Exponentialtransformator zwischen symmetrischen Hochfrequenzleitungen
Bei hohen Frequenzen werden als Schaltelemente, beim Energietransport und in der
Meßtechnik vorzugsweise unsymmetrische Leitungen, insbesondere die bekannte koaxiale
Leitung, verwendet. Es gibt jedoch in der Hochfrequenztechnik zahlreiche Fälle,
z. B. im Sender- und Empfängerbau und bei der Speisung von aus Dipolen bestehenden
Antennen, wo symmetrische Leitungen erforderlich sind. Zweckmäßig wird in solchen
Fällen die Schaltung zum größten Teil mit unsymmetrischen Leitungen aufgebaut, die
dann über Symmetrierglieder in symmetrische Leitungen übergehen. Hierbei muß in
manchen Fällen gleichzeitig der Wellenwiderstand der unsymmetrischen Leitung auf
einen anderen Wellenwiderstand der symmetrischen Leitung transformiert werden. Vorzugsweise
wird zu diesem Zweck ein Expo: nentialtransformator auf der symmetrischen Leitungsseite
hinter dem Symmetrierglied benutzt.Exponential transformer between symmetrical high-frequency lines
At high frequencies are used as switching elements, in energy transport and in the
Measurement technology preferably asymmetrical lines, in particular the known coaxial
Line, used. However, there are numerous cases in high frequency technology
z. B. in transmitter and receiver construction and in the supply of existing dipoles
Antennas where balanced lines are required. It is useful in such
Cases the circuit is built for the most part with unbalanced lines that
then transition into symmetrical lines via balancing elements. In this case, in
in some cases the characteristic impedance of the unbalanced line
another characteristic impedance of the symmetrical line can be transformed. Preferably
an exponential transformer is used for this purpose on the symmetrical line side
used behind the balun.
Die Erfindung betrifft einen solchen Exponentialtransformator. Die
bekannten gestreckten Exponentialtransformatoren besitzen eine große Länge und sind
schwierig herstellbar, weil sich die gegenseitigen Abstände der beiden Leiter nach
einem vorgeschriebenen Gesetz ändern müssen. Zur Erfüllung dieser Bedingung ist
es erforderlich, jeden Punkt der Leitung genau gesetzmäßig festzulegen. Hierzu sind
besondere Hilfsmittel, Justiereinrichtungen, Meßgeräte u. dgl. notwendig, damit
der örtliche Wellenwiderstand Z, in der Entfernung x vom Anfang der Leitung sowie
der gegenseitige Abstand a,r der beiden Drähte der Zweidrahtleitung an der Stelle
x der Leitung und schließlich der Drahtdurchmesser d in einer Beziehung zueinander
stehen, die durch die Formel
gegeben ist. Hierbei ist E die relative Dielektrizitätskonstante; Z,1 ist der Wellenwiderstand
am Anfang der Exponentialleitung, deren gesamte Länge 1 ist; il ist das Widerstandsübersetzungsverhältnis.The invention relates to such an exponential transformer. The known elongated exponential transformers have a great length and are difficult to manufacture because the mutual distances between the two conductors must change according to a prescribed law. In order to fulfill this condition it is necessary to define every point of the line precisely according to the law. For this purpose, special aids, adjustment devices, measuring devices and the like are necessary so that the local wave resistance Z at the distance x from the beginning of the line and the mutual distance a, r of the two wires of the two-wire line at point x of the line and finally the wire diameter d are related to each other by the formula given is. Here E is the relative dielectric constant; Z, 1 is the characteristic impedance at the beginning of the exponential line, the total length of which is 1; il is the drag ratio.
Die herstellungsmäßig vorhandenen Schwierigkeiten bei der Erfüllung
der erwähnten Bedingungen sind auch dann nicht beseitigt, wenn die beiden Leiter
des Exponentialtransformators wie bei einer bekannten Vorrichtung auf einen rotationssymmetrischen
Körper aus einem Baustoff mit kleinen dielektrischen Verlusten aufgewickelt werden.
Auch in diesem Fall müssen die beiden Leiter punktweise gesetzmäßig genau festgelegt
werden, was nur mit besonderen Hilfsmitteln, Justiereinrichtungen, Meßgeräten u.
dgl., also mit Schwierigkeiten, zu verwirklichen ist.The difficulties in meeting the manufacturing process
the conditions mentioned are not eliminated even if the two conductors
of the exponential transformer to a rotationally symmetrical one as in a known device
Body can be wound from a building material with small dielectric losses.
In this case, too, the two heads must be precisely defined in accordance with the law
become, which only with special tools, adjustment devices, measuring devices u.
Like., So with difficulties to be realized.
Nach der Erfindung ist bei einem Exponentialtransformator, bei dem
die beiden Leiter einer symmetrischen Hochfrequenzleitung auf einen rotationssymmetrischen
Körper aus einem Baustoff mit kleinen dielektrischen Verlusten, z. B. Polystyrol,
aufgewickelt sind, der von der Länge x abhängige Quotient
dadurch mit großer Annäherung bei einfacher mechanischer Herstellung der Exponentialleitung
gewährleistet, daß für jeden Leiter eine schraubenförmige Rille in den rotationssymmetrischen
Körper derart eingedreht ist, daß sich der gegenseitige Abstand ax der Leiter bei
konstanter Gewindesteigung stetig verändert. Die Herstellung des Exponentialtransformators
ist dann entsprechend dem jeweils gewünschten Transformationsverhältnis sehr vereinfacht,
da die beiden Leiter in der erforderlichen Länge nur in die vorbereitete schraubenförmige
Rille des rotationssymmetrischen Körpers eingelegt zu werden brauchen.According to the invention, in an exponential transformer in which the two conductors of a symmetrical high-frequency line on a rotationally symmetrical body made of a building material with small dielectric losses, for. B. polystyrene, are wound, the ratio of the length x dependent on the quotient This ensures with a close approximation with simple mechanical production of the exponential line that a helical groove is screwed into the rotationally symmetrical body for each conductor in such a way that the mutual distance ax of the conductors changes continuously with a constant thread pitch. The manufacture of the exponential transformer is then very simplified in accordance with the transformation ratio desired in each case, since the two conductors only need to be inserted in the required length into the prepared helical groove of the rotationally symmetrical body.
Drei Ausführungsbeispiele des Exponentialtransformators nach der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt.Three embodiments of the exponential transformer according to the invention
are shown in the drawing.
Abb.l, 2 und 3 zeigen diese "Transformatoren in je einem senkrechten
Axialschnitt.Fig.l, 2 and 3 show these "transformers in one vertical
Axial section.
Gemäß Abb. 1 ist auf dem Umfang eines Zylinders 1, der aus einem Baustoff
mit kleinen dielektrischen Verlusten, z. B. Polystyrol, besteht, eine Gewinderille
2 mit einer konstanten Steigung S 1 eingeschnitten. In diese Rille ist ein Kupferrunddraht
3 eingelegt, der den einen Draht einer Zweidrahtleitung bildet, deren anderer Draht
4 in einer zweiten Rille 5 liegt. Die Rille 5 hat eine Steigung S2, die um ein bestimmtes
Maß größer ist als die Steigung S l. Aus Abb. 1 geht hervor, daß sich der
gegenseitige Abstand a,. benachbarter Windungen der beiden Drähte 3, 4 von links
nach rechts vergrößert. Dieser Abstand a,, steht zu dem Durchmesser d der Drähte
3, 4 in einer solchen Beziehung, daß die oben angeführte Formel erfüllt ist. Der
Wellenwiderstand hat also an jeder Stelle x der Zweidrahtleitung einen Wert, der
sich vom Anfang der Leitung bis zu deren Ende exponentiell verändert.
Die
Ausführungsform nach Abb. 2 unterscheidet sich dadurch von derjenigen nach Abb.
1, daß die Steigungen S 1, S 2 der Gewinderillen 2, 5 untereinander gleich sind.
Die gesetzmäßige Änderung des Abstandes a" ist nach Abb. 2 dadurch verwirklicht,
daß die Rille 5 eine sich in Abhängigkeit von derRillenlage stetig änderndeRillentiefe
hat. Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 unterscheidet sich von demjenigen nach
Abb. 1 dadurch, daß an Stelle eines einzigen Zylinders 1 für beide Drähte 3, 4 ein
Zylinder 6 für den Draht 4 und ein Ringzylinder 7 für den Draht 3 vorgesehen ist.
Der Ringzylinder 7 ist mit Paßsitz über den Zylinder 6 geschoben und auf diesen
aufgeschrumpft oder in anderer Weise starr mit ihm verbunden.According to Fig. 1 is on the circumference of a cylinder 1, which is made of a building material with small dielectric losses, z. B. polystyrene, there is a thread groove 2 with a constant pitch S 1 cut. A round copper wire 3 is inserted into this groove and forms one wire of a two-wire line, the other wire 4 of which lies in a second groove 5. The groove 5 has a slope S2 which is greater than the slope S l by a certain amount. From Fig. 1 it can be seen that the mutual distance a ,. Enlarged adjacent turns of the two wires 3, 4 from left to right. This distance a 1 is related to the diameter d of the wires 3, 4 in such a way that the above formula is satisfied. The characteristic impedance therefore has a value at every point x on the two-wire line which changes exponentially from the beginning of the line to its end. The embodiment according to Fig. 2 differs from that according to Fig. 1 in that the pitches S 1, S 2 of the thread grooves 2, 5 are equal to one another. The regular change in the distance a "is realized according to Fig. 2 in that the groove 5 has a groove depth that changes continuously depending on the groove position Cylinder 1 is provided for both wires 3, 4, a cylinder 6 for wire 4 and a ring cylinder 7 for wire 3. The ring cylinder 7 is pushed with a snug fit over the cylinder 6 and is shrunk onto it or is otherwise rigidly connected to it.
Die Ausführungsformen nach Abb. 1 und 3 haben das Merkmal gemeinsam,
daß die Steigungen S1, S2 der Gewinderillen 2, 5 unterschiedlich sind. Bei der Ausführungsform
nach Abb. 3 hat das für die Ausführungsform nach Abb. 1 kennzeichnende Merkmal der
unterschiedlichen Tiefe der beiden Rillen 2, 5 keine Bedeutung. Die Tatsache, daß
die Tiefe der Rille 2 nach Abb. 3 größer ist als die Tiefe der Rille 5, ist lediglich
durch die erforderlichen Festigkeitseigenschaften des Hohlzylinders 7 bedingt.The embodiments according to Fig. 1 and 3 have the feature in common,
that the slopes S1, S2 of the thread grooves 2, 5 are different. In the embodiment
according to Fig. 3 has the characteristic of the embodiment of Fig. 1 feature of
different depths of the two grooves 2, 5 are irrelevant. The fact that
the depth of the groove 2 according to Fig. 3 is greater than the depth of the groove 5 is only
due to the required strength properties of the hollow cylinder 7.