DE1015510B - Einstellbarer koaxialer Viertelwellenlaengentransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Impedanzanpassung in Rundfunk- bzw. Radiofrequenzkreisen und betrifft vorzugsweise die Anpassung des Wellenrichterstandes einer Übertragungsleitung an die Eingangsimpedanz eines Luftleiters oder eines Luftleitersystems.

Die Impedanz eines Luftleitersystems unterscheidet sich mitunter stark von dem Wellenwiderstand einer Übertragungsleitung zum Speisen des Luftleitersystems mit Energie. Will man daher eine optimale Energieübertragung aus dem Leiter in das Luftleitersystem erzielen, so muß man einen Impedanztransformator verwenden. Es sind bereits verschiedene Impedanztransformatoreinrichtungen vorgeschlagen worden; bei diesen vorgeschlagenen Einrichtungen kann jedoch das Impedanztransformatorverhältnis nur schwer verändert werden. Die Impedanz einiger Luftleitersysteme kann nicht immer mit Genauigkeit vorausberechnet werden, und daher ist es während der Installation erforderlich, entweder die Impedanz des Systems auf die eine oder andere Weise zu ändern oder in einem gewissen Ausmaß eine Fehlanpassung zwischen dem- Luftleitersystem und der Übertragungsleitung, welche das Luftleitersystem speist, mit entsprechendem Verlust an Übertragungsenergie in Kauf zu nehmen.

Beispielsweise ist es bei einem üblichen Luftleitersystem derjenigen Gattung, welche als Yagi-Luftleiter bekanntgeworden ist, bei welchem das Zuleitungselement gefaltet ausgebildet wird, gebrauchlieh, die Impedanz des Luftleitersystems an den Wellenwiderstand einer es speisenden Übertragungsleitung dadurch anzupassen, daß das Verhältnis der Durchmesser der beiden Arme des gefalteten Elementes verändert wird. Ein solches Vorgehen ist mitunter unbequem.

Es ist bereits bekannt, zwei Impedanzen mittels eines Hochfrequenzübertragers aneinander anzupassen, welcher aus einem äußeren zylindrischen Leiter und einem inneren Leiter besteht, der gleichachsig innerhalb des äußeren Leiters durch Isolierkörper gehalten wird, wobei die Anpassung durch Veränderung der mittleren Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter eingeregelt wird.

Die bekannten Impedanzanpassungsvorrichtungen eignen sich nicht dazu, unter Druck gesetzt werden zu können, und sie sind auch häufig zu sperrig, um bei Frequenzen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, Verwendung zu finden; sie würden sich praktisch nur für das extrem hohe Frequenzspektrum, beispielsweise für Wellenlängen von einigen Zentimetern oder Dezimetern, eignen.

Durch die vorliegende Erfindung wird jedoch ein Einstellbarer koaxialer
Viertelwellenlängentransformator

Anmelder:
British Telecommunications

Research Limited,

Taplow, Buckinghamshire

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 26. November 1952

Frederick James Cox, Taplow, Buckinghamshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

leicht zu bedienendes, robustes und einfach ausgebildetes Gerät geschaffen, welches sich für die Befestigung an der Spitze des Luftleitermastes eignet.

Mittels des Erfindungsgegenstandes ist es möglich, das Problem der Impedanzanpassung einer gleichachsigen Zuleitung an einen Dipol, welcher auf der Spitze eines Antennenmastes sitzt, zu lösen.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ist darin zu sehen, daß der Außenleiter des Transformationsstückes keine Durchbrechung aufzuweisen braucht, wodurch die Abdichtung des Zuleitungssystems ermöglicht oder erleichtert wird.

Der erfindungsgemäße einstellbare koaxiale Viertelwellenlängentransformator, bei dem der Innenleiter durch mit Abstand voneinander versehenen Scheiben aus Isolierstoff gehalten wird, deren Ebenen zur Längsebene des Transformators verlaufen, ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe eine Aussparung aufweist, durch welche hindurch der Innenleiter durchgefädelt wird, daß die Abmessungen der Aussparungen solcher Art sind, daß der Innenleiter mit Schiebesitz in den Aussparungen gehalten wird, daß die Durchmesser der Scheiben solcher Art sind, daß die Scheiben mit Gleitsitz im Rohr gehalten sind, und daß der Innenleiter genügend starr ist, um sicherzustellen, daß der Innenleiter zusammen mit den daraufsitzenden Scheiben in das Rohr hineingleiten

70S 695/235

und aus ihm herausgezogen werden kann, und zwar wiederholt, ohne daß Knicken eintritt. Auf diese Weise bilden die Scheiben die vorerwähnten Isolierkörper, und das Transformatorverhältnis des Impedanztransformators lcann unschwer dadurch verändert werden, daß der Innenleiter zusammen mit den Scheiben aus dem Rohr herausgezogen wird und Scheiben abgenommen oder zugefügt werden, wobei die Abstandshalterung der Scheiben in Überein-

Spalt zwischen dem Außenleiter der Koaxialleitung und dem Eingangsende des Zylinders 14 verschließt. Der Impedanztransformator 13 besteht aus einem starren Kupferrohr 16 und einem inneren Leiter 17, 5 welcher gleichachsig innerhalb des Rohres 16 vermittels Scheiben 18 aus Isolierstoff, wie beispielsweise Polyäthylen, gehalten wird, um dadurch eine Koaxialleitung zu bilden. Derjenige Teil der so gebildeten Koaxialleitung, welcher zwischen dem Eingangsende

Stimmung mit der Anzahl der verwendeten Scheiben io und der Scheibe 19 liegt, ist so ausgebildet, daß er und der benötigten elektrischen Länge des Trans- einen Wellenwiderstand von 75 Öhm zum Ausgleich formators zu verändern ist. Das Transformator- des Wellenwiderstandes der Leitung 11 aufweist, und verhältnis kann außerdem dadurch verändert werden, bildet keinen Teil des Impedanztransformators. Der daß man Scheiben aus verschiedenen Werkstoffen mit Impedanztransformator wird durch den Abschnitt der verschiedenen Dielektrizitätskonstanten verwendet. 15 Übertragungsleitung hervorgebracht bzw. gebildet, Es wird jedoch bevorzugt, identische Scheiben aus welcher aus dem Rohr 16 und dem Innenleiter 17 dem gleichen Werkstoff zu verwenden, so daß zwischen der Scheibe 19 und der Scheibe 20 besteht. Einheitsteilstücke zur Anwendung kommen. Im all- Die Anzahl der Scheiben, welche in diesem Abschnitt gemeinen ist es besser, ein starres Rohr zu verwenden; verwendet werden, und die Abstandshalterung der jedoch kann unter Umständen auch ein Rohr zur An- 20 Scheiben sind solcher Art, daß die elektrische Länge wendung kommen, welches in einem gewissen Aus- dieses Abschnittes gleich einem Viertel einer Wellenmaß biegsam oder nachgiebig ist, wenn dies prak- länge, wie durch die Abmessung XMJi. in der Zeichtische Überlegungen erwünscht erscheinen lassen. nung zum Ausdruck gebracht, ist, worin der Index M Durch die Verwendung von Scheiben, welche mit zum Ausdruck bringt, daß die elektrische Länge Schiebesitz auf dem Innenleiter.gehalten werden, wird 25 größer als die physikalische Länge ist. sichergestellt, daß die Abstandshalterung der Scheiben Die Scheiben, welche den Innenleiter 17 halten,

sich nicht ändert, wenn der Innenleiter zusammen mit weisen Aussparungen auf, durch welche hindurch der den darauf befindlichen Scheiben in das Rohr ein- Innenleiter durchgefädelt wird, wobei die Anordnung geschoben wird. so getroffen ist, daß der Innenleiter 17 mit festem

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist 30 Schiebesitz in diesen Aussparungen gehalten ist. Die der Impedanztransformator in einer Symmetrierungs- äußeren Durchmesser der Seheiben sind ein wenig

einrichtung eingeschlossen.

Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 schaubildlich und in Schnittdarstellung eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 schaubildlich und in Schnittdarstellung eine zweite Ausführungsform der Erfindung, während

kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 16 gehalten, wodurch die Scheiben mit leichtem Gleitsitz im Rohr 16 gehalten werden. Beliebige Verbindungs-35 mittel (nicht gezeigt) werden vorgesehen, um es zu ermöglichen, daß die Übertragungsleitung 11 leicht vom Kurzschlußstück 15 und dem Eingangsende der Leitung, welche vom Rohr 16 und dem Leiter 17 gebildet wird, abgetrennt werden kann. Die Übcr-

und dem Kurzschlußstück 15 sichergeteilt wird. Das Rohr 16 kann in Dauerverbindung mit dem Kurzschlußstück 15 sein.

Der Aufbau der Anordnung nach Fig. 1 kann wie folgt vorgenommen werden:

Die Arme des Dipolstrahlers werden etwas länger als notwendig gemacht, und die Längen dieser Arme werden zuerst so weit vermindert, bis der Strahler

Fig. 3 schaubildlich und in Schnittdarstellung eine ₄₀ tragungsleitung 11 kann beispielsweise an einem dritte Ausführungsform wiedergibt. Zwischenstecker endigen, welcher einen Sockel für

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird ein das Greifen bzw. Aufnehmen des Eingangsendes des Dipolstrahler 10 von einer Koaxial-Übertragungs- Leiters 17 und einen mit Gewinde versehenen Endleitung 11 her über einen Unsymmetrie-Symmetrie- ring oder eine Zwinge aufweist, wodurch eine gute Transformator 12 gespeist, in welchem ein Impedanz- 45 mechanische und zuverlässige elektrische Verbindung transformator 13 eingeschlossen ist. Die Über- zwischen dem Außenleiter der Übertragungsleitung'll tragungsleitung 11 ist von einer Gattung, bei welcher
ein festes Polyäthylen-Dielektrikum bzw. Kunstharz-Dielektrikum vorhanden ist und der Wellenwiderstand
75 Ohm beträgt. Der Dipolstrahler hat eine Impedanz 50
zwischen den inneren Enden seiner beiden Arme von
weniger als 75 Ohm.

Der Unsymmetrie- Symmetrie -Transformator ist
von der sogenannten »Bazooka«-Bauart und setzt sich
zusammen aus einem Metallzylinder 14 mit einer 55 keinen Blindwiderstand zwischen den inneren Enden Länge gleich XjA, worin X gleich der Wellenlänge der der beiden Arme liefert. Die Impedanz zwischen den Schwingungen ist, welche nach dem Strahler von der inneren Enden der beiden Arme wird dann an den Leitung 11 her übermittelt werden, und aus dem An- Wellenwiderstand der 75-Ohm-Übertragungsleitung satz der Verbindungsleitung 11 ebenfalls mit einer dadurch angepaßt, daß das Übersetzungsverhältnis Länge gleich XjA, welche gleichachsig innerhalb des 60 des Transformators 13 so lange verändert wird, bis Zylinders 14 und mit Abstand von diesem angeordnet die Anpassung erreicht ist. Das Transformatorist. Der Ansatz der Verbindungsleitung 11 wird ge- verhältnis kann unschwer dadurch verändert werden, wohnlich von einem Teilstück der Verbindungs- daß der Innenleiter 17., welcher die Scheiben trägt, leitung selbst, wie bekannt, gebildet; jedoch schließt herausgenommen und die Zahl der Scheiben entweder er bei der vorliegenden Ausführungsform der Er- 65 vergrößert oder verkleinert wird und daß schließlich findung den Impedanztransformator 13 ein. Das die Abstände derselben in entsprechender Weise ver-Eingangsende des Zylinders 14 ist mit dem Außen- ändert werden.

leiter der Koaxialleitung 11 vermittels eines Kurz- Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform» bei

schlußstückes in der Form einer Scheibe kurz- welcher die Erfindung in einer Anlage zum Speisen geschlossen, welche vollständig den ringförmigen 70 eines Dipolstrahlers Anwendung findet. Wie bei der

Claims (2)

Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Impedanztransformator in einem Unsymmetrie-Symmetrie-Transformator eingeschlossen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Unsymmetrie-Symmetrie-Transformator von der Gattung, wie sie als »Pawsey-Stab« bekanntgeworden ist, und der gleichachsige Zylinder gemäß Fig. 1 wird durch ein Rohr 14' ersetzt, welches parallel zum Rohr 16 angeordnet und dessen Eingangsende mit dem Außenleiter der koaxialen Leitung kurzgeschlossen ist. Der Aufbau der Anordnung nach Fig. 2 kann der gleiche sein, wie er bereits an Hand von Fig. 1 beschrieben ist. Fig. 3 zeigt eine Koaxial-Übertragungsleitung 11, welche über einen Impedanztransformator 13 an zwei weitere Koaxialleitungen 11' und 11" angeschlossen ist, welche mit zwei Belastungen (nicht gezeigt) in Verbindung stehen, von denen jede eine Impedanz aufweist, welche annähernd gleich dem Wellenwiderstand der Leitung 11 ist. Die kombinierte Impedanz der beiden Belastungen ist daher etwa gleich der halben Impedanz der Leitung 11, und der Impedanztransformator 13 wird benutzt, um eine Anpassung zu erzielen. Der Impedanztransformator ist von der gleichen Bauart, wie sie bereits an Hand von Fig. 1 beschrieben ist, und das Impedanztransformatorverhältnis kann auf den optimalen Wert in der bereits beschriebenen Weise eingeregelt werden. Die beiden Belastungen, welche an den Übertragungsleitungen 11' und 11" liegen, können solcher Art sein, wie dies beispielsweise in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist. Daher kann die Anordnung nach Fig. 3 benutzt werden, um eine maximale Energieübertragung von der Leitung 11 nach den Leitungen 11' und 11" sicherzustellen, und die Anordnung nach Fig. 1 oder 2 kann dazu dienen, eine maximale Energieübertragung in die Dipolstrahler hinein sicherzustellen. Die vorbeschriebenen Schaltungsanordnungen sind besonders brauchbar für die Verwendung bei der Speisung eines Luftleitersystems, wie beispielsweise einer Reihenanordnung von Yagi-Luftleitern, wobei die Speiseelemente der Yagi-Luftleiter die Elemente 10 in den Fig. 1 und 2 sind. Wenn das Luftleitersystem zwei Yagi-Luftleiter aufweist, kann die Verbindung oder Kreuzung zwischen den beiden Zuleitungen nach den Yagi-Luftleiter in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise ausgebildet werden. Werden mehr als zwei Yagi-Luftleiter benutzt, so kann die Anordnung nach Fig. 3 mit entsprechenden Modifikationen zur Anwendung kommen. Wenn beispielsweise vier Yagi-Luftleiter benutzt werden, dann kann die Übertragungsleitung 11' durch eine weitere Anordnung der in Fig. 3 gezeigten Art mit einem Paar von Yagi-Luftleitern verbunden werden, während die Übertragungsleitung 11" über eine noch weitere Anordnung der in Fig. 3 gezeigten Art mit dem anderen Paar von Yagi-Luftleitern in Verbindung gebracht wird, wobei die Endanschlüsse an den Yagi-Luftleitern die aus Fig. 1 oder 2 gezeigte Form haben können. Wenn auch die in Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungsanordnungen so beschrieben worden sind, daß Energie von der Leitung 11 nach dem Luftleiter 10 gespeist bzw. übertragen wird, so sei doch darauf hingewiesen, daß die Schaltungsanordnungen gemäß diesen Figuren auch in Umkehrrichtung wirksam sind, d. h. dann, wenn der Luftleiter 10 dazu benutzt wird, Schwingungen aufzunehmen, welche über die Leitung 11 nach einem Empfänger übermittelt werden sollen. Der Zylinder 14 wirkt dann, zusammen mit dem Ansatz 16 der Leitung 11, als ein Symmetrie-Unsymmetrie-Transformator. In gleicher Weise wirkt in Fig. 2 das Rohr 14' und der Ansatz 16 der Leitung 11 als ein Symmetrie-Unsymmetrie-Transformator, wenn der Luftleiter 10 dazu dient, Schwingungen zu empfangen, welche über die Leitung 11 nach einem Empfänger übermittelt werden sollen. Pate ν τ α ν s ρ rο cη ε:

1. Einstellbarer koaxialer Viertelwellenlängentransformator, bei dem der Innenleiter durch mit Abstand voneinander versehene Scheiben aus Isolierstoff gehalten wird, deren Ebenen quer zur Längsebene des Transformators verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe eine Aussparung aufweist, durch welche hindurch der Innenleiter durchgefädelt wird, daß die Abmessungen der Aussparungen solche sind, daß der Innenleiter mit Schiebesitz in den Aussparungen gehalten wird, daß die Durchmesser der Scheiben solche sind, daß die Scheiben mit Gleitsitz im Rohr gehalten werden, und daß der Innenleiter genügend starr ist, um sicherzustellen, daß der Innenleiter zusammen mit den daraufsitzenden Scheiben in das Rohr hineingleiten und aus ihm herausgezogen werden kann, und zwar wiederholt und ohne daß Knicken eintritt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanztransformator in einer Symmetrierungseinrichtung eingeschlossenist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 951 066;
USA.-Patentschriften Nr. 2 405 437, 2 436 427.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 70S 6SI5/2S5 9.57