DE1229603B - Phasenschieber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WAW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIp

H03h
Deutsche Kl.: 21a4-74

Nummer: 1229 603

Aktenzeichen: B 71352IX d/21 a4

Anmeldetag: 30. März 1963

Auslegetag: 1. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft einen in eine Mikrowellen-Übertragungsleitung eingebauten Phasenschieber, enthaltend einen außerhalb der Leitung in geringem Abstand von ihr angeordneten plattenförmigen Körper, der aus dielektrischem Material besteht und relativ zu der Übertragungsleitung mit Hilfe einer Tragstange, die fest und lotrecht mit dem plattenförmigen Körper verbunden ist, verstellbar ist.

Es sind in Mikrowellen-Übertragungsleitungen einschaltbare Phasenschieber bekannt, bei denen zunächst eine metallische Grundplatte vorgesehen ist, auf der eine dielektrische Schicht und auf letzterer schließlich ein streifenartig ausgebildeter elektrischer Leiter angeordnet ist. Durch einen in der dielektrischen Schicht vorgesehenen Längsschlitz — der eine einstellbare, aus ebenfalls dielektrischem Material bestehende Platte aufnimmt — ist die angestrebte Phasenverschiebung erzielbar.

Es ist ferner bekannt, im Bereich der Übertragungsleitung einen scheibenartig ausgebildeten Körper aus dielektrischem Material vorzusehen. Dieser scheibenartige Körper ist an einer Tragstange angeordnet, mit deren Hilfe der Abstand des dielektrischen Körpers gegenüber der Übertragungsleitung einstellbar ist. Abgesehen davon, daß der hier vorgesehene scheibenartige Körper eine ganz spezielle Formgebung aufweisen muß, kommt hinzu, daß die Übertragungsleitung mit einer Ausnehmung versehen werden muß, durch welche die den scheibenartigen Körper halternde Tragstange hindurchführbar ist.

Diese bekannten Phasenschieber sind vornehmlich deswegen nachteilig, weil sie nicht ohne weiteres in eine Übertragungsleitung einschaltbar sind, sondern letztere mit einer Ausnehmung versehen werden muß, damit die Verstellung des dielektrischen Körpers gegenüber der Übertragungsleitung überhaupt vonstatten gehen kann. Das Anordnen dieser Ausnehmungen ist indessen nicht nur unerwünscht, sondern auch deswegen nachteilig, weil hierdurch eine ungünstige Spannungsführung entsteht, wodurch Reflexionen der zu übertragenden Mikrowellen eintreten können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Mängeln zu begegnen, insbesondere aber einen Phasenschieber zu schaffen, der mit einem hohen Empfindlichkeitsgrad arbeitet und ein hohes Auflösungsvermögen hinsichtlich der zu verschiebenden Phasen besitzt. Zum Lösen dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Übertragungsleitung in unmittelbarer Nachbarschaft des plattenförmigen Körpers auf einer Strecke, die die gleiche Größenordnung aufweist wie die größte Längsausdehnung des ersten Phasenschieber

Anmelder: .

The Bendix Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Carroll F. Augustine, Rockville, Md.;

Carl P. Tresselt, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. April 1962 (184 058)

Körpers, durch einen zweiten Körper aus dielektrischem Material, der mit der Übertragungsleitung elektrisch in Reihe liegt, unterbrochen ist, daß ferner der erste Körper so neben dem zweiten Körper angeordnet ist, daß die Längsachse des zweiten Körpers parallel zu der durch die Plattenform gegebenen Ebene des ersten Körpers verläuft, daß weiterhin die Verstellbarkeit des ersten Körpers dadurch erzielt ist, daß dieser um die Tragstange verdrehbar ist, und daß der erste Körper ein solches Plattenprofil aufweist, daß die bei einer vollständigen Umdrehung des Körpers eintretende Phasenverschiebung einer vorgeschriebenen Kurve gehorcht.

Die mit dem Phasenschieber nach der Erfindung erzielten Vorteile sind beachtlich. Dadurch, daß die dem ersten Körper parallel und am nächsten liegende Strecke der Übertragungsleitung durch den zweiten dielektrischen Körper unterbrochen ist, wird erreicht, daß eine wirksame Beeinflussung der Wellen auch bei einer elementaren Verschiebung des beweglichen ersten Körpers vorgenommen wird. Weil fernerhin der erste Körper ein von einer Kreisform abweichendes Profil aufweist, ist eine Änderung der Phasen-Verschiebung bei seiner Verdrehung möglich. Dadurch, daß das Profil in ganz bestimmter Gestalt gewählt wird, ist es erreichbar, daß die Abhängigkeit

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der Phasenverschiebung von dem Verstellwinkel des wird, in merklichem und damit nachteiligem Maße ersten Körpers so ist, wie sie für bestimmte Zwecke abstrahlt. Die den ersten Körper 18 halternde Tragverlangt wird. Insbesondere ist es durch gewisse stange 20 besteht übrigens aus Metall, z. B. Messing, Profilgebungen des ersten Körpers möglich, über die in Führungen (nicht gezeigt) drehbar gelagert ist. einen Drehwinkel von fast 180° nahezu Linearität 5 Die Drehung der Tragstange 20 kann entweder mit der Phasenverschiebung zu erzwingen. der Hand oder maschinell bewirkt werden.

