DE1051922B - UEber einen weiten Frequenzbereich mittels eines Kurzschlussschiebers abstimmbare Leitungsanordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine über einen weiten Frequenzbereich mittels eines Kurzschlußschiebers abstimmbare, aus ungeschlitzten Leitern bestehende, einen Außenmantel aufweisende, als Resonator dienende Leitungsanordnung, deren Wellenwiderstand in dem vom Kurzschlußschieber überstrichenen Bereich nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin sprunghaft oder in stetigem Übergang zunimmt.

Leitungsresonatoren, die über einen weiten Frequenzbereich abstimmbar sind, die beispielsweise für Oszillatoren im Frequenzbereich zwischen 100 und 150O MHz benötigt werden, bestehen häufig aus einem einseitig kurzgeschlossenen Hochfrequenzleitungsabschnitt, dessen Kurzschlußebene zur Durchstimmung in Längsrichtung der Leitung verschiebbar ist. Derartige Resonatoren sind, insbesondere wenn es sich um relativ niedrige Frequenzen handelt, wegen ihrer großen geometrischen Länge unhandlich, worüber auch die bekannte Bauform einer aufgerollten Lecherleitung nicht nennenswert hinweghilft. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist es bekannt, die Leitung aus einzelnen Abschnitten unterschiedlichen Wellenwiderstandes aufzubauen, da sich auf diese Weise eine bestimmte geometrische Verkürzung erreichen läßt. Zur Durchstimmung hat man bei diesen bekannten Anordnungen jedoch bisher nur einen der Abschnitte, und zwar den unmittelbar vor der Kurzschlußebene des Abstimmschiebers liegenden, vorgesehen. Damit wird aber der Durchstimmbereich relativ gering. Es wurde im Hauptpatent 1 015 873 bereits vorgeschlagen, dieser Schwierigkeit dadurch zu begegnen, daß als Leitungsabschnitte unterschiedlichen Wellenwiderstandes einen Außenmantel besitzende Leitungen vorgesehen sind und weiterhin diese Leitungen und/oder die Kurzschlußeinrichtung so auszubilden, daß eine Verschiebung der Kurzschlußeinrichtung über die Abschnitte der Wellenwiderstandsänderung hinweg möglich ist. In diesem Zusammenhang wurde auch vorgeschlagen, den Wellenwiderstand nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin vorzugsweise in stetigem Übergang exponentiell zunehmen zu lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des älteren Vorschlags einen Weg zu weisen, der eine vorteilhafte Bauform ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der einleitend genannten Art nach Patent 1 015 873 gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Leitungsabschnitt die Form eines Kreisbogens hat.

Durch die USA.-Patentschrift 2 752 594 ist es bekannt, den Innenleiter einer Koaxialleitung in einem Teilbereich wendelförmig zu schlitzen. Durch die Ausnutzung der Koaxialleitungsschwingungsart bei kurzen Wellen und der Schwingungsform in einer Wendelleitung bei längeren Wellen wird so ein relativ über einen weiten Frequenzbereich
mittels eines Kurzschluß Schiebers
abstimmbare Leitungsanordnung

Zusatz zum Patent 1 015 873

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Josef Gammel, München,
ist als Erfinder genannt worden

weiter Durchstimmbereich erhalten. Die Schlitzung des Innenleiters ist jedoch bautechnisch nachteilig, weil sie, zur Vermeidung von Reflexionen, eine hohe Präzision erfordert. Durch die USA.-Patentschrift 2 463 417 ist weiterhin eine Koaxialleitung bekannt, die Kreisbogenform hat und mit einem um das Kreiszentrum schwenkbaren Kurzschlußschieber versehen ist. Zur Erweiterung des Durchstimmbereichs bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch gegensätzlich zum Erfindungsgegenstand eine künstliche Verlängerung der elektrischen Länge der kreisbogenförmigen Leitung durch in die Leitung eingebrachtes dielektrisches Material angewendet. Dieses Material muß in besonderer Weise in der Dielektrizitätskonstante abgestuft sein, was einerseits schon sehr schwierig zu realisieren ist. Andererseits ist eine besondere Aussparung in dem festen Dielektrikum erforderlich, die zu Feldverzerrungen u. dgl. Anlaß geben kann. Beim Erfindungsgegenstand sind diese Nachteile vermieden.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Prinzipschaltbildern und Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. In Fig. 1 ist die bekannte Ausführungsform eines Leitungsresonators dargestellt, der aus einer Doppelleitung 1, V besteht, die an dem einen Ende kurzgeschlossen und am anderen Ende zum Anschluß vorgesehen ist. Die anschlußseitige Eingangsimpedanz R₁ ist unter der Annahme vernachlässigbar geringer Verluste bekanntlich durch die Bedingung R₁=j · Z ■ tg a I, worin Z den Wellenwiderstand und a das Phasenmaß des Leitungsabschnittes bedeutet. Im Resonanzfall

