DE2542876A1 - Impedanzanpasser - Google Patents
ImpedanzanpasserInfo
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- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
Description
PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER
H. KINKELDEY
DH.-INQ
W. STOCKMAIR
K. SCHUMANN
P. H. JAKOB
G. BEZOLD
MÜNCHEN
E. K. WEIL
DRHSl 06ClMi
MÜNCHEN 22
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
609815/0965
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-
609815/096 5'
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 Cx. und Cp durch die Ausgangsbedingungen bestimmte
Konstante sind,
k eine Konstante ist und
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;
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 + a2 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
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 Ix,, Ip
und Ox,, Op
Oi = arc sinn (2L) (7)
7 _ £ /Dcosh ">
„
VWaiVf7"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-
609 815/0965
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.
60981 5/0965.
Claims (6)
- Patentansprüche:Λ. J Impedanzanpasser, gekennzeichneturch 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.609815/0965
- 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.60981 5/0965Leerseite
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |