DE1791003C - Mikrowe^schalteinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrilft eine Mikrowellenschalt- Schaltsignale hervorgerufene Schaltzustiinde die beitinrichtung für eine Übertragungsleitung. den Werte der Resonanzfrequenz bedingen.

Bekannte Mikrowellenschalleinrichtungen, die von Die Hauptvorteile der Einrichtung nach der Er-

Hand oder inutorbeliitigt sind, haben ein;n um- findiing liegen in der für einfache, teilmechanische fangreichen Aufbau, geringe Schaltgeschwindig- 5 Einrichtungen hohen Umschaltgeschwindigkeit, der Reiten, erhebliche Einrichlungs- und Unterhaltungs- einfachen Wartung und der großen Zuverlüssigkeii kosten. gegenüber bekannten, vergleichbaren Mikrowellen-

In der deutschen Auslegeschrift 1073 634 ist eine schalteir.richtungen. Zudem vermag das gemäß der Antennenschaltrölire mit kegelförmigen Elektroden Erfindung vorgesehene, magnetisch gesteuerte Relais lind mit einer Vorrichtung zum Schutz des nach- io mit in einer Kapsel eingeschlossenem Kontak; bis zu folgenden Empfängers insbesondere eines Radar- 10 Watt Mikrowellenleistung zuverlässig zu schalten. Iterates vor Überspannungen beschrieben. Die Das ist eine Größenordnung höher, als von der HaIb-Konstruktion der Schutzvorrichtung steht im Zu- leitervorrichtung gerraü der erwähnten USA.-Patentsammenhang mit zwei Paaren kegelförmiger Reso- schrift 3 164 792 erwartet werden kann,
nunzelemenle, durch die Stäbe zum Kurzschluß 15 Diese Vorteile beruhen auf der Verwendung des zwischen den Kegeln jeden Paares bewegbar sind, Relais mit in einer Kapsel eingeschlossenen, magnedie den Kanal, in dem die Schaltröhre liegt, in ihrer tisch geschalteten Kontakten, das in der angegebenen einen Stellung kurzschließen, so daß der dahinter- Weise mit einem Resonator gekoppelt isi. Die Durchliegende Empfänger keine Spannung erhält, also nicht schaltung bzw. Auftrennung des Stromweges innerbetriebsbereit ist. Die Stäbe werden nach Relais- 20 halb der Kontaktkapsel mittels eines Magnetfeldes prinzip betätigt. bedingt eine jeweilige Einstellung der Resonanz-

Der technische Aufwand dieser relaisartigen frequenz des Hohlraumresonators auf einen unterSchutzvorrichtung ist dem geschilderten, speziellen schiedlichen Wert, wodurch die Reflexionsverhältnisse Zweck angemessen, nicht aber der Aufgabe des innerhalb der Übertragungsleitung geändert werden. Schaltens von ÜbertragungsleLtungen für Mikro- 25 Die Schaltzeit ist kürzer als 1 Millisekunde,
wellen schlechthin, also dann, wenn keine Über- Die Verwendung eines Schutzrohrkontaktes als

spannungen zu besorgen sind. Wechselschalter im Hochfrequenzgebiet ist aus der

Die eingetragenen Unterlagen des deutschen Zusatzpatentschrift 83 708 zur französischen Patent-Gebrauchsnuistc *s 1 878843 betreffen eine steuerbare schrift 1 347 2H an sich bekannt. Jedoch wird der Mikrowe'.lenimpedanz mit einer in eine Mikrowellen- 30 Wechselkontakt hier lediglich in der ursprünglichen, baueinheit eingesetzteil Muitiplikatorentladungs- einfachsten Art eines Wechselschalters angewendet, strecke, die zwei elektrisch lei'ende, voneinander der den Innenleiter eines Koxialkabels wechsel- und isolierte und sich in einem gewissen Abstand gegen- wahlweise auf einen der Innenleiter zweier anderer überstehende Elektroden enthält. Hier ist der ge- Koaxialkabel, die mit dem ersteren ein T-Glied tiiebene, hohe Aufwand durch die Aufgabe gerecht- 35 bilden, schaltet.

fertigt, Schaltzeiten bis herunter zu weniger als einer Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen

Mikrosekunde zu erreichen. auf Grund von Ausführungs>"ormen näher erläutert.

Kurze Schaltzeiten, ohne einen solch hohen Auf- F i g. 1 zeigt einen teilweise geschnittenen Grundwand in Kauf nehmen zu müssen, erzielt nan, wie riß einer Mikrowellenschaheinrichtung nach der aus der USA.-Patentschrift 3 164 792 hervorgeht, bei 40 Erfindung in Verbindung mit einem Rechteckwellen-Vcrwendung von Halbleitervorrichungen als Steuer- leiter mit Sperrbandeigenschaften;
bzw. Schaltmittel. Halbleitervorrichtungen lassen F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie a-a' in F i g. 1;

aber nun wieder hinsichtlich der Verwendung bei Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie b-b' in Fig. 1;

hohen Leistungen und des in diesem Falle kritischen Fig. 4 zeigt Dämpfungskennlinien der Mikro-

Problcms der Stabilität der Schaltfunktion zu wün- 45 wellenschalteinrichtungnach den Fig. 1, 2 und 3;
sehen übrig. So liegt die Obergrenzc für die Mikro- Fig. 5 zeigt im Grundriß eine weitete Auswellenleistung, die eine Halbleitervorrichtung der in führungsform einer Mikrowellenschalteinrichtung der USA.-Patenschrift beschriebenen Art steuern nach der Erfindung für einen Rechteckwellenleiter bzw. schalten kann, bei nur einem Watt. Dies ist für mit Paßband-Eigenschaften;

viele Anwendungsfälle unbefriedigend. Mechanische 50 Fig. 6 einen Schnitt r.3ch der Liniec-c'in Fig. 5; Schalteinrichtungen liegen in diesem Punkt wesent- Fig. 7 die Dämpfungskennlinie der Schaheinrich-

lich günstiger. tung nach den F i g. 5 und 6;

Bekannte, einfache, mechanische Scha teinrich- Fig. 8 ein Schaltbild der Mikrowellenschalt-

tungen weisen Schaltzeiten von einigen hundert einrichtung nach der Erfindung, und
Millisekunden auf, 55 Fig. 9, 10 und 11 weitere Ausführungsformen

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikiowcllen- der Erfindung füi eine Koaxialleitung im Querschnitt, schalteinrichtung für eine Übertragungsleitung zur Die Mikrowellenschalteinrichtung nach den

Umschaltung der Resonanzfrequenz zwischen zwei Fi g. 1, 2 und 3 umfaßt einen Rechtcckwellcnleiter 1, Werten eines mit der Übertragungsleitung gckoppel- einen Hohlraumresonator 2, eine Blcndcnanordten Hohlraumresonators zu schaffen, die bei ein- 6° nung 3 in Verbindung mit dem Hohlraumresonator, fächer konstruktiver Ausbildung dennoch erheblich ein in Glas gekapseltes Zungenrelais 4, dessen Achse kürzere Schaltzeiten besitzt, als bekannte, einfache quer zu gegenüberliegenden Wandungen des Recht-Einrichtungen sie bieten. cck-Hohlraumrcsonators 2 ausgerichtet ist, und eine

Die Lösung besteht gemäß der Erfindung darin, Spule 5, die einen in Verlängerung der Zunge 6 des daß in dem Hohlraumresonator die in ein 1 Kapsel ⁶S Relais gelegenen Leiterdrahts 7 koaxial umgibt,
eingeschlossenen Kontakte eines magnetisch gcschal- Nach dieser Ausführungsform sind einander

teten Relais (Schutzrohrkontakt- oder R(cdrelais) gegenüberliegende Enden des Relais 4 an geijenüberdcrart angeordnet sind, daß dessen beide durch liegenden Wandungen des Hohlraumresonators 2

fngelötet. Die Befestigungsstelle für die Leiterdrähte liegt in einer Entfernung 111 (X Hohlleiterwellenlänge für die Freqrenz /,) von der Eintritlsebene der |ileiulen;murdnung 3, und die Stirnseite des Hohlraumresonators befindet sich in einer Entfernung (¹U) λ von dieser Eintrittsebene.

Im Betrieb ist bej Erregung der Spule 5 im Sinne tines Anzugs der Zunge 6 der Hohlraumresonator Huf eine Resonanzfrequenz /, abgestimmt. Deshalb lyerden Mikrowellen mit der Mittenfrequenz/,, die lieh in Richtung A-B innerhalb des Wellenleiters liLisbreiten, reflektiert. Dagegen fallen bei Abschaltung der Spule die Zungen ab, die Resonanzfrequenz verschiebt sich von /, auf den Wert /.„ so daß Mikrowellen mit der Mittenfrequenz /, in Richtung A-B «lurch den Wellenleiter treten können. Damit führt «lie Einschaltung und Abschaltung des Relais 4 zu einer Schaltung des Mikrowellendurchgangs in Richtung A-B.

Es ist nicht notwendig, daß das Relais zwischen einander gegenüberliegenden Resoiiatorwandungen in einer Mittelebene des Hohlleiters liegt, wie in Fig. 1 dargestellt. Statt dessen kann das Relais zwischen zwei Stellen an zwei benachbarten oder gegenüberliegenden Innenwandungen in beliebiger Richtung angeordnet sein, solange man nur einen gleichen elektrischen Koppelgrad erreicht.

Nach den F i g. 5 und 6 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Paßbandfilter 10 innerhalb eines Rechteckhohlleiters 1 angeordnet. In der Zeichnung ist die Achse des Relais senkrecht zu der Boden- und Kopfwandung ausgerichtet, doch kann die Relaisachse auch an zwei anderen entsprechenden Stellen gegenüberliegender Wandungen endigen.

Innerhalb dieser Anordnung kann das Relais zwischen einem Durchlaß- und einem Sperrzustand umgeschaltet werden. Im Durchlaßschaltzustand «ei die Resonanzfrequenz des Paßbandfilters auf den Wert /₃ abgestimmt. Bei Umschaltung des Relais im Sinne einer Abhebung der Kontaktzungen verschiebt sich die Durchlaßkurve von dem Wert /₃ auf den Wert /₄ gemäß Fig. 7. Infolgedessen wird eine Mikrowelle mit der Mittenfrequenz f,, die sich innerhalb des Wellenleiters in Richtung C-D ausbreitet, nunmehr reflektiert.

Die Erfindung is« im vorigen an Hand von Rechteckwellenleiteranordnungen erläutert; sie ist in entipechtnder Weise bei Koaxialleitungsschaltungen anwendbar. Das Relais wird als Mittelleiter des Resonators eingesetzt, wobei an jedes Ende des Relais ein kurzer Abschnitt angesetzt ist oder nicht. Danach kann ein durch Stempel belasteter Resonator In eine Koaxialleitung derart eingefügt werden, daß der Resonator gegenüber der Koaxialleitung vorsteht. Wenn der genannte Resonator als Koaxial-Hohlraumresonator (Fig. 10) benutzt wird, muß ein Spalt zwischen einem Ende des Schalters und dem Mittelleiter der Koaxialleitung verbleiben, im Gegensatz zu dem Fall der Fig. 9 eines normalen Koaxial-Hohlraumresonatcr,«, wo kein Spalt erforderlich ist. Eine Spule zur Erregung des Schalters befindet sich außerhalb des Koaxial-Kohlraumrcsonators. Dadurch wird derselbe von außen elektrisch oder magnetisch mit der Koaxialleitung gekoppelt.

In ähnlicher Weise ist die Erfindung bei einer Leitungsschaltung anwendbar, wo der Koaxial-Hohlraumresonator in die als Koaxialleitung ausgebildete Übertragungsleitung eingefügt ist (Fig. II). Dabei dient der Mittelleiter (gekapseltes Relais) des Resonators als Mittelleiter der Koaxialleitung. An beiden Enden des Mittelleiters (gekapseltes Relais) des Resonators bleiben Zwischenräume zwischen dem Relais und dem jeweiligen Mittelleiter des Koaxialwellenleiters. Eine Spule zur Erregung Jcs Relais umgibt die Umfangswandung des Koaxialresonators.

Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn ein zylindrischer Hohlraumresonator und ein Hohlleiter mit Kreisquerschnitt oder ein Hohlraumresonator und eine Koaxialleitung benutzt werden.

Die oben beschriebenen Grundformen der Erfindung werden kaum als einzelne Bauelemente benutzt. Sie kommen in den meisten Fällen mehrstufig zur Anordnung, wobei eine Vielzahl entsprechender Schalteinrichtungen hintereinander geschaltet sind.

Aus der Vielzam der '»nwendungsmöglichkeiten der MikrowellenschalteinriciitMng nach der Erfindung ist ein Beispiel in F i g. 8 als Blockschaltbild dargestellt. Danach bilden die Mikrowellenschalteinrichtungen S₁ und S₂ eine vollständige Schalteinrichtung iür die beiden Arme einer T-Verzweigung eines Wellenleiter?, einer Koaxialleitung oder einer Bändchenleitung. Diese Leitungsschaltung arbeitet insgesamt so, daß jeweils eine Schalteinrichtung S₁ oder S₂ geöffnet und die jeweils andere geschlossen ist. Damit können Mikrowellen der Frequenzen Z₁ und /₂ wahlweise in den Zweig α eingespeist werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenschalteinrichtung für eine Übertragungsleitung zur Umschaltung der Resonanzfrequenz eines mit der Übertragungsleitung gekoppelten Hohlraumresonators zwischen zwei Weiten, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraumresonator (2) die in eine Kapsel eingeschlossenen Kontakte (6) eines magnetisch geschalteten Relais (4, 5) (Schutzrohrkontaktoder Reedrelais) derart angeordnet sind, daß dessen beide durch Schaltsignale hervorgerufene Schaltzustände die beiden Werte der Resonanzfrequenz bedingen.

2. Mikrowellenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator mit einem Wellenleiter gekoppelt ist und daß die beiden Anschlußleiter des Relais mit ausgewählten Stellen der Wandungen des Hohlraumresonators verbunden sind, wobei das Relais durch eine außerhalb des Hohlraumresonators angeordnete Erregerquelle zur Erzeugung eines Magnetfelds geschaltet wird.

3. Mikrowellenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter des Relais mit den Innenseiten gegenüberliegender Wandungen des Hohlraumresonators verbunden sind.

4. Mikrowellenschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator in einen Wellenleiter eingefügt ist.

5. Mikrowellenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais als Innenleiter in einen Koaxial-Hohlraumresonator eingefügt ist, der mit einer Koaxialleitung gekoppelt ist.

6. Mikrowellenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gekapselte Relais als Innenlciter in einen Koaxiailresonator eingefügt ist, aber im Zuge einer Koaxialleitung angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen