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Mikrowellenschalter und Speiseleitungsumschalter
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenschalter sowie einen S peiseleitungsumschalter unter Anwendung des erfindungs gemässen Schalters. Bei Mikrowelleneinrichtungen wird häufig die Aufgabe gestellt, eine Spei- seleitung - im folgenden : gemeinsame Speiseleitung - an zwei weitere Speiseleitungen - im folgenden : Anschlussleitungen-derart anzuschliessen, dass die Energie aus der gemeinsamen Speiseleitung in die eine der beiden Anschlussleitungen ohne Dämpfung, und in die anderespeiseleitung mit einer vorgeschriebenen Dämpfung durchströmt. In diesem Fall wird die eine Anschlussleitung als eingeschaltet und die andere als ausgescha1- tet betrachtet.
Auf die Einwirkung eines Steuersignals müssen die Anschlussleitungen abwechselnd eingeschal-
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ausgeschaltet werden (Umschaltung).oder Stäbe, die in dieSpeiseleitung hineinreichen, angewendet. Der Nachteil dieser bekannten Umschalter besteht in ihrem komplizierten Aufbau und darin, dass sie infolgedessen oft schadhaft werden. Die Masse der beweglichen Bestandteile ist gross ; demzufolge wird zur Umschaltung eine bedeutende Leistung benötigt, wobei auch die Verwirklichung der vorgeschriebenen Dämpfung in Richtung der ausgeschalteten Anschlussleitung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist und auch der reflexionsfreie Abschluss derselben, insbesondere bei hohen Leistungen, nur schwierig durchgeführt werden kann. Es ist eine Lösung bekannt, bei welcher die Schaltung auf der Unterbrechung bzw.
Schliessung einer unabgeschirmten Bandleitung beruht (USA-PatentschriftNr. 2, 866, 167). Bei dieser Lösung fällt aber die zwischen den gegeneinander verschobenen Leitungen entstehende erzielbare Dämpfung infolge der auftretenden Kopplung in ausgeschaltetem Zustand, in die Grössenordnung von 25 dB.
Die oben angeführten Nachteile werden durch die Anwendung der erfindungsgemässen Schaltelemente in dem Speiseleitungsumschalter beseitigt.
Der erfindungsgemässe Mikrowellenschalter wird in Verbindung mit symmetrischen Bandleitungen mit Luftisolation angewendet und dient zurSicherung derEnergiefortpflanzung abwechselnd dämpfungsfrei bzw. mit vorgeschriebener Dämpfung zwischen zwei Punkten dieser Bandleitung.
Die Erfindung betrifft demgemäss einenMikrowellenschalter für symmetrische Bandleitungen, in welchem ein Abschnitt des Innenleiters der Bandleitung zur Längsachse der Speiseleitung senkrecht verschiebbar angeordnet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Seiten des verschiebbaren Innenleiters je eine aus leitendem Material bestehende Seitenwand angebracht ist, wobei die Seitenwände mit beiden Aussenleitern in metallischem Kontakt stehen und der gegenseitige Abstand der Seitenwände etwa das 0, 3-fache der geringsten Wellenlänge des Betriebsfrequenzbandes beträgt oder geringer ist.
Auf diese Weise wird in ausgeschaltetem Zustand ein Dämpfungsglied unterhalb der Grenzfrequenz, dessen Dämpfung beliebig hoch gewählt werden kann, gebildet.
Es werden in den Speiseleitungsumschaltern gleichzeitig mehrere Schaltelemente angewendet. Das Umschalten erfolgt mittels verschiebbarer Innenleiter der einzelnen in die Anschlussleitungen eingebauten Schaltelemente derart, dass der verschiebbare Innenleiter in der anzuschaltenden Anschlussleitung zwischen den Grundplatten in der Mitte angeordnet wird und durch die Verbindung der festen Innenleiter den
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Weg der Energiefortpflanzung sichert. Im Gegensatz dazu wird der Innenleiter in der auszuschaltenden
Anschlussleitung aus der Mittellage verschoben, die Verbindung der festen Innenleiter hiemit unterbro- chen und zugleich ein Dämpfungsglied unterhalb der Grenzfrequenz gebildet. Infolgedessen wird der Weg der Energiefortpflanzung abgeschlossen.
Die Einstellung des vorgeschriebenen Dämpfungswertes zwischen der gemeinsamen Leitung und der ausgeschalteten Anschlussleitung erfolgt bei hohen Dämpfungswerten durch die entsprechende Wahl der
Längenabmessung des entstandenen Dämpfungsgliedes unterhalb der Grenzfrequenz.
Beträgt die vorgeschriebene Dämpfung einen genau bestimmten geringen Wert, so dient zur Einstellung der vorgeschriebenen Dämpfung erfindungsgemäss ein zwischen diebeidenAnschlussleitungen einge- bauterRichtungskoppler, welcher einen vorgeschriebenen Anteil der aus der gemeinsamenSpeiseleitung in die eingeschalteteAnschlussleitung übergeleitetenEnergie in die ausgeschaltete Anschlussleitung einspeist. Zum reflexionsfreien Abschluss der ausgeschalteten Anschlussleitung dient eine Hilfsspeiseleitung mit einem angepassten Abschluss. Diese Hilfsspeiseleitung wird mittels eines weiteren Schaltelementes an die ausgeschaltete Anschlussleitung angeschlossen.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der Zeichnung mit Hilfe von beispielsweisen Ausführungen näher erläutert.
Ein erfindungsgemässes beispielsweises Schaltelement ist inFig. l und 2 dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schnitt senkrecht zu den Grundplatten der Bandleitung, längs der Ebene B-B der Fig. 2 und Fig. 2 stellt einenschnitt parallel zu den Grundplatten der Bandleitung längs derEbeneA-A der Fig. 1 dar, Fig. 3 stellt eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Umschalters dar und Fig. 4 die erfindungsgemässe Anwendung eines Richtungskopplers in einem erfindungsgemässen Umschalter.
Wie in Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind die Innenleiter 3 und 4 in der Mitte zwischen den Grundplatten 1 und 2 fest angeordnet. Die Lage dieser Innenleiter wird durch die aus Hochfrequenz-Isolierstoff, z. B. aus Trolitul, bestehenden Stützen 5 und 6 gesichert. Die Ümschaltung wird mittels eines verschiebbaren Innenleiters 7 veranlasst. Gemäss der dargestellten Ausführung liegt der verschiebbare Innenleiter 7 auf den festeninnenleitern 3 und 4 auf und demzufolge ist die Übertragung zwischen den beiden festen Innenleitern gesichert. In Fig. 1 und 2 befindet sich das Schaltelement in eingeschalteter Lage. Nach dem Umschalten verschiebt sich der Innenleiter 7 in die Nut 8 der Grundplatte 1 und unterbricht die Verbindung zwischen denInnenleitern 3 und 4.
Auf diese Weise bildet dieser Abschnitt der Grundplatten 1 und 2, der keinen Innenleiter enthält, samt den Seitenwänden 13, 14. durch welche die Grundplatten 1 und 2 galvanisch verbunden sind, ein Dämpfungsglied unterhalb der Grenzfrequenz, und die Energieströmung zwischen den festen Innenleitern 3 und 4 wird unterbrochen.
Ein entsprechender Wert des gegenseitigen Abstandes der Seitenwände 13 und 14 beträgt etwa das 0, 3-fache der geringsten Wellenlänge des Betriebsfrequenzbandes.
Die vorgeschriebene Dämpfung kann durch die Änderung des Abstandes zwischen den festen Innenleitern 3 und 4 eingestellt werden. Zur Führung des verschiebbaren Innenleiters während der Umschaltung dienen die Bolzen 9 und 10 aus Hochfrequenz-Isolierstoff (Trolitul), welche durch die Bohrungen der Innenleiter bis an die Grundplatten 1 und 2 hindurchreichen.
Zur Erzielung einer betriebssicheren Betätigung wird eine metallische Berührung zwischen dem verschiebbaren Innenleiter und den festen Innenleitern mittels Glimmerplättchen 11 und 12 verhindert. Die Dicke dieser Plättchen ist äusserst gering, höchstens 0, 1 mm, wobei die Länge im Vergleich zu der mitt- leren Wellenlänge des Bstriebsfrequenzbandes vernachlässigbar ist ; sie macht z. B. 1/16 derselben aus. Auf diese Weise entsteht in eingeschalteter Lage jeweils eine kapazitive Kopplung der Innenleiter.
ZurSicherung einer einfachen Konstruktion wird der verschiebbare Innenleiter aus ferromagnetischem Material hergestellt, wobei die Oberfläche einengutleitenden Überzug trägt. Auf diese Weise kann derselbe mittels Elektromagneten, die ausserhalb der Grundplatten angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt sind, unmittelbar verstellt und in seiner neuen Lage festgehalten werden. Demgemäss werden keine Bestandteile, die aus der Speiseleitung hinausragen, benötigt. Auch die zu bewegende Masse ist gering ; infolgedessen können auch Elektromagnete mit geringer Leistung angewendet werden.
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ist in beispielsweiser Ausführung in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt den Speiseleitungsumschalter in Draufsicht, senkrecht auf die Grundplatte 15, wobei die andere Grundplatte entfernt wurde.
Die Anwendung des dargestellten Speiseleitungsumschalters ist zweckmässig, wenn die vorgeschriebene Dämpfung zwischen der gemeinsamen Speiseleitung und der ausgeschalteten Anschlussleitung hoch ist. Die Innenleiter der Bandleitung mit Luftisolation sind zwischen den beiden Grundplatten in der Mitte angeordnet. Zur Befestigung der Innenleiter dienen die Isolier-Stützen 16 aus Trolitul. Eine Energieüber-
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mittlung kann zwischen der gemeinsamen Speiseleitung 17 und einer der Anschlussleitungen 18 bzw. 19 vorgenommen werden. DieSchaltung wird durch die verschiebbaren Innenleiter 20 durchgeführt. In Fig. 3 ist der zur Verbindung der festeninnenleiter 19 und 25 dienende verschiebbare Innenleiter sowie dieobere
Grundplatte nicht dargestellt. In der dargestellten Lage ist das in die Anschlussleitung 18 eingebaute Schaltelement eingeschaltet.
