DE1076767B

DE1076767B - Abschluss fuer einen Hohlleiter

Info

Publication number: DE1076767B
Application number: DED29903A
Authority: DE
Inventors: Deryck Arthur John Walliker
Original assignee: Decca Record Co Ltd
Current assignee: Decca Record Co Ltd
Priority date: 1958-01-29
Filing date: 1959-01-29
Publication date: 1960-03-03
Also published as: FR1221078A

Description

Die Erfindung.bezieht sich auf einen Abschluß für einen Hohlleiter, der Hochfrequenzleistung einer vorgegebenen Frequenz führt, mit einem Kurzschlußkreis quer zum Hohlleiter und einem Teil aus Widerstandsmaterial, das sich quer zum Hohlleiter in Front des Kurzschlußkreises, erstreckt, wobei das Teil aus Widerstandsmaterial aus einem dünnen elektrischen Widerstandsfilm in Form eines einzigen Belages besteht, der sich auf einer Isolierstoffplatte befindet, und der eine elektrische Leitfähigkeit hat, die sehr viel größer ist als die des Isoliermaterials, wobei die Platte derart angeordnet ist, daß der Widerstandsfilm annähernd einen Abstand einer Viertelwellenlänge bei der vorgegebenen Frequenz von dem Kurzschlußkreis hat und vorzugsweise in seiner Ebene innerhalb des Wellenleiters bewegbar ist.

Abschlüsse deser Art sind an sich bekannt.

Der erfindungsgemäße Hohlleiter dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Belag einen schmalen Streifen bildet, der eine Breite hat, die klein gegenüber den Querschnittabmessungen des HotiHeiters ist.

Indem man die Platte in ihrer eigenen Ebene bewegbar macht, kann die effektive Impedanz, die der Filmstreifen dem auftreffenden Feld bietet, eingestellt werden.

Bei Anwendung der Erfindung auf einen Abschluß für einen rechteckigen Hohlleiter liegt der elektrische Vektor zweckmäßig parallel zu den schmalen Innenflächen des Hohlleiters, und der Widerstandsstreifen erstreckt sich dann quer zu dem Hohlleiter zwischen dessen breiteren Innenflächen.

Eine derartige Ausbildung bietet beträchtliche Vorteile gegenüber den vorbekannten Arten angepaßter Abschlüsse für rechteckige Hohlleiter, in denen ein Widerstandsfilm den ganzen Querschnittsbereich des Hohlleiters bedeckt, da ein. wesentlich niedrigerer Widerstand pro Flächeneinheit des Films verwendet werden kann. Ebenso ist es möglich, einen Filmbelag bekannten Widerstandes pro Flächeneinheit zu benutzen, unabhängig davon, welcher Gesamtwiderstand des Streifens erforderlich ist; denn die Breite des Streifens kann derart eingerichtet werden, daß er die notwendige effektive Impedanz erhält. Auf diese Weise wird eine Standardisierung des Herstellungsprozesses erleichtert. Bei einem derartigen Abschluß für einen rechteckigen Hohlleiter ist die Impedanz, die dem Feld dargeboten wird, ein Maximum, wenn sich der Streifen in der Mitte des Hohlleiters befindet, und der Widerstand zwischen den beiden Enden des Streifens sollte größer gemacht werden als die Wellenimpedanz. Bewegt man den Streifen quer zu einer Seite des Hohlleiters, so kann die effektive Impedanz hierdurch vermindert werden und so der Wellenimpedanz des Hohlleiters angepaßt werden.

Anmelder:

The Decca Record Company Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brannstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Januar 1958 und 22. Januar 1959

Deryck Arthur John Walliker, London,
ist als Erfinder genannt worden

Zum Abschluß eines kreisförmigen Hohlleiters kann die genannte Platte eine kreisförmige Platte sein und der Streifen sich quer diametral zur Platte erstrecken. Die Platte kann in dem Hohlleiter um ihre Achse drehbar angeordnet sein, um die effektive Impedanz des Abschlusses zu verändern.

Vorzugsweise ist der Film aus aufgedampftem Metall gebildet. Es wurde gefunden, daß ein Nickel-Chrom-Film besonders geeignet ist; ein derartiger Nickel-Chrom-Film kann ohne weiteres auf Glas, Keramik oder Kieselerde in einer reproduzierbaren Weise niedergeschlagen werden und bildet dann einen stabilen Film, der einen niedrigen Widerstands-Temperaturkoeffizienten in Temperaturbereichen hat, die üblicherweise vorkommen, und der einen außerordentlich hohen Grad von Stabilität gegenüber atmosphärischen Wechseln hat, beispielsweise gegenüber Wechseln in der Luftfeuchtigkeit. Solch ein aufgedampfter Metallfilm wird vorzugsweise auf eine Glasplatte aufgebracht, und es kann eine dünne Glasplatte verwendet werden. Für eine Frequenz in der Größenordnung von 10 000 Megahertz kann solch eine Glasplatte in der Größenordnung von ²/_iOOo bis V₁₀₀₀ cm dick sein, um die Effekte des Glases, das eine höhere Dielektrizitätskonstante als Luft hat und daher die Wirkungsweise des Abschlusses beeinflußt, zu vermindern. Es wurde gefunden, daß eine derartige Anordnung eine sehr

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kompakte Form eines Hohlleiterabschlusses bildet, der eine relativ breite Bandbreite hat und die auf Grtmd der Einstellbarkeit der Lage des Films innerhalb des Hohlleiters ohne weiteres eingestellt werden kann, um eine Anpassung an eine geforderte Impedanz vorzunehmen.

Der Film befindet sich vorzugsweise auf der Oberflächenseite der Platte, auf die die einfallenden Wellen treffen. Hierdurch kann die kapazitive Impedanz, die auf Grund der Diskontinuität an der anderen Plattenfläche entsteht, kompensiert werden, wenn man die Platte in bezug auf den Kurzschlußkreis geeignet lagert. Um diese Impedanz zu vermindern, wird vorzugsweise die Platte so dünn wie möglich gemacht, oder es wird alternativ der ganze Bereich zwischen dem Widerstandsstreifen und dem Kurzschlußkreis mit dem Plattenmaterial gefüllt. In dem letztgenannten Fall kann der Widerstandsstreifen, um ihn bewegbar zu machen, von einer dünnen Platte getragen werden, die gegen die dicke Platte, die den Raum zwischen der dünnen Platte und dem Kurzschlußkreis ausfüllt, anstößt. Die Verwendung einer derartigen dicken Platte hat den Vorteil, daß auf Grund der hohen Dielektrizitätskonstanten des Plattenmaterials gegenüber Luft die Länge des Abschlusses vermindert ist, da der Abstand des Kurzschlußkreises von dem Film geringer ist als in einem luftgefüllten Hohlleiter. Weiterhin ist eine derartige Anordnung von besonders fester Konstruktion und erlaubt mit größerer Genauigkeit den Filmstreifen in bezug zu dem Kurzschlußkreis einzustellen.

Die Verwendung eines Widerstandsfilmstreifens auf einer relativ dicken Glasunterlage ist nicht notwendigerweise beschränkt auf eine Konstruktion, in der der Streifen quer zur Breite des Hohlleiters bewegbar ist. Der Kurzschlußkreis kann einen axial beweglichen Plungerkolben aufweisen, und die isolierende Platte, die den Widerstandsfilni trägt, kann in diesem Falle auf dem Plungerkolben befestigt sein. Austauschbare Platten, deren Widerstandsschichten in verschiedenen transversalen Lagen angeordnet sind, können vorgesehen sein, um die effektive Impedanz des Abschlusses einzustellen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, von einem Abschluß für einen Rechteckhohneiter;

Fig. 2 zeigt einen longitudinalen Schnitt eines Hohlleiterabschlusses, der eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 1 ist;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Abschlusses für kreisförmige Hohlleiter;

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht, teilweise im Schnitt, einen anderen Abschluß für einen rechteckigen Hohlleiter.

Fig. 1 zeigt einen rechteckigen Hohlleiter ΙΟ, in den Leistung in einer E₀₁-Mode eingespeist ist, und zwar in Richtung des Pfeiles A. Der elektrische Vektor dieser Ausbreitungsmode ist, wie bekannt, senkrecht zur breiteren Fläche des Hohlleiters, also parallel zu den schmaleren Flächen gerichtet. Der Hohlleiter ist durch einen festen Kurzschlußkreis abgeschlossen, der durch eine leitende Platte 11, die sich quer zu einem Ende des Hohlleiters über dessen gesamten Querschnitt erstreckt, gebildet ist. In Front dieser Platte, und zwar in einem Abstand, der effektiv dem Viertel einer Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz entspricht, ist eine Platte 12 aus isolierendem Material, vorzugsweise aus Glas, angeordnet, die in Richtung der Pfeile B verschiebbar ist, also parallel zu den breiteren Flächen des Hohlleiters. Hierzu sind Schlitze in den schmaleren Flächen des Hohlleiters vorgesehen. Auf der Vorderseite der Platte 12, auf der Seite der einfallenden Leistung, ist ein schmaler Widerstandsstreifen 13 erzeugt, und zwar als ein dünner Film auf der Platte durch Niederschlag verdampften Nickel-Chroms. Die Breite des Streifens ist klein im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen des Hohlleiters 10. Ein derartiger dünner Film kann ohne weiteres auf Glas in reproduzierbarer Weise durch Verdampfen des Nickel-Chroms im Vakuum niedergeschlagen werden und gibt einen stabilen Film, der einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes hat, und zwar in einem Temperaturbereich, wie er üblicherweise angewendet wird und der auch außerordentlich stabil gegen atmosphärische Wechsel ist, z. B. gegen Wechsel der Luftfeuchtigkeit. Da man einen sehr schmalen Streifen des Widerstandsfilms verwendet, kann dieser Film einen niedrigen Widerstandswert pro Flächeneinheit aufweisen. Dies erleichtert den Niederschlag eines Films bekannter elektrischer Eigenschaft. Der Streifen wird hinreichend schmal gemacht, um die erforderliche effektive Impedanz zu ergeben. Indem man die Platte 12 in ihrer eigenen Ebene bewegbar macht, kann man die effektive Impedanz, die durch den Filmstreifen der einfallenden Welle dargeboten wird, wenn erforderlich, einstellen, um sie der Wellenimpedanz des Hohlleiters anzupassen. Vorzugsweise wird der Widerstand des Streifens nur etwas höher gemacht als die Wellenimpedarrz des Leiters, so- daß die notwendige Anpassung durch nur kleine Bewegungen des Streifens aus der Mitte des Hohlleiters erhalten werden kann. Da man den Widerstandsfilm auf der Vorderseite der Platte 12 anbringt, kann man die kapazitive Impedanz, die auf Grund der Diskontinuität an der anderen Fläche der Platte entsteht, ohne weiteres durch geeignete Einstellung der Platte in bezug auf den Kurzschlußkreis kompensieren. Diese Impedanz wird dadurch minimal gemacht, daß man die Platte 12 so dünn wie nur möglich bei einer Anordnung nach Fig. 1 ausbildet, so daß der Abstand zwischen der isolierenden Platte 12 und dem Kurzschlußkreis 11 im wesentlichen ein Viertel einer Leiterwellenlänge in Luft ist. In einem typischen Fall wird bei einer Frequenz der Größenordnung 10 000 Megahertz die Platte 12 nur ²/iood bis V1000 cm dick.

Fig. 2 stellt eine Abänderung der Konstruktion nach Fig. 1 dar. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im wesentlichen gleiche Teile. Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist jedoch der ganze Raum innerhalb des Hohlleiters zwischen der Platte 12 und dem Kurzschlußkreis 11 mit einer dicken Platte aus isolierendem Material 14 angefüllt. Das Material dieser Platte ist vorzugsweise ähnlich dem Material, das zur Herstellung der Platte 12 verwendet wird. Um die Einstellung der Lage des Streifens 13 zu erleichtern, ist dieser Filmstreifen auf einer dünnen Platte 12, wie oben beschrieben, niedergeschlagen, und die Platte ist quer beweglich. Auf diese Weise kann die Lage des Streifens verändert werden, ohne daß es notwendig ist, die dicke Platte 14 zu bewegen. Die Verwendung einer solchen dicken Platte 14 hat den Vorteil, daß auf Grund der hohen Dielektrizitätskonstanten im Vergleich zu Luft die Gesamtlänge des Abschlusses vermindert wird im Vergleich zu einer Anordnung nach Fig. 1. Eine derartige Anordnung ist übrigens von

stabilerer Konstruktion und erlaubt eine größere Genauigkeit der Einstellung des Streifens 13 in bezug zum Kurzschlußkreis.

Fig. 3 zeigt einen angepaßten Abschluß für einen kreisförmigen HofaWeiter 20, der an einem Ende durch einen Kurzschlußkreis 21 in Form einer leitenden Platte, die sich quer zum Hohlleiter über dessen gesamten Querschnitt erstreckt, geschlossen ist. Eine Viertelwellenlänge in Front des Kurzschlußkreises 21 befindet sich eine dünne Glasplatte 22., auf der sich ein schmaler Streifen 23 eines niedergeschlagenen Nickel-Chrom-Films befindet, der sich quer über eine Fläche der Platte erstreckt. Diese Platte kann in dem Hohlleiter drehbar angeordnet sein, oder es kann auch die ganze Abschluß einheit einschließlich des Hohlleiters 20 um die Achse des Hohlleiters in bezug auf die Polarisation der einfallenden Leistung drehbar gemacht werden. Eine solche Drehung des Streifens 23 in bezug zum elektrischen Vektor verändert die effektive Impedanz, und daher bildet die Einrichtung nach Fig. 3 einen einstellbaren angepaßten Abschluß in einer Weise ähnlich wie die Anordnung nach Fig. 1. In Fig. 3 ist eine Konstruktion mit einer dünnen Glasplatte 22 dargestellt, bei der der Streifen 23 sich auf der Seite der Platte befindet, die den einfallenden Signalen zugewandt ist. Der gesamte Raum zwischen dem Streifen 23 und dem Kurzschlußkreis 21 kann mit isolierendem Material gefüllt sein. In diesem Falle kann der Streifen 23 auf einen zylindrischen Block niedergeschlagen sein, dessen Länge einer Viertelwellenlänge in dem Hohlleiter entspricht. Dieser Block ist dann im Hohlleiter drehbar.

In einigen Fällen braucht es nicht notwendig zu sein, eine Quereinstellung der Lage des Filmstreifens gegenüber dem Hohlleiter vorzusehen. In diesem Falle kann, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, ein dünner Widerstandsfilm in der Form eines schmalen Streifens 30, beispielsweise ein aufgedampfter Nickel-Chrom-Film, auf einer Oberfläche einer dicken Glasplatte 31 gebildet sein, die eine Länge des Hohlleiters füllt und die an ihrer rückwärtigen Fläche eine leitende Platte 32 trägt, die einen Kurzschlußkreis quer zum Hohlleiter bildet. Der Streifen 30 erstreckt sich in der Richtung des elektrischen Vektors und hat eine Breite, die klein ist im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen des Hohlleiters. Die Glasplatte 31 wird derart dick gemacht, daß der Abstand zwischen dem Kurzschlußkreis und dem Streifen 30 effektiv eine Viertelwellenlänge beträgt. Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist der Block 31 in seiner axialen Lage im Wellenleiter einstellbar gemacht. Hierzu ist eine einstellbare Stange 33 zur Bewegung des Blocks 31 längs der Hohlleiterachse vorgesehen. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß durch die Wahl eines geeigneten Widerstandes für den Streifen 30 ein sehr kompakter angepaßter Abschluß für einen Hohlleiter erhalten wird, wenn man die Konstruktion nach Fig. 4 anv.-endet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 können, falls notwendig, austauschbare Blödes 31 vorgesehen sein, auf denen sich der Widerstandsstreifen 30 in verschiedenen transversalen Lagen befindet, um, falls dies erforderlich ist, die effektive Impedanz des Abschlusses einzustellen.

Claims

Patentansprüche·. 65

1. Abschluß für einen Hohlleiter, der Hochfrequenzleistung einer vorgegebenen Frequenz führt, mit einem Kurzschlußkreis quer zum Hohlleiter und einem Teil aus Widerstandsmaterial, das sich quer zum Hohlleiter in Front des Kurzschlußkreises erstreckt, wobei das Teil aus Widerstandsmaterial aus einem dünnen elektrischen Widerstandsfilm in Form eines einzigen Belages besteht, der sich auf einer Isolierstoffplatte befindet und der eine elektrische Leitfähigkeit hat, die sehr viel größer ist als die des Isoliermaterials, wo^- bei die Platte derart angeordnet ist, daß der Widerstandsfilm annähernd einen Abstand einer Viertelwellenlänge bei der vorgegebenen Frequenz von dem Kurzschlußkreis hat und vorzugsweise in seiner Ebene innerhalb des Hohlleiters bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag einen schmalen Streifen bildet, der eine Breite hat, die klein gegenüber den Ouerschnittsabmessungen des Hohlleiters ist.

2. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Glas besteht.

3. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Keramik besteht.

4. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Kieselerde besteht,

5. Abschluß für einen Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abschluß eines rechteckigen Hohlleiters, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Vektor der Hochfrequenzschwingungen im Hohlleiter parallel zu den schmalen Innenflächen des Hohlleiters gerichtet ist, daß der Widerstandsstreifen sich quer zum Hohlleiter zwischen dessen breiten Innenflächen erstreckt und daß die Isolierstoffplatte quer zum Hohlleiter in einer Richtung parallel zu den breiten Innenflächen des Hohlleiters bewegbar ist.

6. Abschluß für einen Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus isolierendem Material eine Dicke hat, die klein ist gegenüber dem Abstand zwischen dem Widerstandsstreifen und dem Kurzschlußkreis.

7. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen auf der Oberflächenseite der Isolierstoffplatte aufgebracht ist, auf die die einfallende Welle trifft.

8. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dicke Platte aus Isolierstoffmaterial den Raum zwischen der dünnen, die Widerstandsschicht tragenden Isolierstoffplatte und dem Kurzschlußkreis ausfüllt.

9. Abschluß für einen Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zum Abschluß eines Hohlleiters mit kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte kreisflächenförmig ist und der Streifen sich diametral über die Platte erstreckt.

10. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte um ihre Achse in dem Hohlleiter drehbar ist.

11. Abschluß für einen Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einem rechteckigen Hohlleiter angepaßt ist.

12. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkreis einen axial bewegbaren Plungerkolben

aufweist und daß die isolierende Platte, die den Widerstandsstreifen trägt, an diesem Plungerkolben befestigt ist.

13. Abschluß für einen Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsstreifen aus aufgedampftem Metall gebildet ist.

14. Abschluß für einen Hohlleiter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider-

Standsstreifen aus aufgedampftem Nickel-Chrom gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 151 118; britische Patentschrift Nr. 732 683;

S out worth, G. C, »Principles and Applications of Waveguide Transmission«, New York, 1950/1954, S. 377.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen