DE1020390B - Transformationsvierpol fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Transformationsvierpol für sehr kurze elektromagnetische Wellen, der aus einem durchgehenden, mit seinen Enden die Vierpolanschlüsse bildenden Leitungsabschnitt mit einer einzigen daran angeschalteten Stichleitung besteht, deren elektrische Länge, vorzugsweise mittels eines Kurzschlußschiebers, veränderbar ist. Für derartige Transformationsvierpole ist auch der Ausdruck Leitungstransformator üblich.

Leitungstransformatoren der vorbezeichneten Art werden beispielsweise zur Anpassung eines Wellenleiterabschnittes an einem anderen benötigt, insbesondere jedoch für den Hochfrequenzeingang und -ausgang von Wanderfeldröhren. Dabei tritt das Problem auf, daß mittels der Leitungstransformatoren ein sehr großer Anpassungsbereich überstrichen werden soll bei einem Minimum von Einstellvorgängen. Außerdem kommt es erschwerend hinzu, daß z. B. gerade bei Wanderfeldröhrenverstärkern und -oszillatoren von den Ein- und Ausgangsleitungen, die meist als Hohlleiter ausgebildet sind, nur eine Breitseite zugängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformationsvierpol und eine Anpassungsanordnung unter anderem gerade hinsichtlich dieser Schwierigkeiten zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Transformationsvierpol der einleitend beschriebenen Art dadurch gelöst, daß an der Anschaltungsstelle der Stichleitung der Leitungsabschnitt mit einer veränderbaren Kapazität derart überbrückt wird, daß die einzige Stichleitung an der Anschaltungsstelle nach Art eines T-Gliedes oder eines Parallelresonanzkreises ergänzt wird. Zwei derartige Transformationsvierpole, im elektrischen Abstand von einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge an einen Leitungsabschnitt angeschaltet, ergeben eine Anpassungsanordnung, die es gestattet, Fehlanpassungen zumindest in einem Fehlanpassungsbereich mit einer Welligkeit bis zum Wert 2 auszugleichen. Unter Welligkeit wird hierbei das Verhältnis aus dem Spannungsmaximum und Spannungsminimum der im anzupassenden Leitungsabschnitt sich ausbildenden stehenden Welle verstanden.

Es ist an sich aus der französischen Patentschrift 877 341 ein Transformations vierpol bekannt, der ein Ersatzschaltbild nach Art eines T-Gliedes hat, doch wird dies dort nur durch die gleichzeitige Anwendung von drei Stichleitungen erreicht, während beim Erfindungsgegenstand eine Stichleitung ausreicht. Der Erfindungsgegenstand besitzt gegenüber dieser wesentlich verschieden aufgebauten Anordnung nicht nur den Vorteil einer nennenswert einfacheren Ausführung, sondern unter anderem auch den Vorteil einfacherer Bedienbarkeit.

Transformationsvierpol für sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr.-Ing. Hans-Georg Unger, Redbank, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Hohlleiterabschnitt 1 rechteckigen Querschnitts, an dessen Breitseite eine Stichleitung 2 angeschaltet ist, die ebenfalls die Form eines Hohlleiters besitzt. Die Anschaltung der Stichleitung 2 ist derart getroffen, daß sie in einen Längsstromweg des Hohlleiters 1 eingeschaltet ist. Für diesen ist die bekannte Betriebsart vorausgesetzt, bei der ein Maximum der elektrischen Feldstärke an der Stelle des eingezeichneten Feldstärkepfeiles E auftritt und die Feldstärke nach den schmalen Seiten hin kontinuierlich bis auf den Wert Null abfällt. In der Stichleitung 2 ist ein Kurzschlußschieber 3 vorgesehen, der über Kontaktfedern mit der Wandung des Hohlleiters der Stichleitung 2 in leitender Verbindung steht. Die Bewegung des Kurzschlußschiebers 3 kann beispielsweise mittels zweier Antriebsstangen 5 erfolgen. An der dem Hohlleiter 1 zugewandten Stirnfläche ist der Kurzschlußschieber 3 mit einem stempelartigen Ansatz 4 versehen,- der beim Ausführungsbeispiel aus Metall besteht und unmittelbar in den Kurzschlußschieber 3 bzw. dessen massiven mittleren Teil übergeht. An Stelle von Metall kann für diesen Stempel 4 auch ein Dielektrikum hinreichend

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großer Dielektrizitätskonstante Verwendung finden. Die Breitenabmessung des Stempels 4 wird zweckmäßig gleich der des Hohlleiters 2 gewählt, der sich zweckmäßig zumindest über die halbe Breitseite des Hohlleiters 1 erstreckt. Die Dicke des Stempels 4 — das ist die in Achsrichtung des Hohlleiters 1 gelegene Abmessung ■— richtet sich ebenso wie die Länge des Stempels 4 nach den jeweils vorliegenden Erfordernissen der Anpassungsvorrichtung. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Länge des Sternpels 4 derart groß zu wählen, daß bei induktivem Eingangswiderstand der Stichleitung der Stempel 4 bereits in den Hohlleiter 1 eintaucht und dort eine hinreichend starke Querkapazität verursacht.

Ersatzschaltbildmäßig entspricht diese Anordnung etwa einem T-Glied, bei dem die Längsglieder durch zwei Induktivitäten gebildet werden und das Querglied durch eine Kapazität. Die dargestellte Anordnung besitzt dabei die Eigenschaft, daß bei Vergrößerung der Querkapazität zugleich die Längsinduktivitäten verkleinert werden, so daß der aus der Anordnung sich ergebende Ersatzleitwert über einen weiten Bereich induktiver und kapazitiver Werte variiert werden kann.

An Stelle des Kurzschlußschiebers 3 mit dem die Querkapazität bildenden Stempel 4 kann mit Vorteil •— wie in Fig. 2 beispielsweise dargestellt — in der Stichleitung 2 ein dielektrischer Stempel 7 vorgesehen werden, der ebenfalls in Richtung der Stichleitung 2 verschiebbar ist und der aus einem Material besteht, das vorzugsweise eine wesentlich größere Dielektrizitätskonstante als das den Hohlleiter ausfüllende Medium, beispielsweise Luft, besitzt. In diesem Fall ist es möglich, den die Stichleitung bildenden Hohlleiter 2 mit einer Kurzschlußplatte 6 abzuschließen. Es kann aber auch diese Kurzschlußplatte 6 durch einen in der Eintauchtiefe in die Stichleitung 2 veränderbaren Kurzschlußschieber ersetzt werden, wodurch eine weitere Variationsmöglichkeit für die Anpassung gewonnen wird. Ersatzschaltbildmäßig läßt sich diese Anordnung ähnlich wie die xA.nordnung nach Fig. 1 behandeln.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen, bei denen die Einschaltung des Transformatorvierpols in einem Längsstromweg des Leitungsabschnittes 1 erfolgt, sind auch in der Weise realisierbar, daß die Einschaltung in einem Querstromweg des Leitungsabschnittes 1 vorgenommen wird. Beispielsweise ist dies bei diesen Anordnungen dadurch erreichbar, daß die als Hohlleiter rechteckigen Querschnittes ausgebildete Stichleitung 2 an die schmale Seite des Hohlleiters 1 in an sich bekannter Weise angesetzt wird. Diese Anordnung läßt sich dann ersatzschaltbildmäßig etwa wie ein an den Leitungsabschnitt 1 als Querleitwert angeschalteter Parallelresonanzkreis behandeln.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur mit Hohlleitern realisierbar, sondern auch mit anderen der bekannten Leitungsarten, so z. B. einer Koaxialleitung. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 3 in einem Längsschnitt und in einem Querschnitt. Der Außenleiter 8 einer Koaxialleitung, innerhalb dessen zentrisch der Innenleiter 9 in an sich bekannter Weise gelagert ist, ist mit einer dosenförmigen, ringflanschartigen Erweiterung 10 versehen. In dieser Erweiterung 10 ist ein scheibenförmiger Einsatz 11 aus dielektrischem Material vorgesehen, der einen beispielsweise U-förmigen Ausschnitt 12 besitzt. Das Material für den dielektrischen Körper besitzt zweckmäßig eine wesentlich größere Dielektrizitätskonstante als das die Koaxialleitung 8, 9 ausfüllende Medium, z. B. Luft. Der Körper 11 ist mit einer beispielsweise stangenartigen Fortführung 5 versehen, die es ermöglicht, den Körper in radialer Richtung der dosenförmigen Erweiterung 10 zu bewegen, wodurch die Eintauchtiefe des dielektrischen Materials in den eigentlichen Leitungsabschnitt variiert werden kann. Da eine dosenförmige Erweiterung des Außenleiters bei einer Koaxialleitung der Einschaltung einer Serienimpedanz entspricht, stellt diese Anordnung ein Äquivalent zu der in Fig. 2 dargestellten Anordnung in der Koaxialleitungsbauweise dar.

Werden in Weiterbildung der Erfindung zwei der dargestellten Transformationsvierpole an einen Leitungsabschnitt angeschaltet, und zwar derart, daß sie, in Übertragungsrichtung betrachtet, einen gegenseitigen elektrischen Abstand von einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge besitzen, so stellt dies eine Anpassungsanordnung dar, mit der es möglich ist, in einem weiten Anpassungsbereich mit wenigen und leicht zugänglichen Einstellmitteln in einfacher Weise eine Anpassung zu erzielen. Diese Anordnung ist daher vor allem für Wanderfeldröhrenverstärker und -oszillatoren von großem Vorteil, denn dort tritt häufig das zusätzliche Problem auf, daß die erforderlichen Anpassungsanordnungen nur von einer Seite aus zugänglich sind und außerdem einfach in der Einstellung und Ausbildung sein müssen.

Claims (5)

PatentANSPKücHE:

1. Transformationsvierpol für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem durchgehenden, mit seinen Enden die Vierpolanschlüsse bildenden Leitungsabschnitt mit einer einzigen daran angeschalteten Stichleitung, deren elektrische Länge, vorzugsweise mittels eines Kurzschlußschiebers, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anschaltungsstelle der Stichleitung der Leitungsabschnitt mit einer veränderbaren Kapazität derart überbrückt ist, daß die einzige Stichleitung an der Anschaltungsstelle nach Art eines T-Gliedes oder eines Parallel resonanzkreises ergänzt wird.

2. Transformationsvierpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung in der elektrischen Länge derart bemessen ist, daß sie im Durchstimmbereich eingangsseitig induktives Verhalten zeigt.

3. Transformationsvierpol nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, vorzugsweise bei Einschaltung der Stichleitung in einen Querstromweg des Leitungsabschnittes, vor dem Leitungskurzschluß in der Stichleitung ein dielektrischer Körper in den Leitungsabschnitt eintauchbar angeordnet ist.

4. Transformationsvierpol nach Anspruch 1 oder 2 mit einem als Hohlleiter ausgebildeten Leitungsabschnitt und einer vorzugsweise in deren Längsstromweg eingeschalteten, ebenfalls als Hohlleiter ausgebildeten, mittels eines Kurzschlußschiebers durchstimmbaren Stichleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußschieber an seiner dem Leitungsfeld zugewandten Stirnseite mit einem vorzugsweise metallischen Stempel versehen ist, der die den Leitungsabschnitt überbrückende Kapazität bildet.

5. Anpassungsanordnung unter Verwendung von Transformationsvierpolen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Transformationsvierpole in einem elektrischen Abstand von einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge an den Leitungsabschnitt angeschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 740 030;

deutsche Auslegeschriften L 19746 VIII a/21 a⁴ (bekanntgemacht am 23.2.1956), D 9448 Villa/21a⁴ (bekanntgemacht am 9. 5. 1956);

französische Patentschrift Nr. 877 341.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen