DE1140246B

DE1140246B - Kopplungsanordnung fuer eine Oberflaechenwellenleitung

Info

Publication number: DE1140246B
Application number: DER31187A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Reinhold Huber; Dipl-Ing Heinrich Neubauer
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1961-09-28
Filing date: 1961-09-28
Publication date: 1962-11-29
Also published as: FR1340993A; US3134951A; GB1018498A

Description

'sa'EP

DEUTSCHES

DEUTSCHLAND

PATENTAMT

kl. 21a⁴ 74

INTERNATIONALE KL.

HOIp; H 03h

R31187IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 28. SEPTEMBER 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT:

29, November 1962

Zum Fortleiten von. nicht strahlenden hochfrequenten elektromagnetischen Wellen ist es bereits bekannt, eine sogenannte Oberflächenwellenleitung zu verwenden, bei welcher das Feld der fortgeleiteten Energie mit Hilfe einer Modifikation der Oberfläche des Leiters und einer daraus resultierenden Verminderung der Phasengeschwindigkeit auf die Umgebung desselben konzentriert ist. Die Modifikation der Leiteroberfläche besteht im allgemeinen in einer Beschichtung mit einem dielektrischen Material, da die weiterhin gegebenen Möglichkeiten einer mechanischen Aufrauhung des metallischen Leiters, z. B. durch Gewinde, sich wegen des unvermeidlichen erheblichen Dämpfungsanstiegs nicht durchsetzen konnten.

Die Ankopplung der Energie an Oberflächenwellenleitungen, deren Leiter durch einen dielektrischen Belag modifiziert ist, wurde bisher mit Hilfe von Klemmanordnungen vorgenommen. Um eine galvanische Verbindung zwischen Leiter und Ankopplungseinrichtung hervorzurufen, wurde dabei der dielektrische Belag an der Koppelstelle entfernt. Durch diese Beschädigung des Leiters war ein späteres örtliches Versetzen der Ankopplungseinrichtungen kaum möglich und eine stufenlose gleitende Verbindung überhaupt ausgeschlossen.

Die Oberflächenwellenleitung ist jedoch insbesondere bei Anlagen von Vorteil, bei denen die Leitungslänge nicht von vornherein festzulegen ist, insbesondere also beim mobilen Einsatz, da gerade bei dieser Leitungsgattung eine nahezu beliebige Länge dadurch einstellbar ist, daß mindestens ein Leitungsende durch den zugehörigen, die erforderliche Umwandlung des Wellenmodus vermittelnden Richtkörper geführt und hinter demselben aufgewickelt wird. Bei Oberflächenwellenleitungen von einstellbarer Länge hat man daher bisher die Ein- bzw. Auskopplung der Energie nicht galvanisch, sondern kapazitiv vorgenommen. Dies brachte jedoch den Nachteil mit sich, daß keine vollkommene Energieübertragung möglich war, was einerseits zu höchst unerwünschten Leistungsverlusten und andererseits auch zu Störungen infolge der ungewollt abgestrahlten Energieanteile führte. Es wurde zwar weiterhin bereits eine Verbesserung dieser Verhältnisse durch kapazitive Resonatoren vorgeschlagen; die entsprechenden Anordnungen waren jedoch sehr aufwendig und brachten trotzdem noch keine vollkommene Energieübertragung. Zudem waren sie noch mit dem Nachteil einer geringen Frequenzbandbreite behaftet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Anordnung zum Ankoppeln einer Energiezuleitung an eine Oberflächenwellenleitung mit einen durch einen

Kopplungsanordnung für eine Oberflächenwellenleitung

Anmelder:

Rohde & Schwarz,

München 8, Mühldorfstr. 15

Dipl.-Ing. Franz Reinhold Huber,

Neu-Keferloh über München, und Dipl.-Ing. Heinrich Neubauer,

Unterhaching bei München, sind als Erfinder genannt worden

dielektrischen Belag an der Oberfläche modifizierten Metall-Leiter zu schaffen, die ohne Beschädigung des Leiterbelages eine leicht lösbare galvanische Verbindung an jeder beliebigen Stelle längs des Leiters ermöglicht.

Bei einer Anordnung zur galvanischen Verbindung einer Energiezuleitung und/oder des Außenleiters eines Richtkörpers mit einem Metall-Leiter, auf dessen Oberfläche ein dielektrischer Belag angebracht ist, wobei der Leiter in dem Richtkörper axial verschiebbar gehaltert wird, ist erfindungsgemäß der Oberflächenbelag an mindestens einem Teil des Leitungsumfangs längs des Metall-Leiters unterbrochen und dadurch der Metall-Leiter zur Herstellung der galvanischen Verbindung für ein Kontaktstück zugänglich.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, an jeder beliebigen Stelle längs des mit einem Oberflächenbelag vorgesehenen Leiters eine galvanische Verbindung zwischen der Energiezuleitung und dem Metall-Leiter herzustellen, ohne daß dabei eine Beschädigung des Belags hervorgerufen wird. Durch die Verwendung eines unmittelbaren galvanischen Kontaktes zur Ein- bzw. Auskopplung der Energie werden außerdem die bei der kapazitiven Kopplung unvermeidlichen Verluste vermieden; das Eindringen von restlichen Energieteilen in den vom Richtkörper abgewandten Leitungsabschnitt kann

durch Anordung einer galvanischen Verbindung zwischen dem Metall-Leiter und dem Außenleiter des Richtkörpers verhindert werden, wobei der Abstand

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zwischen den beiden Kontaktstellen in an sich bekannter Weise ein Viertel der mittleren Betriebswellönlänge oder ein ungradzahliges Vielfaches hiervon betrag«:, t-gymc:*

VorzugsweflsK^h^äjdas. Kontaktstück ein Sondenstift, insbesondere mit einem an der Kontaktstelle auf der gegenüberliegenden Leiterseite angeordneten Gegenstück. Das Kontaktstück kann federnd ausgebildet sein, so daß ein kontinuierliches Durchziehen des Leiters ohne Betriebsunterbrechung möglich ist, und/oder das Kontaktstück kann festklemmbar ausgebildet sein,, so daß nach erfolgter Verschiebung, insbesondere bei" hoffen Ansprüchen hinsichtlich der zu übertragenden Leistung, eine gute galvanische Verbindung zwischen Metall-Leiter und Kontaktstück erzielt werden kann.

Vorzugsweise umgibt der Oberflächenbelag, insbesondere aus thermoplastischem Dielektrikum, den Metall-Leiter vollständig und ist längs der gesamten Leitungslänge geschlitzt, derart, daß in den durch mechanische Vorspannung des Belags geschlossen gehaltenen Schlitz das Kontaktstück durch Spreizen der Schlitzwände einsteckbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den metallischen Leiter bandförmig auszubilden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn gleichzeitig hohe Anforderungen an die Dämpfungsqualitäten des Systems gestellt werden, was eine große Leiteroberfläche bedingt, und eine über das normale Maß hinausgehende Flexibilität des Leiters erwünscht ist, z. B. um den Leiter auf eine Trommel kleinen Durchmessers spulen zu können. Da ein derartiges Leiterprofil eine Feldkonzentration auf den Schmalseiten des Bandes mit sich bringt, kann erfindungsgemäß bei bandförmiger Ausbildung des Metall-Leiters der Belag an den Bandrändern unter Freilassung mindestens einer metallischen Kontaktbahn auf dem Leiterband aufgebracht sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen üblichen trichterförmigen Richtkörper mit einem im Querschnitt dargestellten erfindungsgemäß ausgebildeten .Oberflächenwellenleiter und entsprechenden Kontaktstücken.

Fig. 2 bis 5 zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, wobei der Einfachheit halber die zugehörigen Richtkörper und bis auf eine Darstellung in Fig. 3 auch die Kontaktstücke weggelassen sind.

Nach Fig. 1 wird der zur Umwandlung des koaxialen Wellenmodus in den zur Beaufschlagung von Oberflächenwellenleitungeri erforderlichen Wellentyp dienende trichterförmige Richtkörper 1 durch den koaxialen Leitungsabschnitt 2 verlängert. Koaxial zu diesen rotationssymmetrischen Gebilden ist der Oberflächenwellenleiter 3 angeordnet, der aus dem metallischen Leiter 4 und dem mit einer axial verlaufenden Ausnehmung 5 versehenen dielektrischen Belag 6 besteht. Die Führung des Oberflächenwellenleiters erfolgt durch entsprechende Ausnehmungen in der dielektrischen Abdeckplatte 7 des Trichters 1 sowie in der metallischen Endplatte^ 8 des koaxialen Leitungsabschnitts 2, Die Ein- und Auskopplung der elektromagnetischen Energie erfolgt durch das.Kontaktstück 9, das in die Ausnehmung des dielektrischen Belags 6 eindringt und damit die Verbindung mit dem metallischen Leiter 4 herbeiführt. Um eine völlige Spannungslosigkeit des den koaxialen Leitungsabschnitt auf der vom Richtkörper abgewandten Seite verlassenden Oberflächenwellenleiters sicherzustellen, ist in einem Abstand von einer Viertel Wellenlänge von der Ein- beziehungsweise Auskopplungsstelle ein weiteres Kontaktstück 10 vorgesehen, das einen Kurzschluß zwischen dem metallischen Leiter 4 und dem Außenleiter des koaxialen Leitungsabschnitts 2 herstellt. Die Kontaktstücke 9 und 10 können entweder federnd oder auch nach erfolgter Einstellung klemmbar ausgeführt sein; in jedem Falle wird durch sie ein gewisser Kontaktdruck auf den Oberflächenwellenleiter 6 übertragen, der dadurch aus seiner axialen Lage gebracht werden könnte. Um diesen nachteiligen Effekt zu vermeiden, sind auf der den Kontaktstücken 9 und 10 gegenüberliegenden Seite des Oberflächenwellenleiters 6 die Gegenstücke 11 und 12 angebracht, die auf der Oberfläche des dielektrischen Belags entweder gleiten oder sich auch mit FIiHe von in der Figur nicht dargestellten Rollen abwälzen. In jedem Falle ist eine exakt axiale Lage des Oberflächenwellenleiters sichergestellt. Die mechanische Verbindung des Leiters 4 mit dem dielekirischen Belag 6 kann durch einen Haftkleber oder auch durch eine mechanische Vorspannung des letzteren verfestigt sein. Die sich jenseits der Platte 8 erstreckende, nicht mit Hochfrequenz beaufschlagte Leitungslänge kann beispielsweise auf einer nicht dargestellten Kabeltrommel untergebracht werden. Die Verbindung mit dem Hochfrequenzgerät erfolgt über das Anschlußkoaxial 13, das ebenso wie der Umriß des Richtkörpers im Querschnitt der Fig. 1 nicht wiedergegeben ist.

. Nach Fig. 2 ist der metallische Leiter 14 mit vier schwalbenschwanzformigen Ausnehmungen versehen, welche mit den dielektrischen Strängen 15 bis 18 aufgefüllt sind. Bei dieser Anordnung werden die Kontaktstücke vorzugsweise ringförmig ausgebildet, wobei ein Teil der Kontakte auf den dielektrischen Strängen angreifen. Eine derartige Ausbildung der Kontaktstücke hat den Vorteil, daß eine unbeabsichtigte Verdrehung des Oberflächenwellenleiters ohne Einfluß auf die Ubertragungseigenschaften des Systems bleibt, da ein Teil der vorhandenen Kontakte stets auf dem metallischen Leiter angreift.

Nach Fig. 3 ist der metallische Leiter 19 vollkommen von dem mit einem längsverlaufenden Spalt 20 versehenen dielektrischen Belag 21 umgeben. Um das So Eindringen von Fremdsubstanzen entlang des Spaltes zu vermeiden, sind die Seitenflächen desselben mit den Verzahnungen 22 versehen. Der Spalt 20 ist normalerweise geschlossen und wird lediglich in der unmittelbaren Umgebung der Kontaktstücke aufgespreizt, wie dies in der weiteren Querschnittsdarstellung der Fig. 3 durch das Kontaktstück 23 geschieht. Eine einerseits besonders flexible und andererseits doch leistungsfähige Anordnung ergibt sich bei Verwendung des bandförmigen Oberflächenwellenleiters nach Fig. 4. Hier ist der metallische Leiter 24 auf seinen beiden Schmalseiten und den an diesen angrenzenden Zonen der Breitseiten von den wulstförmig verdickten dielektrischen Strängen 25 und 26 umgeben. Die nicht mit Dielektrikum bedeckten Zonen des bandförmigen Leiters 24 dienen als Kontaktflächen. Bei dieser Anordnung ist es möglich, zwei hinsichtlich des Kontaktdrucks gegeneinander wirkende Kontaktstücke- zu verwenden, so daß beson-

dere Gegenstücke zur Abfangung des Kontaktdrucks entbehrlich werden. Wie die weitere Querschnittsdarstellung in Fig. 4 veranschaulicht, ist der wulstförmig verdickte dielektrische Strang 27 mit einer mechanischen Vorspannung versehen, so daß e.r.,den bandförmigen Leiter 24 besonders fest umschließt.

Nach Fig. 5 ist der wiederum bandförmige Leiter 28 von dem dielektrischen Strang 29 auf einer seiner Schmalseiten und erheblichen Abschnitten seiner Breitseiten umgeben. Die innige Verbindung zwisehen dem metallischen Leiter 28 und dem dielektrischen Strang 29 wird hier durch Bohrungen 30 hergestellt, die in dem metallischen Leiter 28 in angemessenen Abständen vorgesehen sind. Die Erzeugung des Kraftschlusses kann hier entweder durch von beiden Seiten in die Bohrung 30 eingreifende kurze zylindrische Ansätze an dem dielektrischen Strang 29 erfolgen, oder derselbe kann auch bereits bei seiner Herstellung in noch plastischem oder flüssigem Zustand auf den metallischen Leiter 28 aufgebracht werden, wobei dann Teile des dielektrischen Materials von beiden Seiten her in die Bohrung 30 eindringen und ineinanderfließen.

Die Erfindung ist nicht auf die erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann insbesondere der dielektrische Belag und die Art der in diesen einzubringenden, im wesentlichen axial verlaufenden Ausnehmung in vielerlei Weise variiert werden. Eine für sehr hohe Frequenzen besonders geeignete Ausführungsform ergibt sich beispielsweise dann, wenn der dielektrische Belag in einer auf den metallischen Leiter durch an sich bekannte Verfahren aufgebrachten Oxyd- oder anderen Schicht besteht, wobei entweder deren Bildung in einer im wesentlichen axial verlaufenden Zone durch vorherige Abdeckung derselben verhindert wird oder eine nachträgliche Entfernung eines Teils derselben in dem gewünschten Bereich erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 40

1. Anordnung zur galvanischen Verbindung einer Energiezuleitung und/oder des Außenleiters eines Richtkörpers mit einem Metalleiter, auf dessen Oberfläche ein dielektrischer Belag angebracht ist, wobei der Leiter in dem Richtkörper axial verschiebbar gehaltert wird, dadurch ge

kennzeichnet, daß der Oberflächenbelag (6, 15-18, 21, 25-27, 29) an mindestens einem Teil des Leitungsumfanges längs des Metalleiters unterbrochen und dadurch der Metalleiter (4, 14, 19, 24, 28) zur Herstellung der galvanischen Verbindung für ein Kontaktstück (9, 10, 23) zugänglich ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück ein Sondenstift (9, 10, 23) ist, insbesondere mit einem an der Kontaktstelle auf der gegenüberliegenden Leiterseite angeordneten Gegenstück (11, 12).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (9, 10, 23) federnd und/oder feststellbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelag (21), insbesondere aus einem thermoplastischen Dielektrikum, den Metalleiter (19) vollständig umgibt und längs der gesamten Leiterlänge geschlitzt ist, derart, daß in den durch mechanische Vorspannung des Belages geschlossen gehaltenen Schlitz (20) das Kontaktstück (9, 10, 23) durch Spreizen der Schlitzwände einsteckbar ist (Fig. 3).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelag (15-18) durch ein Bindemittel und/ oder durch kraftschlüssige Verbindung auf dem Metalleiter (14) aufgebracht ist, insbesondere mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen im Leiter (Fig. 2).

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallleiter (24, 28) bandförmig ausgebildet ist und der Oberflächenbelag (25, 26, 29) an den Bandrändern unter Freilassung mindestens einer metallischen Kontaktbahn auf dem Leiterband aufgebracht ist (Fig. 4 und 5).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelag im Bereich mindestens eines Bandrandes (25, 26) wulstartig verdickt ist (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 869 647.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen