DE1441117B2

DE1441117B2 - Koaxialleitungsabschnitt mit isolierstuetze

Info

Publication number: DE1441117B2
Application number: DE19621441117
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Spinner, Georg, Dipl.-Ing., 8000 München
Priority date: 1962-10-12
Filing date: 1962-10-12
Publication date: 1972-03-23
Also published as: DE1441117A1; US3249901A

Description

Erfindung sind die Enden der auf die Isolierstütze stoßenden Innenleiterteile so ausgebildet, daß die axiale Komponente der elektrischen Feldstärke in der Weise beeinflußt wird, daß sich eine optimale Kompensation ergibt. Zu diesem Zweck können die Enden der auf die Isolierstütze stoßenden Innenleiterabschnitte konisch ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die die Schlitzeinschnitte begrenzenden, tragenden Wände mäanderförmig oder zickzackförmig ausgebildet sein. Bei sämtlichen Ausführungsformen kann die Rückwirkung der in der Isolierstütze auftretenden Hohlrohrresonanzen unterdrückt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ausführungsbeispiel eines Koaxialleitungsabschnittes mit schraubenförmig geschlitzter Isolierstütze, wobei ein Teil der Stütze weggebrochen ist,

Fig. 2 und 3 im Querschnitt andere Formen der bei den Ausführungsbeispielen nach Fi g. 1, 4 und 5 verwendeten Schlitze öder Nuten,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar im Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 5,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar im Schnitt längs der Linie VI-VI in ^ig. 7,

Fig. 7 und 8 Schnitte längs der Linien VII-VII in F i g. 6 bzw. VIII-VIII in F i g. 7,

F i g. 9 einen abgewickelten Schnitt längs der Linie IX in F i g. 7, )

F i g. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 11,

Fig. 11 einen Schnitt längs der LinieXI-XI in Fig. 10, .

F i g. 12 einen abgewickelten Schnitt längs der LinieXII in Fig. 11,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Isolierstütze gemäß den Fi g. 10 bis 12, teilweise im Schnitt,

F i g. 14 und 15 aufgebrochene Seitenansichten von zwei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, •wobei Fig. 15 ein Schnitt der Linie XV-XV in Fig. 16 ist,

F i g. 16 eine Endansicht längs der Linie XVI-XVI in Fig. 15.

In den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 2 •der Außenleiter und mit dem Bezugszeichen 3 der Innenleiter bezeichnet. Der zwischen Innen- und Außenleiter liegende Raum la kann gasgefüllt sein.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die dielektrische Stütze mit einem oder mehreren schraubenförmigen Schlitzen oder Nuten ausgestattet, wobei die Steigung h in dem Intervall 0 <C h <J oo liegt. Da die Reflexion in grober Annäherung mit wachsender Tiefe und Breite des Schlitzes bzw. der Schlitze abnimmt, wählt man den Schlitz oder die Schlitze im allgemeinen so tief bzw. so breit als möglich, und zwar entsprechend der für eine gegebene Anwendung erforderlichen mechanischen Festigkeit und Starrheit der Stütze. Im allgemeinen ist für den oder die Schlitze eine Tiefe vorzuziehen, die nicht weniger als 75°/o der radialen Tiefe der Stütze beträgt, und sie kann sich bis zur Oberfläche des Innenleiters innerhalb der Stütze erstrecken. Der Wert für h kann entsprechend mechanischen Betrachtungen und gemäß dem allgemeinen Grundsatz variiert werden, daß ein niedriger Wert für h in erster Linie den Ε-Typ beeinflußt, der den größeren Einfluß auf den Reflexionskoeffizienten ausübt; ein niedriger

.5 Wert für h beeinflußt in erster Linie den Η-Typ. Dies bedeutet, daß der Ε-Typ oder der Η-Typ hauptsächlich beeinflußt wird, was davon abhängt, ob der Winkel zwischen dem Schlitz oder der Nut und der Achse der Stütze größer oder kleiner als 45° ist.

ίο Die Schlitze oder Nuten können leer ■— d. h. frei von festen Stoffen — sein, oder sie können mit einem geeigneten Ferrit oder anderem Werkstoff ausgefüllt sein. Der Querschnitt der Schlitze oder Nuten kann irgendeine geeignete Form aufweisen; beispielsweise können die Schlitze eine solche Form besitzen, wie dies in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist; die Schlitze können ebenfalls von rechteckiger Gestalt sein, wie dies in den F i g. 1 und 5 dargestellt ist. Der eingeschlossene Winkel des V-förmigen Schlitzes gemäß

so F i g. 2 oder-derjenige am Boden des Schlitzes gemäß F i g. 3 kann entsprechend elektrischen und mechanischen Überlegungen und auch im Hinblick auf eine einfache Herstellungsweise verändert werden.
Im folgenden werden zunächst die beiden in den F i g. 1 bis 5 gezeigten speziellen und beispielhaften Formen dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Die in F i g. 1 dargestellte Stützenform besitzt ein h mit einem endlichen Wert größer als Null; die Stützenform der F i g. 4 und 5 weist ein h mit einem unendliehen Wert auf.

