專利名稱：同軸導體結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于HF信號波的TEM基模的無干擾傳輸?shù)耐S導體結構。
背景技術：
HF信號波的TEM基模的同軸導體的傳輸質量隨著信號頻率升高而降低，尤其是因為在較高頻率下，沿著同軸線的模轉換過程導致不期望的高階可傳播模，例如TEn、TE21模等，所述聞階可傳播1 變得與TEM基|吳重置。例如，DouglasΕ· Mode 的標題為 “Spurious Modes in Coaxial TransmissionLine Filters” 的論文(Proceedings ofthe I. R. E. , Vol. 38,1950, pp.176-180, DOI10. 11090/JRPR0C. 1950. 230399)考察了沿同軸線產(chǎn)生干擾的最低TE模的頻率下限，沿著所述同軸線，以所述同軸線的內(nèi)部導體和外部導體的形式固定所謂的分流電感。為了解析 地確定頻率下限，做出簡化的假設，或者以表示同軸線的修改的矩形波導作為依據(jù)。不針對TEM模和TE11模計算色散關系。尤其是對于將來把德意志聯(lián)邦共和國的頻率利用規(guī)劃中所規(guī)定的用于HF信號的現(xiàn)有傳輸范圍擴展或修改至更高頻率，必須要找到措施來經(jīng)由具有最大可能直徑的同軸線盡可能地實現(xiàn)HF信號的TEM基模的無干擾高頻信號傳輸。如權利要求I和4中所述那樣，解決了設定目標。在從屬權利要求中指定了根據(jù)所述解決方案的同軸結構的有利構造和進一步發(fā)展，并參考示例性實施例在進一步的說明書、附圖
中對其進行了描述。根據(jù)所述解決方案的同軸導體結構從以下認識開始如果在沿著同軸線在各個周期性等距離間隔處的外部導體與內(nèi)部導體之間引入導電連接結構，則對于HF信號波而言同軸線的傳輸行為會顯著變化。如由沿常規(guī)同軸線(即，由散布的電介質將外部導體與內(nèi)部導體電絕緣)的TEM基模的傳播行為的考察所揭示的，在色散圖的框架內(nèi)，在具有形式為ef(wc-0c)的HF信號波的頻率或電路頻率ω與傳播常數(shù)β之間存在著線性相關，即ωκβ。這種線性相關在色散圖ω (β)中顯示為所謂的光速線。從頻率下限(所謂的TE11模的截止頻率(f。。))開始，升高的頻率伴隨著沿常規(guī)同軸線的不期望的高階傳播模TEn、TE21, TE31 >TE41, TM01, TM11等的形成，使得TEM基模總是與在超過f。。的頻率處具有高階激勵的模重疊。相比之下，以上述方式在同軸線的外部導體與內(nèi)部導體之間提供導電結構導致形成TEM基模能夠傳播的頻帶以及位于所述頻帶之間的帶隙,在所述帶隙中TEM基模是消逝的，即不能傳播。盡管這種結果乍看起來似乎不利，尤其是因為與常規(guī)同軸導體相比，縮減了 TEM基模的頻率特異性傳輸范圍，但可以根據(jù)所述解決方案來利用這種不利。此外，如上所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在同軸線的外部導體與內(nèi)部導體之間增加導電連接結構導致TEM基模的頻率窗口分別進入到特定可傳播頻帶中，即使在高階激勵模處，即，即使更高的激勵模TEn、TE21等也伴隨有?？蓚鞑サ念l率范圍以及它們消逝的其它頻率范圍的形成。本發(fā)明的創(chuàng)意基于如下考慮通過選擇正確的結構設計參數(shù)來設立在外部導體與內(nèi)部導體之間具有導電連接結構的同軸線，可以特異性地并且可控地影響上述頻帶的頻率相關層，使得可以將至少一個TEM基?？蓚鞑サ念l帶覆蓋或重疊所有高階激勵模都消逝的頻帶或頻率范圍。為了進一步確立術語，假設在根據(jù)所要描述的發(fā)明的同軸導體結構中形成數(shù)量為“η”的、TEM基?？稍谄渲袀鞑サ奶囟l帶。在這里，計數(shù)參數(shù)“η”從I開始，并且表示正自然數(shù)。以類似方式，形成“m”個TE11?？稍谄渲袀鞑サ奶囟l帶，其中“m”作為計數(shù)參數(shù)，也代表正自然數(shù)。雖然我們將避免與高階激勵模的出現(xiàn)有關的任何進一步論述，尤其是因為后者出現(xiàn)于技術適用性被認為相關性較低的頻率，至少在目前，也可以在本發(fā)明創(chuàng)意的等同應用中考慮這些激勵模。根據(jù)用于在形成在色散關系的框架之內(nèi)的η個頻帶中的至少一個頻帶中無干擾地傳輸HF信號波的單模TEM基模的解決方案所設計的同軸導體結構呈現(xiàn)出以下部件a)內(nèi)部導體，優(yōu)選具有圓形截面和內(nèi)部導體直徑Di,盡管可想到大致為圓形的截面形式，例如，具有η邊形圓周輪廓， b)外部導體，徑向地包封內(nèi)部導體且具有外部導體內(nèi)徑Da，優(yōu)選地以徑向等距離的方式，盡管可想到大致為圓形的截面形式，例如，具有η邊形圓周輪廓，以及c)內(nèi)部導體和外部導體的軸向延伸的共用導體部分(section),沿著所述共用導體部分以等距離間隔P或s提供具有桿直徑Ds的桿形結構，所述桿形結構將內(nèi)部導體與外部導體電連接。雖然具有圓形截面的桿優(yōu)選地是適當?shù)模菞U截面也可以是η邊形等。為了使TEM基模能夠沿著同軸導體結構傳播而不受在m個頻帶之內(nèi)至少以TE11模的形式出現(xiàn)的更高激勵模阻礙，必須選擇以上參數(shù)Di、Da、Ds、p、s，以滿足以下兩個條件i)在第η彡2個頻帶之內(nèi)傳播的TEM模的頻率下限fu(TEM)等于在第m個頻帶中形成的TE11模的頻率上限L(TE11)，以及ii)在第η彡2個頻帶之內(nèi)傳播的TEM模的頻率上限f。(TEM)等于在第m+1個頻帶中形成的TE11模的頻率下限fu(TE11)。根據(jù)所述解決方案，以上所需的數(shù)學關系必須視為有所放寬，S卩，如果以下條件成立，也可以使用TEM模的技術上可接受的單模傳播i)\UTFMji)~f,,(TFA iM\<U/S^Mj^-fH(TFMji))l
3以及已經(jīng)證明了，在可傳播TEM模略微與TE11模重疊的區(qū)域中，有可能在技術上利用TEM模而在質量上沒有任何顯著損耗。這個公差范圍Af估量至多為第η個TEM帶寬的1/3。進一步表明，也可以將根據(jù)用于產(chǎn)生能夠沿同軸導體結構無干擾地傳播TEM模的頻率窗口的解決方案的所述估量成功地應用于同軸線的內(nèi)部導體和/或外部導體截面偏離圓形但呈現(xiàn)出與圓形同軸線相同波阻的同軸導體結構。例如，外部導體和內(nèi)部導體截面在這里可以是η邊形。不過，其它考慮分別涉及圓形截面形狀。進一步的論述將會證明，適當選擇結構設計參數(shù)Dp Da、Ds、p、s可以建立起實現(xiàn)TEM基模在超過TE11模截止頻率f。。的頻率范圍內(nèi)完全無干擾地傳播而沒有任何高階激勵模的同軸導體結構，并且在如此高以至于在常規(guī)同軸導體中將不可避免高階激勵模的頻率下這樣做。以類似方式，給出根據(jù)所述解決方案的同軸導體結構，適當?shù)慕Y構設計可以將截止頻率f。。移動至更高的頻率值，這樣做以向更高的頻率擴展TEM基?？蓡文鞑サ牡谝活l帶。根據(jù)所述解決方案的這種同軸導體結構的特征在于上述結構設計參數(shù)Dp Da、Ds、P、S，其中，必須選擇這些參數(shù)，以使得在第一(即n=l)頻帶之內(nèi)傳播的TEM模的頻率上限fO(TEM)小于或等于在第一頻帶(即m=l)中形成的TE11模的頻率下限fu(TE11),其中以下條件成立
權利要求
1.一種同軸導體結構，用于在色散關系的框架之內(nèi)形成的η個頻帶中的至少一個頻帶之內(nèi)無干擾地傳輸HF信號波的單個可傳播TEM模，η為正自然數(shù)，所述同軸導體結構具有 a)呈現(xiàn)為圓形截面的內(nèi)部導體，其具有內(nèi)部導體直徑Di， b)以徑向等距離的方式包封所述內(nèi)部導體的外部導體，其具有外部導體內(nèi)徑Da， c)所述內(nèi)部導體和所述外部導體的軸向延伸的共用導體部分，沿著所述共用導體部分以等距離間隔P或s提供具有桿直徑Ds的桿形結構，所述桿形結構將所述內(nèi)部導體與所述外部導體電連接，其中，為了使所述單個TEM模能夠沿著所述同軸導體結構傳播而不受在m個頻帶之內(nèi)至少以TE11模的形式出現(xiàn)的更高激勵模阻礙，能夠選擇所述參數(shù)Di、Da、Ds、p、s，使得 i)在第η≥2個頻帶之內(nèi)傳播的所述單個TEM模的頻率下限fu(TEM)等于在第m個頻帶中形成的TE11模的頻率上限L(TE11) 土公差范圍Af，以及 ii)在第η≥2個頻帶之內(nèi)傳播的所述單個TEM模的頻率上限f。(TEM)等于在第m+1個頻帶中形成的TE11模的頻率下限fu(TE11) 土公差范圍Λ f。
2.根據(jù)權利要求I所述的同軸導體結構，其特征在于s等于3或4。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的同軸導體結構，其特征在于對于i)而言以下條件成立 fu(TEM) =f；(TEll) 土 Af |，其中
4.一種同軸導體結構，用于在色散關系的框架之內(nèi)形成的η個頻帶中的至少一個頻帶之內(nèi)無干擾地傳輸HF信號波的單個TEM模，η為正的自然數(shù)，其中 a)呈現(xiàn)為圓形截面的內(nèi)部導體，其具有內(nèi)部導體直徑Di， b)以徑向等距離的方式包封所述內(nèi)部導體的外部導體，其具有外部導體內(nèi)徑Da， c)所述內(nèi)部導體和所述外部導體的軸向延伸的共用導體部分，沿著所述共用導體部分以等距離間隔P或s提供具有桿直徑Ds的桿形結構，所述桿形結構將所述內(nèi)部導體與所述外部導體電連接，其中，為了使所述單個TEM模能夠沿著所述同軸導體結構傳播而不受在m個頻帶之內(nèi)至少以TE11模的形式出現(xiàn)的更高激勵模阻礙，能夠選擇所述參數(shù)Di、Da、Ds、p、s，使得 在第一，即n=l,頻帶之內(nèi)傳播的所述單個TEM模的頻率上限f。(TEM)小于或等于在第一頻帶，即m=l,中形成的TE11模的頻率下限fu(TE11),其中以下條件成立
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的同軸導體結構，其特征在于布置所述桿形結構，以使得每個所述桿形結構均在所述軸向延伸的共用導體部分的軸向投影上一個接一個地全等地設置，或者所述桿形結構在分別在所述內(nèi)部導體和所述外部導體的圓周方向上取向的相同的角度失準△ α處的軸向序列中偏移，其中所述桿形結構分別位于相對于所述內(nèi)部導體和所述外部導體的所述圓周方向的等距離間隔P處。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的同軸導體結構，其特征在于s至少等于I。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的同軸導體結構，其特征在于90°等于Λα。
8.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的同軸導體結構，其特征在于所述桿形結構由金屬材料制成，優(yōu)選為與構成所述內(nèi)部導體和/或所述外部導體的材料相同的材料。
9.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的同軸導體結構，其特征在于公差范圍Af1/3測量第η個TEM模的帶寬的1/3,即
10.根據(jù)權利要求I至9中任一項所述的同軸結構的用途，所述同軸結構用于在更高激勵模不可傳播的頻率范圍之內(nèi)無干擾地進行HF信號波的TEM模的信號傳輸，同時通過在所述內(nèi)部導體與所述外部導體之間提供導熱且導電的桿形結構來利用所述內(nèi)部導體的局部冷卻。
11.根據(jù)權利要求I至9所述的同軸導體結構，其特征在于所述同軸線的所述內(nèi)部導體和/或所述外部導體截面偏離圓形，但與圓形同軸線呈現(xiàn)出相同的波阻。
全文摘要
描述了一種同軸導體結構，用于在色散關系的框架之內(nèi)形成的n個頻帶中的至少一個頻帶之內(nèi)無干擾地傳輸HF信號波的單個可傳播TEM模，n為正自然數(shù)，所述同軸導體結構具有a)呈現(xiàn)為圓形截面的內(nèi)部導體，其具有內(nèi)部導體直徑Di，b)以徑向等距離的方式包封所述內(nèi)部導體的外部導體，其具有外部導體內(nèi)徑Da，c)所述內(nèi)部導體和所述外部導體的軸向延伸的共用導體部分，沿著所述共用導體部分以等距離間隔p或s提供具有桿直徑Ds的桿形結構，所述桿形結構將所述內(nèi)部導體與所述外部導體電連接，其中，為了使所述單個TEM模能夠沿著所述同軸導體結構傳播而不受在m個頻帶之內(nèi)至少以TE11模的形式出現(xiàn)的更高激勵模阻礙，能夠選擇所述參數(shù)Di、Da、Ds、p、s，使得i)在第n≥2個頻帶之內(nèi)傳播的所述單個TEM模的頻率下限fu(TEM)等于在第m個頻帶中形成的TE11模的頻率上限fo(TE11)±公差范圍Δf，以及ii)在第n≥2個頻帶之內(nèi)傳播的所述單個TEM模的頻率上限fo(TEM)等于在第m+1個頻帶中形成的TE11模的頻率下限fu(TE11)±公差范圍Δf。
文檔編號H01P3/06GK102823056SQ201180016706
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者C·諾伊邁爾, M·洛倫茨, N·施佩特, K·努姆森, J·克羅伊茨曼爾 申請人:斯賓納機床制造有限公司