DE1441117C - Koaxialleitungsabschnitt mit Isolierstütze - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Koaxialleitungsabschnitt mit Isolierstütze, deren Durchmesserverhältnis von Außen- zu Innenleiter so gewählt ist, daß der Wellenwiderstand in allen Stützenquerschnitten übereinstimmt mit dem Wellenwiderstand der anschließenden luftgefüllten Leitung, und die eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die sich über einen Teil der radialen Höhe erstrecken.

Stützen, die diese Bedingung

Z= <Lln*
l/er d

(Z = Wellenwiderstand in Ohm,
ε,- — relative Dielektrizitätskonstante,

D = wirksamer Innendurchmesser des Außenleiters,

d = wirksamer Außendurchmesser des Innen-, leiters)

erfüllen, können in unterschiedlichen Grundformen hergestellt werden, die sich hinsichtlich des Einstichverhältnisses a = D₁ID unterscheiden. (D₁ = Außendurchmesser der Isolierscheibe.) Es kann lediglich der Innenleiter im Durchmesser vermindert werden, so daß der Innendurchmesser d_t der Isolierstütze kleiner wird als der Innenleiterdurchmesser d. Statt dessen kann auch der Außenleiter eingeschnitten werden, und als dritte Grundform können Innen- und Außenleiter mit Einstichen versehen sein.

Es ist bekannt, daß Isolierstützen, die der genannten Bedingung genau entsprechen, dennoch eine gewisse Reflexion ergeben, und zur Vermeidung dieser Restreflexion wurden verschiedene Kompensationsmaßnahmen angewandt, die darauf beruhen, daß ein dielektrischer Träger als Tiefpaßfilter seiner elektrisch kapazitiven Natur wegen wirkt.
. So ist es bei einer Stützscheibenanordnung gemäß der deutschen Patentschrift 828 861 bekannt, an den Seitenwänden der Scheibe Aussparungen vorzusehen, durch die die erhöhten Kapazitätswerte an den Seitenwänden der Scheibe in ihrer Wirkung auf den Wellenwiderstand kompensiert werden sollen, um eine Grenzfrequenz der Scheibe zu vermeiden.

ao Es ist weiter durch die deutsche Patentschrift 892466 bekannt, die Isolierscheibe auf dem mittleren Teil ihres Ümfangs längs eines konzentrischen Kreisrings mit einer geringeren Dicke auszubilden als an den übrigen Stellen oder auf dem mittleren Teil ihres Umfangs Aussparungen vorzusehen!

Diese Kompensationsmaßnahmen erwiesen sich jedoch häufig nicht als ausreichend, wenn besonders hohe Forderungen in bezug auf die Reflexionsfreiheit gestellt werden. Insbesondere ergaben die bekannten Kompensationsmaßnahmen durch Resonanzen an einzelnen Stellen des Frequenzbandes »Löcher«, d. h. Störungen der Reflexion, so daß eine befriedigende Reflexionsfreiheit nur relativ schmalbandig erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Isolierstützen herzustellen, bei denen die Störungen durch H- und Ε-Resonanzen nach so kurzen Wellen hin verschoben werden, daß ihre Wirkung im Betriebswellenbereich genauestens kompensiert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Koaxialleitungsabschnitt der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Ausnehmungen als Schlitze ausgebildet sind, die in axialer Richtung ein schraubenförmiges Band ergeben, wobei die Steigung (Λ) in dem Intervall O < h <ζ oo liegt, und daß der Schlitz oder die Schlitze so bemessen sind, daß der Einfluß der in der Isolierstütze auftretenden Hohlrohrresonanzen vom E- und/oder Η-Typ breitbandig vermindert wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Teil der Restreflexion bekannter Stützenanordnungen von elektrischen Reaktanzen innerhalb der nützlichen Bandbreite der Koxialleitung herrührt, die als Folge davon auftreten, daß jede Isolierstütze als Resonator für die Η-Typ- und die E-Typ-Ausbreitung innerhalb der Stütze wirkt.

Durch die Berücksichtigung der Eigenresonanzen der Isolierstütze in der Koxialleitung und der Eigenresonanzen der Befestigungseinstiche wird es nach der Erfindung möglich, Isolierstützen zu bauen, deren Breitbandigkeit bei kleinstem Reflexionsfaktor den bisherigen Konstruktionen erheblich überlegen ist, ohne daß sich der mechanische Aufwand vergrößert.

Außer der angestrebten Reflexionsfreiheit ergibt

sich durch die Erfindung eine gute mechanische Steifigkeit in mechanischer Hinsicht und eine leichte Herstellbarkeit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

3 4

Erfindung sind die Enden der auf die Isolierstütze tungen und gemäß dem allgemeinen Grundsatz vari-

stoßenden Innenleiterteile so ausgebildet, daß die iert werden, daß ein niedriger Wert für h in erster

axiale Komponente der elektrischen Feldstärke in der Linie den Ε-Typ beeinflußt, der den größeren Einfluß

Weise beeinflußt wird, daß sich eine optimale Korn- auf den Reflexionskoeffizienten ausübt; ein niedriger

pensation ergibt. Zu diesem Zweck können die Enden 5 Wert für h beeinflußt in erster Linie den Η-Typ. Dies

der auf die Isolierstütze stoßenden Innenleiterab- bedeutet, daß der Ε-Typ oder der Η-Typ hauptsäch-

schnitte konisch ausgebildet sein. Hch beeinflußt wird, was davon abhängt, ob der

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Winkel zwischen dem Schlitz oder der Nut und der

können die die Schlitzeinschnitte begrenzenden, tra- Achse der Stütze größer oder kleiner als 45° ist.,

genden Wände mäanderförmig oder zickzackförmig io Die Schlitze oder Nuten können leer — d. h. frei

ausgebildet sein. Bei sämtlichen Ausführungsformen von festen Stoffen — sein, oder sie können mit einem

kann die Rückwirkung der in der Isolierstütze auftre- geeigneten Ferrit oder anderem Werkstoff ausgefüllt

tenden Hohlrohrresonanzen unterdrückt werden. sein. Der Querschnitt der Schlitze oder Nuten kann

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach- irgendeine geeignete Form aufweisen; beispielsweise

stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. In der 15 können die Schlitze eine solche Form besitzen, wie

Zeichnung zeigt dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist; die Schlitze

Fig. 1 im Schnitt ein gemäß der Erfindung ausge- können ebenfalls von rechteckiger Gestalt sein, wie

bildetes Ausführungsbeispiel eines Koaxialleitungs- dies in den F i g. 1 und 5 dargestellt ist. Der einge-

abschnittes mit schraubenförmig geschlitzter Isolier- schlossene Winkel des V-förmigen Schlitzes gemäß

stütze, wobei ein Teil der Stütze weggebrochen ist, ao Fi g. 2 oder derjenige am Boden des Schlitzes ge-

Fig. 2 und 3 im Querschnitt andere Formen der maß Fig. 3 kann entsprechend elektrischen und me-

bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 4 und 5 chanischen Überlegungen und auch im Hinblick auf

verwendeten Schlitze oder Nuten, eine einfache Herstellungsweise verändert werden.

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- Im folgenden werden zunächst die beiden in den

dung, und zwar im Schnitt längs der LinieIV-IV in »5 Fig. 1 bis 5 gezeigten speziellen und beispielhaften

F i g. 5, Formen dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Die

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4, in F i g. 1 dargestellte Stützenform besitzt ein h mit

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- einem endlichen Wert größer als Null; die Stützendung, und zwar im Schnitt längs der Linie VI-VI in form der Fig. 4 und 5 weist ein h mit einem unend-Fig. 7, " 30 liehen Wert auf.

F i g. 7 und 8 Schnitte längs der Linien VII-VII in In F i g. 1 ist die einzelne dielektrische Stütze 4

F i g. 6 bzw. VIII-VIII in F i g. 7, mit mindestens einem schraubenförmigen Schlitz 6

F i g. 9 einen abgewickelten Schnitt längs der versehen, dessen radiale Tiefe kleiner als die Tiefe bis

Linie IX in F i g. 7, zum Innenleiter 3 ist, wodurch in der Mitte ein den

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel im 35 Innenleiter tragendes Nabenteil 5 verbleibt. In dem

Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 11, weggebrochenen Teil hat der Schlitz im Querschnitt

Fig. 11 einen Schnitt längs der LinieXI-XI in eine rechteckige Form; der Schlitz könnte aber auch

Fig. 10, eine Form nach den Fig. 2 oder 3 oder irgendeine

Fig. 12 einen abgewickelten Schnitt längs der andere Form aufweisen. Diejenige gemäß der Erfin-

LinieXII in Fig. 11, 40 dung ausgebildete Form einer dielektrischen Stütze,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Isolier- bei der h einen endlichen Wert größer als Null aufstütze gemäß den F i g. 10 bis 12, teilweise im Schnitt, weist und der Winkel zwischen der Achse der Stütze

Fig. 14 und 15 aufgebrochene Seitenansichten von und dem Schlitz nicht kleiner ist als 45°, ist insbe-

zwei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, sondere bei der Verschiebung der Resonanz des

wobei Fig. 15 ein Schnitt der Linie XV-XV in 45 Ε-Typs innerhalb der Stütze zu kürzeren Wellenlän-

Fig. 16 ist, gen hin wirksam, wodurch infolge der niedrigen Re-

Fig. 16 eine Endansicht längs der LinieXVI-XVI aktanzen die durch die Stütze hervorgerufene Rein Fig. 15. flexionsgröße über die gesamte nützliche Bandbreite

In den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 2 der Koaxialleitung hinweg wesentlich vermindert

der Außenleiter und mit dem Bezugszeichen 3 der 5° wird.

Innenleiter bezeichnet. Der zwischen Innen- und Bei der Ausbildungsform nach den F i g. 4 und 5

Außenleiter liegende Raum la kann gasgefüllt sein. verlaufen die radialen Schlitze oder Nuten 8 der.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die di- Isolierstütze 7 in Längsrichtung, da h den Grenzelektrische Stütze mit einem oder mehreren schrau- wert 00 annimmt. In der Zeichnung sind die Radialbenförmigen Schlitzen oder Nuten ausgestattet, wo- 55 schlitze dargestellt, es kann jedoch — von einem bei die Steigung h in dem Intervall 0 < h <J 00 liegt. Schlitz angefangen — jede Anzahl von Schlitzen, Da die Reflexion in grober Annäherung mit wach- die wünschenswert erscheint, verwendet werden, sender Tiefe und Breite des Schlitzes bzw. der Die Querschnittsfprm der Schlitze kann wiederum Schlitze abnimmt, wählt man den Schlitz oder die entsprechend den Fig. 2 oder 3 oder entsprechend Schlitze im allgemeinen so tief bzw. so breit als mög- 60 anderen Formen ausgebildet sein. Diese Form des lieh, und zwar entsprechend der für eine gegebene Ausführungsbeispiels, bei welcher, wenn man diese Anwendung erforderlichen mechanischen Festigkeit Form ganz allgemein betrachtet, der Winkel zwischen und Starrheit der Stütze. Im allgemeinen ist für den dem Schlitz und der Spitzenachse nicht größer als oder die Schlitze eine Tiefe vorzuziehen, die nicht 45° ist, bewirkt insbesondere ein Ansteigen der Reweniger als 75% der radialen Tiefe der Stütze be- 65 sonanzfrequenz des Η-Typs in der elektrischen trägt, und sie kann sich bis zur Oberfläche des Stütze, wodurch die sich ergebenden Reaktanzen Innenleiters innerhalb der Stütze erstrecken. Der . innerhalb der gebräuchlichen Bandbreite der Ko-Wert für h kann entsprechend mechanischen Betrach- axialleitung und infolgedessen die durch diese ent-

5 6

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 ao 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. 35 dienende Mittelöffnung bilden. Alternativ kann die Die beiden Ausbildungsformen gemäß den Fig. 6 Außenoberfläche der Wandung gemäß Fig. 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 geforderwohl des Η-Typs als 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-

^T 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 Äusführungsbeispiel 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 denlnnen-

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 F i g. 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 Berüheine 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 beitung 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, sozeigt 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 AnHohlräume im Stützenkörper gebildet ist. 60 Wendungsbeispiel eine ausreichende mechanische In den Fi g. 10 bis 13 ist eine weitere Ausbildungs- Festigkeit verbleibt; in diesem Fall ist die schraubenform dieses erfindungsgemäßen 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 Fi g. 15 gezeigten — Wandung 20 ausgestattet

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

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

anderen Ende mit dem Ende der schraubenförmigen Wandung verbunden ist.

Fig. 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

209 513/165

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Koaxialleitungsabschnitt mit Isolierstütze, deren Durchmesserverhältnis von Außen- zu Innenleiter so gewählt ist, daß der Wellenwiderstand in allen Stützenquerschnitten übereinstimmt mit dem Wellenwiderstand der anschließenden luftgefüllten Leitung, und die eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die sich über einen Teil der radialen Höhe erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen als Schlitze ausgebildet sind, die in axialer Richtung ein schraubenförmiges Band ergeben, wobei die Steigung (Λ) in dem Intervall 0 < h ^ oo liegt, und daß der Schlitz oder die Schlitze so bemessen sind, daß der Einfluß der in der Isolierstütze auftretenden Hohlrohrresonanzen vom E- und/ oder Η-Typ breitbandig vermindert wird.

2. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der auf die Isolierstütze stoßenden Innenteiterteile so ausgebildet sind, daß die axiale Komponente der elektrischen Feldstärke so beeinflußt wird, daß sich eine optimale Kompensation ergibt.

3. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der auf die Isolierstütze stoßenden Innenleiterabschnitte konisch ausgebildet sind.

4. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitzeinschnitte begrenzenden, tragenden Wände mäanderförmig ausgebildet sind.

5. Koaxialleitungsabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitzeinschnitte begrenzenden, tragenden Wände zickzackförmig ausgebildet sind.