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Dielektrische Stütze Die Erfindung bezieht sich auf eine dielektrische
Stütze für koaxiale Leitungen, deren Wellenwiderstand dem Wellenwiderstand der angrenzenden
Leitung gleichgemacht ist. Als Stützen für den Innenleiter werden bisher allgemein
Scheiben aus dielektrischem Material (Dielektrizitätskonstante -s) verwendet, die
in den Außenleiter und/oder Innenleiter eingesenkt sind. Um die Reflexion dieser
Stützscheiben gering zu halten, müssen gewisse Dimensionierungsregeln beachtet werden.
So ist es bekannt, den Außendurchmesser D3 der Stütze und den Innendurchmesser d3
der Stützenbohrung so zu wählen, daß der Stützenwellenwiderstand Z$ gleich dem Wellenwiderstand
ZL der an die Stütze angrenzenden Leitung mit dem Außenleiterdurchmesser
DL und dem Innenleiterdurchmesser dL ist, d. h. daß
Es sind an sich auch Dimensionierungen mit ungleichem Wellenwiderstand für Stütze
und Leitung bekanntgeworden, doch ist der Reflexionsfaktor solcher Stützen nicht
so gut.
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Durch den Einfluß des Dielektrikums muß der Durchmesser d3 in der
Stütze immer kleiner sein als der Durchmesser dL der angrenzenden Leitung. Am Übergang
zwischen dL und d, der in der Regel am Stützenrand gemacht wird, entstehen inhomogene
Felder. Zur Kompensation dieser Felder ist bekanntgeworden, am Innenleiter oder
an den Seitenwänden der Stütze Aussparungen vorzusehen. Ferner können die Aussparungen
am Innenleiter noch mit Dielektrikum ausgefüllt sein, so daß die Länge der Eindrehung
am Innenleiter größer ist als die Breite der Stütze, gemessen im Zwischenraum zwischen
Innen-und Außenleiter.
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Bei allen bekannten Stützen mit kleiner Reflexion ist der Querschnitt
der Durchführung genau kreisförmig. In der Praxis hat dies zur Folge, daß sich der
Innenleiter in der Stütze drehen kann. Bei vielen Hochfrequenzgeräten ist es unvermeidbar,
daß beim Gebrauch oder bei der Montage auf den Innenleiter ein Drehmoment übertragen
wird. Da in vielen Fällen auf dem Innenleiter andere Teile montiert sind, deren
Funktion eine bestimmte, gleichbleibende Stellung des Innenleiters verlangt, muß
die Stütze mit dem Außenleiter und mit dem Innenleiter verdrehungsfrei verbunden
werden. Am Außenleiter treten im allgemeinen keine Schwierigkeiten auf, weil man
die Stütze z. B. mit einer von außen hereinragenden Schraube klemmen kann. Beim
Innenleiter ist dies jedoch nicht möglich, da er nicht zugänglich ist und wegen
der hohen elektrischen und magnetischen Feldstärke nachträglich ergriffene Maßnahmen
die Reflexion der Stütze untragbar groß machen würden. So hat man bisher den runden
Innenleiter z. B. durch Kleben oder Einspritzen der Stützscheibe in Innenleitervertiefungen
festzulegen versucht. Es hat sich aber erwiesen, daß Klebeverbindungen nicht fest
genug sind. Nach einem anderen bekannten Verfahren wurde der Innenleiter an den
Stellen der Durchführung gerändelt, um die Klebekraft zu verbessern. Das hat aber
den Nachteil, daß die notwendige Durchmessergenauigkeit verlorengeht, was zuunkontrollierbarenReflexionseigenschaften
führt, die auch bei Innenleitern mit Vorsprüngen zur Festlegung der Stützscheiben
auftreten. Ferner sind verdrehungsgeschützte Stützenbekanntgeworden, deren kreisrunde
Bohrung an zwei gegenüberliegenden Stellen durch Nuten erweitert ist und bei denen
am Innenleiter zwei erhabene Ansätze vorgesehen sind. Es ist auch bekannt, den Innenleiter
am Scheibenort elliptisch oder oval zu verformen und die aufgeschobene Stützscheibe
zu verdrehen, so daß sie auf der großen Achse des elliptisch verformten Innenleiters
festklemmt. Diese Stützen besitzen jedoch schlechte Reflexionseigenschaften.
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Ferner sind einige Formeln bekanntgeworden, mit denen man flache bandförmige
Innenleiter für Stützen berechnen kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese bekannten
Ausführungen in der Praxis aus elektrischen oder mechanischen Gründen nicht geeignet
sind. Verschiedentlich sind die Berechnungsunterlagen, da auf Näherung beruhend,
für Stützen mit kleiner Reflexion zu ungenau.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Stützanordnung für Koaxialleitungen
zu schaffen, die einerseits optimale Reflexionseigenschaften besitzt und bei der
außerdem ein Verdrehen des Innenleiters nicht mehr auftreten kann.
Ausgehend
von einer dielektrischen Stütze für koaxiale Leitungen, deren Wellenwiderstand dem
Wellenwiderstand der angrenzenden Leitung gleichgemacht ist, werden die Nachteile
der bekannten Stützscheiben dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß der Innenleiterdurchbruch
der Stütze (Außendurchmesser De, Dielektrizitätskonstante e") den Querschnitt eines
durch zwei parallele, zum Querschnittsmittelpunkt äquidistante Geraden mit dem gegenseitigen
Abstand b8 geschnittenen Kreises mit dem Durchmesser d8 besitzt und der Stützenwellenwiderstand
gewählt ist, wobei k in Abhängigkeit von dem Quotienten
im wesentlichen durch folgende Funktionen bestimmt ist
Der Funktionsverlauf des Formfaktors k ist in der F i g. 1 graphisch dargestellt.
Vorzugsweise wird der Wert des Quetienten
zwischen 0,65 und 0,8 gewählt.
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Die Stütze nach der Erfindung besitzt zwei plane Flächen, welche jede
Verdrehung des Innenleiters unmöglich machen. Obwohl am Übergang zwischen der runden
und flächigen Form eine Erhöhung der elektrischen Feldstärke auftritt, haben Stützen
nach der Erfindung überraschenderweise im wesentlichen ebenso gute elektrische Eigenschaften
wie Stützen mit kreisrunden Durchführungen. Ihre Herstellung ist wirtschaftlich,
weil die Stützenform im Preßvorgang oder durch Räumen herstellbar ist. Am Innenleiter
kann zunächst der zylindrische Teil mit dem Durchmesser de auf der Drehbank und
anschließend der abgeflachte Teil mit der Breite b" auf der Fräsbank hergestellt
werden.
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Soll die verdrehungsfreie Stütze optimal kleine Reflexionen erhalten,
dann können nach einer Weiterbildung der Erfindung auf der Außenfläche der Stützscheibe
und/oder auf dem Innenleiter neben der Stütze ringförmige Aussparungen vorgesehen
sein.
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Dabei kann der Innenleiter mit gleichem Querschnitt links und rechtsum
die Länge a" aus der Stütze herausgeführt und den entstandenen Raum bis zum Innenleiterdurchmesser
d£ der angrenzenden Leitung mit dem Stützendielektrikum ausgefüllt sein, wobei die
Länge a8 in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante a8 im wesentlichen durch
folgende Funktion bestimmt ist:
Der Verlauf des Quotienten
als Funktion der Dielektrizitätskonstante E$ ist in F i g. 2 graphisch dargestellt.
Es kann auch angebracht sein, die Stütze im Außenleiter einzusenken. Elektrisch
günstige Eigenschaften erreicht man, wenn man den Quotienten
aus dem Außendurchmesser D8 der Stütze und dem Außenleiterdurchmesser
DL der Leitung etwa gleich 1,05 macht.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand F i g. 3 an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Die im Schnitt gezeigte koaxiale Leitung 1 enthält im Außenleiter
2 eine Eindrehung 3. Die dielektrische Stütze 4 befindet sich mit ihrem Außenrand
in der Eindrehung 2. Der Innenleiter 5 hat außerhalb der Stütze wie bei 6 angedeutet
ist, einen Kreisquerschnitt. Innerhalb der Stütze besitzt der Innenleiter und die
Stützenbohrung nach der Erfindung einen Querschnitt? in Form eines durch zwei parallele,
zum Mittelpunkt äquidistante Geraden mit dem gegenseitigen Abstand b8 geschnittenen
Kreises mit dem Durchmesser de. Dieser Querschnitt ist entsprechend dem gewünschten
Wellenwiderstand nach der neuen Lehre bemessen. Der Übergang vom kreisrunden Innenleiter
auf den abgeflachten erfolgt in den Ebenen 8 und 9. Zwischen der Schnittebene 8
bzw. 9 und den Stirnflächen der Stütze liegen die Ringräume 10 und 11, die mit dem
Stützendielektrikum ausgefüllt und nach der neuen Lehre bemessen sind.