DE1293265B - Dioden-Phasenschieber - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft einen gequantelten Dioden- einen einzigen oder mehrere Quantelungsschritte bei

Phasenschieber, dessen Phasenverschiebungs-Fre- der Phasenverschiebung verfügen will,

quenzlinie in einem bestimmten Durchlaßbereich im Die Arbeitsweise einer Phasenschiebergruppe läßt

Bereich der bei der elektromagnetischen Demodula- sich besser an Hand der Fig. 2a und 2b einerseits

tion verwendeten Frequenzen konstant ist. 5 sowie F i g. 3 a und 3 b andererseits erläutern, welche

Bekannte gequantelte Dioden-Phasenschieber mit jeweils die Ersatzschaltbilder einer Anordnung

Umschaltung weisen allgemein eine nicht vernach- wiedergeben, wenn die Diode leitet und wenn sie

lässigbare Phasenänderung als Funktion der Fre- gesperrt ist.

quenz auf. Der einzige Phasenschieber, dessen Im ersten Fall ist die Diode äquivalent einem

Phasenverschiebung in einem Frequenzband kon- io Widerstandr,· und ist in Reihe mit dem Kondensa-

stant bleibt, ist ein reziproker, in Reflexion arbei- tor Q geschaltet (Fig. 2a). Die Abzweigung ist in

tender Phasenschieber, welcher Transformatoren in diesem Falle gleich einer hohen Impedanz parallel

Leitungen aufweist, welche aus demselben eine platz- zum Kondensator, und die Anordnung ist äquivalent

raubende Vorrichtung machen und den Durchlaß- mit dem in Fig. 2b gezeigten Schema, d.h. mit

bereich begrenzen. 15 einem einfachen Kondensator C.

Der erfindungsgemäße Phasenschieber arbeitet im Im zweiten Fall ist die Diode gleichwertig mit Gegensatz dazu in Transmission und weist lediglich einem Kondensator Γ,·, welcher in Reihe mit dem Dioden, Kondensatoren und Koaxialleitungen auf, Kondensator C₁ liegt, und mit der der Abzweigung wobei diese Elemente derart zu Gruppen zusammen- äquivalenten Impedanz, welche durch die Spulen 1_L gefaßt sind, daß der Veränderungsgrad der Suszep- ao l_b, l_c wiedergegeben ist. Außerdem muß der Kontanz jeder Gruppe mit der Frequenz der gleiche ist, densator d in die Überlegung einbezogen werden, unabhängig davon, ob die Dioden einer Gruppe Die Anordnung ist dem in F i g. 3 b dargestellten leitend oder gesperrt sind. Parallelresonanzkreis gleichwertig, welcher parallel

An Hand der Figuren wird die Erfindung bei- eine Spule L' und einen Kondensator C" enthält, spielsweise näher erläutert. Es zeigt 25 Je nachdem, ob die Diode leitend oder gesperrt Fig. 1 eine Grundschaltung eines erfindungs- ist, entspricht die Anordnung E₁ ; einer anderen Schalgemäßen Phasenschiebers, tung und erzeugt daher eine unterschiedliche Fig. 2a, 2b, 3a, 3b erläuternde Schaltskizzen, Phasenverschiebung.

Fig. 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfin- Die Umschaltung der Diode verändert die Suszep-

dung und 30 tanz der Leitung und ruft daher einen Unter-

Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Er- schiedΔψ_ι der Phasenverschiebung hervor,

findung. Unerwünschte Elemente können diese Ersatz-

Der Phasenschieber in der koaxialen Übertra- Schaltbilder (Spulen) komplizieren. Die Form der

gungsleitungJL weist erfindungsgemäß im wesent- Schaltungen ist so festzulegen, daß sie vernachlässig-

lichen η Gruppen oder Zellen G₁, G₂... G_n auf (wo- 35 bar werden oder kompensiert werden. In jedem Fall

bei η eine ganze Zahl ist), deren jede mindestens ändert ihre Anwesenheit die Arbeitsweise nicht,

zwei gleiche Anordnungen enthält. Jede Gruppe Im ersten Fall (leitende Diode) ist die durch den

oder Zelle besteht aus einer pin-Diode£>_; (J=1, parallelen Kreis hervorgerufene Phasenverschie-

2 ... p), wobei ρ die Anzahl der Anordnungen in bung Φ_χ einfach durch den Kondensator Q und den

einer Gruppe und unter Umständen in den verschie- 40 Widerstand r_t definiert.

