DE1146144B

DE1146144B - Impedance converter

Info

Publication number: DE1146144B
Application number: DEF34674A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Schmidt
Original assignee: Fuba Hans Kolbe and Co
Current assignee: Fuba Hans Kolbe and Co
Priority date: 1961-08-11
Filing date: 1961-08-11
Publication date: 1963-03-28

Description

Impedanzwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Impedanzwandler mit veränderbarer Impedanztransformation zur wellenwiderstandsgerechten Zusammenschaltung zweier HF-Widerstände, z. B. zweier HF-Leitungen, ungleichen Wellenwiderstandes, bestehend aus einem unsymmetrischen Leitungsstück, auf dessen Innenleiter mit diesem leitend verbundene, elektrisch leitende Körper in Längsrichtung des Leitungsstücks verstellbar angeordnet sind.Impedance converter The invention relates to an impedance converter with variable impedance transformation for interconnection according to wave resistance two RF resistors, e.g. B. two HF lines, unequal wave impedance, consisting of an asymmetrical piece of line, on whose inner conductor with this conductively connected, electrically conductive body in the longitudinal direction of the line section are arranged adjustable.

Es ist bekannt, einen Impedanzwandler als koaxiale Leitung von der Länge i/4 auszubilden und die Änderung der Impedanztransformation durch Veränderung der relativen Lage des Innenleiters zum Außenleiter vorzunehmen, z. B. durch exzentrische Anordnung des Innenleiters zur Achse der Innenwandung des Außenleiters. Die bekannten Impedanzwandler weisen infolge ihrer festgelegten Länge von i14, insbesondere in unteren Frequenzbereichen, verhältnismäßig große Abmessungen auf, die die Unterbringung in HF-Geräten und -Anlagen erschweren. Durch ihren verhältnismäßig aufwendigen und komplizierten mechanischen Aufbau erfordern sie außerdem einen beträchtlichen Material- und Fertigungsaufwand und sind daher verhältnismäßig teuer.It is known to design an impedance converter as a coaxial line of length i / 4 and to change the impedance transformation by changing the relative position of the inner conductor to the outer conductor, e.g. B. by eccentric arrangement of the inner conductor to the axis of the inner wall of the outer conductor. The known impedance converters have relatively large dimensions due to their fixed length of i14, especially in the lower frequency ranges, which make it difficult to accommodate them in HF devices and systems. Due to their relatively expensive and complicated mechanical structure, they also require considerable material and manufacturing costs and are therefore relatively expensive.

Es ist auch bereits ein Impedanzwandler der eingang geschilderten Art bekanntgeworden. Bei diesem Impedanzwandler weist das als koaxiale Leitung ausgebildete unsymmetrische Leitungsstück ebenfalls eine bestimmte Länge von ii4 auf und ist in seinem Wellenwiderstand in Abhängigkeit von den anzuschließenden HF-Widerständen festgelegt. Dieser bekannte Impedanzwandler weist daher ebenfalls insbesondere bei unteren Frequenzen den Nachteil einer verhältnismäßig großen mechanischen Länge und der dadurch bedingten Unterbringungsschwierigkeiten auf. Vor allem jedoch ist der bekannte Impedanzwandler in seiner Anwendung einerseits auf einen bestimmten Frequenzbereich und andererseits auf ein bestimmtes Paar von anzuschließenden HF-Widerständen beschränkt, wobei die Verstellung der Körper auf dem Innenleiter eine Änderung nur in kleinen Grenzen zuläßt, so daß für jeden besonderen Anwendungsfall ein gesonderter, entsprechend dimensionierter Impedanzwandler erforderlich wird.It is also already an impedance converter of the kind described at the beginning Kind became known. In this impedance converter, the one designed as a coaxial line unbalanced line piece also has a certain length of ii4 and is in its characteristic impedance depending on the HF resistors to be connected set. This known impedance converter therefore also has in particular at lower frequencies have the disadvantage of a relatively large mechanical length and the resulting accommodation difficulties. Most of all, however, is the known impedance converter in its application on the one hand to a specific one Frequency range and, on the other hand, a specific pair of HF resistors to be connected limited, with the adjustment of the body on the inner conductor a change only within small limits, so that a separate, appropriately dimensioned impedance converter is required.

Die Nachteile der bekannten Impedanzwandler werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß das unsymmetrische Leitungsstück gegenüber beiden HF-Widerständen hochohmig ausgebildet und auf seiner Länge mittels einer elektrisch leitenden Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist, und daß in jeder der Kammern ein elektrisch leitender Körper auf dem Innenleiter verstellbar angeordnet ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß bei einer einfachen und billigen Ausführung der Verstelleinrichtung die Gesamtlänge des ImpedanzwandIers wesentlich herabgesetzt wird, so daß er in den verschiedensten HF-Geräten leicht untergebracht werden kann. Ferner kann der Impedanzwandler für ein verhältnismäßig großes Frequenzband, z. B. größer als eine Oktave, verwendet werden, wobei in diesem großen Frequenzbereich auftretende Fehlanpassungen durch Eianstellung der verstellbaren Körper praktisch ausgeschaltet werden können. Der Impedanzwandler nach der Erfindung ist somit weder an eine bestimmte Betriebsfrequenz noch an ein bestimmtes Paar anzuschließender HF-Widerstände gebunden, sondern sehr vielseitig einsetzbar.The disadvantages of the known impedance converters are achieved according to the invention thereby avoided that the unbalanced line piece with respect to the two RF resistors high resistance and along its length by means of an electrically conductive partition is divided into two chambers, and that in each of the chambers an electrically conductive Body is arranged adjustable on the inner conductor. This will give the benefit achieved that with a simple and cheap design of the adjusting device the total length of the ImpedanzwandIers is significantly reduced, so that it is in can easily be accommodated in a wide variety of HF devices. Furthermore, the Impedance converter for a relatively large frequency band, e.g. B. bigger than one Octave, with mismatches occurring in this large frequency range can be practically switched off by setting the adjustable body. The impedance converter according to the invention is therefore neither at a specific operating frequency still tied to a specific pair of HF resistors to be connected, but very much versatile.

Vorteilhaft ist nach einer Ausführungsform der Erfindung das unsymmetrische Leitungsstück als koaxiale Leitung ausgebildet. Dabei kann der Außenleiter des koaxialen Leitungsstücks auf einem `feil seines Umfangs geöffnet sein. Dadurch wird der Vorteil einer sehr einfachen Verstellmöglichkeit der in den Kammern angeordneten elektrisch leitenden Körper gewonnen, da die Körper unmittelbar von außen zugänglich sind.According to one embodiment of the invention, the asymmetrical one is advantageous Line piece designed as a coaxial line. The outer conductor of the coaxial Line piece to be open on a `feil of its circumference. This will give the benefit a very simple adjustment of the electrically arranged in the chambers conductive body gained, since the bodies are directly accessible from the outside.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Innenleiter des koaxialen Leitungsstücks mit Gewinde versehen und sind die elektrisch leitenden Körper als Scheiben ausgebildet, die auf dem Innenleiter durch Schraubbewegung verstellbar sind.According to a further embodiment of the invention, the inner conductor is of the coaxial line piece are threaded and are the electrically conductive ones Body designed as discs, which can be adjusted on the inner conductor by screwing are.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1. einen Längsschnitt durch den als koaxiales Leitungsstück ausgebildeten Impedanzwandler nach der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 ein schematisches Ersatzschaltbild für den Impedanzwandler in der in Fig. 1 dargestellten Lage der Stellkörper, Fig.4 ein schematisches Ersatzschaltbild entsprechend Fig.3 bei der schematisch angedeuteten anderen Lage der Stellkörper.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows Fig. 1 a longitudinal section through the designed as a coaxial line piece Impedance converter according to the invention, Fig. 2 is a sectional view along the line A-A in Fig. 1, Fig. 3 is a schematic equivalent circuit diagram for the Impedance converter in the position of the adjusting body shown in FIG. 1, FIG. 4 a schematic Equivalent circuit according to FIG. 3 in the other position indicated schematically the control body.

