Kopplungs- und Abstrahleffekte bei offenen TEM-Wellenleitern

Abstract

Offene transversalelektromagnetische (TEM-) Wellenleiter lassen sich als eine konische Zweileiteranordnung realisieren. Hierzu wird ein flächiger konischer Leiter über eine leitende Grundfläche mit einem bestimmten Öffnungswinkel aufgespannt. Der flächige Leiter lässt sich auch mit Drähten nachbilden, die im Speisepunkt zusammenlaufen. Eine solche Multi-Draht-Struktur kann als ungleichförmige Multi-Transmission-Line angesehen werden, die dann mit der Transmission-Line Super Theory (TLST) behandelt werden kann. Die TLST bietet den Vorteil, dass neben dem klassischen TEM-Mode auch höhere Feldmoden und die elektromagnetische Abstrahlung intrinsisch berücksichtigt werden. Durch Lösen der Leitungsgleichungen mit dem vollständigen Satz der Maxwellschen Gleichungen erhält man die Stromverteilung auf den Leitungen und kann daraus, mit Hilfe der zum Mehrleitersystem gehörenden Greenschen Funktionen, die elektromagnetischen Feldkomponenten bestimmen. Untersucht wird nun das Resonanzverhalten der transversalen magnetischen Feldkomponente für eine ausgewählte Anzahl von Drähten im offenen TEM-Wellenleiter. Mit Hilfe der TLST wird gezeigt, dass Kopplungswechselwirkungen zwischen den Leitern und elektromagnetische Abstrahlung das Resonanzverhalten des TEM-Modes in dämpfender Weise verändern. Der Beitrag der Verkopplung und der Einfluss der Abstrahlung lassen sich extrahieren. Damit wird deutlich, dass sich die Störeinflüsse bei geschlossenen TEM-Zellen nicht ohne weiteres auf offene Wellenleiter übertragen lassen.