with double wave resistance, the inner conductors then at a distance of a third of the long side of the waveguide cross-section enter this. This arrangement permits Although a symmetrical excitation of the waveguide, it has different construction-related factors Disadvantages which make their practical application appear to be unsuitable. First brings the intended branch point increases the cost of manufacture; also occur Each branch point has reactive components that are compensated for by special measures have to; after all, the two branched lines must have twice the characteristic impedance have like the original coaxial line, so that you have to resort to very thin inner conductors that require special mechanical support which is disadvantageous in itself.

Die Erfindung hat eine Anordnung zur Ankopplung einer koaxialen Energieleitung an einen Rechteckholleiter zum Gegenstand, bei der ebenfalls eine symme-Anordnung zur Ankopplung einerThe invention has an arrangement for coupling a coaxial power line to a rectangular hollow conductor to the subject, which also has a symmetrical arrangement for coupling a

koaxialen Energieleitung an einencoaxial power line to one

Rechteckhohlleiter zur AnregungRectangular waveguide for excitation

der H₁₀-WeIIethe H ₁₀ -WeIIe

Anmelder:Applicant:

Pintsch-Electro G.m.b.H.,
Konstanz (Bodensee), Bücklestr. 3Pintsch-Electro GmbH,
Constance (Lake Constance), Bücklestr. 3

Dr.-Ing. Hermann Ritzl, München,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Hermann Ritzl, Munich,
has been named as the inventor

irische Anregung der H₁₀-WeIIe erreicht wird, wobei jedoch alle vorerwähnten Mängel vermieden sind. Das Wesen dieser Anordnung, bei der zur Erzielung einer günstigen Anpassung die Einspeisung ebenfalls in derIrish excitation of the H ₁₀ wave is achieved, but all the above-mentioned deficiencies are avoided. The essence of this arrangement, in which to achieve a favorable adaptation, the feed is also in the

as Nähe der einander gegenüberliegenden schmalen Begrenzungsflächen erfolgt, besteht darin, daß die Koaxialleitung gegenüber der zu den schmalen Begrenzungsfläcnen parallelen Symmetrieebene seitlich versetzt an eine der breiten Begrenzungsflächen des Hohlleiters herangeführt ist, wobei ihr Innenleiter durch eine Öffnung in den Hohlleiter eintritt und dort eine erste Ankopplung bewirkt, sodann eine quer zur Symmetrieebene verlaufende Leitung von solcher Länge und Phasengeschwindigkeit bildet, daß in ihr eine Phasenumkehr erfolgt, und schließlich etwa symmetrisch zur ersten Ankopplungsstelle ein zweites Mal an die breite Begrenzungsfläche herangeführt und dort mit ihr verbunden ist.he proximity of the opposing narrow boundary surfaces takes place, consists in that the coaxial line opposite to the narrow boundary surfaces parallel plane of symmetry laterally offset to one of the wide boundary surfaces of the Waveguide is brought up, its inner conductor entering through an opening in the waveguide and there causes a first coupling, then a line of such a line running transversely to the plane of symmetry Length and phase velocity form that a phase inversion takes place in it, and finally approximately symmetrical for the first coupling point brought up to the wide boundary surface a second time and connected to her there.

Eine beispielsweise Ausführung dieser Ankopplungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Außenleiter der speisenden Koaxialleitung 9 endet seitlich versetzt an der Hohlleiterwandung, während der Innenleiter durch eine Öffnung in den Hohlleiter eintritt, dort in einen Zylinder 1 übergeht und durch diesen eine erste Ankopplung bewirkt. An den Zylinder 1 schließt sich ein Steg 3 an, der die Verbindung zu einem zweiten, symmetrisch zum Zylinder 1 liegenden Zylinder 2 herstellt. Dieser ist bei 7 mit der Hohlleiterwand verbunden. Der Steg 3 bildet zusammen mit der Hohlleiterwand eine Leitung von solcher Länge und Phasengeschwindigkeit, daß in ihr eine Phasenumkehr erfolgt. Dadurch fließt in den beiden Zylindern 1 und 2 jeweils ein Strom gleicher Richtung, so daß ein Magnetfeld entsteht, welchesAn example of an embodiment of this coupling arrangement is shown in FIG. 3. The outer conductor the feeding coaxial line 9 ends laterally offset on the waveguide wall, during the Inner conductor enters through an opening in the waveguide, where it merges into a cylinder 1 and through this causes a first coupling. A web 3 connects to the cylinder 1, which makes the connection to a second cylinder 2 lying symmetrically to the cylinder 1. This is at 7 with the Waveguide wall connected. The web 3 forms together with the waveguide wall a line of such a length and phase velocity that a phase reversal takes place in it. This flows into the both cylinders 1 and 2 each have a current in the same direction, so that a magnetic field is created which

