DE1016786B - Koaxiale Verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

Auf den verschiedensten Gebieten der Elektrotechnik, der Meßtechnik und der Kernphysik tritt die Aufgabe auf, einmalige Vorgänge, insbesondere einzelne elektrische Strom- oder Spannungsimpulse, auf ihren genauen zeitlichen Verlauf hin oszillographisch zu untersuchen.

Da man in diesen Fällen die Zeitablenkung des Kathodenstrahloszillographen mittels des zu untersuchenden Impulses selbst auslösen muß, würde sich mindestens der Teil des Anstiegs des Impulses von Null bis zum Erreichen der Auslösung der Zeitablenkung der Beobachtung entziehen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es üblich, die Zeitablenkung des Oszillographen zwar mittels des zu untersuchenden Impulses auszulösen, ihn aber erst, nachdem er eine Verzögerungsleitung durchlaufen hat, dem Oszillographen zuzuführen.

Die hierfür benötigten Verzögerungsleitungen bestehen, wenn es auf die Übertragung sehr steiler Impulsflanken ankommt, zumeist aus üblichen Hochfrequenzkabeln, z. B. homogenen Koaxialkabeln geeigneter Längen, weil diese im Gegensatz zu aus konzentrierten Kapazitäten und Induktivitäten aufgebauten Kabelnachbildungen wesentlich geeigneter sind. Da nun aber die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in derartigen luftisolierten Kabeln annähernd gleich der Lichtgeschwindigkeit ist, werden solche Verzögerungsleitungen außerordentlich lang. Da die

Fortpflanzungsgeschwindigkeit ν = γ^τγ" i^st> ^w0~ bei c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, ε und μ die Dielektrizitätskonstante bzw. Permeabilität des die Leiter des Kabels umgebenden Mediums bedeuten, hat man diese Beziehung z. B. durch Verwendung eines Dielektrikums hoher Dielektrizitätskonstante ausgenutzt, um die Fortpflanzungsgeschwindigkeit auf dem Kabel herabzusetzen und dadurch die für die Erreichung einer bestimmten Verzögerungszeit notwendige Leitungslänge zu verringern. Auf diese Weise gelingt es zwar, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit auf dem Kabel entsprechend der Wurzel aus der Dielektrizitätskonstante zu verringern, man glangt aber, um z.B. auf eine Verzögerungszeit von einer Mikrosekunde zu kommen, noch zu recht beträchtlichen Kabellängen.

Es sind koaxiale Leitungsanordnungen bekanntgeworden, bei welchen auf den Innenleiter ringförmige Scheiben, die abwechselnd aus Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante bzw. hoher Permeabilität bestehen, aufgeschoben werden. Dabei entstehen jedoch schädliche, die beabsichtigte Wirkung herabsetzende Zwischenräume zwischen Leiter und dem Füllmaterial. Die Herstellung einer derartigen bekannten Leitung ist schwierig und umständlich.

Koaxiale Verzögerungsleitung

Anmelder:

Max Grundig,

Fürth (Bay.), Kurgartenstr. 37

ίο Dr.-Ing. Günter Pusch, Eningen (Kr. Reutlingen),
Dipl.-Ing. Theodor Erb, Wohnort unbekannt,
und Gustav Pfäfflin, Forchheim,
sind als Erfinder genannt worden

Ihre Wirkung ist durch die fabrikatorisch bestimmten Nachteile beschränkt.

ao Eine Leitung, die sehr einfach im Aufbau und in der Herstellung ist und deren Abmessungen bei einer gegebenen Verzögerungszeit besonders klein bleiben, ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß bei einer koaxialen Verzögerungsleitung mit einem Dielektrikum hoher Permeabilität und hoher Dielektrizitätskonstante zwischen Innen- und Außenleiter erfindungsgemäß das Dielektrikum aus einem Rohr, vorzugsweise aus Ferrit, besteht, auf welches innen und außen die Leiter in Form eines Belages unmittelbar aufgebracht sind. Verwendet man ein Ferritrohr, dessen Wandung man innen und außen z. B. durch Bestreichen mit koloidalem Silber, Aufdampfen von Metall im Vakuum, elektrolytisches Niederschlagen eines Metalls od. dgl. metallisiert, so erhält man bei

einer gebräuchlichen Ferritart, die ein μ von 400 und ein ε von etwa 4 aufweist, dementsprechend eine Herabsetzung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit und damit auch der Kabellänge für eine bestimmte Verzögerungszeit von einem Vierzigstel der eines normalen Luftkanals.

Je nachdem aus welchem Metall der leitende Belag hergestellt wird bzw. nach welchem Verfahren er auf die Bindung des Rohres aufgebracht wurde, kann es zweckmäßig sein, ihn mit einem Überzug aus Edel-

metall, ζ. B. Gold, zu versehen. Auf diese Weise wird es möglich, die Leitfähigkeit zu erhöhen und damit die Verluste auf dem Kabel herabzusetzen und außerdem einen guten Korrosionsschutz zu erzielen.

Um die Abmessungen der erfindungsgemäßen Ver-

zögerungsleitung noch weiter herabzusetzen, kann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens der aus dem inneren leitenden Belag bestehende Innenleiter gewendelt sein, d. h., es kann in den Innenleiter eine Wendel eingeschnitten oder ausgespart werden, wo-

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durch die erreichte Verzögerungszeit, bezogen auf die Rohrlänge, noch bedeutend gesteigert werden kann.

Für die Herstellung einer Verzögerungsleitung für sehr große Verzögerungszeiten und ihre praktische Verwendbarkeit ist es zweckmäßig, sie aus einzelnen, z.B. etwa 20cm langen Elementen zusammenzusetzen. Aus diesen leicht herstellbaren Elementen läßt sich eine raumsparende Ausführung dadurch gewinnen, daß man sie nebeneinander anordnet und die Innenleiter so verbindet, daß sich ein mäanderartiger Leitungsverlauf ergibt. Die Außenleiter werden dabei zweckmäßig an ihren ganzen Berührungsflächen bzw. Lücken galvanisch miteinander verbunden.

Um störende Reflektionen an den Verbindungsstellen zweier Elemente zu vermeiden, ist es notwendig, den Wellenwiderstand der Verbindungen gleich dem der Elemente zu machen. Diese Anpassung kann beispielsweise durch Wahl einer geeigneten Leiterabmessung geschehen.

Besonders einfach lassen sich die Verbindungen jedoch gemäß Abb. 1 herstellen. Die Abb. 1 zeigt die Stirnflächen 1 und 2 zweier benachbarter Elemente. Die Verbindung der beiden Innenleiter 3 und 4 wird durch den leitenden Belag 5 gebildet, der in entsprechender Weise wie die auf den äußeren und inneren Mantelflächen des Rohres angebrachten leitenden Beläge hergestellt sein kann.

Bei dieser Herstellungsart ist jedoch darauf zu achten, daß kein Kurzschluß zwischen der Verbindungsleitung und den Außenleitern der Einzelelemente auftritt. Er läßt sich durch die Anbringung von Aussparungen 6 in den Außenleitern der Elemente vermeiden.

Baut man die Verzögerungsleitung aus mehr als drei Elementen in der oben beschriebenen Weise, d. h. so auf, daß sich ein mäanderartiger Leitungsverlauf ergibt, dann können kapazitive Kopplungen zwischen der 'ersten, dritten, fünften bzw. zweiten, vierten, sechsten usw. Verbindung auftreten, die die Homogenität der Verzögerungsleitung zerstören würden. Die Verbindungen müssen deshalb gegeneinander abgeschirmt sein. Ein Beispiel für den Aufbau einer Verzögerungsleitung für sehr große Verzögerungszeiten ist in Abb. 2 dargestellt. Man sieht die Anordnung der Einzelelemente 7, die in Gruppen von sechs .Stück in einer Ebene liegen und wobei diese Gruppen in analoger Weise zu der gesamten Verzögerungsleitung zusammengestellt sind wie die Gruppe aus den Einzelelementen, d. h., es ergibt sich ein weiterer mäanderartiger Stromverlauf, wenn man die einzelnen Gruppen als Einheiten ansieht.

In der Abbildung erkennt man weiterhin die Abschirmungen. In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Abschirmungen aus zwischen den Elementen angeordneten Blechen 8, die langer sind als die Einzelelemente. Ihre zweckmäßige Anordnung ist aus der perspektivischen Darstellung der Abb. 2 zu entnehmen. Selbstverständlich müssen auch Abschirmungen 9 angebracht werden, die eine Kopplung von Verbindungsleitungen verschiedener Gruppen untereinander wirk- sam verhindern.

Eine derartig aufgebaute Verzögerungsleitung nimmt wenig Raum ein und kann auf einfachste Weise in einem Abschirmgehäuse untergebracht werden. Selbstverständlich ist man bei den Rohren nicht an einen kreisförmigen Querschnitt gebunden, man kommt vielmehr zu einer besonders guten Raumausnutzung, wenn man den Querschnitt z. B. dreieckig, viereckig, sechseckig od. dgl. wählt. Manchmal tritt die Aufgabe auf, die Verzögerungszeit oder den Wellenwiderstand einer Verzögerungsleitung in mehr oder weniger starkem Maße zu verändern. Bei der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung kann dies auf einfache Weise dadurch geschehen, daß man sie in ein Magnetfeld bringt und damit die Permeabilität verlängert. Erzeugt man das Magnetfeld mit Hilfe eines Elektromagneten, so läßt sich die μ-Änderung und damit die Änderung der Verzögerungszeit bzw. des Wellenwiderstandes durch Regelung des Regelungsstromes auf einfachste Weise stetig und in sehr weiten Grenzen verändern.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Koaxiale Verzögerungsleitung mit einem Dielektrikum hoher Permeabilität und hoher Dielektrizitätskonstante zwischen Innen- und Außenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einem Rohr, vorzugsweise aus Ferrit, besteht, auf welches innen und außen die Leiter in Form eines Belages unmittelbar aufgebracht sind.

2. Koaxiale Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Belag mit einem zweiten, vorzugsweise aus Edelmetall bestellenden Überzug versehen ist.

3. Koaxiale Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere leitende Belag gewendelt ist.

4. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, die Leitung aus einzelnen, vorzugsweise gleich langen Elementen zusammengesetzt ist.

5. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente derart angeordnet und zusammengeschaltet sind, daß sich ein mäanderartiger Leituns?sverlauf ergibt.

6. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleiter galvanisch verbunden sind.

7. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der Verbindungsleitung zweier Elemente den gleichen oder annähernd gleichen Wellenwiderstand wie die Elemente selbst hat.

8. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchenibis?, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung auf die Stirnflächen der Einzelelemente in Form eines leitenden Belages aufgebracht ist.

9. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Verbindungsleitungen zweier Elemente durch Trennwände gegeneinander abgeschirmt sind.

10. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung sich in einem Magnetfeld befindet.

11. Koaxiale Verzögerungsleitung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 960 291; VDE-Fachbericht 1952, 1/6.

Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 935 615.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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