DE19856334A1 - Hohlleiterschalter - Google Patents

Abstract

Hohlleiterschalter mit einem Stator und einem elektrisch leitenden beweglichen Element, wobei der Stator zwischen Hohlleiteranschlusstoren (1 bis 4) Hohlleiterpfade (12, 23, 34, 41) aufweist, die mit Hilfe des beweglichen Elementes (8) für Hochfrequenzwellen durchlässig oder undurchlässig schaltbar sind. DOLLAR A Um geringere Anforderungen an Herstellungstoleranzen stellen zu können, ist das bewegliche Element als Septum (8) in einem Spalt (7) des Stators ausgebildet, und es erstreckt sich im jeweils undurchlässig geschalteten Hohlleiterpfad parallel zu dessen E-Ebene. Dabei teilt es den Hohlleiterpfad in zwei parallel zueinander verlaufende Teilhohlleiter, die gegenüber dem durchlässig geschalteten Zustand des Hohlleiterpfads kleinere Grenzwellenlängen aufweisen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von der Gattung aus, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben.

Aus der DE 40 34 683 C2 ist ein Hohlleiterschalter bekannt, der einen Stator mit vier Hohlleiteranschlusstoren aufweist und einen Rotor, in dem Hohlleiterpfade vorhanden sind, die mindestens zwei Hohlleiteranschlusstore miteinander verbinden. Das Umschalten der Signalpfade erfolgt durch Drehung des Rotors (dadurch auch Drehung der Hohlleiterpfade im Rotor).

Um eine elektrisch akzeptable Funktion (Anpassung, Isolation) zu erreichen, ist eine hohe Präzision bei der Herstellung von Stator und Rotor erforderlich, vor allem ist für die Kombination dieser Teile nur ein sehr enger Spalt zwischen Stator und Rotor zulässig, so daß in der Regel eine sehr aufwendige Präzisionslagerung notwendig ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Hohlleiterschalter besteht aus zwei Teilschalen, die jeweils insbesondere symmetrisch die Hälfte der Hohlleiterstruktur aufweisen und die vorzugsweise in Frästechnik hergestellt sind. Der entsprechende "Schaltpfad" wird durch ein einfaches, elektrisch leitendes Septum z. B. durch Drehen oder Schieben eingestellt.

Es ist keine komplexe Rotor-/Stator-Geometrie notwendig. Zudem sind andere Schalterkonfigurationen möglich.

Der Anmeldungsgegenstand mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat folgenden Vorteil:
Ein Hohlleiterschalter nach der Erfindung kann aus Teilen aufgebaut werden, deren Herstellung keiner übermäßigen Präzision bedarf, so dass die Herstellungskosten wesentlich geringer sind als bei Schaltern, die dem Stand der Technik entsprechen. Zudem können kurze Schaltzeiten realisiert werden, da die beim Schalten zu bewegenden Massen sehr klein sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale auch, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden können.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Schematisch ist gezeigt in

Fig. 1 der prinzipielle Aufbau einer Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlleiterschalters mit drei Schnittabbildungen,

Fig. 2 eine offene dreidimensionale Darstellung (ähnlich einer Explosionszeichnung) des Hohlleiterschalters nach Fig. 1 für zwei unterschiedliche Schaltzustände,

Fig. 3 und 4 weitere mögliche Schalterkonfigurationen, die wesentlich von den bisher bekannten abweichen.

