DE964693C - Mikrowellen-Richtkoppler - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1957

W9923 Villa/2ΐα*

ist als Erfinder genannt worden

Mikrowellen-Richtkoppler

Die Erfindung betrifft Mikrowellen-Richtkoppler, insbesondere Systeme dieser Art, welche für die Übertragung von Wellen mit Wellenlängen von einigen Millimetern bestimmt sind.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß man elektromagnetische Wellen über ein Übertragungsmittel leiten kann, das nur aus dielektrischem Material besteht, im Gegensatz zu den bekannteren Mitteln, bei denen entweder ein leitender Mantel das dielektrische Material umgibt oder ein leitender axialer Kern innerhalb des dielektrischen Materials angeordnet ist. Versuche haben gezeigt, daß man den Leitangseffekt auch erhält, wenn man einen sehr dünnen dielektrischen Stab verwendet, dessen Durchmesser nur den Bruchteil einer Wellenlänge beträgt. Bei dem dünnen volldielektrischen Leiter wird ein großer Teil der fortgeleiteten Wellenenergie aus dem dielektrischen Material heraus in den umgebenden Raum gedrängt, so daß er nicht den Verlusten des dielektrischen Materials unterworfen ist. Aus diesem Grunde ist die Leitungsdämpfung eines dünnen volldielektrischen Leiters sehr klein. Bisher waren jedoch Anwendungen solcher Leiter im wesentlichen auf versuchsmäßige Anordnungen beschränkt, bei denen der Leiter vollkommen gerade

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gehalten wurde, da Krümmungen des volldielektrischen Leiters oder geringe Bewegungen desselben dazu führten, den Leitungsverlust dadurch zu vergrößern, daß die gewünschte Wellenform in Nebenformen höherer Ordnung od. dgl. entartete und zum gewissen Grad als Folge dieser Entartung den Leistungsverlust durch Abstrahlung vom Leiter erhöhte.

Praktisch hat man Stäbe mit kreisförmigem ίο Querschnitt verwendet, um Wellenenergie längs eines geraden und starren Weges fortzuleiten. Wenn diese Stäbe biegsam gemacht oder in einer gekrümmten Bahn gebogen werden, so zeigt sich, daß ein größerer wesentlicher Betrag der Wellenenergie, die an einem Ende des gekrümmten volldielektrischen Leiters mit einer bestimmten Polarisationsebene eingebracht wird, durch die erwähnte Entartung in andere Formen mit einem gegenüber der ursprünglichen Polarisation verschiedenen ao Winkel verlorengeht, da die anderen Formen nicht die Polarisation aufweisen, die durch die Empfangsmittel am anderen Ende des Leiters ausgewählt werden, wenn diese zur Auswahl der ursprünglichen Polarisation geeignet sind. Wenn ag z. B. ein solcher kreisförmiger Leiter verwendet wird, um Grundwellenenergie von einem Sender zu einem Empfänger zu übertragen, so erscheint ein merklicher Betrag der Energie am Empfänger mit einer Polarisation, die senkrecht zu der Polarisation steht, welche durch den Empfänger absorbiert werden kann. Eine solche Depolarisation wird einen Übertragungsverlust -verursachen.

Die Erfindung geht von einem Mikrowellen-Richtkoppler mit einem Paar Streifen aus nicht ummanteltem dielektrischem Material aus und hat zum Ziel, die mit der Leiterkrümmung verbundenen Erscheinungen für die Koppkmgswirkune auszunutzen.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die beiden Streifen aus dielektrischem Material in ihrem Querschnitt so gestaltet sind, daß eine Abmessung des Streifenquerschnitts das Mehrfache der dazu senkrechten Abmessung ausmacht, und die Streifen so zueinander verlaufen, daß sie sich von einem Zwischenbereich großer Annäherung in beiden Richtungen voneinander entfernen, and daß die größte Querschnittsabmessung der Streifen klein ist im Verhältnis zu der Wellenlänge der kürzesten zu übertragenden Welle. Man hat gefunden, daß die Querschnittsabmessung des Leiters die Phasengeschwindigkeit einer parallel zu dieser Abmessung polarisierten Welle bestimmt. Somit hat eine Wellenform, die parallel zu einer der Flächen des Leiters mit rechteckigem Querschnitt polarisiert ist, eine Phasengeschwindigkeit, die wesentlich verschieden von derjenigen anderer Formen ist. Zum Beispiel ist die Welle, die parallel zur größeren Abmessung des Querschnitts polarisiert ist, enger auf den Leiter begrenzt als die parallel zur kleinen Abmessung polarisierte Welle. Die erstere wird demgemäß eine kleinere Phasengeschwindigkeit und eine höhere Dämpfung als die letztere Welle haben.

Wenn also die gewünschte Grundform mit einer bestimmten Polarität an einem Ende des Leiters parallel zur kleinen Abmessung des Leiters polarisiert eingebracht wird, wird sie sich im Leiter so fortpflanzen, daß die Polarisationsebene stets einer Ebene konstanter Phasengeschwindigkeit folgt. Da die Wellen nicht dazu neigen, in Formen mit anderen Phasengeschwindigkeiten einzukoppeln oder zu entarten, wird die Neigung zur Entartung in Formen anderer Polaritäten auf einen vernachlässigbaren Betrag herabgesetzt. Die Polarität der gewünschten Form bleibt im Verhältnis zur gegebenen Fläche des Leiters erhalten, auch wenn der Leiter verdreht oder zu einer gekrümmten Bahn verbogen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in Verbindung mit speziellen, in -der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. ι ist eine Perspektive Ansicht eines erfindungsgemäßen volldielektrischen Richtkopplers, die schematisch die elektrischen Anschlüsse zeigt;

Fig. 2 zeigt eine erste andersartige Ausführung des Richtkopplers der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine zweite andersartige Ausführung eines Richtkopplers;

Fig. 4 zeigt eine besondere Ausführung eines erfindungsgemäßen Richtkopplers zur elektrischen go Verbindung zweier volldielektrischer Wellenleiter; Fig. 5 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines einstellbaren und abgeschirmten volldielektrischen Kopplers gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 stellt in schematischer Weise einen Detektor für stehende Wellen für volldielektrische Wellenleitersysteme gemäß der Erfindung dar.

Fig. r zeigt eine spezielle Ausführung eines erfindungsgemäßen Richtkopplers, der zur Kopplung zweier volldielektrischer Leitungswege dient. Der Koppler enthält einen Hauptleitungsweg, der ein gerader Streifen 26 eines volldielektrischen Wellenleiters ist, und einen Hilfsleistungsweg, der ein schwach gekrümmter Teil eines Streifens 27, vorzugsweise aus dem gleichen Material, ist, und der so gebogen ist, daß er nahe bei einem Teil des Streifens oder Leiters 26 liegt. Die Leiter 26 und 27 sollen vorzugsweise gleiche Fortpflanzungsgeschwindigkeiten für die elektromagnetische Wellenenergie jeder Frequenz aufweisen. Das läßt sich erreichen, wenn die Leiter aus Material mit der gleichen Dielektrizitätskonstanten bestehen und den gleichen Querschnitt haben. Wie gezeigt, liegen die schmalen Oberflächen beider Streifen 26 und 27 in derselben Ebene, während die Querabmessungen der breiteren Oberflächen parallel sind.

Die Leiter 26 und 27 können in dieser Lage zueinander auf vielerlei Weise gehalten werden. Fig. ι zeigt insbesondere ein neuartiges Mittel hierfür, das aus einem Block 28 aus einem Material besteht, welches niedrige Verluste und eine niedrige Dielektrizitätskonstante hat, die im wesentichen nahe bei der von Luft liegt und daher wesentlich verschieden von der des Materials der

Leiter 26 und 27 ist. Der Block 28 besitzt einen geraden Schlitz 29, in den der Leiter 26 eingepreßt ist, ferner einen gekrümmten Schlitz 30, in den der Leiter 27 eingepreßt ist. Ein geeigneter Stoff für den Block 28 ist Polystyrolschaummaterial. Über der geschlitzten Oberfläche des Blocks 28 kann eine Scheibe 31 aus dem gleichen Material geeignet befestigt werden. Die vorderen und hinteren Enden sowohl des Haupt- als auch des Hilfsleistungsweges können durch Hörner an zugehörige metallische Wellenleitersysteme angekoppelt werden. Die Einrichtung nach Fig. 1 kann dann die Funktionen ausüben, für die früher die üblichen Richtkoppler verwandt wurden. Solche Anschlüsse sind in Fig. 1 schematisch dargestellt durch eine Signalquelle 32, die an das vordere Ende des Leiters 26 angekoppelt ist, durch eine Nutzlast 34,. die an dessen hinteres Ende angekoppelt ist, und durch angepaßte Belastungen 33 und 35, die an das vordere und hintere so Ende des Leiters 27 angekoppelt sind.