denen Gruppen unterschiedlich ist, in Reihe mit Im zweiten Fall ist die Phasenverschiebung Φ die einem Kondensator C₁-, welcher parallel zwischen den auf einem Parallelresonanzkreis beruhende Phaseninneren LeItCrL₁ und den äußeren Leiter L₂ der verschiebung, welcher durch den Wellenwiderstand Leitung L geschaltet ist, und aus einer parallel- der Leitung L belastet ist. Die Funktion Φ₂ (F), wogeschalteten Abzweigung S₁, wobei Einrichtungen M 45 bei F die Frequenz ist, ist genau eine Funktion der vorgesehen sind, um die Dioden der gleichen Gruppe Form arc tg, deren Eigenschaften durch diejenigen gleichzeitig zu sperren oder leitend zu machen. Die der verschiedenen Elemente, die elektrischen Werte Gruppen sind voneinander unabhängig. und die geometrische Anordnung bestimmt sind. Was Um die Figur nicht zu überladen, sind nur drei insbesondere die letztere betrifft, so kann man es einGruppen G₁, G₂, G₃ dargestellt, und es werden zwei 50 richten, daß in der Umgebung von jF₀, dem Mittel-Anordnungen E₁ je Gruppe angenommen. Es ist tat- wert des brauchbaren Durchlaßbereiches, diese sächlich wesentliche daß jede Gruppe aus mindestens Charakteristik genau die gleiche Steigung hat wie zwei Anordnungen besteht, damit sich die Beiträge diejenige des Kreises mit der leitenden Diode. Darder stehenden Wellen der elementaren Phasen- aus ergibt sich schieber gegenseitig im Inneren einer Gruppe auf- 55 Α(Φ) Λ (Φ) heben können. In der Praxis liegt ρ zwischen 2 — τ? # — jr und 4. Die EinrichtungenM, welche keinen Teil der ^F AF vorliegenden Erfindung darstellen, weisen in bekannter Weise z. B. eine elektrische Spannungsquelle und und für den Unterschied der Phasenverschiebung: einen automatisch oder von Hand gesteuerten Ver- 60

teiler mit η Ausgängen auf, welche mit den η Gruppen λ(φ — φ\ gekoppelt sind. Solche Einrichtungen werden — e·— # 0 > gleichermaßen für die Steuerung von gequantelten ^ Dioden-Phasenschiebern bekannter Bauweise verwendet und werden daher nicht ausführlich be- 65 d. h., man erhält einen Unterschied der Phasenverschrieben. Schiebung, welcher von der Frequenz unabhängig ist. Die Bestandteile der verschiedenen Gruppen sind Fig. 4 und 5 zeigen einen Längsschnitt bzw. gleichartig oder nicht, je nachdem, ob man über Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungs-

gemäßen Phasenschiebers. In diesen Figuren ist eine einzige Zelle mit zwei Elementen dargestellt, wobei alle Zellen mit einer gleichen Anzahl von Anordnungen/? und mit gleichen Eigenschaften der Elemente aufgebaut sind.

L₁ und L₂ bezeichnen jeweils den Innen- bzw. Außenleiter der Koaxialleitung L.

Der feste Kondensator wird vom dielektrischen Element 2 und einem ersten Belag y_x, welcher direkt mit der Diode D₁ verbunden ist, sowie einem zweiten Belag gebildet, welcher aus dem Innenleiter L₁ selbst besteht, wobei der Belag J₁ mit dem Innenleiter 6 der Abzweigung gekoppelt ist, welche mit dem Kurzschluß 9 einerseits und dem Leiter 3 und dem unter Umständen mit Kühlrippen versehenen Leiter 11 andererseits den Speisekreis der Diode bildet, welcher mit der Einrichtung M gekoppelt ist.

Die Abzweigung, welche andererseits den äußeren Leiter 8 aufweist, ist durch den Kurzschlußstöpsel 9 geschlossen, dessen Lage derart einstellbar ist, daß _ao die Abzweigung mit einer kurzgeschlossenen Koaxialleitung veränderlicher Länge je nach den verwendeten Elementen und dem Anwendungsgebiet gleichwertig ist und den Wert -j- annehmen kann.

Mit 10 und 7 sind ein isolierender Abschluß und ein isolierender Zylinder bezeichnet, welche die Isolierung der Diodenspeisung von der durch den Außenleiter L₂ des Wellenleiters dargestellten Masse gewährleisten.

Der Speiseleiter 3 und der Isolator 7 bilden Innenleiter und Dielektrikum einer offenen Koaxialleitung, deren Außenleiter bei 12 dargestellt ist, wobei diese offene Leitung mit niedriger Impedanz und einer

λ

elektrischen Länge gleich -j die Ausschließung von

Höchstfrequenzströmen gewährleistet.

Es kann auch jede andere Anordnung mit oder ohne Höchstfrequenzfalle angewendet werden.

F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform mit einer aus Dreibandelementen bestehenden Leitung L, welche beispielsweise durch Lichtdruck hergestellt ist. Bei dieser Ausführungsform liegt der Teil der Diode, welcher auf der Seite des Außenkörpers der Leitung L' angeordnet ist, »an Masse«.

L₁', D₁, J₁, S/ bezeichnen in gleicher Weise den Innenleiter, der Übertragungsleitung, die Diode, den auf der Seite der Diode gelegenen Belag des Kondensators und die Abzweigung. Aber hier ist die Kappe der Diode mit einem der Außenleiter, und zwar L₂' der aus Dreibandelementen bestehenden Leitung, verbunden, wobei der andere Außenleiter bei L₂" dargestellt ist. Mit e_v e₂ und e₂' sind jeweils die dielektrische Schicht, auf welcher der Innen-IeItCrL₁' aufgedruckt ist, und die zwei anderen dielektrischen Schichten der Leitung bezeichnet, wobei die Schicht O₁ gleichermaßen das Dielektrikum des Kondensators darstellt.

Der zweite Anschluß der Diode wird sodann durch den ebenfalls durch Lichtdruck hergestellten Leiter 6' gebildet, welcher mit dem Belag y( verbunden ist und den Innenleiter eines Leitungs- oder Abzweigungselements S₁ darstellt.

Es kann gleichermaßen eine Höchstfrequenzfalle am Ende der Abzweigung S₁ vorgesehen werden.

Wenn die Diode umgekehrt polarisiert ist, wird die Anordnung entsprechend gewählt. Der Zwischenraum d zwischen den zwei Anordnungen einer Gruppe wird so eingestellt, daß die Ausbildung von stehenden Wellen in direkter Polarisation vermieden wird. Der Abstand hängt von der Anzahl der Anordnungen und von deren Eigenschaften ab.

Bei ρ=2 und einer elementaren Phasenverschiebung von ~ je Gruppe beträgt der Abstand beispielsweise -g-. Bei ρ = 3 und einer elementaren Phasenverschiebung von 1,5 im Bogenmaß beträgt der Abstand -j-.

Der Abstand zwischen zwei Gruppen (Abstand Δ in Fig. 1) ist unabhängig vom Abstand der Anordnungen. Er ist im wesentlichen eine Funktion der gewählten Ausführungsform, und zur Verminderung des Platzbedarfs kann sogar die erste Anordnung einer Gruppe in die gleiche Querebene gelegt werden wie die letzte Anordnung der vorangehenden Gruppe.

Insbesondere wird festgestellt, daß der Erfindungsgedanke auf alle TEM-Leitungen anwendbar ist, ob nun diese Koaxialleitungen mit kreisförmigen, quadratischen, rechteckigen, gemischten, konzentrischen oder exzentrischen Querschnitten sind oder in der Form von Dreibandelementen mit verteilten Konstanten vorliegen oder nicht, oder er ist auch anwendbar auf Leitungen mit einer gemischten Fortpflanzungsart, welche in der internationalen Literatur als »Mikrobandleitungen« bezeichnet werden, wobei das Wesentliche in der Verwendung einer parallelgeschalteten Abzweigung und mindestens zwei Anordnungen je Gruppe liegt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gequantelter Phasenschieber in einer koaxialen Übertragungsleitung (Wellenleiter oder Dreibandelemente) mit parallel zu der Leitung geschalteten Anordnungen, deren jede eine Diode in Reihe mit einem Kondensator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur frequenzunabhängigen Phasenverschiebung von elektromagnetischen Wellen in einem gegebenen Frequenzband jede Anordnung eine Abzweigung (S₁, S₂...) in parallelem Kurzschluß aufweist, welche den gleichen Grad der Änderung der Suszeptanz als Funktion der Frequenz unabhängig vom Zustand der Diode gewährleistet, und daß die Anordnungen zu Gruppen (G₁, G₂...) zusammengefaßt sind, von welchen jede mindestens zwei Anordnungen umfaßt, so daß die Ausbildung von stehenden Wellen vermieden wird, wobei die Anzahl der Anordnungen je Gruppe von Gruppe zu Gruppe verschieden sein kann.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (6) und der Kurzschlußstöpsel (9) der Abzweigung (S) einen der Speiseanschlüsse der Diode bilden und der andere Anschluß (3) der Diode mit dem Außenleiter (L₂) der Leitung einen Kreis zur Ausschließung von Höchstfrequenzströmen bildet.

3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Beläge des Kondensators vom Innenleiter (L₁) der Leitung gebildet ist.

4. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Enden der Diode mit dem Außenleiter der Leitung und das andere Ende mit einem nicht mit dem Innenleiter der Leitung gekoppelten Belag des Kondensators gekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen