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Vorrichtung zur Verbindung einer Antenne mit einem Empfänger beim
Empfang und eines Senders mit der Antenne beim Senden für Rundfunk Die Erfindung
betrifft eine elektronische Vorrichtung zum selbsttätigen Anschluß der Antenne an
den Empfänger eines Sende-Empfangs-Systems während der Empfangsperioden und umgekehrt
auch zur selbsttätigen Verbindung des Senders mit der Antenne während der Sendeperioden,
wie dies bei den mit Wechsel sich vollziehenden Rundfunkübertragungen und bei der
elektromagnetischen Funkortung oder Radartechnik erforderlich ist. Ein Doppelverbinder
dieser Art wird im wesentlichen dadurch erhalten, daß der Sender mit der Antenne
durch einen Hohlleiter gekoppelt und dieser mit einem nach dem Empfänger führenden
weiteren Hohlleiter verbunden ist und die beiden Hohlleiter eine gemeinsame Wand
aufweisen und miteinander mittels eines durch Schlitze in der gemeinsamen Wand gebildeten
Richtkopplers gekoppelt sind. Es ist an sich bekannt, die in der gemeinsamen Wand
ausgesparten Kopplungsschlitze eines Richtkopplers senkrecht zu breiten Seitenflächen
der leiden Wellenleiter auszurichten.
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Es sind bereits Doppelverbinder für den Anschluß von Antennen an
Empfänger bzw. von Sendern mit Antennen für UMF-Rundfunk bekannt, bei denen die
Kopplung mit Hilfe eines Richtkopplers von einer mit Schlitzen versehenen Bauform
erreicht wird, bei dem an den Stellen dieser Schlitze Umschaltorgane angeordnet
sind, die durch senkrecht zum elektrischen Feld liegende Erregerzellen mit Gasatmosphäre
gebildet sind, die mit gleichem Abstand hermetisch in den Schlitzen eingeschlossen
und versiegelt sind, so daß die beiden Hohlleiter durch eine fortlaufende Wand getrennt
sind. Diese Doppelverbinder weisen aber praktische Mängel auf, die ibre Verwendung
insbesondere bei hoher Leistung ausschließen: 1. Die Verschweißung der die Gasfüllung
zwischen sich fassenden Wände mit der Richtkopplerwand bereitet erhebliche Durchführungsschwierigkeiten,
da es besonderer und sorgfältiger Maßnahmen bedarf, um zwischen einer Wand aus Glas
oder ähnlichem Werkstoff und einer Wand aus Metall eine möglichst innige und dauernd
zuverlässige Verbindung herzustellen.
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2. Die Auswechslung einer Zelle, wie sie durch die das Fenster abschließenden
zwei Wände und die zwisollen diesen befindliche Gasfüllung gebildet ist, läßt sich,
wenn die Zelle schadhaft oder sonstwie unwirksam wird, ohne Zerstörung der sie enthaltenden
Richtisopplerwand nicht bewerkstelligen.
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3. Die Alterung der gasgefüllten Zellen wird durch das Vorhandensein
von mit dem Gas in Berührung befindlidhen Metall beschleunigt.
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4. Das Durchgangsband des Doppelverbinders ist verhältnismäßig beschränkt,
so daß es für bestimmte Anwendungsbereiche, z. B. für kurze Impulse, nicht genügend
breit ist.
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5. Für eine hohe Leistung läßt sich der Doppelverbinder unmöglich
benutzen, da dieVerschweißungsstellen zwischen Metall und Glas, die an sich schon
mechanisch leicht brüchig sind, auch durch Erhitzungen infolge der unterschiedlichen
Ausdehnung von Metall und Glas stark beeinträchtigt werden, insbesondere weil die
gasgefüllten Zellen wegen ihrer verhältnismäßig kleinen Oberfläche und des Fehlens
einer Luftumspülung schlecht gekühlt werden.
