Anordnung zur hochfrequenzmäßigen Anpassung eines Richtleiters an
eine Hohlleitung
------------------ -=------------
Die'Neuerung bezieht sich auf eine Anordnung zur breitbandigen hochfrequenzmäßigen
Anpassung eines Lichtleiters an eine Hohlleitung, insbesondere'zum Zwecke der Spannungsmessung
einer sich in der Höhlleitung ausbreitenden elektromagnetischen felle.Arrangement for the high-frequency adaptation of a directional conductor to a hollow line ------------------ - = ------------
The innovation relates to an arrangement for broadband, high-frequency adaptation of a light guide to a hollow conduit, in particular for the purpose of measuring the voltage of an electromagnetic wave propagating in the hollow conduit.
Es ist bekannt, zur Spannungsmessung in Hohlleitern stabförmig ausgebildete
Richtleiter zu verwenden, die mit ihrer Achse in Richtung der elektrischen Feldlinien
aufgestellt werden. Im Falle eines Rechteckhohlleiters zum Beispiel, der von der
'1
f
H10-Welle erregt ist, nimmt die Achse des Richtleiters dabei eine
parallele Lage zur schmalen Seite des Hohlleiters ein.It is known to use rod-shaped directional conductors for voltage measurement in waveguides, the axes of which are set up in the direction of the electric field lines. In the case of a rectangular waveguide, for example, that of the '1
f
H10 wave is excited, the axis of the directional guide assumes a parallel position to the narrow side of the waveguide.
Bei derartigen Anordnungen ist es Üblich, den-verwendeten Richtleiter
in Form einer Patrone auszubilden, deren an einem
nde befindliche, stabförmig ausgebildete Elektrode galvanisch
! ; ist der Hohlleitungswandung verbunden ist, während die
am
anderen Ende derPatrone befindliche, kranzförmig ausgebildete
Elektrode eine Öffnung in der gegenüberliegenden Begrenzungswand
des Hohlleiters in der Weise schließt, daß eine hochfrequenzmäßig einwandfreie Abdichtung,
des Hohlleiters an dieser Stelle besteht, während gleichstrommäßig eine einwandfreie
Isolierung der kranzförmig ausgebildeten Richtleiterelektrode von der Hohlleiterwandung
gewährleistet ist. Die am Richtleiter entstehende Demodulations- bzw. Gleichspannung
kann dann an der
kranzförmig ausgebildeten Elektrode gegenüber dem Massepotential
bzw. der, Hohll. eiterwandung abgenommen werden. Falls die'Ab-
, lelliingen des'llohllei-, L
messungen des'Hohlleiters kleiner sind als die axiale Länge
der Richtleiterpatrone, wird bei den bekannten Anordnungen durch Einsetzen eines
turmartigen Ansatzstückes in die Hohl-
leiterandung : eren'Starke derart vergrößert, daß das aus dem'
Hohlleiter herausragende Ende der Richtleiterpatrone mit der kranzförmig ausgebildeten
Elektrode innerhalb des Ansatzstückes untergebracht und an dessen äußerem Ende zur
hoch-
Ab'rs mittels der kranz-
frequenzmâßigen Abdichtung des Hohlleiters mittels der. kranz-
förmig ausgebildeten-Elektrode herangezogen werden kann.
Derartige Anordnungen haben jedoch insofern wesentliche Nach-
teile, als sich mit den üblicherweise verwendeten Richtleitern eine hochfrequenzmäßige
Anpassung an die Hohlleitung innerhalb eines breiten Frequenzbandes nicht erreichen
läßt o Das hat seinen Grund darin, daß der Scheinwiderstandsverlauf der Richtleiter
(z.B. Silizium-Richtleiter) an der unteren Frequenzgrenze des Meßbereiches Serienresonanzerscheinungen
infolge der Sperrschichtkapazität und der Induktivität der Zuleitungen im Richtleiter
aufweist, während an der oberen Frequenzgrenze Parallelresonanzerscheinungen entstehen,
die durch das Zusammenwirken der genannten inneren Reaktanzen des Richtleiters mit
seiner parallel geschalteten Halterungskapazität hervorgerufen werden.In such arrangements, it is customary to form the directional conductor used in the form of a cartridge, the one on one nde located, rod-shaped electrode galvanically
! ; is connected to the waveguide wall, while the am
at the other end of the cartridge
Electrode an opening in the opposite boundary wall
of the waveguide closes in such a way that a high-frequency perfect seal of the waveguide exists at this point, while direct current a perfect insulation of the ring-shaped directional conductor electrode from the waveguide wall is guaranteed. The demodulation or DC voltage generated at the directional conductor can then be applied to the ring-shaped electrode with respect to the ground potential
or the, Hohll. wall are removed. If the 'Ab-
, lelliingen des'llohllei-, L
measurements of the waveguide are smaller than the axial length
the directional ladder cartridge, is in the known arrangements by inserting a tower-like extension piece into the hollow lead edge: eren'Starke so enlarged that the '
Waveguide protruding end of the directional conductor cartridge with the wreath-shaped electrode housed within the extension piece and at its outer end for high- Ab'rs by means of the wreath
frequency-wise sealing of the waveguide by means of the. wreath-
shaped electrode can be used.
However, such arrangements have significant drawbacks in this respect.
When the directional conductors usually used cannot achieve high-frequency adaptation to the hollow line within a broad frequency band o The reason for this is that the impedance curve of the directional conductor (e.g. silicon directional conductor) at the lower frequency limit of the measuring range shows series resonance due to the barrier layer capacitance and the inductance of the leads in the directional conductor, while parallel resonance phenomena arise at the upper frequency limit, which are caused by the interaction of the said internal reactances of the directional conductor with its holding capacitance connected in parallel.
Gemäß vorliegender Neuerung werden die genannten Nachteile der bekannten
Anordnungen dadurch vermieden, daß der stabförmig ausgebildete Richtleiter mit einem
achsparallel angefügten, stabförmigen Festwiderstand eine'bauliche Einheit bildet,
die in Richtung der elektrischen Feldlinien in der Weise angeordnet ist, daß das
freie Ende des stabförmigen Fest-
'widerstandes mit der Hohlleiterwandung galvanisch verbunden
ist.'
Durch die Anordnung nach. der Neuerung werden die schädlichen Einflüsse der inneren
Reaktanzen des Richtleiters auf den Scheinwiderstandsverlauf weitgehend herabgesetzt,
so daß auch innerhalb eines wesentlich breiteren Frequenzbandes. als
bei
den bisher bekannten Anordnungen eine einwandfreie hochfrequenzmäßige Anpassung
des Richtleiters an die Rohrleitung möglich ist.According to the present innovation, the mentioned disadvantages of the known arrangements are avoided by the fact that the rod-shaped directional conductor with a rod-shaped fixed resistor attached parallel to the axis forms a structural unit which is arranged in the direction of the electric field lines in such a way that the free end of the rod-shaped solid - 'Resistance is galvanically connected to the waveguide wall.'
By the arrangement according to. According to the innovation, the harmful effects of the internal reactances of the directional conductor on the impedance curve are largely reduced, so that also within a much broader frequency band. than with the previously known arrangements, a proper, high-frequency adaptation of the directional guide to the pipeline is possible.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Neuerung
wird anhand der Figur im folgenden näher beschriebene Es ist hierbei ein Rechteckhohlleiter
1 parallel zu seiner
schmalenBegrenzungssei'te geschnitten dargestellt, der an
eine Hohl, leitung auflanschbar ausgebildet ist. Unter der
daß der Hohlleiter von der H"elle err. egt ist,
verlaufen die elektrischen Feldlinien in Richtung der Zeichenebene von oben nach
unten bzw. umgekehrt. Ein zur Spannungsmessung der sich in der Hohlleitung ausbreitenden
elektro-
magnetischen Welle verwendeter, stabföriig ausgebildeter
CD
Richtleiter 2 ist nun in der Weise ausgerichtet, daß seine längsachse niet der Richtung
der elektrischen Feldlinien im
Hohlleiter 1 übereinstimmt.
Nach,derNeuerungT?ird der stabförBiig ausgebildete Richtlei-
ter2 mit'einemstabiörmigenFestwiderstand 3 derart achs-
parallel zusammengefügt, daß eine bauliche Einheit entsteht,
die vorzugsweise als Ganzes in den Hohlleiter 1 eingefügt und
in der Weise in Richtung der elektrischen Feldlinien auge-
stellt w B sie eine Verbindung zwischen den beiden gegen-
überliegenden, Breitseiten der Hohlleiterwandung bzw. deren
Ansatzstücken darstellt. Im einzelnen kann dabei vorteilhaft die
Verbindung des Richtleiters 2 über seine stabförmig ausgebildete Elektrode 4 mit
dem einen Ende des stabförmigen Festwiderstandes 3 über eine mit federnden Lappen
5 versehene
Steckvorrichtung 6 erfolgen, die'ihrerseits in beliebiger e
mit dem Körper des stabförmigen'Pestwiderstandes 3 verbunden
ist.
