DE1054513B

DE1054513B - Hohlraumresonatorkreis

Info

Publication number: DE1054513B
Application number: DEP19806A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Ritzl
Original assignee: PINTSCH ELECTRO GmbH
Current assignee: PINTSCH ELECTRO GmbH
Priority date: 1957-12-07
Filing date: 1957-12-07
Publication date: 1959-04-09

Description

DEUTSCHES

Es besteht in der Höchstfrequenztechnik häufig der Wunsch, ein Frequenznormal zu besitzen, das in einem bestimmten Frequenzbereich gleichbleibende Eigenschaften besitzt. Als durchstimmbares und eichfähiges Normal sind bei sehr hohen Frequenzen Hohlraumresonatoreri wegen ihrer geringen Eigenverluste besonders geeignet. In vielen Fällen ist es wünschenswert, Hohlraumresonatoren an durchgehende Energieleitungen (z. B. koaxiale Kabel, Hohlleiter) so anzukoppeln, daß die Resonanzanzeige weitgehend frequenzunabhängig ist. Außerdem wird in vielen Fällen, eine konstante Bandbreite im ganzen Bereich gefordert.

Man kann unter Zugrundelegung der obengenannten Bedingungen Gleichungen aufstellen, deren Lösungen die Bedingungen enthalten, die ein solcher Resonator erfüllen muß.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines solchen Resonators dargestellt. Die Spannung U₀ sei die Ausgangsspannung, z. B. auf einer koaxialen Leitung oder in einem Hohlleiter. Über die Koppelkapazität C_k ist ein Schwingkreis 1 angekoppelt, der aus einer festen Induktivität und den beiden veränderbaren Kondensatoren Cl und C2 besteht und durch einen Widerstand R (z. B. Anzeigediode) belastet ist, an welchen die Spannung U_ii liegt.

Um nun die Resonanzanzeige weitgehend frequenzunabhängig zu machen und eine annähernd konstante Bandbreite über den ganzen Bereich zu erhalten, ergeben sich folgende Bedingungen:

Der Resonanzwiderstand des Kreises muß quadratisch mit der Resonanzfrequenz fr ansteigen, während die Koppelkapazität Ck umgekehrt proportional zum Quadrat von fr sinken sollte.

Man könnte diese Bedingungen, z. B. im Schaltbild Fig. 1, dadurch erfüllen, daß Ck, Cl und C2 für jede Frequenz gesondert eingestellt werden. Dieses Verfahren ist technisch unbrauchbar. In der erfindungsgemäßen Anordnung ist Abstimmung des Kreises, Ankopplung an die Energieleitung und Transformation des Belastungswiderstandes so vereinigt, daß für jede Resonanzfrequenz die errechneten Bedingungen weitgehend erfüllt sind.

Es ist nun bereits eine Anordnung mit einem Hohlraumresonator bekannt, bei der durch Bewegen des galvanisch mit der Wand des Resonators Kontakt gebenden Abstimmstempels zugleich den Kopplungsgrad zu einer angekoppelten Leitung verändert wird. Dabei entstehen durch die Verwendung eines Stempels, dessen Abmessungen in der Größenordnung der Wellenlänge liegen, zwangläufig zwei Hohlräume, die in Resonanz kommen können, wobei diese Neigung zu Doppelresonanzen noch durch die Art der Ankopplung begünstigt wird, da bei der Verschiebung

Anmelder:

Pintsch Electro G. m. b. H.,
Konstanz (Bodensee), Bücklestr. 3

Dr.-Ing. Hermann Ritzl, Hechendorf (Pilsensee)_r
ist als Erfinder genannt worden

des Stempels zu höheren Frequenzen (kleinerer Hohlraum) einerseits der Raum hinter dem Stempel größer wird und damit ebenfalls in Resonanznähe kommt, andererseits in dieser Stellung schon ein großer Teil der Koppelöffnung verdeckt wird, so daß die Kopplung mit dem Raum hinter dem Stempel besonders groß wird.

Bei einem Hohlraumresonatorkreis, dessen Abstimmelement gleichzeitig die Kopplungseigenschaften in vorgegebener Weise verändert, ist erfindungsgemäß innerhalb des Resonators ein Stempel verstellbar angeordnet, welcher den Resonator kapazitiv belastet und gleichzeitig bei einer Verstellung einerseits die kapazitive Ankopplung des Resonators an eine Energiequelle so verändert sowie andererseits die Ausgangsspannung des Resonators durch kapazitive Belastung einer im aperiodischen Zustand betriebenen Auskopplungsleitung derart beeinflußt, daß bei Verstellung des frequenzbestimmenden Stempels der Resonanzwi der stand am Ort des Stempels quadratisch mit der Resonanzfrequenz ansteigt, während die Kopplungskapazität umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Resonanzfrequenz absinkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt einen aufgeschnittenen Hohlraumresonator mit einer bereits anderweitig vorgeschlagenen Diodenankopplung 1. Die Resonanzabstimmung geschieht durch einen einstellbaren Stempel 2, der den Resonator kapazitiv belastet. Die Ankopplung an die Energieleitung 3 (beispielsweise Hohlleiter) erfolgt durch die öffnung 4, die sich direkt unter dem Abstimmstempel 2 befindet. Durch geeignete Wahl der Durchmesser der öffnung und des Stempels wird erreicht, daß sich die Streukapazität, über die der Resonator an die Leitung angekoppelt ist, bei Annäherung des Stempels so ändert, daß sich bei jeder

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Claims

Stempelstellung (d. h. Resonanzfrequenz) die erforderliche Koppelkapazität ergibt. Weiterhin befindet sich der Abstimmstempel 2 nicht in der Mitte des Resonators, sondern am Eingang des Diodenraumes 1. Damit erreicht man, daß die Diode in Abhängigkeit von der Stellung des Stempels 2 verschieden stark angekoppelt wird, da mit wachsender Stempeleintauchtiefe die Kapazität von dem im aperiodischen Zustand betriebenen Diodenraum wächst und dadurch das Spannungsmaximum von der Mitte des Resonators an den Anfang des Diodenraumes verlagert wird. Die Diodenspannung wächst also mit wachsender Kapazität, d. h. mit sinkender Frequenz. Dadurch steigt der durch den transformierten Diodenwiderstand am Abstimmstempel gebildete Resonanzwiderstand bei gleichzeitiger geeigneter Wahl von Stempeldurchmesser und Lage im Verhältnis zum Diodenraum quadratisch mit der Frequenz an. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet also, die Abstimmung eines Hohlraumresonators so aus- ao zuführen, daß sowohl Bandbreite wie auch die Amplitude der entnommenen Spannung über einen sehr großen Bereich näherungsweise konstant bleibt. Bei einem gemessenen Ausführungsmuster konnten im gesamten Bereich, in dem der Resonator eindeutig war, die angestrebten Bedingungen weitgehend erfüllt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich natürlich nicht nur auf die Ankopplung von Dioden an den Hohlraumresonator. Man kann ebenso irgendein anderes Anzeigeelement (z. B. Thermistoren) in den Koppelraum einsetzen, der nach einem älteren Vorschlag als ein Zwischenstück eines Hohlleiters ausgebildet sein kann, dessen Grenzfrequenz höher ist als die Betriebsfrequenz der Schaltung, wobei an dem Zwischenstück Bauelemente vorgesehen sind, welche als Blindwiderstände die die Grenzfrequenz bestimmenden Leitungsersatzgrößen dieses Hohlleiterabschnittes beeinflussen und bezüglich ihrer elektrischen Wirksamkeit mechanisch einstellbar sind. Man kann aber auch eine weitere Energieleitung anbauen, so daß ein lose angekoppeltes, durchstimmbar Filter mit konstanter Bandbreite und konstanter Aus- gangsamplitude entsteht. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Koppelraum zwischen Anzeigeelement bzw. Übergang zur Energieleitung entsprechend dem erwähnten älteren Vorschlag einstellbar zu machen, und man erhält dann ein Filter oder Wellenmesser mit einstellbarer, frequenzunabhängiger Bandbreite und Spannung. Patentansprüche:

1. Hohlraumresonatorkreis, dessen Abstimmelement gleichzeitig die Kopplungseigenschaften in vorgegebener Weise verändert, dadurch gekennzeichnet,, daß innerhalb "des Resonators ein Stempel verstellbar angeordnet ist, welcher den Resonator kapazitiv belastet und gleichzeitig bei einer Verstellung einerseits die kapazitive Ankopplung des Resonators an eine Energiequelle so verändert sowie andererseits die Ausgangsspannung des Resonators durch kapazitive Belastung einer im aperiodischen Zustand betriebenen Auskopplungsleitung derart beeinflußt, daß bei Verstellung des frequenzbestimmenden Stempels der Resonanzwiderstand am Ort des Stempels quadratisch mit der Resonanzfrequenz ansteigt, während die Kopplungskapazität umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Resonanzfrequenz absinkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung des Resonators an den Generator über eine Koppelöffnung in einer durchgehenden Energieleitung erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der im aperiodischen Zustand betriebenen Auskoppelleitung ein Anzeigeelement, z. B. eine Diode, befindet.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzbestimmende Stempel sich außer der Mitte des Resonators, insbesondere in der Nähe der Auskopplungsleitung, befindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 524 532.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen