DE1061392B

DE1061392B - Mischanordnung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE1061392B
Application number: DES45242A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Binz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-08-20
Filing date: 1955-08-20
Publication date: 1959-07-16

Description

KL.21a4 24/01

INTERNAT. KL. H03d

PATENTAMT

S45242VIIIa/21a⁴

ANMELDETAG: 20. A U G U S T 1955

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

16. JULI 195 9

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer an einem Ende kurzgeschlossenen Hohlleitung, in die wenigstens zwei nichtlineare Elemente in einer Entfernung von einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der Hohlleiterwellenlängen nach Art einer Brückenschaltung angeordnet und mit einer gegen die Hohlleitung entkoppelten Koaxialleitung verbunden sind.

Derartige Anordnungen werden in Anlagen der Höchstfrequenztechnik zur Frequenztransformation oder zur Frequenzvervielfachung verwendet. Die klassische Ausführungsform einer solchen Anordnung verwendet einen Lecherkreis, an dessen Enden über Trennkapazitäten zwei gegeneinandergeschaltete nichtlineare Elemente angeschaltet sind. Die Entkopplung der Überlagerungsspannung von der Signalspannung wird dadurch erreicht, daß dem Lecherkreis zur Mischung die; Überlagerungsspannung im Gleichtalrt und die Signalspannung im Gegentakt zugeführt wird. Eine derartige Mischanordnung ist z. B. durch die deutsche Patentschrift 860504 bekannt.

Hierbei ist der Lecherkreis in einem Hohlraumresonator angeordnet, der von der Signalspannung angeregt wird und den Lecherkreis erregt. Die Überlagerungspannung des Hilfsoszillators wird über eine Koaxialleitung durch die Wandung des Hohlraumresonators hindurch dem Lecherkreis zugeführt. Die Entkopplung der Signalspannung von der Überlagerungsspannung ist vor allem dadurch gewährleistet, daß die Frequenz der Überlagerungsspannung unterhalb der Grenzfrequenz des Hohlraumresonators liegt. Eine weitere Mischanordnung dieser Art, bei der jedoch der Lecherkreis vermieden ist, ist durch die USA.-Patentschrift 2 552 052 bekannt. Hierbei ist ein dosenförmiger Hohlraumresonator an eine die Signalspannung zuführende Hochfrequenzleitung angekoppelt. Die die Überlagerungsspannung führende Koaxialleitung ist radial durch den Mantel der zylindrisehen Dose hindurchgeführt und mit ihrem Innenleiter an die gemeinsame Verbindungsstelle zweier gegeneinandergeschalteter nichtlinearer Elemente angeschlossen. Weitere Mischanordnungen mit Hohlleitern sind durch die französische Patentschrift 890 885 und die USA.-Patentschrift 2 576 481 bekannt. Bei diesen Anordnungen wird der Mischraum durch einen die Signalspannung führenden, an einem Ende kurzgeschlossenen Hohlleiter gebildet. Die zwei miteinander in Reihe geschalteten nichtlinearen Elemente sind parallel zur Hohlleiterschmalseite in der Hohlleiterachse nahe dem kurzgeschlossenen Hohlleiterende angeordnet. Die Zuführung der Überlagerungsspannung erfolgt durch eine Koaxialleitung, die in Höhe der nicht-Mischanordnung für sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Rudolf Binz, München,
ist als Erfinder genannt worden

linearen Elemente seitlich an die Hohlleitung herangeführt ist und deren Innenleiter an die gemeinsame Verbindungsstelle der beiden nichtlinearen Elemente angeschaltet ist.

Allen diesen bekannten Mischanordnungen mit einer seitlich in den Hohlraum bzw. Mischraum eingeführten Speiseleitung in Koaxialbauweise haben den Nachteil, daß der zu den nichtlinearen Elementen führende Innenleiter der Koaxialleitung sehr dünn sein muß, um die durch die Anordnung des Innenleiters der Koaxialleitung im Hohlleiter bedingte, eine Reflexionsstelle darstellende Leitungsunsymmetrie möglichst klein zu halten. Wird der Innenleiter sehr dünn ausgeführt, dann ist zwar diese Unsymmetrie gering, aber im Zuge von der Koaxialleitung zu der Anordnung der nichtlinearen Elemente ist eine störende Reflexionsstelle unvermeidbar. Alle diese Eigenschaften der bekannten Anordnungen führen im Endergebnis zu einer wesentlichen Einschränkung der maximal für die Mischanordnung erreichbaren Bandbreite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischanordnung der einleitend beschriebenen Art, bei der der Mischraum durch eine an einem Ende kurzgeschlossene Hohlleitung gebildet ist, so zu verbessern, daß die hierbei auftretenden Schwierigkeiten einer breitbandigen Anpassung vermieden sind.

Bei einer Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer an einem Ende kurzgeschlossenen Hohlleitung, in die wenigstens zwei nichtlineare Elemente in einer Entfernung von einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der Hohlleiterwellenlänge nach Art einer Brückenschaltung angeordnet und mit einer gegen die Hohlleitung entkoppelten Koaxialleitung verbunden sind, wird erfin-

909 577/301

Claims

dungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Koaxialleitung über das kurzgeschlossene Hohlleitungsende in der Weise angeschaltet ist, daß der Außenleiter am Hohlleitungskurzschluß endet und mit diesem verbunden ist und daß der Innenleiter in Achsrichtung der Hohlleitung verlaufend in deren Inneres weitergeführt und dort mit der Brückenschaltung der nichtlinearen Elemente gekoppelt ist. Die Zuführung der Koaxialleitung in axialer Anordnung zum Hohlleiter auf Seiten des kurzgeschlossenen Hohlleiterendes vermeidet die bei der bekannten Anordnung auftretenden Anpassungsschwierigkeiten. Im Hohlleiterabschnitt zwischen den nichtlinearen Elementen und dem Hohlleitungskurzschluß macht sich der Innenleiter der Koaxialleitung nämlich nicht in der dort vorhandenen störenden Weise bemerkbar, da derselbe in diesem Leitungsabschnitt mit der Hohlleitung lediglich eine Leitung mit gewünschtem Wellenwiderstandsverlauf darstellt. Darüber hinaus hat die Anordnung nach der Erfindung den Vorteil, daß die nichtlinearen Elemente an die Hohlleitung in einfacher Weise durch seitliches Verschieben angepaßt werden können. An Hand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden. In Fig. 1 ist im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt ein an einem Ende kurzgeschlossenes Hohlleitungsstück 1 dargestellt. Durch die Kurzschlußebene 2 wird die Koaxialleitung 3 mit dem Innenleiter 4 zugeführt. Dieser Innenleiter 4 ist bis zum Leitungsstück 7, welches je einen Anschluß zweier nichtlinearer Elemente 5, 6 verbindet, fortgesetzt. Der zweite Anschluß eines jeden der nichtlinearen Elemente 5, 6 ist kapazitiv über einen Trennkondensator 8 mit der Außenwand des Hohlleitungs-Stückes 1 verbunden. Die Abnahme der Zwischenfrequenz f3 kann an den Trennkondensatoren 8 erfolgen, die z.B. als offene Viertelwellenleitungen ausgebildet sein können und daher für die Hochfrequenz einen Kurzschluß bilden. Die nichtlinearen Elemente 5,6 werden durch die ankommende Signalspannung im Hohlleiter mit der Frequenz Z1 und durch die über die Koaxialleitung 3 eingespeiste Überlagerungsspannung mit der Frequenz f2 beaufschlagt. Die Anpassung der im wesentlichen aus den beiden nichtlinearen Elementen 5, 6 und dem Leitungsstück 7 zusammensetzenden Einrichtung an den Hohlleiter kann durch seitliches Verschieben der Einrichtung im Hohlleiterquerschnitt erzielt werden. Die Verschiebbarkeit der Einrichtung ist in Fig. 2 durch die in entgegengesetzter Richtung angeordneten Pfeile angedeutet. Um eine bessere Trennung der Zwischenfrequenzspannung mit der Frequenz /3 von der Überlagerungsspannung mit der Frequenz /2 zu ermöglichen, kann im Zug des Innenleiters 4 der Koaxialleitung 3 ein Trennkondensator 9 angeordnet werden, der für die niedrigere Zwischenfrequenz f3 einen vernachlässigbaren Nebenanschluß darstellt. Eine weitere Ausführungsform einer Mischanordnung nach der Erfindung ist in Fig. 3 im Längsschnitt gezeigt. Sie besteht aus dem kurzgeschlossenen Hohlleitungsstück 1 in dem die Koaxialleitung 3 mit ihrem Innenleiter 4 auf Seiten der Kurzschlußebene 2 einmündet. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist besonderer Wert auf eine breitbandige Anpassung der nichtlinearen Elemente an den Hohlleiter gelegt. Diese Anpassung kann durch eine Wellenwiderstandstransformation mittels der in die Hohlleitung eingebauten Klötze 11 erzielt werden. DieAnpassung der Koaxialleitung 3 mit ihrem Innenleiter 4 erfolgt unter Benut- zung einer definierten Größe des Trennkondensators 9 in Verbindung mit einer Wellenwiderstandstransformation der in den Hohlleiter einmündenden Koaxialleitung 3 durch stetiges oder sprunghaftes Anwachsen des Durchmessers des Innenleiters 4 an seinem den einen Belag des Trennkondensators 9 bildenden Ende 12. Die Messung des durch die nichtlinearen Elemente 5, 6 fließenden Gleichstroms ist durch die Trennkondensatoren 13, die die äußeren Anschlüsse der nichtlinearen Elemente 5, 6 gegen die Hohlleiterwand galvanisch trennen, möglich. Gegebenenfalls können auch an den Stellen 14 Trennkondensatoren zum Zwecke der Gleichstrommessung im Leitungsstück 10 vorgesehen werden. Die Meßleitung führt man zweckmäßigerweise im Innern des Innenleiters 4 der Koaxialleitung 3 aus dem Hohlleitungsstück 1 heraus und erreicht so, daß die Meß leitung im feldfreien Raum verläuft. Die gezeigten Anordnungen können auch in der Weise betrieben werden, daß die Einspeisung der Signalspannung sowie der Überlagerungsspannung auf der Zwischenfrequenzseite und einer der Hochfrequenzseiten erfolgt, während auf der anderen Hochfrequenzseite die Spannung mit der entsprechenden Frequenz z. B. bei Breitbandmodulation abgenommen werden kann. Patentansprüche:

1. Mischanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer an einem Ende kurzgeschlossenen Hohlleitung, in die wenigstens zwei nichtlineare Elemente in einer Entfernung von einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der Hohlleiterwellenlänge nach Art einer Brückenschaltung angeordnet und mit einer gegen die Hohlleitung entkoppelten Koaxialleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung über das kurzgeschlossene Hohlleitungsende in der Weise angeschaltet ist, daß der Außenleiter am Hohlleitungskurzschluß endet und mit diesem verbunden ist, und daß der Innenleiter in Achsrichtung der Hohlleitung verlaufend, in deren Inneres weitergeführt und dort mit der Brückenschaltung der nichtlinearen Elemente gekoppelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Elemente und das dazu gehörige Leitungssystem in bezug auf den Querschnitt des Hohlleiters derart seitlich versetzbar sind, daß eine Anpassung zwischen der in dem Hohlleiter eingebauten Einrichtung und der Hohlraumwelle erzielt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch in die Hohlleitung eingebaute Mittel zur Wellenwiderstandstransformation.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung gleichachsig in den Hohlleiter eingeführt ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zug des Innenleiters der Koaxialleitung ein Trennkondensator eingebaut ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkondensator sowie der Innenleiter der Koaxialleitung derart ausgeführt sind, daß eine Anpassung erzielt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abnahme der Zwischenfrequenz zwischen dem jeweils äußeren Anschluß der einpolig über ein Leitungsstück zusammengeschalteten