A preferred embodiment of the arrangement according to the innovation is described in more detail below with reference to the figure. In this case, a rectangular waveguide 1 is parallel to it narrow delimitation side cut, the
a hollow line is designed so that it can be flanged on. Under the
that the waveguide is energized by hell,
the electric field lines run in the direction of the plane of the drawing from top to bottom or vice versa. A voltage measurement of the electro- magnetic shaft used, rod-shaped
CD
Directional conductor 2 is now aligned in such a way that its longitudinal axis rivets the direction of the electric field lines in the Waveguide 1 matches.
After the renewal, the staff-trained directing
ter2 with a stabilized fixed resistance 3 in such an axially
put together in parallel so that a structural unit is created,
which is preferably inserted as a whole in the waveguide 1 and
in the way in the direction of the electric field lines
if w B she establishes a connection between the two opposing
overlying broadsides of the waveguide wall or their
Represents attachments. In particular, the connection of the directional conductor 2 via its rod-shaped electrode 4 to one end of the rod-shaped fixed resistor 3 via a resilient tab 5 can be used Plug-in device 6 take place, which in turn can be in any e
is connected to the body of the rod-shaped 'pest resistance 3.
Das andere Ende des stabförmigen Festwiderstandes 3 ist zweckmäßig
mittels einer Steckvorrichtung 7 mit der Uandung des - Hohlleiters 1 galvanisch
verbunden, wobei die Steckvorrichtung 7 s. B. mittels eines durch eine Bohrung in
der Hohlleiterwandung geführten Zapfens 8 befestigt ist.The other end of the rod-shaped fixed resistor 3 is useful
galvanically by means of a plug-in device 7 with the wall of the waveguide 1
connected, the plug-in device 7 s. B. by means of a through a hole in
the waveguide wall guided pin 8 is attached.
Die aus dem Richtleiter 2 und dem Festwiderstand 3 gebildete bauliche
Einheit ragt infolge ihrer, d, ie entsprechende Hohlleiterabmessung übertreffende
Länge mit dem freien Ende des-Richtleiters 2 aus dem Innenraum des Hohlleiters heraus
und
wird von einem mit der Wandung des Hohlleiters 1 elektrisch
dicht verbundenen turmartigen Ansatzstück 10 umschlossen, dessen Endzone derart
ausgebildet ist, daß sie zusammen mit der kranzartig ausgebildeten Elektrode 9 bzw.
deren Fassung 11 eine hochfrequenzmäßig einwandfreie Abdichtung der Hohlleitung
darstellt. Es muß. jedoch dabei Sorge getragen werden, daß eine gleichstrommäßige
Isolierung der kranzartig ausgebildeten Elektrode 9 von der auf Nassepotential liegenden
Wandung des Ansatzstückes 10 gewährleistet ist.
-Lels ei."ies
Die Halterung des lichtleiters 2 erfolgt 3. B. mittels eiues
Stempels 13, der einen sich gegen die kranzartig ausgebildete
Elektrode 9 abstützenden, isolierenden, kegelförmigen Zwischen-
ring 14 gegen eine entsprechend ausgebildete kegelförmige
Zone des Ansatzstückes 10 drückt. Der Stempel 13 kann vorzugsweise gleichzeitig
zur elektrischen Verbindung der kranzartig ausgebildeten Elektrode 9 mit dem Innenleiter
einer angeschlossenen Koaxialleitung 15 dienen, während die Wandung des ansatzstäckes
10 über entsprechend angeordnete Kontaktflächen mit dem Außenleiter der Koaxialleitung'15
verbunden ist. Durch eine auf die Wandung des Ansatzstücks 10 aufschraubbare Mutter
16 kann die Verbindung zur Koaxiallei-
lung 15 vorzugsweise leicht lösbar-gestaltet werden.
\
Für den an die kranzförmig ausgebildete Elektrode 9 und die
Wandung des Ansatzstückes 10 angeschlossenen, Demodulations-
bzw. Gleichstromkreis bedeutet die zwischen dem die Fortsetzung der, Elektrode 9
darstellenden metallischen Teil 12 des Richtleiters 2 und der dieser gegenüberliegenden
Zone des ansatzstückes 10 vorhandene Kapazität die Ladekapazität, deren Größe durch
geeignete Dimensionierung und insbesondere auch durch entsprechende Wahl des'Materials
für den isolierenden kegelförmigen Zwischenring 14 gewählt werden kann.The structural unit formed from the directional conductor 2 and the fixed resistor 3 protrudes from the interior of the waveguide with the free end of the directional conductor 2 due to its length exceeding the corresponding waveguide dimension is electrical from one to the wall of the waveguide 1
tightly connected tower-like extension piece 10, the end zone of which is designed in such a way that, together with the wreath-like electrode 9 or its socket 11, it represents a high-frequency perfect seal of the hollow pipe. It must. However, care must be taken that a direct current insulation of the wreath-like electrode 9 from the wall of the extension piece 10, which is at wet potential, is ensured. -Lels ei. "Ies
The holder of the light guide 2 takes place 3. B. by means of egg
Stamp 13, the one against the wreath-like trained
Electrode 9 supporting, insulating, conical intermediate
ring 14 against a correspondingly designed conical
Zone of the extension 10 presses. The stamp 13 can preferably serve at the same time for the electrical connection of the wreath-like electrode 9 to the inner conductor of a connected coaxial line 15, while the wall of the attachment 10 is connected to the outer conductor of the coaxial line 15 via appropriately arranged contact surfaces. A nut 16 that can be screwed onto the wall of the extension piece 10 enables the connection to the coaxial line ment 15 are preferably designed to be easily detachable.
\
For the ring-shaped electrode 9 and the
Wall of the extension piece 10 connected, demodulation
or DC circuit means the capacity between the metallic part 12 of the directional conductor 2, which is the continuation of the electrode 9, and the opposite zone of the attachment piece 10, the charging capacity, its size through suitable dimensioning and in particular also through the appropriate choice of the material for the insulating conical intermediate ring 14 can be selected.
Für die elektrische Wirkungsweise der Anordnung nach der Neuerung
ist es zweckmäßig, den Festwiderstand 3 als Kohleschichtwiderstand
auszubilden,
der seinen Widerstandswert auch bei hohen Frequenzen beibehält. Durch geeignete
Wahl dieses Widerstandswertes kann-erreicht werden, daß der Gesamtwiderstand der
aus dem Richtleiter 2 und dem Festwiderstand 5 bestehenden baulichen Einheit bei
Serienresonanz einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. For the electrical operation of the arrangement according to the innovation
it is appropriate to use the fixed resistor 3 as a carbon film resistor
to train
which maintains its resistance value even at high frequencies. Through suitable
Choice of this resistance value can-be achieved that the total resistance of the
from the directional conductor 2 and the fixed resistor 5 existing structural unit
Series resonance does not fall below a certain value.
Eine optimale Anpassung des Richtleiters 2 an die Hohlleitung wird
schließlich bei der Anordnung nach der Neuerung dadurch erzielt, daß ein ortsveranderbarer
Kurzschluß 16 sowie ein zum Zwecke der weiteren Abstimmung vorgesehener, in den
Hohlleiter einschaltbarer Parallelblindleitwert (z.B. eine kapazitive Abstimmschraube
17) optimal eingestellt wird.An optimal adaptation of the directional guide 2 to the hollow line is
finally achieved in the arrangement according to the innovation that a portable
Short circuit 16 and one provided for the purpose of further coordination, in the
Waveguide switchable parallel conductance (e.g. a capacitive tuning screw
17) is optimally set.
Ein mit der, Anordnung nach-der Neuerung versehener Hohlleiter kann
mit Vorteil zum Zwecke der Spannungsmessung in eine Hohlleitung eingesetzt oder
B. als Indikator für Hohlleiterbrücken und Richtungskoppler oder ähnliche Geräte
der Hochstfrequenztechnik verwendet werden.
4Seha nspruclle
1Figur
A waveguide provided with the arrangement according to the innovation can advantageously be used for the purpose of voltage measurement in a waveguide or, for example, as an indicator for waveguide bridges and directional couplers or similar devices high frequency technology can be used.
4See rules
1 figure