709 549/292709 549/292

dem bekannten, ungestörten H₁₀-FeId bereits sehr ähnlich ist. Um bei der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 3 die erwähnte Phasenumkehr zu erzielen, muß die Länge der im Hohlleiter befindlichen Leitung zwischen den Ebenen 4 und 5 ungefähr eine halbe Wellenlänge der mittleren Betriebswellenlänge betragen. Bei Änderungen der Betriebswellenlänge bleibt in diesem Fall die Summe der beiden Ströme in den beiden Zylindern in einem großen Bereich annähernd konstant.is already very similar to the known, undisturbed H _{10 -FeId.} In order to achieve the phase inversion mentioned in the exemplary embodiment according to FIG. 3, the length of the line located in the waveguide between planes 4 and 5 must be approximately half a wavelength of the mean operating wavelength. In this case, when the operating wavelength changes, the sum of the two currents in the two cylinders remains approximately constant over a large area.

Es ist ferner eine Schraube 6 vorgesehen, mit deren Hilfe die elektrische Länge der Leitung zwischen den Zylindern 1 und 2 zusätzlich abgeglichen werden kann, wobei noch eine elektrische Kopplung zwischen Koaxialleitung und Hohlleitung auftritt. Man kann mit Hilfe dieser Schraube den mittleren Frequenzbereich verschieben und die Anpassung des Überganges abgleichen. Die Leitung selbst wird, um Blindkomponenten zu vermeiden, im günstigsten Fall so dimensioniert, daß der Wellenwiderstand im Innern des Hohlleiters dem jeweiligen eingekoppelten Wirkwiderstand an jeder Stelle möglichst nahe kommt. Sofern man einen geringen Verlust an Bandbreite in Kauf nimmt, genügt es, diesen Wellenwiderstand gleich dem Wellenwiderstand der Anschluß leitung zu machen. Da in diesem Fall die Leitung zu hochohmig ist, treten zwei Längsinduktivitäten auf, die durch die Schraube 6 (Querkapazität) kompensiert werden können.There is also a screw 6 is provided, with the help of which the electrical length of the line between the Cylinders 1 and 2 can also be adjusted, with an electrical coupling between Coaxial line and hollow line occurs. With the help of this screw you can adjust the middle frequency range move and adjust the adaptation of the transition. The line itself is used to produce dummy components to avoid, in the best case dimensioned so that the wave resistance inside of the waveguide comes as close as possible to the respective coupled effective resistance at every point. Provided if you accept a slight loss of bandwidth, it is sufficient to reduce this wave resistance make equal to the wave resistance of the connection line. Because in this case the line is too high resistance is, two longitudinal inductances occur, which are compensated by the screw 6 (transverse capacitance) can.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Leitung nicht voll an den Hohlleiter angekoppelt, da die beiden stromdurchflossenen Zylinder nicht die ganze Höhe des Hohlleiters einnehmen. Dadurch entsteht auf der Hohlleiterseite des Überganges eine Streuinduktivität in Serie zum eingekoppelten Widerstand. Diese Induktivität zusammen mit dem kurzgeschlossenen Hohlleiterstück 8 als kapazitiven Parallelwiderstand trägt nochmals zur Transformation bei. Daraus ergibt sich, daß bei dem dargestellten Beispiel die Länge dieses Stückes zwischen einer viertel und einer halben Hohlleiterwellenlänge liegen muß. Sind die Zylinder halb so hoch wie die Höhe des Hohlleiters, so ergibt sich experimentell die Länge 1 in Fig. 3 zu etwa drei Achtel der Hohlleiterwellenlänge für die mittlere Betriebswellenlänge.As can be seen from Fig. 3, the line is not fully coupled to the waveguide, since the two current-carrying cylinders do not occupy the entire height of the waveguide. This creates on the On the waveguide side of the transition, a leakage inductance in series with the coupled resistor. This inductance together with the short-circuited waveguide section 8 as a capacitive parallel resistor contributes again to the transformation. It follows that in the example shown, the length this piece must be between a quarter and a half waveguide wavelength. Are the Cylinder half as high as the height of the waveguide, the experimental length 1 in FIG. 3 results about three eighths of the waveguide wavelength for the mean operating wavelength.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for coupling a coaxial power line to a rectangular waveguide to excite the H ₁₀ -WeIIe, in which the feed in the to achieve a favorable adaptation

■ The proximity of the opposing narrow boundary surfaces takes place, characterized in that that the coaxial line opposite the plane of symmetry parallel to the narrow boundary surfaces laterally offset to one of the broad boundary surfaces of the waveguide is, its inner conductor entering through an opening in the waveguide and there a first coupling then causes a line running transversely to the plane of symmetry of such a length and Phase velocity forms that a phase inversion takes place in it, and finally approximately symmetrical at the first coupling point brought up to the wide boundary surface a second time and is connected to it there.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the vicinity of the transverse to the plane of symmetry running part of the coupling inner conductor a capacitively acting adjustment screw is arranged.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,588,103;
"Proceedings of the IRE, 1947, Vol. 35, pp. 921 and 922.

1 sheet of drawings