DE1516042C

DE1516042C - Inductance variometer in the form of a piece of a shielded asymmetrical high-frequency line

Info

Publication number: DE1516042C
Application number: DE19661516042
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing 7900 Ulm Buschbeck
Original assignee: Telefunken Patentverwertungsgesell schaft mbH, 7900 Ulm
Priority date: 1966-02-24
Filing date: 1966-02-24
Publication date: 1973-04-12

Description

Ä/2-Resonanz kommt, worin mit λ die der jeweiligen Betriebsfrequenz bzw. einer gefährlichen zweiten oder dritten Harmonischen entsprechende Wellenlänge bezeichnet ist. Besteht die Gefahr, daß die /./2-Resonanz für das freie Ende erreicht wird, so müssen mehrfache Kurzschlüsse vorgesehen werden, wodurch der Aufwand und die konstruktiven Schwierigkeiten vergrößert werden.A / 2 resonance comes, in which λ denotes the wavelength corresponding to the respective operating frequency or a dangerous second or third harmonic. If there is a risk that the /./2 resonance will be reached for the free end, multiple short circuits must be provided, which increases the effort and structural difficulties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Langrohr-Variometer der beschriebenen Art, in welchem der Innenleiter im Innenraum eines Kastens geführt ist, störende Resonanzerscheinungen des freien Endes zu vermeiden, ohne das dazu der Aufwand mehrerer, mit der die Induktivität des eingeschalteten Teiles bestimmenden Kontaktvorrichtung mitlaufender Kurzschlußvorrichtungen erforderlich ist. Bei einem Induktivitäts-Variometer in Form eines Stückes einer abgeschirmten unsymmetrischen Hochfrequenzleitung vorbestimmten Wellenwiderstandes und veränderbarer Länge, deren Innenleiter im Innenraum eines den Außenleiter vertretenden Kastens einen Teil einer oder mehrerer Windungen in Kreis-, Schrauben- oder Spiralform bildet und der über eine längsverschiebbare Kontaktvorrichtung mit dem Außenleiter verbunden bzw. kurzgeschlossen ist, mit einer festen Verbindung des Endes des Innenleiters mit dem Außenleiter, enthält erfindungsgemäß diese feste Verbindung einen im wesentlichen ohmschen Abschlußwiderstand, dessen Größe etwa zwischen dem Wert des doppelten und des halben Wellenwiderstandes Z des Leitungsstückes gewählt ist.The invention is based on the object, in a long tube variometer of the type described, in which the inner conductor is guided in the interior of a box, disturbing resonance phenomena of the to avoid the free end without the expense of several, with which the inductance of the switched on Part determining contact device of concurrent short-circuit devices required is. In the case of an inductance variometer in the form of a piece of a shielded asymmetrical high-frequency line predetermined wave resistance and variable length, the inner conductor in the interior a box representing the outer conductor part of one or more turns in circular, Forms helical or spiral shape and via a longitudinally displaceable contact device with the Outer conductor is connected or short-circuited, with a fixed connection of the end of the inner conductor with the outer conductor, according to the invention, this fixed connection contains an essentially ohmic connection Terminating resistor, the size of which is roughly between the value of double and half Characteristic impedance Z of the line section is selected.

Das Experiment hat gezeigt, daß durch die Anwendung der Erfindung nicht nur die störenden Resonanzerscheinungen in dem abgeschalteten Teil des Variometers in hinreichendem Maße gedämpft werden, sondern daß auch die in den Oberwellenbereich der Betriebsfrequenzen fallenden Hohlrohr-Resonanzen des Kastens wirksam gedämpft werden, so daß auch Störungen durch diese Hohlrohrschwingungen vermieden werden.The experiment has shown that not only the interfering Resonance phenomena in the switched-off part of the variometer are dampened to a sufficient extent but that also the hollow tube resonances falling in the harmonic range of the operating frequencies of the box are effectively damped, so that interference from these hollow tube vibrations be avoided.

Bei der praktischen Erprobung eines Induktivitäts-Variometers nach der Erfindung mit rein ohmschem Abschluß des freien Innenleiterendes hat sich ergeben, daß bei großen Leistungen und entsprechend hohem, über die verschiebbare Kurzschlußvorrichtung fließendem Hochfrequenzstrom die Spannung an der Kurzschlußvorrichtung noch so hoch ist, daß besonders bei den kürzeren Betriebswellen, bei denen das Variometer auf eine kleine Induktivität eingestellt ist, in dem ohmschen Abschlußwiderstand eine unerwünscht große Leistung vernichtet wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß bei einem Variometer der bezeichneten Art bei einem Abschlußwiderstand ungefähr von der Größe Z mit diesem ein π-Hochpaß-Filter von derart bemessener Grenzfrequenz in Reihe geschaltet ist, daß die Oberschwingungen der in einem höheren Teil des Betriebsfrequenzbereiches liegenden Frequenzen im Durchlaßbereich des Filters liegen. Für diese kann dann die elektrische Länge des Teilleitungsstückes zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters nahezu λ/2 oder größer als 2/2 sein, ohne daß Resonanzstörungen auftreten können, da das Leitungsstück mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen erscheint. Die Oberschwingungen des niedrigeren Teiles des Betriebsfrequenzbereiches, bei denen die elektrische Länge des Teilleitungsstückes für die entsprechenden Grundschwingungen zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters zwischen Null und ungefähr λ/4- liegt, können im Sperrbereich des Filters liegen. Bei diesen Grundschwingungen erscheint der Eingang des π-Hochpasses wegen des induktiven, eingangsseitigen Quergliedes als ein sehr geringer Wechselstromwiderstand, nahezu wie ein Kurzschluß, der im Falle eines sehr kurzen Schwanzendes dem Widerstand der Kontaktvorrichtung über die kleine Induktivität des Schwanzendes parallel liegt und im Falle der Annäherung des Schwanzendes an die 2/4-Länge sich zur Kontaktvorrichtung hin auf einen sehr großen Widerstand transformiert. Durch diese ungewöhnliche Verwendung eines τζ-Hochpasses werden daher in allen in Betracht zu ziehenden Betriebsfällen die erwähnten Verluste verringert. In practical testing of an inductance variometer according to the invention with a purely ohmic termination of the free inner conductor end, it has been shown that at high powers and correspondingly high high-frequency current flowing through the displaceable short-circuit device, the voltage on the short-circuit device is still so high that especially with the shorter operating waves in which the variometer is set to a small inductance, in which an undesirably large power is destroyed in the ohmic terminating resistor. In a further embodiment of the invention, it is therefore provided that in a variometer of the type indicated with a terminating resistor approximately of size Z with this a π-high-pass filter of such a cut-off frequency is connected in series that the harmonics of the higher part of the Frequencies lying in the operating frequency range are in the pass band of the filter. For this, the electrical length of the partial line section between the contact device and the end of the inner conductor can be almost λ / 2 or greater than 2/2, without resonance disturbances occurring, since the line section appears to be closed with its characteristic impedance. The harmonics of the lower part of the operating frequency range, for which the electrical length of the partial line section for the corresponding fundamental oscillations between the contact device and the end of the inner conductor is between zero and approximately λ / 4 , can be in the blocking range of the filter. With these fundamental oscillations, the input of the π high-pass filter appears as a very low AC resistance due to the inductive cross member on the input side, almost like a short circuit, which in the case of a very short tail end is parallel to the resistance of the contact device via the small inductance of the tail end and in the case of the Approaching the tail end to the 2/4 length transforms itself towards the contact device to a very large resistance. Due to this unusual use of a τζ high pass, the losses mentioned are reduced in all operating cases to be considered.

In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, ein π-Hochpaß-Filter im Abschluß des freien Innenleiterendes vorzusehen. Dieser Verzicht ist besonders dann möglich, wenn nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung bei einem Abschlußwiderstand ungefähr von der Größe Z/2 der Arbeitsfrequenzbereich so bemessen ist, daß die elektrische Länge des Teilleitungsstückes zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Ende des Innenleiters für die höchste als Grundfrequenz vorkommende Betriebsfrequenz eine Viertelwellenlänge nicht wesentlich überschreitet. In many cases it is not necessary to have a π high-pass filter terminating the free inner conductor end to be provided. This waiver is particularly possible if after further training of the invention with a terminating resistor of approximately the size Z / 2 of the working frequency range is dimensioned so that the electrical length of the line section between the contact device and the end of the inner conductor for the highest operating frequency occurring as the basic frequency does not significantly exceed a quarter wavelength.

Dieser Bemessung liegt die Überlegung zugrunde, daß dabei das freie Innenleiterende nicht in die Gegend der gefährlichen 2/2-Resonanz gelangt, und daß bei einer Länge des freien Innenleiterstückes ungefähr von der Größe einer Viertelwellenlänge der ohmsehe Abschlußwiderstand der Größe Z/2 sich auf einen ohmschen Parallelwiderstand zur Kontaktvorrichtung von der Größe Z/2 transformiert. Durch die Bemessung werden also sowohl gefährliche Resonanzerscheinungen als auch übermäßige Verluste im Abschlußwiderstand vermieden.This dimensioning is based on the consideration that the free inner conductor end is not in the area the dangerous 2/2 resonance arrives, and that with a length of the free inner conductor piece approximately the size of a quarter wave length of the ohmse Terminating resistor of size Z / 2 is based on an ohmic parallel resistor to the contact device transformed by size Z / 2. The dimensioning therefore creates both dangerous resonance phenomena and excessive losses in the terminating resistor are avoided.

Unter Hinweis auf die Zeichnung sei nun ein bevorzugter Anwendungsfall für ein nach der Erfindung ausgebildetes Induktivitäts-Variometer beschrieben, für dessen Aufbau auch ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt ist.With reference to the drawing, let us now consider a preferred application for one according to the invention designed inductance variometer described, for its structure also an embodiment in the drawing is shown.

F i g. 1 zeigt Teile der Schaltung einer EndstufeF i g. 1 shows parts of the circuit of an output stage

eines Hochfrequenz-Nachrichtensenders in Formof a high frequency news transmitter in the form

■ eines wesentlich vereinfachten Schaltbildes. Es sei angenommen, daß an den Klemmen 1 und 2 eine Hochfrequenzspannung als Steuerspannung für die Röhre 3 zugeführt wird. Über die Hochfrequenzdrossel 4 wird dem Gitter der Röhre 3 von der Spannungsquelle 5 eine geeignete Gittervorspannung zugeführt. Die Röhre ist in Gitterbasisschaltung dargestellt, jedoch könnte sie auch ebenso gut in Kathodenbasisschaltung angeordnet sein. Über die Hochfrequenzdrossel 6 erhält die Röhre 3 von der Klemme 7, die mit einem Pluszeichen versehen ist, ihre Anodenspannung.■ a much simplified circuit diagram. It is assumed that terminals 1 and 2 have a High frequency voltage is supplied as a control voltage for the tube 3. About the high frequency choke 4, the grid of the tube 3 is given a suitable grid bias by the voltage source 5 fed. The tube is shown in a grid-based circuit, but it could just as easily be in a cathode-based circuit be arranged. Via the high-frequency choke 6, the tube 3 receives from the terminal 7, which is provided with a plus sign, their anode voltage.

Über den Blockkondensator 8 ist die Anode der Röhre 3 mit dem Innenleiter 9 eines Langrohr-Variometers verbunden, der sich im Innenraum des mit unterbrochenen Linien angedeuteten Kastens 17 befindet. Die Rolle 10 dient als Kontaktvorrichtung zwischen dem Innenleiter 9 und dem Kasten. Sie wird von dem vom Mittelpunkt ausgehenden Hebelarm 11 isoliert geführt, der am Mittelpunkt 12 geerdet bzw. mit dem Kasten 17 verbunden ist.The anode of the tube 3 is connected to the inner conductor 9 of a long-tube variometer via the block capacitor 8 connected, which is located in the interior of the box 17 indicated by broken lines. The roller 10 serves as a contact device between the inner conductor 9 and the box. she will guided by the lever arm 11 extending from the center point, which is grounded or grounded at the center point 12. is connected to the box 17.

Die Spulen 13 und 15 bilden die Querinduktivitäten eines ji-Hochpaß-Filters, dessen Längskapazität durch den Kondensator 14 dargestellt wird. Der ohmsche Widerstand 16 bildet den Abschluß des freien Innenleiterendes und ist ungefähr zwischen dem doppelten und dem halben Wellenwiderstand Z des Leitungsstückes bemessen, welches durch den Innenleiter 9 und den Kasten 17 als Gegenpol gebildet wird.The coils 13 and 15 form the transverse inductances of a ji high-pass filter, its series capacitance represented by the capacitor 14. The ohmic resistor 16 forms the conclusion of the free inner conductor end and is approximately between double and half the wave resistance Z dimensioned of the line piece, which is formed by the inner conductor 9 and the box 17 as the opposite pole will.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Variometers nach der Erfindung ist der Innenleiter 9 aus Rohrmaterial hergestellt und ungefähr zu einem Dreiviertel-Kreis gebogen; ferner ist ihm ein vorzugsweise über seine ganze Länge mit dem Kasten verbundener, ihm in Stärke und Ausführung entsprechender Gegenleiter parallel geführt. Durch wenigstens eine auf dem Innenleiter und dem Gegenleiter aufliegende Rolle, vorzugsweise ein Paar solcher auf der Innen- und Außenseite beider Leiter laufender Rollen, wird ein Kurzschluß zwischen einer wählbaren Stelle des Innenleiters und der entsprechenden Stelle des Gegenleiters hergestellt.In a preferred embodiment of a variometer according to the invention, the inner conductor is 9 made of tubing and bent approximately into a three-quarter circle; furthermore, one is preferred to him connected to the box over its entire length, corresponding to it in strength and design Counter conductor led in parallel. By at least one on the inner conductor and the opposite conductor overlying role, preferably a pair of those running on the inside and outside of both conductors Roles, a short circuit between a selectable point of the inner conductor and the corresponding one Place of the opposite conductor established.

In F i g. 2 ist eine nach diesen Grundsätzen aufgebaute Variometer-Anordnung dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den F i g. 1 und 2 mit denselben Bezügszeichen versehen.In Fig. 2 shows a variometer arrangement constructed according to these principles. Each other Corresponding parts are shown in FIGS. 1 and 2 are given the same reference symbols.

Im rechten Teil der F i g. 2 erkennt man links der Trennwand des Kastens 17 die Hochleistungsröhre 3, welche als Siedekühlröhre ausgebildet sein kann und daher mit einem Dampf abzug 19 versehen ist. Ausgehend von der Anode der Röhre 3 besteht über den Kondensator 8 und den Bandleiter 25 eine Verbindung zu dem Eingangsende des Innenleiters 9, der innerhalb des Kastens 17 zu einem Dreiviertel-Kreis gebogen ist und von den Isolatoren 22 von der Seite her so gehalten wird, daß die Rollen 10 α und 10 b auf ihm laufen können. Diese Rollen werden über den isolierenden Arm 21 von der Kreismitte her bewegt.In the right part of FIG. 2 can be seen on the left of the partition wall of the box 17, the high-performance tube 3, which can be designed as a boiling cooling tube and is therefore provided with a steam exhaust 19. Starting from the anode of the tube 3, there is a connection via the capacitor 8 and the strip conductor 25 to the input end of the inner conductor 9, which is bent into a three-quarter circle inside the box 17 and is held from the side by the insulators 22 so that that the rollers 10 α and 10 b can run on it. These rollers are moved from the center of the circle via the insulating arm 21.

Das freie Ende des Innenleiters 9 ist über den π-Hochpaß 20 und den Abschlußwiderstand 16 mit dem Kasten 17 verbunden, der Masse bzw. Erde darstellt. Die Filteranordnung 20 kann beispielsweiseThe free end of the inner conductor 9 is connected to the π high-pass filter 20 and the terminating resistor 16 connected to box 17 which represents ground. The filter assembly 20 can, for example

ίο die in F i g. 1 dargestellten Bauelemente 13,14 und 15 enthalten.ίο the in F i g. 1 illustrated components 13,14 and 15 included.

Im linken Teil der F i g. 2 erkennt man, daß dem Innenleiter 9 ein ihm entsprechender und über seine ganze Länge mit dem Kasten 17 leitend verbundener Gegenleiter 18 parallel geführt ist. Durch die Konstruktion wird nicht nur erreicht, daß der Wellenwiderstand der durch den Innenleiter 9 und semen Gegenleiter 18 gebildeten Leitung über ihre ganze Länge 'konstant ist und dem vorgegebenen Wert entspricht, sondern es wird auch die konstruktive Möglichkeit geschaffen, durch die Rollen 10 α und 10 b eine unmittelbare Kurzschlußverbindung zwischen dem Innenleiter 9 und dem Gegenleiter 18 an einander entsprechenden Stellen zu schaffen.In the left part of FIG. 2 it can be seen that the inner conductor 9 is guided in parallel by a counterconductor 18 corresponding to it and conductively connected to the box 17 over its entire length. The construction not only ensures that the wave resistance of the line formed by the inner conductor 9 and its counter conductor 18 is constant over its entire length and corresponds to the predetermined value, but it also creates the structural possibility of α and 10 b to create a direct short-circuit connection between the inner conductor 9 and the mating conductor 18 at mutually corresponding points.

Bei Anordnungen für größere Leistungen ist es zweckmäßig, sowohl den Innenleiter 9 als auch ' seinen Gegenleiter 18 in Rohrform auszubilden und Kühlwasser durch sie hindurchzuleiten. Bildet man die Kapazität 14 durch eine Wasserstrecke innerhalb eines Isolierrohres, kann das Kühlwasser für den Widerstand 16 mit zur Variometerkühlung verwendet werden und dabei am geerdeten Widerstandsende zugeführt werden. Die Pfeile 23 und 24 zeigen den Verlauf des Kühlwasserstromes.In the case of arrangements for greater powers, it is useful to use both the inner conductor 9 and 'Form its counter conductor 18 in the form of a tube and pass cooling water through it. One educates the capacity 14 through a water path within an insulating pipe, the cooling water for the Resistor 16 can be used for variometer cooling and is supplied to the grounded end of the resistor will. The arrows 23 and 24 show the course of the cooling water flow.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Inductance variometer in the form of a piece of a shielded asymmetrical High-frequency line with a predetermined characteristic impedance and variable length, the inner conductor of which a part of one or more in the interior of a box representing the outer conductor Forms turns in circular, helical or spiral form and the one that can be longitudinally displaced Contact device is connected to the outer conductor or short-circuited, with a fixed connection of the end of the inner conductor to the outer conductor, characterized in that that this fixed connection has an essentially ohmic terminating resistor (16) contains, the size of which is approximately between the value of double and half the wave resistance Z of the line section (9,18) is selected.

2. Variometer according to claim 1, characterized in that that with a terminating resistor (16) approximately of size Z with this a -π high-pass filter (20) of such a dimension Cutoff frequency is connected in series that the harmonics of the in a higher part of the Frequencies lying in the operating frequency range are in the pass band of the filter.

3. Variometer according to claim 1, characterized in that with a terminating resistor (16) approximately of the size Z / 2 the working frequency range is dimensioned so that the electrical Length of the partial line piece between the contact device (10) and the end of the inner conductor (9) a quarter wavelength for the highest operating frequency occurring as the fundamental frequency does not significantly exceed.

4. Variometer according to claims 1 and 2, characterized in that the inner conductor (9) made of pipe material and ^{bent approximately to a 3/4} circle, that it is also connected to a preferably over its entire length with the box (17) , it is guided parallel to the counter-conductor (18) corresponding in strength and design and that at least one roller (10) resting on the inner conductor (9) and the counter-conductor (18), preferably a pair of such rollers running on the inside and outside of both conductors (10 a, 10 b) is provided, which is or are guided by an arm (21) preferably moved from the center of the circle and a direct connection between a selectable point of the inner conductor (9) and the corresponding point of the counter-conductor (18 ) manufactures or manufactures.

5. Variometer according to Claims 1 and 5, characterized in that the length capacity (14) of the.-R filter (20) at least in part by one between the ends of the transverse coils (13, 15) facing away from earth or ground activated water path, for example the water in one through which the cooling water flow flows, made of insulating material. tung, is formed.

In high-frequency generators, especially in high-frequency communications technology transmitters In the tuning circuits often variable inductances are used, which with large high-frequency currents must be charged. It is known such variable inductances as so-called Set up a Larigrohr variometer. A long tube variometer is in principle a piece of a preferably shielded high-frequency line, its electrical length with the help of a sliding contact device can be changed. The switched-on part of this line section remains at all operating frequencies its length is substantially less than a quarter wavelength, so that it is switched on Part essentially represents an inductance. This by the sliding contact device in his The variable length part can therefore be used as an inductance of adjustable size in the oscillating circuit of a High-frequency generator or news transmitter are switched on.

If a long tube variometer of the type described is used over its entire length as a piece of a coaxial Line executed with a short-circuit slide, so the one between the short-circuit slide and the End of the line section lying, each not switched on in the circuit part completely against the

■ The switched-on part of the line section is shielded and therefore ineffective. He can also work on his free end to be terminated with a short circuit. Long tube variometers of this type therefore work generally without interference. But they have the disadvantage that they take up a lot of space because of the length of the line piece. Will the coaxial If the line piece is wound into a screw or spiral, construction difficulties arise for the controls through which the short-circuit slide is wound inside the Line is to be moved.

To save space and to do the mentioned. To overcome construction difficulties, one can only lead the inner conductor within a box in the form of a circle, a spiral or a helical line, the box representing the outer conductor. By suitable arrangement of the guided by one of the mentioned curves inner conductor within the box can be seen to it that the characteristic impedance over the whole length of the ^one inner conductor has the desired constant value, and therefore the arrangement behaves in this respect as an over its entire Length of the long tube variometer designed as a coaxial line piece.

An essential difference, however, is that the switched off by the contact device Part of the inner conductor no longer lies in a field-free space, but with the field of the each switched-on part of the inner conductor is coupled. In addition, the switched off part, the so-called "tail end", due to the voltage drop of the high-frequency current at the contact device excited to vibrate. For the reasons mentioned, disruptive resonance phenomena can occur on the disconnected part of the inner conductor. It is known and common that short-circuit the free end of the inner conductor to the box in order to exclude such resonance phenomena. But this only leads to the goal as long as the free end is not yet in the area of the