DE1516042C - Induktivitats Variometer in Form eines Stuckes einer abgeschirmten unsymmetrischen Hochfrequenzleitung - Google Patents

Description

Ä/2-Resonanz kommt, worin mit λ die der jeweiligen Betriebsfrequenz bzw. einer gefährlichen zweiten oder dritten Harmonischen entsprechende Wellenlänge bezeichnet ist. Besteht die Gefahr, daß die /./2-Resonanz für das freie Ende erreicht wird, so müssen mehrfache Kurzschlüsse vorgesehen werden, wodurch der Aufwand und die konstruktiven Schwierigkeiten vergrößert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Langrohr-Variometer der beschriebenen Art, in welchem der Innenleiter im Innenraum eines Kastens geführt ist, störende Resonanzerscheinungen des freien Endes zu vermeiden, ohne das dazu der Aufwand mehrerer, mit der die Induktivität des eingeschalteten Teiles bestimmenden Kontaktvorrichtung mitlaufender Kurzschlußvorrichtungen erforderlich ist. Bei einem Induktivitäts-Variometer in Form eines Stückes einer abgeschirmten unsymmetrischen Hochfrequenzleitung vorbestimmten Wellenwiderstandes und veränderbarer Länge, deren Innenleiter im Innenraum eines den Außenleiter vertretenden Kastens einen Teil einer oder mehrerer Windungen in Kreis-, Schrauben- oder Spiralform bildet und der über eine längsverschiebbare Kontaktvorrichtung mit dem Außenleiter verbunden bzw. kurzgeschlossen ist, mit einer festen Verbindung des Endes des Innenleiters mit dem Außenleiter, enthält erfindungsgemäß diese feste Verbindung einen im wesentlichen ohmschen Abschlußwiderstand, dessen Größe etwa zwischen dem Wert des doppelten und des halben Wellenwiderstandes Z des Leitungsstückes gewählt ist.

Das Experiment hat gezeigt, daß durch die Anwendung der Erfindung nicht nur die störenden Resonanzerscheinungen in dem abgeschalteten Teil des Variometers in hinreichendem Maße gedämpft werden, sondern daß auch die in den Oberwellenbereich der Betriebsfrequenzen fallenden Hohlrohr-Resonanzen des Kastens wirksam gedämpft werden, so daß auch Störungen durch diese Hohlrohrschwingungen vermieden werden.

Bei der praktischen Erprobung eines Induktivitäts-Variometers nach der Erfindung mit rein ohmschem Abschluß des freien Innenleiterendes hat sich ergeben, daß bei großen Leistungen und entsprechend hohem, über die verschiebbare Kurzschlußvorrichtung fließendem Hochfrequenzstrom die Spannung an der Kurzschlußvorrichtung noch so hoch ist, daß besonders bei den kürzeren Betriebswellen, bei denen das Variometer auf eine kleine Induktivität eingestellt ist, in dem ohmschen Abschlußwiderstand eine unerwünscht große Leistung vernichtet wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß bei einem Variometer der bezeichneten Art bei einem Abschlußwiderstand ungefähr von der Größe Z mit diesem ein π-Hochpaß-Filter von derart bemessener Grenzfrequenz in Reihe geschaltet ist, daß die Oberschwingungen der in einem höheren Teil des Betriebsfrequenzbereiches liegenden Frequenzen im Durchlaßbereich des Filters liegen. Für diese kann dann die elektrische Länge des Teilleitungsstückes zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters nahezu λ/2 oder größer als 2/2 sein, ohne daß Resonanzstörungen auftreten können, da das Leitungsstück mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen erscheint. Die Oberschwingungen des niedrigeren Teiles des Betriebsfrequenzbereiches, bei denen die elektrische Länge des Teilleitungsstückes für die entsprechenden Grundschwingungen zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters zwischen Null und ungefähr λ/4- liegt, können im Sperrbereich des Filters liegen. Bei diesen Grundschwingungen erscheint der Eingang des π-Hochpasses wegen des induktiven, eingangsseitigen Quergliedes als ein sehr geringer Wechselstromwiderstand, nahezu wie ein Kurzschluß, der im Falle eines sehr kurzen Schwanzendes dem Widerstand der Kontaktvorrichtung über die kleine Induktivität des Schwanzendes parallel liegt und im Falle der Annäherung des Schwanzendes an die 2/4-Länge sich zur Kontaktvorrichtung hin auf einen sehr großen Widerstand transformiert. Durch diese ungewöhnliche Verwendung eines τζ-Hochpasses werden daher in allen in Betracht zu ziehenden Betriebsfällen die erwähnten Verluste verringert.

