DE69226262T2

DE69226262T2 - Elliptical waveguide

Info

Publication number: DE69226262T2
Application number: DE69226262T
Authority: DE
Inventors: Terrence Delmar Newton Abbot Devon Tq12 6Xu Allen; Barry Newton Abbot Devon Tq12 6Xu Helme
Original assignee: Quasar Microwave Technology Ltd
Current assignee: Quasar Microwave Technology Ltd
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2012-02-14
Also published as: CH687655A5; GB9103067D0; CA2103570C; KR100260585B1; DE69226262D1; GB9316815D0; GB2268001A; GB9202892D0; EP0571449A1; GB2268001B; CA2103570A1; AU1229792A; JPH06505599A; EP0571449B1; WO1992015125A1

Description

TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines biegsamen oder eines biegsamen und verdrehbaren elliptischen Wellenleiters.The invention relates to the production of a flexible or a flexible and twistable elliptical waveguide.

BACKGROUND

Wellenleiter finden bei der Übertragung von elektromagnetischer Energie im RF-, Mikrowellen- und Millimeter-Wellenlängenbereich breite Verwendung. Eine solche Übertragung kann innerhalb der Umgrenzungen durch die leitfähige Wand des Wellenleiters erfolgen, und zwar mit einem Minimum an Verlust, Reflexion und Verzerrung des Signals.Waveguides are widely used for the transmission of electromagnetic energy in the RF, microwave and millimeter wavelength ranges. Such transmission can be accomplished within the confines of the waveguide's conductive wall with a minimum of loss, reflection and distortion of the signal.

Standard-Wellenleiter werden aus einem extrudierten starren Metallrohr gebildet, das in ungefähr 4, 5 Meter langen, geraden Längen erhältlich ist, das dann unter Verwendung von speziellen Fertigungseinrichtungen in seine Form gebogen oder verdreht werden kann. Längere Längen werden erhalten, indem kürzere Längen unter Verwendung von Standard-Flanschen oder von auf Bestellung hergestellten Flanschen miteinander verbunden werden. Bei Mikrowellen-Systemen ist es für die Wellenleiter-Verläufe üblich, daß verschiedene Krümmungen und Verdrehungen erforderlich sind, um es dem Wellenleiter zu ermöglichen, auf seinem Weg verschiedene Hindernisse zu umgehen. Die Verwendung von starren Standard- Wellenleitern erfordert dafür die Anfertigung einer Anzahl von detaillierten Fertigungszeichnungen, um die Form des erforderlichen Wellenleiters genau vorzugeben. Dadurch erhöhen sich die Kosten des Systems und die Kosten des Vorgangs, um den Wellenleiter in seine Form zu bringen, sowie des nachfolgenden Untersuchens und des Einbauens des Wellenleiters. Das nachträgliche Einbauen und Austauschen von starren Wellenleitern ist ebenfalls ein möglicherweise teurer Vorgang, insbesondere bei komplizierteren Systemen.Standard waveguides are formed from an extruded rigid metal tube, available in approximately 4.5 meter straight lengths, which can then be bent or twisted into shape using special fabrication equipment. Longer lengths are obtained by joining shorter lengths together using standard flanges or flanges made to order. In microwave systems it is common for the waveguide runs to require various bends and twists to enable the waveguide to avoid various obstacles on its path. The use of standard rigid waveguides requires the preparation of a number of detailed fabrication drawings to specify exactly the shape of the waveguide required. This increases the cost of the system and the cost of the process of forming the waveguide into shape and of the subsequent inspection and installation of the waveguide. Subsequent installation and replacement of rigid waveguides is also a potentially expensive process, especially in more complex systems.

Ein wichtiger Typ von Wellenleiter ist ein Wellenleiter mit einem elliptischen Querschnitt. Wenn die Wand des elliptischen Wellenleiters in allen Bereichen konvex gekrümmt ist, dann ist die äußere Druckfestigkeit von einem solchen Wellenleiter größer als die von einem rechteckigen oder doppelrippigen Wellenleiter, die dazu ausgestaltet sind, in dem gleichen Frequenzbereich zu arbeiten. Diese größere Beständigkeit gegen eine Verformung ist von Wichtigkeit bei schlechten mechanischen oder bei schlechten Umweltbedingungen.An important type of waveguide is a waveguide with an elliptical cross-section. If the wall of the elliptical waveguide is convexly curved in all regions, then the external compressive strength of such a waveguide is greater than that of a rectangular or double-ribbed waveguide designed to operate in the same frequency range. This greater resistance to deformation is important under poor mechanical or environmental conditions.

Biegsame elliptische Wellenleiter werden derzeit aus zwei Hälften hergestellt, von denen jede gepreßt wird, um eine Reihe von sich in Querrichtung erstreckenden kleinen Rillen zu bilden. Die beiden Hälften werden dann in axialer Richtung miteinander weichverlötet, hartverlötet oder verschweißt, um den vollständigen Wellenleiter zu bilden. Diese Form von Wellenleiter ist im allgemeinen jedoch sehr steif, um von Hand gebogen zu werden, und er ist nicht bis zu einem beträchtlichen Maß biegbar. Außerdem ist ein solcher elliptischer Wellenleiter teuer in der Herstellung und kann lediglich in einigen bestimmten Größen, für die Werkzeuge verfügbar sind, sowie in bestimmten Längen hergestellt werden.Flexible elliptical waveguides are currently made from two halves, each of which is pressed to form a series of small transversely extending grooves. The two halves are then soldered, brazed or welded together axially to form the complete waveguide. However, this form of waveguide is generally very stiff to bend by hand and is not bendable to any significant extent. In addition, such an elliptical waveguide is expensive to manufacture and can only be made in a few specific sizes for which tooling is available and in specific lengths.

Die US-A-2 636 083 und die FR-A-2 528 240 zeigen rohrförmige Wellenleiter mit einer Wand, die, wenn sie im Längsquerschnitt betrachtet wird, aus einer Reihe von Außenrippen gebildet ist, die durch zwischenliegende Nuten voneinander getrennt sind, wobei die Wand einen elektrisch leitfähigen Metallstreifen aufweist, der in einer im wesentlichen schraubenförmigen Anordnung geformt ist, wobei benachbarte Kantenabschnitte von benachbarten Wicklungen des Streifens mechanisch miteinander verbunden sind, indem sie übereinander gefaltet sind. Bei dem Wellenleiter, der in der US-A 2 636 083 offenbart ist, sind diese miteinander verbundenen Kantenabschnitte am Oberteil der Rippen vorgesehen.US-A-2 636 083 and FR-A-2 528 240 show tubular waveguides having a wall which, when viewed in longitudinal cross-section, is formed from a series of external ribs separated from each other by intermediate grooves, the wall comprising an electrically conductive metal strip formed in a substantially helical arrangement, adjacent edge portions of adjacent windings of the strip being mechanically connected to each other by being folded over each other. In the waveguide disclosed in US-A-2 636 083, these interconnected edge portions are provided at the top of the ribs.

SUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung schlägt einen rohrförmigen Wellenleiter vor, mit einer Wand, die, mit Blick auf den Längsguerschnitt, durch eine Reihe von Außenrippen gebildet ist, die durch zwischenliegende Nuten voneinander getrennt sind, wobei die Wand einen elektrisch leitfähigen Metallstreifen aufweist, der in einer im wesentlichen schraubenförmigen Anordnung geformt ist, wobei benachbarte Kantenabschnitte von benachbarten Wicklungen des Streifens mechanisch miteinander verbunden sind, indem sie übereinander gefaltet sind, und wobei die miteinander verbundenen Kantenabschnitte sich am Oberteil der Rippen befinden, dadurch gekennzeichnet, daßThe invention proposes a tubular waveguide, with a wall which, viewed in longitudinal cross-section, is formed by a series of external ribs separated from each other by intermediate grooves, the wall comprising an electrically conductive metal strip formed in a substantially helical arrangement, adjacent edge portions of adjacent windings of the strip being mechanically connected to each other by being folded over each other, and the interconnected edge portions being located at the top of the ribs, characterized in that

(i) der Wellenleiter, mit Blick auf den querverlaufenden Querschnitt, eine im wesentlichen elliptische Form ohne ebene Gebiete hat, und(i) the waveguide has, with respect to the transverse cross-section, a substantially elliptical shape without flat regions, and

(ii) die miteinander verbundenen Kantenabschnitte, mit Blick auf den Längsquerschnitt, ebene Gebiete haben, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Kantenabschnitte im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Wellenleiters erstrecken.(ii) the interconnected edge portions have, viewed in longitudinal cross-section, planar regions extending substantially parallel to the longitudinal direction of the waveguide over a substantial part of the length of the edge portions.