809 768/360

Claims (1)

nimmt tgal den Wert Unendlidh an, womit auch R1 unendlich wird. Der Leitungsresonator zeigt also eingangsseitig etwa das Verhalten eines Parallelresonanzkreises. Setzt man den Leitungsresonator beispielsweise, so wie in Fig. 2 gezeigt, aus zwei Abschnitten I1 und Z2 unterschiedlichen Wellenwiderstandes Z1 und Z2 zusammen, so ist die Gesamtlänge I = I1+12 bei Abstimmung auf die gleiche Frequenz wie beim Resonator nach Fig. 2 wesentlich kürzer als bei diesem Resonator. Es beruht dies darauf, daß die Resonanzbedingung in diesem Fall von den Wellenwiderständen in den einzelnen Abschnitten abhängt. Für einen Resonator nach Fig. 2 ist die Resonanzbedingung durch die Gleidhung Z2IZ1 tg a I1 ■ tg a I2 = 1 bestimmt, woraus ersichtlich ist, daß für den Fall Z2^-Z1 die Gesamt-IangeZ = Z1-HZ2 kleiner ist als im FallZ1=Z2. Das Verhältnis Z2IZ1 ist somit der für die Verkürzung maßgebende Faktor. Die Anwendung eines einzigen Wellenwiderstandssprunges bringt jedoch nur bei einem sehr großen Verhältnis Z2IZ1 eine nennenswerte Verkürzung, so daß zweckmäßig mehrfach abgestuft wird, wie im Prinzipschaltbild der Fig. 3 gezeigt ist, wo die Wellenwiderstände der einzelnen Abschnitte Z1 bis Z4 betragen. In Fig. 4 ist als Prinzipschaltbild eine Doppelleitung nach Art einer Lecherleitung dargestellt, bei der der Abstand zwischen den. Leitern 1,1' kontinuierlich nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin vergrößert wird und/oder der Durchmesser bzw. die Abmessungen der einzelnen Leiter 1,1' nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin verringert werden. Es bringt dies den Vorteil der Erzielung einer kontinuierlichen Abstimmcharakteristik bei Abstimmung über die gesamte Länge, was bei Wellenwiderstandsstufen nur bei größerer, nach dem geforderten DurchstimmbeTeich und der gewünschten Verkürzung sich richtender Stufenzahl mit fein abgestuften Wellenwiderstandssprüngen erreicht werden könnte. Die reine Abmessungsänderung zur Wellenwiderstandserhöhung ermöglicht, die Leiter 1, 1' parallel zu führen und trotzdem die Wellemviderstandszunahme zu erzielen. Durch Verschiebung der Kurzschlußbrücke K, die auch durch einen kapazitiven Kurzschlußschieber ersetzt sein kann, läßt sich auf diese Weise bei relativ geringer Änderung der geometrischen Länge ein sehr weiter Frequenzbereich überstreichen; denn durch die Wellenwiderstandserhöhung ist sozusagen das Phasenmaß des Leitungsabschnittes wesentlich gegenüber dem Fall nach Fig. 1 erhöht. Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. In Fig. 5 ist dargestellt, wie durch die erfindungsgemäße Wahl der Form des Leitungsabschnittes eine weitere Verringerung der größten geometrischen Abmessung erzielt wird. Der Leitungsabschnitt 3, 3', beispielsweise ein Koaxialleitungsabschnitt, ist kreisbogenförmig geführt, wobei zur Erzielung eines einheitlichen Außenleiterdurchmessers der Innenleiter nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin kontinuierlich verjüngt ist. Der Kurzschlußschieber K kann in diesem Fall über eine Bewegungsvorrichtung geführt und betätigt werden, die durch einen Längsschlitz im Mantel des Außenleiters 3 an dem Kurzschlußschieber K angreift In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, den Kurzschlußschieber K mit im Innern des Koaxialleitungsabschnittes verlaufenden Fortführungen zu versehen, die durch das Leitungsende 4 nach außen herausgeführt