DE1273634B

DE1273634B - Circuit arrangement for high frequencies with prescribed frequency dependence of the running time

Info

Publication number: DE1273634B
Application number: DE1965T0029984
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Reinhold Pregla
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-12-10
Filing date: 1965-12-10
Publication date: 1968-07-25

Description

Schaltungsanordnung für hohe Frequenzen mit vorgeschriebener Frequenzabhängigkeit der Laufzeit Zusatz zur Anmeldung: T 22802 IX d/21 a4 Auslegeschrift 1263 882 Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung für hohe Frequenzen mit Vierpol-Charakter und vorgeschriebener Frequenzabhängigkeit der Laufzeit, wobei die Anordnung nicht als Kreuzglied-Filter aufgebaut ist. Die Schaltung besteht aus einer symmetrischen Dreifachleitung, welche aus einer am Ende kurzgeschlossenen Doppelleitung gebildet wird, welche mindestens zum Teil von einem äußeren und hiervon isolierten Leiter umgeben wird, wie das in der Patentanmeldung T 22802 IX d/21 a 4,74 (deutsche Auslegeschrift 1263 882) beschrieben wurde. Circuit arrangement for high frequencies with a prescribed frequency dependency of the transit time Addition to the application: T 22802 IX d / 21 a4 Auslegeschrift 1263 882 Filter is built. The circuit consists of a symmetrical triple line, which is formed from a double line short-circuited at the end, which is at least partially surrounded by an outer conductor insulated from it, as described in patent application T 22802 IX d / 21 a 4.74 (German Auslegeschrift 1263 882) .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, für die oben beschriebene Schaltungsanordnung, die aus mehreren hintereinandergeschalteten Vierpolen besteht, eine besonders vorteilhaft aufzubauende und elektrisch einwandfrei wirkende Anordnung aufzuzeigen.The aim of the present invention is for the above-described Circuit arrangement consisting of several four-pole terminals connected in series, an arrangement that is particularly advantageous to set up and that works electrically flawlessly to show.

Ausgehend von der obenerwähnten Schaltungsanordnung wird hierzu erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die einzelnen Dreifachleitungen aus parallelen dielektrischen Platten gebildet werden, die zur Herstellung der am Ende kurzgeschlossenen Doppelleitung und des äußeren, hiervon isolierten Leiters mit einem entsprechenden dünnen Metallbelag versehen sind und bei der die Wellenwiderstände der Verbindungsleitungen der Vierpole gleich dem Wellenwiderstand der einzelnen Vierpole sind.On the basis of the circuit arrangement mentioned above, this is done according to the invention suggested that the individual triple lines consist of parallel dielectric Plates are formed that are used to produce the double line short-circuited at the end and the outer conductor, insulated therefrom, with a corresponding thin metal coating are provided and in which the wave resistances of the connecting lines of the four-pole connections are equal to the wave resistance of the individual quadrupoles.

Im folgenden soll an Hand von Figuren die Erfindung näher erläutert werden.The invention is explained in more detail below with reference to figures will.

In der F i g. 1 ist die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Anordnung noch einmal schematisch dargestellt. Sie besteht aus einer symmetrischen Dreifachleitung, die aus einer am Ende kurzgeschlossenen Doppelleitung 2 gebildet wird, die mindestens teilweise von dem äußeren hiervon isolierten Leiter 1 umgeben wird. Mit e und f sind die Eingangsklemmen und mit c und d die Ausgangsklemmen der Anordnung bezeichnet.In FIG. 1 , the arrangement described in the main patent application is shown again schematically. It consists of a symmetrical triple line, which is formed from a double line 2 short-circuited at the end, which is at least partially surrounded by the outer conductor 1 insulated therefrom. With e and f the input terminals and with c and d the output terminals of the arrangement are designated.

Die F i g. 2 stellt einen Schnitt durch eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Anordnung zur Laufzeitentzerrung dar. Hierbei ist in Ubereinstimmung mit der F i g. 1 der äußere Leiter mit 1 und die innerhalb dieser angeordnete und am Ende kurzgeschlossene Doppelleitung mit 2 bezeichnet. Das Dielektrikum zwischen den Teilen 1 und 2 trägt die Bezeichnung 3 und ist so gewählt, daß der erforderliche genaue Abstand der beiden Leitungen eingehalten werden kann. Die Länge der am Ende kurzgeschlossenen Do#pelleitung 2 ist in der F i g. 2 mit L bezeichnet.The F i g. FIG. 2 shows a section through an arrangement for transit time equalization constructed according to the present invention. Here, in accordance with FIG . 1 denotes the outer conductor with 1 and the double line arranged within it and short-circuited at the end with 2. The dielectric between parts 1 and 2 is labeled 3 and is chosen so that the required exact distance between the two lines can be maintained. The length of the double line 2 short-circuited at the end is shown in FIG . 2 denoted by L.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, erfolgt die. praktische Ausführung des Laufzeitentzerrers in der Streifenleitertechnik. Die einzelnen Streifen selbst können sehr dünn sein. Als Metallisierung wurde deshalb dünne Kupferfolie verwendet. Um die gewünschte mechanische Stabilität zu erreichen, sind die Metallstreifen in Dielektrikum eingebettet. Damit erreicht man gleichzeitig, daß die Abstände über die Länge L eingehalten werden. Der. Querschnitt der Anordnung muß allseitig geschlossen sein, damit die Außenplatten nicht in Resonanz geraten und unerwünschte Energieabstrahlung erfolgt.As shown in FIG. 2 can be seen, the. practical implementation of the delay equalizer in stripline technology. The individual strips themselves can be very thin. Thin copper foil was therefore used as the metallization. In order to achieve the desired mechanical stability, the metal strips are embedded in a dielectric. At the same time, this ensures that the distances over the length L are maintained. Of the. The cross-section of the arrangement must be closed on all sides so that the outer plates do not come into resonance and undesired energy radiation occurs.

In der F i g. 3 ist die Anordnung gemäß der F i g. 2 als Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 2 dargestellt. Mit 1 ist hierbei der äußere Leiter bezeichnet, während die innerhalb dieses Leiters 1 angeordnete und am Ende kurzgeschlossene Doppelleitung 2 der F i g. 2 in der obenerwähnten F i g. 3 mit 2a und 2b beziffert ist. Die Ziffern 2a und 2b stellen hierbei die dünnen Metallbeläge dieser Doppelleitung dar. Die Breite des Metallbelages ist w. Mit b' ist der innere Abstand zwischen den Belägen des Leiters 1 bezeichnet. Wird die Dicke des Metallbelages mit t bezeichnet, so gilt folgende Bedingung: bl = b + 2 t.In FIG. 3 is the arrangement according to FIG. 2 as a section along the line AA of FIG. 2 shown. 1 with the outer conductor is in this case referred to as the arranged within this conductor 1 and short-circuited at the end of the double pipe 2, the F i g. 2 in the aforementioned FIG . 3 is numbered 2a and 2b. The numbers 2a and 2b represent the thin metal coverings of this double line. The width of the metal cover is w. The inner distance between the coverings of the conductor 1 is denoted by b '. If the thickness of the metal coating is denoted by t, the following condition applies: bl = b + 2 t.

In der F i g. 3 ist das Dielektrikum, welches bei dem Ausführungsbeispiel aus Polyäthylen mit einer Dielektrizitätskonstanten e, = 2,23 bestand, mit 3 bezeichnet. Für die Hintereinanderschaltung mehrerer Vierpole wird erfindungsgemäß folgende Dimensionierung vorgeschlagen: 0,2 mm ::## s :#g 0,6 b , i,i :g :g lo, U5b < w < 0.5b, b' = b + 2 t, viobei A,., die mittlere übertragene Wellenlänge, L die Länge der kurzgeschlossenen Doppelleitung, s den Abstand der Streifen der Doppelleitung, b' den Abstand der Platten, die die äußere Leitung bilden, das Wellenwiderstandsverhältnis von Gleichzu Gegentaktwelle, iv die Breite des Metallbelages, t die Dicke des Metallbelages, b den Abstand der Platten bei unendlich dünnen Streifen bedeutet. Für den Laufzeitausgleich von Hohl2tern wird meist eine mit der Frequenz linear ansteigende Laufzeitkurve gefordert. Je nach dem Frequenzbereich und dem Anstieg der Ausgleichskurve läßt sich dies durch Anwendung der erfindungsgemäßen Dimensionierung dadurch erreichen, daß man mehrere Vierpole der oben beschriebenen Art hintereinanderschaltet. Diese Vierpole können hierbei alle gleich dimensioniert sein. In Weiterführung der Erfindung ist es ferner möglich, daß die einzelnen Vierpole verschiedene Abmessungen besitzen, wobei man vorzugsweise jeweils mehrere Vierpole mit gleichen Abmessungen zusammenfaßt.In FIG. 3 is the dielectric, which in the exemplary embodiment consisted of polyethylene with a dielectric constant e = 2.23 , denoted by 3. The following dimensions are proposed according to the invention for connecting several four-pole terminals in series: 0.2 mm :: ## s : #g 0.6 b, i, i: g: g lo, U5b < w <0.5b, b '= b + 2 t, viobei A,., the mean transmitted wavelength, L the length of the short-circuited double line, s the distance between the strips of the double line, b' the distance between the plates that form the outer line, the characteristic impedance ratio equal to Push-pull wave, iv the width of the metal covering, t the thickness of the metal covering, b the distance between the plates in the case of infinitely thin strips. A transit time curve that increases linearly with the frequency is usually required to compensate for the transit time of hollow nuts. Depending on the frequency range and the slope of the compensation curve, this can be achieved by using the dimensioning according to the invention in that several four-pole connections of the type described above are connected in series. These four-pole connections can all have the same dimensions. In a further development of the invention, it is also possible for the individual quadrupoles to have different dimensions, in which case several quadrupoles with the same dimensions are preferably combined.

