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Transformationsleitung mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches
veränderbarem Wellenwiderstand Es ist bekannt, koaxiale Leitungstransformatoren
n* veränderbarem Wellenwiderstand derart aufzubauen, daß ihr Wellenwiderstand in
Abhängigkeit von der Exzentrizität der Leiteranordnung veränderbar ist. Derartige
Transformationsleitungen ermöglichen die Anpassung von Verbraucherwiderständen,
z. B. Antennen, an den Innenwiderstand der zugehörigen hochfrequenten Spannungsquellen
oder an den Wellenwiderstand einer Speiseleitung. Hierzu werden mit Vorteil Leitungsstücke
von i/4 oder auch 2/8 Länge verwendet, deren Exzentrizität z. B. durch radiale Verschiebung
eines über federnde Muffen gehaltenen Leiterteilen veränderbar ist. Bei anderen
Ausführungsformen ist ein fest angeordneter Innenleiter vorgesehen, wobei der Außenleiter
aus einem Hohlzylinder mit einer exzentrisch angeordneten Bohrung besteht, der in
einem Führungsrohr drehbar angeordnet ist. Für die Übertragung großer Leistungen
bei gleichzeitiger weitgehender Veränderbarkeit des Wellenwiderstandes erfordern
diese Anordnungen sehr große Außenabmessungen, was insbesondere im Hinblick auf
die zwischen den beweglichen Teilen notwendigen Kontaktstellen zu Schwierigkeiten
führt.
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Es ist auch eine Transformationsanordnung bekannt, bei der ein mit
dem Außenleiter einer im wesentlichen koaxialen Leitung verbundener Stempel in Richtung
auf den Innenleiter bewegt werden kann. Mit dieser Anordnung läßt sich jedoch der
Wellenwiderstand der Transformationsleitung nur, ausgehend von dem Wert der koaxialen
Leiteranordnung, in Richtung auf kleinere Wellenwiderstandswerte verändern.
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Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei einer Transformationsleitung
mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbarem Wellenwiderstand erfindungsgemäß
dadurch überwunden, daß der Abstand der Leitungselemente der die Transformationsleitung
bildenden Leiteranordnung, ausgehend von einer im wesentlichen koaxialen Leiteranordnung,
in zwei verschiedenen Richtungen derart veränderbar ist, daß sich bei einer Verschiebung
in einer Richtung für den Wellenwiderstand der Leiteranordnung größere und bei einer
Verschiebung in umgekehrter Richtung kleinere Wellenwiderstandswerte ergeben als
bei der koaxialen Anordnung der Leiterelemente. Während bei den bekannten Anordnungen,
ausgehend von einer koaxialen Leitung, nur die Einstellung kleinerer Wellenwiderstandswerte
bei exzentrischer Leiteranordnung vorgesehen war, ist es bei der erfindungsgemäßen
Transformationsleitung möglich, neben kleineren auch größere Wellenwiderstandswerte
einzustellen. Es ist zwar bei den bekannten Anordnungen unter bestimmten Voraussetzungen
ebenfalls möglich, größere und kleinere Wellenwiderstandswerte als in der Mittelstellung
einzustellen. Dies setzt jedoch voraus, daß die Leiteranordnung in ihrer mittleren
Lage bereits exzentrisch verläuft und in einer Richtung mit zunehmender Exzentrizität
(geringere Wellenwiderstandswerte) und in der anderen Richtung mit abnehmender Exzentrizität
(größere Wellenwiderstandswerte) verstellt wird'. Die obere Grenze des einstellbaren
Widerstandsbereiches ist dabei stets durch den Wellenwiderstandswert der koaxialen
Leiteranordnung gegeben. Dagegen ist die Mittellage bei der erfindungsgemäßen Transformationsleitung
und damit auch der mittlere Wellenwiderstandswert durch die etwa koaxiale Leiteranordnung
gegeben und kann von hier aus in zwei Richtungen verändert werden, so daß sich ein
entsprechend größerer Einstellbereich für die Transformation ergibt. Bei vorgegebenem
Einstellbereich für die Wellenwiderstandswerte ergibt sich damit gegenüber den bekannten
Anordnungen ein geringerer Platzbedarf für die Außenabmessungen der Transformationsleitung.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß der Innenleiter und der größte Teil des Umfanges des Außenleiters feststehend
und in ihrer Lage zueinander unveränderbar angeordnet sind und nur ein kleiner Teil
des Umfanges des Außenleiters in seinem Abstand zum Innenleiter veränderbar ist.
Dadurch läßt sich eine bessere Kontaktgabe zwischen den festen und den beweglichen
Teilen der Transformationsleitung erzielen, und
es ist nur in einer
Richtung für die Verschiebung des beweglichen Teiles des Außenleiters ein größerer
Spielraum vorzusehen.
