DE1191445B - Symmetrieranordnung fuer hochfrequente elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

• Symmetrieranordnung für hochfrequente elektromagnetische Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Symmetrieranordnung für hochfrequente elektromagnetische Wellen zum übergang von einer erdsymmetrischen auf eine erdunsymmetrische Leitung, insbesondere zum übergang von einer Koaxialleitung auf eine symmetrische Zweidrahtleitung.
• Es ist bereits eine Symmetrieranordnung der bezeichneten Art bekannt, bei der die erdunsymmetrische Leitung durch einen auf einer Seite einer dielektrischen Platte angebrachten Bandleiter und ein auf der anderen Seite der Platte angebrachtes Gegengewicht gebildet wird und bei der die symmetrische Leitung in Form einer aus Bandleitern nach der Technik der gedruckten Schaltungen aufgebauten Leitung ausgeführt ist. Zum übergang zwischen diesen beiden nach Art gedruckter Schaltungen in sogenannter Striplinetechnik aufgebauten Leitungen ist bei dieser bekannten Anordnung auf der dem Bandleiter der erdunsymmetrischen Leitung gegenüberliegenden Seite des Gegengewichts ein A/4-langer Metallstreifenbügel angebracht, der als Parallelresonanzsystem nach Art der bekannten Sperrtöpfe die erdsymmetrische Leitung unmittelbar mit der erdunsymmetrischen Leitung verbindet. Diese bekannte Symmetrieranordnung erfordert einen Aufbau in mindestens drei Ebenen und ist daher im Aufbau relativ kompliziert und damit störanfällig.
• Um die Nachteile dieser bekannten Symmetrieranordnung zu vermeiden, wird bei einer Symmetrieranordnung für hochfrequente elektromagnetische Wellen zum übergang von einer erdsymmetrischen auf eine erdunsymmetrische Leitung, bei der die erdunsymmetrische Leitung durch einen auf einer Seite einer dielektrischen Platte angebrachten Bandleiter und ein auf der anderen Seite der Platte angebrachtes Gegengewicht gebildet wird und die erdsymmetrische Leitung von der Platte weggeführt ist, wobei die erdsymmetrische und erdunsymmetrische Leitung unter Parallelschaltung eines gesonderten Parallelresonanzsystems elektrisch verbunden sind, erfindungsgemäß das Parallelresonanzsystem nach Art einer gedruckten Schaltung auf der dielektrischen Platte mit angebracht. Die erfindungsgemäße Symmetrieranordnung kann damit in einem Arbeitsgang auf einfache und billige Weise in der bekannten Technik gedruckter Schaltungen aufgebaut werden und eignet sich daher besonders gut für die Serienfertigung. Da sämtliche Bandleiter nur auf den beiden Seiten der einzigen Trägerplatte ausgebildet sind, kann die erfindungsgemäße Anordnung sehr stabil und gedrungen aufgebaut werden. Trotzdem besitzt die erfindungsgemäße Symmetrieranordnung gute elektrische Eigenschaften, insbesondere eine große Frequenzbandbreite, wie sie bisher nur durch die bekannten mechanisch komplizierten Topfkreise erreicht werden konnte.
• Vorzugsweise sind an den Enden der die erdunsymmetrische Leitung bildenden Bandleiter unmittelbar die erdsymmetrische Leitung und die das Parallelresonanzsystem bildenden in gedruckter Schaltungstechnik ausgeführten Bandleiter angeschlossen. An Stelle dieser unmittelbaren elektrischen Verbindung kann auch eine solche Verbindung der erdunsymmetrischen Leitung mit der erdsymmetrischen Leitung angewendet werden, daß mit dem Ende des Gegengewichts der erdunsymmetrischen Leitung der eine Leiter der erdsymmetrischen Leitung unmittelbar verbunden ist und der andere Leiter der erdsymmetrischen Leitung über ein Serienresonanzsystem mit dem Ende des Bandleiters der erdunsymmetrischen Leitung mittelbar verbunden ist.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Übertrager in Draufsicht; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den übertrager nach F i g. 1, und zwar im wesentlichen längs der Linie 1-I nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Übertragers.
• Der in F i g. 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße Symmetrierübertrager besteht aus einer dielektrischen Platte 1, auf deren Vorderseite in der Mitte ein streifenförmiger Bandleiter 3 und auf deren Rückseite ein als Gegengewicht ausgebildeter Metallbelag 2 nach der Technik der gedruckten Schaltungen vorgesehen ist. Der Bandleiter 3 ist mit dem Innenleiter 4 des erdunsymmetrischen Koaxialspeisekabels 5 und das Gegengewicht 2 mit dem Außenleiter 6 des Speisekabels galvanisch verbunden. Der eine Leiter 8 der erdsymmetrischen Leitung 10 ist mit dem Bandleiter 3 an der Stelle 7 galvanisch verbunden, während der andere Leiter 9 mit dem Gegengewicht 2 in Verbindung steht. Die erdsymmetrische Leitung 10 wird als Paralleldrahtleitung vorzugsweise senkrecht zur Plattenebene.von dieser weggeführt (nicht dargestellt). Der Wellenwiderstand der aus dem Bandleiter 3 und dem Gegengewicht 2 gebildeten Leitung, der durch die Breite des Bandleiters 3 unter Berücksichtigung der Dicke der dielektrischen Platte 1 und deren Dielektrizitätskonstante sowie eventuell der Abmessungen des Gegengewichts 2 bestimmt ist, ist derart gewählt, daß sich eine Anpassung zwischen dem erdunsymmetrischen Koaxialspeisekabel5 und der erdsymmetrischen Leitung 10 ergibt. Durch entsprechende Wahl der Abmessungen des Bandleiters 3 kann auch eine Transformation zwischen dem Wellenwiderstand der erdunsymmetrischen und erdsymmetrischen Leitung herbeigeführt werden.
• Zu beiden Seiten des Bandleiters 3 sind auf der Vorderseite der Platte 1 weitere Leiterstreifen 11 und 12 angebracht, welche jeweils einen Teilresonanzkreis eines Parallelresonanzsystems bilden. Die Bandleiter Il und 12 sind von dem mittleren Bandleiter 3 in einem derartigen Abstand angeordnet, daß eine gegenseitige Beeinflussung dieser einzelnen Leiter verhindert wird. Die Leiter 11 und 12 sind einerseits an der Stelle 7 mit dem Leiter 3 über die Querleiter 13 und 14 und andererseits mittels der Kurzschlußbrücken 15 und 16 mit den Bereichen 17 und 18 des rückseitigen Metallbelages galvanisch verbunden. Die durch die Bandleiter 11 und 12 sowie 17 und 18 gebildeten Teilresonanzkreise wirken durch die Kurzschlußbrücken 15 und 16 als kurzgeschlossene einstellbare A/4-Leitungen.
• Die zunächst in der Koaxialleitung 5 erdunsymmetrisch geführte Welle tritt an der Verbindungsstelle des Koaxialkabels auf die aus dem Bandleiter 3 und dem Gegengewicht 2 gebildete erdunsymmetrische Leitung über und pflanzt sich nach Durchlaufen derselben in der erdsymmetrischen Leitung 10 fort.
• Um die Ausbildung von die Symmetrie störenden Feldern, insbesondere zwischen dem Leiter 8 und dem Gegengewicht 2, zu verhindern, sind die beiden durch die Leiter 11, 13 und 12, 14 in Verbindung mit dem rückwärtigen Metallbelag 17 und 18 und den zugehörigen Kurzschlußschiebern 15 und 16 gebildeten kurzgeschlossenen Teilresonanzkreise vorgesehen. Diese Resonanzkreise stellen bei der Resonanzfrequenz und in Umgebung derselben einen sehr hohen elektrischen Widerstand dar, der das Fließen von die Symmetrie störenden Strömen verhindert.
• Da in den dem Bandleiter 3 einerseits und den Bandleitern 11 und 12 andererseits zugeordneten Bereichen 2 bzw.17 und 18 des rückwärtigen Metallbelages unterschiedlich große Ströme fließen, besteht die Gefahr einer gegenseitigen Beeinflussung durch querfließende Stromkomponenten. Um dies zu vermeiden, ist der rückwärtige Metallbelag der Platte nicht auf der gesamten Rückseite durchgehend ausgebildet, sondern durch Schlitze 20 und 21 in gesonderte Bandleiter 2 bzw. 17 und 18 aufgeteilt, die jedoch am Anfang und Ende des Gegengewichts 2 über Stege 22 weiterhin galvanisch in Verbindung stehen. Die Kurzschlußschieber 15 und 16 können bei dieser Anordnung auch so ausgebildet sein, daß sie auf der Rückseite die Schlitze überbrücken und eine längs des Bandleiters 2 verschiebbare galvanische Brücke zwischen den Leitern 11, 17 und 2 bzw. 12, 18 und 2 herstellen, wie dies durch den gestrichelt gezeichneten verlängerten Schieberschenkel 9 angedeutet ist.
• In F i g. 3 ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Übertragers nach F i g. 1 gezeigt, und zwar ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der vorderen Plattenseite ein zum streifenförmigen Bandleiter 3 in Reihe geschalteter Leiterstreifen 25 vorgesehen, der im Zusammenwirken mit dem auf der Plattenrückseite angebrachten zusätzlichen Metallbelag 26 als leer laufender Leitungskreis und damit als Serienresonanzkreis wirkt, dessen elektrischer Wert durch die geometrischen Abmessungen des Bandleiters 25, der Dicke der dielektrischen Platte 1 und deren Dielektrizitätskonstante sowie eventuell der geometrischen Abmessung des als Gegengewicht wirkenden Belages 26 bestimmt ist. Der Gegengewichtsbelag 26 ist von dem mit dem Streifen 3 zusammenwirkenden Gegengewichtsbelag 2 sowie den Bandleitungen 17 und 18 in einem derartigen Abstand auf der Plattenrückseite angeordnet, daß sich zwischen den sich gegenüberliegenden Kanten 27 und 28 ein dem der symmetrischen Leitung 10 entsprechender Wellenwiderstand ausbildet.
• Der Parallelresonanzkreis wird wie bei dem übertrager nach F i g. 1 durch die Bandleiter 11 und 12 in Zusammenwirkung mit den von den Gegengewichtsbelägen 2 bzw. 26 durch die leiterfreien Zonen 20,21 bzw. 20', 21' getrennten Bandleitern 17, 18 bzw. 17', 18' gebildet. Zum Abstimmen dieser Parallelresonanzkreise auf die Resonanzfrequenz sind am Rande der Platte wiederum Kurzschlußschieber 15, 16 bzw. 15', 16' vorgesehen. Der zu dem Leiter 3 in Reihe geschaltete Serienresonanzkreis 25, 26 bewirkt bei Frequenzen außerhalb der Resonanzfrequenz eine Kompensation der durch die Parallelresonanzkreise 11 und 12 bei diesen Frequenzen auftretenden Blindkomponenten, so daß eine Belastung der erd- 1 symmetrischen Leitung 10 durch diese störenden Blindkomponenten ausgeschaltet wird.
• Aus konstruktiven Gründen kann es zweckmäßig sein, die Verbindungsstelle 29 des Leiterstreifens 3 mit dem Leiterstreifen 25 gegenüber der Mittelachse des Übertragers versetzt anzuordnen, wie dies beispielsweise in F i g. 3 gezeigt ist. Aus den gleichen Gründen kann der Anschluß 8, 9 der erdsymmetrischen Leitung 10 an jeder beliebigen Stelle längs der gegenüberliegenden Kanten 27, 28 des Belages angeordnet sein.
• Die gegenseitige Anordnung der verschiedenen Bandleiter auf der Vorderseite bzw. Rückseite und deren Verteilung auf der Platte kann in beliebiger Weise erfolgen, sofern nur die gegenseitige Zuordnung der auf der Ober- und Unterseite angeordneten Bandleiter gewahrt bleibt.
• So können beispielsweise die den Serienresonanzkreis bildenden Beläge als Schleife geführt und parallel neben dem Bandleiter 11 angeordnet werden, so daß die. Gesamtlänge der Platte geringer wird. An Stelle eines einzigen durch die Bandleiter 11 und 12 gebildeten Parallelresonanzkreises können auch zwei oder mehr derartige abstimmbare Kreise vorgesehen sein, beispielsweise in Form von spiegelbildlich zu der Bandleiteranordnung nach F i g. 1 angeordneten weiteren Bandleitern.
• Die erfindungsgemäße Symmetrieranordnung kann zum Schutze gegen äußere Einflüsse und/oder zur Verbesserung ihrer elektrischen Eigenschaften vollständig in einem dielektrischen Material eingebettet sein. Außerdem kann in einem Abstand von der dielektrischen Platte 1 eine Metallplatte angeordnet werden, wobei beispielsweise die die Gegengewichte tragende Plattenseite der Metallplatte zugewandt ist und der gegenseitige Abstand klein gegenüber der mittleren Betriebswellenlänge ist. Durch eine derartige Anordnung werden die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Symmetrieranordnung im wesentlichen nicht beeinflußt. Die Anordnung kann vielmehr durch derartige Platten, die beispielsweise auch in Form eines geschlossenen Metallschutzgehäuses ausgebildet sein können, gegen Witterungseinflüsse u. dgl. geschützt sein.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Symmetrieranordnung für hochfrequente elektromagnetische Wellen zum Übergang von einer erdsymmetrischen auf eine erdunsymmetrische Leitung, bis der die erdunsymmetrische Leitung durch einen auf einer Seite einer dielektrischen Platte angebrachten Bandleiter und ein auf der anderen Seite der Platte angebrachtes Gegengewicht gebildet wird und die erdsymmetrische Leitung von der Platte weggeführt ist, wobei die erdsymmetrische und erdunsymmetrische Leitung unter Parallelschaltung eines gesonderten Parallelresonanzsystems elektrisch verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Parallelresonanzsystem (11, 12) nach Art einer gedruckten Schaltung auf der dielektrischen Platte (1) mit angebracht ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der die erdunsymmetrische Leitung bildenden Bandleiter (2, 3) unmittelbar die erdsymmetrische Leitung (10) und die das Parallelresonanzsystem bildenden in gedruckter Schaltungstechnik ausgeführten Bandleiter (11,12) angeschlossen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ende des Gegengewichts (2) der erdunsymmetrischen Leitung der eine Leiter (9) der erdsymmetrischen Leitung (10) unmittelbar verbunden ist und der andere Leiter (8) der erdsymmetrischen Leitung (10) über ein Serienresonanzsystem (25, 26) mit dem Ende des Bandleiters (3) der erdunsymmetrischen Leitung mittelbar verbunden ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Serienresonanzsystem (25, 26) aus einem auf der einen Plattenseite angebrachten Bandleiter (25) und einem auf der anderen Plattenseite angebrachten Gegengewicht (26) besteht.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandleiter (11, 12) des Parallelresonanzsystems mit dem Gegengewicht (26) des Serienresonanzsystems und dem Gegengewicht (2) der erdunsymmetrischen Leitung galvanisch verbunden sind, insbesondere über verschiebbare Kurzschlußbrücken in der Nähe des Spannungsminimums der Bandleiter.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in gedruckter Schaltungstechnik ausgeführte Parallelresonanzsystem aus auf einer Seite der Platte (1) angebrachten Bandleitern (11,12) und auf der anderen Seite der Platte angebrachten Gegengewichten (17,18) besteht.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelresonanzsystem aus mindestens zwei im wesentlichen gleich ausgebildeten, vorzugsweise symmetrisch zum Bandleiter (3) der erdunsymmetrischen Leitung angeordneten Teilresonanzsystemen (11, 12) besteht. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilresonanzsysteme als kurzgeschlossene Leitungen ausgebildet sind, deren Länge (2n -f- 1) R/4 beträgt. 9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr gesonderte Parallelresonanzsysteme vorgesehen sind. 10. Anordnung nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gegengewicht (17,18) des Parallelresonanzsystems (11, 12) und dem Gegengewicht (2) der erdunsymmetrischen Leitung bzw. dem Gegengewicht (26) des Serienresonanzsystems (25) eine Kopplung des Systems verhindernde leiterfreie Zonen (20, 21, 20', 21') ausgebildet sind. 11. Anordnung nach Anspruch 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandleiter (3) der erdunsymmetrischen Leitung mit dem Bandleiter (25) des Serienresonanzsystems an einer Stelle außerhalb dessen Mittelachse verbunden ist. 12. Anordnung nach Anspruch 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (2) der erdunsymmetrischen Leitung und das Gegengewicht (26) des Serienresonanzsystems auf der Platte (1) in einem den Wellenwiderstand der erdsymmetrischen Leitung (10) ergebenden Abstand angeordnet sind. 13. Anordnung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandleiter (3) der erdunsymmetrischen Leitung (5) eine Widerstandstransformation zwischen der unsymmetrischen (5) und symmetrischen (10) Leitung herbeiführende Abmessungen besitzt. 14. Anordnung nach Anspruch 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelresonanzsystem (11, 12) auf einer Seite der Platte (1) symmetrisch zum Bandleiter (3) der erdunsymmetrischen Leitung und/oder des Serienresonanzsystems (25) angeordnet ist. 15. Anordnung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte und zugehörigen Bandleiter jeweils die gleiche Breite aufweisen. 16. Anordnung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Platte (1) in einem Abstand von einer Metallplatte und parallel zu dieser angeordnet ist und insbesondere die die Gegengewichte tragende Plattenseite der Metallplatte zugewandt ist und der Abstand vorzugsweise klein gegenüber der mittleren Betriebswellenlänge ist. 17. Anordnung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erdunsymmetrische Leitung als Koaxialkabel (5) auf die Platte (1) zu- und die erdsymmetrische Leitung als Zweidrahtleitung-(8 bis 10) von der Platte (1) weg geführt' ist: 18. Anordnung nach Anspruch 1 bis 17; dadurch gekennzeichnet; daß der gesamte übertrager mit einer dielbktrischen Schicht überzogen ist. 19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der übertrager in einem Schutzgehäuse, insbesondere aus Metall, angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 431; >Funk und Ton«, 1954, S. 496.