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Aus mehreren, in Kette geschalteten Lecherleitungsabschnitten bestehende
Stichleitung und daraus aufgebautes Filter Die Erfindung bezieht sich auf eine aus
mehreren, in Kette geschalteten Lecherleitungsabschnitten unterschiedlichen Wellenwiderstandes
bestehende, für Filter vorgesehene Stichleitung, die abstimmbar und deren Steilheit
des Reaktanzverlaufes kontinuierlich einstellbar ist.
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In der elektrischen Filtertechnik werden häufig Koaxialleitungen als
Bauelemente abstimmbarer Filterkreise verwendet. Diese Leitungen genügen aber hin
und wieder den Forderungen hinsichtlich eines hohen Wellenwiderstandes und damit
eines steilen Anstieges des Reaktanzverlaufes dicht bei der Resonanzfrequenz nicht.
Diese Forderungen werden durch die Verwendung von Lecherleitungen, auch Zweidrahtleitungen
genannt, erfüllt, die jedoch in der Filtertechnik bisher selten verwendet wurden,
da für Filter fast immer Ein- und Ausgänge in der Koaxialbauweise gefordert werden,
wofür Filter aus Lecherleitungen besondere Symmetrierglieder notwendig machen würden.
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Werden abstimmbare Filterkreise aus mehreren koaxialen Leitungen oder
Lecherleitungen hergestellt, so müssen die einzelnen, meist hinsichtlich ihres Durchmessers
gestuften Leitungen entsprechend der Betriebswellenlänge A, also der Resonanzwellenlänge,
z. B. auf die Länge A/4 gebracht werden können. Dies läßt sich durch ein mechanisches
Getriebe erreichen. Bei einer reinen Längenänderung der einzelnen Leitungen tritt
beim Übergang von längeren zu kürzeren Wellenlängen eine Minderung der Steilheit
des Reaktanzverlaufes auf, die durch einen bestimmten, festgelegten teleskopartigen
Aufbau der einzelnen Leitungen und dadurch erzeugte, bestimmte Wellenwiderstandsstöße
kompensiert werden kann. Durch geeignete Bemessung der Wellenwiderstandsstöße kann
also die Steilheit des Reaktanzverlaufes frequenzunabhängig gemacht werden. Dies
ist aber manchmal unerwünscht, insbesondere dann, wenn die Steilheit des Reaktanzverlaufes
vorgeschriebene Werte annehmen soll, die durch die festgelegten Wellenwiderstandsstöße
nicht erreicht werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus mehreren Lecherleitungen
mit unterschiedlichen Wellenwiderständen bestehenden abstimmbaren Filterkreise in
der Steilheit ihres Reaktanzverlaufes umstimmbar zu machen.
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Gemäß der Erfindung wird dies ausgehend von einer aus mehreren in
Ketten geschalteten Lecherleitungsabschnitten unterschiedlichen Wellenwiderstandes
bestehenden, für Filter vorgesehenen Stichleitung, die abstimmbar und deren Steilheit
des Reaktanzverlaufes kontinuierlich einstellbar ist, dadurch erreicht, daß bei
der Abstimmung jeder Lecherleitungsabschnitt seine Länge ändert, die jeweils zumindest
angenähert einem Viertel der Betriebswellenlänge entspricht, während die Einstellung
der Steilheit des Reaktanzverlaufes durch Änderungen an gegebenenfalls nur einem
Lecherleitungsabschnitt bewirkt wird.
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Es ist an sich ein Filterkreis bekannt, der aus einer einzigen Lecherleitung
besteht und bei dem ein mittlerer Abschnitt unterschiedlichen Wellenwiderstandes
vorgesehen ist. Diese bekannte Anordnung unterscheidet sich vom Erfindungsgegenstand
schon darin grundlegend, daß dort die Gesamtlänge der Lecherleitung elektrisch betrachtet
von Resonanzlänge ist, d. h. in diesem Fall einem Viertel der Betriebswellenlänge
entspricht, während es für den Erfindungsgegenstand wesentlich ist, daß jede von
mehreren hintereinandergeschalteten Lecherleitungen Resonanzlänge hat und außerdem
längenveränderbar ausgebildet ist, was bei der bekannten Filteranordnung ebenfalls
nicht gegeben ist.
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Ähnliche überlegungen gelten auch für eine weitere bekannte Anordnung,
bei der mehrere derartige Lecherleitungskreise zu einer Weichenschaltung zusammengefaßt
sind. Auch hier dienen die einzelnen Abschnitte unterschiedlichen Wellenwiderstandes,
die in jedem Lecherleitungskreis vorgesehen sind, nicht zur Versteilerung des Reaktanzverlaufes
des betreffenden Kreises, sondern zur Beeinflussung der Abstimmsteilheit.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, bei einem Abstimmglied bei Resonanzleitungen
für ultrakurze Wellen, insbesondere des Dezimeter- und Zentimeter-Wellengebietes,
zur Grobabstimmung die übliehe
Kurzschlußbrücke zusammen mit einem
Transformationsglied in solchem gleichbleibendem gegenseitigem Abstand entlang der
Leitung verschiebbar zu machen, daß Änderungen dieses Abstandes die Resonanzabstimmung
nur wenig beeinflussen. Die diesem älteren Vorschlag zugrunde liegende Aufgabe unterscheidet
sich daher wesentlich von der dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegenden. Außerdem
ist die im älteren Vorschlag gegebene Lösung nicht in übereinstimmung mit der nach
der Lehre der Erfindung.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g.1 bis 5 verschiedene
Ausführungsbeispiele gezeigt. In der F i g.1 ist ein Teil einer Stichleitung wiedergegeben,
bei der die Umstimmbarkeit der Steilheit des Reaktanzverlaufes durch zusätzliche
veränderbare Wellenwiderstandsstöße erreicht wird, während dies bei dem in der F
i g. 2 gezeigten Teil einer Stichleitung durch mangelnden Gleichlauf und gemäß den
F i g. 3, und 31, durch sprunghafte veränderbare Abstandsänderung
der einzelnen Leitungen hervorgerufen wird; in den F i g. 4 und 5 sind Filter schematisch
dargestellt, die aus den erfindungsgemäßen Stichleitungen zusammengesetzt sind.
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In der F i g. 1 ist die Stichleitung 1 über die ankommenden Leitungen
2 und 3 zugänglich. Die Stichleitung 1 setzt sich aus mehreren Lecherleitungsabschnitten
zusammen; an den Lecherleitungsabschnitt 4, 5 mit kleinem Durchmesser schließt sich
z. B. der Lecherleitungsabschnitt 6, 7 mit größerem Durchmesser an. Die Abstimmung
der Lecherleitungsabschnitte, also die Einstellung ihrer Länge z. B. entsprechend
einem Viertel der Betriebswellenlänge, erfolgt durch einen im Innern der Leitungen
der Lecherleitungsabschnitte vorgesehenen Spindeltrieb (z. B. Spindel 8), der mittels
eines am rechten Ende der Stichleitung angeordneten, hier nicht gezeigten Handrades
zu betätigen ist. Soll die Länge der Lecherleitungsabschnitte beim übergang der
Betriebswellenlänge auf eine kürzere Betriebswellenlänge entsprechend vermindert
werden, so wird das Handrad so gedreht, daß die Teile 9 und 10 des Lecherleitungsabschnittes
6, 7, welche in Führungsschlitzen 11 gleiten, nach links verschoben werden. Dadurch
wird der Lecherleitungsabschnitt 4, 5 kürzer. Weiterhin werden die Teile 12 und
13 des Lecherleitungsabschnittes 6, 7, welche ebenfalls in Führungsschlitzen gleiten,
infolge geeigneter Wahl der Gewindesteigung des Spindeltriebes derart nach links
verschoben, daß auch der Lecherleitungsabschnitt 6, 7 eine der geänderten Wellenlänge
entsprechende Länge erhält. Die Teile 9 und 12 sowie die Teile
10 und 13 sind jeweils durch Hülsen 14, 15
galvanisch miteinander
verbunden, die mittels der Stifte 16 bzw. 17 von Hand verschoben werden können.
Wenn die Hülsen 14 und 15 die Teile 12 und 13 des Lecherleitungsabschnittes 6, 7
nicht vollständig überdecken, so ergibt sich ein zusätzlicher Wellenwiderstandsstoß,
der die gewünschte Steilheit der Stichleitung 1 hervorruft. Die Abschirmung 18,
die eckigen oder runden Querschnitt aufweist, ist gegebenenfalls so ausgebildet,
daß sie als Träger der Lecherleitungsabschnitte und zur Entkopplung der einzelnen
in einem Filter verwendeten Stichleitungen dienen kann. Bekanntlich wirken bei einer
Stichleitung mit Abschnitten unterschiedlichen Wellenwiderstandes diese Abschnitte
eine Versteilerung des Reaktanzverlaufes der Stichleitung. Weichen dabei die Längen
der einzelnen Lecherleitungsabschnitte der Stichleitung z.B. von einem Viertel der
Betriebswellenlänge ab, so vermindert sich dadurch die Steilheit des Reaktanzverlaufes.
Durch eine die Länge der Lecherleitungsabschnitte mit unvollkommenem Gleichlauf
verändernde Verstellvorrichtung ist es demnach möglich, die Steilheit des Reaktanzverlaufes
der Stichleitung zu beeinflussen.
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Diese Erkenntnis wird bei dem in der F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
der Stichleitung nach der Erfindung zur Lösung der eingangs umrissenen Aufgabe herangezogen.
Der Lecherleitungsabschnitt 19, 20 der Stichleitung ist über vorgeordnete, hier
nur teilweise wiedergegebene Lecherleitungsabschnitte 21, 22 mit einem nicht gezeigten
Leitungspaar verbunden, das sich zwischen Filtereingang und -ausgang erstreckt.
Der hier entsprechend der Betriebswellenlänge einzustellende Kurzschlußschieber
23 ist an einer Gewindespindel 24 befestigt, die durch eine Kurbel 25 verstellbar
ist. Durch die Verstellung des Kurzschlußschiebers 23 wird die Länge des Lecherleitungsabschnittes
19, 20 verändert, während die vorgeordneten Lecherleitungsabschnitte mit Hilfe der
Getriebestangen 26 und 27 abgestimmt werden, die über eine mit einem Handrad
28 versehene und mit einem Übersetzungsgetriebe 29 ausgerüstete Welle 30
betätigbar sind. Die Verkürzung oder Verlängerung der vorgeordneten Lecherleitungsabschnitte
erfolgt dabei in der gleichen Weise, wie dies bereits an Hand der F i g.1 erläutert
worden ist. Mit Hilfe des Handrades 28 läßt sich jede gewünschte Abweichung, z.
B. von einem Viertel der Betriebswellenlänge, erreichen, wodurch sich die Steilheit
des Reaktanzverlaufes im gewünschten Maße verstellen läßt. Zur Abschirmung der Lecherleitungsabschnitte
ist auch hier gegebenenfalls eine aus Metall bestehende, mit eckigem oder rundem
Querschnitt ausgeführte Umhüllung 31 vorgesehen.
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Während bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel mit der
Änderung der die Steilheit des Reaktanzverlaufes beeinflussenden Elemente sich infolge
Verstimmung eine Fehlanpassung ergibt, wird eine solche bei dem in den F i g.
31 und 3" gezeigten Ausführungsbeispiel vermieden. An die den Filtereingang
mit dem Filterausgang verbindende Doppelleitung 32, 33 ist die aus vier Lecherleitungsabschnitten
34, 35, 36, 37, 38, 39 und 40, 41 bestehende Stichleitung 42 erreichbar. Die Abstimmung
des Lecherleitungsabschnittes 40, 41 erfolgt mit Hilfe des Kurzschlußschiebers
43, welcher mittels eines aus den Spindeln 44 und 45 bestehenden Gestänges
durch das Handrad 46 verstellbar ist. Die Lecherleitungsabschnitte 34, 35, 36, 37,
38, 39 werden durch Längenänderung abgestimmt; hierzu dienen die aus Isolierstoff
bestehenden Traversen 47, 48 und 49, welche mittels der Spindeln
44 und 45 gesteuert werden. Jede der beiden Spindeln besteht aus vier
Teilen, deren Gewinde sich nach Länge und Steigung z. B. wie 1: 2 : 3 : 4 entsprechend
den Wegen verhalten, welche die Traversen und der Kurzschlußschieber zur Abstimmung
der Lecherleitungsabschnitte zurücklegen müssen. Beim Drehen des Handrades 46, durch
das die vierteilige Spindel 45 unmittelbar und die vierteilige Spindel 44 mittelbar,
aber
synchron über den Zahnkranz 50 angetrieben werden, ändert sich somit die Länge der
Lecherleitungsabschnitte. Da die einzelnen Lecherleitungsabschnitte unter sich stets
gleich lang bleiben, besteht Gleichlauf. Der Lecherleitungsabschnitt 34, 35 besteht
in der F i g. 3I1 aus Leitungen mit kleinem Durchmesser, an die sich die Leitungen
des Lecherleitungsabschnittes 36, 37 mit demgegenüber größerem Durchmesser anschließen.
Die Leitungen des Lecherleitungsabschnittes 38, 39 weisen wiederum einen kleinen
Durchmesser auf, wobei diese Leitungen mit den Leitungen des vorgeordneten Lecherleitungsabschnittes
36, 37 und des nachgeordneten Lecherleitungsabschnittes 40, 41, die einen größeren
Durchmesser besitzen, außermittig verbunden sind. Infolge der außermittigen Verbindung
wird eine stetige Änderung des Wellenwiderstandes ermöglicht, welche es gestattet,
die Steilheit des Reaktanzverlaufes umstimmbar zu machen, ohne daß eine Verstimmung
der einzelnen Lecherleitungsabschnitte hinsichtlich der Betriebswellenlänge eintritt.
Die Umstimmbarkeit der Steilheit erfolgt dabei durch ein mit einem Handrad 51 und
einem übersetzenden Zahntrieb 52 versehenes Getriebe, da bei dessen Betätigung die
Lecherleitungsabschnitte 36, 37 und 40, 41 um ihre Achse gedreht werden und dabei
der außermittig angebrachte Lecherleitungsabschnitt 38, 39 eine Änderung hinsichtlich
des Abstandes seiner Leiter und damit eine Wellenwiderstandsänderung erfährt.
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Zur Entkopplung ist die eben beschriebene Stichleitung 42 mit einer
Abschirmung 53 umgeben, welche gleichzeitig der Halterung der Spindeln 44 und 45
dient.
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In den F i g. 4 und 5 sind elektrische Filter unter Verwendung der
erfindungsgemäßen Stichleitungen schematisch dargestellt. Der koaxiale Eingang E
des Filters der F i g. 4 ist an einen Symmetriertopf S1 angeschlossen, von dem die
Lecherleitung L1 zu den eigentlichen schematisch dargestellten Stichleitungen (entsprechend
der F i g. 1, 2 oder 3) Fi, F2 und F, abgeht. Die Stichleitungen sind im Abstand
eines Viertels der Betriebswellenlänge angeordnet, wobei die sie jeweils verbindenden
Leitungsstücke als Koppelglieder K1 und K., dienen. Bei der Abstimmung auf die Betriebswellenlänge
können die Koppelglieder K1 und K2 infolge ihrer teleskopartigen Ausbildung durch
Längenänderung abgestimmt werden. Es kann aber auch eine Abstimmung der Koppelglieder
K1 und K2 unterbleiben. Die dadurch hervorgerufene Fehlanpassung kann dann durch
entsprechende Einstellung der Stichleitungen F1, F2 und F3 kompensiert werden. Der
über eine weitere Lecherleitung L2 erreichbare Ausgang A des Filters besteht ebenfalls
aus einem koaxialen Kabel, welches über einen Symmetriertopf S., angeschlossen ist.
Die beiden Symmetriertöpfe Sl@ und S2 können gleichzeitig als Widerstandstransformatoren
dienen.
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Will man die Symmetriertöpfe am Eingang und Ausgang des Filters vermeiden,
so kann man, wie dies die F i g. 5 zeigt, die einzelnen ebenfalls im Abstand einer
Viertelwellenlänge angeordneten Stichleitungen F1, F2 und F3 mit dem koaxialen Kabel
K über Symmetrierschleifen S3, S4 und S5 verbinden. Die als koaxiale Leitungen ausgebildeten
Koppelglieder Ki und K2' können dabei entsprechend dem oben Ausgeführten entweder
abgestimmt oder nicht abgestimmt werden. Die im letzten Fall auftretende Fehlanpassung
wird dann durch Einbeziehung derselben in die Abstimmung der Stichleitungen kompensiert.
Sofern es erwünscht ist, können die Symmetrierglieder ebenfalls in die Stichleitungen
mit einbezogen werden, da die Symmetrierglieder im wesentlichen einen Parallelresonanzkreis
wie die Stichleitungen darstellen.
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Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Leitungsquerschnitte
rund oder eckig sein. Für eine Fehlanpassung bzw. einen gewünschten Wellenwiderstand
von 60 Ohm kann die Lecherleitung als Bandleitung ausgeführt sein.