Die Energie wird demgemäss ungestört in den Speiseleitungszweig 22 und von dort über die Abzweigung 23 in die gemeinsame Speiseleitung geleitet. Die elektrische Längenab- messung der amEnde offenenSpeiseleitungszweige 24 und 25 ist derart gewählt, dass dieselben in der Ab- zweigstelle als Trennung wirken und demgemäss keine Energie aus den Speiseleitungen 17 und 18 in diese
Zweige gelangen kann. Zugleich befindet sich das in die Anschlussleitung 19 eingebaute Schaltelement in ausgeschalteter Lage und bildet mit den Seitenwänden 26 und 27 ein Dämpfungsglied unterhalb der
Grenzfrequenz, was eine hohe Dämpfung zwischen der Anschlussleitung 19 und der gemeinsamen Speise- leitung 17 bedeutet. Der Wert der Dämpfung kann durch entsprechende Wahl der Längenabmessung des Dämpfungsgliedes unterhalb der Grenzfrequenz auf den vorgeschriebenen Wert eingestellt werden.
In Fig. 3 befindet sich die Anschlussleitung 18 in eingeschalteter, und die Anschlussleitung 19 in ausgeschalteter Lage. Ein reflexionsfreier Abschluss der ausgeschalteten Anschlussleitung 19 wird mittels eines angepassten Hochfrequenzeisens 30, welches über ein erfindungsgemässes Schaltelement durch Zwischenfügung des verschiebbaren Innenleiters 20 an die abgezweigte Leitung 28 angeschlossen wird, gesichert.
Die Längenabmessung des am Ende offenen Speiseleitungsabschnittes 32 ist derart gewählt, dass derselbe in derAnschlussleitung 19 keine Reflexionen veranlasst. Die verschiebbaren Innenleiter 20 werden von den Isolierstäben (Trolitul-Stäben) 33 geführt.
Beim Umschalten werden die zwischen die festen Innenleiter 18 und 22 bzw. zwischen den Innenleiter 28 und das Hochfrequenzeisen 30 eingebauten Schaltelemente in die ausgeschaltete Lage gebracht.
Zugleich werden die zwischen die festen Innenleiter 19 und 25 bzw. zwischen den Innenleiter 24 und das Hochfrequenzeisen 34 eingebauten Schaltelemente eingeschaltet. Bei dieser Stellung der Schaltelemente ist die Übertragung zwischen der Anschlussleitung 19 und der gemeinsamen Leitung 17 frei, wobei die ausgeschaltete Anschlussleitung 18 durch das Hochfrequenzeisen 34 reflexionsfrei abgeschlossen ist.
Falls die vorgeschriebene Dämpfung zwischen der gemeinsamen Speiseleitung und der ausgeschalteten Anschlussleitung einen genau festgestellten, geringen Wert hat, so wird der oben beschriebene Speiseleitungsumschalter durch einen Richtungskoppler ergänzt.
Der ergänzte Speiseleitungsumschalter ist in Fig. 4 in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt.
Fig. 4 zeigt den Speiseleitungsumschalter in Draufsicht, wobei eine Grundplatte entfernt ist. Das Bezugszeichen der gezeigten Grundplatte ist 35. Die Zweige 36 und 37 des in der symmetrischen Bandleitung. ausgebildeten Richtungskopplers verbinden metallisch die Anschlussleitungen 38 und 39 miteinander. Infolgedessen wird ein Anteil der aus der gemeinsamen Speiseleitung 40 in die Anschlussleitung 38 geleiteten Energie in die ausgeschaltete Anschlussleitung 39 übertragen. Infolge der Richtwirkung des Richtungkopplers strömt die ganze umgekoppelte Energie in der Richtung des Ausganges 41 der ausgeschalteten Leitung, wobei keine Energie an die Belastung 42 gelangt.
Die Einstellung der Dämpfung zwischen der ausgeschalteten Anschlussleitung und der gemeinsamen Speiseleitung auf einen vorgeschriebenen Wert erfolgt durch die entsprechende Wahl der Kopplung des Richtungskopplers. Da der übliche Wert etwa 10-20 db beträgt, können bei dieser Ausführungsform die Seitenwände der Dämpfungsglieder unterhalb der Grenzfrequenz wegbleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikrowellenschalter für symmetrische Bandleitungen, in welchem ein Abschnitt des Innenleiters der Bandleitung zur Längsachse der Speiseleitung senkrecht verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seiten des verschiebbaren Innenleiters je eine aus leitendem Material bestehende Seitenwand angebracht ist, wobei die Seitenwände mit beiden Aussenleiter in metallischem Kontakt stehen und der gegenseitige Abstand der Seitenwände etwa das 0, 3-fache der geringsten Wellenlänge des Betriebsfrequenzbandes beträgt oder geringer ist.