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Ubergang von einem Hohlleiter auf eine Koaxialleitung
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Übergang von einem
Hohlleiter mit rechteckförmigem Querschnitt auf eine Koaxialleitung. Derartige Übergänge
werden in den verschiedensten Ausführungsformen verwendet. So ist es möglich je
nach Raumausnutzung, den Innenleiter der Koaxialleitung von der Breitenseite oder
von der schmalen Seite in den Hohlleiter hineinragen zu lassen. Der Innenleiter
kann dabei symmetrisch zur Hohlleiterachse oder auch versetzt angeordnet sein.
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Derartige Ausführungsformen sind in dem Taschenbuch für Hochfrequenztechnik
dritte Auflage Seiten 426-430 dargestellt und erläutert. Diese Übergänge sind auf
allgemeine Übertragungseigenschaften zugeschnitten und allein auf gute Anpassung
ausgelegt.
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Schaltet man aber einen Hohlleiterübergang hohlleiterseitig mit einem
Zirkulator zusammen, so bietet dieser nur innerhalb seiner begrenzten Betriebsbandbreite
eine definierte Impedanz an, während ausserhalb dieser Bandbreite störende Reflexionen
auftreten. Reflexionen,ausserhalb der Betriebsbandbreite sind dann für eine einwandfreie
Übertragung besonders nachteilig, wenn Bauelemente mit über die Betriebsbandbreite
hinaus wirkenden Eigenschaften verwendet werden, bzw. als Folgebaugruppen verwendet
werden.
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Es ist also ein Weg zu suchen, der diese störenden Reflexionen von
dem weiteren Übertragungsweg fernhält. Diese Aufgabe bestand für die vorliegende
Erfindung. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem
Hohlleiter und der Koaxialleitung eine Frequenzweiche angeordnet ist, die aus einer
aus der Serienschaltung einer /4 langen Leitung mit einer Induktivität und einem
Parallelkreis und aus einem abschliessenden Absorber gebildeten Bandsperre und einem
Bandpass besteht, der durch den Hohlleiterabschnitt gebildet wird, in den der Innenleiter
der Koaxialleitung hineinragt, wobei die Ankopplung der Koaxialleitung an der breiten
Seite des Hohlleiters angeordnet ist.
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Um eine wirksame Transformation des Wellenwiderstandes vom Iiohlleiter
zum Koaxialleiter zu erreichen, ist es zweckmässig, dass der Hohlleiter im Übergangsbereich
in seiner Höhe b mindestens eine in der Höhe verminderte Stufe hat, deren Länge
etwa A/4 der Betriebswellenlänge beträgt, wobei der Innenleiter der Koaxialleitung
um ein ganzes Vielfaches von R/4 von der ersten Abstufung der iiohlleiterhöhe entfernt
angeordnet und der Hohlleiter in einem Abstand von etwa A/4 von dem Innenleiter
der Koaxialleitung kurzgeschlossen ist.
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Eine vorteilhafte Anordnung eines solchen Überganges besteht darin,
dass der Innenleiter der Koaxialleitung durch den in seiner Höhe verminderten Hohlleiter
hindurch in eine dem Innendurchmesser des Aussenleiters nachgebildete Bohrung hinein
von der Serienschaltung weitergebildet ist, die aus einem etwa A/4 langen und verdickten
und als Leitungstransformator wirkenden Leitungsstück, die als Induktivität wirkende
und verdünnte Leitungslänge und den durch eine A/4 lange Stichleitung gebildeten
Parallelkreis mit dem abschliessenden Absorber besteht. Zur Realisierung der Erfindung
haben sich drei Ausführungsformen als sehr zweckmässig erwiesen, die darin bestehen,
dass 1. die kurzgeschlossene Stichleitung aus einem von Dielektrikum umgebenen Innenleiter
besteht, wobei das Dielektrikum von einem Metallzylinder umgeben ist und der Metallzylinder
von einem dämpfenden Dielektrikum als Absorber umhüllt ist.
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2. die Fortführung des Innenleiters von einem dämpfenden
Dielektrikum
als Absorber umgeben und von einem Metallzylinder umschlossen ist, der den Innenleiter
der /4 langen Stichleitung darstellt1 wobei der Aussenleiter durch die Bohrwandung
gebildet wird und 3. der Parallelkreis aus einer Radialleitung besteht und von einem
die Bohrung ausfüllenden Absorber abgeschlossen ist.
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Weiter ermöglichen alle Ausführung~sformen die Zuführung einer Gleichspannung,
die über den Innenleiter erfolgt, der über den Absorber hinaus verlängert ist.
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Auf diese Weise wird vermieden, dass sich schädliche Reflexionen als
Störfrequenzen, die ausserhalb des Übertragungsbereiches liegen, auf dem Leitungsweg
weiter fortpflanzen können.
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Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben
und erläutert werden. Hierzu sind in den Figuren der Zeichnung im einzelnen dargestellt,
in der Fig. 1 das Ersatzschaltbild des Überganges und in den Fig. 2 - 4 praktische
Ausführungsbeispiele der Erfindung in geschnittener Darstellungsweise.
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In der Fig. 1 ist das Ersatzschaltbild des Überganges in der Erfindung
dargestellt. Hierbei stellt H den Hohlleiter dar,
der als Hohlleiter
mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Anpassung
an den Übergang sind zwischen dem eigentlichen Hohlleiter H und der Übergangszone
in den Koaxialleitern mindestens ein Transformationsglied e3 angeordnet, dessen
elektrische Länge V4 der mittleren Betriebswellenlänge beträgt. Der Hohlleiter H
wird nach dem Übergang mit einem Phasenkompensationsglied e4, das ebenfalls wieder
V4 lang ist, abgeschlossen. Dieses Phasenkompensationsglied e4 ist nach seiner V4
Länge kurzgeschlossen. Durch diese Transformationsglieder wird die Hohlleiterimpedanz
in eine definierte reelle Impedanz (z.B. 50) am Koaxialtor transformiert, wobei
vernachlässigbare Dämpfungen auftreten. Ausserhalb des Betriebsbandes wird eine
hohe Wirkdämpfung zwischen dem Hohlleiter H und der Koaxialleitung K eingefügt.
Diese Wirkdämpfung dient der Unterdrückung von störenden Reflexionen, die sowohl
von der koaxialen Leitung als auch von dem Hohlleiter her ankommen können.
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Diese erforderliche Wirkdämpfung der störenden Reflexionen wird durch
die Serienschaltung einer um den geringen Betrag verminderten V4 langen Leitung
t1 mit einer Induktivität der Länge &i' und einem Parallelkreis P, bestehend
aus der Kapazität C und der Induktivität L', der ebenfalls als eine Leitungslänge
e2 mit V4 langer Leitung dargestellt wird, erreicht.
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Dieses Netzwerk wird durch den Absorber Ab abgeschlossen.
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Die Wirkungsweise entspricht einer Weiche; Im Übertragungsband wird
das Signal in beiden Richtungen, also sowohl in Richtung zum llohlleiter als auch
in Richtung zum Soaxialleiter ungehindert übertragen, während Störfrequenzen ausserhalb
des Übertragungsbereiches, besonders oberhalb des Bandes, in den Absorber gelangen
und dort vernichtet werden. Bei den hohen Frequenzen oberhalb der Betriebsfrequenz
bilden die Induktivität L zusammen mit der Kapazität C einen Serienkreis, der die
oberen Frequenzen in den Absorber leitet und dort vernichtet.
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In der Fig. 2 sind die Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles nach
der Erfindung dargestellt. Der Übergang ist in einem Gehäuse 1 angeordnet. Links
in der Zeichnung ist der Hohlleiter H mit seiner Höhe b an das Gehäuse 1 angeflanscht.
Der Übergang hat bis zum Innenleiter 2 der Koaxialleitung K zwei Stufen e 3 und
e3r, die jede ungefähr k/4 lang ist. Die Koaxialleitung K ist mit ihrem Aussenleiter
3 an das Gehäuse 1 des Überganges angeflanscht. Der Abschluss des in seiner Höhe
verminderten Hohlleiters erfolgt nach e4X/4 durch eine Kurzschlussplatte 4.
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Die Abstufung des Hohlleiters H erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel
in zwei Stufen und zwar von der Höhe b, in der ersten Stufe, auf die Höhe b' und
in der zweiten Stufe auf die Höhe b".
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In dieser verminderten Höhe b" wird der eigentliche Übergang durchgeführt.
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Der Innenleiter 2 der Koaxialleitung K ist in einer Bohrung, deren
Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Aussenleiters 3 entspricht, in das Gehause
1 verlängert und zwar init einer Leitung 5, die der Leitung e 1~A/4 im Ersatzschaltbild
entspricht. Dieses Leitungsstück 5 dient als Transformationsstufe in Verbindung
mit der Induktivität L, deren Länge l1' beträgt. Die Induktivität L hat zwei. Aufgaben:
1. Im Zusammenwirken des Leitungsstückes 5, das etwas kleiner als V4 lang ist, mit
der Induktivität L (6) der Länge ei', dient es infolge seiner phasendrehenden Wirkung
als Transformationsglied des am Eingang des Parallelkreises P, dargestellt durch
eine Stichleitung ttk/4, bestehenden Leerlaufs in einen Kurzschluss an die Hohlleiterebene,
dargestellt durch die Unterseite des in seiner Breite verminderten Hohlleiters.
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2. Dient die Induktivität L im Zusammenwirken mit der Kapazität C
des Parallelkreises (vgl. Ersatzschaltbild Fig. 1) als Serienresonanzkreis und zwar
als Kurzschluss für die über dem Betriebsfrequenzband liegenden Störfrequenzen,
die in dem Absorber vernichtet werden.
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Die Ausbildung des Parallelkreises P, der als eine A/4 lange Leitung
dargestellt ist, zusammen mit dem Absorber Ab, ist verschiedenartig möglich. Diese
verschiedenen Ausführungsformen sind in den Figuren 2-4 wiedergegeben. Weitere Varianten
der Ausführungsform sind durchaus möglich. Die Frequenzlage des Parallelkreises
ist Bandmitte des Betriebsfrequenzbandes.
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Die Ausführungsform des Parallelkreiscs P der Fig. 2 besteht darin,
dass der Innenleiter verlängert ist und als Innenleiter 7 der Stichleitung wirkt.
Zwischell Innenleiter 7 und dem aus einer Metallschicht besteherldell Aussenleiter
8 ist ein Dielektrilsulll 9 angeordnet. Der Aussellleiter 8 ist an Seillem Fusspunkt
mit dem Innenleiter 7 elektrisch verbunden und stellt einen Kurzschluss dar. Ausserhalb
des Aussenloiters 8 befindet sich der Absorber Ab, der die störenden Fre<luenzen
oberhalb des Betriebsfrequenzbandes vernichtet. Der Innenleiter 7 ist nach aussen
geführt und endet in einer Anschlusslötfahne 10 für eine mögliche Gleichstromzuführung.
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In der Fig. 3 ist eine Abwandlungsform der Ausführungsform nach der
Fig. 2 in einem Ausschnitt dargestellt, Bei dieser Ausführungsform sind der Absorber
Ab und der Parallelkreis P in der Form einer A/4 langen Stichleitung miteinander
vertauscht. Der Absorber Ab befindet sich um den Innenleiter 7.
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Um den Absorber Ab herum ist ein Metallmantel 8 gelegt, der in dieser
Ausführungsform den Innenleiter 7 der den Parallelkreis P darstellenden Stichleitung
bildet. Ihr Aussenleiter hierzu wird durch die Aussenwand der Bohrung gebildet.
Der Innenleiter ist nach unten herausgeführt und stellt die Anschlusslötfahne 10
für einen Gleichstromanschluss dar.
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In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt.
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Sie weist einen wesentlichen Unterschied gegenüber den beiden vorhergehenden
Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 auf. Der Parallelkreis P wird hier durch einen
radialen Kreis 11 gebildet. Dieser in kreisrunder Ausführungsform gebildete Resonanzkreis
entspricht in seiner Dimensionierung dem A/4 Kreis C2 hinsichtlich seiner Resonanzfrequenz.
Darunter ist um den verlängerten Innenleiter 12 herum und den gesamten Hohlraum
ausfüllend der Absorber Ab gelegt. Hier ist ebenfalls der Innenleiter weiter gebildet
als Anschlusslötfahne 10 zur Zuführung einer Gleichspannung.
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