Ein wesentlicher Betrag· der Wellenenergie wird im Raum um jeden Leiter herum fortgeleitet, da die Querschnittsabmessungen der Leiter 26 und 27 klein im Vergleich zur Wellenlänge der fortge- «5 leiteten Energie gewählt sind. Wenn also die Leiter 26 und 27 physikalisch nahe aneinandergerückt werden, wirken die von den Leitern geführten Felder so aufeinander ein, daß sie eine elektromagnetische Kopplung zwischen den dielektrischen Wegen hervorbringen. Die Gröiße dieser Kopplung ist dem Abstand zwischen den Leitern umgekehrt proportional. Daher ergibt die physikalische Nähe der Leiter 26 und 27 eine verteilte zu- und abnehmende Kopplung, welche von der maximalen Kopplung in der Mitte des Kopplungsbereichs auf eine kleine Kopplung an den Stellen abfällt, wo die Leiter weit voneinander entfernt sind. Es ist bereits bekannt, daß eine verteilte zu- und abnehmende Kopplung zwischen zwei abhängigen Leitungswegen eine breitbandige richtungsabhängige Kopplung ergibt und daß die zwischen den Wegen übertragene Leistung sich periodisch wie die Sinus- oder Kosinusfunktion des Produkts aus der Größe der Kopplung pro Längen-•45 einheit und der Strecke ändert, über welche die Kopplung wirksam ist.

Somit wird ein bestimmter Abstand zwischen den Leitern 26 und 27 gewählt, um die Größe der Kopplung festzulegen, welche ihrerseits den Betrzg der zwischen den Leitern übertragenen Leistung bestimmt. Wenn der Hilfsleiter 27 näher an den Leiter 26 herangebracht wird, wobei die elektromagnetische Wellenenergie von der durch 32 dargestellten Quelle der vorderen Klemme der Hauptleitung des Kopplers zugeführt wird, d. h. dem linken Ende des Leiters 26, nimmt die auf die hintere Klemme des Leiters 26 zur Last 34 übertragene Leistung allmählich auf Null ab, und gleichzeitig erhält man den größten Teil der Lei-So stung an der hinteren Klemme des Leiters 27 zur Übertragung auf die Last 35. Es erscheint im wesentlichen keine Leistung an der vorderen Klemme des Leiters 27. Ein noch engeres Zusammenbringen der Leiter bewirkt, daß die Leistung an der hinteren Klemme des Leiters 26 wieder wächst und die Leistung an der hinteren Klemme des Leiters 27 auf Null abnimmt. Dieser Zyklus kann einige Male wiederholt werden, bevor die Leiter 26 und 27 sich in der Mitte berühren. Durch Änderung des Abstandes zwischen den Leitern 26 und 27 kann daher jedes Kopplungsverhältnis erreicht werden. Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung, die mit den Frequenzen und mit den dielektrischen Leitern arbeitete, die bereits im'einzelnen angegeben wurden, wurde gefunden, daß ein minimaler Abstand · von einem halben Zentimeter zwischen den Mittelpunkten bei einer Krümmung des Leiters 27 mit einem Radius von 30,5 cm einen Kopplungsverlust von 3 Dezibel ergibt, d. h. gleiche Aufteilung der Leistung auf beide Leiter in Vorwärtsrichtung und eine Richtwirkung von über 30 Dezibel.

Fig. 2 zeigt einen anderen erfindungsgemäßen Richtkoppler. Der tragende Block 36 aus Polystyrolschaum ist auf den gegenüberliegenden Flächen mit zwei geraden Nuten 37 und 38 versehen. Die Achsen der Nuten, liegen in Ebenen, die sich mit einem spitzen Winkel längs einer Linie senkrecht zu den genuteten Oberflächen des Blocks 36 schneiden. In diese Nuten sind die volldielekirischen Wellenleiter 39 und 40 hineingepreßt, die in jeder Hinsicht den Leitern 26 und 27 der Fig. 1 gleich sind. Die Stelle maximaler Kopplung zvr'vschen den Leitern ist die genannte Schnittlinie, und der Kopplungsgrad ist durch den Abstand zwisehen den Leitern 39 und 40 gemessen längs dieser Linie bestimmt. Durch Änderung des Schnittwinkels kann der Grad der Zu- und Abnahme der verteilten Kopplung und ihre Länge eingestellt werden.

Sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 sind die dielektrischen Leiter in der elektrischen Ebene gekoppelt, mit anderen Worten, es sind die breiteren Oberflächen der rechtwinkligen volldielektrischen Leiter im Kopplungsbereich so angeordnet, daß sie aneinandergrenzen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der die volldielektrischen Leiter in der magnetischen Ebene gekoppelt sind. So sind in Fig. 3 ein gerader Streifen 42 und ein schwach gekrümmter Streifen 43, die volldielektrische Wellenleiter sind, in einem Block 44 gehalten, wobei die entsprechenden schmalen Oberflächen parallel sind und die breiteren Oberflächen des Leiters 43 die Ebene der breiteren Oberflächen des Leiter 42 berühren. Der maximale Kopplungsgrad zwischen den Leitern ist somit durch den parallel zu den Berührungsebenen gemessenen Abstand zwischen den benachbarten schmalen Flächen bestimmt.

Ein wichtiges Merkmal der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Richtkoppler besteht in der Tatsache, daß die genaue Stelle auf einem Weg oder beiden Wegen, bei der der effektive elektrische Punkt der Rieh· Kopplung erhalten wird, leicht und beliebig geändert werden kann. Diese Besonderheit fehlte bei den bisher bekannten metallisch begrenz-

ten Übertragungsleitungen, bei denen der Kopplungspunkt im wesentlichen unveränderlich durch die Lage der Schlitze, Bohrungen oder öffnungen bestimmt war, die in benachbarte Teile der entsprechenden Begrenzungen der gekoppelten Leitungen eingeschnitten oder anderweitig vorgesehen waren.

Gemäß der Erfindung sind vorzugsweise entweder einer oder beide dielektrische Wellenleiter ίο des Richtkopplers gleitend in die Schlitze des tragenden Blocks eingesetzt. So kann z. B. in Fig. ι der Block 28 längs des Weges zwischen der Quelle 32 und der Belastung 34 bewegt werden, wobei der Leiter 26 in dem Schlitz 29 so gleitet, daß der Leiter 27, der von dem Block 28 mitgeführt wird, mit dem Leiter 26 an jeder Stelle zwischen der Quelle 32 und der Belastung 34 gekoppelt werden kann. Diese Einstellung kann im Betrieb vorgenommen werden, während einer oder beide Leiter elektromagnetische Wellenenergie führen. Die spezielle Anwendung dieses Merkmals wird später im Zusammenhang mit Fig. 6 gezeigt.

Jeder der erläuterten Richtkoppler kann, wenn er auf maximale Leistungsübertragung zwischen den Leitern eingestellt ist, als Mittel zur elektrischen Verbindung zweier dielektrischer Leiter mit der gleichen Phasengeschwindigkeit dienen, wenn es anderweitig schwierig ist, zwei Stücke von dielektrischen Wellenleitern technisch zu verschweißen oder in geeigneter Weise zu verbinden. In Fig. 4 ist eine insbesondere für diesen Zweck geeignete Ausführung der Erfindung dargestellt, die in vielen Punkten der Ausführung der Fig. 1 ähnlich ist, abgesehen davon, daß die abhängigen volldielektrischen Wellenleiter 46 und 47 beide schwach gekrümmt und durch Schlitze im tragenden Block 48 gehalten sind, und zwar so, daß die Achse des Ausgangsendes 49 des Leiters 47 auf der Achse des Eingangsendes 50 des Leiters 46 liegt. Wenn also der Abstand zwischen den Leitern 46 und 47 auf maximalen Leistungsübergang eingestellt ist, wird das Ende 50 faktisch an das Ende 49 zur Leistungsübertragung in jeder Richtung gekoppelt. Die Enden 51 und 52 der Leiter 46 und 47 sind, durch reflexionslose Impedanzmittel 53 und 54 angepaßt, abgeschlossen, um Reflexionen von kleinen Leistungbeträgen zu vermeiden, die nicht gekoppelt werden.

Die biclii^" beschriebenen Richtkoppler genügen für viele Anwendungen; es ist aber möglich, daß schon eine kleine Leistungsstrahlung bei gewissen Systemen, bei denen die Koppler verwendet werden, Störungen oder gegenseitige Beeinflussung verursacht. Bei der Ausführung nach Fig. 5 wird eine solche Abstrahlung verhindert, während die Einfachheit der Kopplung für dielektrische Leiter erhalten bleibt. Der Richtkoppler der Fig. 5 besteht aus einer hohlen Metallanordnung 60, die eine Kammer mit vier Metallwellenleüfcerenden 61, 62, 63 und 64 bildet. Die Leiter 61 und 62 enden an gegenüberliegenden Wänden der Kammer, und ihre Achsen liegen in einer Linie. Die Leiter 63 und 64 enden an gegenüberliegenden Wänden der Kammer und sind im wesentlichen auf einen gemeinsamen Punkt auf den Achsen der Leiter 61 und 62 gerichtet. Alle vier Leiter enden in einem Horn. Zum Beispiel kann der Leiter 61 im Scheitelpunkt einer pyramidenförmigen Ausnehmung 65 enden, die in die Innenwand 66 der Anordnung 60 eingearbeitet ist. Gleiche Hörner oder Ausnehmungen 67, 68 und 70·

69 sind für die Leiter 62, 63 und 64 vorgesehen, wobei jedes Horn symmetrisch zu der Achse des zugehörigen Leiters angeordnet ist. Diese Hörner sind zum Einbringen der dielektrischen Wellen innerhalb der Kammer vorgesehen. Ein volldielektrischer Wellenleiter 70 mit Verjüngungen 71 an jedem Ende geht durch die Kammer 60, wobei ein Ende in den Leiter 61 und das Horn 65 und das andere in den Leiter 62 und das Horn 69 gesteckt ist. Ein zweiter volldielektrischer Leiter 72 mit denselben Querschnittsabmessungen wie der Leiter

70 und mit Verjüngungen 73 an jedem Ende geht in einem schwach gekrümmten Bogen durch die Kammer 60, wobei der Mittelteil des Bogens an den Mittelteil des Leiters 70 nahezu angrenzt. Ein Ende des Leiters 72 ist in den Leiter 63 und das Horn 67 und das andere in den Leiter 64 und das Horn 68 gesteckt. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind die Leiter 70 und 72 in der elektrischen Ebene gekoppelt, ähnlich wie die Leiter der Fig. 1, jedoch sei bemerkt, daß die Leiter 70 und 72 auch in der magnetischen Ebene gekoppelt werden können, wie in Fig. 3. Die Verjüngungen 71 und 73 an den Enden der dielektrischen Leiter 70 und 72 ergeben eine gute Anpassung zwischen den dielektrischen Leitern und den metallischen Leiterstücken 61 und 62 sowie 63 und 64. Es ist somit möglich, jedes Ende des dielektrischen Leiters 72 längs der metallischen Wellenreiterenden 63 oder 64 zu bewegen, ohne die Übertragung der Wellenenergie zwischen 10» den Leitern 63 und 72 oder zwischen den Leitern 64 und 72 zu beeinflussen. Wenn infolgedessen die Abmessungen der Kammer 60 so gewählt werden, daß der dielektrische Leiter 72 annähernd den richtigen Abstand vom Leiter 70 hat, kann die Feineinstellung dieses Abstandes und infolgedessen die Feineinstellung des Kopplungsfaktors zwischen den Leitern 70 und 72 leicht durch Bewegen jeden Endes des Leiters 72 längs seines Metallwellenleiters 63 oder 64 vorgenommen werden. Eine 11» solche Bewegung wird den Leiter 72 enger zum oder weiter vom Leiter 70 bringen und damit den Kopplungsfaktor zwischen den Leitern 70 und "J2 verändern, um jede gewünschte Leistungsübertragung vom Leiter 72 zum Leiter 70 gemäß den bereits geschilderten Prinzipien zu erreichen. Um Resonanzeffekte innerhalb der Kammer 60 zu vermeiden, werden die Innenflächen desselben mit einem absorbierenden Material 74 überzogen, das z. B. ein Überzug aus Kohlenstoff sein kann, wobei ein Teil der Innenflächen in der Nähe der dielektrischen Leiter 70 und 72 ausgenommen ist, insbesondere die die Einbringungshörner 65, 6y, 68 und 69 umgebenden Flächen, welche als Beispiel durch die die Hörner 65 und 67 umgebende Fläche dargestellt sind. Die Fläche 75 soll so groß sein,

daß das Widerstandsmaterial 74 keinen merkbaren Teil der normalerweise auf den Leitern 70 und 72 fortgeleiteten Wellenenergie aufnimmt.

Fig. 6 stellt schematisch einen Detektor für stehende Wellen für volldielektrische Wellenleitersysteme dar, durch den die über den dielektrischen Leiter 83 von der Quelle 81 an die Belastung 82 gelieferte ankommende Leistung verglichen werden kann mit der durch die Belastung 82 zur Quelle 81 reflektierten Leistung, und damit der Grad der Impedanzanpassung zwischen der Impedanz Z der Belastung 82 und dem Wellenwiderstand des Leiters 83 bestimmt werden kann. Ein erster dielektrischer Richtkoppler 84, der eine der in den Fig. i, 2 oder 3 dargestellten Anordnungen sein kann, führt die notwendigen Abgreiffunktionen durch. Beim Richtkoppler 84 ist der Leiter 83 der Hauptleitungsweg, der relativ zum aus dem Leiter 85 bestehenden Hilfsleitungsweg gleiten kann. Also

ao kann der Leiter 85 in Längsrichtung des Leiters 83 bewegt werden, wie durch den Pfeil 80 angedeutet ist, um den Punkt der elektrischen Kopplung zwischen den Leitern zu ändern. Der Abstand zwischen dem Hilfsleitungsweg und dem Hauptleitungsweg des Kopplers 84 ist in vorher beschriebener Weise so eingestellt, daß nur ein kleiner Teil der ankommenden Wellenleistung im Leiter 83 auf den vorderen Arm 86 des Kopplers 84 und ein ebenso kleiner Teil der reflektierten Welle auf dien hinteren Arm 87 übertragen wird.

Die Fortsetzungen der Arme 86 und 87 werden als gekoppelte dielektrische Leiterteile 88 und 89 eines zweiten volldielektrischen Richtkopplers 90 zusammengebracht. Der Abstand zwischen den Leitern 88 und 89 ist in vorher beschriebener Weise so gewählt, daß ein Richtkoppler mit einem Kopplungsfaktor von 3 Dezibel entsteht, der gleiche Teile der Leistung an die beiden vorderen Arme gibt. Der vordere Arm des Leiters 88 ist durch eine angepaßte Belastung 91 abgeschlossen. Der vordere Arm des Leiters 89 ist an eine angepaßte Detektoreinrichtung 92 angeschlossen, dessen Ausgang durch ein Meßgerät 93 angezeigt wird. Beim Betrieb des Detektors für stehende Wellen -45 der Fig. 6 erscheint der abgegriffene Teil der Vorwärtswelle im Arm 86 und geht zum Koppler 90, wo er im wesentlichen gleichmäßig auf die Belastung 91 und den Detektor 92 aufgeteilt wird. Der abgegriffene Teil der Rückwärtswelle erscheint im Arm 87 und geht zum Koppler 90, um ebenso im wesentlichen gleichmäßig auf die Belastung 91 und den Detektor 92 aufgeteilt zu werden. Die Komponente der beiden Wellen, die an der Belastung 91 auftritt, wird verschluckt. Somit mißt der Detektor 92 einen Wert, der proportional der Summe der Vorwärts- und Rückwärtswellen ist, genau wie es die Sonde in der bereits bekannten Detektoranordnung für stehende Wellen tut. Wenn die ganze Schleifenanordnung einschließlich des Leiters 85 längs des Leiters 83 vor- und zurückgeschoben wird, ändern sich die Amplituden der ankommenden und der reflektierten Wellen, die zum Detektor 92 gelangen, nicht, es ändern sich aber ihre Phasen. Das Ergebnis wird sein, daß man eine Reihe von Maxima und Minima am Meßgerät 93 abliest, die den Amplitudenmaxima und -minima der stehenden Welle auf dem Leiter 83 entsprechen. Um den Detektor für stehende Wellen der Fig. 6 zu eichen, kann der Leiter 83 mit einem vollständig reflektierenden Abschluß versehen werden, z. B. mit einer senkrecht zum dielektrischen Leiter 83 angeordneten Metallplatte. Dabei wird die Tiefe der Minima beobachtet, wenn der Leiter 85 relativ zum Leiter 83 bewegt wird. Die Minimumstellen sind Null, wenn die Amplituden der ankommenden und der reflektierten Wellenkomponenten im Detektor 92 gleich sind. Wenn die Minima Null nicht erreichen, muß entweder der Kopplungsfaktor des Kopplers 90 nachgestellt oder eine Dämpfung in einen von den Leitern 86 und/oder 87 eingeschaltet werden, um die beiden Komponenten am Detektor 92 gleichzumachen. Fig. 6 zeigt, wie man eine geeignete Dämpfung in den Leiter 86 durch einen Streifen aus einem Widerstandsanstrich 94 einschalten kann, das z. B. aus in einem geeigneten Bindemittel suspendierter Kohleteilchen bestehen kann, und das auf der Oberfläche des dielektrischen Leiters 86 angebracht wird, um einen Teil der vom Feld um den Leiter mitgeführten Wellenleistung zu ver- "90 schlucken.

Wenn man das vordere und das hintere Ende des Leiters 83 durch Hörner an zugehörige metallische Wellenleitersysteme ankoppelt, kann das Gerät der Fig. 6 zur Messung des Verhältnisses der stehenden Welle in diesen Systemen benutzt werden. Seine Verwendbarkeit ist daher nicht allein auf Systeme mit volldielektrischen Wellenleitern beschränkt.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mikrowellen-Richtkoppler mit einem Paar Streifen aus nicht ummanteltem dielektrischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in ihrem Querschnitt so gestaltet sind, daß eine Abmessung des Streifenquerschnitts das Mehrfache der dazu senkrechten Abmessung ausmacht und in der Weise zueinander verlaufen, daß sie sich von einem Zwischenbereich großer Annäherung in beiden Richtungen voneinander entfernen, und daß die größte Querschnittsabmessung der Streifen klein ist im Verhältnis zu der Wellenlänge der kürzesten zu übertragenden Welle.

2. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mit ungleicher Querschnittsabmessung rechtwinkliges oder ovales Profil besitzt.

3. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen zwischen einem Ende eines Wellenleiters und einem Ende eines anderen Wellenleiters angeordnet ist.

4. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer

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der Streifen in das Innere der zugehörigen Wellenleiterenden gleitbar hineinragt.

5. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen mit ihrer Breitseite einander zuweisen und zwischen zwei parallelen Ebenen liegen, welche senkrecht zu ihrer Breitseite bzw. zur breiten Mittelebene verlaufen, und daß wenigstens einer der Streifen einen dem anderen Streifen zuweisenden Bogen bildet.

6. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in Querrichtung ihrer Breitseite bzw. ihrer breiten Mittelebene gegeneinander versetzt sind und mit ihrer Breitseite zwischen je zwei parallelen Ebenen liegen, welche senkrecht zu ihrer Breitseite bzw. zur breiten Mittelebene verlaufen, und daß wenigstens einer der Streifen einen sich beiderseits von dem anderen Streifen erfernenden Bogen bildet.

7. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrer Breitseite bzw. mit ihrer breiten Mittelebene in parallelen Ebenen liegenden Streifen sich kreuzen.

8. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Umhüllung das Streifenpaar umgibt und einen Hohlraum bildet, in den die beiden Paare der Wellenleiterenden hineinführen.

9. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen wenigstens teilweise und gegebenenfalls gleitbar in einen Block eingebettet sind, dessen Material eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die wesentlich geringer als die Dielektrizitätskonstante der Streifen ist.

10. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Streifen biegsam ist.

11. Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Streifen, auf einem Teil seiner Oberfläche mit einem Überzug aus Widerstandsmaterial versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Journal of Applied Physics«, Dezember 1949, S. 1188 bis 1192;

USA.-Patentschrift Nr. 2 575 571;
britische Patentschrift Nr. 420 447.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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