Schließlich ist noch erwähnenswert, daß dadurch, Bei Betätigung des erfindungsgemäßen Phasendaß nur eine Verdrehung des ersten Körpers um Schiebers wird die gewünschte Phasenverschiebung seine feste Achse, also keine Annäherung oder Ent- eines Signaleinganges 22 (F i g. 1) dadurch erreicht, fernung zur Übertragungsleitung, die starke Phasen- io daß der erste plattenförmige Körper 18 mit Bezug verschiebung zur Folge haben, vorgesehen sind, auf den zweiten, stabartigen Körper 10 in eine ge-Änderungen der Phasenverschiebung erzielt werden wollte Stellung gedreht wird. Die Übertragungskönnen, die sehr gering sind. Das »Auflösungs- konstante des zweiten Körpers 10, der von dem vermögen« des Phasenschiebers wird also außer- ersten Körper 18 »bedeckt« wird, ist von der des ordentlich groß. 15 nicht bedeckten Teiles des zweiten Körpers 10 ver-

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung schieden. Daher wird durch Ändern der bedeckten

gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit der Fläche des zweiten Körpers 10 eine Änderung be-

Zeichnung eines Ausführungsbeispiels hervor. Es züglich dessen Eingangsphase erzeugt. In F i g. 2 ist

zeigt der erste Körper 18 in einer Stellung gezeigt, in der

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht mit teilweise ao die größte Fläche des zweiten Körpers 10 abgedeckt

weggebrochenen Teilen, wird, wodurch die größte Phasenverschiebung ein-

F i g. 2 eine Draufsicht auf den in F i g. 1 gezeigten tritt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Jede nachfolgende

Gegenstand in der Stellung der größten Phasenver- Drehung um 180° bringt den ersten Körper 18 wie-

schiebung, der in eine Stellung, in der die größte Abdeckung

F i g. 3 eine Draufsicht auf den in F i g. 1 gezeigten 25 und somit auch die größte Phasenverschiebung erGegenstand in der Stellung der kleinsten Phasen- zeugt wird, wie es bei 180 und 360° in Fig. 4 ververschiebung, anschaulicht ist.

Fig. 4 die Änderung der Phase, die von dem in In Fig. 3 ist der erste Körper 18 aus seiner in

Fig. 1 gezeigten Gegenstand erzeugt wird. Fig. 2 gezeigten 0°-Stellung um etwa 160° entgegen

In einer Mikrowellen-Übertragungsleitung 12 ist 30 dem Uhrzeigersinn gedreht worden. In dieser Stellung

ein stabartiger dielektrischer Körper 10 zwischen- ist die von dem ersten Körper 18 bewirkte Abdek-

geschaltet, der vorzugsweise aus festem Material kung am kleinsten, so daß nun auch die Phasen-

besteht und beiderseits in die Hohlleiterabschnitte verschiebung am geringsten ist, wie es die Ordinate

14,16 der Übertragungsleitung 12 einführbar ist. Als bei 160° in F i g. 4 veranschaulicht. Es ist ersichtlich,

dielektrisches Material für den stabartigen Körper 35 daß die Änderung in der Phasenverschiebung im

10 kann z. B. Polystyrol verwendet werden. Bereich von 0 bis 160° im wesentlichen linear ver*

Im unmittelbaren Bereich des stabartigen Körpers läuft. Dann erhöht sich die Phasenverschiebung steil

10 und im wesentlichen parallel zu diesem ist ein auf ihren Höchstwert bei 180°. Dieser Zyklus wieder-

erster dielektrischer Körper 18 angeordnet, der um holt sich bei jeder zusätzlichen 180°-Drehung des

eine Tragstange 20 verdrehbar ist und bei seiner 40 ersten Körpers 18.

Drehung eine Änderung in der elektrischen Kopp- Die Empfindlichkeit des Phasenschiebers, d. h, die

lung zwischen dem ersten Körper 18 und dem stab- Relation, die zwischen den Einstellgraden des ersten

artigen zweiten Körper 10 erzeugt. Vorzugsweise ist Körpers 18 und den die Phasenverschiebung dar-

daher der Umriß des ersten Körpers 18 ein Aus- stellenden elektrischen Graden besteht, ist von dem

schnitt aus einer Archimedischen Spirale, die die 45 zwischen dem ersten Körper 18 und dem zweiten

folgende Gleichung in den Polarkoordinaten aufweist: Körper 10 vorhandenen Abstand abhängig. Die

_ . Empfindlichkeit wird erhöht, wenn der Abstand ver-

r —A · Θ größert wird. Jedoch wird das Höchstmaß der

wobei r = dem Radius an jedem gegebenen Punkt Phasenverschiebung, das durch eine 180°-Drehung

der Spirale, _5o des ersten Körpers 18 erzeugt werden kann, mit Zu"

A = eine Konstante nähme des Abstandes verkleinert. Um die für ver-

und Θ — die Gradanzahl ist. schiedene Anwendungen erforderliche Empfindlichkeit zu regeln, können Vorrichtungen (nicht gezeigt)

Durch die Verwendung des spiralförmigen Kör- vorgesehen werden, um den ersten Körper 18 entlang

pers 18 kann eine im wesentlichen lineare Änderung 55 einer Achse, die im wesentlichen lotrecht zu der

in der Phasenverschiebung erreicht werden, was an Längsachse des zweiten, stabartigen Körpers 10

späterer Stelle noch eingehend dargelegt wird. steht, auf den zweiten Körper 10 zu oder von ihm

Während seiner Drehung wird der erste Körper weg zu bewegen. Auf diese Art kann der Abstand

18 gegenüber dem zweiten, stabartigen Körper 10 zwischen dem ersten Körper 18 und dem zweiten

absolut parallel und in einer gleichbleibenden Ent- 60 Körper 10 verstellt werden, um die gewünschte

fernung gehalten. Der erste Körper 18, der ebenfalls Empfindlichkeit zu erreichen,

aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Poly- Der beschriebene Phasenschieber für Mikrowellen

styrol, hergestellt sein kann, hat eine wesentlich nied- schafft eine äußerst feine Einstellung der Phase durch

rjgere dielektrische Konstante als der zweite Körper eine einfache mechanische Bewegung des Körpers 18.

10. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der 65 Wegen seiner Einfachheit ist er billig herzustellen

erfindungsgemäße Phasenschieber nicht dadurch und während seines Betriebes zuverlässig,

störend wirkt, daß der erste Körper 18 eine Energie, Es können zahlreiche Abänderungen der beschrie»

die gegebenenfalls dem zweiten Körper 10 entzogen benen und dargestellten Ausführungsbeispiele vor-

genommen werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. In eine Mikrowellen-Ubertragungsleitung eingebauter Phasenschieber, enthaltend einen außerhalb der Leitung in geringem Abstand von ihr angeordneten plattenförmigen Körper, der aus dielektrischem Material besteht und relativ zu der Übertragungsleitung mit Hilfe einer Tragstange, die fest und lotrecht mit dem plattenförmigen Körper verbunden ist, verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (12) in unmittelbarer Nachbarschaft des plattenförmigen Körpers (18) auf ig einer Strecke, die die gleiche Größenordnung aufweist wie die größte Längsausdehnung des ersten Körpers (18), durch einen zweiten Körper (10) aus dielektrischem Material, der mit der Übertragungsleitung (12) elektrisch in Reihe liegt, ao unterbrochen ist, daß ferner der erste Körper (18) so neben dem zweiten Körper (10) angeordnet ist, daß die Längsachse des zweiten Körpers parallel zu der durch die Plattenform gegebenen Ebene des ersten Körpers (18) verläuft, daß weiterhin die Verstellbarkeit des ersten Körpers dadurch erzielt ist, daß dieser um die Tragstange (20) verdrehbar ist, und daß der erste Körper (18) ein solches Plattenprofil aufweist, daß die bei einer vollständigen Umdrehung des Körpers eintretende Phasenverschiebung einer vorgeschriebenen Kurve gehorcht.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitäts-Konstante des ersten Körpers (18) niedriger als die des zweiten Körpers (10) gewählt ist.

3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenprofil des ersten Körpers (18) so gewählt ist, daß die Kurve der durch eine volle Umdrehung des Körpers bewirkten Phasenverschiebung zwei vollständige Sägezähne einer Sägezahnkurve darstellt.

4. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenprofil des ersten Körpers (18), von der Übergangsstelle abgesehen, als Spirale, speziell als Archimedische Spirale, ausgebildet ist.

5. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Übertragungsleitung (12) als Hohlleiter der Querschnitt des zweiten Körpers (10) praktisch gleich dem Querschnitt des Hohlraums des Hohlleiters gewählt ist.

6. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstange (20) des ersten Körpers (18) an der von der Übertragungsleitung (12) abgewandten Seite desselben angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 767 067;
französische Patentschrift Nr. 881161.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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