DE1052485B - Drehkupplung fuer eine Koaxialleitung - Google Patents

Description

DieErfindung betrifft Drehkupplungen für Koaxialleitungen. Derartige Kupplungen sind oft erforderlich, z. B. in Radargeräten und in allen sonstigen Fällen, wo* Hochfrequenzenergie von einem feststehenden Glied auf ein rotierendes oder sonstwie sich drehendes Glied übertragen werden soll.

Bei einer Drehkupplung für eine Koaxialleitung, bei der die Innenleiterenden einen kleinen Abstand voneinander aufweisen, umgibt erfindungsgemäß eine Hülse aus Isoliermaterial die Innenleiterenden derart, daß diese koaxial zueinander liegen. Diese Isolierhülse ist dabei über einen Teil ihrer Länge von einer Metallhülse umgeben und derart ausgebildet und angeordnet, daß die Innenleiter gegeneinander verdrehbar sind.

Vorzugsweise besteht die Isolierhülse aus Polytetrafluoräthylen, obwohl natürlich auch andere Hochfrequenzisoliermaterialien mit geringen Verlusten, geringen Reibungskoeffizienten und solchen mechanischen Eigenschaften, daß sie als Lagermaterial geeignet sind, Verwendung finden können.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform gemäß der Erfindung sind die Endabschnitte der zwei Innenleiter in der Drehkupplung im Durchmesser verringert. Eine Isolierhülse, welche am einen Ende flanschartig erweitert ist, umgibt die Abschnitte mit vermindertem Durchmesser, so daß die Endflächen der Hülse auf den Stirnflächen gleiten, welche durch die Durchmessersprünge gebildet werden. Um die nicht mit einem Flansch versehene Länge der Isolierhülse und über einen kurzen, im Durchmesser geringfügig verminderten Abschnitt des einen Innenleiters ist eine Metallhülse gelegt. Die Außendurchmesser der zwei Innenleiter, der Metallhülse und des Flansches der Isolierhülse sind wenigstens angenähert gleich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung, die schematisch eine Drehkupplung im Querschnitt zeigt, erläutert werden.

Die dargestellte koaxiale Drehkupplung ist zwischen zwei koaxiale Leitungen eingeschaltet, von denen nur die an die Drehkupplung anschließenden Enden dargestellt sind. Die Ausbildung der zusammenstoßenden Enden des Außenleiters ist an sich bekannt und soll deshalb nur kurz beschrieben werden, Sie kann auch durch andere bekannte Anordnungen ersetzt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zusammenstoßenden Teile der Außenleiter derart ausgebildet, daß sie einen Viertel-zu-Halb-Wellenlängen-Transformator bilden, dadurch, daß ein Teil 1 mit einer äußeren Verlängerung 2 einen Abschnitt 3, dessen Durchmesser vermindert ist und der zu dem anderen Außenleiterabschnitt 4 gehört, derart umgibt, daß ein L-förmiger Spalt zwischen den zwei Teilen gebildet wird. Die mit d bezeich-

Drehkupplung für eine Koaxialleitung

Anmelder: Marconi's Wireless Telegraph Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. Β. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 8. Juli 1957 und 12. März 1958

Antony Francis Durham,
Chelmsford, Essex (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

neten Abmessungen sind in Übereinstimmung mit bekannten Prinzipien elektrisch jeweils eine Viertelwellenlänge lang. Bekanntlich ist es Zweck dieser Anordnung, die Wirkung eines Kurzschlusses am inneren Ende des L-förmigen Spaltes zu erzeugen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung der Kupplung an der Verbindungsstelle der Innenleiter. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchmesser der koaxialen Innenleiterabschnitte 5 und 6, wie durch 7 und 8 angezeigt, an den Endabschnitten verringert. Die zwei Abschnitte 7 und 8 berühren sich nicht an ihren Enden, es ist noch ein kleiner Zwischenraum zwischen ihnen vorhanden. Über die Abschnitte 7 und 8 mit vermindertem Durchmesser ist eine Isolierhülse 10 geschoben, welche aus einem geeigneten Isoliermaterial mit geringen Verlusten und kleinem Reibungskoeffizienten und solchen mechanischen Eigenschaften besteht, daß sie als Lagermaterial geeignet ist. Ein derartiges Isoliermaterial ist Polytetrafluoräthylen, dessen Reibungskoeffizient ungefähr dem Reibungskoeffizienten nassen Eises entspricht. Die Hülse 10 ist an einem Ende mit einem Flansch 11 versehen. Der äußere Durchmesser des Flansches ist im wesentlichen der gleiche wie der unverminderte Außendurchmesser der zwei Innenleiterabschnitte. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, gleiten die Endflächen der Hülse 10 auf dem Absatz, welcher durch die Innenleiterabschnitte an den Stellen gebildet wird, wo die Abschnitte 7 und 8 mit vermindertem Durchmesser beginnen. Die Hülse 10 wirkt deshalb als Abstandsglied, welches die relative Längslage der zwei Innenleiterabschnitte bestimmt.

809-769/397

Claims (10)

Der Innenleiterabschnitt 6 ist über eine Länge 12 im Durchmesser vermindert. Dieser Durchmesser ist im wesentlichen der gleiche wie der äußere Durchmesser der Hülse IOj wenn man vom Flansch absieht. Eine metallische Hülse 13 ist über die Länge 12 mit geringfügig vermindertem Durchmesser und über die nicht mit einem Flansch versehene Länge der Hülse 10 geschoben. Es zeigt sich, daß die Innenleiterstruktur somit an der Verbindungsstelle einen im wesentlichen einheitlichen Gesamtdurchmesser aufweist, d. h. ein glattes Äußeres besitzt. Die Abmessungen d sind wieder jeweils elektrisch eine Viertelwellenlänge lang. Die geometrischen Längen der Abmessungen d am Innenleiter sind wegen des Vorhandenseins des Isoliermaterials der Hülse 10 im Innenleiter wesentlich geringer als die im Außenleiter. Die Erfindung bietet trotz ihrer mechanischen Einfachheit und Billigkeit in der Herstellung eine Vielzahl von Vorteilen, welche in der Praxis sehr wichtig sind. Einige dieser Vorteile sind: (1) Wenn die Verbindung elektrisch zufriedenstellend arbeiten soll, ist es bekanntlich notwendig, die Viertelwellenabstände, die in der Zeichnung mit d bezeichnet sind, genau einzuhalten. In Konstruktionen gemäß der Erfindung ist der Längsabstand absolut durch feste Glieder festgelegt, und deshalb ist die Festlegung der richtigen Abmessungen — ein schwieriges Problem in den meisten bekannten Drehkupplungen — absolut sichergestellt. " (2) Die zwei Innenleiterabschnitte machen miteinander keinen Kontakt (zwischen ihnen befindet sich der Hohlraum 9), und wenn die Drehkupplung gedreht wird, sind keine metallischen Oberflächen in gleitendem Kontakt miteinander. Derartige reibende Oberflächen neigen dazu, in bekannten Drehkupplungen Rauschen zu erzeugen, aber bei der Erfindung wird dieses Rauschen nahezu vollständig beseitigt. (3) Das Vorhandensein des festen dielektrischen Materials, wie es für die Hülse 10 benutzt wird, vermindert die mechanische Gesamtlänge des Innenleiterabschnittes der Drehkupplung sehr wesentlich und um einen Betrag, welcher von der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums abhängt. Eine solche Verminderung der geometrischen Länge hat eine beachtliche Vergrößerung der mechanischen Festigkeit zur Folge. (4) Die Kupplung arbeitet, wenn ein geeignetes Dielektrikum für die Isolierhülse benutzt wird, sowohl mechanisch als auch elektrisch zufriedenstellend, da dann die Hochfrequenzverluste gering sind und ein gutes Drehlager erhalten wird. (5) Die Anordnung der Hülse 10 und der äußeren metallischen Hülse 13 stellt eine ausgezeichnete Halterung für die Innenleiterabschnitte dar, so· daß eine Rotation bei hohen Geschwindigkeiten möglich ist, ohne daß mechanische Störungen oder Schwingungen auftreten. Eine Drehkupplung, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, ist ohne Betriebsstörung über längere Zeiträume bei Geschwindigkeiten bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute gelaufen. (6) Die Wellenwiderstandsanpassung der Kupplung, wie sie dargestellt ist, ist sehr gut, und praktische Erprobungen haben gezeigt, daß das Spannungsverhältnis besser als 0,9 ist. Die folgenden Abmessungen sollen, natürlich nur beispielsweise für eine Anordnunggegeben werden, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, welche, wie bereits erwähnt, die Erfindung schematisch darstellt und welche nicht maßstabgerecht ist.

1. Abmessungen d des L-förmigen Spaltes im Außenleiter : 2,36 cm.

2. Länge des Flansches 11 im Glied 10: 0,152 cm.

3. Länge der verbleibenden, nicht mit Flansch versehenen Länge des Gliedes 10: 3,08 cm.

4. Länge der Abmessung d von der Mitte des Hohlraumes 9 bis zu dem nicht mit einem Flansch versehenen Ende des Gliedes 10 : 1,59 cm.

5. Durchmesser des Teiles 7 des Innenleiters: 0,254 cm.

6. Durchmesser des Teiles 8 des Innenleiters: 0,202 cm.

7. Außendurchmesser des ohne Flansch versehenen Teiles des Gliedes 10: 0,476 cm.

8. Außendurchmesser des Flansches auf dem Glied 10 = unverminderter Durchmesser des Innenleiters : 0,635 cm.

9. Innendurchmesser des Außenleiters (für eine 50-Ohm-Leitung): 1,46 cm.

10. Innendurchmesser des Außenleiters (für eine 70-Ohm-Leitung): 2,1 cm.

Patentansprüche.-

1. Drehkupplung für eine Koaxialleitung, bei der die Innenleiterenden einen kleinen Abstand voneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse aus Isoliermaterial die Innenleiterenden derart umgibt, daß diese koaxial zueinander liegen, daß diese Isolierhülse über einen Teil ihrer Länge von einer Metallhülse umgeben ist und daß die Isolierhülse derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Innenleiter gegeneinander ver drehbar sind.

2. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülse aus einem Material besteht, welches geringe Hochfrequenzverluste und einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist und als Lagermaterial geeignet ist.

3. Drehkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülse aus Polytetrafluoräthylen besteht.

4. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Innenleiterenden vermindert sind, daß die Isolierhülse auf der einen Seite einen Flansch aufweist und die Innenleiterabschnitte mit vermindertem Durchmesser umgibt, daß die Metallhülse die nicht mit dem Flansch versehene Länge der Isolierhülse und ein kurzes, im Durchmesser vermindertes Stück des einen Innenleiters umgibt und daß die Außendurchmesser der zwei Innenleiter, der Metallhülse und des Flansches der Isolierhülse wenigstens angenähert gleich sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
G.L.Ray an: »MicrowaveTransmission Circuits«, New York, 1948, S. 408.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809769ϊ397 3.59