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Koaxialleitungsresonator für sehr kurze elektromagnetische Wellen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Koaxialleitungsresonator für sehr kurze elektromagnetische
Wellen, bei dem zur Kompensation des Temperatureinflusses auf die Abstimmfrequenz
zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter ein dielektrisches Material mit negativem
Temperaturbeiwert der Dielektrizitätskonstante vorgesehen ist, dessen Form und Rauminhalt
in Abhängigkeit vom Temperaturbeiwert derart bemessen sind, daß für jede beliebige
Abstimmfrequenz des Resonators praktisch Temperaturunabhängigkeit gegeben ist.
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Ein Koaxialleitungsresonator besteht aus einem Außenleiter und einem
meist nur an einem Ende mit diesem kurzgeschlossenen und zentrisch im Außenleiter
gelagerten Innenleiter. Die Abstimmfrequenz dieses Resonators wird durch die elektrische
Länge des Innenleiters in Verbindung mit einer gegebenenfalls vorhandenen Endkapazität
am offenen Ende des Leitungsabschnittes bestimmt. Bei einer Erhöhung oder Erniedrigung
der Temperatur des Resonatormaterials tritt entsprechend eine Verlängerung bzw.
Verkürzung der mechanischen Länge des Innenleiters ein. Dies hat zur Folge, daß
die Abstimmfrequenz im Falle einer Temperaturerhöhung absinkt und im Falle einer
Temperaturerniedrigung zunimmt. Zur Kompensation dieses störenden Einflusses von
Temperaturänderungen auf die Abstimmfrequenz eines Koaxialleitungsresonators ist
es bekannt, diesen aus einem Material (beispielsweise Invar) herzustellen, dessen
Ausdehnungskoeffizient in Abhängigkeit von der Temperatur äußerst gering ist. Eine
andere Art der Temperaturkompensation besteht darin, daß der Innenleiter gegenüber
dem Außenleiter über eine Führung festgelegt ist, die sich in die gegensätzliche
Ausdehnungsrichtung wie die des Innenleiters bei einer Temperaturänderung verlängert
bzw. verkürzt, so daß innerhalb des Bereiches der Temperaturschwankungen die elektrisch
wirksame Innenleiterlänge konstant bleibt. Die erstgenannte Lösung ist außerordentlich
aufwendig und elektrisch auch nicht besonders günstig, während die zweite Lösung
die Anwendung besonders ausgewählten Materials, verbunden mit hohen Anforderungen
an die Herstellungsgenauigkeit der einzelnen Teile, erfordert.
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Durch die USA.-Patentschrift 2 779 004 ist ferner eine Kompensationsmethode
bekanntgeworden, bei der im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenleiter eines Koaxialleitungsresonators,
vorzugsweise an dem Ende des Resonators mit niedriger Impedanz dielektrisches Material
mit negativem Temperaturbeiwert der Dielektrizitätskonstante eingebracht ist. Hierdurch
soll ebenfalls die durch Längenveränderung des Resonators bei Temperaturerhöhung
hervorgerufene Resonanzfrequenzänderung des Resonators durch Verkleinerung der Kapazität
parallel zum Innenleiter ausgeglichen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde gerade die letztgenannte
Anordnung zu verbessern und für einen durchstimmbaren Koaxialleitungsresonator geeignet
zu machen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Koaxialleitungsresonator für sehr kurze
elektromagnetische Wellen, bei dem zur Kompensation des Temperatureinflusses auf
die Abstimmfrequenz zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter ein dielektrisches
Material mit negativem Temperaturbeiwert der Dielektrizitätskonstante vorgesehen
ist, dessen Form und Rauminhalt in Abhängigkeit vom Temperaturbeiwert derart bemessen
sind, daß für jede beliebige Abstimmfrequenz des Resonators praktisch Temperaturunabhängigkeit
gegeben ist, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß bei einem Koaxialleitungsresonator
mit einem zur Abstimmung längenveränderbaren Innenleiter das den Frequenzgang kompensierende
Dielektrikum die Form einer näherungsweise konischen Hülse hat, deren dünnes Ende
in die Richtung der bei einer Temperaturerhöhung auftretenden Innenleiterverlängerung
weist und deren Form für jede Abstimmfrequenz der Bedingung f - C = const genügt
(f = Frequenz z. B. in MHz; C = wirksame, durch das Dielektrikum hervorgerufene
kapazitive Belastung des Resonators, z. B. in Pikofarad).
Vorteilhaft
kann das Dielektrikum zugleich zur Führung des Innenleiters bzw. dessen Halterung
Anwendung fänden.
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Nachstehend wird die Erfindung Ein Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Koaxialleitungsresonator, bestehend aus dem
Außenleiter 1 und dem Innenleiter 2, die am Ende über eine Kurzschlußscheibe 3 miteinander
leitend und mechanisch starr verbunden sind. Der Innenleiter und der Außenleiter
bilden einen am anderen Ende offenen Leitungsresonator, bei dem der Innenleiter
2 im Kurzschlußteil 3 verschiebbar gelagert ist und die Abstimmung durch Längenänderung
des Innenleiters 2 erfolgt. Die Kompensation des Temperatureinflusses erfolgt durch
eine konische, mit ihrer Spitze nach dem offenen Resonatorende auslaufende Hülse
8 aus dielektrischem Material, beispielsweise Polystyrol, die vorzugsweise zugleich
über ihre Innenfläche die Führung des Innenleiters 2 am offenen Resonatorende übernimmt.
Die Form der Hülse 8 ist näherungsweise konisch und bestimmt sich im einzelnen nach
der Form des Innenleiters am offenen Leitungsende, dem Abstimmweg des Innenleiters
und durch die Art des zur Anwendung gebrachten dielektrischen Materials. Dabei ist
darauf zu achten, daß der Bedingung f - C = const genügt wird. Hierbei bedeutet
f die Frequenz in MHz und C die vom Dielektrikum 8 bei der jeweiligen Abstimmfrequenz
bewirkte kapazitive Belastung des Resonators.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil einer besonders einfachen
Lagerung und Führung des Innenleiters eines abstimmbaren Koaxialleitungsresonators.
Die Anbringung der dielektrischen Hülse 8 im Bereich des Spannungsmaximums des Innenleiters
hat den zusätzlichen Vorteil, daß gerade dieser zu mechanischen Schwingungen leicht
anregbare Teil des Innenleiters sicher festgehalten wird, so daß die Frequenzstabilität
des Resonators auch hierdurch erhöht wird.