Im Wesentlichen gleiche Teile in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von zwei unterschiedlichen Ausführungen näher erläutert. Diese Ausführungen stellen nur einen Bruchteil der Möglichkeiten dar, welche mit dem neuen Prinzip realisiert werden können.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1a, b, c zeigen drei Schnittdarstellungen durch eine symmetrische Schalteranordnung, dabei stellt der Schnitt C-C in der Regel die Halbschalenteilung der Komplettanordnung dar, also die Statorhalbschale (ohne Außenkontur) mit beweglichem Element (hier in Gestalt eines Rotors). Die Anordnung weist vier Hohlleiteranschlusstore 1, 2, 3, 4 auf, wobei einander benachbarte Hohlleiteranschlusstore jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

In dem Stator der Anordnung sind zwischen benachbarten Hohlleiteranschlusstoren Hohlleiterpfade in Form von 90- Grad-E-Ebenen-Krümmern 12, 23, 34, 41 eingebracht, so daß sich bei jedem Hohlleiteranschlusstor eine entsprechende Verzweigung ergibt. Durch diese Anordnung verbleibt im Zentrum der Anordnung ein massiver Bereich 5 je Statorhalbschale. Im kompletten Verzweigungsbereich, also innerhalb des Kreises 6 ist zwischen den Statorhalbschalen ein Spalt 7 vorgesehen, in dem ein elektrisch leitendes Septum 8 eingebracht ist. (Auf die elektrischen Eigenschaften der Hohlleiterpfade hat der Spalt 7 nur einen unwesentlichen Einfluß, da er sich in der elektrisch neutralen Zone der Hohlleiterpfade befindet.) Das Septum 8 ist so geformt, daß zwei einander gegenüberliegende äußere Krümmungskonturen 9, 10 nahezu die Konturen der zwei entsprechenden E-Ebenen-Krümmer nachbilden. Das heißt, durch das Septum 7 werden die E-Ebenen-Krümmer für die gewünschten Hohlleiterpfade 23, 41 nachgebildet. Dagegen sind die Teilbereiche der anderen E-Ebenen-Krümmer überdeckt. In diesen überdeckten Bereichen 12, 34 sind die Hohlleiterpfade durch das Septum 7 in der Mitte ihrer Breitseite in zwei "Teilhohlleiter" geteilt, so daß in diesen Bereichen die Grenzwellenlänge wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge des Nutzfrequenzbandes und dadurch eine Signalausbreitung hier unterbunden wird.

Eine zentrale, drehbare Lagerung des Septums 7 im zentralen massiven Bereich 5 ermöglicht eine sehr einfache Umschaltung der Hohlleiterpfade, die durch eine 90-Grad- Drehung des Septums 7 erfolgt, siehe die Fig. 2a und b.

Das Septum 7 kann beispielsweise mit Schleifkontakten ausgeführt sein - es ist jedoch vorteilhaft das leitfähige Septum in Bezug auf den Hohlleiterbereich isoliert anzubringen.

Ferner kann das Septum 7 eine frequenzselektive Struktur 13 (beispielsweise Erhebungen, Rippen 16c, Vertiefungen, Rillen, Löcher, Schlitze, Materialdiskontinuitäten) aufweisen, die einerseits die Störungen durch die "Teilhohlleiteröffnungen" kompensiert und andererseits die Isolation zwischen den "gesperrten" Hohlleiterpfaden erhöht.

Zusätzlich kann das Septum 7 gleichzeitig zur Kennzeichnung der Schalterstellung durch Markierungen 14, 15 mit herangezogen werden, z. B. in Verbindung mit einer Lichtschranke.

Nach dem oben beschriebenen Prinzip sind auch andere Schalterkonfigurationen denkbar. Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Anordnung, bei der durch Schieben eines Septums 16 die Schaltfunktion realisiert wird. Das Septum 16 weist zwei getrennte Bereiche 16a, 16b auf, von denen jeweils ein Bereich die Konfiguration einer der Schalterstellungen aufweist. Damit diese zwei Bereiche gemeinsam entsprechend den Pfeilen 17 verschoben werden können, ist ein Verbindungsteil 18 zwischen die Bereiche 16a, 16b eingebracht, welches sich bei einer Schalterstellung in einem durchgehenden Hohlleiterpfad (siehe Fig. 3a) befindet.

Entweder ist dieses Verbindungsteil 18 so auszulegen, daß es sich elektrisch neutral verhält (z. B. Lambda/4- Transformation mit Transformationsstufen, gebildet durch Fortsätze 19 an dem Verbindungsteil 18) oder daß die durch das Verbindungsteil verursachte Störung im Verbindungsteil selbst oder im entsprechenden Hohlleiterpfad (durch geeignete Diskontinuitäten 20) kompensiert wird.

Im Einzelnen kann die Kompensation des Verbindungsteils 18 folgendermaßen ausgeführt sein:

• a) Kompensation indem es etwa die Länge einer viertel Wellenlänge aufweist;
• b) Das Verbindungsteil 18 weist zusätzlich jeweils eine Transformatorstufe 19 zu den anschließenden Hohlleiterabschnitten auf, wobei das Dielektrikum gestuft oder ein Dielektrikum mit anderer Dielektrizitätszahl verwendet wird; die Länge der Fortsätze 19 des Verbindungsteils, welche die Transformatorstufen bilden entspricht dabei einer viertel Wellenlänge;
• c) das Septum weist (zusätzliche) Diskontinuitäten auf, die mit dem Septum verschoben werden, beispielsweise in Fig. 4a: oben induktive, unten kapazitive Diskontinuität;
• d) Kompensation durch (zusätzliche) Diskontinuitäten/Transformationen (beispielsweise Querschnittsänderung des Hohlleiters im Bereich des Verbindungsteils 18), die sich im Hohlleiter befinden und nicht mitverschoben werden; dies ist möglich, wenn sich die Diskontinuitäten/Transformationen in denjenigen Teilen des Hohlleiters befinden, die nur zusammen mit dem Verbindungsteil 18 im durchlässig geschalteten Betriebszustand betrieben werden.

Analog zu den obigen Ausführungsbeispielen läßt sich die erfindungsgemäße Lösung auf eine Vielzahl von verschiedenen Konfigurationen anwenden, die beispielsweise auch mehr als vier Hohlleiteranschlusstore aufweisen, sowie auf sehr individuell gestaltete Schaltmöglichkeiten.

Claims (8)

1. Hohlleiterschalter mit einem Stator und einem elektrisch leitenden beweglichen Element, wobei der Stator zwischen Hohlleiteranschlusstoren (1 bis 4) Hohlleiterpfade (12, 23, 34, 41) aufweist, die mit Hilfe des beweglichen Elementes (8) für Hochfrequenzwellen durchlässig oder undurchlässig schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element als Septum (8) in einem Spalt (7) des Stators ausgebildet ist und sich im jeweils undurchlässig geschalteten Hohlleiterpfad parallel zu dessen E-Ebene erstreckt, wobei es den Hohlleiterpfad in zwei parallel zueinander verlaufende Teilhohlleiter teilt, die gegenüber dem durchlässig geschalteten Zustand des Hohlleiterpfads kleinere Grenzwellenlängen aufweisen.

2. Hohlleiterschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum (8) eine frequenzselektive Struktur (16c) aufweist, die einerseits die Störungen durch die Öffnungen der Teilhohlleiter kompensiert und andererseits die Isolation zwischen undurchlässig geschalteten Hohlleiterpfaden erhöht.

3. Hohlleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum (8) als Rotor gestaltet ist.

4. Hohlleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum (16a, 16b) als Schieber gestaltet ist.

5. Hohlleiterschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum zwei elektrisch leitende Bereiche (16a, 16b) aufweist, die über ein dielektrisches Verbindungsteil (18) miteinander verbunden sind.

6. Hohlleiterschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (18) Mittel (19, 20) zur Kompensation von Feldbeeinflussungen aufweist, die auftreten, wenn es in einem durchlässig geschalteten Hohlleiterpfad liegt.

7. Hohlleiterschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hohlleiterpfad Mittel zur Kompensation von Feldbeeinflussungen vorgesehen sind, die auftreten, wenn das Verbindungsteil (18) in dem durchlässig geschalteten Hohlleiterpfad liegt.

8. Hohlleiterschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Septum (8) eine Markierung (14) aufweist, welche die Schaltstellung kennzeichnet.