Es soll verstanden werden, das der Begriff "elliptisch", wie er hier verwendet wird, dazu vorgesehen ist, auch andere nichtkreisförmige und im wesentlichen ellipsenähnliche Formen zu umfassen, wie beispielsweise Ovale.It should be understood that the term "elliptical" as used herein is intended to encompass other non-circular and substantially elliptical shapes, such as ovals.

Ein elektrisch leitfähiges Element ist vorzugsweise zwischen den gefalteten Kanten angeordnet, um elektromagnetische Undichtigkeiten zu verhindern. Bei dem biegsamen und verdrehbaren Wellenleiter ist normalerweise zwischen benachbarten Wicklungen lediglich eine nicht-starre, mechanische Verbindung vorhanden, aber biegsame und nicht-verdrehbare Wellenleiter können hergestellt werden, indem die benachbarten Wicklungen starr miteinander verbunden werden, z. B. durch Weichlöten, Hartlöten und Schweißen.An electrically conductive element is preferably arranged between the folded edges to prevent electromagnetic leakage. In the flexible and twistable waveguide, there is normally only a non-rigid mechanical connection between adjacent windings, but flexible and non-twistable waveguides can be made by rigidly connecting the adjacent windings together, e.g. by soldering, brazing and welding.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Wellenleiters, der eine Wand hat, die, mit Blick auf den Längsquerschnitt, durch eine Reihe von Rippen gebildet ist, die durch zwischenliegende Nuten voneinander getrennt sind, gekennzeichnet durchThe invention provides a method for manufacturing a tubular waveguide having a wall which, viewed in longitudinal cross-section, is formed by a series of ribs separated from one another by intermediate grooves, characterized by

(i) kontinuierliches Aufwickeln eines vorgeformten, elektrisch leitfähigen Metallstreifens um einen sich drehenden Dorn mit im wesentlichen elliptischem Querschnitt in einer allgemein schraubenförmigen Anordnung, so daß benachbarte Kantenabschnitte benachbarter Wicklungen des Streifens miteinander eingreifen, wobei der Streifen zusammen mit einem Stützelement mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf den Dorn gewickelt wird, um die miteinander eingreifenden Kantenabschnitte des Streifens abstützend zu halten, und(i) continuously winding a preformed, electrically conductive metal strip around a rotating mandrel of substantially elliptical cross-section in a generally helical arrangement so that adjacent edge portions of adjacent turns of the strip engage with one another, the strip being wound on the mandrel together with a support member of substantially rectangular cross-section for supporting the engaging edge portions of the strip, and

(ii) Durchführen eines zweiten Formgebungsvorgangs an den Kantenabschnitten, während die Kantenabschnitte mit Hilfe des Stützelements auf dem Dorn abstützend gehalten werden, bei dem die Kantenabschnitte übereinander gefaltet werden und eine mechanische Verbindung zwischen benachbarten Wicklungen gebildet wird, wobei die miteinander verbundenen Kantenabschnitte entlang des Oberteils der Rippen verlaufen, so daß die miteinander verbundenen Kantenabschnitte, mit Blick auf den Längsquerschnitt, ebene Gebiete enthalten, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Kantenabschnitte im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Wellenleiters erstrecken.(ii) performing a second forming operation on the edge portions while the edge portions are supported on the mandrel by the support member, in which the edge portions are folded over one another and a mechanical connection is formed between adjacent windings, the interconnected edge portions extending along the top of the ribs so that the interconnected edge portions, viewed in longitudinal cross-section, include planar regions extending substantially parallel to the longitudinal direction of the waveguide over a substantial portion of the length of the edge portions.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt, wobei:The invention is illustrated by way of example in the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Wellenleiters der Erfindung beim Herstellungsverfahren ist,Fig. 1 is a perspective view of the waveguide of the invention in the manufacturing process,

Fig. 1a eine Endansicht des Wellenleiters aus Fig. 1 ist, während er auf dem Dorn aufgewickelt wird,Fig. 1a is an end view of the waveguide of Fig. 1 as it is wound on the mandrel,

Fig. 2 ein Längsquerschnitt durch einen Wandbereich des Wellenleiters ist,Fig. 2 is a longitudinal cross-section through a wall region of the waveguide,

Fig. 3 ein weiterer Längsquerschnitt durch einen Wandbereich eines anderen Wellenleiters der Erfindung ist,Fig. 3 is another longitudinal cross-section through a wall region of another waveguide of the invention,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Verbindung zwischen zwei Längen von Wellenleitern der Erfindung ist,Fig. 4 is a side view of a connection between two lengths of waveguides of the invention,

Fig. 5 und 6 einen Adapter zeigen, der mit einem Ende des Wellenleiters verbunden ist, und zwar in perspektivischer Ansicht bzw. als Längsquerschnitt, undFig. 5 and 6 show an adapter connected to one end of the waveguide, in perspective view and as a longitudinal cross-section, respectively, and

Fig. 7 bis 9 Längsquerschnitte durch verschiedene Formen des Adapters sind.Fig. 7 to 9 are longitudinal cross sections through different shapes of the adapter.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Anhand eines Beispiels kann der Wellenleiter der vorliegenden Erfindung aus einem dünnen (z. B. 0,106 mm) Streifen aus Messing, metallbeschichtetem Messing (z. B. beschichtet mit einer 3 bis 4 um dicken Schicht aus Silber, Zinn, Gold, Nickel oder Paladiumnickel) oder aus anderen metallischen oder leitfähigen Materialien (z. B. massives Silber) gefertigt werden. Der Streifen kann typischerweise 5,715 mm breit sein.By way of example, the waveguide of the present invention may be made from a thin (e.g., 0.106 mm) strip of brass, metal-plated brass (e.g., coated with a 3 to 4 µm thick layer of silver, tin, gold, nickel, or palladium nickel), or other metallic or conductive materials (e.g., solid silver). The strip may typically be 5.715 mm wide.

Bezogen auf Fig. 1 wird der Streifen 1 durch Formgebungseinrichtungen 2 (z. B. Walzen) geführt, die den Streifen in das erforderliche Querschnittsprofil (bei 3) bringen. Der profilierte Streifen 3 wird dann durch ein Formungswerkzeug 4 geführt, das den Streifen um eine sich drehende elliptische Spindel (Dorn) 5 mit den erforderlichen Haupt- und Neben-Abmessungen (z. B. 14,71 mm · 8,29 mm) herumführt, so daß benachbarte Wicklungen 6 der resultierenden Schrauben 7 miteinander eine mechanische Verbindung bilden. Durch Drücken des profilierten Strei fens gegen die Spindel führt das Formungswerkzeug 4 einen abschließenden Formungsvorgang auf den Streifen 3 durch, so daß der endgültige Wellenleiter eine Reihe von schräg verlaufenden, schraubenförmigen Rippen 6 mit im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt hat, die durch zwischenliegende Nuten getrennt sind. Wenn der Wellenleiter geformt wird, dann wird er entlang der Spindel 5 in Richtung 12 gedrückt, so daß eine fortlaufende Länge des Wellenleiters von dem Ende der Spindel 5 heruntergleitet. Die Querschnittsgröße des Wellenleiters kann leicht verändert werden, indem einfach die Größe der Spindel verändert wird.Referring to Fig. 1, the strip 1 is passed through forming devices 2 (e.g. rollers) which form the strip into the required cross-sectional profile (at 3). The profiled strip 3 is then passed through a forming tool 4 which guides the strip around a rotating elliptical spindle (mandrel) 5 having the required major and minor dimensions (e.g. 14.71 mm x 8.29 mm) so that adjacent windings 6 of the resulting screws 7 form a mechanical connection with one another. By pressing the profiled strip fens against the spindle, the forming tool 4 performs a final forming operation on the strip 3 so that the final waveguide has a series of inclined helical ridges 6 of substantially square or rectangular cross-section separated by intermediate grooves. As the waveguide is formed, it is forced along the spindle 5 in direction 12 so that a continuous length of waveguide slides down from the end of the spindle 5. The cross-sectional size of the waveguide can be easily changed by simply changing the size of the spindle.

Fig. 2 zeigt eine mechanische Verbindung 8, die verwendet werden kann, um einen biegsamen und verdrehbaren Wellenleiter zu bilden. Der profilierte Streifen 3 wird zusammen mit einem Stützelement 9, das die Rippen 6 abstützend trägt, um deren Zusammendrücken zu verhindern und außerdem die Verbindung 8 während des abschließenden Eingriffs abstützend hält, auf die Spindel 5 gewickelt. Die benachbarten Kanten der Wicklungen werden durch das Formungswerkzeug 4 übereinandergefaltet, um die mechanische Verbindung 8 zu vervollständigen, die während der Herstellung des Wellenleiters durch das Element 9 abstützend gehalten wird. Das Element 9 kann ein Aluminiumdraht oder ein Nylonfaden sein, der zum Beispiel einen Durchmesser von 0,91 mm hat.Fig. 2 shows a mechanical joint 8 which can be used to form a flexible and twistable waveguide. The profiled strip 3 is wound on the spindle 5 together with a support element 9 which supports the ribs 6 to prevent them from being compressed and also supports the joint 8 during the final engagement. The adjacent edges of the windings are folded over one another by the forming tool 4 to complete the mechanical joint 8 which is supported by the element 9 during the manufacture of the waveguide. The element 9 can be an aluminium wire or a nylon thread, for example having a diameter of 0.91 mm.

Die mechanische Verbindung 8 in Fig. 2 enthält außerdem einen elektrisch leitfähigen Naht-Draht 10, der zusammen mit dem profilierten Streifen 3 auf die elliptische Spindel 5 gewickelt wird und zwischen den übereinandergefalteten Kanten benachbarter Wicklungen 6 liegt. Dieser Naht-Draht 10 kann beispielsweise ein 0,21 mm dicker Kupferdraht sein, der mit Zinn oder Silber beschichtet ist. Der Naht-Draht 10 verbessert die mechanischen Eigenschaften des Wellenleiters und vermindert Mikrowellen- Undichtigkeiten aus dem Wellenleiter.The mechanical connection 8 in Fig. 2 also contains an electrically conductive seam wire 10 which is wound together with the profiled strip 3 onto the elliptical spindle 5 and lies between the folded edges of adjacent windings 6. This seam wire 10 can be, for example, a 0.21 mm thick copper wire coated with tin or silver. The seam wire 10 improves the mechanical properties of the waveguide and reduces microwave leakage from the waveguide.

Die mechanische Verbindung 8, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist ähnlich zu der aus Fig. 2, aber sie ist geeignet für einen biegsamen und nicht-verdrehbaren Wellenleiter. Das Stützelement 9 ist ebenfalls wieder vorgesehen, aber der Naht-Draht 10 ist durch eine Länge von Lötdraht 11 ersetzt, von beispielsweise 0,23 mm Durchmesser. Nach der beschriebenen Ausbildung des schraubenförmigen Wellenleiters wird der Wellenleiter erhitzt, um das Lot 11 zu schmelzen, das sich anschließend abkühlen kann, so daß die benachbarten Wicklungen 6 in dem Bereich der Verbindung 8 starr miteinander verbunden sind.The mechanical connection 8 shown in Fig. 3 is similar to that of Fig. 2, but it is suitable for a flexible and non-twistable waveguide. The support element 9 is also again provided, but the seam wire 10 is replaced by a length of solder wire 11, for example of 0.23 mm diameter. After the described formation of the helical waveguide, the waveguide is heated to melt the solder 11, which is then allowed to cool, so that the adjacent windings 6 in the region of the connection 8 are rigidly connected to one another.

Lange Längen des Wellenleiters können hergestellt werden, indem kürzere Längen durch Verwendung von einem Verbindungsflansch 15 (Fig. 4) miteinander verbunden werden, der mit den benachbarten Enden der beiden Längen des Wellenleiters weichverlötet, hartverlötet oder verschweißt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, einen neuen Streifen 3 an dem Ende eines vorhergehenden Streifens 3 vor der Aufbringung auf den Dorn durch Weichlöten, Hartlöten oder Schweißen oder durch andere geeignete Mittel anzubringen, so daß der resultierende Wellenleiter eine im wesentlichen fortlaufende Form mit kaum wahrnehmbaren Verbindungen hat.Long lengths of waveguide can be made by joining shorter lengths together using a connecting flange 15 (Fig. 4) which is soldered, brazed or welded to the adjacent ends of the two lengths of waveguide. Another method is to attach a new strip 3 to the end of a previous strip 3 prior to application to the mandrel by soldering, brazing or welding or by other suitable means so that the resulting waveguide has a substantially continuous shape with barely perceptible joints.

Die Schraube 7 kann durch eine Schutzschicht aus einem Elastomer, wärmeschrumpfbarem Polymer, organischem oder metallischem Geflecht oder ähnlichem überdeckt sein, um einen zusätzlichen Schutz vor mechanischer Belastung und der Umgebung zu bewirken. Biegsame und verdrehbare Versionen können eine weitere Überdeckung beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer haben, um eine bessere elektromagnetische Abschirmung und Isolation zu erreichen.The screw 7 can be covered by a protective layer of an elastomer, heat-shrinkable polymer, organic or metallic braid or similar to provide additional protection against mechanical stress and the environment. Flexible and twistable versions can have a further covering, for example of an electrically conductive elastomer, to achieve better electromagnetic shielding and insulation.

