DE2210965A1 - Übertragungsleitung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weigkmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipi.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

DXIII 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22/

Tektronix Inc., 14150 S.W. Karl Braun Drive, Beaverton, Oregon, USA

Übertragungsleitung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine übertragungsleitung variabler Länge.

Bekannte Übertragungsleitungen, welche bei Aufrechterhaltung eines gleichförmigen Wellenwiderstandes längs der Leitung in ihrer Länge veränderbar sind, besitzen Möglichkeiten, Teile sowohl des Innenleiters als auch des Außenleiters relativ zu anderen Teilen dieser Leiter relativ zueinander zu verschieben. Beispielsweise kann dabei ein Teil des Außenleiters einer Koaxialleitung in Längsrichtung in einen anderen Teil dieses Leiters teleskopartig gleitend verschoben werden, während gleichzeitig entsprechende Teile des Innenleiters eine entsprechende Möglichkeit einer teleskopartig ausgestalteten gleitenden Relativverschiebung besitzen. Diese Art des Aufbaus ist unzweckmäßig und schwierig herzustellen, da für Teile von beiden Leitern gleitende Verbindungen vorgesehen wer-

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den müssen. Derartige gleitende Verbindungen sind dabei auch immer potentielle Störungsquellen, da es unbedingt wichtig ist, daß zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen der Leiter an der Stelle ein guter elektrischer Kontakt erhalten bleibt, an der ein Teil der Leiter gleitend in den anderen Teil des entsprechenden Teils eintritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Übertragungsleitung variabler Länge anzugeben, wobei der Wellenwiderstand längs der Leitung konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Übertragungsleitung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

ein Gehäuse mit einer Innenkammer, wenigstens eine parallel im Gehäuse gehalterte stationäre Innenleiteranordnung fUr Teile der Leitung, wenigstens eine bewegliche U-förmige Innenleiteranordnung fUr einen weiteren Teil der Leitung mit parallelen Schenkeln, deren eine Enden gleitend in einem Ende der stationären Innenleiteranordnung aufgenommen sind, und mit einem zwischen den anderen Enden der Schenkel verlaufenden, in der Innenkammer angeordneten Verbindungsstuck, eine beweglich in der Innenkammer angeordnete Gleitvorrichtung zur Halterung der anderen Enden der Schenkel und zur Bewegung der beweglichen In nenleiteranordnung relativ zum Gehäuse in einer Richtung, in der die Schenkel in den Enden der stationären Innenleiteranordnung gleiten, erste leitende Innenflächen in der Innenkammer des Gehäuses, die zur Bildung eines Außenleiters der Lei-

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tung mit gleichförmigem Wellenwiderstand,einen Abstand von der U-förmigen Jnnenleiteranordnung besitzen, und eine Vorrichtung zur Bewegung der Gleitvorrichtung zwecks Änderung der Lsitungslänge.

Bei der erfindungsgemäßen Leiteranordnung bildet eis© ein gleitendes Gehäuse, von dem alle Teile stationär sind, einen Außenleiter für die Übertragungsleitung variabler Län$e., wobei lediglich ein Teil des Innenleiters relativ zu anderen Teilen dieses Innenleiters und des Gehäuses bewegt wird,, socieß generell die Anzahl der Gleitstellen für die, wie oben ausgeführt, ein guter elektrischer Kontakt erforderlich ist_f nur gleich der Hälfte der entsprechenden Stellen bei den oben genannten bekannten Leitungsanordnungen i*1. Weiterhin eind dabti ul-a beweglichen Teile des Innenlsiters in eine*· Kammer ebs Gehäuses α ng® rdnet, das FUhrungsfitSchen fUr die Gloitbewegungen bildet und den beweglichen Teil des Innenieiters heixert und schützt» Weiterhin kann darin auch ein Präzisionsmtohanisraus zur Bewegung der beweglichen Teile angeordnet werden, wobei der Wellenwiderstand längs der Übertragungsleitung gleichförmig gehalten wird.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich ous der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsformer« enhond Figuren. Es zeigt;

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Fig. 1 eine ebene Ansicht einer Übertragungsleitung variabler Länge gemäß der Erfindung, wobei zur Darstellung der inneren Struktur die obere Abdeckung und inneren Teile zum Teil weggebrochen dargestellt sind;

Fig. 2 einen Vertikallängsschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnittlängs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 einen vergrößerten Teilvertikalschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 eine vergrößerte Teilseitenansicht einer Gleitstelle des Innenleiters der Übertragungsleitung;

Fig. 7 einen Vertikalschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen vergrößerten Teilvertikalschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 1;

Fig. 9 einen Vertikalschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 8; und

Fig.10 einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 1.

