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Kopplungsvorrichtung zum Anschliessen des Einganges und
Ausganges einer Wanderfeldverstärkerröhre an einen rechteckigen Hohlleiter
Bei Mikrowellenübertragungseinrichtungen besteht oft die Aufgabe, zwischen einer Wanderfeldver- stärkerröhre und dem Hohlleitersystem eine Mikrowellenkopplung herzustellen. Es ist dabei eine wichtige
Forderung, dass die Kopplung geringen Verlust und ein breites Band aufweist. Diese beiden Forderungen können gleichzeitig nur schwer befriedigt werden. Die Hohlleiterkoppler sind in der Regel verlustarm, i aber schmalbandig. Helixkoppler haben zwar eine grosse Bandbreite, sie weisen aber dafür einen beträcht- lichen Verlust auf. Deshalb werden bei den Mikrowellenübertragungseinrichtungen vor allem Hohlleiter- koppler verwendet.
Neuere Hohlleiterkoppler sind derart aufgebaut, dass in den Mitten der Breitseiten eines Hohlleiters von verringerter Höhe von etwa 10 mm je eine Bohrung vorgesehen ist, in welche die Wanderfeldröhre eingesetzt ist. Am einen Ende des Hohlleiters von verringerter Höhe ist ein regelbarer Kurzschluss vorge- sehen, während sein anderes Ende mittels eines Überganges an das Hohlleitersystem von voller Höhe ange- schlossen'ist. Das Mass der Kopplung kann durch den regelbaren Kurzschluss geändert werden. Auf diese
Weise hergestellte Hohlleiterkoppler sind verlustarm. Sie sind aber mit dem Nachteil einer beträchtlichen
Reflexion behaftet. Die Reflexion wird in üblicher Weise durch eine grosse Anzahl (6-8-10) in der Um- gebung einer versuchsweise bestimmten Stelle des Hohlleiters angebrachten Abstimmschrauben vermindert.
In der Regel befinden sich diese Abstimmschrauben zum Teil auf der Mittellinie der breiteren Hohlleiter- seite und zum Teil entlang einer hiezu senkrechten Achse und eventuell in mehreren Reihen, aber in je- dem Fall in der unmittelbaren Nähe voneinander. Eine derartige Anordnung hat zur Folge, dass die ein- zelnen Abstimmwirkungen entsprechend der Zapfenzahl summiert werden. Aus der Anwendung von vielen
Zapfen ergibt sich aber, dass das Erzielen einer entsprechenden Abstimmung und der Symmetrie sowie einer entsprechenden Anpassung sehr umständlich ist und eine schwierige Aufgabe darstellt.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, dass die günstigsten Stellen für die gruppenweise Anordnung der Abstimmzapfen durch Versuche festgestellt werden müssen, was ebenfalls eine schwierige und kritische Aufgabe ist.
Durch die Erfindung werden die geschilderten Nachteile behoben und es wird eine Kopplungsvorrich- tung mit geringem Verlust und geringer Reflexion geschaffen, die schnell eingestellt werden kann.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Kopplungsvorrichtung zum Anschliessen des Einganges und
Ausganges einer Wanderfeldverstärkerröhre an einen rechteckigen Hohlleiter, bei welcher die einander gleich ausgebildeten Ein-und Auskopplungszweige aus einem rechteckigen Hohlleiter mit einer gegen- über dem anzuschliessenden Hohlleiter verringerten Höhe, einem von der verringerten auf die volle Höhe übergehenden Übergangshohlleiterabschnitt und einem Hohlleiterabschnitt von voller Höhe bestehen, wo- bei der Hohlleiter mit verringerter Höhe in der Mitte der breiteren Seite eine Bohrung aufweist, durch die die Röhre hindurchgeführt ist, und am einen Ende mit einem verstellbaren Kurzschluss versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet,
dass zur Feinabstimmung der Kopplungsvorrichtung in der Längsmittellinie der breiten Seiten der die Ein- und Auskopplungszweige bildenden Hohlleiter je drei Zapfen vorgesehen sind,
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deren in den Innenraum des Hohlleiters ragende Länge veränderlich ist, wobei der gegenseitige Abstand der Abstimmzapfen dem Drittel oder dem Sechstel der bei der gegebenen Frequenz im Hohlleiter auftre- tenden Welleniänge gleich ist oder von diesem Wert höchstens um 20% abweicht. Auf diese Weise wird der Aufbau der Kopplungsvorrichtung wesentlich vereinfacht und eine raschere Einstellung ermöglicht.
Bei den Wanderfeldverstärkem von Mikrowellenübertragungseinrichtungen besteht die wichtige wei- tere Forderung, dass die Verstärkung bei konstanter Eingangsleistung in einem einem Mikrowellenkanal entsprechenden Frequenzband keine höheren Schwankungen als einige Zehntel dB aufweist. Dies ist eine sehr strenge Vorschrift, die bei den bekannten Kopplungsvorrichtungen nur durch langwierige Einstellung und oft nur unzulänglich eingehalten werden kann. Die erfindungsgemässe Kopplungsvorrichtung ermöglicht dagegen, dieser Forderung bei verhältnismässig schneller Einstellung gerecht werden zu können.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel . der erfindungsgemässen Kopplungsvorrichtung in einem Längsschnitt nach einer zu den schmäleren Seiten der Hohlleiter parallelen und in der Mittellinie der Hohlleiter liegenden Ebene dargestellt ist.
Die Mikrowellenleistung wird durch den Eingangszweig der Kopplungsvorrichtung in den Anfangsab- schnitt einer Wanderfeldverstärkerröhre eingekoppelt, während ihr Ausgangszweig die verstärkten Signale vom Ende der Röhre auskoppelt.
Die Ein- bzw. Auskopplungszweige der Kopplungsvorrichtung sind einander gleich ausgebildet. Die
Mikrowellenleistung tritt über einen Hohlleiter 1 in die Kopplungsvorrichtung. Sie schreitet entlang eines Überganges 2 und gelangt aus einem Hohlleiter 3 von verminderter Höhe in eine Wanderfeldröhre 14, die in der Zeichnung nur in ihren Umrisslinien angedeutet ist. In der Mitte der breiteren Seiten des Hohllei- ters 3 von verminderter Höhe ist je eine Bohrungvorgesehen, wobei die Wanderfeldröhre durch diese Boh- rungen hindurchgeführt ist. Die Kopplung wird vor allem mittels eines verstellbaren Kurzschlusses 4 ein- gestellt. Um die Kopplung zu vervollständigen und die Reflexion zu verringern, sind Abstimmzapfen 5 vorgesehen.
Der gegenseitige Abstand der Abstimmzapfen beträgt ungefähr ein Drittel der Wellenlänge im
Hohlleiter. Dies ; bedeutet, dass die Zapfen bei einer vorgegebenen Wellenlänge annähernd in gleichen Ab- ständen liegen. Die Tauchtiefe der Zapfen, mit der sie in den Hohlleiterraum hineinragen, ist verstell- bar. Durch Verstellung der Tauchtiefen der drei Zapfen können der absolute Wert und die Phase der durch sie gebildeten Admittanz innerhalb weiter Grenzen geändert werden. Die Feineinstellung des Wanderfeld- röhrenverstärkers ist auf diese Weise durch einfache Mittel ermöglicht.
Der Ausgangshohlleiterzweig ist dem Eingangshohlleiterzweig gleich aufgebaut. Das durch die Wan- derfeldröhre verstärkte Signal gelangt vom Ausgangsende der Wanderfeldröhre in einem Hohlleiterabschnitt
6 von verringerter Höhe, wonach das Signal durch einen Übergang 7 hindurch in einen Ausgangshohlleiterabschnitt 8 gelangt. In den Mitten der breiteren Seiten des Hohlleiters 6 von verminderter Höhe ist ebenfalls je eine Bohrung vorgesehen, durch welche die Wanderfeldröhre hindurchgeführt ist. Die grobe Einstellung der Auskopplung kann durch einen beweglichen Kurzschluss 9 erreicht werden. Zur Feineinstellungdienen Abstimmzapfen 10, deren gegenseitige Abstände ebenfalls annähernd ein Drittel der Wel- lenlänge im Hohlleiter betragen.
Durch Anbringung der Abstimmzapfen im Übergangshohlleiterabschnitt werden die Abmessungen der Kopplungsvorrichtung wesentlich verringert.
Soll die Kopplungsvorrichtung nicht bei einer einzigen Frequenz, sondern in einem Frequenzbereich verwendet werden, dann muss der Abstand zwischen den Abstimmzapfen derart gewählt werden, dass er bei der mittleren Frequenz des Frequenzbereiches dem Drittel der im Hohlleiter auftretenden Wellenlänge gleich wird. Ist der Abstand zwischen den Abstimmzapfen unveränderlich, so kann die Kopplung vorrichtung in einem Frequenzbereich verwendet werden, in dem der Abstand zwischen dem Abstimmzapfen vom Drittel der bei der gegebenen Frequenz im Hohlleiter auftretenden Wellenlänge höchstens um 20% abweicht. Dies entspricht einem Frequenzbereich von etwa : IWO.
Zum Feinabstimmen ist auch eine Anordnung geeignet, bei welcher der Abstand zwischen den Ab- stimmzapfen dem Sechstel der bei der gegebenen Frequenz im Hohlleiter auftretenden Wellenlänge gleich ist oder von dieser höchstens um 20% abweicht.
Die Ein- und Auskopplungshohlleiter sind mit einem Metallrohr 11 verbunden. Metallröhrchen 12 und 13 dienen zum Verhindern der Strahlung, wobei sie bei der Durchgangsstelle der Wanderfeldröhre an die Aussenseiten der Hohlleiter angeschlossen sind.
In der Zeichnung ist die Wanderfeldröhre nur durch ihre Umrisslinien dargestellt worden, wodurch angedeutet werden soll, dass in der Kopplungsvorrichtung Wanderfeldröhren verschiedener Art vorgesehen sein können. Um eine richtige Wirkungsweise zu gewährleisten, muss aber die Ausbildung der Kopplung vorrichtung an den inneren Aufbau der Wanderfeldröhre angepasst sein.