In Fig. 1 ist die einzelne dielektrische Stütze 4 mit mindestens einem schraubenförmigen Schlitz 6 versehen, dessen radiale Tiefe kleiner als die Tiefe bis zum Innenleiter 3 ist, wodurch in der Mitte ein den Innenleiter tragendes Nabenteil 5 verbleibt. In dem weggebrochenen Teil hat der Schlitz im Querschnitt eine rechteckige Form; der Schlitz könnte aber auch eine Form nach den F i g. 2 oder 3 oder irgendeine andere Form aufweisen. Diejenige gemäß der Erfindung ausgebildete Form einer dielektrischen Stütze, bei der h einen endlichen Wert größer als Null aufweist und der Winkel zwischen der Achse der Stütze und dem Schlitz nicht kleiner ist als 45°, ist insbesondere bei der Verschiebung der Resonanz des Ε-Typs innerhalb der Stütze zu kürzeren Wellenlängen hin wirksam, wodurch infolge der niedrigen Re-

. aktanzen die durch die Stütze hervorgerufene Reflexionsgröße über die gesamte nützliche Bandbreite der Koaxialleitung hinweg wesentlich vermindert

wird. ■.'.·.■:·■- ■; "■■' -.:;■■■. '.■■■■ ] ■ .;; ■.·;.'. ■'·■:■"

Bei der Ausbildungsform nach den F i g. 4 und 5 verlaufen die radialen Schlitze oder Nuten 8 der Isolierstütze 7 in Längsrichtung, da h den Grenzwert 00 annimmt. In der Zeichnung sind die Radialschlitze dargestellt, es kann jedoch -— von einem Schlitz angefangen — jede Anzahl von Schlitzen, die wünschenswert erscheint, verwendet werden. Die Querschnittsform der Schlitze kann wiederum entsprechend den F i g. 2 oder 3 oder entsprechend anderen Formen. ausgebildet sein. Diese Form des Ausführungsbeispiels, bei welcher, wenn man diese Form ganz allgemein betrachtet, der Winkel zwischen dem Schlitz und der Spitzenachse nicht größer als 45° ist, bewirkt insbesondere ein Ansteigen der Resonanzfrequenz des Η-Typs in der elektrischen Stütze, wodurch die sich ergebenden Reaktanzen innerhalb der gebräuchlichen Bandbreite der Koaxialleitung und infolgedessen die durch diese ent-

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stehende Reflexion vermindert werden. Bei dieser ist eine perspektivische Ansicht dieser Ausbildungs-Form des Ausführungsbeispiels beeinflußt die Schlitz- form, in der der Aufbau der Isolierstütze deutlich anzahl den Grad, auf den die Reflexion vermindert dargestellt ist. Diese Ausbildungsform besitzt einen ist, nicht mehr wesentlich weiter; vielmehr verschiebt besonders niedrigen Reflexionskoeffizienten über die dieser zusätzliche Schlitz die Resonanz des Η-Typs in 5 gesamte gebräuchliche Bandbreite der Koaxialleitung Richtung auf immer kürzere Wellenlängen. hinweg.

Wie bereits bemerkt, können sich die Schlitze oder Es sind natürlich weitere Formen dieses Ausfüh-Nuten bei jeder Form des Ausführungsbeispiels bis rungsbeispiels möglich, die eine unterschiedliche Zahl unmittelbar an die Oberfläche des Innenleiters inner- von Hohlräumen und/oder Hohlräume unterschiedhalb der Stütze erstrecken. Wenn in einem solchen io licher Gestalt verwenden. Es ist nicht erforderlich, Fall mehr als ein Schlitz vorhanden ist, kann es er- daß alle Hohlräume die gleiche Größe besitzen; es ist forderlich sein, daß man irgendwelche geeignete lediglich notwendig, daß in einem derartigen Fall für Hilfsvorrichtungen zur Halterung der zwei oder meh- einen Hohlraum mit einer bestimmten Größe ein reren sich ergebenden Abschnitte der Stütze in ihrer zweiter Hohlraum mit der gleichen Größe vorhanden richtigen Lage verwendet. Derartige Vorrichtungen 15 ist, der symmetrisch zum ersten bezüglich der Achse könnten Mittel aufweisen, die mit dem Außen- und/ der Isolierstütze angeordnet ist.
oder Innenleiter verbunden sind, um die Stellung des Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 13 zugehörigen Abschnitts der Stütze bezüglich der Lei- ist es möglich, den Teil der Wandung — in Fig. 6 ter festzulegen. Es könnte aber- auch jeder Schlitz bis 9 — oder das Nabenteil — in Fig. 10 bis 13 — längs seiner gesamten Radiallänge· an seinem einen 20 der Stütze wegzulassen, welche den Innenleiter um- oder anderen Ende oder an beiden Enden oder in geben und stützen. In diesem Fall wird die Radialirgendeiner anderen Weise vorzugsweise nahe dem wandung in F i g. 6 bis 9 oder die Zickzackwandung Innenleiter »eingekerbt« sein, so daß eine Verbin- in Fig. 10 bis 13 bis zur Berührung mit dem Innendung geeigneter Festigkeit zwischen den Abschnitten leiter verlängert, wodurch diese eine zum Stützen der Stütze entsteht, die sonst getrennt wären. 25 dienende Mittelöfünung bilden. Alternativ kann die

Die beiden Ausbildungsformen gemäß den F i g. 6 Außenoberfläche der Wandung gemäß F i g. 6 bis 13,

bis 9 bzw. 10 bis 13 sind ein Ausführungsbeispiel der welche den Außenleiter berührt, weggelassen werden,

Erfindung, welches besonders vorteilhaft ist, weil es wodurch die Außenoberfläche der Vertikalwandung

die beiden Ausbildungsformen des vorhergehenden in direkte Berührung mit dem Außenleiter kommt.

Ausführungsbeispiels verbindet. Die Resonanzen so- 30 Es ist ferner möglich — abhängig von der geforder-

wohl des H-Typsals auch des Ε-Typs innerhalb der ten mechanischen Festigkeit—-sowohl die Innen- als

Isolierstütze werden zu kürzeren Wellenlängen hin auch Außenwandungen zu entfernen, wobei die inne-

verschoben, wodurch die resultierenden Reaktanzen ren und äußeren Kantenoberflächen der Vertikal-

innerhalb der verwendbaren Bandbreite der Koaxial- wandung der Stütze in direkter Berührung mit den

leitung und infolgedessen die Reflexion vermindert 35 Oberflächen des Innenleiters bzw. Außenleiters sind,

werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel, welches In F i g. 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der

auch durch seine ungewöhnliche mechanische Starr- Erfindung dargestellt, welches die durch die H-Typ-

heit vorteilhaft ist, kann die koaxiale Leitung auch und E-Typ-Resonanzen hervorgerufenen Reaktanzen

unter einem positiven oder negativen Gasdruck be- vermindert; dieses Ausführungsbeispiel weist eine

trieben werden; bei diesem Ausführungsbeispiel ist 40 Isolierstütze 16 auf, die gemäß einem Beispiel ein

eine Reihe offener Hohlräume vorgesehen, die längs Nabenteil 17 mit Mittelöffnung besitzt, um den Innen-

der Achse der Stütze aufeinanderfolgend in entgegen- leiter zu stützen; ferner ist eine Außenwandung 18

gesetzte Richtungen weisen. Die so gebildete Wan- vorgesehen, deren Außenoberfläche die Innenfläche

dung bildet in den zur Fortpflanzungsrichtung des des Außenleiters berührt; eine radial verlaufende

TEM-Typs senkrechten Teilen eine luftdielektrische 45 schraubenförmige Wandung 19 wird über ihre ganze

Zwischenschicht von verminderter Dicke, wodurch Länge hinweg durch die Nabe und die Außenwan-

als zusätzlicher Vorteil dieses Ausführungsbeispiels dung gestützt und verläuft schraubenförmig um die

die dort entstehende Reflexion vermindert wird. Nabe herum, um mindestens eine vollständige Um-

Bei der'Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 9, drehung durchzuführen. ■.

bei der ähnlich wie in den F i g. 4 und 5 die Steigung 50 Man kann auch das Nabenteil weglassen, so daß

unendlich groß ist, weist die dielektrische Stütze 14 die schraubenförmige Wandung in direkter Berüh-

eine Reihe von vier offenen Hohlräumen auf, von rung mit der Oberfläche des Innenleiters um diesen

denen zwei —- nämlich 9 und 10 — in die eine Rieh- herum geführt ist. Alternativ kann die Nabe auch bei-

tung zeigen, während zwei — nämlich 9' und 10' — behalten werden und die Außenwandung 18 entfernt

in die entgegengesetzte Richtung ebenfalls längs der 55 werden; in diesem Fall ist die äußere Kantenfläche

Stütze zeigen. Der in F i g. 9 gezeigte abgewickelte der Spiralwandung in direkter Berührung mit dem

Schnitt verläuft'längs der Linie IX in Fig. 7 und Außenleiter. Als letzte Alternative ist es möglich, so-

zeigt die mäanderförmige Wandung, die durch die wohl die Nabe 17 als auch die Außenwandung 18

abwechselnd in entgegengesetzte Richtung weisenden wegzulassen, vorausgesetzt, daß für das gegebene An-

. Hohlräume im Stützenkörper gebildet ist. ■ 60 Wendungsbeispiel eine .·. ausreichende mechanische

In den Fig. 10 bis 13 ist eine weitereAusbildungs- Festigkeit verbleibt; in diesem Fall ist die schraubenform dieses erfinduhgsgemäßen Ausführungsbeispiels förmige Wandung 19 längs ihrer gesamten Länge mit gezeigt, bei welcher insgesamt sechs Hohlräume beiden Leitern in Berührung.

— nämlich 11, 12, 13 und 11', 12', 13' — abwech- Zur Ausbildung einer gasdichten dielektrischen

selnd in entgegengesetzte Richtungen längs der Achse 65 Stütze kann jede Ausbildungsform mit einer ebenen

der Stütze 15 blicken.' Der in Fig. 12 dargestellte — in Fig. 15 gezeigten — Wandung 20 ausgestattet

abgewickelte Schnitt zeigt deutlich die Zickzackform sein, welche an ihrem einen Ende mit dem Anfang

der auf diese Weise ausgebildeten¹ Wandung. Fig. 13 der schraubenförmigen Wandung und mit ihrem

anderen Ende mit dem Ende der schraubenförmigen Wandung verbunden ist.

F i g. 16 ist eine Endansicht der Stütze gemäß Fig. 15.

Da im allgemeinen die elektrische Arbeitsweise der Stütze um so besser ist, je dünner die Wandung 19 (oder die Wandungen 19 und 20) ist, wird die Wandungsstärke durch mechanische Überlegungen bestimmt. Es ist auch möglich, zwei um 180° mit Ab-

stand angeordnete Schraubenwandungen vorzusehen; ferner ist es möglich, drei oder mehrere derartige Wandungen vorzusehen, die um die Mittelachse der Isolierstütze mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet sind.

Sämtliche Ausführungsbeispiele der Erfindung bieten für den TEM-Typ über die ganze Stützenlänge hinweg eine konstante Impedanz gleich dem Wellenwiderstand der Koaxialleitung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209513/165

Claims

1 2 so daß der Innendurchmesser dx der Isolierstütze Patentansprüche: kleiner wird als der Innenleiterdurchmesser d. Statt dessen kann auch der Außenleiter eingeschnitten wer-

1. Koaxialleitungsabschnitt mit Isolierstütze, den, und als dritte Grundform können Innen- und deren Durchmesserverhältnis von Außen- zu 5 Außenleiter mit Einstichen versehen sein.
Innenleiter so gewählt ist, daß der Wellenwider- Es ist bekannt, daß Isolierstützen, die der genannstand in allen Stützenquerschnitten übereinstimmt ten Bedingung genau entsprechen, dennoch eine gemit dem Wellenwiderstand der anschließenden wisse Reflexion ergeben, und zur Vermeidung dieser luftgefüllten Leitung, und die eine oder mehrere Restreflexion wurden verschiedene Kompensations-Ausnehmungen aufweist, die sich über einen Teil io maßnahmen angewandt, die darauf beruhen, daß ein der radialen Höhe erstrecken, dadurch ge- dielektrischer Träger als Tiefpaßfilter seiner elekkennzeichnet, daß die Ausnehmungen als trisch kapazitiven Natur wegen wirkt.

Schlitze ausgebildet sind, die in axialer Richtung So ist es bei einer Stützscheibenanordnung gemäß

ein schraubenförmiges Band ergeben, wobei die der deutschen Patentschrift 828 861 bekannt, an den

Steigung (ti) in dem Intervall 0 < h ^ oo liegt, 15 Seitenwänden der Scheibe Aussparungen vorzusehen,

und daß der Schlitz oder die Schlitze so bemes- durch die die erhöhten Kapazitätswerte an den Sei-

sen sind, daß der Einfluß der in der Isolierstütze tenwänden der Scheibe in ihrer Wirkung auf den

auftretenden Hohlrohrresonanzen vom E- und/ Wellenwiderstand kompensiert werden sollen, um

oder Η-Typ breitbandig vermindert wird. eine Grenzfrequenz der Scheibe zu vermeiden.

2. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, 20 Es ist weiter durch die deutsche Patentschrift dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der auf 892 466 bekannt, die Isolierscheibe auf dem mittledie Isolierstütze stoßenden Innenleiterteile so aus- ren Teil ihres Urhfangs längs eines konzentrischen gebildet sind, daß die axiale Komponente der Kreisrings mit einer geringeren Dicke auszubilden elektrischen Feldstärke so beeinflußt wird, daß als an den übrigen Stellen oder auf dem mittleren sich eine optimale Kompensation ergibt. 25 Teil ihres Umfangs Aussparungen vorzusehen.

3. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 2, Diese Kompensationsmaßnahmen erwiesen sich jedadurch gekennzeichnet, daß die Enden der auf doch häufig nicht als ausreichend, wenn besonders die Isolierstütze stoßenden Innenleiterabschnitte hohe Forderungen in bezug auf die Reflexionsfreiheit konisch ausgebildet sind. gestellt werden. Insbesondere ergaben die bekannten

4. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, 30 Kompensationsmaßnahmen durch Resonanzen an dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitzein- einzelnen Stellen des Frequenzbandes »Löcher«, d. h. schnitte begrenzenden, tragenden Wände mäander- Störungen der Reflexion, so daß eine befriedigende förmig ausgebildet sind. . Reflexionsfreiheit nur relativ schmalbandig erreicht

5. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, werden kann.

dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitzein- 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Isolierschnitte begrenzenden, tragenden Wände Zickzack- stützen herzustellen, bei denen die Störungen durch förmig ausgebildet sind. H- und Ε-Resonanzen nach so kurzen Wellen hin

verschoben werden, daß ihre Wirkung im Betriebswellenbereich genauestens kompensiert werden kann.

40 Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei

einem Koaxialleitungsabschnitt der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Ausnehmungen

Die Erfindung geht aus von einem Koaxialleitungs- als Schlitze ausgebildet sind, die in axialer Richtung abschnitt mit Isolierstütze, deren Durchmesserver- ein schraubenförmiges Band ergeben, wobei die Steihältnis von Außen- zu Innenleiter so gewählt ist, daß 45 gung (ti) in dem Intervall 0 <&<; 00 liegt, und daß der Wellenwiderstand in allen Stützenquerschnitten der Schlitz oder die Schlitze so bemessen sind, daß übereinstimmt mit dem Wellenwiderstand der an- der Einfluß der in der Isolierstütze auftretenden schließenden luftgefüllten Leitung, und die eine oder Hohlrohrresonanzen vom E- und/oder Η-Typ breitmehrere Ausnehmungen aufweist, die sich über einen bandig vermindert wird. . .

Teil der radialen Höhe erstrecken. 50 Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß

Stützen, die diese Bedingung ein Teil der Restreflexion bekannter Stützenanord

nungen von elektrischen Reaktanzen innerhalb der

„_- 60 D_ nützlichen Bandbreite der Koxialleitung herrührt, die

~~ τΓΓ" ~~J als Folge davon auftreten, daß jede Isolierstütze als

* 55 Resonator für die Η-Typ- und die E-Typ-Ausbrei-

(Z = Wellenwiderstand in Ohm, tung innerhalb der Stütze wirkt.

ε_Γ = relative Dielektrizitätskonstante, ^{Durch die} Berücksichtigung der Eigenresonanzen

~ . , TJi JA^ der Isolierstutze m der Koxialleitung und der Eigen-

D = wirksamer Innendurchmesser des Außen- _resonanzen der Befestigungseinstiche wird es iach

^{ei ers>} 60 der Erfindung möglich, Isolierstützen zu bauen, deren

d = wirksamer Außendurchmesser des Innen- Breitbandigkeit bei kleinstem Reflexionsfaktor den

leiters) bisherigen Konstruktionen erheblich überlegen ist,

ohne daß sich der mechanische Aufwand vergrößert.

erfüllen, können in unterschiedlichen Grundformen Außer der angestrebten Reflexionsfreiheit ergibt hergestellt werden, die sich hinsichtlich des Einstich- 65 sich durch die Erfindung eine gute mechanische Steiverhältnisses a = DJD unterscheiden. (D₁ = Außen- figkeit in mechanischer Hinsicht und eine leichte Herdurchmesser der Isolierscheibe.) Es kann lediglich stellbarkeit,
der Innenleiter im Durchmesser vermindert werden, Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der