DE1138437B

DE1138437B - Device for the controllable transmission of high-frequency power

Info

Publication number: DE1138437B
Application number: DEA36315A
Authority: DE
Inventors: Andrew Alford
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-12-18
Filing date: 1960-12-17
Publication date: 1962-10-25

Description

Vorrichtung zur regelbaren Übertragung einer Hochfrequenzleistung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur regelbaren Übertragung einer Hochfrequenzleistung zwischen achsparallelen Leitern, die an einem drehbaren Zylinder (Rotor) und im Raum zwischen diesem Zylinder und einem ihn umschließenden koaxialen festen zylindrischen Gehäuse angeordnet sind.Device for the controllable transmission of high-frequency power The invention relates to a device for the controllable transmission of high-frequency power between axially parallel conductors attached to a rotatable cylinder (rotor) and in the Space between this cylinder and a coaxial solid cylindrical surrounding it Housing are arranged.

Die bekannten Anordnungen dieser Art sind nur zur Bildung kontaktfreier Umschaltung der Hochfrequenzleistung auf verschiedene Ausgänge vorgesehen und geeignet.The known arrangements of this type are only non-contact for formation Switching of the high-frequency power to different outputs provided and suitable.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch geeignete gegenseitige Zuordnung achsparalleler, durch Verdrehung gegeneinander einstellbarer Leiter in bestimmtem, sinusförmig veränderbarem Phasen-bzw. Amplitudenverhältnis zueinander stehendeAusgangsschwingungen zu erzeugen, die dann zu verschiedenen Aufgaben miteinander kombiniert werden können.The invention is based on the idea by suitable mutual Allocation of axially parallel conductors that can be adjusted by twisting against each other in certain, sinusoidally changeable phase or. Amplitude ratio to each other to generate standing output oscillations, which then perform various tasks with one another can be combined.

Bei einer Vorrichtung, der einleitend genannten Art sind erfindungsgemäß Gruppen von je zwei oder mehr achsparallelen, drehbaren und festen, symmetrisch winkelversetzt gegeneinander angeordneten Leitern vorgesehen, und der drehbaren Leitergruppe wird die Hochfrequenzleistung von einer feststehenden Hochfrequenzleitung über eine Drehkupplung od. dgl. Zwischenglied zugeführt, so daß zwischen der drehbaren Leitergruppe und dem Gehäuse ein elektrisches, Feld erzeugt wird, dessen radiale Komponenten in benachbarten Sektoren entgegengesetzte Vorzeichen haben, während die Leiter der festen Leitergruppe mit den Innenleitern von am Gehäuse angebrachten, zu den Verbrauchern füh- renden Koaxialleitungsanschlüssen verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine symmetrische Feldverteilung in der Vorrichtung, und es läßt sich eine im wesentlichen sinusförinige Beziehung zwischen der Eingangsspannung und den daraus abgeleiteten Ausgangsspannungen erzielen. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform läßt sich dadurch erzielen, daß der Rotor aus einem leitenden zylindrischen Rohr besteht, dessen aus dem Gehäuse herausragendes Ende einen zentrisch angeordneten Innenleiter umschließt und mit diesem eine Koaxialleitung bildet und dessen im Innern des Gehäuses befindlicher Teil durch zwei Längsschlitze auf einem Teil seiner Länge in zwei einander gegenüberliegende halbzylindrische Schalen zerlegt wird und daß der Innenleiter an einer zwischen den beiden Enden des geschlitzten Rohrteils liegenden Stelle endet und dort mit einer der halbzyhndrischen Schalen verbunden ist, derart, daß sich bei Zuführung einer Hochfrequenzspannung über die Koaxialleitung stehende, erdsymmetrische elektrische Spannungswellen zwischen den beiden Schalen ausbilden, die an den Schlitzenden Knotenpunkte haben und in der Nähe der Verbindung des Innenleiters mit einer der Schalen Höchstwerte erreichen.In a device of the type mentioned in the introduction, according to the invention, groups of two or more axially parallel, rotatable and fixed conductors arranged symmetrically offset from one another are provided, and the rotatable group of conductors is supplied with the high-frequency power from a fixed high-frequency line via a rotary coupling or the like intermediate member, so that an electrical field is applied between the rotary head group and the housing produced, have the radial components in adjacent sectors of opposite sign, while the head of the fixed conductor group having the inner conductors of attached to the housing, to the consumer's leading Koaxialleitungsanschlüssen are connected. This results in a symmetrical field distribution in the device, and an essentially sinusoidal relationship can be achieved between the input voltage and the output voltages derived therefrom. A particularly useful embodiment can be achieved in that the rotor consists of a conductive cylindrical tube, the end of which protruding from the housing encloses a centrally arranged inner conductor and forms a coaxial line with this and the part located inside the housing through two longitudinal slots on one part its length is divided into two opposing semi-cylindrical shells and that the inner conductor ends at a point between the two ends of the slotted tube part and is connected there to one of the semi-cylindrical shells, in such a way that, when a high-frequency voltage is supplied via the coaxial line, standing, symmetrical to the ground Form electrical voltage waves between the two shells, which have nodes at the slot ends and reach maximum values in the vicinity of the connection between the inner conductor and one of the shells.

Die Länge des geschlitzten Rohrteiles beträgt vorteilhaft etwa eine halbe Wellenlänge der Betriebsfrequenz, und die Verbindung des Innenleiters mit einer der Schalen liegt etwa in der Mitte zwischen den Enden dieses Rohrteils, während zwischen Rotor und Gehäuse vier in Winkelabständen von 901 um die Drehachse des Rotors angeordnete Auskoppelelektroden vorgesehen sind, deren parallel zur Drehachse gemessene Länge kleiner als die des geschlitzten Rohrteiles ist und die diesem in seinem mittleren Bereich gegenüberstehen, wobei an gegenüberliegenden Elektroden gleich große, gegenphasige und von der Drehstellung des Rotors abhängige, im wesentlichen entsprechend einer Sinus- bzw. Cosinusfunktion des Drehwinkels des Rotors veränderbare Spannungen induziert werden.The length of the slotted tube part is advantageously about half a wavelength of the operating frequency, and the connection of the inner conductor to one of the shells is approximately in the middle between the ends of this tube part, while between the rotor and the housing there are four arranged at angular intervals of 901 around the axis of rotation of the rotor Decoupling electrodes are provided, the length of which, measured parallel to the axis of rotation, is smaller than that of the slotted tubular part and which face it in its central area, with electrodes of the same size, antiphase and dependent on the rotational position of the rotor, essentially corresponding to a sinusoidal or Cosine function of the angle of rotation of the rotor variable voltages are induced.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung kann dazu dienen, zwei Verbraucher, z. B. zwei Antennen einer Richtstrahlanerdnung, mit Hochfrequenzspannungen zu speisen, deren Amplituden in einem festen Verhältnis, vorzugsweise 1:1, stehen und deren Phasendifferenz durch Drehen des, Rotors entstellbar ist. Normalerweise wird die Vorrichtung für den Betrieb mit einer festgelegten Frequenz ausgelegt, kann aber auch mit verschiedenen, einem schmalen Frequenzband angehörenden Frequenzen betrieben werden. Die entgegengesetzt gleichen Spannungen je zweier gegenüberliegender Auskoppelelektroden können über je eine Symmetrierungsschleife zu einer erdunsymmetrischen Spannung zusammengefaßt werden. Weiter läßt sich die Vorrichtung in der Weise verwenden, daß die erdunsymmetrischen Spannungen mit einer Phasendifferenz von 901 einer Hochfrequenzdifferentialbrücke zugeführt werden, an deren Ausgängen die Summe und die Differenz der zugeführten Spannungen als gleich große, eine durch Verstellen des Rotors zwischen 0 und 3601 veränderbare Phasendifferenz aufweisende Spannungen erhalten werden.A device according to the invention can serve two consumers, e.g. B. to feed two antennas of a directional beam arrangement with high-frequency voltages whose amplitudes are in a fixed ratio, preferably 1: 1, and whose phase difference can be distorted by rotating the rotor. The device is normally designed for operation with a fixed frequency, but it can also be operated with different frequencies belonging to a narrow frequency band. The equal and opposite voltages each of two opposite Auskoppelelektroden can be combined via one balun loop to a erdunsymmetrischen voltage. Furthermore, the device can be used in such a way that the earth-unbalanced voltages with a phase difference of 901 are fed to a high-frequency differential bridge, at whose outputs the sum and the difference of the fed voltages are equally large, a phase difference that can be changed by adjusting the rotor between 0 and 3601 having stresses can be obtained.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Beispiele für die Anwendung der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zur übertragung von Hochfrequenzspannungen von veränderbarer Größe aus einer gleichbleibenden Eingangsspannung nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung und untür FoTtlassung eines Teiles der Gehäusewand zwecks Sichtbarmachung der irn Innern bellndlichen Teile, Fig. 2 einen in etwas größerem Maßstab gezeichneten Querschnitt durch das Gerät nach Fig. 1, wobei die zur Längsachse 14 des Gerätes senkrechte Schnittebe,ne mit der Ebene der seitlichen Koaxialanschlüsse zusammenfällt, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung mit einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, in welcher je zwei gegenphasige Ausgangsspannungen des Gerätes zu einer erdunsymmetrischen Spannung zusammengefaßt werden, und Fig. 4 eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zur Ableitung zweier Hochtrequenzspannungen mit konstanter Amplitude und einstellbar veränderbarer Phasendifferenz aus der Eingangsspannung.An embodiment of the invention and examples for the application of the invention are shown in the drawings. 1 shows a device for the transmission of high-frequency voltages of variable magnitude from a constant input voltage according to the invention in a perspective view and with a part of the housing wall omitted for the purpose of making the internal parts visible, FIG. 2 shows a cross-section drawn on a somewhat larger scale the device according to Fig. 1, wherein the perpendicular to the longitudinal axis 14 of the device Schnittebe ne coincides with the plane of the lateral coaxial, Fig. 3 is a circuit arrangement with a device according to Fig. 1 and 2, in which two anti-phase output voltages of the device to a voltage unbalanced to ground, and FIG. 4 shows a further development of the circuit arrangement according to FIG. 3 for deriving two high-frequency voltages with constant amplitude and adjustable phase difference from the input voltage.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung hat ein zylindrisches Abschirmgehäuse 16 aus leitendem Material, dessen Enden durch ringförmige Abschlußplatten 17, 18 verschlossen sind und dessen Längsachse mit 1-1 bezeichnet ist. In den öffnungen der Abschlußplatten sind bei 21, 22 nur schematisch angedeutete Kugellager für einen Rotor in Form eines mit dem Gehäuse gleichachsigen zylindrischen leitenden Rohres 23 vorgesehen. Während das der Abschlußplatte18 benachbarte Ende des Rohres 23 mit dieser Abschlußplatte abschneidet, wobei die Lageröffnung zweckmäßig von außen mit einem Deckel abgedeckt ist und auch das Rohrende verschlossen sein kann, ragt das andere Ende des Rohres 23 durch die Abschlußplatte 17 nach außen und bildet mit einem zentrisch angeordneten Leiter 24, der -vlon einer Platte 25 aus Isohermaterial gehalten wird, eine Koaxialleitung. Der im Innern des Gehäuses 16 befindliche Teil des Rohres 23 hat zwei einander gegenüberliegende, zur Längsachse 1-1 parallele, nicht ganz an die Abschlußplatten 17, 18 heranreichende Schlitze 31, 32. Der Leiter 24 endet an einer zwischen den Enden des geschlitzten Rohrteiles liegenden Stelle 27 und ist dort durch ein kurzes zylindrisches Metallstück 28 mit der einen der durch die Schlitze gebildeten Rohrhälften verbunden, und zwar an einer in der Mitte zwischen den Schlitzen liegenden Stelle. Die Abstände dieser Verbindungsstelle von den beiden Enden des geschlitzten Rohr teiles werden vorzugsweise beide gleich und gleiel einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequen gemacht. Zum Beispiel aus Anpassungsgründen karn es erwünscht sein, hiervon abzuweichen, in welchen Falle jedoch darauf zu achten ist, daß jeder der bei den Abstände wesentlich verschieden ist von eine.1 halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz oder Viel. fachen davon.The device according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical shielding housing 16 made of conductive material, the ends of which are closed by annular end plates 17, 18 and whose longitudinal axis is denoted by 1-1. Only schematically indicated ball bearings for a rotor in the form of a cylindrical conductive tube 23 coaxial with the housing are provided in the openings of the end plates at 21, 22. While the end plate 18 adjacent end of the tube 23 cuts off with this end plate, the bearing opening is expediently covered from the outside with a cover and the pipe end can be closed, the other end of the tube 23 protrudes through the end plate 17 to the outside and forms with a centrally arranged conductor 24, the -vlon of a plate 25 is held from Isohermaterial, a coaxial line. The inside of the housing 16 part of the tube 23 has two opposing slots 31, 32, parallel to the longitudinal axis 1-1 , not quite reaching the end plates 17, 18. The conductor 24 ends at one between the ends of the slotted tube part Point 27 and is connected there by a short cylindrical piece of metal 28 to one of the tube halves formed by the slots, namely at a point located in the middle between the slots. The distances of this connection point from the two ends of the slotted tube part are preferably both made the same and equal to a quarter of the wavelength of the operating frequencies. For reasons of adaptation, for example, it may be desirable to deviate from this, in which case, however, care must be taken that each of the distances is significantly different from half a wavelength of the operating frequency or much. times that.

Der wie beschrieben aufgebaute, drehbar gelagertc Rotor stellt eine Symmetrierschleife, dar, wie sie ir ähnlicher Form in dem USA.-Patent 2 769 146 beschrieben ist, weist jedoch die Besonderheit auf, daE zwar ein erdunsymmetrischer Eingang (23, 24) zui Zuführung von Hochfrequenzenergie vorhanden ist, aber keine galvanisch angeschlossenen Ausgangsleitungen für die Abnahme einer erdsymmetrischen Spannung vorgesehen sind. Wie bei einer Symmetrierschleife bilden sich bei Anlegung einer Hochfrequenzspannung an den auf der Achse I-I liegenden Eingang zwei stehende Spannungswellen zwischen den durch die Schlitze getrennten Rohrhälften aus, derart, daß die Spannung an den Schiltzenden Null ist und im mittleren Bereich der Schlitzlänge ihre größten Werte hat. Die Spannung zwischen den Rohrhälften erzeugt ein elektrisches Feld, das sich nicht auf die Schlitze 31, 32 beschränkt, sondern dessen Kraftlinien sich auch über das Gehäuse 16 schließen. Die radiale Komponente dieses Feldes ist Null in der durch die Schlitze gelegten Ebene und erreicht zwei Höchstwerte entgegengesetzter Polarität in der zur Schlitzebene senkrechten, durch die Längsachse 1-1 gelegten Ebene. Die auf den Rotor bezogene Winkelabhängigkeit der Größe des radialen Feldes in der Darstellung der Fig. 2 entspricht ungefähr einer Periode einer Sinusfunktion. Bei Drehung des Rotors nimmt auch die Verteilung des radialen Feldes gegenüber dem Gehäuse 16 eine andere Lage an. Für die Auskoppelung von Spannungen aus dem radialen Feld sind zwischen dem Gehäuse 16 und dem Rohr 23 parallel zur Achse I-I und in der Querschnittsebene (Fig. 2) gegeneinander um 90' versetzt vier streifenförmige Elektroden 41, 42, 43, 44 angeordnet, die von Isolierstützen getragen werden und mit Innenleitern 33, 34, 35, 36 von vier seitwärts aus dem zylindrischen Gehäuse 16 herausführenden Koaxialanschlüssen 12, 13, 14 15 verbunden sind. (In Fig. 1 sind die Elektroden 43 und 44 mit den dazugehörigen Teilen übersichtshalber fortgelassen.) Die Elektrodenstreifen weisen eine leichte zylindrische Krümmung auf, die der des Rohres 23 entgegengesetzt ist, und sind etwa halb so lang wie der geschlitzte Teil des Rohres 23, dem sie in seinem mittleren Bereich gegenüberstehen. Je zwei gegenüberstehende Elektroden sind mit dem elektrischen Feld des geschlitzten Rohres 23 so gekoppelt, daß sie gleiche, aber entgegengesetzte Spannungen annehmen, deren Größe von der Stellung der Ebene der Schlitze 31, 32 zu den Elektroden abhängt und durch Drehen des Rotors verändert werden kann. Bei der in Fig. 2 dargestellten Lage der Schlitzebene werden an den Anschlüssen 12, 13 Maximalwerte der Spannung mit entgegengesetzten Vorzeichen erhalten, während die Spannung an den Anschlüssen 14, 15 Null ist. Von den Leiterpaaren 33, 34 und 35, 36 können somit zwei erdsymmetrische Spannungen abgenommen werden, deren Größe von der Rotorstellung abhängt und die im allgemeinen nicht übereinstimmen. Bei geeigneter Wahl des Verhältnisses der Durchmesser des Rohres 23 und des Gehäuses 16, Anordnung der Elektrodenstreifen etwa in der Mitte zwischen beiden, geeigneter Form und Größe der Elektroden und einer angepaßten Belastung der Anschlüsse läßt sich erreichen, daß bei Drehung des Rohres 23 die Spannung des einen und des anderen Elektrodenpaares sich wie sin T, bzw. cos 99 ändert, wo #, den Drehwinkel des Rotors bezeichnet, und zwar mit einer Genauigkeit von etwa 5 "/o.The pressure built up as described, rotatably gelagertc rotor provides a Symmetrierschleife, represents, as described ir-like shape in the USA. Patent 2,769,146, however, has the special feature, namely a DAE erdunsymmetrischer input (23, 24) supplying zui High-frequency energy is available, but no galvanically connected output lines are provided for the removal of a voltage balanced to ground. As with a balancing loop, when a high-frequency voltage is applied to the input on axis II, two standing voltage waves are formed between the tube halves separated by the slots, so that the voltage at the ends of the contacts is zero and has its greatest values in the middle of the slot length . The voltage between the tube halves generates an electric field which is not limited to the slots 31, 32 , but whose lines of force also close over the housing 16. The radial component of this field is zero in the plane laid through the slots and reaches two peaks of opposite polarity in the plane perpendicular to the plane of the slot and laid through the longitudinal axis 1-1 . The angular dependence of the magnitude of the radial field in relation to the rotor in the illustration in FIG. 2 corresponds approximately to one period of a sine function. When the rotor rotates, the distribution of the radial field with respect to the housing 16 also assumes a different position. For the extraction of voltages from the radial field, four strip-shaped electrodes 41, 42, 43, 44 are arranged between the housing 16 and the tube 23 parallel to the axis II and in the cross-sectional plane (FIG. 2) offset from one another by 90 ' Insulating supports are carried and are connected to inner conductors 33, 34, 35, 36 of four coaxial connections 12, 13, 14, 15 extending laterally out of the cylindrical housing 16 . (In Fig. 1 , the electrodes 43 and 44 with the associated parts are omitted for the sake of clarity.) The electrode strips have a slight cylindrical curvature, which is opposite to that of the tube 23 , and are about half as long as the slotted part of the tube 23, which they face in its central area. Two opposing electrodes are coupled to the electric field of the slotted tube 23 so that they assume the same but opposite voltages, the size of which depends on the position of the plane of the slots 31, 32 to the electrodes and can be changed by rotating the rotor. In the position of the slot plane shown in FIG. 2, maximum values of the voltage with opposite signs are obtained at the connections 12, 13 , while the voltage at the connections 14, 15 is zero. From the conductor pairs 33, 34 and 35, 36 , two voltages symmetrical to earth can be picked up, the size of which depends on the rotor position and which generally do not match. With a suitable choice of the ratio of the diameter of the tube 23 and the housing 16, arrangement of the electrode strips approximately in the middle between the two, a suitable shape and size of the electrodes and an adapted load on the connections, it can be achieved that when the tube 23 is rotated, the voltage of the one and the other pair of electrodes changes like sin T or cos 99 , where # denotes the angle of rotation of the rotor, with an accuracy of about 5 "/ o.

Die Zuführung von Hochfrequenzenergie zu der sich mit dem Rohr 23 drehenden Koaxialleitung 23, 24 erfolgt über eine feststehende Koaxialleitung 1, an deren Stelle auch eine Hohlrohrleitung treten kann, und ein den übergang von der festen zu der drehbaren Leitung vermittelndes, in Fig. 1 nur schematisch dargestelltes Zwischenglied 11, im einfachsten Falle eine Drehkupplung für koaxiale Leitungen, mit oder ohne galvanischen Kontakt.The supply of high-frequency energy to the coaxial line 23, 24 rotating with the pipe 23 takes place via a fixed coaxial line 1, which can also be replaced by a hollow pipeline, and only in FIG. 1 that mediates the transition from the fixed to the rotatable line schematically shown intermediate member 11, in the simplest case a rotary coupling for coaxial lines, with or without galvanic contact.

Eine reflexionsfreie Anpassung der Vorrichtung an die anzuschließenden Hochfrequenzleitungen wird dadurch begünstigt, daß bei geeigneter Ausbildung der Vorrichtung die in die verschiedenen Anschlüsse hineingemessenen Impedanzen nahezu unabhängig von der Drehung des Rotors sind.A reflection-free adaptation of the device to the one to be connected High-frequency lines are favored by the fact that with a suitable training Device almost the impedances measured in the various connections are independent of the rotation of the rotor.

Die beispielsweise beschriebene Ausführungsform kann in mannigfacher Weise abgeändert werden, indem z. B. die Schlitze 31, 32 einander nicht genau gegenüberliegend und die Elektroden unter anderen Winkeln zueinander angeordnet werden. Schlitze und Elektrodenstreifen können in geringem Maße schraubenförmig gekrümmt sein. Statt vier Elektroden können auch zwei, drei oder mehr als vier vorgesehen sein. Wird die von dem Verbindungsstück 28 aus gemessene Schlitzlänge gleich einem Mehrfachen einer Viertelwellenlänge, gemacht, so können längs des betreffenden Rohrstückes mehrere in Richtung der Achse 1-1 gegeneinander versetzte Elektrodengruppen vorgesehen sein. An Stelle eines Schlitzpaares 31, 32 können auch deren zwei oder mehr vorgesehen sein mit entsprechender Vergrößerung der Zahl der Verbindungsstücke 28, die das Leiterende 27 mit jedem zweiten Rohrabschnitt verbinden.The embodiment described for example can be modified in many ways by, for. B. the slots 31, 32 are not exactly opposite each other and the electrodes are arranged at different angles to each other. Slits and electrode strips can be curved helically to a small extent. Instead of four electrodes, two, three or more than four electrodes can also be provided. If the slit length measured from the connecting piece 28 is made equal to a multiple of a quarter wavelength, then several electrode groups offset from one another in the direction of the axis 1-1 can be provided along the relevant pipe section. Instead of a pair of slots 31, 32 , two or more can also be provided with a corresponding increase in the number of connecting pieces 28 which connect the conductor end 27 to every second pipe section.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 kann unmittelbar zum Betrieb einer Antennenanordnung mit vier auf den Ecken eines Quadrates angeordneten Strahlern dienen, wobei die Strahler unmittelbar von den vier Ausgängen 12, 15, 13, 14 aus gespeist werden. Bei geeignet gewähltem gegenseitigem Abstand der Strahler erhält man eine achtförmige Richteharakteristik, die bei Drehung des Rotors 23 synchron mit diesem umläuft.The device according to FIGS. 1 and 2 can be used directly to operate an antenna arrangement with four radiators arranged on the corners of a square, the radiators being fed directly from the four outputs 12, 15, 13, 14. With a suitably chosen mutual spacing of the radiators, an eight-shaped directional characteristic is obtained which rotates synchronously with the rotor 23 when it rotates.

Fig. 3 zeigt die Anwendung des Gerätes nach Fig. 1 und 2 zur Speisung zweier Verbraucher mit in einem einstellbaren Verhältnis stehenden Hochfrequenzspannungen. Das nur schematisch dargestellte übertragungsgerät mit dem Rotor 23 wird von einem Hochfrequenzgenerator 61 über ein Zwischenghed 11 gespeist. Wie schon früher erläutert, ist die Differenz der an zwei gegenüberliegenden Ausgängen (12, 13; 14, 15) erhaltenen Spannungen eine erdsymmetrische Spannung, die in der vorliegenden Anordnung in eine erdunsymmetrische verwandelt wird. Zu diesem Zweck werden die Spannungen je zweier gegenüberliegender Anschlüsse über Koaxialleistungen 55, 56 und 57, 58 je einer Symmetrierungsschleife 46 bzw. 47 zugeführt. Die erhaltenen erdunsymmetrischen .Ausgangsspannungen werden über Koaxialleitungen 51, 52 zwei Verbrauchern 53, 54, z. B. Antennen, zugeführt, deren Widerstand an den Wellenwiderstand der Leitungen angepaßt ist. Bei Drehung des Rotors 23 ändern sich entsprechend der früheren Erläuterung die den Verbrauchern zugeführten Spannungen nach einer sin- bzw. cos-Funktion des Drehwinkels des Rotors, d. h. bei einer bestimmten Stellung des Rotors wird die Hochfrequenzenergie des Generators 61 nur dem Verbraucher 53, bei einer anderen Stellung des Rotors nur dem Verbraucher 54 zugeführt. Das übertragungsgerät kann daher als funkenfreier Umschalter für zwei abwechselnd zu betreibende Antennen dienen, wie sie bei gewissen Funklandesystemen verwendet werden. Um an Leitungslänge zu sparen, wird man die Symmetrierungsschleifen 46, 47 in unmittelbarer Nähe der Anschlüsse 12, 13 und 14, 15 anordnen. 3 shows the use of the device according to FIGS. 1 and 2 for feeding two consumers with high-frequency voltages in an adjustable ratio. The transmission device with the rotor 23 , shown only schematically, is fed by a high-frequency generator 61 via an intermediate gear 11. As already explained earlier, the difference between the voltages obtained at two opposite outputs (12, 13; 14, 15) is a voltage symmetrical to ground, which is converted into an asymmetrical voltage in the present arrangement. For this purpose, the voltages of two opposite connections are each fed to a balancing loop 46 and 47 via coaxial power lines 55, 56 and 57, 58. The earth-unbalanced output voltages obtained are fed via coaxial lines 51, 52 to two loads 53, 54, e.g. B. antennas supplied, the resistance of which is adapted to the wave impedance of the lines. When the rotor 23 rotates, the voltages supplied to the consumers change according to a sin or cos function of the angle of rotation of the rotor, ie. H. in a certain position of the rotor, the high-frequency energy of the generator 61 is only supplied to the consumer 53, in a different position of the rotor only to the consumer 54. The transmission device can therefore serve as a radio-free switch for two antennas to be operated alternately, as used in certain radio landing systems. In order to save on line length, the balancing loops 46, 47 will be arranged in the immediate vicinity of the connections 12, 13 and 14, 15 .

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung zur Umwandelung einer Hochfrequenzspannung in zwei gleich große Spannungen mit entsprechend der Drehung des Rotors veränderbarer Phasendifferenz. Der von einer gestrichelten Linie eingerahmte Teil der Anordnung entspricht im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 3. Die Leitungen 51 und 52 sind jedoch nicht unmittelbar zu Verbrauchern geführt, sondern zu einem Paar symmetrisch liegender Anschlüsse I, II einer angepaßten, verlustlosen, symmetrischen Hochfrequenzdifferentialbrücke 63, an deren auf der Symmetrieachse liegende Anschlüsse P, S die Verbraucher 61, 62 angeschlossen sind. Eine derartige Hochfrequenzdifferentialbrücke kommt in der Wirkungsweise einem Differentialübertrager gleich und hat im Idealfalle folgende Eigenschaften: Bei Belastung eines Paares von Anschlüssen (I, II oder P, S) mit gleichen Impedanzen sind die beiden anderen Anschlüsse gegenseitig entkoppelt. Sämtliche Anschlüsse sind an bestimmte Wellenwiderstände angepaßt und zwei gegenüberliegenden Anschlüssen (I und II) zugeführte Spannungen wirken auf den einen (z. B. P) der beiden anderen Anschlüsse gleichartig, auf den anderen (z. B. S) entgegengesetzt, d. h. mit 180' Phasenverschiebung. Als Ausgangsspannungen erhält man demnach die Summe und die Differenz der beiden Eingangsspannungen. Die Länge der Leitung 51 ist durch Einfügung eines Leitungsstückes 64 um eine Viertelwellenlänge größer als die Länge der Leitung 52 gemacht. Die nach einer Cosinus bzw. Sinus-Funktion des Drehwinkels des Rotors 23 veränderbaren gleichphasigen Ausgangsspannungen der Symmetrierungsschleifen 46, 47 sind daher bei Zuführung zur Differentialbrücke 63 um 90' phasenverschoben. Die Entstehung der Ausgangsspannungen Up und Us aus den Eingangsspannungen U, und Uli ist in den Vektordiagrammen 65, 66 dargestellt. Die Spannung U, eilt der Spannung Uli um 90' nach. Am Anschluß P erhält man die Summe, am Anschluß S die Differenz dieser beiden Spannungen. Ändern U, und Uli durch Drehung des Rotors 23 ihre Größe, so bleiben die Vektoren Up und Us der Größe nach konstant, drehen sich aber synchron mit dem Rotor 23, und zwar der eine gleichsinnig, der andere gegensinnig, so daß bei einer vollständigen Umdrehung des Rotors die Phasendifferenz der beiden Vektoren zweimal nacheinander alle Werte zwischen Null bis 360' durchläuft.4 shows the use of the device according to the invention for converting a high-frequency voltage into two voltages of equal magnitude with a phase difference that can be changed in accordance with the rotation of the rotor. The framed by a dashed line portion of the assembly corresponds substantially to the arrangement of FIG. 3. The lines 51 and 52 are, however, not carried out immediately to consumers, but at a pair of symmetrically opposed ports I, II of an adapted, lossless, balanced high-frequency differential bridge 63 , to whose connections P, S lying on the symmetry axis, the consumers 61, 62 are connected. Such a high-frequency differential bridge works in the same way as a differential transformer and ideally has the following properties: When a pair of connections (I, II or P, S) are loaded with the same impedances, the other two connections are mutually decoupled. All connections are matched to certain wave resistances and voltages supplied to two opposite connections (I and II) have the same effect on one (e.g. P) of the two other connections, on the other (e.g. S) in opposite directions, i.e. H. with 180 ' phase shift. The output voltages are therefore the sum and the difference of the two input voltages. The length of the line 51 is made larger than the length of the line 52 by a quarter of a wavelength by inserting a line piece 64. The in-phase output voltages of the balancing loops 46, 47, which can be changed according to a cosine or sine function of the angle of rotation of the rotor 23 , are therefore phase-shifted by 90 ' when fed to the differential bridge 63. The creation of the output voltages Up and Us from the input voltages U and Uli is shown in the vector diagrams 65, 66. The voltage U i lags the voltage Uli by 90 ' . The sum of these two voltages is obtained at connection P and the difference between these two voltages at connection S. If U and Uli change their size by rotating the rotor 23 , the vectors Up and Us remain constant in size, but rotate synchronously with the rotor 23, one in the same direction, the other in the opposite direction, so that with one complete revolution of the rotor, the phase difference of the two vectors passes through all values between zero and 360 'twice in succession.

Werden als Verbraucher 61, 62 zwei in gewissem Abstand voneinander angeordnete Antennen an die Differentialbrücke 63 angeschaltet, so kann durch Drehen des Rotors eine beliebige Phasendifferenz der Speisespannungen eingestellt und dadurch die Strahlrichtung, in der die von den beiden Antennen ausgehenden Wellen phasengleich sind (Hauptstrahlrichtung), verändert werden. Durch Vervielfachung der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, wobei im allgemeinen Falle einer ebenen Antennengruppe die Rotoren über Sinusgetriebe mit geeigneter Schwenkamplitude und Phasendifferenz anzutreiben sind, kann man auch Antennengruppen mit einer größeren Zahl von Antennen so betreiben, daß elektromagnetische Wellen eng gebündelt in einstellbarer Richtung abgestrahlt werden.If two antennas arranged at a certain distance from one another are connected to the differential bridge 63 as consumers 61, 62, any phase difference of the supply voltages can be set by turning the rotor and thus the beam direction in which the waves emanating from the two antennas are in phase (main beam direction) , to be changed. By multiplying the arrangement shown in Fig. 4, whereby in the general case of a planar antenna group the rotors are to be driven via sinusoidal gears with a suitable swivel amplitude and phase difference, antenna groups with a larger number of antennas can also be operated so that electromagnetic waves are tightly bundled in an adjustable direction be emitted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for the controllable transmission of high-frequency power between axially parallel conductors, which are mounted on a rotatable cylinder (rotor) and in the space between this cylinder and a coaxial, fixed cylindrical one surrounding it. Housing are arranged, characterized in that groups of axially parallel of two or more rotatable and fixed symmetrically angularly offset against each other arranged conductors are provided (41 to 44), and that the rotatable conductor group dicHochfrequenzleistung by a fixed high-frequency line (1) via a rotary coupling (11 ) od. The like. Intermediate member is supplied, so that an electric field is generated between the rotatable group of conductors and the housing (16) , the radial components of which have opposite signs in adjacent sectors, while the conductors (41 to 44) of the fixed group of conductors with the Inner conductors (33 to 36) are connected by coaxial line connections (12 to 15) attached to the housing and leading to the consumers.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rotor consists of a conductive cylindrical tube (23) whose end protruding from the housing (16 ) unischloses a centrally arranged inner conductor (24) and forms a coaxial line with it and its inside of the housing (16) located part through two longitudinal slots (31, 32) is divided over part of its length into two opposing semi-cylindrical shells that the inner conductor (24) ends at a point between the two ends of the slotted tube part and there is connected to one of the semi-cylindrical shells in such a way that when a high-frequency voltage is supplied via the coaxial line (23, 24) standing, symmetrical electrical voltage waves are formed between the two shells, which have nodes at the ends of the slots and in the vicinity of the connection (28) of the inner conductor (24) can achieve maximum values with one of the shells. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the length of the slotted pipe part is approximately half a wavelength of the operating frequency and that the connection (28) of the inner conductor (24) with one of the shells is approximately in the middle between the ends of this pipe part, that between the rotor (23) and the housing (16) there are four decoupling electrodes (41 to 44) arranged at angular intervals of 9U around the axis of rotation of the rotor, the length of which, measured parallel to the axis of rotation, is smaller than that of the slotted tube part and the length of the latter in its middle Area facing each other, with electrodes of the same size, in phase opposition and dependent on the rotational position of the rotor, essentially corresponding to a sine or sinusoidal curve.

Cosine function of the angle of rotation (p of the rotor (23) variable voltages are induced.

4. A circuit arrangement using a high frequency transmission apparatus according to claim 3, characterized in that the equal and opposite voltages of each pair of opposing electrodes (41, 42 and 43, 44) (47 46) are combined to form a erdunsymmetrischen voltage via one balun loop. 5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the earth-unbalanced voltages with a phase difference of 90 ' are fed to a high-frequency differential bridge (63) , at the outputs of which the sum and the difference of the supplied voltages are equal, one by adjusting the rotor (23 ) voltages having a phase difference variable between 0 and 3601 can be obtained.

References considered: British Patent No. 819 005.