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6. Die Lage bestimmter Zellen ist ungünstig und nachteilig, da mancheZellen
sich in Zonen mit starkem elektrischem Feld befinden, was die Gefahr einer elelitrischen
Beschädigung der Zellen und der Fenster mit sich bringt.
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7. Es ist unmöglich, die elektrischen Betriebseigenschaften des Doppelverbinders
zu ändern, weil die Zellen in fester Lage starr mit der Wellenleiterwand verbunden
sind und daher sich nicht für das arbeiten unter anderen Bedingungen ortsveränderlich
einstellen lassen.
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Alle diese Mängel werden bei einem Doppelverbinder für Sender-Empfänger-Anlagen
der einleitend genannten Art mit zwei eine gemeinsame Wand aufweisenden Hohlleitern
und mit einem diese koppelnden, durch Schlitze in der Wand gebildeten Richtkoppler
dadurch vermieden, daß an Stelle von gasgefüllten, senkrecht zum elektrischen Feld
liegenden Zellen er-
findungsgemäß in der gemeinsamen Wand eine
Reihe von parallel zum elektrischen Feld ausgerichtete, auswechselbare Röhren mit
Gasfüllung angeordnet ist.
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Auf diese Weise wird eine baulich und elektrisch vollwertige Ausführung
eines auch bei hohen Leistungen einwandfrei arbeitenden . Doppelverbinders für den
Antennenanschluß an den Empfänger und den Senderanschluß an die Antenne mit einfachen
Mitteln verwirklicht: a) Die Herstellung des Doppelverbinders wird wesentlich erleichtert
und verbilligt, da die schwierigen Verschweißungen von Glaswänden mit Metallwänden
vermieden und die Glashüllen für die Gasfüllung einfach in Löchern an den Außenwänden
der Wellenleiter gehaltert und daher auch ohne Schwierigkeit und ohne jeden Abbau
der Hohlleiter sowie rasch und bequem bloß durch Herausziehen aus den Löchern bzw.
Einschieben in diese im Bedarfsfall auswechselbar sind. b) Man kann in einem Fenster
nicht nur eine einzige gasgefüllte Hülle, sondern bei entsprechender Fensterbreite
auch mehrere Röhren mit Gasfüllung anordnen, was ein annähernd richtiges Arbeiten
des Doppelverbinders auch in dem Fall gewährleistet, daß eine der Röhren schadhaft
und unwirksam geworden ist. cj Da kein metallischer Körper in Berührung mit der
Gasfüllung ist, wird das Hartwerden der durch die gasgefüllten Röhren gebildeten
Zellen und damit auch deren schnelles vorzeitiges Altern vermieden. d) Wie die Praxis
gezeigt hat, wird ein Durchgangsband in der Größenordnung von 14 0/o der Zentralfrequenz
erzielt, was eine erhebliche Verbesserung der Wirkungsweise des Doppelverbinders
bedeutet. e) Auch bei sehr hoher zu übertragender Leistung arbeitet der Doppelverbinder
vollkommen befriedigend, weil die Vermeidung der leicht zerbrechliçhen und stark
temperaturempfindlichen Metall-Glas-Verschweißungen das Zerspringen der gasgefüllten
röhrenförmigen Zellen ausschließt, die außerdem auf Grund ihrer zylindrischen länglichen
- - Gestalt eine große wärmeabführende Umfläche aufweisen und sich daher kräftig
abkühlen. f) Die zum elektrischen Feld parallele Ausrichtung der gasgefüllten Röhren
bietet die Möglichlieit einer raschen Zündung der Röhren. g) Die bequeme und schnelle
gegenseitige Austauschbarkeit der gasgefüllten Röhren gestattet die Änderung der
Betriebseigenschaften des Doppelverbinders nach dem Pegel der übertragenen Wellen,
so daß man beispielsweise für das Arbeiten mit niedrigem Pegel Röhren verwenden
kann, die kleine Elemente von Quarz oder Quarzwolle enthalten.
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Eine besonders vorteilhafte Bauart des Doppelverbinders nach der
Erfindung ergibt sich dadurch, daß die über die gemeinsame Wand der zwei Hohlleiter
hinausragenden Enden der Röhren metallisiert und mit den von ihnen durchquerten
Längswänden der Hohlleiter durch zur Vergleichmäßigung der Potentiale dienende Metallgefiechtringe
leitend verbunden sowie an diesen Wänden durch metallische Gewindehülsen und Druckschrauben
festgehalten sind.
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Die Zeichnung veranschaulicht Vorrichtungen nach der Erfindung beispielsweise
in drei Ausführungen.
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Fig. 1 zeigt schaubildlich eine erste Bauform und Fig. 2 schematisch
die zugehörige Radaranordnung; Fig. 3 läßt das Schema eines Radarsystems erkennen,
bei dem der Doppelverbinder zwei in Kaskade geschaltete Richtkoppler umfaßt und
die am einen Ende des einen Richtkopplers eintretende Energie sich
gleichmäßig zwischen
den entgegengesetzten Enden der beiden Hohlleiter verteilt; Fig. 4a und 4b geben
in Seitenansicht und in Draufsicht schematisch einen elektronischen Verdoppler nach
der Erfindung in Anwendung bei einer Radaranlage für sehr große Leistung wieder.
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Der aus Fig. 1 ersichtliche elektronische Doppelverbinder besteht
in der Hauptsache aus einem Richtkoppler 1, der zwischen den zwei Hohlleitern 2
und 3 im Fenster 5 Entkopplungsmittel aufweist. Das Fenster 5 ist in der gemeinsamen
Wand 4 der beiden Hohlleiter 2 und 3 ausgespart und hat die gleiche Breite wie die
Schmalseiten der Hohlleiter 2 und 3, während die Länge des Fensters 5 so bestimmt
ist, daß die ganze Energie, die in den einen Hohlleiter, z. B. den Hohlleiter 3,
durch ein Ende 14 eintritt, nur nach dem entgegengesetzten Ende 18 des anderen Hohlleiters
2 übertragen wird. Die Abmessungen des Fensters 5 sind demnach so gewählt, daß der
Richtkoppler eine Kopplungszahl gleich 1 hat. Die Übertragung der Energie findet
dabei nach einer Diagonale des Kopplers statt.
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Quer durch das Fenster 5 erstrecken sich mehrere Röhren mit Edelgasfüllung
6, 7 usw., welche die Form eines Zylinders von verhältnismäßig kleinem Durchmesser
haben und in regelmäßiger Verteilung in gleichen Abständen längs des Kopplungsfensters
angeordnet sowie parallel zum elektrischen Feld gerichtet sind. Die beiden Enden
8' einer jeden Röhre, die metallisiert sind, durchqueren die obere bzw. die untere
Breitseite der Hohlleiter 2 und 3, mit denen sie durch Metallgefiechtringe 9' verbunden
sind, so daß sie sich auf dem gleichen Potential wie die Teile der Wände der Hohlleiter
befinden, an die sie Anschluß haben.
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An den Breitseiten der Hohlleiter 2 und 3 sind metallische Hülsen
10 befestigt, welche je ein aus den Hohlleiterbreitseiten- herausragendes- Röhrenende
8' und die von diesem durchquerte Wandöffnung mit Abstand umgeben und mit Innengewinde
versehen sind. In die Hülsen 10 sind Schraubpfropfen 11 eingedreht, -welche mit
einer mittleren Bohrung die Röhrenenden 8' frei umgeben und die Metallgeflecht ringe
9' gegen die Breitseite der Hohlleiter 2 und 3 zur Herstellung einer sicheren elektrischen
Verbindung der Röhrenenden 8' mit den Hohlleitern 2, 3 pressen.
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Fig. 2 zeigt Enden Einbau des Doppelverbinders 1 nach Fig. 1-in ein
Radarsystem) bei dem der Hohlleiter 3 den Sender 12 mit der Antenne 13 verbindet
und der Sender und die Antenne an den Enden 14 und 15 des Hohlleiters 3 angeschlossen
sind, während der Empfänger 16 mit dem einen Ende 17 des Hohlleiters 2 verbunden
ist, dessen anderes. Ende 18 an eine den Doppelverbinder abschließende, nicht reflektierende
Vorrichtung 19 herangeführt ist. In die Öffnungen 6 - bis --9 der Hohlleiter2, 3
-sind - Röhren mit Edelgasinhalt eingesetzt. - -Die aus Fig. 3 ersichtliche Radaranordnung
enthält einen Doppelverbinder 20, der zwei in Kaskade geschaltete Richtkoppler 21
und 22 umfaßt, die mit Entkopplein31 und 32 zwischen den Hohlleitern23 und 24 in
ihren Fenstern 25 und 26 versehen sind. Die Richtkoppler 21 und 22 sind Koppler
mit 3 db, und die am einen Ende des einen Hohlleiters eintretende Energie wird auf
die entgegengesetzten Enden der beiden Hohlleiter verteilt. Die Abmessungen der
Kopplungsfenster 25 und 26 der Richtkoppler 21 und 22 sind dementsprechend bestimmt.
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Die Wände der Hohlleiter der Koppler 21, 22 weisen an den Stellen
der Fenster 25- und 26 in bekannter
Weise die zur Anpassung der
Impedanzen dieser Fenster an die Enden der Hohlleiter 23 und 24 dienenden elektrischen
Mittel 27, 28, 29 und 30 auf. Die mit Edelgas gefüllten Röhren 31 und 32 durchqueren
wie die Röhren 6 und 7 in Fig. 1 Öffnungen in der gemeinsamen Wand der Ilohlleiter23
und 24 parallel zum elektrischen Feld.
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Die Verbindung der beiden Richtkoppler 21 und 22 ergibt einen Doppelverbinder,
bei welchem die in den einen Hohlleiter, z. B. den Hohlleiter24, an seinem einen
Ende, z. B. dem Ende 14, eintretende Energie praktisch ausschließlich auf das Ende
des anderen Hohlleiters, d. h. in Fig. 3 auf das Ende 18 des Hohlleiters 23, übertragen
wird. Die Gesamtheit der Koppler21 und 22 weist somit infolge der Hinzufügung der
Röhren 31 und 32 ähnliche Eigenschaften wie der Doppelverbinder 1 nach Fig. 1 und
2 auf. Die Enden 14, 15, 17 und 18 der Hohlleiter 23 und 24 sind je an den Sender
12, die Antenne 13, den Empfänger 16 und an das nicht reflektierende elektrische
Abschlußglied 19 angeschlossen.
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Wenn die Leistung des Senders sehr groß ist und die Amplitude des
elektrischen Feldes in dem mit dem Sender verbundenen Hohlleiter ebenfalls sehr
groß ist, haben die in dem oder denKopplungsfenstern des Doppelverbinders nach Fig.
1 und 2 bzw. Fig. 3 in Querlage angeordneten gasgefüllten Röhren eine verhältnismäßig
kurze Lebensdauer. Um dem abzuhelfen, kann man den elektronischen Doppelverbinder
nach der Erfindung so ausbilden, daß die vom Sender erzeugte Energie gleichmäßig
zwischen zwei gleichen Hohlleitern verteilt wird, die ihrerseits mit zwei anderen
mit dem Empfänger vereinigten Hohlleitern durch zwei Kopplungsfenster in Verbindung
stehen, in welchen gasgefüllte Röhren in Querstellung angeordnet sind. Die Amplitude
des elektrischen Feldes in jedem der Hohlleiter ist halb so groß wie in dem Haupthohlleiter
des Doppelverbinders nach Fig. 2 oder 3, und daher sind die in den Kopplungsfenstern
vorgesehenen Röhren nicht einem zu starken, zu ihrer raschen Zerstörung führenden
elektrischen Feld unterworfen.
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Ein in dieser Weise ausgeführter Doppelverbinder ist aus Fig. 4a
und 4b in Anwendung bei einem Radarsystem ersichtlich, bei weIchem der Sender 41
an den Hohlleiter 42 des Doppelverbinders40 angeschlossen ist, der mit dem Hohlleiter
44 durch einen Richtkoppler 42 in Verbindung steht, welcher gleichmäßig auf die
beiden Ausgangszweige45 und 46 die vom Sender 41 erzeugte Energie verteilt. Die
zwei Hohlleiter 45 und 46 sind mit einem Richtkoppler 47 verbunden, der die gleiche
Ausführung wie der Koppler 43 aufweist. Der den Hohlleiter 46 über den Koppler 47
hinaus verlängernde Führungszweig des Doppelverbinders 40 geht nach der Antenne
48, und der den Hohlleiter 45 über den gleichen Koppler 47 hinaus verlängernde Zweig
endet in einem nicht reflektierenden Abschlußglied 49 des Doppelverbinders, während
der Eintrittszweig des nicht an den Sender 41 angeschlossenen Kopplers 43 mit einem
weiteren nicht reflektierenden Abschlußglied 50 verbunden ist.
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Die Hohlleiter 45 und 46 stehen durch zwei gleiche Kopplungsfenster
51 und 52 mit den Hohlleitern 53
und 54 in Verbindung, die in der Richtung des Pfeiles
55 an den nicht dargestellten Empfänger angeschlossen sind, indem sie mit den Eingangsenden
der Hohlleiter eines dazwischengeschalteten Richtkopplers 56 mit 3 db verbunden
sind, der die gleiche Ausführung wie die Koppler 43 und 47 aufweist. Der den I-Iohlleiter
53 über den Koppler 56 hinaus verlängernde Führungszweig ist an den nicht wiedergegebenen
Empfänger und der den Hohlleiter 54 über den Koppler 56 hinaus erstreckende Führungszweig
an ein ohne Reflexion wirksames Abschlußglied 57 angeschlossen.
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Die Abmessungen der Kopplungsfenster 51 und 52 sind so bestimmt,
daß praktisch die Gesamtheit der sich in den Hohlleitern 45 und 46 fortpflanzenden
Energie auf die Hohlleiter 53 und 54 übertragen wird.
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Die gasgefüllten Röhren 58 und 59 sind parallel zum elektrischen Feld
in Querlage zu den Fenstern 51 und 52 angeordnet und stellen die Kontinuität der
äußeren Wandungen der Hohlleiter 45 und 46 beim Arbeiten des Senders 41 her.
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Die ganze vom Sender 41 erzeugte Energie wird, wie ersichtlich, auf
die Antenne 48 übertragen. Anderseits wird in den Ruheperioden des Senders die Energie
der von der Antenne erfaßten elektromagnetischen Echos auch gleichmäßig auf die
Hohlleiter 45 und 46 verteilt, und diese Energie wird dann über die Fenster 51 und
52 und die Hohlleiter 53 und 54, da die Röhren 58 und 59 nicht leitend sind, weiter
übertragen, so daß der Empfänger schließlich einen sehr beträchtlichen Teil der
Energie der durch die Antenne aufgefangenen Echos zugeführt erhält.
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PATENTANspnOcHE: 1. Vorrichtung zur Verbindung einer Antenne mit
einem Empfänger beim Empfang und eines Senders mit der Antenne beim Senden für Rundfunk,
bei welcher der Sender mit der Antenne durch einen Hohlleiter gekoppelt und dieser
mit einem nach dem Empfänger führenden weiteren Hohlleiter verbunden ist und die
beiden Wellenleiter eine gemeinsame Wand aufweisen und miteinander mittels eines
durch Schlitze in der gemeinsamen Wand gebildeten Richtkopplers gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Wand (4) eine Reihe von parallel zum elektrischen
Feld ausgerichteten auswechselbaren Röhren mit Gasfüllung (6, 7) angeordnet sind.