DE1011489B - Koaxialer Abschlusswiderstand oder koaxiales Daempfungsglied fuer sehr hochfrequenteelektrische Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine koaxiale gedämpfte Leitung unter Verwendung absorbierender Medien, die sich zur reflexionsarmen Belastung eines Energieleiters wie auch zur Herstellung von hochbelastbaren, reflexionsarmen Dämpfungsvierpolen im Bereich der Dezimeter- und Zentimeterwellen eignet. Bekannt sind Anordnungen, bei denen ein gleitendes Einlaufen der hochfrequenten Energie durch zweckentsprechende konische oder exponentiell Gestaltung des einen zylindrischen Widerstand umhüllenden Außenleiters erzielt wird. Sie sind wegen der Konzentration der Wärmeleistung auf den Mittelleiter nur schlecht zur Aufnahme großer Energie geeignet. Auch ist es schwierig, bei Mikrowellen einen stoßfreien koaxialen Übergang von der ungedämpften Leitung auf den Widerstand zu erzielen.

Es ist auch bereits bekannt, Abschlußwiderstände für koaxiale Leitungen für hochfrequente elektrische Wellen unter Verwendung absorbierender Medien so auszubilden, daß das absorbierende Material auf der ao Innenseite des Koaxialmantels so angeordnet ist, daß sich in Richtung der fortschreitenden Welle, der resultierende Wellenwiderstand, ausgehend vom Wellenwiderstand, des ungestörten Energieleiters, gleitend ändert und der Dämpfungsbelag linear wächst, während der Innenleiter unbelegt ist. Bei dieser Anordnung ist der Außenleiter zwecks besserer Wärmeabführung auf seiner Innenfläche so mit absorbierendem Material belegt, daß dieses an der Eintrittsöffnung des Koaxials mit geringer Schichtdicke beginnend, sich trichterförmig allmählich dem Innenleiter nähert. Die Welle erleidet beim Einlauf in diesen Trichter eine Stoßreflexion, die um so kleiner bleibt, je geringer dessen Steigung ist. Aus technologischen Gründen kann jedoch die Einlauf schicht nicht so dünn gemacht werden, wie es zur Erzielung sehr kleiner Reflexionen erwünscht wäre.

Der geschilderte Nachteil ist durch die Erfindung bei einem koaxialen Abschlußwiderstand oder koaxialen Dämpfungsglied für sehr hochfrequente elekirische Wellen unter Verwendung absorbierender Medien, bei dem das absorbierende Material auf dem Koaxialmantel von konstantem Durchmesser so angeordnet ist, daß sich in Richtung der fortschreitenden Welle der resultierende Wellenwiderstand, ausgehend vom Wellenwiderstand des ungestörten Energieleiters nur gleitend ändert und der Dämpfungsbelag linear oder exponentiell wächst, wobei der Innenleiter vorzugsweise glatt und unbelegt ist, behoben, indem erfindungsgemäß der Außenleiter des Koaxials keilförmig geschlitzt und die absorbierende Masse als Mantel konstanter oder variabler Dicke auf der Außenseite des Koaxialmantels so aufgebracht ist, daß die lichte Weite der die Keile teilweise umfassen-Koaxialer Abschlußwiderstand

oder koaxiales Dämpfungsglied für sehr

hochfrequente elektrische Wellen

Anmelder:

Rohde & Schwarz, München 9,
Tassiloplatz 7

Dr. Rolf Eichacker, München,
ist als Erfinder genannt worden

den Absorbermasse über die gesamte Länge konstant gleich der des Außenleiters bleibt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Wärmeabfuhr durch Keilrippen möglich, die in das Material selbst eintauchen, ohne die Ausbreitungsbedingungen des Feldes zu stören.

Es ist ein Abschluß widerstand für einen Hohlleiter bekannt, bei dem der Außenleiter keilförmig geschlitzt und mit absorbierender Masse belegt ist. Hierbei ist der Hohlleiter aber keilförmig ausgebildet.

Die konstruktive Ausbildung eines koaxialen Abschlußwiderstandes zeigt Abb. 1 a und 1 b. Die über den Stecker 1 zugeführte Hochfrequenzenergie pflanzt sich zunächst im ungestörten Koaxialquerschnitt fort, dessen Außenmantel bei 2 keilförmig geschlitzt ist. Abb. 1 b zeigt die Abwicklung des Außenmantels mit sechs Schlitzen, deren Zahl nach Belieben verkleinert oder vergrößert werden kann. Wesentlich ist, daß sich die im Außenmantel verlaufenden Stromfäden ohne merklichen Stoß am Schlitzbeginn auf die einzelnen Keile 4 verteilen. Die aus dem Außenmantel ausgeschnittenen Keilräume 5 werden bis an seine innere Grenzfläche durch die absorbierende Masse 3 erfüllt. Die ursprünglich nur auf den Koaxialquerschnitt beschränkten E- und H-Felder dringen mit zunehmender Verjüngung der Keile in steigendem Maße in die Absorbermasse ein und werden dort entsprechend bedämpft. Schließlich löst sich die bereits stark geschwächte Welle an den Keilspitzen ab und wird in dem verbleibenden Halbleiterkoaxial absorbiert.

Zur Abführung der erzeugten Wärmeleistung ist die Absorbermasse von einem metallischen Rohr 6 umgeben, das auf seiner Innen- und Außenseite Kühlrippen 7 trägt, wobei die in den Absorber hineinragenden Rippenteile dem leichteren Wärmeübergang von der Masse auf den .Kühlmantel dienen. Ein

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weiterer Schritt in dieser Richtung ist die Aufbringung von Längsrippen auf die Keile. Wie aus Abb. 2 a ersichtlich, sollen diese Keilrippen 8 mit den Keilen gemeinsam in Richtung der fortschreitenden Welle spitz zulaufen, können jedoch auch nach Abb. 2b über diese hinausragen, wobei die Keilrippenspitzen immer noch in der Absbrbermasse liegen.

Eine weitere Variante zeigt Abb. 2 c, in der der durch den Herstellungsprozeß schräg nach außen verlaufende Keil durch die verlängerte Kühlrippe 7 gleitend verlängert wird, wodurch ein besonders intensiver Wärmeaustausch ermöglicht wird.

Die stetige Dämpfungszunahme im Energieleiter kann auch durch Querschlitzung des zylindrischen Außenleiters erzielt werden, die in der Abwicklung nach Abb. 3 das Bild eines oder mehrerer sich überlappender Schlitzfächer ergibt. Die über die Schlitze in den Absorber eindringenden Stromkomponenten bedampfen das Koaxial in stetig zunehmendem Maße. Es ergibt sich schließlich in der Überlappungszone der ao Schlitzfächer eine außerordentlich kräftige Bedämpfung der Welle, wobei der Übergang vom ungedämpften zum gedämpften Teil des Energieleiters durch Verkleinerung des Fächerwinkels beliebig stoßfrei gemacht werden kann.

Eine gleitende Änderung des Koaxialwellenwiderstandes läßt sich auch durch konzentrische Belegung des Koaxial-Mittelfciters erzielen, wenn dessen Durchmesser, beginnend mit dem Durchmesser des Mittelleiters, sich stetig, linear oder exponentiell der lichten Weite des Außenleiters nähert.

Um die Herstellung der für kleine Restreflexion nötigen dünnen Einlaufschicht zu umgehen, kann man die Belegung von Außen- und Innenleiter miteinander so kombinieren, nach Abb. 4, daß dieEinlauf absorption vom Außenleiter übernommen wird, während die Mittelleiterbelegung vorzugsweise die letzten Prozente der einlaufenden Gesamtenergie vernichtet. Auf diese Weise kann trotz relativ großer Teilreflexion am Mittelleiter eine sehr kleine Reflexion des Gesamt-Widerstandes erzielt werden. Beispiel: Außenlei tervordämpfung bis zum Beginn der Mittelleiterschicht 15 db, Restenergie von etwa 3 %. verteilt sich auf Mittel- und Außenleiter; angenommene Amplitudenreflexion auf dem Mittelleiter 20%, Gesamtreflexion 6%.

Das Absorptionsmaximum verlagert sich mit wachsender Wellenlänge in den rückwärtigen Teil des Abschlußwiderstandes, so daß man durch die Mittelleiterbedämpfung die Möglichkeit hat, am langwelligen Ende des Betriebsfrequenzbereiches eine Verbesserung der Reflexionseigenschaften zu erreichen.

Die Absalutmessuing großer Leistungen im Dezimeter- und Zentimeterwellengebiet läßt sich besonders vorteilhaft unter Verwendung thermischer Leistungsmeßgeräte durchführen, die den die Energie anliefernden Koaxialleiter in weiten Frequenzbereichen reflexionsfrei abschließen. Nachdem das Meßgerät jedoch die ganze HF-Energie aufnehmen müßte, teilt man das Gerät gerne in zwei Einzelgeräte auf, einen Dämpfungsvierpol, der imstande ist, die gesamte zu messende Leistung zu verarbeiten und ein thermisches Leistungsmeßgerät für Leistungen unter etwa 1 Watt, das an den Ausgang des Dämpfungsvierpols geschaltet wird. .

Erfindungsgemäß wird ein solcher Dämpfungsvierpol allgemein dadurch realisiert, daß man einen der beschriebenen Abschlußwiderstände durch einen spiegelbildlich auf das senderabgewandte Ende des Widerstandes aufgesetzten gleichartigen Widerstand ergänzt.

Bei der entsprechenden Keilausführung nach Abb. 5

des Dämpfungsvierpols wird man die sich gegenüber- ;';

stehenden Keile zweckmäßig alternierend anbringen, :

so daß immer zwischen zwei Keilen der einen Vieqpol- H

hälfte ein Keil der anderen Hälfte zu liegen kommt. J

Die gegenseitige Eintauchtiefe der Keile bestimmt die ί

erzielbare Dämpfung. , ι

Die Dämpfung der mit Sohlitzfächern versehenen

Abschlußwiderstände ist durch die maximale Schütz- ; länge am Ort größter Fächerbreite definiert und kann

somit auf beliebige Werte eingestellt werden. ,::!

Als besonders vorteilhaft erweist sich als Absorber- ;{

material eine Mischung aus einer hochbelastbaretiEin- |

bettungsmasse mit Hochfrequenzeisen, durch welches ·

im wesentlichen die Mantelströme bedämpft werden. :,

Durch Zusatz halbleitender Materialien kann gilejeh- -4

zeitig auch eine Spannungsdämpfung erreicht werdeiiv, ¥

Claims (12)

Patentansprüche: , . |

1. Koaxialer Abschluß widerstand oder koaxiales I Dämpfungsglied für se-hr hochfrequente elektrische .5 Wellen unter Verwendung absorbierender Medien, ti bei dem das absorbierende Material auf dem, Ko- ;i; axialmantel. von konstantem Durchmesser so aiige- I ordnet ist, daß sich in Richtung der fortschreitenden | Welle der resultierende Wellenwiderstand,' ausgehend vom Wellenwiderstand des ungestörten Energieleiters nur gleitend ändert und der Όψψ~ | fungsbelag linear oder exponentiell wächst, wobei | der Innenleiter vorzugsweise glatt und unbelegt s; ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter | des Koaxials keilförmig geschlitzt und die ab§ür- }■ bierende Masse als Mantel konstanter oder f variabler Dicke auf der Außenseite des Koaxial- ■»: mantels so aufgebracht ist, daß die lichte Weite $ der die Keile teilweise umfassenden Absorber- f; masse über die gesamte Länge konstant gleich der J des Außenleiters bleibt.

2. Abschluß widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf den Aoßenleiterkeilen als auch auf einem die Absorbermasse umhüllenden Schutzmantel metallische Rippen aufgebracht sind, deren verlängerte Ebene durch die Koaxialachse läuft, wobei die Keilrippen mit den Keilen gemeinsam in Richtung der fortschreitenden Welle spitz zulaufen, während die den Schutzmantel durchdringenden Rippen als Strahlbleche ausgebildet und in den Zwischenräumen zwischen den Keilrippen angeordnet sind.

3. Abschlußwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilrippen über die Keilspitzen hinausgeführt sind und ihrerseits spitz zulaufen oder in Verlängerung der Keilspitzen unter flachem Winkel auf den. Schutzmantel zulaufen.

4. Abschlußwiderstand nach Anspruch 3, ,da^ durch gekennzeichnet, daß die Keilrippen dem: Schutzmantel durchdringen und außerhalb desselben zur Abstrahlung der Wärme an die Luft verwendet werden. , . "..

5. Abschlußwiderstand nach Anspruch 1, dar, durch gekennzeichnet, daß Schlitze quer zur Koaxialachse, in Richtung der Achse hinterem-vl| andergestaffelt, so angebracht sind, daß rhffc Länge, beginnend mit sehr kleinen Werten,::, mif Richtung der fortschreitenden Welle stetig, lineajr^:iijjj oder nach einem exponentiellen Gesetz, zunimm|ii

6. Abschlußwiderstand nach Anspruch 5, ,' durch gekennzeidhnet, daß am Umfang des Außen" leiters mehrere Schutzstaffeln angebracht sind, die

1 Oil

sich in Richtung der fortschreitenden Welle in stetig zunehmendem Maße alternierend überlappen.

7. Abschlußwiderstand nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende Außenleiterbelag von einem metallischen Schutzmantel umgeben ist, der innen und außen Längsrippen trägt.

8. Abschlußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter des Koaxials mit einer konzentrischen, absorbierenden Schicht belegt ist, deren Durchmesser, beginnend mit dem Durchmesser des Mittelleiters, in Richtung der fortschreitenden Welle nach einem linearen oder exponentiellen Gesetz zunimmt. *5

9. Absdhlußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere zur Entnahme einer geteilten Spannung auf der senderabgewandten Seite des Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Anschluß eines Meßgerätes vorgesehen sind, der Dämpfungsbelag in Richtung der fortschreitenden Welle bis zu einem gewünschten Wert zu- und dann wieder auf Null abnimmt, und die geometrische Konfiguration des so gebildeten Dämpfungsvieirpols spiegelsymmetrisch ist. 25 '

10. Abschlußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleiterkeile der einander gegenüberstehenden Vierpolhälften alternierend so angeordnet sind, daß stets zwischen zwei Keilen des Eingangskoaxials ein Keil des Ausgangskoaxials liegt.

11. Abschluß widerstand nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sich vom Eingangsstecker aus in Richtung der fortschreitenden Welle verbreiternden Schlitzfächer nach Erreichen einer gewünschten Endbreite bei weiterem Fortschreiten in derselben Richtung wieder auf die Ausgangsbreite zurückgehen.

12. Abschlußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als absorbierendes Material Mischungen aus einem isolierenden Binder und einem Halbleiter und/oder Eisenpulver bzw. Eisenverbindungen verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 590651, 697 892;
USA.-Patentschrift Nr. 2 646 549.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 709 586/304 6.