In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, ein π-Hochpaß-Filter im Abschluß des freien Innenleiterendes vorzusehen. Dieser Verzicht ist besonders dann möglich, wenn nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung bei einem Abschlußwiderstand ungefähr von der Größe Z/2 der Arbeitsfrequenzbereich so bemessen ist, daß die elektrische Länge des Teilleitungsstückes zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters für die höchste als Grundfrequenz vorkommende Betriebsfrequenz eine Viertelwellenlänge nicht wesentlich überschreitet.

Dieser Bemessung liegt die Überlegung zugrunde, daß dabei das freie Innenleiterende nicht in die Gegend der gefährlichen 2/2-Resonanz gelangt, und daß bei einer Länge des freien Innenleiterstückes ungefähr von der Größe einer Viertelwellenlänge der ohmsehe Abschlußwiderstand der Größe Z/2 sich auf einen ohmschen Parallelwiderstand zur Kontaktvorrichtung von der Größe Z/2 transformiert. Durch die Bemessung werden also sowohl gefährliche Resonanzerscheinungen als auch übermäßige Verluste im Abschlußwiderstand vermieden.

Unter Hinweis auf die Zeichnung sei nun ein bevorzugter Anwendungsfall für ein nach der Erfindung ausgebildetes Induktivitäts-Variometer beschrieben, für dessen Aufbau auch ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt ist.

F i g. 1 zeigt Teile der Schaltung einer Endstufe

eines Hochfrequenz-Nachrichtensenders in Form

■ eines wesentlich vereinfachten Schaltbildes. Es sei angenommen, daß an den Klemmen 1 und 2 eine Hochfrequenzspannung als Steuerspannung für die Röhre 3 zugeführt wird. Über die Hochfrequenzdrossel 4 wird dem Gitter der Röhre 3 von der Spannungsquelle 5 eine geeignete Gittervorspannung zugeführt. Die Röhre ist in Gitterbasisschaltung dargestellt, jedoch könnte sie auch ebenso gut in Kathodenbasisschaltung angeordnet sein. Über die Hochfrequenzdrossel 6 erhält die Röhre 3 von der Klemme 7, die mit einem Pluszeichen versehen ist, ihre Anodenspannung.

Über den Blockkondensator 8 ist die Anode der Röhre 3 mit dem Innenleiter 9 eines Langrohr-Variometers verbunden, der sich im Innenraum des mit unterbrochenen Linien angedeuteten Kastens 17 befindet. Die Rolle 10 dient als Kontaktvorrichtung zwischen dem Innenleiter 9 und dem Kasten. Sie wird von dem vom Mittelpunkt ausgehenden Hebelarm 11 isoliert geführt, der am Mittelpunkt 12 geerdet bzw. mit dem Kasten 17 verbunden ist.

Die Spulen 13 und 15 bilden die Querinduktivitäten eines ji-Hochpaß-Filters, dessen Längskapazität durch den Kondensator 14 dargestellt wird. Der ohmsche Widerstand 16 bildet den Abschluß des freien Innenleiterendes und ist ungefähr zwischen dem doppelten und dem halben Wellenwiderstand Z des Leitungsstückes bemessen, welches durch den Innenleiter 9 und den Kasten 17 als Gegenpol gebildet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Variometers nach der Erfindung ist der Innenleiter 9 aus Rohrmaterial hergestellt und ungefähr zu einem Dreiviertel-Kreis gebogen; ferner ist ihm ein vorzugsweise über seine ganze Länge mit dem Kasten verbundener, ihm in Stärke und Ausführung entsprechender Gegenleiter parallel geführt. Durch wenigstens eine auf dem Innenleiter und dem Gegenleiter aufliegende Rolle, vorzugsweise ein Paar solcher auf der Innen- und Außenseite beider Leiter laufender Rollen, wird ein Kurzschluß zwischen einer wählbaren Stelle des Innenleiters und der entsprechenden Stelle des Gegenleiters hergestellt.

In F i g. 2 ist eine nach diesen Grundsätzen aufgebaute Variometer-Anordnung dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den F i g. 1 und 2 mit denselben Bezügszeichen versehen.

Im rechten Teil der F i g. 2 erkennt man links der Trennwand des Kastens 17 die Hochleistungsröhre 3, welche als Siedekühlröhre ausgebildet sein kann und daher mit einem Dampf abzug 19 versehen ist. Ausgehend von der Anode der Röhre 3 besteht über den Kondensator 8 und den Bandleiter 25 eine Verbindung zu dem Eingangsende des Innenleiters 9, der innerhalb des Kastens 17 zu einem Dreiviertel-Kreis gebogen ist und von den Isolatoren 22 von der Seite her so gehalten wird, daß die Rollen 10 α und 10 b auf ihm laufen können. Diese Rollen werden über den isolierenden Arm 21 von der Kreismitte her bewegt.

Das freie Ende des Innenleiters 9 ist über den π-Hochpaß 20 und den Abschlußwiderstand 16 mit dem Kasten 17 verbunden, der Masse bzw. Erde darstellt. Die Filteranordnung 20 kann beispielsweise

ίο die in F i g. 1 dargestellten Bauelemente 13,14 und 15 enthalten.

Im linken Teil der F i g. 2 erkennt man, daß dem Innenleiter 9 ein ihm entsprechender und über seine ganze Länge mit dem Kasten 17 leitend verbundener Gegenleiter 18 parallel geführt ist. Durch die Konstruktion wird nicht nur erreicht, daß der Wellenwiderstand der durch den Innenleiter 9 und semen Gegenleiter 18 gebildeten Leitung über ihre ganze Länge 'konstant ist und dem vorgegebenen Wert entspricht, sondern es wird auch die konstruktive Möglichkeit geschaffen, durch die Rollen 10 α und 10 b eine unmittelbare Kurzschlußverbindung zwischen dem Innenleiter 9 und dem Gegenleiter 18 an einander entsprechenden Stellen zu schaffen.

Bei Anordnungen für größere Leistungen ist es zweckmäßig, sowohl den Innenleiter 9 als auch ' seinen Gegenleiter 18 in Rohrform auszubilden und Kühlwasser durch sie hindurchzuleiten. Bildet man die Kapazität 14 durch eine Wasserstrecke innerhalb eines Isolierrohres, kann das Kühlwasser für den Widerstand 16 mit zur Variometerkühlung verwendet werden und dabei am geerdeten Widerstandsende zugeführt werden. Die Pfeile 23 und 24 zeigen den Verlauf des Kühlwasserstromes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Induktivitäts-Variometer in Form eines Stückes einer abgeschirmten unsymmetrischen Hochfrequenzleitung vorbestimmten Wellenwiderstandes und veränderbarer Länge, deren Innenleiter im Innenraum eines den Außenleiter vertretenden Kastens einen Teil einer oder mehrerer Windungen in Kreis-, Schrauben- oder Spiralform bildet und der über eine längsverschiebbare Kontaktvorrichtung mit dem Außenleiter verbunden bzw. kurzgeschlossen ist, mit einer festen Verbindung des Endes des Innenleiters mit dem Außenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß diese feste Verbindung einen im wesentlichen ohmschen Abschlußwiderstand (16) enthält, dessen Größe etwa zwischen dem Wert des doppelten und des halben Wellenwiderstandes Z des Leitungsstückes (9,18) gewählt ist.

2. Variometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Abschlußwiderstand (16) ungefähr von der Größe Z mit diesem ein -π-Hochpaß-Filter (20) von derartig bemessener Grenzfrequenz in Reihe geschaltet ist, daß die Oberschwingungen der in einem höheren Teil des Betriebsfrequenzbereiches liegenden Frequenzen im Durchlaßbereich des Filters liegen.

3. Variometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Abschlußwiderstand (16) ungefähr von der Größe Z/2 der Arbeitsfrequenzbereich so bemessen ist, daß die elektrische Länge des Teilleitungsstückes zwischen der Kontaktvorrichtung (10) und dem Ende des Innenleiters (9) für die höchste als Grundfrequenz vorkommende Betriebsfrequenz eine Viertelwellenlänge nicht wesentlich überschreitet.

4. Variometer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (9) aus Rohrmaterial hergestellt und ungefähr zu einem ³/4-Kreis gebogen ist, daß ihm ferner ein vorzugsweise über seine ganze Länge mit dem Kasten (17) verbundener, ihm in Stärke und Ausführung entsprechender Gegenleiter (18) parallel geführt ist und daß wenigstens eine auf dem Innenleiter (9) und dem Gegenleiter (18) aufliegende Rolle (10), vorzugsweise ein Paar solcher auf der Innen- und Außenseite beider Leiter laufender Rollen (10 a, 10 b), vorgesehen ist, welche durch einen vorzugsweise von der Kreismitte her bewegten Arm (21) geführt wird bzw. werden und eine unmittelbare Verbindung zwischen einer wählbaren Stelle des Innenleiters (9) und der entsprechenden Stelle des Gegenleiters (18) herstellt bzw. herstellen.

5. Variometer nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenkapazität (14) des .-r-Filters (20) wenigstens zum Teil durch eine zwischen den von Erde bzw. Masse abgewendeten Enden der Querspulen (13,15) eingeschaltete Wasserstrecke, beispielsweise das Wasser in einer vom Kühlwasserstrom durchflossenen, aus Isolierstoff bestehenden Rohrlei-. tung, gebildet wird.

Bei Hochfrequenzgeneratoren, besonders bei Sendern der Hochfrequenz-Nachrichtentechnik, werden in den Abstimmkreisen häufig veränderbare Induktivitäten benutzt, welche mit großen Hochfrequenzströmen belastet werden müssen. Es ist bekannt, derartige veränderbare Induktivitäten als sogenannte Larigrohr-Variometer aufzubauen. Ein Langrohr-Variometer ist im Prinzip ein Stück einer vorzugsweise abgeschirmten Hochfrequenzleitung, dessen elektrisehe Länge mit Hilfe einer verschiebbaren Kontaktvorrichtung geändert werden kann. Bleibt der eingeschaltete Teil dieses Leitungsstückes bei allen Betriebsfrequenzen in seiner Länge wesentlich unter einer Viertelwellenlänge, sosteilt dieser eingeschaltete Teil im wesentlichen eine Induktivität dar. Dieser durch die verschiebbare Kontaktvorrichtung in seiner Länge veränderbare Teil kann daher als Induktivität einstellbarer Größe in den Schwingungskreis eines Hochfrequenzgenerators oder Nachrichtensenders eingeschaltet werden.

Wird ein Langrohr-Variometer der beschriebenen Art über seine ganze Länge als Stück einer koaxialen Leitung mit einem Kurzschlußschieber ausgeführt, so ist der zwischen dem Kurzschlußschieber und dem Ende des Leitungsstückes liegende, jeweils nicht in den Stromkreis eingeschaltete Teil völlig gegen den

■ eingeschalteten Teil des Leitungsstückes abgeschirmt und daher unwirksam. Er kann außerdem an seinem freien Ende mit einem Kurzschluß abgeschlossen sein. Langrohr-Variometer dieser Art arbeiten daher im allgemeinen ohne Störungen. Sie haben aber den Nachteil, daß sie wegen der Länge des Leitungsstückes viel Raum beanspruchen. Wird das koaxiale Leitungsstück zu einer Schraube oder Spirale aufgewickelt, so ergeben sich Konstruktionsschwierigkeiten für die Bedienungsorgane, durch welche der Kurzschlußschieber innerhalb der aufgewickelten Leitung bewegt werden soll.

Um Raum zu sparen und um die erwähnten. Kon-· struktionsschwierigkeiten zu überwinden, kann man lediglich den Innenleiter innerhalb eines Kastens in der Form eines Kreises, einer Spirale oder einer Schraubenlinie führen, wobei der Kasten den Außenleiter vertritt. Durch geeignete Anordnung des nach einer der genannten Kurven geführten Innenleiters innerhalb des Kastens kann dafür gesorgt werden, daß der Wellenwiderstand über die ganze Länge des ¹ Innenleiters den gewünschten konstanten Wert besitzt und daher die Anordnung in dieser Hinsicht sich so verhält, wie ein über seine ganze Länge als koaxiales Leitungsstück ausgeführtes Langrohr-Variometer.

Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, daß der durch die Kontaktvorrichtung jeweils abgeschaltete Teil des Innenleiters- nicht mehr in einem feldfreien Raum liegt, sondern mit dem Feld des jeweils eingeschalteten Teiles des Innenleiters gekoppelt ist. Außerdem wird der abgeschaltete Teil, das sogenannte »Schwanzende«, durch den Spannungsabfall des Hochfrequenzstromes an der Kontaktvorrichtung zu Schwingungen angeregt. Aus den genannten Gründen können sich störende Resonanzerscheinungen auf dem abgeschalteten Teil des Innenleiters ergeben. Es ist bekannt und üblich, das freie Ende des Innenleiters gegen den Kasten kurzzuschließen, um solche Resonanzerscheinungen auszuschließen. Dies führt aber nur so lange zum Ziel, als das freie Ende noch nicht in die Gegend der