Estructura de conductores coaxiales.

Procedimiento para la fabricación de una estructura de conductor coaxial para la transmisión libre de interferencias de un modo-TEM, que es el único modo apto de propagación, de una onda de señales-HF dentro de al menos una banda de n bandas de frecuencia, que se configuran en el marco de una relación de dispersión, con n como número natural positivo, con

a) un conductor interior, que presenta una sección transversal redonda circular, con un diámetro del conductor interior Di,

b) un conductor exterior, que rodea el conductor interior equidistante radialmente con un diámetro interior del conductor exterior Da,

c) una sección de conductor común que se extiende axialmente de conductor interior y conductor exterior, a lo largo de la cual están previstos a distancias equidistantes p en cada caso s ≥ 1 estructuras en forma de barra que conectan eléctricamente el conductor interior con el conductor exterior con un diámetro de la barra Ds, caracterizado porque para una propagación no perturbada por modos de excitación más elevados, que se configuran al menos en forma de un modo-TE11 dentro de m bandas de frecuencia, del único modo-TEM a lo largo de la estructura de conductor coaxial, se seleccionan los parámetros Di, Da, Ds, p, s, de tal manera que

i) una frecuencia límite inferior fu

(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de una ≥ 2 banda es igual a la frecuencia límite superior fo(TE11) del modo-TE11 que se configura en la m banda +- una zona de tolerancia Δf, y

ii) una frecuencia límite superior fo(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de la n ≥ 2 banda es igual a la frecuencia límite inferior fu(TE11) del modo-TE11 que se configura dentro de la (m+1) banda +- una zona de tolerancia Δf, en la que n y m son números naturales positivos y de manera que como zona de tolerancia Δf se selecciona 1/3 de la anchura de banda del n Modo-TEM,**Fórmula**

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/001583.

Solicitante: SPINNER GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Aiblinger Str. 30 83620 Westerham ALEMANIA.

Inventor/es: LORENZ,MARTIN, NEUMAIER,CHRISTOPH, SPAETH,NATALIE, NUMSSEN,KAI, KREUZMAIR,JOSEF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS... > Guía de ondas; Líneas de transmisión del tipo... > H01P3/06 (Líneas coaxiales)

PDF original: ES-2491105_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Estructura de conductores coaxiales Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una estructura de conductores coaxiales para la transmisión sin interferencias de un modo-TEM, que es el único modo apto de propagación, de una onda de señales-HF dentro de al menos una banda de n bandas de frecuencia, que se configuran en el marco de una relación de dispersión. Además, se describe una utilización de la estructura de conductores coaxiales.

Estado de la técnica

La calidad de la transmisión de conductores coaxiales para el modo básico-TEM de ondas de señales-HD se reduce a medida que se incrementan las frecuencias de las señales, puesto que a frecuencias más elevadas en el transcurso de procesos de conversión de modos a lo largo de la linea coaxial se configuran modos capaces de propagación, no deseados, de orden superior, por ejemplo modos-TEn, TE21, etc. que se solapan con el modo básico-TEM.

Así, por ejemplo, a partir del Artículo de Douglas E. Mode, "Spurious Modes in Coaxial Transmission Une Filters", Proceedings ofthe I.R.E, Vol. 38, 195, S. 176-18, DOI 1.119/JRPROC. 195.23399 se deduce una investigación de la frecuencia limite inferior de un modo-TE más bajo que se configura con efecto de interferencia a lo largo de una línea coaxial, a los largo de la cual se colocan las llamadas inductividades-Shunt, en forma de barras que conectan el conductor interior y el conductor exterior de la línea coaxial. Para la determinación analítica de la frecuencia límite inferior se adoptan hipótesis simplificadoras, por ejemplo se toma como base un conductor hueco rectangular modificado que representa la línea coaxial. No se calculan relaciones de dispersión para el modo TEM y TE11.

En particular, con respecto a las ampliaciones o bien modificaciones futuras de zonas de transmisión existentes para señales-HF, que están establecidas en el plan de utilización de frecuencias para la República Federal Alemana, a frecuencias más elevadas, es aplicable buscar medidas, con las que se posibilite una transmisión de señales de alta frecuencia, lo más libres de interferencias posible, del modo básico-TEM de señales-HF a través de líneas coaxiales con un diámetro lo más grande posible.

La solución del cometido planteado se indica en la reivindicación 1. Las configuraciones y desarrollos ventajosos del procedimiento de acuerdo con la solución para la fabricación de una estructura de conductores coaxiales se indican en las reivindicaciones dependientes así como en la descripción siguiente con referencia a los ejemplos de realización.

El procedimiento de acuerdo con la solución para la fabricación de una estructura de conductores coaxiales parte de reconocimiento de que el comportamiento de transmisión de líneas coaxiales se modifica en una medida significativa para ondas de señales-HF, si entre el conductor exterior y el conductor interior están colocadas unas estructuras de conexión conductoras de electricidad a distancias periódicamente equidistantes, respectivamente, a lo largo de la línea coaxial. Si se considera el comportamiento de propagación del modo básico-TEM a lo largo de una línea coaxial convencional, es decir, que el conductor exterior y el conductor interior están aislados eléctricamente por medio del dieléctrico intercalado, entonces se puede establecer que existe una relación lineal entre la frecuencia, o bien frecuencia circular co y la constante de propagación p de la onda de señales-HF con la forma ei(t pz), es decir, co= c-p. Esta relación lineal se representa en un diagrama de dispersión co(P), por decirlo así, como recta de la velocidad de la luz. A partir de una frecuencia límite inferior - la llamada Frecuencia-cut-off (f<») para el modo-TEn - a medida que se incrementan las frecuencias se configuran a lo largo de la línea coaxial convencional modos de propagación no deseados de orden superior TE11, TE21, TE31, TE41, TM1, TM11, etc. de manera que a frecuencias por encima de (foo), el modo básico-TEM está superpuesto siempre por modos de orden de excitación más altos.

En cambio, si se prevén estructuras conductoras de electricidad de la manera indicada anteriormente entre el conductor exterior y el conductor interior de la línea coaxial, entonces se configuran bandas de frecuencia, en las que el modo básico-TEM es apto de propagación así como también huecos de banda que se encuentran entre las bandas de frecuencia, en los que el modo básico-TEM es evanescente, es decir, que no es apto de propagación. Este resultado parece a primera vista desfavorable, puesto que la zona de transmisión específica de la frecuencia para el modo básico-TEM se recorta frente a un conductor coaxial convencional, aunque este inconveniente se puede aprovechar de la manera acorde con la solución.

Por otro lado, se ha reconocido que a través de la adición de las estructuras de unión conductoras de electricidad entre el conductor exterior y el conductor interior de la línea coaxial aparece el sistema de ventanas de frecuencia esbozado anteriormente del modo básico-TEM, respectivamente, en bandas de frecuencia concretas capaces de propagación, respectivamente, también en los modos de excitación de orden superior, es decir, que también en los modos de excitación TM11, TM21, etc. se configuran zonas de frecuencia, en los que los modos son capaces de

propagación y otras zonas de frecuencia, en las que son evanescentes.

La idea que sirve de base para la invención se basa en la consideración de que a través de la selección adecuada de parámetros de diseño constructivo para la configuración de una línea coaxial con estructuras de conexión conductas de electricidad entre conductor exterior y conductor interior se ejerce una influencia selectiva o bien controlada sobre las posiciones, dependientes de la frecuencia, de las bandas de frecuencia designadas anteriormente, de tal manera que al menos una banda de frecuencia, en la que el modo básico-TEM es apto de propagación, se lleva a cobertura o bien a solape con una banda o zona de frecuencia, en la que todos los modos de excitación de orden superior son evanescentes.

Para la determinación conceptual adicional se parte de que en la estructura de conductores coaxiales fabricada de acuerdo con la solución que se va a describir, se configura un número n de bandas de frecuencia concretas, en las que el modo básico-TEM es apto de propagación. Aquí el parámetro de recuento n comienza en uno y representa un número positivo natural. De la misma manera se configuran m bandas de frecuencia concretas, en las que el modo TEn es apto de propagación, de manera que también m representa un número natural positivo como parámetro de recuento. Se renuncia a una descripción más exhaustiva con respecto a la aparición de modos de excitación de orden superior, puesto que éstos aparecen a frecuencias, cuya aplicabilidad técnica se considera al menos actualmente como menos relevante, aunque estos modos de excitación se pueden tener en cuenta en aplicación equivalente de la idea de la solución.

Una construcción de línea coaxial fabricada de acuerdo con la solución para la transmisión libre de interferencias de un modo básico-TEM monomodo de una onda de señales-HF dentro de al menos una banda de n bandas de frecuencia que se configuran en el marco de una relación de dispersión, presenta los siguientes componentes:

a) un conductor interior que presenta una sección transversal redonda circular con un diámetro del conductor interior D¡, pero también son concebibles formas de la sección transversal que se aproximan a la forma circular, por ejemplo con un contorno circunferencial de n esquinas,

b) un conductor exterior, que rodea el conductor interior radialmente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Procedimiento para la fabricación de una estructura de conductor coaxial para la transmisión libre de interferencias de un modo-TEM, que es el único modo apto de propagación, de una onda de señales-HF dentro de al menos una banda de n bandas de frecuencia, que se configuran en el marco de una relación de dispersión, con n como número natural positivo, con

a) un conductor interior, que presenta una sección transversal redonda circular, con un diámetro del conductor interior D¡,

b) un conductor exterior, que rodea el conductor interior equidistante radialmente con un diámetro interior del conductor exterior Da,

c) una sección de conductor común que se extiende axialmente de conductor interior y conductor exterior, a lo largo de la cual están previstos a distancias equidistantes p en cada caso s > 1 estructuras en forma de barra que conectan eléctricamente el conductor interior con el conductor exterior con un diámetro de la barra Ds,

caracterizado porque para una propagación no perturbada por modos de excitación más elevados, que se configuran al menos en forma de un modo-TEn dentro de m bandas de frecuencia, del único modo-TEM a lo largo de la estructura de conductor coaxial, se seleccionan los parámetros D¡, Da, Ds, p, s, de tal manera que

i) una frecuencia límite inferior fu(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de una > 2 banda es igual a la frecuencia límite superior f(TEn) del modo-TEn que se configura en la m banda ± una zona de tolerancia Af, y

ii) una frecuencia límite superior f(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de la n > 2 banda es igual a la frecuencia límite inferior fu(TEn) del modo-TEn que se configura dentro de la (m+1) banda ± una zona de tolerancia Af, en la que n y m son números naturales positivos y de manera que como zona de tolerancia Af se selecciona 1/3 de la anchura de banda del n Modo-TEM,

2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque s se selecciona igual a 3 ó 4.

3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque para i) se aplica

fo(TEM) = f(TE11) ± |Af|

f(TE11)= V(">^/o)2+/»

así como

y

porque para ii) se aplica

f(TEM) = fu(TEn)±|Af|

fo(TEM) = mí f =

2 P

así como

2almln

mu +-------------;-----

l + 2a/m /n

y con

Interferencia =

Resistencia de las ondas:

Inductividad:

Frecuencia límite:

Frecuencia-Cut-Off del modo-RE11: * '

en la que c:= velocidad de la luz, p: = permeabilidad magnética, b:= conductividad dieléctrica.

4.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las estructuras en forma de barra dispuestas a distancias p equidistantes, respectivamente, se disponen con relación a la dirección circunferencial del conductor interior y del conductor exterior de tal forma que las estructuras en forma de barra se disponen en una proyección axial con respecto a la sección del conductor común que se extiende axialmente, respectivamente, en coincidencia unas detrás de las otras, o las estructuras en forma de barra se disponen en secuencia axial, respectivamente, desplazadas con un desplazamiento angular Aa idéntico, orientado en la dirección circunferencial del conductor interior y del conductor exterior.

5.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se selecciona Aa igual a 9°.

6.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las estructuras en forma de barra se seleccionan a partir de un material metálico, con preferencia del material del que están constituidos el conductor interior y el conductor exterior.

7.- Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la sección transversal del conductor interior y/o del conductor exterior de la línea coaxial se configura, a diferencia de la forma redonda circular, con una resistencia a las ondas igual que una línea coaxial redonda.

8 - Utilización de una estructura de conductor coaxial, que está fabricada de acuerdo con el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, para la transmisión de señales libres de interferencias de un modo-TEM de una onda de señales-FIF dentro de una banda de frecuencia, en la que modo de excitación más elevados no son aptos para la transmisión, utilizando al mismo tiempo una disipación local del conductor interior a través de la previsión de estructuras en forma de barras conductoras térmicas y eléctricas entre el conductor interior y el conductor exterior.

9.- Utilización de una estructura de conductor coaxial para la transmisión libre de interferencias de un modo-TEM, que es el único modo apto de propagación, de una onda de señales-FIF dentro de al menos una banda de n bandas de frecuencia, que se configuran en el marco de una relación de dispersión, con n como número natural positivo, con

a) un conductor interior, que presenta una sección transversal redonda circular, con un diámetro del conductor interior D¡,

b) un conductor exterior, que rodea el conductor interior equidistante radialmente con un diámetro interior del conductor exterior Da,

c) una sección de conductor común que se extiende axialmente de conductor interior y conductor exterior, a lo largo de la cual están previstos a distancias equidistantes p en cada caso s > 1 estructuras en forma de barra que conectan eléctricamente el conductor interior con el conductor exterior con un diámetro de la barra Ds,

caracterizado porque para una propagación no perturbada por modos de excitación más elevados, que se configuran al menos en forma de un modo-TEn dentro de m bandas de frecuencia, del único modo-TEM a lo largo

de la estructura de conductor coaxial, se seleccionan los parámetros D¡, Da, Ds, p, s, de tal manera que

I) una frecuencia límite inferior fu(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de una > 2 banda es igual a la frecuencia límite superior f(TEn) del modo-TEn que se configura en la m banda + una zona de tolerancia Af, y

¡I) una frecuencia límite superior f(TEM) del único modo-TEM que se propaga dentro de la n > 2 banda es igual a la 5 frecuencia límite inferior fu(TEn) del modo-TEn que se configura dentro de la (m+1) banda + una zona de tolerancia Af, en la que n y m son números naturales positivos y de manera que como zona de tolerancia Af se selecciona 1/3 de la anchura de banda del n Modo-TEM,