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Ein einfacher mechanischer Aufbau der Transformationsleitung ergibt
sich, wenn Innen- und Außenleiter einen reckteckigen Querschnitt aufweisen, wobei
eine Seitenfläche ganz oder teilweise in Richtung auf den Innenleiter beweglich
ist. Es ist auch möglich, als beweglichen Teil des Außenleiters eine ebene metallische
Platte zu verwenden, die mit den feststehenden Seitenwänden über flexible Bänder
verbunden ist. Diese Bänder können, z. B. durch Löten, an den Seitenwänden befestigt
sein, so daß bewegliche Kontaktstellen vermieden sind. Dadurch, daß der Innenleiter
und die bewgliche Platte einander mit einer ebenen Fläche gegenüberliegen, ergibt
sich auch bei geringerem Abstand eine hohe Spannungsfestigkeit der Transformationsleitung,
die dadurch noch weiter verbessert werden kann, daß die Kanten des Innenleiters
und der beweglichen Platte abgerundet werden.
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In vielen Fällen ist, insbesondere bei der Übertragung großer Frequenzbereiche,
neben der Veränderung des Wellenwiderstandes auch eine Veränderung der elektrischen
Länge der Transformationsleitung erwünscht. Dies ist in einfacher Weise dadurch
möglich, daß zwischen Außen- und Innenleiter ein Isolierstoffkörper angeordnet wird,
dessen relative Dielektrizitätskonstante den Wert Eins wesentlich übersteigt. Die
Wellenlänge längs einer mit Dielektrikum gefüllten elektrischen Leitung ist kürzer
als die Wellenlänge im freien Raum, wobei für die Verkürzung die relative Dielektrizitätskonstante
des Dielektrikums maßgebend ist, Bei gegebenen Außenabmessungen wirkt die Einführung
des Dielektrikums wie eine Vergrößerung der Leitungslänge. Dies ist bei Transformationsleitungen
deshalb von besonderer Bedeutung, weil dabei in der Regel Leitungsstücke von fest
vorgegebener Länge (z. B. a/4 und A/8) verwendet werden, die dadurch in ihrer wirksamen
elektrischen Länge veränderbar sind. Eine Veränderung der Lage des Dielektrikums
beeinüußt nicht nur die elektrische Länge der Transformationsleitung, sondern auch
deren Wellenwiderstand. Das Dielektrikum kann für sich oder auch zusammen mit dem
beweglichen Teil des Außenleiters in seinem Abstand zum Innenleiter verändert werden.
Die Verwendung eines verschiebbaren Dielektrikums hat den Vorteil, daß keine Kontaktstellen
notwendig sind. Die Änderung der elektrischen Länge wird zweckmäßig zusammen mit
der Wellenwiderstandsänderung für die Transformation mit herangezogen.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert,
bei dem eine aus zwei A/8 langen Transformationsstufen bestehende Transformationsleitung
für die Anpassung von Sendeantennen dargestellt ist.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Transformationsleitung,
während in Fig. 2 die Transformationsleitung im Querschnitt dargestellt ist.
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In Fig. 1 sind die beiden 2./8 langen Abschnitte der Transformationsleitung
mit 1 und 1' bezeichnet. Der Anschluß der Transformationsleitung erfolgt über Koaxialstecker
2 und 3. Der Innenleiter 4 und der aus den Teilstücken 5, 6, 7 bestehende Außenleiter
bilden in dieser Stellung im wesentlichen eine koaxiale Leitung. In der Deckplatte
8 sind Führungsbüchsen 9 und 10 angebracht, in denen Führungsstifte 11 und 12 gehalten
sind. Bei einer Längsverschiebung der Führungsstifte 11 und 12 bewegen sich die
als ebene Platten ausgebildeten Teile 6 und 7 des Außenleiters in Richtung auf den
Innenleiter 4. Dadurch wird die bisher im wesentlichen koaxiale Leitungsanordnung
mehr und mehr unsymmetrisch, und es ergibt sich schließlich bei geringem Abstand
zwischen den Platten 6 und 7 und dem Innenleiter 4 praktisch eine Doppelleitung.
Der Wellenwiderstand der koaxialen Leitungsanordnung ist dabei größer als der der
Doppelleitung. Wenn der Innenleiter 4 ebenso wie die Platten 6 und 7 einen rechteckigen
Querschnitt aufweist, ist die bei geringem Abstand durch die Platten 6, 7 und den
Innenleiter 4 gebildete Doppelleitung im wesentlichen eine Bandleitung. Durch geeignete
Wahl der Dimensionen des Innenleiters 4 und der Platten 6 und 7 sowie des Teilstückes
5 haben die koaxiale Leitung und die Bandleitung verschiedene Wellenwiderstände,
und beim Verschieben der Platten 6 und 7 ergeben sich entsprechende Zwischenwerte.
Die Platten 6 und 7 sind über flexible Bänder 13, 13' und 14 leitend mit den Seitenwänden
der Transformationsleitung verbunden. Die Platten 6 und 7 können auch unabhängig
voneinander in ihrer Lage bezüglich des Innenleiters 4 verändert werden.
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In Fig. 2 ist der Abstand zwischen dem Innenleiter 4 und der Platte
7 derart verändert, daß die Feldverteilung zwischen beiden praktisch der einer Bandleitung
mit zwei aus ebenen Platten bestehenden Leitern entspricht und sich der für eine
solche Bandleitung ergebende Wellenwiderstand einstellt.