DE1081084B - Verzoegerungsleitung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verzögerungsleitungen, deren Verzögerung in Abhängigkeit von der Frequenz über einen breiten Frequenzbereich linear verläuft, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die nachfolgend beschriebene Verzögerungsleitung ist von der Art, die gleichmäßig verteilt Blindwiderstandswerte aufweist. Verzögerungsleitungen mit gleichmäßig verteilten Blindwiderstandswerten bestehen in der üblichen Ausführungsform aus einem hohlen zylindrischen Außenleiter, an den die eine Klemme der Signalquelle angeschlossen ist, und aus einem hierzu konzentrisch angeordneten zylinderförmigen Innenleiter, der mit der anderen Klemme der Signalquelle verbunden ist. In Abänderung dieses Prinzips können der innere oder der äußere oder beide Leiter als dicht gewickelte Spulen ausgebildet sein. Die Ausbildung der Leiter als Spule hat zur Folge, daß die Induktivität der Glieder pro· axialer Längeneinheit und damit die Zeitverzögerung pro Längeneinheit, die proportional der Quadratwurzel der verteilten Induktivität (Induktivität pro axialer Längeneinheit) ist, vergrößert wird.

Bei der vorliegenden Verzögerungsleitung werden magnetische Materialien verwendet. Magnetische Materialien werden bei bekannten. Verzögerungsleitungen mit gleichmäßig verteilten Blindwiderständen in verschiedener Weise verwendet. Es ist bekannt, einen magnetischen Kern in den inneren, als Spule ausgebildeten Leiter einzuführen, um dessen verteilte Induktivität zu vergrößern. Ein magnetischer Kern wurde außerdem zwischen den äußeren und den inneren Leiter eingeführt. In dieser bekannten Anordnung vergrößert der magnetische Kern die verteilte Induktivität der Verzögerungsleitung, wenn diese einen als Spule ausgebildeten Außenleiter aufweist. Der magnetische Kern muß isolieren und wird gewöhnlich so ausgewählt, daß er nicht nur die Leitungsinduktivität, sondern auch die Leitungskapazität durch Erhöhung der Kapazität zwischen den Leitern vergrößert. Da die Zeitverzögerung proportional der Quadratwurzel der verteilten Kapazität ist, sollte das Material eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen.

Die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung verwendet magnetische Glieder, deren magnetische Eigenschaften derart ausgewählt sind, daß eine neuartige Verzögerungscharakteristik erzielt wird, die im wesentlichen über einen breiten Frequenzbereich im wesentlichen linear ist.

Um eine im wesentlichen lineare Phasenverschiebung über ein breites Band der zugeführten Frequenzen zu erzielen, wird von einer bekannten Verzögerungsleitung mit verteilten Blindwiderständen ausgegangen. Eine bekannte Möglichkeit, um eine frequenzunabhängige Verzögerung über ein breites

Verzögerungsleitung und Verfahren
zu ihrer Herstellung

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Mai 1958

Harold William Katz, Camillus, N. Y. (V. St A.),
ist als Erfinder genannt worden

Frequenzband zu erzeugen, besteht in der Verwendung eines komplizierten Filternetzwerkes. Ein bekanntes Filternetzwerk besteht aus einer Vielzahl von parallelen Pfaden, von denen jeder ein schmales Frequenzband hindurchläßt und diesem eine gegebene Verzögerung vermittelt. Wenn die Durchlaßfrequenzbereiche der Filter aufeinanderfolgende Stufen eines breiten Frequenzbandes einnehmen und die Zeitverzögerungen der aufeinanderfolgenden Filter entsprechend den Frequenzen geeignet gewählt sind, dann wird eine stufenweise frequenzabhängige Phasenverschiebung über ein breites Frequenzband erzeugt. Diese bekannte Möglichkeit, über ein breites Frequenzband eine lineare Phasenverschiebung zu erzielen, setzt die Verwendung zahlreicher Filter und verstärkungsausgleichender Elemente voraus und erzeugt keine wirklich lineare Charakteristik, da die Verzögerungen stufenweise zunehmen.

Gemäß einem anderen bekannten Verfahren wird ein Allpaß aus konzentrierten Schaltelementen be-

nutzt, welcher derart zusammengesetzt ist, daß die gewünschte lineare Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz erzielt wird. Die Abstimmung dieses Netzwerkes ist jedoch infolge der Vielzahl der notwendigen Einstellungen sehr kritisch.

Es ist demzufolge ein Zielder Erfindung, eine Verzögerungsleitung mit gleichmäßig verteilten Blindwiderständen einfachen Aufbaus zu schaffen, welche eine lineare Phasenfrequenzcharakteristik über ein breites Frequenzband aufweist.

009 508/293

Bekannte Verzögerungsleitungen mit verteilten Blindwiderständen sind einzeln nicht in der Lage, die geforderte Linearität über einen breiten Frequenzbereich zu erzeugen. Im allgemeinen wurden diese Anordnungen zum Betrieb im unteren Frequenzbereich des Spektrums benutzt, in welchem ihre Zeitverzögerung unabhängig von der Frequenz ist. Wenn diese gleichen Anordnungen bei höheren Frequenzen betrieben werden, steigen ihre Verluste, verursacht durch Skineffekt, Wirbelströme, Kernverluste und ähnliche Ursachen sehr schnell an, wodurch diese Effekte oft die Phaseneffekte völlig überdecken. Wo die Phaseneffekte dieser Verzögerungsleitungen bei höheren Frequenzen bestimmt werden konnten, wurde gefunden, daß die Phasenverzögerung bis zu einem Punkt, dessen Frequenz bei der oberen Grenzfrequenz beim normalen Betrieb liegt, konstant ist und dann sehr schnell mit zunehmender Frequenz abfällt. Nachdem die Gesamtzeitverzögerung über einen größeren Bereich abgenommen hat, wird das Verhältnis der Abnähme in der Zeitverzögerung mit zunehmender Frequenz vermindert, und die gesamte Zeitverzögerung nähert sich asymptotisch einem festen Wert. Der Betrieb solcher Anordnungen im asymptotischen Bereich verbietet sich im allgemeinen durch die hier stark angewachsenen Verluste und den geringen Betrag der Änderung in der Verzögerung. Die Phasencharakteristik solcher Verzögerungsleitungen ist anfangs konkav nach abwärts im Bereich der Umkehrfrequenz gerichtet und wird konkav nach oben oberhalb dieses Bereiches. Die Phasenverschiebungsbereiche der bekannten Anordnungen, wo diese nicht durch die Verluste überdeckt werden, sind somit stark nichtlinear, und der größte Teil der Phasenverschiebung tritt im unteren Teil des Frequenzbereiches eines sehr schmalen Frequenzspektrums auf.

Durch die Erfindung soll eine Verzögerungsleitung mit gleichmäßig" verteilten Blindwiderständen geschaffen werden, welche in einem breiten Frequenzbereich eine lineare Phasenverschiebung erzeugt und niedrige Verluste aufweist.

Bei einer Verzögerungsleitung mit gleichmäßig verteilten Blindwiderständen, die aus einem auf einen magnetischen Kern gewickelten spulenförmigen Leiter, der mit einem zweiten Kern aus magnetischem Material umgeben ist, besteht, ist erfindungsgemäß die Permeabilität des äußeren Kernes größer als die Permeabilität des inneren Kernes.

Es ist hierbei zweckmäßig, den spulenförmigen Leiter, der derart gewickelt ist, daß er eine zylindrische Form annimmt, dicht benachbart zu einem zweiten Leiter vorzusehen, der zum ersten konzentrisch angeordnet ist und aus einer Vielzahl von sich axial erstreckenden leitenden Elementen besteht, wobei die zwei Leiter zwischen einem inneren und einem äußeren Kern derart angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen sehr kleinen Luftspalt aufweisen.

Der geringe Abstand der Leiter zwischen den Kernen verursacht eine Erhöhung der verteilten Kapazität der Verzögerungsleitung und damit der Verzögerungszeit pro Längeneinheit. Die Verwendung der inneren und äußeren Kerne erhöht die verteilte Induktivität des als Spule gewickelten Leiters und damit ebenfalls die Zeitverzögerung pro Längeneinheit der Verzögerungsleitung. Durch die Verwendung eines äußeren Kernes, der eine höhere Permeabilität als der innere Kern hat, nimmt der Betriebsfrequenzbereich der Verzögerungsleitung merklich zu und wird über ein breiteres Frequenzband linearer, als es mit den bekannten Verzögerungsleitungen möglich war. Bei dieser Anordnung ist die Linearisierung am größten, wenn der Spalt zwischen den Kernen auf ein Minimum reduziert wird.

Nachstehend soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert werden.

Fig. 1 stellt einen Schnitt durch die Längsachse einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung dar.

Fig. 2 stellt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung senkrecht zur Längsachse dar.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Verwendung der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung in einer Schaltung, und

Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung die verbesserten Breitbandeigenschaften einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein Ausführungsbeispiel einer erfmdungsgemäßen Verzögerungsleitung bezeichnet. Die Verzögerungsleitung 10 ist derart ausgebildet, daß sie über einen Teil des Hochfrequenzspektrums unterhalb 10 MHz im wesentlichen linear arbeitet. Die Verzögerungsleitung 10 besteht aus einem Paar von Leitern 11 und 12, welche im Raum zwischen einem röhrenförmigen Kern 13 aus magnetischem Material und einem zentriseh hierzu angeordneten zylindrischen Kern 14, ebenfalls aus magnetischem Material, angeordnet sind. Die gesamte Anordnung befindet sich in einem isolierenden Gehäuse 15 und ist mit geeigneten Anschlußklemmen 16., 17 und 18 versehen.

Die Leiter elemente bestehen aus einem spulenförmig gewickelten Leiter 11, welcher außerhalb, aber in geringem Abstand vom Innenleiter 12 angeordnet ist, der aus einer Vielzahl von leitenden Elementen besteht. Die Leiter 11 und 12 werden durch den inneren Kern 14 getragen und erfüllen den Zwischenraum zwischen dem inneren Kern 14 und dem äußeren Kern 13.

Der innere Leiter 12 ist direkt auf die Oberfläche des inneren Kernes 14 aufgebracht; er besteht aus vielen kleinen isolierten Drähten, weiche an dem Kern 14 befestigt sind, dicht aneinander liegen und sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Oberfläche des Kernes 14 erstrecken. Für diese Drähte kann man z. B. Draht mit einer dünnen Lackisolation verwenden, dessen Dicke in der Größenordnung von 0,075 mm liegt. Diese Drähte sind (bei der Darstellung der Fig. 1) am linken Ende der Verzögerungsleitung 10 elektrisch miteinander verbunden und an die Klemme 17 angeschlossen. Daß die Elemente des Leiters 12 nur am Ende in der Nähe der Klemme 17 miteinander verbunden sind, hat den Zweck, Wirbelströme zu vermeiden. In einem Ausführungsbeispiel, ähnlich dem gerade beschriebenen, bei welchem der innere Kern einen Durchmesser von 3 mm hat, kann z. B. der Innenleiter aus 150 leitenden Elementen bestehen. Diese Elemente vermindern die Wirbelstromverluste bei Frequenzen unterhalb 5 MHz auf ein Mindestmaß.

Der Innenleiter 12 kann auch aus dünnen leitenden Streifen oder Belegen bestehen, die mit Hilfe einer bekannten Technik auf die Oberfläche des inneren Kernes 14 gebracht werden. Durch Verwendung dieser leitenden Glieder wird eine etwas glattere leitende Oberfläche erzielt, aber beim Aufbringen dieser Elemente auf den Kern besteht die Schwierigkeit, eine ebenso große Zahl von leitenden Elementen unterzubringen, wie wenn isolierte Drähte verwendet werden. Die erzielte Wirkung hängt natürlich von der höchsten Betriebsfrequenz ab; bereits mit acht EIe-

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menten werden z.B. Dämpfungen in der Größen- 2:1 sehr wichtig, wenn man eine große Frequenzbandordnung von 1,5 db/cm bei 2,4 MHz erzielt. Da die breite erzielen will.

Größe der Wirbelstromverluste bei den höheren Fre- Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind Ferritmateriaquenzen den Betriebsbereich begrenzt, sollte die Ken, welche die angegebenen Permeabilitäten und die

Unterteilung des Innenleiters 12 längs des Umfanges 5 erforderlichen geringen Verluste aufweisen, nicht

um so höher sein, je höher die obere Grenzfrequenz immer erhältlich. Deshalb werden gemäß einer Wei-

liegt. terbildung der Erfindung zwei geeignete magnetische

Der äußere Leiter 11 besteht aus einer auf dem Materialien für die Kerne 13 und 14 vorgeschlagen,

inneren Leiter 12 angeordneten leitenden, dicht ge- Der röhrenförmige äußere Kern 13 kann aus den fol-

wickelten Spule. Tn Verzögerungsleitungen der be- ίο genden Bestandteilen bestehen:

trachteten Art, welche bei Frequenzen unterhalb Molprozent

10 MHz verwendbar ist, besteht der Leiter 11 bei- Fe O 48

spielsweise aus Draht, der lackisoliert und so ge- NK) ³ '' '' ·« · · · ^

wickelt ist, daß auf 1 cm 200Windungen kommen. £nO ' * " 27*

Der als Spule ausgebildete Teil des Leiters 11 er- 15 VO .......... r -

streckt sich über einen wesentlichen Teil des inneren ^{2 ε}·

Kernes 14 und endigt zwei oder drei Kerndurchmesser Diese Materialien werden in einer Kugelmühle zer-

vor dem Ende des inneren Kernes. Die Enden des mahlen, getrocknet und in Luftatmosphäre gebrannt.

Leiters 11 sind mit der Eingangsklemme 16 und der Die Temperatur wird stetig 6 Stunden lang bis auf

Ausgangsklemme 18 verbunden. Es sei an dieser 20 etwa 1200° C erhöht. Die maximale Temperatur wird

Stelle betont, daß der Einfachheit der Darstellung dann 4 Stunden gehalten, nach welcher Zeit der Ofen

halber die Leiter 11 und 12 in einem größeren Maß- ausgeschaltet und die Kühlung relativ schnell vor-

stab dargestellt sind als die anderen Glieder. In der genommen wird.

Praxis weisen die Drähte, welche die Glieder 11 und Das Material, welches den inneren Kern 14 bildet,

12 bilden, einen wesentlich kleineren Durchmesser 25 kann aus folgenden Bestandteilen bestehen:

als die Klemmen 16,17 und 18 auf. Der Zwischen- Molprozent

raum zwischen dem inneren Kern 13 und dem äußeren p_e q 49 g

Kern 14 ist ebenfalls vergrößert dargestellt. Die tat- NK) ³ ' ' .··.···· ^^

sächliche Dicke des Zwischenraumes liegt in der ZnO 171

Größenordnung von 0,125 mm, wenn für die Leiter- 30 VO '' ' * O¹S

drähte der angeführte Draht verwendet wird· ² °

Die Kerne 13 und 14 bilden den magnetischen Teil Diese Bestandteile werden in einer Kugelmühle ge-

der Verzögerungsleitung 10. Der innere Kern kann mahlen, getrocknet und in Luftatmosphäre gebrannt.

z. B. 3 bis 13 mm Durchmesser aufweisen, während Die Temperatur wird pro Stunde um 500° C auf

die Gesamtlänge durch den Gesamtbetrag der ge- 35 1150° C erhöht. Die Verbindung wird etwa 20' Minuten

wünschten Verzögerung bestimmt wird. Der ein- lang bei dieser Temperatur gehalten und dann im

fächeren Herstellung halber ist es im allgemeinen er- Ofen sehr schnell abgekühlt.

wünscht, die Länge der Verzögerungsleitung auf Beide der obenerwähnten Materialien weisen inner-Werten unter 50 cm zu halten. Wenn der innere Kern halb eines Frequenzbereiches, der sich bis zu 10¹MHz 3 mm im Durchmesser hat, beträgt die übliche Länge 40 erstreckt, hohe Permeabilitäten bei relativ niedrigen 20 bis 30 cm. Verlusten auf. Es sei bemerkt, daß andere magne-

Der äußere Kern 13 kann die gleiche Länge wie der tische Verbindungen in besonderen Anwendungen innere Kern 14 aufweisen oder, um die Verbindung Verwendung finden können, vorausgesetzt, daß sie die mit den leitenden Elementen des Innenleiters 12 zu geforderten Permeabilitätsverhältnisse und niedrigen erleichtern, an dem Ende der Verzögerungsleitung, 45 Verluste im Betriebsfrequenzbereich aufweisen. Da an welches die Klemme 17 angeschlossen ist, etwas beide Eigenschaften wesentlich von der vorgesehenen verkürzt sein. Der Außendurchmesser des röhren- Anwendung der Verzögerungsleitungen abhängen, förmigen Kernes 13 kann etwas weniger als der dop- können viele bekannte magnetische Materialien bepelte Durchmesser des inneren Kernes sein, wobei sonders bei der Verwendung bei niedrigeren Freweder der magnetische Widerstand noch die linearen 5° quenzen benutzt werden. Die obenerwähnten Eigen-Eigenschaften der Verzögerungsleitung wesentlich schäften und Verbindungen sind nur als Beispiele gevermindert werden. Es ist jedoch von Bedeutung, daß nannt. Die Glieder 11, 12, 13 und 14, welche die der innere Durchmesser des röhrenförmigen Gliedes wesentlichen Bestandteile der Verzögerungsleitung

13 nicht wesentlich größer ist als der äußere Durch- darstellen, werden in ein isolierendes Gehäuse 15 einmesser des inneren Kernes 14, damit zwischen den 55 geschoben. In der Darstellung gemäß Fig. 1 am linken Kernen nur ein sehr kleiner Luftspalt verbleibt. In Ende der Verzögerungsleitung 10 werden die zwei \^rerzögerungsleitungen des betrachteten Typs ist ein Klemmen 16 und 17 gegeneinander isoliert durch die Abstand von weniger als 0,25 mm erwünscht. Kappe 19 der Büchse 15 gehalten. Wie oben erwähnt,

Aus Gründen der Linearität der Charakteristik der ist die Klemme 16 mit dem als Spule gewickelten

Verzögerungsleitung muß der äußere Kern eine 60 Leiter, welcher die äußere Spule 11 bildet, verbunden,

höhere Permeabilität aufweisen als der innere Kern. Die Klemme 17 ist mittels einer flexiblen Metall-

Es gibt Materialien hierfür, deren Permeabilität im verbindung mit jedem der leitenden Glieder, welche

Bereich von 400 bis 500 liegt. Wenn der innere Kern den Innenleiter 12 bilden, verbunden. Die Klemmen

eine Permeabilität von 80 bis 100 hat, wird ein Per- 16 und 17 bilden somit den Eingang der Verzöge-

meabilitätsverhältnis von ungefähr 5:1 erzielt. Im all- 65 rungsleitung. Die Ausgangsklemme 18 wird durch die

gemeinen ist ein Verhältnis von 10:1, vom theore- isolierende Kappe 20 der Büchse 15 gehalten und ist

tischen Standpunkt aus gesehen, optimal. Größere mit ihrem inneren Ende mit der Spule 11 verbunden.

Verhältnisse führen zu einer wenig verbesserten Line- Eine erfindungsgemäße Verzögerungsleitung, deren

arität. Wie sich aus den in Fig. 4 dargestellten Kur- innerer Kern ζ. B. einen Durchmesser von 3 mm hat,

ven ergibt, ist ein Permeabilitätsverhältnis größer als 70 mit einem Innenleiter, bestehend aus acht Streifen,

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einem spulenförmigen äußeren Leiter aus dicht ge- daß die Luftspalte zwischen den Kernen möglichst wickelten! Draht und einem inneren Kern, dessen klein sind. Für den Fall, daß ein Permeabilitätsverrelative Permeabilität ungefähr lOO beträgt und einem hältnis von 4:1 verwendet wird, Hegt die untere äußeren Kern, dessen relative Permeabilität 314 be- Grenzfrequenz im Bereich einer normalisierten Freträgt, weist z. B. eine lineare Frequenzcharakteristik 5 quenz OrDt₀/) 0,1, wobei D der Durchmesser des in einem Frequenzbereich von 400 bis 240OkHz mit spulenförmig gewickelten Leiters in Zentimetern, T₀

einer Linearität von +2¹ZzVo auf, wobei die Gruppen- die Zeitverzögerung koaxialer Länge, extrapoliert auf

verzögerung ungefähr 0,3 μβεΰ/αη axialer Länge be- die Nullfrequenz, und / die Betriebsfrequenz ist.

trägt. Die Dämpfung bei der oberen Grenzfrequenz Wenn größere Permeabilitätsverhältnisse benutzt

2400 kHz beträgt ungefähr 1,5 db/cm. Eine Erhöhung io werden oder höhere Linearitäten gefordert werden,

der Zahl der Elemente des Innenleiters, in diesem kann es erwünscht sein, mit dem Betrieb bei etwas Ausführungsbeispiel auf sechzehn, vermindert die höheren Anfangsfrequenzen zu beginnen als z. B. bei

Verluste bei 2400 kHz auf weniger als 0,6 db/cm. der normalisierten Frequenz 0,2.

Die Phasenverzögerung in Abhängigkeit von der Die unterschiedliche Verzögerung der Frequenzen

Frequenz ist in Fig. 4 durch die Kurve 24 dargestellt. 15 in Verzögerungsleitungen, welche aus einem zu einer

Man erkennt, daß diese Kurve immer noch eine Nicht- Spule gewickelten Leiter und einem Masseverbin-

linearität beim ersten Umkehrpunkt und bei einem dungsleiter bestehen, kann einer Verminderung der

Punkt im Bereich einer normalisierten Frequenz von Serieninduktivität des Außenleiters bei Erhöhung der

0,6 aufweist. Dieser letzte Knick wird durch den zugeführten Frequenz zugeschrieben werden. Die ver-

Luftspalt zwischen dem inneren und dem äußeren 20 teilte Induktivität der Verzögerungsleitung wird zu

Kern verursacht, welcher, abgesehen von den Leitern, einem Faktor, welcher die maximale Zeitverzögerung

ungefähr 0,012 mm betrug. der Verzögerungsleitung bestimmt, wobei die maxi-

Es ist auch möglich, eine Leitung bei einer höheren male Zeitverzögerung proportional der Quadratwurzel als der obengenannten Frequenz zu betreiben, z. B. in aus dieser Induktivität ist. Die Verminderung der dem Bereich von 2,5 bis 7,5 MHz, welcher bei den 25 Induktivität liegt in der Tatsache begründet, daß die oben angegebenen Dimensionen gerade oberhalb des Felder an verschiedenen Stellen der Verzögerungszweiten Punktes der Maximumkurve liegt. Eine solche leitung leicht verschiedene Phasen aufweisen. Dies Leitung wurde gebaut, welche aus mehr als 100 Innen- hat zur Folge, daß die Koppelinduktivität zwischen leitern bestand, um die Wirbelstromverluste auf ein aneinanderstoßenden Windungen vermindert wird und Mindestmaß herabzusetzen, und bei welcher der 3° damit auch die verteilte Induktivität der Spule. In Luftspalt zwischen Innen- und Außenleiter 0,01 cm dem Bereich, in welchem bei einer üblichen Verzögebetrug, wobei der Durchmesser des inneren Kernes rungsleitung die Phasenverzögerung konstant ist, 0,3 mm war. Es hat sich gezeigt, daß diese Leitung wird die Wellenlänge des Signals wesentlich größer eine Gruppenverzögerung von 0,4 μ5ε^αη bei der als die Zahl der Windungen sein, welche induktiv mit unteren Grenzfrequenz erzeugte und bei der oberen 35 einer gegebenen Wicklung gekoppelt sind.
Grenzfrequenz von 7,5 MHz ungefähr eine Dämpfung Wenn jedoch die Betriebsfrequenz bis auf einen von 0,9 db aufwies. Die Änderung in der Verzögerung Wert erhöht wird, bei welchem der Faktor π Dx_of betrug 0,5 μβεΰ/αη im angegebenen Frequenzbereich den Wert 0,1 erreicht, dann ist die verteilte Induktibei einer Linearität von ± 2V2 °/o. vität wesentlich vermindert, und die Zeitverzögerung

Die Kurven 25, 26 und 27 zeigen mathematisch die 4° der Leitung nimmt mit der Frequenz ab. Der kritilinearisierende Wirkung, wie sie durch Erhöhung des sehe Wert nDr_of hängt, wie oben erwähnt, von den Verhältnisses der Permeabilitäten von äußerem Kern Permeabilitäten des magnetischen Materials innerhalb zu innerem Kern in Stufen von 2:1, 5:1 und 10:1 er- der Verzögerungsleitung oder des magnetischen Matezielt wird. Zum Vergleich zeigt die Kurve 23 die rials, welches die Verzögerungsleitung umgibt, und Charakteristik einer Verzögerungsleitung, bei welcher 45 von deren Verhältnis ab. Diese theoretische Erklärung kein äußerer Kern verwendet wird. Im allgemeinen wird in der Praxis noch wesentlich unübersichtlicher wurde beobachtet, daß ein Verhältnis der Permeabili- durch zusätzliche Faktoren, welche die mathematäten von mehr als 10:1 nur noch wenig Verbesserung tischen Ausdrücke, die den Betrieb der Verzögerungsbringt. Von Wichtigkeit für den linearen Verlauf der leitungen beschreiben, wesentlich komplizierter Charakteristik sind ferner die unvermeidbaren Luft- 5° machen.

spalte zwischen innerem und äußerem Kern, welche Ein weiterer Faktor von bedeutendem Interesse ist das Erreichen der mathematisch zu erwartenden Cha- die Anordnung der Leiter in möglichst geringem Abrakteristik verhindern und einen kleinen Knick in der stand. Eine solche Anordnung erhöht die verteilte Phasenkurve verursachen. Bei Anwendungen, bei Kapazität sehr wesentlich. Häufig wird auch ein welchen dieser Knick tragbar ist, kann ein ziemlich 55 Ferritrohr zwischen die zwei Leiter eingesetzt, wolanger Teil des Frequenzspektrums benutzt werden. durch eine Verminderung in der verteilten Kapazität Bei kritischeren Anwendungen, wie sie hier betrachtet und eine Erhöhung der verteilten Induktivität hervorwerden, ist der Verwendungsbereich im allgemeinen gerufen wird, vorausgesetzt, daß der Masseleiter im auf den Bereich unterhalb und oberhalb dieses Punk- ersten Fall geschlitzt ist, damit er keine Abschirmung tes beschränkt. (In der Kurve 24 der Fig. 4 tritt 60 darstellt. Die verteilte Kapazität kann bei der erfindieser Knick bei ungefähr 0,6 der normalisierten Fre- dungsgemäßen Anordnung außerdem noch erhöht werquenz auf.) den, indem man den Zwischenraum zwischen den Lei-

Die untere Grenzfrequenz der erfindungsgemäßen tern mit einem Fett hoher Dielektrizitätskonstante

Verzögerungsleitung liegt beträchtlich oberhalb der ausfüllt, wodurch außerdem der Aufbau erleichtert

üblichen Betriebsgrenzen bekannter Verzögerungs- 65 wird.

leitungen, die im allgemeinen so betrieben werden, Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verzöge-

daß sie keine Phasenverschiebungen bei den verschi&- rungsleitung in einer Schaltung ist in Fig. 3 darge-

denen Frequenzen ergeben. Im allgemeinen wird diese stellt. Hier sind die Eingangsklemmen 16 und 17 der

untere Grenze durch die Kernpermeabilitäten und die Verzögerungsleitung 10 mit einer Hochfrequenzquelle

Permeabilitätsverhältnisse bestimmt, vorausgesetzt, 70 21 verbunden, während die Ausgangsklemme 18 an

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einen Verbraucher 22 angeschaltet ist. Die Klemme 17, 3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, eine Klemme der Quelle 21 und eine Klemme des Ver- dadurch gekennzeichnet, daß dem spulenförmigen brauchers 22 sind miteinander verbunden und an Leiter dicht benachbart ein zweiter Leiter, beMasse gelegt. Da der Wellenwiderstand der Verzöge- stehend aus mehreren sich in Achsrichtung errungsleitung im Betriebsfrequenzbereich verschieden 5 streckenden und am Ende miteinander verbunist ist es im allgemeinen erwünscht, daß der Ver- denen leitenden Elementen, vorgesehen ist.
braucher 22 und in kritischeren Fällen auch die Quelle 4. Verzögerungsleitung nach einem der An-21 mit einem Anpassungsnetzwerk versehen sind, Sprüche 1 bis 3, welche derart bemessen ist, daß welches derart bemessen ist, daß der Wellenwider- die Größe π DxJ größer als 0,1 ist, wobei D der stand der Verzögerungsleitung im Betriebsfrequenz- ¹⁰ Durchmesser der durch den ersten Leiter gebilbereich stets angepaßt ist. Der Wellenwiderstand der deten Spule, T₀ die Phasenverschiebung pro Län-Verzögerungsleitung fällt im Bereich linearer Phasen- geneinheit bei der Frequenz Null und / die Grenzverzögerung linear ab und ist dabei proportional der frequenz ist.

Verzögerungszeit. Als Anpassungsnetzwerke mit einer 5. Verzögerungsleitung nach einem der An-

solchen Frequenzcharakteristik können an sich be- *5 Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das

kannte Schaltungen benutzt werden. Verhältnis des Innendurchmessers des äußeren

In einer praktischen Anwendung der Erfindung kann Kernes zum Außendurchmesser des inneren Kernes

die Ouelle z. B. eine Impulsfolge liefern, deren Träger- ^sich weitgehend dem Wert 1 nähert,

frequenz mit der Mitte des linearen Bereiches der ⁶· Verzögerungsleitung nach einem oder meh-

Verzögerungsleitung übereinstimmt. Die Anstiegszeit ^{ao rere11} der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

der Impulse sollte dann nicht die Anstiegszeit über- zeichnet, daß das magnetische Material fur den

steigen, welche mit der Bandbreite des linearen Be- äußeren Kern (13) aus Bestandteilen angenähert

reiches des Filters, d. h. in dem betrachteten Aus- folgender Zusammensetzung besteht:

führungsbeispiel 0,5 ^isec, bei welchem der lineare Molprozent
Bereich der Verzögerungsleitung 2 MHz breit ist. ^a5

Die beschriebenen Verzögerungsleitungen können lsrV) ³ ' 94-^

in Kaskade geschaltet werden, um den Phasenver- ^: :r '

Schiebungseffekt zu erhöhen. Wo eine Vielzahl von ⁿ ^r . _

Elementen in Kaskade geschaltet wird, können Ver- 2 5 »

Stärkerelemente mit geeigneter Frequenzcharakteristik 3°

vorgesehen sein, um die Durchlaßverstärkung (oder 7. Verfahren zur Herstellung des magnetischen

Dämpfung) zu linearisieren. Materials für den äußeren Kern der Verzöge-

Während bei den oben beschriebenen Ausführungs- rungsleitung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

beispielen der Masseleiter innerhalb des spulenförmig zeichnet, daß das Material zermahlen, getrocknet

gewickelten Leiters liegt, ist auch die umgekehrte 35 und in Luftatmosphäre gebrannt wird, wobei die

Ausbildung möglich, bei welcher die Masseleiter auf Temperatur stetig 6 Stunden lang bis auf 1200'° C

der Oberfläche des zu einer Spule gewickelten Leiters erhöht wird, die maximale Temperatur 4 Stunden

liegt. Diese Ausführungsform wird die gleichen guten gehalten und dann eine relativ schnelle Kühlung

Eigenschaften aufweisen wie die oben beschriebene vorgenommen wird.

Anordnung. Die Grundplatte kann außerdem auch auf 4° 8. Verzögerungsleitung nach einem oder meh-

der äußeren Oberfläche des äußeren Kernes angebracht reren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

sein, wobei ebenfalls der linearisierende Effekt des zeichnet, daß das magnetische Material für den

äußeren Kernes erhalten bleibt. Diese Anordnung inneren Kern (14) aus Bestandteilen angenähert

führt im allgemeinen zu etwas niedrigeren Phasen- folgender Zusammensetzung besteht:

verschiebungen zwischen den Frequenzen, weil die ⁴⁵ Mit

verteilte Kapazität im Vergleich zu der beschriebenen ° ^T^¹

Anordnung etwas geringer ist. il^²ir ³ tnr

NlO ΟΔ,Ό

Claims (2)

1. Patentansprüche: ?iⁿ^ I'_c

   50 V₂U₅ 0,0

   !.Verzögerungsleitung,bestehend aus einem auf

   einen magnetischen Kern gewickelten spulenför- 9. Verfahren zur Herstellung des magnetischen migen Leiter, der mit einem zweiten Kern aus Materials für den inneren Kern der Verzögerungsmagnetischem Material umgeben ist, dadurch ge- leitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, kennzeichnet, daß die Permeabilität des äußeren 55 daß das Material zermahlen, getrocknet und in Kernes größer ist als die Permeabilität des inneren Luftatmosphäre gebrannt wird, wobei die Tempe-Kernes. ratur pro Stunde um 500° C auf 1150° C erhöht
2. 2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, da- wird, die maximale Temperatur etwa 20¹ Minuten

   durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Per- lang gehalten und dann eine relativ schnelle Küh-

   meabilitäten zwischen 2:1 und 10:1 liegt. ⁶° lung vorgenommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©009 508/293 4.60