Andere Versionen des Wellenleiters können so hergestellt werden, daß die Abschirmungswirksamkeit absichtlich sehr gering ist, wodurch ein "undichter" Wellenleiter gebildet wird. Dies kann erreicht werden, indem der Wellenleiter mit losen, nicht starren Verbindungen zwischen benachbarten Wicklungen gebildet wird und/oder durch Weglassen des Naht-Drahtes 10 erreicht werden.Other versions of the waveguide can be made so that the shielding effectiveness is intentionally very low, forming a "leaky" waveguide. This can be achieved by covering the waveguide with loose, non- rigid connections between adjacent windings and/or by omitting the seam wire 10.

Um den elliptischen Wellenleiter mit einer anderen Mikrowellenübertragungsverbindung, z. B. einem rechteckigen Standard- Wellenleiter, zu verbinden und anzupassen, ist ein spezieller Ellipse-zu-Rechteck-Wellenleiterflanschadapter erforderlich. Dieser kann auf das Ende des elliptischen Wellenleiters gelötet, geklemmt oder durch andere geeignete Mittel angebracht werden. Ein geeigneter Adapter 20 ist in Fig. 5 und 6 gezeigt und enthält einen Wellenleiterabschnitt 21 mit rechteckigem Querschnitt, der in einem Flansch-Zwischenstück 22 endet. Das gegenüberliegende Ende des rechteckigen Abschnittes 21 ist mit einem elliptischen Abschnitt 23 verbunden, dessen innere Abmessungen ähnlich denen des elliptischen Wellenleiters 7 sind. Das freie Ende des elliptischen Abschnittes 23 ist mit einer inneren ringförmigen Aussparung 24 versehen, um den elliptischen Wellenleiter aufzunehmen, der darin verlötet, mechanisch befestigt, verklebt oder auf andere Weise angebracht ist. Eine innere Stufe 25 ist zwischen dem rechteckigen und elliptischen Abschnitt 21 und 23 ausgebildet. Ein Satz von Einstellschrauben 26 ist durch die Wand des rechteckigen und elliptischen Abschnittes eingesetzt, und diese Schrauben sind mit einem Achtel der Wellenlänge voneinander entfernt angeordnet, so daß sie eingestellt werden können, um den elliptischen und den rechteckigen Abschnitt aufeinander anzupassen, indem sie in den Adapter eingeschraubt und aus diesem herausgeschraubt werden.In order to connect and adapt the elliptical waveguide to another microwave transmission link, e.g. a standard rectangular waveguide, a special elliptical to rectangular waveguide flange adapter is required. This can be soldered, clamped or attached to the end of the elliptical waveguide by other suitable means. A suitable adapter 20 is shown in Figs. 5 and 6 and includes a waveguide section 21 of rectangular cross section terminating in a flange adapter 22. The opposite end of the rectangular section 21 is connected to an elliptical section 23 having internal dimensions similar to those of the elliptical waveguide 7. The free end of the elliptical section 23 is provided with an inner annular recess 24 to receive the elliptical waveguide which is soldered, mechanically secured, glued or otherwise attached therein. An inner step 25 is formed between the rectangular and elliptical sections 21 and 23. A set of adjustment screws 26 are inserted through the wall of the rectangular and elliptical sections, and these screws are spaced one eighth of the wavelength apart so that they can be adjusted to match the elliptical and rectangular sections by screwing them in and out of the adapter.

Anstelle der Stufe 25 kann der elliptsiche Abschnitt des Adapters 20 auch schräg verlaufen, wie in Fig. 7 gezeigt. In jedem Fall können die Einstellschrauben in den beiden breiteren Wände des Wellenleiters angeordnet sein oder ganz weggelassen werden.Instead of the step 25, the elliptical section of the adapter 20 can also be inclined, as shown in Fig. 7. In any case, the adjustment screws can be arranged in the two wider walls of the waveguide or can be omitted altogether.

Die Adapter aus Fig. 5 bis 7 können aus Messing, Kupfer, Aluminium, rostfreiem Stahl, Titan, Legierungen oder Polymer bestehen. Die innere Fläche der Aussparung 24 kann beispielsweise mit Silber, Zinn oder Gold beschichtet sein, um das Verlöten mit dem elliptischen Wellenleiter zu erleichtern.The adapters of Fig. 5 to 7 can be made of brass, copper, aluminum, stainless steel, titanium, alloys or polymer. The inner surface of the recess 24 can be coated with, for example, silver, tin or gold to facilitate soldering to the elliptical waveguide.

Der Wellenleiter der Erfindung kann außerdem an andere Formen von Übertragungsleitungen mit einem ähnlichen Anpassungsadapter geeigneter Ausgestaltung angepaßt sein, zum Beispiel kreisförmige, doppelrippige, einrippige und vierrippige dielektrische Wellenleiter oder elliptische Wellenleiter unterschiedlicher oder Ausrichtung. Fig. 8 zeigt einen Adapter zur Anpassung an koaxiale Übertragungsleitungen, wobei der Adapter eine Kopplungsbrücke 28 und Einstellschrauben 29 aufweist.The waveguide of the invention can also be adapted to other forms of transmission lines with a similar adaptation adapter of suitable design, for example circular, double-ribbed, single-ribbed and four-ribbed dielectric waveguides or elliptical waveguides of different shapes or orientations. Fig. 8 shows an adapter for adaptation to coaxial transmission lines, the adapter comprising a coupling bridge 28 and adjustment screws 29.

Der Wellenleiter kann auch mit Oberflächenfortpflanzungsmikrowellenleitungen, wie beispielsweise Streifenleiter, Mikrostreifenleiter und Feinleiter gekoppelt werden. Fig. 9 zeigt einen Adapter zum Anpassen an den Mikrostreifenleiter 30, der eine Anpassungs-Wellenleiterrippe 31 und Einstellschrauben 32 aufweist.The waveguide can also be coupled to surface propagating microwave lines such as stripline, microstrip and fine line. Fig. 9 shows an adapter for adapting to the microstrip line 30, which has an adapting waveguide rib 31 and adjustment screws 32.

Der Wellenleiter wird verwendet, um elektromagnetische Wellenenergie von einem elektromagnetischen Generator zu übertragen. Die Leistungsfähigkeit des Wellenleiters der Erfindung ist besser als die von biegsamen rechteckigen Wellenleitern, die dazu ausgestaltet sind, bei der gleichen Frequenz zu arbeiten. Beispielsweise beträgt die Mikrowellenabschwächung bei einem biegsamen rechteckigen Wellenleitern vom Typ WG19 bei 16 bis 20 GHz gleich 0,9 dB/Meter, wohingegen die Mikrowellenabschwächung bei dem vergleichbaren Wellenleiter der Erfindung weniger als 0,4 dB/Meter beträgt.The waveguide is used to transmit electromagnetic wave energy from an electromagnetic generator. The performance of the waveguide of the invention is better than that of flexible rectangular waveguides designed to operate at the same frequency. For example, the microwave attenuation for a WG19 type flexible rectangular waveguide at 16 to 20 GHz is 0.9 dB/meter, whereas the microwave attenuation for the comparable waveguide of the invention is less than 0.4 dB/meter.

Die maximale Mikrowellenleistung, die von dem Wellenleiter der Erfindung gehandhabt werden kann, ist ebenfalls größer als bei Standard-Wellenleitern. Zum Beispiel beträgt die maximale Leistung, die zwischen 16 und 20 GHz gehandhabt werden kann, bei einem biegsamen rechteckigen Wellenleiter vom Typ WG19 etwa 0,21 KW, wohingegen der Wert bei dem vergleichbaren Wellenleiter der Erfindung 0,5 KW beträgt, wobei die Wellenleiter mit Luft mit Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit gefüllt sind. Der Rückflußdämpfung des Wellenleiters der Erfindung bei elliptischen Übertragungen an jedem Ende hängt von dessen Länge und Größe ab. Ein Wellenleiter, wie er oben beschrieben ist, mit beispielsweise einem Meter Länge hat innerhalb seines Betriebsbereiches eine Rückflußdämpfung von besser als 27 dB.The maximum microwave power that can be handled by the waveguide of the invention is also greater than that of standard waveguides. For example, the maximum Power that can be handled between 16 and 20 GHz for a flexible rectangular waveguide of the WG19 type is about 0.21 KW, whereas the value for the comparable waveguide of the invention is 0.5 KW, the waveguides being filled with air at ambient temperature, pressure and humidity. The return loss of the waveguide of the invention in elliptical transmissions at each end depends on its length and size. A waveguide as described above, for example one meter long, has a return loss of better than 27 dB within its operating range.

