DE2653208A1

DE2653208A1 - Koaxiale hf-mehrfachdrehkupplung

Info

Publication number: DE2653208A1
Application number: DE19762653208
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Ing Spinner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1978-05-24
Also published as: FR2371785A2; DE2653208C3; DE2653208B2

Description

Gegenstand des Hauptpatentes . (Patentanmeldung P 23 30 585.3) ist eine koaxiale HF-Mehrfachdrehkupplung mit galvanischen Drehkontakten, insbesondere für Drehantennen von Radaranlagen, bei der radial innerhalb der Drehkupplung der hohl ausgeführten Innenleiter eines äußeren Koaxialsystems die Drehkupplung eines für letztere lediglich einen Blindwiderstand bildenden inneren Koaxialsystems angeordnet ist und bei der die Außenleiter des aus dem äußeren Koaxialsystem herausgeführten inneren Koaxialsystems mit den Außenleitern des Außenleitersystems verbunden sind. Eine solche Drehkupplung ist in der Lage, über beide Kanäle einen breiten Frequenzbereich zu übertragen. Begrenzt wurde die zu übertragende Frequenz durch die Leitungslänge des inneren Koaxialsystems zwischen den Verbindungsstellen der Außenleiter von innerem und äußerem System. Wenn nämlich die Länge dieses Leitungsabschnitts des inneren Systems in die Nähe von
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/2 kommt, dann werden die Übertragungseigenschaften im äußeren Kanal immer schlechter und dieser sperrt praktisch, wenn die halbe Wellenlänge im inneren Kanal mit der Länge des genannten Leitungsabschnitts übereinstimmt. Wenn man berücksichtigt, daß die halbe Wellenlänge bei 1 GHz nur noch 15 cm beträgt, läßt sich ermessen, daß sich bei dem Aufbau der Drehkupplung gemäß Hauptpatent Schwierigkeiten in höheren Frequenzen ergeben, weil die Leitungslänge des inneren Koaxialsystems im Bereich zwischen den Außenleiterverbindungen relativ lang ist, denn dieses innere Leitersystem ist radial nach außen geführt und die Leitungslänge wird durch die radialen Abschnitte beträchtlich verlängert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Drehkupplung gemäß Hauptpatent derart zu verbessern, daß bei Verkürzung der axialen Baulänge der Kupplung allgemein, insbesondere aber die Leitungslänge des Leitungsabschnitts des inneren Koaxialsystems zwischen den Außenleiterverbindungen mit dem äußeren Koaxialsystem möglichst kurz bemessen wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Dadurch, daß das innere Koaxialsystem gerade hindurchgeführt wird, ergibt sich gegenüber dem Hauptpatent eine Verkürzung des Leitungsabschnitts um die beim Hauptpatent erforderlichen radialen Abschnitte. Wegen der fehlenden Abkröpfungen kann aber auch die Kupplung insgesamt kürzere Abmessungen in Achsrichtung erhalten. Dadurch wird die Resonanz des Leitungsstücks auf höhere Frequenzen verlegt und es wird gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen, das innere Koaxialsystem kapazitätsärmer zu gestalten als dies bei der Ausführung gemäß Hauptpatent möglich war. Dies kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Drehkupplung des Innensystems axial relativ zur Innenleiterdrehkupplung des äußeren Systems versetzt ist. Dadurch kann der Wellenwiderstand hochohmig ausgeführt werden.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt der erfindungsgemäßen Drehkupplung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der aus Figur 2 ersichtlichen Anschlußleitung für die Innenleiterkupplung des Außensystems.

Das äußere Koaxialsystem wird von den Außenleitern 101, 201 und Innenleitern 311, 312 gebildet. Das innere Koaxialsystem weist Außenleiter 103 bzw. 203 und Innenleiter 104 bzw. 204 auf. Das äußere Koaxialsystem weist im Außenleiter eine Drehkupplung 30 und im Innenleiter eine Drehkupplung 31 auf. Das innere Koaxialsystem weist axial versetzt zu der Drehkupplung 30, 31 des äußeren Koaxialsystems eine Drehkupplung 32 bzw. 33 für Außenleiter bzw. Innenleiter auf. Hierdurch wird erreicht, daß der Durchmesser der Drehkupplungen 32, 33 nicht als zusätzliche Kapazität auftritt.

Die Länge L des inneren Koaxialsystems wird auf der gemäß Fig. 1 rechten Seite durch einen weiteren Drehkontakt 301 verkürzt, dessen Kontaktzungen von der inneren Stirnfläche eines topfartigen Bauteils vorstehen, der zugleich den Außenleiter 201 des äußeren Systems und den Außenleiter 203 des inneren Systems bildet.

Dieser topfförmige Bauteil trägt die Drehkontakte der Kupplung 30 an seinen äußeren Enden. Der Außenleiter 101 des gemäß Fig. 1 linken

Systems ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und umgreift mit seinem zylindrischen Abschnitt 44 den zylindrischen Abschnitt 45 des Außenleiters 201 des gemäß Fig. 1 rechten Systems und zwischen den beiden Systemen sind Kugellager 46 angeordnet.

Im Gegensatz zur Ausführung nach dem Hauptpatent, bei dem die Anschlüsse des Außensystems in der Drehachse liegen und die Anschlüsse des Innensystems radial herausgeführt werden oder radial versetzt zur Drehachse axial herausgeführt werden, sind gemäß der Erfindung Koaxialanschlüsse des inneren Systems in die Drehachse verlegt und die Koaxanschlüsse des Außensystems radial versetzt hierzu. Dadurch ergibt sich die kürzestmögliche Leitungslänge für das Innensystem. Da die Außenleiter vom Innensystem und Außensystem miteinander verbunden sind, können die Außenleiteranschlüsse vom Innen- und Außensystem unmittelbar auf die äußeren Stirnseiten der topfförmigen Bauteile aufgesetzt werden. Der in der Drehachse liegende Innenleiter des Innensystems kann unter geeigneter Abstützung durch Isolierstützen durch Bohrungen dieser beiden topfförmigen Bauteile hindurchgeführt werden. Die Herausführung des Innenleiters des Außensystems erfolgt dadurch, daß in den inneren Stirnflächen 314, 414 der beiden sich gegeneinander drehenden topfförmigen Bauteile 101, 201 ringförmige Kanäle 303, 403 vorgesehen sind, in denen je eine homogene Leitung 305 bzw. 306 untergebracht ist. Die Zuführung bzw. Abnahme der Energie erfolgt über die Innenleiter 304 bzw. 404, die gemäß der rechten Darstellung in Fig. 1 um 90° gegenüber der Zeichenebene verdreht sind, d.h. sie liegen in einer gegenüber der Zeichenebene um 90° um die Achse versetzten Ebene.

Zur breitbandigen Anpassung der fest daran anschließenden Drehkupplung
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zwischen den Außenleiterkontakthülsen 311 und 312 ist es zweckmäßig, den Wellenwiderstand der Leitungsteile 305 und 306 doppelt so hoch auszuführen, wie den der Leitung 304. Die Außenleiterkontakthülsen 311 und 312 sitzen dann auf den zur Achse parallel austretenden Leitungsstücken 302 bzw. 402, die um 180° versetzt zueinander diametral bezüglich der Drehachse angeordnet sind. Die Leitungsstücke 302, 402 sind Teile der als Gabelbügel ausgeführten homogenen Leitungen, die an ihrem Gabelpunkt mit dem Innenleiteranschluß 304 verbunden sind.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Kontakthülsen 311, 312 ohne zusätzliche Abstützung eingebaut werden können, wodurch die Erreichung des gewünschten Wellenwiderstandes wesentlich erleichtert wird. Außerdem ist es möglich, bei sehr hohen Frequenzen, bei denen der durch die Drehkontakte gebildete Hohlraum in unzulässigen Moden schwingen kann, diese Moden zu unterdrücken.

Zur Festlegung der homogenen Leitungen 305, 306 innerhalb der Ringkanäle 303, 403 werden diese von Isolierscheiben 320 getragen. Die Innenleiterkontakthülse 311 innerhalb des außen vom Außenleiter 313 des Außensystems und innen von dem Außenleiter 103 des Innensystems begrenzten Raumes 300 besitzt den gleichen Wellenwidersand in axialer Richtung wie die ankommende bzw. abgehende Leitung 304 bzw. 404.

Claims

1) Koaxiale HF-Mehrfachdrehkupplung mit galvanischen Drehkontakten, insbesondere für Drehantennen von Radaranlagen, bei der radial innerhalb der Drehkupplung der hohl ausgeführten Innenleiter eines äußeren Koaxialsystems die Drehkupplung eines für letzteres lediglich einen Blindwiderstand bildenden inneren Koaxialsystems angeordnet ist und bei der die Außenleiter des aus dem äußeren Koaxialsystem herausgeführten inneren Koaxialsystems mit den Außenleitern des Außensystems verbunden sind nach Patent . (Patentanmeldung P 23 30 585.3), dadurch gekennzeichnet, daß das innere Koaxialsystem (103, 203; 104, 204) mit seinen Koaxialanschlüssen in Richtung der Drehachse koaxial zu dieser durchgehend angeordnet ist und daß die das innere Koaxialsystem konzentrisch umgreifenden Innenleiter (311, 312) des äußeren Koaxialsystems über homogene Leitungen (305, 306) mit den radial zur Drehachse versetzten Koaxialanschlüssen des Außensystems verbunden sind.

2) Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Drehkontakt (301) zwischen dem axial durchgeführten Außenleiter (103) des inneren Koaxialsystems und einer Kontakthülse gebildet ist, die von der inneren Stirnfläche (414) des einen topfartig gestalteten Außenleiterbauteils (201) vorsteht.

3) Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Drehkupplungen (32, 33) des Innensystems axial gegenüber den Drehkontakten der Drehkupplungen (30, 31) des Außensystems versetzt liegen.

4) Drehkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung (32, 33) des Innensystems innerhalb einer Ausnehmung des Bodenteils des topfförmigen Außenleiters (201) angeordnet ist.

5) Drehkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Koaxialsystem durch den weiteren Drehkontakt (301) gegen den Innenraum (300) des äußeren Koaxialsystems kontaktiert ist.

6) Drehkupplung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des galvanischen Schleifkontaktes (301) ein kontaktloser Transformationsspalt (Choke) vorgesehen ist.

7) Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenleiterdrehkontakte (31) des äußeren Koaxialsystems von Hülsen (311, 312) gebildet sind, die über die homogenen Leitungen (305, 306) von den Böden der topfförmigen Außenleiterteile (101, 201) getragen werden.

8) Drehkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenen Leitungen (305, 306) von Halbringen gebildet sind, die isoliert in Nuten (303, 403) der Stirnseiten (314, 414) der topfförmigen Bauteile eingefügt sind und mit ihren diametral gegenüberliegenden Enden an den Kontakthülsen ansetzen und im Mittelteil mit dem Innenleiteranschluß (304) verbunden sind.

9) Drehkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbringe (305, 306) von Isolierstützen (320) innerhalb der Ringnuten getragen werden.

10) Drehkupplung nach den Ansprüchen 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral gegenüberliegenden Anschlüsse (302, 402), die die Kontakthülsen (311, 312) tragen, um 90° versetzt sind, so daß auch die Koaxialanschlüsse des äußeren Koaxialsystems um 90° um die Drehachse versetzt liegen.

11) Drehkupplung nach den Ansprüchen 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der homogenen Leitungen (305, 306) doppelt so groß ist wie der Wellenwiderstand der Anschlußleitung.

12) Drehkupplung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenen Anschlußleitungen (305, 306) im Wellenwiderstand so gewählt sind, daß in einem bestimmten Frequenzbereich die Reflexion der Gesamtanordnung ein Minimum wird.

13) Drehkupplung nach den Ansprüchen 7-10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthülsen (311 und 312) dünnwandig und so kurz als möglich ausgeführt sind.

14) Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiterdrehkontakt des äußeren Koaxialsystems von zwei stirnseitig gegenüberliegenden axialen Schleifkontakten gebildet wird, die auf dem Boden der topfförmigen Bauteile aufgesetzt sind und daß die beiden Innenleiterkontakte des äußeren Koaxialsystems am Ende von den aus den Böden der topfförmigen Bauteile austretenden Leitungsstücken (402) gebildet sind, die axial oder radial auf einer Kontakthülse (311) ablaufen.

15) Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthülse (311) innerhalb des Raumes (300), der innen begrenzt ist, durch den Außenleiter (103) des Innensystems und außen durch den Außenleiter (313) des Außensystems, den gleichen Wellenwiderstand in axialer Richtung aufweist, wie die ankommende bzw. die abgehende Leitung (304 bzw. 404).

16) Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthülse (311) in Richtung ihres Kreisumfanges einen solchen Wellenwiderstand aufweist, daß die Veränderung des Wellenwiderstandes und damit die Reflexion der Leitung zwischen den beiden extremen Abtastpunkten (d.h. zwischen den Punkten, bei denen entweder die Kontakte (402) an jener Stelle auf dem Kontaktring (312) aufliegen, an der die Anschlüsse (302) aufliegen oder um 90° verdreht hierzu) einen Mittelwert erhält.

17) Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden homogenen Leitungen (305, 306) als Bandleitungen ausgeführt sind und auf den inneren Stirnflächen der topfförmigen Bauteile aufliegen.