198583. lajstromszámú szabadalom • Félmerev csőtápvonal mikrohullámú jelek átvitelére
1 HU 198583 B 2 A találmány tárgya félmerev csőtápvonal mikrohullámú jelek átvitelére, amely hírközlő rendszerek, elsősorban rádiórelé berendezések adó-vevőinek és antennáinak összeköttetésénél alkalmazható előnyösen mint jól telepíthető, kis csillapítású tápvonal. 400 MHz-20 GHz közötti frekvenciasávú mikrohullámú összeköttetések esetén a mikrohullámú adóban előállított modulált jelet kell eljuttatni az antennához, amely azt kisugározza, majd az ellenállomás vevőantennájától a vett jelet a mikrohullámú vevőhöz kell vezetni. A mikrohullámú adó és vevő általában zárt téri elhelyezésű, míg az antennák magasságát a frekvenciasáv, a köztük lévő tereptárgyak illetve hullámterjedési statisztikák alapján kell meghatározni. Az alacsonyabb frekvenciasávokban 400 MHz-900 MHz frekvenciasávban az optikai átlátást és az első Fresnel zóna tisztaságát ritkán lehet kifogástalanul biztosítani, mivel 100 m-l meghaladó toronymagasságok, igy 110-120 m-es állomásonkénti kábelhosszak adódnak. Ezekben a frekvenciasávokban a gyakorlatban csaknem kizárólag kis csillapítású koaxiális kábeleket alkalmaznak. A 2 GHz-es frekvenciasávban már összemérhetők a koaxiális kábel valamint az elliptikus alumínium tápvonal műszaki-technikai paraméterei, míg a 4 GHz feletti frekvenciatartományban a koaxiális kábelek nagy csillapításuk miatt nem alkalmazhatók. Erre a célra a gyakorlatban nagy átmérőjű körkeresztmetszetű tápvonalat alkalmaznak, főleg több frekvenciasáv együttes átvitele esetén, ami előnyős a magasabb módusú átvitel kis csillapítása szempontjából, azonban csak egyenes szakaszon használható, mivel a hajlitásoknál járulékos magasabb módusok keletkeznek, melyek lerontják a tápvonal csillapítás jellemzőit. Mivel az átvitel nem alapmódusban történik, a tápvonalnak az adó-vevő felőli oldalán és az antenna módusszűrő beiktatására van szükség, amelynek hatásossága jelentősen leronthatja az átvitel minőségét. Frekvenciasávonként önálló tápvonalak alkalmazása esetén a tápvonalat általában hajlékony rézcsőből vagy rézszalagból tekercselve képezik. E tápvonalak keresztmetszete lekerekített sarkú téglalap vagy ellipszis. Csillapításuk kismértékben jobb, mint a merev téglalapkeresztmetszetü tápvonalaké, állóhullámuk lényegében annak megfelelő, viszont hiányosságuk, hogy külső védelmükről gondoskodni kell, valamint a tápvonal belső üregét túlnyomásos levegővel vagy semleges gázzal kell védeni. Az említett frekvenciasávokra készíthetnek alumínium anyagból hajlítható, elliptikus vagy hiperelliptikus keresztmetszetű tápvonalakat, melyek előnye anyaguk olcsóságában, előállításuk egyszerűségében és viszonylagos nagy sávszélességükben van, hátrányuk azonban, hogy méreteik, nagy- és kistengelyük aránya nincs az alkalmazás körére optimalizálva. A találmánnyal célunk olyan félmerev csótápvonal kialakítása, amely a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése mellett alkalmas mikrohullámú jelek átvitelére, pontosabban vagy FDM - FM analóg sokcsatornás jel 60- -2730 telefoncsatorna kapacitással történő tóval látására, vagy pedig színes TV é6 négy kísérő hangjel vagy rádiófrekvenciás vivőként 8/34/68/140 Mbit/s digitális információ átvitelére. ' Célunk tehát olyan csótápvonal létrehozása, amellyel együttesen optimalizálható a veszteséges csillapítás, a sávszélesség, a keresztpolarizációs elválasztás, a móduískonverzióból adódó veszteségek, a hullán ellenállás, a reflexió valamint az echo torzítás. Találmányunk azon a felismerésen alapú', hogy a megfelelő aluminium alapanyag valamint a csőtápvonalat határoló belső és kü'ső kontúrgörbe kialakításával olyan cső- Lápvonalat alakíthatunk ki, amely könnyen telepíthető, egyszerűen hajlítható, szállítható és a szükséges sávszélesség, a csillapítás és az echo torzítás paraméterei az adott átvételi sá''ra optimalizálhatok. A teljes 1,7-19,7 GHz-es átviteli sáv és a -elatív sávszélesség ismeretében a relatív sávszélességek szerint egységes elméletet alkalmazva valamennyi frekvenciasávra az adódik, hogy a szükséges és gyakorlatilag használható sávszélességnek legalább 23,5%-nak keil lennie. Az elméleti vizsgálatok szerint a Maxwell egyenletek módosított Mathieu-függvények segítségével történő megoldása alapján a legkisebb várható csillapítást a körkeresztmetszetü táx>vonal jelenti, amelynek egyébb hátrányai miatt gyakorlati megvalósítása napjainkban mér nem szokásos. A csillapítás minimalizálása úgy lehetséges, hogy az ugyancsak ismert elliptikus jellegű tápvonal tengelyeinek arányát a körhöz közelítjük. Ha egy tetszőleges tápvonal keresztmetszet általános (X)p (Y)ü-------- + -------- = 1 ap b<t egyenletéből indulunk ki, ahol a az ellipszis fél nagytengelye, b az ellipszis fél kistengelye P, 0 hatványkitevők álkor az alábbi tápvonal keresztmetszeteket kaphatjuk: P = 0 = 2 : elliptikus P = Ö > 2 : hiperelliptikus P = 0 -»-o® : téglalap P = 2,0 = 1 : parabolikus P = 0 = 2 és a = b : kör P = Ö < 2 szubelliptikus Bevezetve a ,e" excentricités fogalmát, definiálni tudjuk a tápvonal nornmlizált csil-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