Der minimale Biegeradius in der E-Ebene für den Wellenleiter der Erfindung ist besser als bei anderen Formen von elliptischen Wellenleitern. Für einen typischen Wellenleiter der beschriebenen Art beträgt der minimale Biegeradius unter Beibehaltung der Mikrowellen-Merkmale 25 mm in der E-Ebene und 62 mm in der H-Ebene. Der minimale Biegeradius bei anderen Typen von biegsamen elliptischen Wellenleitern beträgt typischerweise 150 mm in der E-Ebene und 380 mm in der H-Ebene.The minimum bend radius in the E-plane for the waveguide of the invention is better than other forms of elliptical waveguide. For a typical waveguide of the type described, the minimum bend radius while retaining the microwave characteristics is 25 mm in the E-plane and 62 mm in the H-plane. The minimum bend radius for other types of flexible elliptical waveguide is typically 150 mm in the E-plane and 380 mm in the H-plane.

Ein weiterer Vorteil der biegsamen und verdrehbaren Form des Wellenleiters der vorliegenden Erfindung besteht in dem hohen Ausmaß an Verdrehfähigkeit, die erreicht werden kann, ohne das die Leistungsfähigkeit des Wellenleiters unter die zugelassenen Merkmale vermindert wird. Der maximale Betrag des Verdrehens beträgt normalerweise 360º pro Meter. Die maximale Verdrehung bei anderen Formen von biegsamen elliptischen Wellenleitern beträgt normalerweise lediglich 6º pro Meter.Another advantage of the flexible and twistable form of waveguide of the present invention is the high degree of twistability that can be achieved without reducing the performance of the waveguide below the permitted characteristics. The maximum amount of twist is typically 360º per meter. The maximum twist in other forms of flexible elliptical waveguide is typically only 6º per meter.

Ein bestimmter Wellenleiter der vorliegenden Erfindung arbeitet wirksam innerhalb eines relativ schmalen Frequenzbandes, zum Beispiel 15 bis 20 GHz. Jedoch kann ein Bereich unterschiedlicher Größen hergestellt werden, um einen typischen Bereich von, aber nicht darauf begrenzt, 0,50 GHz bis 50 GHz abzudecken.A particular waveguide of the present invention operates effectively within a relatively narrow frequency band, for example, 15 to 20 GHz. However, a range of different sizes can be manufactured to cover a typical range of, but not limited to, 0.50 GHz to 50 GHz.

Claims

1. A tubular waveguide having a wall formed, viewed in longitudinal cross-section, by a series of external ribs (6) separated from one another by intermediate grooves, the wall comprising an electrically conductive metal strip (1) formed in a substantially helical arrangement, adjacent edge portions of adjacent windings of the strip being mechanically connected to one another by being folded over one another, and the connected edge portions being located at the top of the ribs, characterized in that

(i) the waveguide has, with respect to the transverse cross-section, a substantially elliptical shape without any flat regions, and

(ii) the interconnected edge portions have, viewed in longitudinal cross-section, planar regions extending substantially parallel to the longitudinal direction of the waveguide over a substantial part of the length of the edge portions.

2. Waveguide according to claim 1, in which an electrically conductive seam wire (10) is arranged between the folded edge sections of adjacent windings.

3. Waveguide according to claim 1, in which the edge sections of adjacent windings folded over one another are soldered together (11).

4. A method for producing a tubular waveguide having a wall which, viewed in longitudinal cross-section, is formed by a series of ribs (6) separated from one another by intermediate grooves, characterized by

(i) continuously winding a preformed, electrically trically conductive metal strip (1) around a rotating mandrel (5) of substantially elliptical cross-section in a generally helical arrangement so that adjacent edge portions of adjacent windings of the strip engage with one another, the strip being wound onto the mandrel (5) together with a support element (9) of substantially rectangular cross-section for supporting the engaging edge portions of the strip, and

(ii) performing a second forming operation on the edge portions while the edge portions are supported on the mandrel by means of the support member, in which the edge portions are folded over one another and a mechanical connection is formed between adjacent windings, the interconnected edge portions extending along the top of the ribs, so that the interconnected edge portions, viewed in longitudinal cross-section, include planar regions extending substantially parallel to the longitudinal direction of the waveguide over a substantial part of the length of the edge portions.

5. Method according to claim 4, in which an electrically conductive seam wire (10, 11) is wound onto the mandrel together with the strip, arranged between the folded edge portions of adjacent windings.

6. A method according to claim 5, wherein the seam wire (11) consists of solder and the waveguide is heated to melt the solder and then cooled so that the windings are connected to one another by the solder.

7. A method according to any one of claims 4 to 6, wherein a flat, electrically conductive metal strip is passed through a shaping device (2) to change the cross-sectional profile of the strip before it is wound onto the mandrel.