In der F i g. 4 ist ein mögliAes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Hierbei sind sieben gleich dimensionierte Vierpole hintereinandergeschaltet, um die gewünschte Laufzeitkorrektur zu erreichen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist entsprechend den vorhergehenden Figuren die am Ende kurzgeschlossene Doppelleitung mit 2 und der eine der äußeren Leiter mit 1 bezeichnet. Das Dielektrikum trägt die Bezifferung 3. Zum Anschluß des Laufzeitentzerrers dient ein bekannter koaxialer Anschluß 4, der mit Hilfe einer Kegelleitung 5 mit der Verbindungsleitung 6 zusammengeschaltet ist. Die einzelnen gleich dimensionierten Vierpole dieses Ausführungsbeispieles sind jeweils mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen, wobei die Verbindungsleitungen 6 zwischen den einzelnen Vierpolen ebenfalls den gleichen Wellenwiderstand aufweisen. Die Einstellung des Wellenwiderstandes der Verbindungsleitungen erfolgt mit einem Abstimmschieber 7. Mit Hilfe dieses Abstimmschiebers wird auch der Einfluß cler Kapazitäten der Zwischenplatten zu den Verbindungsleitungen klein gehalten. Als Verbindungsleitungen sind runde Drähte verwendet, um eine gerade Leitungsführung zu ermöglichen. Der erforderliche konstante Abstand zwischen Verbindungsleitung und Abstimmschieber wurde durch ein entsprechendes Dielektrikum verwirklicht. Die Kupferfolie der Streifenleitung besaß eine Dicke t von 0,04 mm. Die Abstimmvorrichtung selbst ist in der F i g. 4 mit 8 bezeichnet.In FIG. 4 shows a possible embodiment of the invention in longitudinal section. Seven four-pole terminals of the same size are connected in series in order to achieve the desired runtime correction. In this exemplary embodiment, the double line short-circuited at the end is denoted by 2 and one of the outer conductors is denoted by 1 in accordance with the preceding figures. The dielectric is numbered 3. A known coaxial connection 4, which is connected to the connecting line 6 with the aid of a conical line 5, is used to connect the transit time equalizer. The individual four-pole terminals of this embodiment, each having the same dimensions, are each terminated with their wave impedance, the connecting lines 6 between the individual four-pole terminals likewise having the same wave impedance. The wave resistance of the connecting lines is set with a tuning slide 7. With the help of this tuning slide, the influence of the capacitances of the intermediate plates on the connecting lines is kept small. Round wires are used as connecting lines to enable straight line routing. The required constant distance between the connecting line and the tuning slide was achieved using a suitable dielectric. The copper foil of the strip line had a thickness t of 0.04 mm. The tuning device itself is shown in FIG . 4 denoted by 8.

Der Ausgang 11 des Filters wird ebenfalls mit einem koaxialen Anschluß versehen, wie das beim Filtereingang durch die Teile 4 und 5 der F i g. 4 dargest ellt ist.The output 11 of the filter is also provided with a coaxial connection, as is the case with the filter input through parts 4 and 5 of FIG. 4 is shown.

Für besonders hohe Anforderungen einer Laufzeitentzerrung ist es zweckmäßig, mehrere Vierpole gleicher Abmessung zu Gruppen zusammenzufassen. So wurde beispielsweise für den Hohlleiterlaufzeitausgleich im Frequenzbereich von 250 bis 1050 MHz durch die Hintereinanderschaltung von zehn gemäß der Erfindung aufgebauten Allpässen eine Ausgleichskurve mit einem linearen Anstieg von 10 ns/GHz erreicht. Die Werte der einzelnen Vierpole sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: i Anzahl z2 L,i L s iv s iv b b' = b + 2t t -b 7 7,68 68,5 45,8 0,056 0,241 0,5 2,25 8,93 9,01 0,04 1 9,43 89,85 60,1 0,04 0,1975 0,4 1,975 10 10,08 0,04 1 5,75 110 73,6 0,0#87 0,309 0,8 2,84 9,19 9,27 U4 1 2,83 150 100,3 0,2285 0,453 1,3 2,58 5,69 5,77 0,04 Auch hierbei wurde als Dielektrikum Polyäthylen benutzt, welches eine Dielektrizitätskonstante von 2,23 aufweist. Die Längenmaße in obiger Tabelle sind in Millimeter angegeben. Hierbei wurden die sieben gleichen und die drei verschiedenen Vierpole getrennt zusammengeschaltet, wobei wiederjeder Einzelvierpol mit seinem Wellen'widerstand abgeschlossen wurde. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen hat es sich hierbei als günstig erwiesen, die Abstimmung dreiteilig auszuführen, entsprechend den drei verschieden diinensionierlen Vierpolgruppen. Die kx11 (lcr iiii quenzbereich war auch bei dieser Ausführungsform ausreichend klein.For particularly high demands on transit time equalization, it is advisable to combine several quadrupoles of the same dimensions into groups. For example, a compensation curve with a linear increase of 10 ns / GHz was achieved for the waveguide delay compensation in the frequency range from 250 to 1050 MHz by connecting ten all-pass filters in series according to the invention. The values of the individual quadrupoles are compiled in the following table: i Number z2 L, i L s iv s iv bb '= b + 2t t -b 7 7.68 68.5 45.8 0.056 0.241 0.5 2.25 8.93 9.01 0.04 1 9.43 89.85 60.1 0.04 0.1975 0.4 1.975 10 10.08 0.04 1 5.75 110 73.6 0.0 # 87 0.309 0.8 2.84 9.19 9.27 U4 1 2.83 150 100.3 0.2285 0.453 1.3 2.58 5.69 5.77 0.04 Here, too, polyethylene was used as the dielectric, which has a dielectric constant of 2.23 . The length dimensions in the table above are given in millimeters. The seven identical and the three different four-pole terminals were connected together separately, with each individual four-pole pole being terminated with its wave impedance. In order to compensate for manufacturing tolerances, it has proven to be advantageous here to carry out the coordination in three parts, corresponding to the three differently dimensioned four-pole groups. The kx11 (lcr iiii frequency range was also sufficiently small in this embodiment.

Je nach den gestellten Forderungen muß die Zahl der hintereinandergeschalteten Vierpole gewählt werden, wobei mit einer ins Gewicht fallenden Verschlechterung des Stehwellenverhältnisses nicht zu rechnen ist, da es sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung um eine fast periodische Struktur handelt.Depending on the demands made, the number of series-connected Quadrupole can be chosen, with a significant deterioration of the standing wave ratio is not to be expected, since it is in the invention Arrangement is an almost periodic structure.

Claims

11.itent claims: 1 sound arrangement for high frequencies niii and vot-L! e "ciii-icilciier lre-

q uenzabhängigkeit runtime, the arrangement is not constructed as a cross-over element filters, consisting of a symmetrical triple line which is formed of a short-circuited at the end of the double pipe which is at least partly surrounded by an outer and of these insulated conductors according to patent application T 22802 IX d / 21 a 4.74 (German Auslegeschrift 1 263 882) with several four-pole terminals connected in series, characterized in that the individual triple lines are formed from parallel dielectric plates, which are used to produce the double line short-circuited at the end and the outer conductor isolated from it with a corresponding are provided with a thin metal coating and in which the wave resistance of the connecting lines of the four-pole terminals is equal to the wave resistance of the individual four-pole terminals. 2. Arrangement according to claim 1 with the same four-pole connected in series, characterized in that the following conditions apply: 0.2mm: 2 # s : 5 0 # 6 b Z2 < 0.15b < w <0.5 b, b '= b + 2 where A ", the mean transmitted wavelength, L the length of the short-circuited double line, s the distance between the strips of the double line, b' the distance between the plates that form the outer line, Z ' the characteristic impedance ratio of equal to Push-pull wave, w is the width of the metal coating, t is the thickness of the metal coating, b is the distance between the plates in the case of infinitely thin strips. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the individual quadrupoles are equally dimensioned. 4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the individual quadrupoles have different dimensions. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that several quadrupoles with the same dimensions are combined in each case. 6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation of the single quadrupole is made by appropriately trained tuning slide.