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Abstimmvorrichtung für einen Koaxialresonator
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Abstimmvorrichtung für einen Koaxialresonator,
bei dem ein Stempel in den felderfüllten Raum des Resonators im Bereich um den Fußpunkt
des Innenleiters eintaucht.
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Bei der Abstimmung der Resonanzfrequenz von Koaxialleitungsresonatoren
ändert sich die Frequenz beim Einbringen oder Drehen von Abstimmelementen im allgemeinen
nicht linear mit dem Abstimmweg oder -winkel. Solche Abstimmelemente bestehen häufig
aus Ringen, die zylindrisch um den Innenleiter verschiebbar angeordnet sind oder
einfach aus Stiften oder Segmenten, die von verschiedener Seite her in den felderfüllten
Raum des Koaxialleitungsresonators eingreifen.
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Mit mechanischen Getrieben, die nur einfache lineare Längs- oder Drehbewegungen
des Abstimmelementes bewirken, ist eine lineare Abhängigkeit zwischen Abstimmweg
und Resonanzfrequenz nicht zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit zu beseitigen,
d.h. ein Abstimmelement anzugeben, das eine lineare Abhängigkeit zwischen Abstimmweg
und Resonanzfrequenz ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Abstimmvorrichtung für einen Koaxialresonator,
bei dem ein Stempel in den felderfüllten Raum des
Resonators im
Bereich um den Fußpunkt des Innenleiters eintaucht, gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß der Stempel in seiner geometrischen Form der Feldverteilung am Ort der
Anbringung angepaßt ist.
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Eine weitgehende Angleichung läßt sich schon dadurch erzielen, daß
der Stift von seiner Stirnseite her zunächst zylindrisch und dann mit kegelförmigem
Fuß ausgebildet ist.
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Besonders vorteilhaft und exakt funktionierend hat sich eine Ausführung
bei einem W/4-Resonator erwiesen, bei der der Stift die Form eines Keils hat, mit
zwei rotationssymmetrischen sinusförmig gekrümmten Flächen, deren Rotationszentrum
die Innenleiterachse ist und bei dem sich die Rotation über wenigstens einen Teil
des Resonators erstreckt, wobei die zum Zentrum zeigende Fläche bezüglich des Stiftes
konkav und die nach außen liegende konvex ist.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt einen Koaxialleitungsresonator der üblichen Form
mit den Außenleiterteilen 1, 3 und 4, die miteinander leitend in Verbindung stehen,und
ein im Zentrum eines zylindrischen Hohlraumes 5 befindliches Innenleiterstück 2.
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Die Feldverteilung in einem derartigen Resonator ist in der Fig. 2
angedeutet, wobei 6 der sogenannte kapazitive Bereich und 7 der sogenannte induktive
Bereich ist. Es ist also in einem solchen A/4-Resonator eine gegenläufig sinusförmige
Strom- und Spannungsverteilung vorhanden. Im induktiven Bereich ist die magnetische
Feldstärke entsprechend Fig. 2 mit 7 angedeutet verteilt. Um eine Änderung der Resonanzfrequenz
des Resonators zu erreichen, muß gemäß der Tompson-Formel
entweder das L oder das C geändert werden. Dies geschieht üblicherweise durch Feldverdrängung
im elektromagnetischen Feld,
z.B. durch Eintauchen eines einfachen
Abstimmstiftes, wie eingangs erläutert. Übliche Abstimmstifte ergeben eine Abhängigkeit
der Resonanzfrequenz R von der Eintauchtiefe X, wie sie in der Fig. 3 dargestellt
ist. Der Kurvenverlauf weist im Nullpunkt eine große Steigung auf, die bei weiterem
Eintauchen des Stiftes geringer wird. Das hängt damit zusammen, daß in der Kurzschlußebene
die magnetische Feldstärke am größten ist und mit zunehmender Entfernung von der
Kurzschlußebene schwächer wird.
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Mit zunehmender Eintauchtiefe wird die Frequenzabhängigkeit also immer
schwächer und erreicht einen Umkehrpunkt. Dies ist an der Stelle der Fall, wo sich
Induktivitätszunahmen und die Kapazitätsabnahme kompensieren. Bis zu diesem Punkt
wird wegen Zunahme der Induktivität L die Frequenz kleiner. Im Bereich danach ist
die Kapazitätsänderung (C wird kleiner) größer als die Induktivitätsänderung und
die Frequenz steigt deshalb an.
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Wird die Abstimmung in kleinen Schrittennl der Eintauchtiefe vorgenommen,
so ergibt sich beim ersten Schritt A11 eine gewisse Induktivitätsänderung AL1. Im
zweiten Schritt A12dll ist hL2 kleiner AL1, weil die magnetische Feldstärke mit
zunehmender Entfernung von der Kurzschlußebene abnimmt.
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Durch Vergrößern des Zylinderstiftdurchmessers z.B. in Form eines
Kegels gemäß Fig. 4 läßt sich die Differenz L1 - ALS = ausgleichen (AL = 0), wenn
die Vergrößerung des Durchmessers im Bereich1 erfolgt. Durch geeignete Auswahl der
Form der Querschnittsänderung läßt sich eine Linearisierung der Abstimmkurve bereits
mit diesen Mitteln erreichen. Zu diesem Zweck ist, wie in der Fig. 4 angedeutet,
auf einem Teilstück A12 mit der Bezeichnung 8 der Stift nur zylindrisch ausgebildet,
während sein Fuß auf die Länge Al1 als Kegel 9 ausgebildet ist.
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Mit steigender Eintauchtiefe läßt sich der kapazitive Einfluß nicht
mehr vernachlässigen und muß mit in die geometrische Gestaltung der Querschnittsänderung
einbezogen werden. Eine lineare Abstimmung über den gesamten induktiven Bereich
ergibt sich,
wenn die Form des Abstimmstempels gemäß Fig. 5 der
Feldstärkeverteilung im A/4-Resonator entspricht. Das Abstimmelement 10 ist, wie
ersichtlich, zahnförmig ausgeführt, d.h. wie ein Keil, dessen Innenflanke konkav
bezüglich des Keils und dessen Außenflanke konvex sinusförmig gekrümmt ist. Die
Bewegungsrichtung ist durch Doppelpfeil angedeutet. Da in der Draufsicht das Feld
rings um das Innenleiterzentrum 2 rotationssymmetrisch verläuft, ist der Zahn entsprechend
in seiner Draufsicht gekrümmt.
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Dies ist besser aus der Fig. 6 in der Perspektive ersichtlich.
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Die sinusförmig gekrümmte Außen- und Innenfläche des Zahnes ist mit
10 und 11 bezeichnet. Die beiden anderen Flächen verlaufen parallel zur Bewegungsrichtung.
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3 Patentansprüche 6 Figuren