Fig. 5 ein schematisches Ersatzschaltbild entsprechend Fig. 3 und 4 bei der schematisch angedeuteten dritten Lage der Stehkörper.5 shows a schematic equivalent circuit diagram corresponding to FIGS. 3 and 4 with the schematically indicated third position of the standing body.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sollen die beiden unsymmetrischen HF-Leitungen 1 und 2, die verschiedene Wellenwiderstände aufweisen, mittels des zwischen sie eingeschalteten Impedanzwandlers wellenwiderstandsgerecht zusammengeschaltet werden. Der Impedanzwandler ist als Stück einer koaxialen Leitung mit dem Außenleiter 3 und dem Innenleiter 4 ausgebildet. Das koaxiale Leitungsstück ist gegenüber den HF-Leitungen hochohmig ausgeführt. Das koaxiale Leitungsstück wird begrenzt durch die beiden elektrisch leitenden und mit dem Außenleiter leitend verbundenen Endwände 5 und 6 und wird durch die elektrisch leitende und mit dem Außenleiter 3 leitend verbundene Trennwand 7 in zwei Kammern 8 und 9 unterteilt, die vorzugsweise gleiche Längenabmessungen aufweisen. Der Innenleiter 4 ist isoliert durch eine mittlere Öffnung in der Trennwand 7 hindurchgeführt.As shown in Fig. 1, the two unbalanced RF lines 1 and 2, which have different wave resistances, by means of the between them switched on impedance converter are connected together in accordance with the characteristic impedance. The impedance converter is a piece of a coaxial line with the outer conductor 3 and the inner conductor 4 is formed. The coaxial line piece is opposite the HF lines are designed with high resistance. The coaxial line piece is limited by the two electrically conductive end walls that are conductively connected to the outer conductor 5 and 6 and becomes conductive through the electrically conductive and with the outer conductor 3 connected partition 7 divided into two chambers 8 and 9, which are preferably the same Have length dimensions. The inner conductor 4 is insulated by a middle one Opening in the partition 7 passed through.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist der Innenleiter 4 mit Gewinde versehen. In der Kammer 8 ist ein elektrisch leitender Körper, die Scheibe 10, und in der Kammer 9 ebenfalls ein elektrisch leitender Körper, die Scheibe 11, auf dem Innenleiter 4 in Längsrichtung verstellbar angeordnet. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, daß die Scheiben 10 und 11 in ihrer Mittelbohrung mit Gewinde versehen und auf den Innenleiter aufgeschraubt sind. Die Scheiben 10 und 11 sind mit dem Innenleiter 4 leitend verbunden. Nach ihrer Verstellung werden die beiden Scheiben 10 und 11 durch Gegenmuttern 12 und 13 auf dem Innenleiter festgelegt.According to FIGS. 1 and 2, the inner conductor 4 is provided with a thread. In the chamber 8 an electrically conductive body, the disk 10, and in the chamber 9 also an electrically conductive body, the disk 11, is arranged on the inner conductor 4 so as to be adjustable in the longitudinal direction. This is expediently done in that the disks 10 and 11 are provided with a thread in their central bore and screwed onto the inner conductor. The disks 10 and 11 are conductively connected to the inner conductor 4. After they have been adjusted, the two disks 10 and 11 are fixed on the inner conductor by lock nuts 12 and 13.

Zweckmäßig ist der Außenleiter 3 auf einem Teil seines Umfangs geöffnet, wie aus Fig. 1 und 2 bei 14 ersichtlich ist. Durch diese Öffnung können die Scheiben 10 und 11 von Hand oder mittels eines geeigneten Werkzeugs verstellt werden.The outer conductor 3 is expediently open on part of its circumference, as can be seen from FIGS. 1 and 2 at 14. The disks 10 and 11 can be adjusted through this opening by hand or by means of a suitable tool.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Impedanzwandlers ist an Hand der Fig. 3 bis 5 leicht erkennbar. Zwischen den Scheiben 10 und 11 und den einzelnen Wänden des Impedanzwandlers können bestimmte Kapazitäten erzeugt werden. Je nach Veränderung der Lage der Scheibe 10 gegenüber der Trennwand 7 und der Endwand 6 und der Lage der Scheibe 11 gegenüber der Trennwand 7 und der Endwand 5 lassen sich die zwischen den Scheiben und den einzelnen Wänden auftretenden Kapazitäten und Induktivitäten bestimmen und damit die Impedanztransformation des Impedanzwandlers verändern. Als Beispiele dienen die Fig. 2 bis 5. Bei der Lage der Scheiben 10 und 11 gemäß Fig. 1 ergibt sich schematisch die Induktivitäts- bzw. Kapazitätsverteilung gemäß Fig. 3. In Fig. 4 und 5 sind die beiden Extremstellungen der Scheiben 10 und 11 schematisch angedeutet. Liegen beide Scheiben gemäß Fig. 4 dicht gegenüber der Trennwand 7, so ergibt sich die Induktivitäts-und Kapazitätsverteilung nach Fig.4, also ein T-Glied. Liegen jedoch beide Scheiben gemäß Fig. 5 dicht gegenüber den Endwänden 5 und 6, so ergibt sich die dargestellte Induktivitäts- und Kapazitätsverteilung, also ein TT-Glied. Es ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß der dargestellte Impedanzwandler kontinuierlich veränderbar von einem Tf-Glied in ein T-Glied und umgekehrt umgewandelt werden kann.The mode of operation of the described impedance converter can easily be seen from FIGS. 3 to 5. Certain capacitances can be generated between the disks 10 and 11 and the individual walls of the impedance converter. Depending on the change in the position of the disk 10 relative to the partition 7 and the end wall 6 and the position of the disk 11 relative to the partition 7 and the end wall 5, the capacitances and inductances occurring between the disks and the individual walls can be determined and thus the impedance transformation of the Change the impedance converter. As examples, Fig. 2 serve to 5. In the position of the discs 10 and 11 of FIG. 1, the inductance or capacitance distribution is schematically shown in Fig. 3. In Fig. 4 and 5 are the two extreme positions of the discs 10 and 11 indicated schematically. If both panes according to FIG. 4 lie close to the partition 7, the result is the inductance and capacitance distribution according to FIG. 4, that is to say a T-element. If, however, both disks according to FIG. 5 lie close to the end walls 5 and 6, the result is the illustrated inductance and capacitance distribution, that is to say a TT element. It follows from the foregoing that the illustrated impedance converter can be converted continuously variably from a Tf element to a T element and vice versa.

An Stelle des koaxialen Leitungsstücks kann als Impedanzwandler auch ein entsprechendes Stück einer unsymmetrischen Bandleitung verwendet werden, das durch entsprechende Ausbildungen der Leitungsenden des Rückleiters mit Endwänden versehen und durch eine der Wand 7 ähnliche Trennwand, die mit dem »heißen« Leiter der Bandleitung leitend verbunden wird, in zwei Kammern unterteilt wird. Auf dem »heißen« Leiter werden dann den Scheiben 10 und 11 entsprechend elektrisch leitende Körper verstellbar angeordnet.Instead of the coaxial line section, a corresponding section of an asymmetrical ribbon line can also be used as an impedance converter, which is provided with end walls by appropriate design of the line ends of the return conductor and by a partition wall similar to wall 7, which is conductively connected to the "hot" conductor of the ribbon line , is divided into two chambers. Electrically conductive bodies corresponding to the disks 10 and 11 are then adjustably arranged on the “hot” conductor.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Impedance converter with variable impedance transformation for interconnection of two HF resistors, e.g. B. two HF lines, unequal characteristic impedance, consisting of an asymmetrical Line piece, electrically connected to its inner conductor with this conductor conductive bodies are arranged adjustable in the longitudinal direction of the line piece, characterized in that the asymmetrical line piece (3, 4) opposite both RF resistors (1, 2) designed with high resistance and along its length by means of a electrically conductive partition (7) is divided into two chambers (8, 9) and that in each of the chambers an electrically conductive body (10, 11) on the inner conductor (4) is arranged to be adjustable.

2. Impedance converter according to claim 1, characterized in that that the asymmetrical line piece is designed as a coaxial line.

3. Impedance converter according to claims 1 and 2, characterized in that the outer conductor (3) of the coaxial line piece is open on part of its circumference (14).

4th Impedance converter according to Claims 1 to 3, characterized in that the inner conductor (4) of the coaxial line piece is threaded and the electrically conductive Bodies are designed as disks (10, 11), which are screwed onto the inner conductor are adjustable. Papers considered: USA: Patent Specification No. 2 403 252.