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Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Gehäuse 10 der Übertragungsleitung mit einem rechteckförmig gestalteten Körper 12, der mit einer Abdeckung 14 gleicher Gestalt versehen ist, welche ihrerseits mittels Schrauben 16 am Körper befestigt sind. Ein Ende 18 dieses Körpers besitzt größere Dicke als dessen Rest. In diesem Teil ist an der Oberseite benachbart zu den Seiten ein Rechteck-Kanal 20 und ein entsprechender U-förmiger zentraler Kanal 22 vorgesehen. Der U-förmige Kanal 22 besitzt einen gekrümmten Teil 24, auf der linken Seite des Endes 18 des Körpers 12 (Fig. l), welcher die in Längsrichtung geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Teile des Kanals 22 verbindet. Die Kanäle 20 verlaufen ebenfalls parallel zu den Geraden der Schenkel des Kanals 22 und laufen mit ihren Enden gemäß den Fig, I und 2 im Abstand von und benachbart zum linken Ende des Körpers 12 aus. Eine in den Fig. 1 und 8 dargestellte Bohrung 26 erwstreckt sich axial zu den Kanälen 20 ausgerichtet in das linke Ende 18 des Körpers 12 hinein.

Ein dUnneres Ende 28 des Körpers 12 besitzt eine generell rechteckförmige Ausnehmung 30, welche mit einem ihrer Enden gegen das dickere Ende 18 des Körpers 12 gerichtet ist. Der Rest der Ausnehmung 39 wird von Seitenwänden 32 und einer Endwand 34 begrenzt, welche einstückig mit dem Körper 12 ausgebildet sind.

Die Abdeckung 14 besitzt ein Ende 36, das auf die Oberseite des Endes 18 des Körpers 12 aufgepaßt ist. Ein das Ende 28 des Körpers 12 abdeckendes Ende 38 der Abdeckung 14 ist auf die Oberseiten der Seitenwände 32 und der Endwand 34 der Körper 12 aüf-

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gepaßt. Die Oberseite des Endes 28 des Körpers 12 im Bereich der Ausnehmung 30 ist abgesehen von einer zentralen Längsnut eben ausgebildet. Diese zentrale Längsnut liegt einer entsprec henden Nut 35 (Fig. 4) in einer entsprechenden Unterseite des Endes 38 der Abdeckung 14 gegenüber. Diese Unterseite ist parallel im Abstand von der Oberseite angeordnet, wodurch im Gehäuse IO eine rechteckförmige Kammer mit glatten und parallelen inneren Ober- und Unterwandflächen sowie glatten und parallelen Seitenwandflächen gebildet wird.

In den Kanälen 20 des Endes 18 des Körpers 12 sind stationäre Rohre 40 des Innenleiters der Übertragungsleitung durch Isolationselemente 42 mit geringen Verlusten gehaltert. In jedem Kanal 20 sind dabei zwei derartige Isolationselemente 42 mit generell rechteckförmigem Querschnitt eingepaßt, welche in ihren benachbarten Seitenflächen halbkreisförmige Nuten besitzen, um die rohrförmigen Innenleiter 40 aufzunehmen. Wie die Fig.l und 8 zeigen, sind diese rohrförmigen Innenleiter 40 im Bereich des linken Endes des Körpers 12 (siehe insbesondere Fig. 1) mit Verbindungsstücken verbunden, welche sich in den Bohrungen 26 des Körpers befinden. Diese Verbindungsstucke besitzen äußere Verbindungsteile 46, Über die sie beispielsweise mit flexiblen Koaxialkabeln, verbindbar sind, welche Verlängerungen der Übertragungsleitung gemäß der Erfindung bilden.

Im U-förmigen Kanal 22 ist mittels geraden Isolationselementen 50 und gekrümmten Isolationselementen 52 ein stationärer U-förmiger rohrförmiger Innenleiter 48 gehaltert. Alle rohrförmigen

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Innenleiter besitzen offene Enden 54, welche sich um ein kurzes Stück in die durch die Ausnehmung 30 im Körper 12 gebildete Kammer erstrecken. Diese Enden 54 sind gemäß Fig. 6 geschlitzt, wodurch axial verlaufende Federfinger 56 gebildet werden, die federnd nach innen gebogen sind, um mit geraden Schnekeln eines Paars von U-förmigen gleitenden Innenleitern 58 in Eingriff

zu treten. Diese Innenleiter 58 besitzen gekrümmte Teile 60, die in der durch die Ausnehmung 30 im Körper 12 gebildeten Kam mer angeordnet sind. Die Schenkel der Leiter 58 sindim Querschnitt rund, wobei jeweils ein Schenkel dieser Leiter 58 von einem geraden rohrförmigen Innenleiter 40 und der andere Schenkel der Leiter 58 von einem der Schenkel des U-förmigen, rohförmigen Innenleiters 58 aufgenommen wird.

Gekrümmte Enden der gleitenden U-förmigen Innenleiter 58 sind, wie Fig. 5 zeigt, durch Entfernen von Material abgeflacht. Diese Enden werden von einer halbkreisförmigen Nut 61 im Körper 62 jeweils eines Gleitelementes eines Paars von Gleitelementen 64 und 66 aufgenommen, welche in der Ausnehmung 30 im Körper 12 angeordnet sind. In dem oberen Teil der Körper 62 ist jeweils eine Ausnehmung 68 (Fig. 5) zur Aufnahme eines Abdeckelementes 70 vorgesehen. Die halbkreisförmige Nut 61 ist in einer Flächenebene angeordnet, welche vom Boden der Ausnehmung 68 gebildet wird. In der Unterseite des Abdeckelementes 70 ist eine entsprechende halbkreisförmige Nut vorgesehen, wodurch der gekil mmte Teil 60 des U-förmigen gleitenden Leiters 58 in der entsprechenden Gleitvorrichtung 64 bzw» 66 festgehaltert wird. Sowohl der Körper 62 als auch das Abdeckelement

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der Gleitvorrichtungen 64 und 66 sind aus Isolationsmaterial mit geringen Verlusten herstellbar.

Die Gleitvorrichtungen 64 und 66 werden in der Ausnehmung 30 des Körpers 12 des Gehäuses 10 durch eine Schnecke 72 bewegt, welche zwischen den Gleitvorrichtungen und drehbar in Lagerelementen 74 angeordnet ist. Die Lagerelemente 74 sind dabei in Ausnehmungen im Körper 12 und in der Abdeckung 14 des Gehäuses 10 montiert. Die Schnecke 72 verläuft parallelzu den geraden Schenkeln der U-förmigen gleitenden Leiter 58, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Dabei bilden die Nuten 35 im Körper 12 und i η der Abdeckung 14 des Gehäuses 10 einen Raum fUr diese Schnecke. Die der Schnecke benachbarten Seiten der Gleitvorrichtungen 64 und 66 besitzen mit Gewinde versehene Teile 76, die mit dem Gewinde der Schnecke in Eingriff stehen. Durch die Endwand 34 des Körpers 12 des Gehäuses 10 erstreckt sich eine an einem Ende der Schnecke 72 angebrachte Antriebswelle 78.

Um die Schnecke 72 in Drehung zu versetzen, kann irgendeine geeignete Vorrichtung, beispielsweise ein manuell drehbarer Knopf auf der Antriebswelle 78 vorgesehen werden, wodurch die Gleitvorrichtungen 64 und 66 so bewegt werden, daß die geraden Schenkel der U-formigeη gleitenden Innenleiter 58 in den rohrförmigen Innenleitern 40 und den geraden Teilen der rohrförmigen, U-förmigen Innenleiter 48 hin und her bewegt werden. Bei einer speziellen Ausfuhrungsform beträgt der Betreich der Gleitbewegung der U-förmigen Gleit-Leiter etwa 7,62 cm (3 inches)

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so daß die Längenänderung des Innenleiters der Übertragungsleitung bei diesem Bewegungsbereich etwa 30,48 cm (12 inches) beträgt. Diese Längenänderung des Innenleiters fuhrt zu wirksamen Änderungen der Länge der Übertragungsleitung, wobei der Längenänderungsbereich eine lineare Funktion der Drehung der Schnecke 72 ist. Der Längenänderungsbereich kann dadurch größer oder kleiner gemacht werden, daß die Längen der entsprechenden Teile der Innenleiter und der Dereich ihrer Relativbewegung geändert oder eine größere oder kleinere Anzahl von U-förmigen gleitenden Innenleitern und mit ihnen zusammenwirkenden Außenleitern vorgesehen wird.

Die Übertragungsleitung variabler Länge gemäß der Erfindung wird durch wenigstens eines der Verbindungsstucke 44 mit einer äußeren Übertragungsleitung gegebenen Wellenwiderstandes verbunden. Das Gehäuse 10 ist aus Metall hergestellt oder besitzt wenigstens elektrisch leitende Innenflächen in den Kanälen 20 und 22 sowie in der durch die Ausnehmung 30 gebildeten Kammer im Körper 12. Die Abmessung der die rohrförmigen Innenleiter 40 und 48 enthaltenden Kanäle 20 und 22 sind so gewählt, daß sich in Verbindung mit dem Außendurchmesser der rohrförmigen Leiter 40 und 48 und der Dielektrizitätskonstante der isolierenden Elemente 40, 50 und 52 der gleiche Wellenwiderstand längs Teilen der Übertragungsleitung ergibt, in denen die rohrförmigen Innenleiter durch die Isolationselemente gehaltert sind.

Der Abstand zwischen der oberen und unteren ebenen Fläche im Inneren der durcii die Ausnehmung 30 im Körper 12 gebildeten Kam-

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mer ist ebenfalls so gewählt, daß sich zusammen mit dem Durchmesser der Schenkel der U-förmigen gleitenden Leiter 58 der gleiche Wellenwiderstand ergibt. Da die gekrümmten Teile 60 dieser gleitenden Leiter zwischen sich und den leitenden ebenen Flächen der Kammer, in der sie angeordnet sind, isolierende Teile der Gleitvorrichtungen 64 und 66 besitzen, sind sie in ihrer Dicke reduziert, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, damit auch der durch sie gebildete entsprechende Teil der Übertragungsleitung den gleichen Wellenwiderstand besitzt.

An den Gleitstellen zwischen den gleitenden Innenleitern 58 und den stationärem rohrförmigem Leiter 40 und 48 muß natürlich eine Durchmesseränderung des Innenleiters der Übertragungsleitung variabler Länge vorhanden sein. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Enden 54 dieser rohrförmigen Leiter abgeschrägt. Die Abschrägung ist dabei relativ zu den Enden der isolierenden Elemente 42 und 50 und zur Änderung des Abstandes der Innenflächen des Außenleiters an der Verbindungsstelle zwischen der Ausnehmung 30 im Körper 12 des Gehäuses 10 zu den Kanälen 20 und 22 einschließlich kleiner Ausnehmungen 80 (Fig. 1 und 10), welche aufgrund der Herstellung der Kanäle 20 und 22 an dieser Stelle vorhanden sind, so gewählt, daß sich ein gleichförmiger Wellenwiderstand längs der Übertragungsleitung einschließlich dieser Verbindungsstelle ergibt. Dieser gleitförmige Wellenwiderstand macht es erforderlich, daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen den gleitenden Innenleitern 58 und den rohrförmigen Innenleitern 40 und 4o am schmalen Ende

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des abgeschrägten Teils 54 der rohrförmigen Innenleiter vorhanden ist. Diese Forderung wird durch die Federfinger 56 und durch gut leitende, korrosionsbeständige Schichten, beispielsweise eine Silberschicht und darauf vorgesehene dünne Goldschicht wenigstens auf den die Gleitstellen zwischen den stationären und gleitenden Innengleitern bildenden Teilen der Leiter erfüllt. Daraus ergibt sich eine gute, kompakte Übertragungsleitung variabler Länge mit gleichförmigem Vlellenwiderstand über ihrer Gesamtlänge.

- Patentansprüche -

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Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ( 1.^Übertragungsleitung variabler Länge, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (lO) mit einer Innenkammer (30), wenigstens eine parallel im Gehäuse gehalterte stationäre hohle Innenleiteranordnung (40, 48) für Teile der Leitung, wenigstens eine bewegliche U-förmige Innenleiteranordnung (58) fUr einen weiteren Teil der Leitung mit parallelen Schenkeln, deren eine Enden gleitend in einem Ende der stationären Innenleiteranordnung (40, 48) aufgenommen sind, und mit einem zwischen den anderen Enden der Schenkel verlaufenden, in der Innenkammer (30) angeordneten Verbindungsstuck (60), eine beweglich in der Innenkammer (30) angeordnete Gleitvorrichtung (64, όό) zur Halterung der anderen Enden der Schenkel und zur Bewegung der beweglichen Innenleiteranordnung (58) relativ zum Gehäuse (1O) in einer Richtung, in der die Schenkel in den Enden der stationären Innenleiteranordnung (40, 48) gleiten, erste leitende Innenflächen in der Innenkammer des Gehäuses (lO), die zur Bildung eines Außenleiters der Leitung mit gleichförmigem Wellenwiderstand einen Abstand von der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) besitzen, und durch eine Vorrichtung (72, 78) zur Bewegung der Gleitvorrichtung (64, 66) zwecks Änderung der Leitungslänge.
2. 2. Übertragungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (30) des Gehäuses (lO) in Richtung der parallelen Schenkel langgestreckt ausgebildet ist und daß

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   zweite leitende Innenflächen auf entgegengesetzten Seiten parallel zur Ebene der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) vorgesehen sind.
3. 3. übertragungsleitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Ebene der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) vorgesehenen zweiten leitenden Innenflächen eine größere Ausdehnung besitzen und näher an der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) angeordnet sind, als die ersten leitenden Innenflächen.
4. 4. Übertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) die stationäre Innenleiteranordnung (40, 48) umgebende leitende Innenfläche besitzt und daß die die stationäre Innenleiieranordnung (40, 48) umgebenden leitenden Innenflächen, welche einen größeren Abstand von der stationären Innenleiteranordnung

   der (40, 48) besitzen, als die parallel zur Fläche/'ö-förmigen Innenleiteranordnung (58) verlaufenden leitenden Innenflächengegen die U-förmige Innenleiteranordnung (58) versetzt sind*
5. 5. Übertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da* durch gekennzeichnet, daß in der Innenkammer (3ö) eine aus mehreren Leitern (58) zusammengesetzte U-förmig© Innenleiteranordnung vorgesehen ist, die im Abstand voneinander in der gleichen Ebene angeordnet sind, daß im Gehäuse (l0) mehrere die stationäre Tnnenleiieroncx'ln'jng bi.'ldon^e hohle Leiter (40, 48) vorgesehen s-rvi, ciiw n» *Li β·; LmIv jeweils einen der Schenkel dar U-fiir'i-i $■■?:! .,ί:^:-:ΰ·;.Ιϋ·1·ί/;:;*^·ι-Ordnung aufnehmen, νηά daß der on oi.icü: unds Schenkel, vor«

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   benachbarten Leiterpaaren der U-förmigen Innenleiteranordnung aufnehmende stationäre Innenleiter (48) an seinem anderen Ende durch ein gekrümmtes hbhles Innenleiterteil verbunden ist.
6. 6. Übertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (72, 78) zur Bewegung der Gleitvorrichtung (64, 66) eine im Gehäuse (ΙΟ) angeordnete, sich durch die Innenkammer (30) parallel zu den Schenkeln der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) erstrekkende Schnecke (72) aufweist, und daß die Gleitvorrichtung (64, 66) ein mit Gewinde versehenes, in Eingriff mit der Schnecke (72) stehendes Teil (76) besitzt.
7. 7. Übertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß fUr jeden Gleiter der U-förmigen Innenleiteranordnung (58) eine getrennte Gleitvorrichtung (64 bzw. 66) vorgesehen ist, die jweils ein mit Gewinde versehenes, in Eingriff mit der Schnecke (72) stehendes Teil

   (76) besitzt.
8. 8. Übertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitvorrichtung (64,66) in Form von isolierenden Elementen zwischen dem Verbindungsstück (60) der U-förmigen nnenleiteranordnung (58) und den ersten gleitenden Innenflächen der Innenkammer (30) ausgebildet ist, und daß das Verbindungsstuck (60) geringere Abmessungen als der übrige Teil der U-förmigen Innenleiteranoordnung besitzt,

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