Relais für koaxiale Verbindungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Relais für koaxiale Verbindungen, insbesondere zum Schalten von Strömen hoher Frequenzen. Das Relais ist ge kennzeichnet durch ein dicht verschlossenes Glas gefäss, durch magnetisch betätigbare Schaltkontakte, die im Glasgefäss untergebracht sind, wobei jeder der Kontakte einen sich nach aussen erstreckenden Anschlussleiter aufweist, der mit dem Innenleiter eines Koaxialkabelkopplungsstückes verbunden ist, durch ein Metallrohr aus nichtmagnetischem Material,
das koaxial um das Glasgefäss sich erstreckt, und durch ein Verbindungsstück, das mit den Aussenleitern der Koaxialkabelkopplungsstücke in Verbindung steht, und durch eine Erregerspule, welche das Metallrohr umgibt, um wahlweise die Schaltkontakte zu öffnen und zu schliessen.
Anhand eines Ausführungsbeipiels wird nach folgend das erfindungsgemässe Relais mit Hilfe der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt: die Fig. 1 eine Ansicht des T-Typ-Relais, wobei die Fusspartie teilweise geschnitten ist, die Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Relais der Fig. 1, die Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie<B><I>A -A</I></B> des Relaisteiles, welcher die Schaltkontaktenden aufweist,
die Fig.4 eine andere Ausführungsform eines Relais des Y-Typs im Längsschnitt.
Allgemeines Die Ausführungsbeispiele schaffen einen ein fachen, wirtschaftlichen Aufbau einer Relaiseinheit, welche eine feste Verbindung zwischen koaxialen Leitern herstellt und kein Echo erzeugt, wenn sie in einer Hochfrequenzleitung eingebaut ist. Die Energie verluste sind bis zu Frequenzen von 500 MHz ver- nachlässigbar. Die Betätigungsenergie des Relais be- wegt sich in der Grössenordnung von wenigen Watt.
Eine typische Anwendung findet das Relais für die Umschaltung von Radioantennen von einem Emp fänger auf einen Sender und umgekehrt.
Für das beste Arbeiten des Relais sollten die Merkmale folgende sein: a) Es soll einen sehr niedrigen Kontaktwider stand zwischen den Kontaktpunkten auch bei höch sten Frequenzen aufweisen.
b) Die Kontaktpunkte sollen keinen oder nur ge ringen Verschleiss zeitigen ohne ohne Änderung der Leitfähigkeit der Oberfläche, wenn der Strom fliesst.
c) Das: Relais soll eine ganz geringe elektronische Kapazität zwischen den Bestandteilen aufweisen, welche Kontakte tagen, um Energieverlust-Wirkun- gen im Kabel zu verhindern..
1d) Die Isolation zwischen den Kontakten soll bei offenem Stromkreis hoch sein.
In einem Ausführungsbeispiel des Relais werden die oben genannten Charakteristiken durch die Ver wendung von Kontakten erreicht, welche aus ferro- magnetischen Metallegierungen bestehen, welche .eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen und welche in einem evakuierten Gefäss eingeschmolzen sind, und dabei den inneren Leiter der Relaisanordnung bilden.
Die elektrische Kapazität zwischen den offe nen Kontakten beträgt nicht mehr als ein Picofarad, während der Gleichspannungs-Isolationswiderstand an den Schaltklemmen den Wert von 1014 Ohm erreichen kann. Die restliche Verlustenergie ist ab hängig von der Qualität des Dielektrikums der Ver bindungsglieder. Ein nichtmagnetisches Metallrohr vervollständigt den äusseren konzentrischen Leiter für die koaxiale Verbindung.
Ein Merkmal des vorliegenden Relais besteht ferner darin, dass seine Ansprechempfindlichkeit durch die Verwendung zusätzlicher kleiner permanen ter und bewegbarer Magnete in der Nähe der Kontaktelemente erhöht und einstellbar wird.
Die Fig. 1 zeigt ein koaxiales Vakuumrelais in der Form eines umgekehrten T, dessen drei Enden kopplungsstücke 1, 2 und 3 mit koaxialen Leitern eines Standardtyps verbunden sind. Der zentrale Teil b,-steht aus ein--m äusseren konzentrisch angeordneten kurz--n Metallrohr, welch s eine innere verschmolzene Schalteinheit der oben erwähnten Art trägt.
Der T-Typ wird nur als Beispiel angeführt, und das Relais kann ebenfalls als Y-Typ oder auf irgend eine andere pass-; nde Weise angeführt sein.
Das Metallrohr 5 bildet den äusseren Leiter der koaxialen Einheit und ist von der Erregerwicklung 4 umgeban. Die Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau des neuartigen Vakuumrelais, in welchem ein Gefäss 6, das die Kontakte an den Enden der länglichen, zungenartigen, ferromagnetischen Elemente aufweist, längs der Achse der Metallröhre 5 aus nichtmagne tischem Material angeordnet ist. Die Ausgangskon takte können wahlweise mit dem zentralen Leiter eines koaxialen Kabels verbunden werden, das mit 1 bezeichnet ist.
Der innere Durchmesser des Metall rohres 5 ist bezüglich des äusseren Durchmessers d des geschlossenen Glasrohres mit den Kontakten der art, dass dar Wellenwiderstand
EMI0002.0020
beträgt. Bei der Verwendung von Tragscheiben 16 ange messenen dielektrischen Materials kann der Wert der dielektrischen Konstanten E geändert werden, um den gewünschten Wellenwiderstand zu erreichen.
Diese Tragmittel dienen ebenfalls zum Zentrieren des Glasrohres, welches die inneren Leiter im Glas rohr in der richtigen ,axialen Lage bezüglich des Metallrohres 5 halten. Das Glasrohr 6 besteht vor zugsweise aus einem auf beiden Seiten zugeschmol- zenen Glasgefäss, dessen eines Ende nur eine An schlussklemme 7 aufweist. Eine solche Einheit ist in einem Störungsfalle leicht zu ersetzen und wird an ihrer Stelle nur durch zwei Lötverbindungen fest gehalten, welche durch die Öffnung 10 ausgeführt werden.
Sie kann aus dem Rohr 5 durch deren Oberteil entfernt werden, nachdem .das Kopplungs stück 1 durch Lösen der Schrauben 11 vom Kopf des Relais entfernt wurde.
Die Fig.3 zeigt einen Schnitt längs der Fläche<B><I>A -A</I></B> durch die Basis eines koaxialen Relais. Die Ausgänge der Schaltkontakte, welche im Glas gefäss 6 enthalten sind, enden in zwei Leitern 8 bzw. 9, welche durch das Gefäss nach aussen treten und welche elektrisch mit den zentralen Anschlüssen der Kopplungsstücke 2, 3 verbunden sind und die Verbindungen mit den Leitern der Kabel herstellen. Beispielsweise kann das Kopplungsstück 2 mittelbar mit einem Radioempfänger verbunden sein, wenn das Relais nicht erregt ist, und das Kopplungsstück 3 kann zu einem Sender führen, wann das Relais erregt ist.
Die beiden Kopplungsstücke 2 und 3 sind mittels Schrauben am nichtmagnetischen Metallblock 12 befeatigt, welcher zum Rohr 5 gehört. Eine öff- nung 10 im Block, welche um die Achse des Roh res 5 liegt, erleichtert .das Verlöten der zentralen Leiter der Kopplungsstücke 2 und 3 mit den An schlussleitern 8 und 9 der Kontakte im Gefäss 6. Die Öffnung 10 wird durch einen nichtmagnetischen Pfropfen geschlossen.
Das koaxiale Vakuumrelais wird mittels der Spule 4 erregt, die um das Metallrohr 5 liegt. An den entgegengesetzten Enden dieser Spule können zwei Platten aus magnetischem Material (13 und 13') angebracht sein, um den magnetischen Fluss zu ver dichten, welcher durch die Erregerspule 4 an den entgegengesetzten Enden des verschmolzenen Gefässes mit den Kontakten hervorgerufen wird. Eine äussere magnetische Umhüllung 15 schliesst den magnetischen Stromkreis der Platten 13 und 13' und schafft eine Abschirmung für die Spule 4.
Um die Arbeitsempfindlichkeit des Relais zu vergrössern, damit garingere Spannungen an der Spule verwendet werden können, um die Arbeitskontakte der Relais zu ,schliessen, ist ein kleiner permanenter Magnet 17 (Fig. 1) :an einem Pfropfen 18 derart angebracht, dass einer seiner Pole benachbart zu den Leitern 8 und 9 liegt. Die magnetische Polarität wird so gewählt, dass sie die Wirkung der Spule 4 unter stützt. Der Magnet 17 kann gegen die Leiter 8 und 9 oder von diesen weg bewegt werden, indem der Zapfen 18 in die Öffnung 10 ein- oder ausge schraubt wird.
Durch dieses Mittel kann die erforder liche Spannung über den Enden der Spule 4 bei spielsweise von 8 Volt auf 2 Volt erniedrigt werden, ohne die Spule für die Betätigung des Relais zu ändern. Die Ampere-Windungen des Relais können daher durch Verwendung dieses Polarisationsmagne ten auf :ein Minimum gebracht werden.
Die Fig.4 zeigt die Ausführung des Relais in Form eines: Y durch Änderung des Winkels der Kopplungsstücke 2 und 3 in bezug auf die Achse des Rohres 5. Mit dieser Ausführungsform wird eine verbesserte Hochfrequenzentkopplung erreicht. Die Leiter 8-9, welche aus dem Gefäss 6 hervorschauen, werden, wie die Fig. 4 zeigt, voneinander weggebogen und mit den Mittelleitern der Kopplungsstücke 2-3 verlötet. Seitliche Öffnungen können zur Erleich terung des Zusammenbaues vorgesehen werden.
An einigen hergestellten Einheiten wurden Prü fungen vorgenommen, indem das Relais in einem Stromkreis von 50 Ohm Impedanz und einer Hoch frequenz von 50-500 MHz eingeführt wurde. Es wurden keine, Energieverluste und eine Verbesserung des Stehwellenverhältnisses gegenüber bekannten Ausführungsformen festgestellt. Der mittlere Ver bindungsverlust war geringer als 0,5 @db und das Spannungsstehwellenverhältnis geringer als 1,2 bis zu 500 MHz. Die Lebenserwartung beträgt mehr als 107 Schaltungen.