专利名称：同轴导体结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同轴导体结构，用于无干扰地传递HF信号波的TEM基模。
背景技术：
用于HF信号波的TEM基模的同轴导体的传递质量随着信号频率的增加而降低，特别在较高频率的情况下，不期望的较高阶的模如TEll模、TE21模等变得具有传播能力，这些不期望的模能够以模转换过程的方式在干扰部位处被激励并且然后以与TEM基模叠加的方式出现。
尤其对于在联邦德国频率使用计划中规定的HF信号现有传递范围的向较高频率的未来拓宽或者说改变方面而言，要寻找一些措施，利用这些措施，能够通过尽可能大直径的同轴导线实现HF信号的TEM基模的尽可能无干扰的、高频的信号传递，从而使得在只很小损失的情况下可以传递尽可能大的传递功率。
在 Konoplev, 1.V.等人的文章 “Wave interference and band gap control inmulticonductor one-dimensoinal Bragg structures，，，Journal of Applied Physics, v0.97，n0.7.S.073101-073101-7，Apr2005, DO1: 10.1063/1.1863425 中描述了一种一维同轴布拉格结构(Braggstruktur),该布拉格结构用于通过结构上的和破环性的干预来有目的地影响电磁波的传播特性。为此，同轴波导体结构在其内导体壁和外导体壁上周期性结构化地设有槽形的加深部，这些槽形加深部的几何形状设计对于穿过波浪状的同轴导体结构来导引的HF波的反射性能具有不同的影响。发明内容
在权利要求1中给出所提出的任务的解决方案。按照解决方案的同轴导体结构的有利构造方案和改进方案在从属权利要求中给出以及由参考实施例的进一步说明来描述。
按照解决方案的同轴导体结构源自如下认知，S卩，如果在外导体与内导体之间以周期性等距的间隔纵向于同轴导线置入导电的、环状构造的结构、简称环结构，则显著改变同轴导线对于HF信号波的传递表现，这些环结构各设置完全围住的、即在环周边方向上闭合的电流路径。环状构造的结构构造为分开的结构并且分别在径向上不仅与内导体而且与外导体间隔地布置。
如果在分散曲线图的框架内观察TEM基模沿常规同轴导线的传播特性，S卩外导体与内导体通过中置的电介质电绝缘，那么可以确认，在具有形式为的HF信号波的频率f或圆频率ω与传播常数β之间存在线性相关，即。该线性相关在分散曲线图ω(β)中，见图2a，表示为所谓的光速直线(ΤΕΜ)。从下边界频率(所谓的用于TE11模的截止频率(f。。))开始，随着频率的增加沿常规的同轴导线形成不期望的较高阶的传播模TEn、TE21, TE31 > TE41、TMtll、TM11等，从而使得在f。。以上的频率的情况下TEM基模总是与较高激励阶的模叠加。
与之相反，如果按照图la、b中的视图各径向间隔地在同轴导线的外导体AL与内导体IL之间设置导电的环结构R，那么这以在图2b中所示的方式作用于在图2a中图解的用于TE11和TE21模的传播模。通过规则地沿同轴导体结构插入环而产生具有长度P的周期性(见图lb)。在分散曲线图中不再观察到如图2a的情况那样的 (^3),而是0)化)，其中,φ=βρ是对应的波沿具有长度P的基础单元的相位差。与在其中TEll模向较高频率去地接近光速直线(TEM)的图2a中的状况不同，见图2b，TEn模的传播特性则剧烈地变平，并且向较高的频率通过上边界频率f。。，±来限界。
在更准确地观察分散曲线图时能够看出，对于对应的传播模而言形成两个沿按照解决方案构造的同轴导线的传播通道；一个在内导体IL与环R之间的内传播通道(ic=内核)以及一个在环R与外导体AL之间的外传播通道(oc=外核)。在适合地选择含有环结构的同轴导体的几何形状的情况下形成在沿内传播通道传播的TEim。模和两个沿外传播通道传播的TE21，。。模和TEn，。。模之间的频带窗口 Af。由此一方面得到，在低频时TE11模在外传播通道中传播，即是TEn，。。模，并且向着较高的频率变平，另一方面在较高频率时不仅形成沿内传播通道的具有传播能力的TEn，i。模，而且形成沿外传播通道的具有传播能力的TE2Ij0c 丰旲。
通过该涉及TEn，。。模的变平，形成频带窗口 Λ f，该频带窗口向较高频率地通过TE21,0C模的下边界频率f。。，τ或TEn，ic;模的下边界频率f。。，τ中的较低的下边界频率加盖，并且在该频带窗口中可以无干扰地传播TEM模，S卩，不受干扰性的较高模的不利影响。
利用按照解决方案的措施，在适合地设计环和同轴参数的情况下例如能够提供并使用在约6.8GHz和10.6GHz之间的频带窗口，用于无干扰地传播TEM模。该认知能够借助于基础单元上的理论试验，所述基础单元包括布置在内导体与外导体之间的环和以周期性P在同轴导体结构的纵向方向上重复，以布洛赫-弗洛奎定理(Bloch-Floquet-Theorem)为基础结合周期性边缘条件推导出。由此能够与几何形状大小相关地确定上和下边界频率，通过这些几何形状大小能表征同轴导体结构。
频率窗口的上边界频率f。。，下能够近似通过TE21，。。模的下边界频率fM，TE21，。。或TEimc模的下边界频率 ^ΤΕ1Μ。(视两个膜中的哪个具有较小的下边界频率而定)以下面的方式确定:
权利要求
1.同轴导体结构，用于在分散关系框架内构成的频带中的至少一个频带之内无干扰地传递HF信号波的TEM模，具有内导体和与所述内导体径向间隔的外导体以及内导体和外导体的轴向延伸的共同导体段，沿着所述共同导体段，数量η个导电的、环状构造的结构以空间上的周期性顺序各以在两个沿所述导体段相邻的环状结构之间的等距间隔布置，这些结构分别径向间隔地安置在所述内导体与所述外导体之间并且各具有一完全围住所述内导体的电路径。
2.按权利要求1所述的同轴导体结构，其特征在于，所述环状结构相对于所述内导体和外导体电绝缘地安置。
3.按权利要求1所述的同轴导体结构，其特征在于，至少一个环状结构与所述内导体和/或外导体电连接。
4.按权利要求1至3中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，η大于等于3。
5.按权利要求1至4中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，所述环状结构以同中心地布置在同轴导体的所述内导体与外导体之间的环的形式分别构造有比在所述共同导体段的径向方向上的延伸更大的纵向延伸，或者以盘的形式分别构造有比在所述共同导体段的纵向方向上的延伸更大的径向延伸。
6.按权利要求1至5中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，在所述环状结构与所述内导体和/或所述外导体之间和/或在两个在纵向方向上相邻的环状结构之间，置入优选呈二极管或可变电抗器形式的能通断的结构元件。
7.按权利要求1至6中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，至少两个在纵向方向上相邻布置的环状结构部分地在纵向方向上搭接。
8.按权利要求1至7中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，所述环状结构构造为与所述内导体和外导体分开的组件。
9.按权利要求1至8中任一项所述的同轴导体结构，其特征在于，所述环状结构分成两个组，每组的环状结构一致地构造，但是两组之间在形状和/或大小上是不同的，并且，所述环状结构以分别交替的组归属性轴向地沿轴向延伸的所述共同导体段布置。
10.按权利要求6所述的同轴导体结构的应用，用于接通HF功率。
11.按权利要求1至9中任一项所述的同轴导体结构的应用，用于过滤频率，尤其作为低通滤波器。
12.按权利要求11所述的应用，其特征在于，在每一个环状构造的结构与所述外导体之间布置有至少一个导电的连接接片，所述连接接片使所述环状构造的结构与所述外导体局部电短路。
13.按权利要求12所述的应用，其特征在于，在设置两个或更多个导电连接接片的情况下，这些导电连接接片以相同分布的布置方式绕所述内导体布置。
全文摘要
本发明描述了一种同轴导体结构，用于在分散关系框架内构成的频带中的至少一个频带之内无干扰地传递HF信号波的TEM模，具有内导体(IL)和与内导体径向间隔的外导体(AL)以及内导体和外导体的轴向延伸的共同导体段，沿着该共同的导体段，数量n个导电的、环状构造的结构(R)以空间上的周期性顺序各以在两个沿导体段相邻的、环状结构(R)之间的等距间隔(P)布置，这些环状结构分别径向间隔地安置在内导体与外导体之间并且各具有一完全围住内导体(IL)的电路径。
文档编号H01P1/15GK103201896SQ201180044324
公开日2013年7月10日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年7月15日
发明者M·洛伦茨, K·努姆森, C·诺伊迈尔, N·施佩特 申请人:斯宾纳机床制造有限公司