und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sind. Dieser Ausbildung kommt die Kreisform besonders zugute, da sie über einen besonders großen Winkelbereich eine einwandfreie Längenänderung gewährleistet. Als Leitungen können bei den erfindungsgemäßen Anordnungen nicht nur übliche abgeschirmte Doppelleitungen oder Koaxialleitungen verwendet werden, sondern als Leitung kann z. B. auch eine Bandleitung — das ist eine Doppelleitung, deren beide Leiter Bandform haben — oder eine sogenannte Streifenleitung — das ist eine Doppelleitung, deren einer Leiter durch eine Metallplatte gebildet wird, der in geringem Abstand der andere Leiter in Form eines Band- oder Rundleiters gegenübersteht — angewendet werden, soweit diese Leitungen einen Außenmantel (Abschirmmantel) aufweisen. Auch hier kann die Wellenwiderstandserhöhung durch Veränderung der Leiterabmessungen und/oder des gegenseitigen Leiterabstandes bewirkt werden. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine kreisbogenförmig geführte Bandleitung gezeigt. Über einer metalliscihen Platte 5 von Kreisform ist ein etwa sichelförmig ausgebildeter Bandleiter 6 mittels Stützen 7 aus dielektrischem Material in gleichförmigem Abstand von der Platte gehalten. Im Zentrum der Kreisfläche ist an einer Drehachse 8 ein armartig ausgebildeter Kurzschlußschieber 9 befestigt, der zwischen der Metallplatte — die den einen Leiter der Doppelleitung bildet — und dem sichelförmigen Bandleiter — der den anderen Leiter bildet — einen hochfrequenten Kurzschluß herstellt. Durch Drehung der Achse 8 ist daher der Schieber 9 längs der Leitung verschiebbar. Auf der anderen Seite der Metallplatte 5 kann in an sich bekannter Weise ein weitere derartige Doppelleitung vorgesehen werden. Wird deren Abstimmschieber mit dem des ersten Resonators über die Achse starr oder über ein Getriebe verbunden, so kann diese Anordnung beispielsweise mit Vorteil als zweikreisiges durchstimmbares Filter Verwendung finden, wozu in an sich bekannter Weise die Kopplungsorgane für die Ein- und Auskopplung sowie die Kopplung zwischen den Kreisen vorzusehen wären. Eine Anordnung dieser Art mit zwei Resonanzleitungen kann auch für einen Oszillator großen Durchstimmbereichs Verwendung finden, zweckmäßig in der Weise, daß z. B. für Gitterbasisschaltung ein Resonator als Kathodenkreis und der andere als Anodenkreis verwendet wird. Das ist leicht mit einer Scheibenröhre realisierbar, die senkrecht zur Metallplattenebene beide Kreise im Bereich niedrigen Wellenwiderstandes, also im Bereich des offenen Leitungsendes 10, durchdringt. Mit einem Oszillator dieser Art war es bei einem Metallplattendurchmesser von 13 cm, einem niedrigsten: Wellenwiderstand von etwa 40 Ω und einem höchsten Wellenwiderstand von etwa 400 Ώ möglich, im Oszillatarbetrieb über einen Bereich von etwa 150 bis etwa 1500 MHz durchzustimmen. Zur Vermeidung einer Abstrahlung ist die Bandleitung mit einer Haube — im Fall der Fig- 6 mit einer Dose 11 — abgeschirmt. Patentansprüche:

1. Über einen weiten Frequenzbereich mittels eines Kurzsehlußschiebers abstimrnbare, aus ungeschlitzten Leitern bestehende, einen Außenmantel aufweisende, als Resonator dienende Leitungsanordnung, deren Wellenwiderstand in dem vom Kurzschlußschieber überstrichenen Bereich nach dem kurzgeschlossenen Leitungsende hin sprunghaft oder in stetigem Übergang zunimmt, nach Patent 1015 873, dadurch gekennzeichnet,