DE1020696B - Anordnung zur Anpassung der Eigenimpedanz einer Hoechstfrequenzroehre an den Wellenwiderstand einer Zuleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anpassung der Eingangsimpedanz einer Höchstfrequenizröhre, insbesondere Seiheibentriode, an den Wellenwiderstand einer Zuleitung unter Verwendung einer im Wellenwiderstand unterschiedlichen, in ihren Widerstandetranisfor-mationseigenschiaften einstellbaren, zwiscihiengeschalteten Transformationsleitung. Eine Anordnung nach der Erfindung kann z.B. für Verstärker-, Frequenzumsetzungs- oder Frequenzvervielfachungsscihailtun-gen im Bereich der Dezimeter- und Zentimeterwellen mit Vorteil angewendet werden.

Bei derartigen Schaltungen besteht im allgemeinen die Aufgabe, die Eingangsimpedanz der Röhre, d. h. die Gitter-Kathodein-Impedanz, an den Wellenwiderstand der Zuleitung, die im allgemeinen, eine Koaxialleitung ist, möglichst gut anzupassen, um Stoßsteilen zu vermeiden, welche Energiereflexionen zur Folge haben und daher die Wirkungsweise der Schaltung beeinträchtigen.

Die bisher vocgescMagenm Anordnungen zur Transformation der Eingangsimpedanz von Röhren der Höchstfrequenztechnik auf den Wellenwiderstand der Zuleitung haben einen koaxialen Aufbau, wobei Innenleiter und Außenleiter mit den Eingangseiektroden der Röhren elektrisch leitend verbunden sind. Die Achse der koaxialen Transformationisanordnung fällt dabei im allgemeinen mit der Achse des Röbrensystems zusammen.

Da dieEingangsimpedanz der Röhre innerhalb eines bestimmten. Frequenzbandes an den Wellenwiderstand der Zuleitung angepaßt werden soll, ist es erforderlich, einstellbare Organe· vorzusehen, welche je nach Einstellung die Eingangsimpedanz der Röhre für eine bestimmte Frequenz innerhalb dieses Bandes exakt an den Wellenwiderstand der Zuleitung anpassen. AIsAbstimmo'rgane werden dabei z. B. Transformationsschieber verwendet, die im allgemeinen eine Länge von 2/4, bezogen auf eine mittlere Frequenz des geforderten Frequenzbandies, haben, als kapazitive Schieber ausgebildet sind und innerhalb der Koaxialleitung in Achsrichtung verschoben werden können.

Bei den bekannten koaxialenTransformationsanordnungen ist jedoch, die Zuführung der Kathoden- bzw. Gitterspannung, der Heizspannung und die mechanische Antriebsvorrichtung für die bewegbaren Abstimmorgane mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand verbunden, da sich diese Einrichtungen ganz oder teilweise im Innern der koaxialen Transfoirmationsanordnung befinden müssen. Die Herstellungstoleranzen der einzelnen Konstruktionselemente müssen ferner sehr klein gehalten werden, um die elektrische Wirkungsweise der koaxialen Transformationseinrichrtungen nicht zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Trans-Anordnung
zur Anpassung der Eigenimpedanz

einer Höchstfrequenzröhre
an den Wellenwiderstand einer Zuleitung

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Claus Colani, München,
ist als Erfinder genannt worden

formationsanordnungen hinsichtlich dieser Scbwierigkeiten zu verbessern.

Dies wird gemäß der Erfindung, ausgehend von einer Anordnung der einleitend beschriebenen Art, dadurch erreicht, daß die Transformationsleitung aus einem parallel zu einer oder mehreren leitenden Flächen angeordneten Bandleiter besteht, der wenigstens an einer Stelle unterbrochen und an der Trennsitelle derart ausgebildet ist, daß der eine Bandleiterteil in einem Schwenkarm endet, der gegenüber dem anderen Bandleiterteil, dessen Ende ringsegmentartig ausgebildet ist, bewegbar und mit diesem kapazitiv gekoppelt ist.

Es ist bekannt, den Auskoppertransformator eines Magnetronsenders als Symmetriertopf auszubilden, dessen auf der erdsymmetrischen Seite gelegene', an einer Stelle unterbrochene Doppelleitung zugleich als einstellbare Transformationsleitung dient. Die Einstellung einer bestimmten Transformation erfolgt dort durch Scheiben, die den Wellenwiderstand der Doppelleitung in einem bestimmten Abschnitt ändern. Das führt zu einer sehr aufwendigen Anordnung und hat darüber hinaus den Nachteil, daß nur über einen geringen. Transfornrationsbereich eine EinsteHmöglichkeit gegeben ist. Es ist fernerhin ein Übertrager bekannt, der aus einer Viertelwellenlängenleitung in Form eines kreisförmig geführten Bandes besteht, das durch dielektrischeScheiben von Außenleitern getrennt ist. Dieser Übertrager ist aber nicht einstellbar und dient außerdem auch nicht zur Lösung der dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegenden Aufgabe.

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Die Verwendung einer Bandleitung nach der Erfindung ermöglicht gegenüber den vergleichbaren Anordnungen eine Anpassung der Eingangsimpedanz von Röhren der Höchstfrequenztechnik, insbesondere von Scheibentriaden, an die Zuleitung bei einem geringen konstruktiven Aufwand. Die Konstruktionselemente sind einfach herzustellen und können zu einer kompakten Anordnung zusammengebaut werden.

Ein weiterer \^rorteil ist die leichte Einstellbarkeit der Transformationsianordnung für eine bestimmte Frequenz durch Drehen des als Schwenkarm ausgebildeten Bandleiterteiles. Die Zuleitungen für Kathoden-, Gitter- und Heizspannung können direkt an die entsprechenden Elektroden der Röhre geführt werden, ohne daß besondere konstruktive Maßnahmen notwendig wären, um sie von der Transformationsanordnung elektrisch und räumlich zu isolieren.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung in Fig. 1 bis 5 an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist dabei eine schematische Teildarstellung einer besonders einfachen Au&fuhrungsform. bei der das Prinzip der Widerstandstransformation deutlich erkennbar ist;

Der Bandleiter 6, 7. 8 ist mindestens an einer Stelle unterbrochen, wobei die Trennstelle so ausgebildet ist. daß der eine Bandleiterteil 7, 8 in einem Schwenkarm 7 endet, der gegenüber dem anderen Bandleiterteil, dessen Ende 6 ringsegnientfärniig ausgebildet ist, bewegbar und mit diesem kapazitiv gekoppelt ist.

Eine konstruktiv einfache Anordnung ergibt sich, wenn die Bandleitungsabschnitte, wie in Fig. 1 gezeigt, so orientiert sind, daß der Teil der Bamdleitung, dessen Bandleiter in dem Ringsegmenit 6 endet, über Kontaktfedern, mit den. Eingangselektroden der Röhre verbunden ist, während der Teil der Bandleitung, dessen Bandleiter in. dem Schwenkarm 7 endet, mit der koaxialen Zuleitung verbunden ist.

Die einzelnen Bandleiterteile sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß der Teil der Bandleitung, der zwischen den Eingangselektroden 2, 3 der Röhre und der Trennstelle des Bandleiters Hegt, einen definierten Wellenwiderstand hat, der größenmäßig zwischen dem Wert des Wellenwiderstandes der koaxialen Zuleitung und der Eingangsimpedanz der Röhre liegt. Demgegenüber hat der Teil der Bandleitung, der zwischen, der Trennstelle des Bandleiters und der koaxialen Zuleitung liegt, vorzugsweise den

Fig. 2 zeigt den Transformationsweg im transfer- 25 gleichen Wellenwiderstand wie die koaxiale Zuleitung.

mierten Kreis diagramm;

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 4 stellt einen Schnitt nach II-II von Fig. 3 dar, während

Fig. 5 den entsprechenden Querschnitt einer weiteren Ausführungsform zeigt, welche jedoch im Längsschnitt im wesentlichen der Fig. 3 entspricht.

Die in den Figuren dargestellte Scheibentriode 1 mit dem Gitterzylinder 2 und dem Kathodenzylinder 3 ist in einem Gehäuse 4 gelagert, welches z. B. den den Anodenkreis bildenden Resonator enthält und auf der Kathodenseite durch die Stirnwand 5 abgeschlossen ist (Fig. 1). Die Eingangselektroden der Röhre, die bei der dargestellten, in Gitterbasisschaltung betriebenen Scheibenitriode durch den Kathodenzylinder 3 und den Gitterzylinder 2 gebildet werden, sind an eine Aus diesem Grund ist der Ül>ergaing zwischen, der Bandleitung und der koaxialen Zuleitung in Fig. 1 nicht dargestellt, weil er zum Verständnis der Widerstandstransformation nicht erforderlich ist.

Die Querschnitte der einzelnen Bandleiterteile 6, 7, 8 können beispielsweise schlanke Rechtecke sein, deren längere Seiten der leitenden Ebene 9 gegenüberstehen. In diesem Fall ist der Bandleiterteil 6 als Segment einer ringförmigen Scheibe aufzufassen. Der Schwenkarm 7, der an dem Bandleiterteil 8 drehbar und elektrisch leitend befestigt ist, liegt vorzugsweise mit dem ringsegmentförmigen BandleiterteH 7 in einer Ebene. Seine geringere Breite bewirkt, daß der Wellenwider-

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Bandleitung angeschlossen, die in die koaxiale Zuleitung übergeht. Die Bandleitung ermöglicht dabei in konstruktiv einfachster Weise eine Widerstandstransformation der Röhreneingangsimpedanz auf den Wellenwiderstand der koaxialen Zuleitung. Auch die Zuführungen 19, 20 für die Röhrenheizung bzw. die Kathodenspannung können, wie in Fig. 1 gezeigt, ohne besondere konstruktive Maßnahmen an dieRöhre herangeführt werden.

Die Bandleitung besteht dabei aus einem abschnittsweise verschiedenartig ausgebildeten Bandleiter 6., 7, 8. der parallel zu einer oder mehreren leitenden Flächen bzw. Ebenen angeordnet ist. In Fig. 1 ist nur eine leitende Ebene 9 dargestellt, welche parallel zur Zeichenebene liegt und mit der Stirnwand 5 des Gehäuses 4 elektrisch leitend verbunden ist. Die kitende Ebene 9 der Bandleitung¹ hat also über die Gehäusestirnwand 5 und den eingebauten Federkranz 11 mit dem Gitterzylinder 2 der Scheibentriode· 1 elektrischen 60 gangsimpedanz Kontakt, während der Bandleiter über Kontaktfedern 10 mit dem Kathodenzylinder 3 elektrisch leitend verbunden ist.

Es ist jedoch möglich, noch weitere leitende Flächen bzw. Ebenen vorzusehen, die mit der leitenden Ebene9 elektrisch leitend verbunden sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es z. B. λ-orteilhaft, eine zweite leitende Ebene derart parallel zur leitenden Ebene 9 vorzusehen, daß der Bandleiter 6, 7, 8 zwischen diesen Ebenen liegt.

stand des Teiles der Bandleitung. der aus den Bandleitern 7 und 8 und der leitenden Ebene 9 gebildet wird, größer ist als der Wellen widerstand des Bandleitungsteiles, der aus dem Bandleiter 6 und der leitenden Ebene 9 gebildet wird. Auch bei einer kreisförmigen Ausbildung der Querschnitte der einzelnen Bandleiter 6, 7, 8 kann bei entsprechender Dimensionierung der gewünschte WeUenwiderstandsverlauf erreicht werden. Es ist auch möglich, die einzelnen Teile des Bandleiters 6, 7, 8 im Querschnitt verschiedenartig auszubilden, wobei der gewünschte Wellenwiderstandsverlauf ebenfalls durch geeignete Dimensionierung erreicht werden kann.

Der Transformationsweg der Eingangsimpedanz einer Röhre der Höcihstfrequenztechniik auf den Wellenwiderstand der koaxialen Zuleitung ist an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels in Fig. 2 im transformierten Kreisdiagramm dargestellt. Das Kreisdiagramm ist hierbei auf den im Beispiel gewählten Wellenwiderstand des Bandleitungsteiles 6, 9 von 35 Ohm bezogen. Die Ortskurve der Röhreneinfür ein Frequenzband von 1,7 bis 2,3 GHz, bezogen auf 35 Ohm. ist in Fig. 2 mit 21 bezeichnet, während 22 die Impedanz bei einer für dieses Beispiel gewählten Frequenz von 2 GHz kennzeichnet. Beim Fortschreiten auf der Bandleitung bis zur Koppelefoene I-I (Fig. 1) des Schwenkarmes 7 gegenüber dem Ringsegment 6 gelangt man im Kreisdiiagraiinm von Punkt 22 nach Punkt 23. Je nach Einstellung des Schwenkarmes 7 bedeutet der restliche Teil des Ringsegmentes 6 gegenüber der leitenden Ebene 9 eine verschieden große Kapazität, die in der

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Ebene I-I als Parallelkapazität wirksam- ist. Durch diese Paralkilkapazität gelangt man von Punkt 23 im Kreisdiagramm nach Punkt 24. Die Serienkapazität, die infolge der Trennstelle zwischen den Bandleiterteilen 6 und 7 auftritt, bewirkt im Kreisdiagramm einen Übergang von Punkt 24 nach Punkt 25, der etwa dem Wellenwiderstand der koaxialen Zuleitung, bei diesem Beispiel 60 Ohm, entspricht. Da der Bandleitungsteil 7, 8, 9, der zwischen der Kopplungsstelle der Bandleiterteile 6 und 7 und der koaxialen Zuileitung liegt, den gleichen Wellenwiderstand wie die Zuleitung hat, brauchen keine weiteren Transformationsglieder vorgesehen zu werden.

Für eine beliebige andere Frequenz innerhalb des geforderten Frequenzbandes wird der Schwenkarm 7 (Fig. 1) anders eingestellt, so daß die Längenänderung des Bandleitungsteiles zwischen den Eingangselektroden 2. 3 der Röhre und der Trenn- bzw. Koppel stelle des Bandleiters sowie die Änderung der durch den restlichen Teil des Ringsegmentes 6 gegenüber der leitenden Ebene 9 gebildeten Paraillelkapazität eine Anpassung des für diese· Frequenz gegebenen Punktes auf der Ortskurve21 der Röhreneingangsimpedanz auf den Wellenwiderstand der Zuleitung bewirkt.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Transformstionsweg für eine Anordnung nach der Erfindung im Kreisdiagramm sehr kurz, woraus die Breitbandigkeit der Anordnung erkennbar ist.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel dient jedoch nur zur genaueren Illustration und ist in keiner Weise bezüglich der konstruktiven Ausführung der Wellenwiderstandsverhältnisse¹ und der Breite und Lage des F requen zbandes begrenzend.

Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, welches besonders kompakt ausgeführt ist. Hierbei ist die leitende Ebene der Bandleitung in einzelne Zonen 12, 13 eingeteilt, die zueinander im rechten Winkel steinen. Die zu den einzelnen Zonen der leitendem Ebene gehörenden Bandleiterabschnitte sind ebenfalls zueinander senkrecht angeordnet. Bei dieser Ausführung liegt die eine Zone 12 der leitenden Ebene senkrecht zur Achse des Röhrensystems und wird vorteilhaft von der Stirnwand des Röhrenigehäiuses 4 gebildet, während die andere Zone 13 der leitenden Ebene senkrecht dazu steht und vorteilhaft von einer verlängerten Seitenwand des Gehäuses 4 gebildet wird, falls das Gehäuse 4 quaderförmig ausgebildet ist. Dementsprechend liegen das Ringsegment 6 und der Schwenkarm 7 der Bandleitung* parallel zur leitenden Ebene 12, während der Bandleiterteil 14 parallel zur leitenden Ebene 13 angeordnet ist. Die Dimenisionierung des Bandleiterteiles 14 wird so vorgenommen, daß der Wellenwiderstand der koaxialen Zuleitung bis zur Trenn- bzw. Koppelstelle zwischen den Bandleiter teilen 6 und 7 erhalten bleibt.

Bei diesem Ausführungisbeispied wird die koaxiale Zuleitung mit der Bandleiitung derart verbunden, daß der Außenleiter der Zuleitung an einen abgewinkelten Ansatz 15 der leitenden Ebene 13 angeflanscht ist, während der Innenleiter der Zuleitung in den Bandleiterteil 14 übergeht.

Vorzugsweise ist ein koaxialer Stecker 18 vorgesehen,, an welchen die äußere koaxiale Zuleitung, z. B. in üblicher Weise mittels Überwurfmutter, angeschlossen werden kann.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Ebene H-II von Fig. 3, wobei der Bandleiterteil 14 und die leitende Ebene 13 im Schnitt, der Schwenkarm 7 und das Ringsegment 6 in Ansicht dargestellt sind. Dabei ist ersichtlich, daß die leitende Ebene 13 in einfacher Weise als Verlängerung einer Seitenwand des quaderförmig ausgeführten Röhrengehäuses 4 ausgebildet sein kann.

Es ist möglich, noch weitere leitende Flächen bzw. Ebenen vorzusehen, welche vorteilhaft mit der leitenden Ebene 13 elektrischen Kontakt haben und für die Bandleiteranoirdnung ein schützendes Gehäuse darstellen.

Fig. 5 zeigt einen entsprechenden Schnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel, das im Längsschnitt im wesentlichen der Fig. 3 entspricht, welches jedoch eine kreisförmige äußere Begrenzung des Röhrengehäuses aufweist. In diesem Fall ist mit besonderem Vorzug an Stelle einer leitenden Ebene ein Zylindermantel segment 17 vorgesehen, welches vorzugsweise die Verlängerung eines Teiles der äußeren Begrenzung des Röhrengehäuses 16 darstellt. Der Bandleiter teil 14 wird bei diesem Ausführungsbeispiel so- dimensioniert, daß auch hier der Wellenwiderstand der koaxialen Zuleitung bis zur Trenn- bzw. Koppelstelle der Bandleiterteile 7 und 6 erhallten bleibt. Die weitere konstruktive Ausführung· dieses Beispiels entspricht der Fig. 3.

Claims (7)

Patentanspruch R:

1. Anordnung zur Anpassung der Eingangsimpedanz einer Höcbsitfrequenzröhre, insbesondere Saheibentriode, an den Wellenwiderstand einer Zuleitung unter Verwendung einer im Wellenwiderstand unterschiedlichen, in ihren Widerstandstransformationseigenschaften einstellbaren, zwischangeschalteten Transformationsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationsleitung aus einem parallel zu einer oder mehreren leitenden Flächen angeordneten Bandleiter besteht, der wenigstens an einer Stelle unterbrochen und an der Trennstelle derart ausgebildet ist, daß der eine Bandleiterteil in einem Schwenkarm endet, der gegenüber dem anderen Bandleiter teil, dessen Ende ringsegmentartig ausgebildet ist, bewegbar und mit diesem kapazitiv gekoppelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ringsegment (6) ausgebildete Bandleiter teil mit einer der Eingangselektroden (2, 3) der Röhre elektrisch leitend verbunden ist und daß der Schwenkarm (7) an dem mit der Zuleitung verbundenen Bandleiterteil (8) drehbar und elektrisch leitend befestigt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Trennstelle des Bandleiters und. der Zuleitung liegende Bandleitungsteil (7, 8, 9) den gleichen Wellenwiderstand hat wie die Zuleitung, während der zwischen der Trennstelle und den Eingangselektroden (2, S) der Röhre liegende Bandleitungsteil (6, 9) vorzugsweise einen Wellenwiderstand hat, der größenmäßig zwischen dem Wellenwiderstand der Zuleitung und der Eingangsimpedanz der Röhre liegt.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Fläche· bzw. Ebene (9) der Bandleitung in einzelne Zonen (12, 13) aufgeteilt ist, welche zueinander in beliebigem, vorzugsweise rechtem Winkel stehen, und daß die einzelnen Bandleiterabschnitte (6, 7, 14) parallel zu den zugehörigen Zonen liegen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zone (13) der leiten-

den Ebenei als Verlängerung einer Außenwand eines quaderförniigen Röhrengehäuses (4) ausgebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone (17) der leitenden Fläche als Verlängerung der Außenwand eines zylinderförmigen Röhrengehäuses (16) ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandleitung mit eimer koaxialen Zuleitung derart ver-

bunden ist, daß der Außenleiter der Koaxialleitung an eine leitende Fläche bzw. Ebene (9 bzw. 13 oder 17) der Bandleiitung angeflanscht ist und der Innenleiter in: den Bandleiter (8 bzw. 14) übergeht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 867 415;
deutsche Patentanmeldung P 7922 VIII a/21 a⁴ (bekanntgemacht am 7. Oktober 1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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