DE1293266B

DE1293266B - Viertelwellen-Impedanz-Transformator

Info

Publication number: DE1293266B
Application number: DEE25490A
Authority: DE
Inventors: Springfield Chelmsford; Cooper Brian Frederick
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1962-10-19
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1969-04-24
Also published as: CH413930A; SE319220B; NL143737B; US3364383A; NL298752A

Description

1 2.9 JAB 6..C^r- - τ--;:^::::· ν:::/:.-: 1 2

Die Erfindung betrifft einen Viertelwellen-Impe- ■■; _; einer Viertelwellenlänge — allgemein als Hohlleiterdanz-Transformator, bei dem als Hohlleiter-Trans- Transformator bezeichnet — gespeist, formator ein rechteckförmiger Hohlleiter von Viertel- Der äußere ß-Wert (Güte) des Resonators 1 ist

wellenlänge verwendet wird, dessen schmaler Quer- durch die Impedanz Z₂, die durch die Last ain Reschnitt zur Einstellung der Impedanz veränderbar ist. 5 sonatorausgang gegeben ist, bestimmt. Ist Z₁ der Es sind bereits Hohlleiter-Impedanz-Transforma- Wellenwiderstand des Transformator-Hohlleiters 3, toren bekannt, bei denen die Impedanzeinstellung dessen Länge ein Viertel einer Wellenlänge beträgt, durch einen verschiebbaren Kolben erfolgt, der in und ist der Haupthohlleiter angepaßt und hat den den Hohlleiter hineinragt und die Breite einer Viertel- Wellenwiderstand Z₀, so ist der Wert von Z₂ am Rewellenlänge hat. Diese Anordnung hat den Nachteil, io sonatorausgang gegeben durch daß sie bewegbare Teile aufweist, die das Problem , ■ ■ ; ,

der elektrischen Kontaktgabe mit den Hohlleiterwan- ^: Z=Z ^ (Ϊ)

düngen aufwerfen und somit für den Einsatz in einem ^{2 1}Z₀' ,

evakuierten Gehäuse nicht ohne weiteres geeignet

sind. 15 Da demnach die äußere Güte Q des Resonators

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung wird der von dem Wert von Z₁ abhängt, ist es für einen wir-Hohlleiter zwecks Impedanzanpassung elastisch ver- kungsvollen und zufriedenstellenden Betrieb wichtig, formt. Zu diesem Zweck sind jedoch Klemmvorrich- diesen Wert genau vorauszubestimmen. Ebenfalls tungen erforderlich, die sowohl einen konstruktiven ist es wünschenswert, Einstellmöglichkeiten für die Mehraufwand erfordern als auch an der Einsatzstelle ao Kopplung vorzusehen, um andere Maßabweichungen des Hohlleiter-Impedanz-Transformators, beispiels- kompensieren zu können. Bei bekannten Einrichtunweise am Auskoppelfenster eines Höchstfrequenz- gen muß der Hohlleiter 3. genau bearbeitet werden, generators, schlecht unterzubringen sind. um seine Abmessungen mit hinreichender Präzision

Die Erfindung zielt darauf ab, einen leicht zu ferti- festzulegen. Dies ist einerseits schwierig und angenden und nach Einbau fest einstellbaren Hohl- 25 dererseits unter Berücksichtigung der erforderlichen leiter-Impedanz-Transformator für die Ankopplung, hohen Genauigkeit teuer.

beispielsweise eines Höchstfrequenzgenerators an. - - In den F i g. 2 bis 8 ist eine Ausführungsform der seinen Ausgangshohlleiter, zu schaffen. Erfindung dargestellt, bei der der Haupthohlleiter 2

Diese Aufgabe wird bei einem Transformator der mit einem Wellenwiderstand Z₀ ein rechteckförmiger einleitend angeführten Ausbildung erfindungsgemäß 30 Hohlleiter ist, dessen eine breite Wandung in der ge-. dadurch gelöst, daß die beiden Breitseiten des Hohl- brochenen Darstellung (F i_g. 3) zu erkennen Ist. Dieleiters durch Metallblöcke von Viertelwellenlänge ge- ser Haupthohlleiter mündet in einem kreisförmigen bildet werden, welche auf der dein Resonator abge- .. Ansatzstück 4 mit einer rechteckförmigen Öffnung, wandten Seite mit Schlitzen versehen sind, die sich das an den Ausgangsresonator eines Magnetrons näherungsweise über die Länge der Blöcke er- 35 oder einer anderen Höchstfrequenzeinrichtung angestrecken. paßt werden kann. Normalerweise ist der Raum im

Vorzugsweise verlaufen dabei die Schlitze über die Resonator ein Teil des evakuierten Raums der Vorgesamte Höhe der Blöcke. Die Schlitzbreite ist dabei richtung. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums kann im Verhältnis zur schmalen Seite des Haupthohl- ein Glasfenster oder ein anderes geeignetes vakuumleiters vorteilhaft klein. 40 dichtes Fenster (nicht dargestellt) quer im Hohl-

Ein erfindungsgemäßer Viertelwellen-Impedanz- leiter 2 nahe dem Ansatzstück 4 entsprechend der Transformator hat den wesentlichen Vorteil, daß die üblichen Praxis angeordnet werden. In dem Ende des Impedanzeinstellung in einfacher Weise durch Ein- Hohlleiters 2, das in das Ansatzstück 4 mündet, sind führen eines Werkzeugs in die Schlitze der Metall- zwei gleichartige rechteckförmige Metallblöcke 5 anblöcke und Verbiegen der Metallteile, die die Hohl- 45 gebracht. Einer dieser Blöcke ist in den F i g. 5 bis 7 leiterwandung bilden, erfolgen kann. gesondert dargestellt. Bei der dargestellten Konstruk-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- tion werden diese Blöcke gesondert vom Hohlfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung be- leiter 2 und dem Ansatzstück 4 gefertigt, in die Münschrieben. dung des Hohlleiters 2 eingesetzt und mit dessen ge-

Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung 50 genüberliegenden Wänden verschweißt, so daß sie, eines bekannten Viertelwellen-Impedanz-Transfor- strukturell betrachtet, mit diesem ein Stück werden, mators. Die Fig. 2, 3 und 4 sind aufeinander senk- Die Höhe jedes Blocks 5 entspricht dem größeren recht stehende Ansichten einer Ausführungsform der Abmaß des inneren Querschnitts desΓ Hohlleiters 2. Erfindung. Die Fig. 5,6 und 7 sind aufeinander Die Länge y jedes Blocks entspricht einem Viertel der senkrecht stehende Ansichten eines der beiden gleich- 55 vorgesehenen Betriebswellenlänge, und die Breite ζ artig geschlitzten Blöcke, die bei der Ausführung nach ist so gewählt, daß Iz kleiner ist als das kleinere Abden F i g. 2 bis 4 verwendet werden. F i g. 8 ist eine maß des inneren Querschnitts des Hohlleiters 2. Jeder gebrochen dargestellte perspektivische Ansicht dieser Block 5. hat einen Schlitz 6, dessen Länge kleiner ist Ausführung, und Fig. 9 zeigt eine schematische Er- als ein Viertel einer Wellenlänge im Hohlleiter. Diesatzdarstellung der Ausführung nach F i g. 2 bis 4. 60 ser Schlitz ist in den Block parallel zu einer der bei-In allen Figuren sind gleiche Teile durch gleiche Be- den Flächen mit den Maßen χ und y und nahe diezugszeichen bezeichnet. ser Fläche eingeschnitten und erstreckt sich über die

In Fig. 1 ist der Ausgangsresonator eines Höchst- gesamte Höhe x. Die Blöcke 5 sind in der Mündung frequenzoszillators, z. B. eines Magnetrons, durch des Hohlleiters 2 so angebracht, daß ihre geschlitzten den Block 1 dargestellt. Der Ausgang des Hohl- 65 Flächen in den Hohlleiter hineinzeigen und die raums ist durch Punkte angedeutet. Eine (nicht dar- Schlitze dem Raum zwischen den Blöcken benachbart gestellte) Last wird durch einen Haupthohlleiter 2 sind. Diese Anordnung ist am besten in den Fig. 4 über ein dazwischenliegendes Hohlleiterstück 3 von und 8 dargestellt. Der Viertelwellen-Transformator-

Hohlleiter 3 wird durch den Raum zwischen den Blöcken 5 gebildet. Wie ersichtlich, hat der Hohlleiter in der dargestellten Konstruktion eine Höhe x, und das andere Maß, nachfolgend als Hohlleiterbreite bezeichnet, entspricht dem Trennraum zwischen benachbarten Flächen der Blöcke 5. Diese Hohlleiterbreite kann über einen praktischen Erfordernissen genügenden Bereich durch Einführen eines geeigneten Werkzeugs in den Hohlleiter 2 (selbstverständlich vor Einsetzen des Fensters, falls ein solches vorgesehen ist) und Erweitern der Schlitze durch Einführen des Werkzeugs in diese oder, falls erwünscht, Verengen der Schlitze durch Einführen des Werkzeugs in den Raum zwischen den Blöcken leicht eingestellt werden. Dadurch werden die dünnen Teile 5 a der Blöcke zwischen den Schlitzen 6 und den dazu parallel verlaufenden angrenzenden Flächen verbogen, wobei der Trennraum zwischen den Flächen, damit die Breite des Transformator-Hohlleiters und so der Wert von Z₁ verändert wird. ao

Vorzugsweise wird die Einstellung so durchgeführt, daß die Breite des Transformator-Hohlleiters 3 über die Höhe χ konstant ist. Dies erfordert, daß die Schlitze 6 sich über die volle Höhe χ erstrecken, wie es bei der erläuterten Ausführung der Fall ist. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung, und die Schlitze können kürzer gemacht werden, so daß eine Einstellung nur über einen kürzeren Teil der Höhe durchgeführt werden kann und die Breite des Transformator-Hohlleiters 3 über einen gegebenen Querschnitt nicht konstant ist. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, bilden die Schlitze zwei kurzgeschlossene Hohlleiter, die bei der Frequenz, für die der Transformator ausgelegt ist, nicht abgetrennt sind. Die Auslegung muß derart sein, daß sie die Leistung des Transformators annehmbar wenig elektrisch beeinflußt. Diese Forderung und die Art, wie sie erfüllt werden kann, geht am besten aus der in F i g. 9 gezeigten schematischen Ersatzdarstellung der erläuterten Ausführung hervor.

F i g. 9 zeigt einen Resonator 1, den Transformator-Hohlleiter 3, den Haupthohlleiter 2 und Zweighohlleiter 66, die durch die Schlitze 6 gebildet werden. Hat der Zweighohlleiter eine niedrige Dämpfungskonstante und ist sein Wellenwiderstand Z₃, dann ist die Impedanz Z_s, die durch den Reihen-Zweighohlleiter an seiner Mündung gegeben ist (s. Fig. 9).

Z / (2)

Dabei ist γ die Phasenkonstante und I das in F i g. 9 dargestellte Maß.

Ist a₂ und b₂ die schmale bzw. die breite Abmessung des Haupthohlleiterquerschnitts (Hohlleiter 2) und ist a_s bzw. b_z die breite bzw. die schmale Abmessung des Querschnitts des Zweighohlleiters 66, dann ist

Z_s = Z_n

tangy/.

(3)

Beträgt die Länge des Zweighohlleiters näherungsweise ein Viertel einer Wellenlänge und ist a₂ (näherungsweise) = ct_s, dann ist

Z_s (näherungsweise) = Z₁

(4)

Es geht daraus hervor, daß, wenn die kleinere Querschnittsabmessung des Zweighohlleiters — d. h. die Breite des Schlitzes 6 — gegenüber dem kleineren Querschnittsabmaß des Haupthohlleiters 2 klein gehalten wird, die normalisierte Impedanz an der Mündung des Zweighohlleiters klein ist und dieser daher die durch die Last gegebene Impedanz (über Haupthohlleiter 2) am Ausgang des Resonators 1 nur geringfügig beeinflußt.

Claims

Patentansprüche:

1. Viertelwellen-Impedanz-Transformator, bei dem als Hohlleiter-Transformator ein rechteckförmiger Hohlleiter von Viertelwellenlänge verwendet wird, dessen schmaler Querschnitt zur Einstellung der Impedanz veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Breitseiten des Hohlleiters durch Metallblöcke (5) von Viertelwellenlänge gebildet werden, welche auf der dem Resonator abgewandten Seite mit Schlitzen (6) versehen sind, die sich näherungsweise über die Länge (y) der Blöcke erstrecken.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) über die gesamte Höhe (x) der Blöcke verlaufen.

3. Transformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite im Verhältnis zur schmalen Seite des Haupthohlleiters klein ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen