DE2542876A1

DE2542876A1 - Impedanzanpasser

Info

Publication number: DE2542876A1
Application number: DE19752542876
Authority: DE
Inventors: Keiijiro Kusaka; Yasushi Otomo
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1976-04-08
Also published as: GB1528756A; JPS5547762B2; FR2286548A1; AU498295B2; FR2286548B1; JPS5137548A; SE7510583L; CA1056921A; SE410921B; IN144292B; AU8494475A; US4035748A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

H. KINKELDEY

DH.-INQ

W. STOCKMAIR

DR-MGi - Α*ΐ ICALTCCHI

K. SCHUMANN

DR HBl !MT. · OPL-PHYS.

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DRHSl 06ClMi

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 4.3

LINDAU

. _Sept.

BUHKER EAMO CORPORATION

Commerce Drive, Oak Brook, 111. 60521, USA

Impedanzanpasser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impedanzanpasser insbesondere für Koaxialkabel.

Bekannte Impedanzanpasser enthalten Stab- und Scheibenförmige Widerstände, welche so angeordnet sind, daß sich

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jeweils ein stabförmige? Widerstand mit einem Ende in elektrisch leitender Berührung mit einem scheibenförmigen Widerstand in der Mitte von dessen beiden Seiten befindet. Der zum Aufrechterhalten der leitenden Berührung notwendige Einspanndruck kann dabei zu Beschädigungen der Widerstände führen. Der Zusammenbau eines solchen Impedanzanpassers ist daher ziemlich schwierig, und im Gebrauch desselben besteht die Gefahr mechanischer Beschädigungen. Auch sind die Frequenzen, für welche ein solcher Impedanzanpasser verwendbar ist, aufgrund der sich aus seinem Aufbau ergebenden Streukapazitäten und -induktivitäten sehr begrenzt.

Die Erfindung schafft einen Koaxial-Impedanzanpasser mit einem plättchenförmigen Dämpfungsglied, auf welchem ein Dünnschichtwiderstand angeordnet ist, und beseitigt damit die vorstehend aufgezeigten Mangel bekannter Impedanzanpasser. Durch die Verwendung eines neuartigen, mit einem Schichtwiderstand versehenen, plättchenförmigen Dämpfungsglieds anstelle der bekannten Anordnung von stab- und scheibenförmigen Widerständen sind die nachstehend angeführten Vorteile erzielt: Vereinfachung der Herstellung der elektronischen Teile des Impedanzanpassers, Gleichförmigkeit der elektrischen Eigenschaften, Verringerung der Gefahr von Beschädigungen der elektrischen Teile im Gebrauch und beim Zusammenbau des Impedanzanpassers, Verringerung von Streukapazitäten und -induktivitäten auf ein Mindestmaß, und Vereinfachung des Zusammenbaus.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt gezeigte Ansicht eines bekannten Impedanzanpassers,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen plättchenförmigen Dämpfungsglieds mit der

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Verteilung von Strorafluß und Impedanz,

Pig. 3 eine Vorderansicht des plättchenförmigen Dämpfungsglieds ,

Fig. 4- eine schematisierte Darstellung des Impedanzanpassers,

Fig. 5 eine teilweise im Längsschnitt gezeigte Ansicht eines in ein Gehäuses eingesetzten erfindungsgemäßen Impedanzanpassers ,

Fig. 6 eine Stirnansicht des in ein Gehäuse eingesetzten plättchenförmigen Dämpfungsglieds und

Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6.

In der Darstellung eines bekannten Impedanzanpassers nach Fig. 1 erkennt man zwei Stabwiderstände 1, 1' mit vorbestimmten Widerstandswerten, einen scheibenförmigen Widerstand 2, ein Paar innere Kontaktstifte 3» 3'■> einen äußeren Eontakt 4, ein erstes und ein zweites Gehäuseteil 5 bzw. 6, ein Paar Anschlußteile 7» 7'? eine Kupplung 8 und ein Paar Einführöffnungen 9* 10 für den Anschluß von Koaxialkabeln.

Zum Zusammenbau des in Fig. 1 gezeigten Impedanzanpassers werden der Stabwiderstand Λ und der scheibenförmige Widerstand 2 in das zweite Gehäuseteil 6 eingesetzt, darauf das erste Gehäuseteil 5 mit dem darin sitzenden Stabwiderstand 1' an das Ende des zweiten Gehäuseteils 5 angesetzt und die beiden Gehäudeteile 5 und 6 mittels der Kupplung-8 miteinander verbunden, wobei der scheibenförmige Widerstand 2 entlang seinem Umfang in elektrisch leitende Berührung mit dem Gehäuse kommt und die Enden der Stabwiderstände 1, 1' mit den inneren Kontaktstiften 3, 3' der Anschlußteile 7? 7* verbunden werden. Im Gebrauch wird dann eine mit einem (nicht

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gezeigten) Koaxialkabel verbundene Verbindungsbuchse in die öffnung 9 eingeführt und mittels des Anschlußteils 7' angeschlossen, während in die andere öffnung 10 ein mit einem Koaxialkabel verbundener Verbindungsstecker eingeführt und mittels des Anschlußteils 7 angeschlossen wird.

In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Impedanzanpasser" ein in Fig. 3 dargestelltes Schichtwiderstandsplättchen oder Dämpfungsglied 27 allein bzw. das in Fig. 5 in ein Gehäuse eingesetzt dargestellte Plättchen 27· Die Impedanzanpassung erfolgt auf elektronischem Wege durch das Schichtwiderstandsplättchen 27 allein, so daß dieses auch außerhalb eines Gehäuses wirksam verwendbar ist.

Das in Fig. 2 vergrößert dargestellte Schichtwiderstandsplättchen 27 hat eine isolierende Tragschicht 11 von quadratischer Form, welche in der Mitte einen rechteckigen Schichtwiderstand 13 und an zwei Rändern mit dem Schichtwiderstand 13 verbundene Leiterstreifen 12, 12' trägt. Zwischen den beiden anderen Rändern der Tragschicht 11 und den ihnen zugewandten Seiten des Schichtwiderstands verlaufen Eingangs- und Ausgangsleiterbahnen 14 bzw. 14' in der lütte der Tragschicht. Die Leiterstreifen 12, 12' und Leiterbahnen 14-, 14' sind vorzugsweise aus Metall und können unter Anwendung der zum Drucken von Schaltungen üblichen Verfahren hergestellt sein.

Die Breite al der Eingangsleiterbahn 14 ist größer als die Breite a2 der Ausgangsleiterbahn 14', so daß sich eine in Fig. 2 durch ausgezogene Linien gekennzeichnete Stromverteilung von der Eingangsleiterbahn 14 durch den Schichtwiderstand 13 hindurch zu den Leiterstreifen 12 und 12' und zur Ausgangsleiterbahn 14' ergibt. Die sich zwischen der Eingangs- und der Ausgangsleiterbahn 14 bzw. 14' erstreckende Impedanzkurve ist in Fig. 2 durch eine gestrichelt gezeich-

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nete Exponentialkurve wiedergegeben. Ferner bezeichnen in Fig. 2 Z1 die Eingangsimpedanz und Z2 die Ausgangsimpedanz der Anordnung bzw. die Impedanzen der an den Öffnungen 9 bzw. 10 anzuschließenden Koaxialkabel.

Nimmt man für den rechteckigen Schichtwiderstand eine Breite L an, so ergibt sich die virtuelle Begrenzungskurve y(x) aus:

y(x) = C^exp^anc) + C₂exp (2kx) (1)

worin C_x. und Cp durch die Ausgangsbedingungen bestimmte Konstante sind,
k eine Konstante ist und

χ die Länge des Schichtwiderstands, gemessen vom ■Verbindungspunkt mit der Leiterbahn 14 ist.

Für die Ausgangsbedingungen in (1) ergibt sich

^C1 ⁼ expC2kL; - expC-2kL;

JJ₂ - a,jexp(-2kL)J
^C2 ⁼ expC2kLj - expC-2kL;

Durch Einsetzen von (2) in (1) ergibt sich vereinfacht:

_V<V) - ο Sinh 2k(L-x) Sinh2kx yvx; - a^ sinh 2kL ^{+ a}2 Sinh2kL

Nimmt man für den Schichtwiderstand einen spezifischen Widerstand νοηΡ-Ω/Qan, dann ergibt sich aus vorstehendem zwischen den Leiterbahnen 14 und 14' ein Eeihenwiderstand

ο
sinh 2kL

a₂)(cosh 2kL - 1)

und ist die Länge χ des Schichtwiderstands gleich D, dann ist der parallele Leitwert G(L) zwischen den Leiterbahnen 14, 14¹ und den Leiterstreifen 12, 12' am Rand:

_0(L) . (5)

(cosh 2kL -1)1 ms²^3 6 S ^J

Daraus erhält man die in Fig. 4 dargestellte äquivalente Schaltung.

S = V^z₁ Z₂ ⁼ ^St ⁽⁶⁾

ergibt sich in Verbindung mit (5), wenn Y= cosh 2kL = a₂/a^

für den Grad der Dämpfung Ä zwischen den Anschlüssen I_x,, Ip und O_x,, Op

Oi = arc sinn (2L) (7)

7 _ £ /Dcosh "> „

^VW_aiVf7"¹ ₍₈₎

Somit läßt sich ein Impedanzanpasser mit einem gewünschten Dämpfungsgrad darstellen, indem die Breite a,-, a₂ der Eingangs- bzw. Ausgangsleiterbahn 14 bzw. 14-' , die Länge D, die Breite L und der spezifische Widerstand des Schichtwiderstands 13 entsprechend gewählt werden. Soll bei einem Impedanzanpasser etwa Z^, = 75-S und Zp = 50Q sein, entsprechend der Äquivalenten Schaltung in Fig. 4-, dann läßt sich dies erreichen, wenn das Verhältnis der Breiten a,,/a₂ der Leiterbahnen 14-, 14-' gleich 0,5 und die Länge D, die Breite L und der spezifische Widerstand des Schichtwiderstands gleich 7 mm bzw. 0,97 mm bzw. 60,3oc/Qsind, so daß man den angestrebten Dämpfungsgrad von 5₅7 cLBm erhält.

Fig. 5 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Koaxialverbinders mit einem Impedanzanpasser in Form des vorstehend beschriebenen Widerstandplättchens 27· Fig. 6 zeigt eine Stirnansicht des in eine Buchse 28 eingesetzten Schichtwiderstandsplättchens 27 und Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6.

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In Fig. 5 erkennt man ein erstes Gehäuseteil 15, einen Mittelkontaktstift 16, eine den Mittelkontaktstift 16 aufnehmende metallene Buchse 17 und einen an der mittleren Leiterbahn 14 des Schichtwiderstandsplättchens 27 angeschlossenen, diese mit dem Mittelkontaktstift verbindenden Anschlußstift 30. Ferner erkennt man in Fig. 5 einen Außenkontakt 18, eine Verbindungskupplung 19 mit einer Anschlußöffnung 20, ein zweites Gehäuseteil 21, einen zweiten Mittelkontaktstift 22, eine zweite, den Mittelkontaktstift 22 aufnehmende Buchse 23 und einen zweiten, an der Leiterbahn 14' des Schichtwiderstandsplättchens 27 angeschlossenen und diese mit dem Mittelkontaktstift 22 verbindenden Anschlußstift 30'. Das zweite Gehäuseteil 21 hat eine Anschlußöffnung 24 und die beiden Gehäuseteile haben jeweils eine hervorstehende Verbindungsmuffe 25 bzw. 26, in welcher der Impedanzanpasser bzw. das Schichtwiderstandsplättchen 27 Aufnahme findet. Zum Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile werden sie mit ihren Verbindungsmuffen 25 j 26 zusammengeschraubt. Das Schichtwiderstandsplättchen 27 ist in eine Haltebuchse 28 eingesetzt, kann gedoch auch direkt in das Verbindergehäuse eingesetzt werden.

Fig. 6 und 7 zeigen die zylindrische Haltebuchse 28 und den darin eingesetzten Impedanzanpasser mit dem Schichtwiderstand 13. An den mittleren Leiterbahnen 14, 14' sind die Anschlußstifte 30 bzw. 30' angelötet oder sonstwie befestigt, und auf die seitlichen Leiterstreifen 12, 12* sind Kontaktfedern 31» 31' mit U-förmigem Querschnitt aufgesetzt. Das Schichtwiderstandsplättchen 27 wird von den Kontaktfedern 31 und 31' in. Nuten 28' in der inneren Wandfläche des Haltebuchse 28 festgehalten und wird dann in dieser Anordnung in die Verbindungsmuffe 25 des ersten Gehäuseteils 15 eingeschoben, so daß der Anschlußstift 30 in der betreffenden Buchse 17 Aufnahme findet. Dann wird das zweite Gehäuseteil 21 auf das hervorstehende Teil des Plättchens 27 bzw. der Haltebuchse 28 aufgeschoben, so daß der andere Anschluß-

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ο —

stift 30' in der in diesem Gehäuseteil sitzenden Buchse 23 Aufnahme findet. Darauf werden die Verbindungsmuffen 25 und 26 zusammengeschraubt, um die beiden Gehäuseteile 15 und. 21 miteinander verbinden und die Haltebuchse 28 zwischen zwei in den Verbindungsmuffen gebildeten Stufen 25', 26' einzuspannen. Anstelle einer Lötverbindung kann für den Anschluß der Anschlußstifte 30, 30' an den Leiterbahnen 14- bzw. 14-' Jeweils ein unter Federbelastung stehendes metallenes Verbindungsteil vorgesehen sein.

Somit ermöglicht die Erfindung die einfache und wirtschaftliche Herstellung eines Impedanzanpassers mit dem gewünschten Därapfungsgrad und gleichbleibenden elektrischen Eigenschaften durch die Verwendung eines Schichtwiderstandsplättchens anstelle der bekannten stabförmigen und scheibenförmigen Widerstände. Die Anschlußstifte 30, 30' lassen sich mühelos an den mittleren Leiterbahnen 14- bzw. 14-· anbringen, indem man zunächst das mit nur einem Anschlußstift 30 versehene Schichtwiderstandsplättchen 27 so in die Haltebuchse 28 einsetzt, daß die seitlichen Leiterstreifen 12, 12' damit in Berührung kommen,, dann die Haltebuchse 28 in das Gehäuseteil 15 einsetzt, darauf den zweiten Anschlußstift 30' am Schichtwiderstandsplättchen 27 anbringt und schließlich das zweite Gehäuseteil 21 ansetzt.

Im Unterschied zu bekannten Ausführungen mit stab- und scheibenförmigen Widerständen wird beim Zusammenbau der Teile keine Kraft auf das Schichtwiderstandsplättchen ausgeübt, sondern lediglich auf die es haltende Buchse, so daß sich die Gefahr von Ve Schädigungen des Widerstands verringert-. Darüber hinaus ist es äußerst einfach, durch die Verwendung einer einfachen gedruckten Schaltung einen Breitband-Impedanzanpasser zu schaffen, welcher anders als bekannte Ausführungen nur in geringem Maße den Einflüssen von Streukapazitäten und -induktivitäten unterworfen ist. Somit schafft die Erfindung einen, mechanisch, und elektrisch besonders leistungsfähigen Impedanzanpasser für Koaxialleiter.

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Claims

Patentansprüche:

Λ. J Impedanzanpasser, gekennzeichnet

urch eine rechteckige isolierende Tragschicht (11), durch zwei entlang einander gegenüberliegenden Rändern der Tragschicht verlaufende, gegeneinander isolierte Leiterstreifen (12, 12'),durch einen sich zwischen den Leiterstreifen über die Tragschicht hinweg erstreckenden Schichtwiderstand (13)» durch eine von den Leiterstreifen isoliert über die Tragschicht verlaufende und an einer Seite des Schichtwiderstands angeschlossene Eingangsleiterbahn (14) und durch eine von den Leiterstreifen isoliert über die Tragschicht verlaufende und an der gegenüberliegenden Seite des Schichtwiderstands angeschlossene Ausgangsleiterbahn (14').
2. Impedanzanpasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtwiderstand (13) rechteckig ist und daß die Leiterbahnen (14, 14') entlang geraden Linien von verschiedener Länge mit dem Schichtwiderstand verbunden sind.
3. Impedanzanpasser nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Leiterstreifen (12, 12') und Leiterbahnen (14, 14') aus Metall sind, ferner gekennzeichnet durch auf die Ränder der Tragschicht (11) in elektrischer Berührung mit den Leiterstreifen aufsetzbare, U-förmige Teile (31) und durch ein Paar elektrische Kontakte (30, 30') jeweils mit einem Schlitz für die Aufnahme eines Rands der Tragschicht in elektrischer Berührung mit jeweils einer Leiterbahn.
4. Impedanzanpasser nach Anspruch 3, in Verbindung mit einem ihn aufnehmenden Verbinder gehäuse, gekennzeichnet durch im Verbindergehäuse gebildete Längsnuten für die Aufnahme der U-förmigen Teile und durch in den Nuten angeordnete lederelemente zum Belasten der U-förmigen Teile in elektrische Berührung mit dem Gehäuse.

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5. Impedanzanpasser nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine zylindrische Buchse (28) mit einander an der Innenseite gegenüberliegenden Längsnuten (28¹) für die Aufnahme der U-förmigen Teile (31) in elektrischer Berührung und durch in den Nuten angeordnete Eederelemente zum Belasten der U-förmigen Teile in elektrische Berührung mit der Buchse.
6. Impedanzanpasser nach Anspruch 5» in Verbindung mit einem Verbinder gehäuse für die Aufnahme der die Tragschicht enthaltenden Buchse, gekennzeichnet durch zwei Gehäuseteile (15? 21), welche zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen sich und der Buchse (28) mittels einer Verbindungsmuffe (25, 26) miteinander verbindbar sind.

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