DE2653209C3

DE2653209C3 - Kontaktlose koaxiale Drehkupplung

Info

Publication number: DE2653209C3
Application number: DE19762653209
Authority: DE
Inventors: Georg Dr.-Ing. 8152 Feldkirchen Spinner; Leo 8000 Muenchen Treczka
Original assignee: SPINNER-GMBH ELEKTROTECHNISCHE FABRIK 8000 MUENCHEN
Current assignee: SPINNER-GMBH ELEKTROTECHNISCHE FABRIK 8000 MUENCHEN
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2653209B2; DE2653209A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlose koaxiale Drehkupplung der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung. Eine solche Drehkupplung ist aus der US-PS 32 81728 bekannt. Solche Drehkupplungen werden benötigt, um gleichzeitig mehrere verschiedene HF-Signale zu übertragen, die in verschiedenen Frequenzbereichen liegen können. Dabei ist es erforderlich, eine gute Impedanzanpassung und eine maximale Energieübertragung von den Zuführungsleitungen nach der Antenne zu gewährleisten. Insbesondere bei mobilen Radaranlagen ist es außerdem erforderlich, diese Drehkupplungen möglichst raumsparend und gewichtsmäßig leicht aufzubauen.

Bei der durch die US-PS 32 81728 bekannten Drehkupplung erstrecken sich die Resonanzräume der Resonanzkreise in axialer Richtung über die gesamte Resonanzlänge, so daß sich bei mehreren ineinandergeschachtelten Drehkupplungen eine beträchtliche Erstreckung in axialer Richtung ergibt. Wenn die radialen Abmessungen hierbei klein gehalten werden sollen, ergibt sich nur ein relativ kleiner Durchmesser für den freien Innenraum zur Durchführung der Anschlußleitungen, so daß die Zafcl der miteinander verbundenen Einzeldrehkupplungen beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Drehkupplung mit einem großen freien Innenraum zu schaffen, die zur Übertragung mehrerer Kanäle in einem Frequenzbereich von größer als 500MHz geeignet ist und dabei die nachstehenden Forderungen erfüllt: Kleiner Reflexionsfaktor, kleine Änderung des Reflexionsfaktors über den Drehbereich von 300°, kleine Durchgangsdämpfung, kleine Änderung der Durchgangsdämpfung über den Drehbcrcich, kleine Änderung des Phasenwinkel des übertragenen Signals über den Durchganvsberc-jh, große Übcrsprcchdämpfung /wischen mehreren Drchkupplungcn. große Handbreite des Übertragungsberciches. kleine Abmessungen sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung bei großem verbleibenden Inncndurchlaßraum.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kenn/.eichnungsteil des Anspruchs I angegebenen Merkmale. Durch die Faltung der Leitungsabschnitte, die sowohl in Achsrichtung als auch in Radialrichtung erfolgen kann, wird ein gedrängter Aufbau erzielt. Die Drehkupplung ist vom feststehenden sowie vom sich drehenden Teil aus jeweils mit einem resonanzfähigem Gebilde, vorzugsweise einem λ/4 Resonator ausgestattet, wobei die Ankopplung der Resonatoren auf beiden Seiten vorzugsweise galvanisch erfolgt. Die Kopplung der beiden Resonanzkreise erfolgt zweckmäßigerweise am hochohmigen Punkt kapazitiv.

Es ist zwar durch die Literaturstelle »IRE National Convention Record« Vol. 6 Part. I, Seite 78 bis 82 bereits eine koaxiale Choke-Drehkupplung bekanntgeworden, bei der eine »Faltung« der Resonanzhohlräume vorgenommen worden ist. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Faltung im Sinne der Erfindung, bei der die Faltung innerhalb der Resonanzlänge erfolgt, sondern im bekannten Fall sind dort die axial verlaufenden Abschnitte, die eine Länge von λ/4 besitzen, in radial nach außen gerichtete Abschnitte »herausgcfaltet«. Die Länge von λ/4 bleibt jedoch

erhalten und was an axialer Baulänge gewonnen wird, geht an radialer Baulänge verloren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Einspeisung auf beiden Seiten so vorgenommen, daß die bei hohen Frequenzen, hervorgerufen durch großen Durchmesser, auftretenden falschen Schwingungsmoden unterdrückt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß am Umfang des schwingenden Leitungsteils an nicht mehr als vier Punkten gleichphasig angekoppelt bzw. ausgekoppelt wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt

die einzige Figur eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer radial gefalteten Drehkupplung mit einem A/2 Resonanzkreis und mit zwei axial übereinander angeordneten Einzeldrehkupplungen.

Die Zeichnung zeigt zwei axial übereinandergefügte „>o Drohkupplungen 1, die jeweils einen äußeren Stator 2 und einen inneren über Kugellager 2a abgestützten Rotor 4 aufweisen. Der konzentrisch zur Drehachse A liegende innere Hohlraum 3 dient zur Durchführung der nach den Rotoren 4 führenden, sich mitdrehenden Leitungen, die an den Drehantennen od. dgl. angeschlossen sind. Nach dem Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei übereinanderliegende Drehkupplungen vorgesehen, jedoch können je nach Bedarf noch mehrere Drehkupplungen, beispielsweise sieben oder m acht Drehkupplungen axial übereinander angeordnet werden, deren Rotoren 4 sich gemeinsam drehen. Die Anschlüsse 14 der durch den Innenhohlraum 3 geführten sich mildrehenden Leiter und die Staioranschlüsse 15 werden je zu einem Vierfachverteiler 5,6 geführt, deren J> vier Ausgänge mit den Koppelpunkten verbunden sind. Die vier Ausgänge haben dabei gleiche Betrags- und Phasenwerte, damit die Ausbildung der Wn-Moden im Übertragungsweg weitgehend unterdrückt wird. Stator und Rotor sind mehrfach gefaltet und bilden jeweils ein resonnnzfähges Gebilde, vorzugsweise einen A/4 Resonator, wobei die Ankopplung der Resonatoren tuif beiden Seiten bei 8 (Rotor) bzw, 9 (Stator) galvanisch erfolgt. Die ^notwendigen Anpassungstransformatoren an den HF-Ubertragungsraum werden im Vierfachverteiler vorgenommen.

Um den äußeren Durchmesser klein zu halten, wird am kurzschlußseitigen Ende 4« (Rotor) und 16 (Suitor) des Hochfrequenzübertragungsraumes eine Faltung durchgeführt. Am Punkt 13 ist vorwiegend ein elektrisches Feld vorhanden und es wird zusätzlich eine kapazitive Belastung mit einer niederohmigen Leitungslänge vorgenommen.

Zwischen dem HF-Oberiragungsraum und dem Außendurchmesser ist der niederohmige Trennspalt 7 zwischen Rotor und Stator, der die Kopplungskapazität bildet, wiederum mehrfach gefaltet und er besitzt eine Länge, die der Länge A/4 der mittleren Übertragungsfrequenz entspricht. Am Ende ist eine kurzgeschlossene Leitung 10 fmit Kurzschluß iOa) mit einem fünfmal größeren Wellenwiderstand in Reihe r'.-,ehaltet, um den Eingangswiderstanc! am Spaltende 7 zum Übertragungsraum möglichst klein zu halten, so daß ein transformatorischer Kurzschluß am Trennspalt, d. h. am Eingang zum Resonator 11 vorhanden ist. Dies gilt auch für den Trennspalt 12, der mit einem Dielektrikum gefüllt ist, um die elektrische Länge A/4 zu erreichen. Auch mit dieser Leitung des Stators ist eine kurzgeschlossene Leitung 17 in Reihe geschaltet, wodurch eine gute Dämpfung zum Außenraum erreicht wird. An der Symmetriestelle ist eine kapazitive Last 20 angebracht.

Die Anschlüsse 14 und 15 sind radial zum Innen- bzw. Außendurchmesser geführt und die koaxialen Leitungen sind ebenso wie die Verteiler und die Zuleitungen in Aussparungen und Bohrungen in den normalen Wandstärken untergebracht. Durch diese Maßnahme können bei kurzer Baulänge mehrere Drehkupplungen zu einer Mehrfachkupplung zusammengesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Kontakilose koaxiale Drehkupplung nach dem Prinzip des Resonanzkreises zum Aufbau einer ϊ Mehrfachdrehkupplung mit einem freien Innenraum zur Durchführung der Anschlußleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzräume des Resonanzkreises auf der Resonanzlänge λ/4 oder λ/2 durch Faltung in ihrer Richtung zur Drehachse umgelenkt sind.

2. Drehkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltung aus radialen und/oder axialen Leilungselemenien besteht.

3. Drehkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungskapazität (7) durch hülsenartige, ineinandergreifende axiale Leitungsabschnitte von Rotor und Stator gebildet ist.

5. Drehkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis als λ/2 Resonator mi ι Kurzschluß (1 On) ausgebildet ist.

6. Drehkupplung nach einem der Ansprüche I —5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Symmetriestelle (in der Mitte) eine kapazitive Last (20) angebracht ist.

7. Drehkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Last (20) eine Abschirmung der beiden Koppelstellen (8 und 9) des Systems bewirkt.

8. Drehkupplung nach Anspruch 6, dadurch to gekennzeichnet, daß die kapazitive Last (20) so bemessen ist, <'aß eine Beruhigung der Feldstörungen bewirkt wird.

9. Drehkupplung nach einem der Ansprüche I —8, dadurch gekennzeichnet, daß maximal vier auf den J> Umfang verteilte Einkoppliings- und Auskopplungsstcllcn (14, 15) vorgesehen sind, die mit je einem Koaxiaisystcm verbunden sind.

10. Drehkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelpunkt bei der Ein- -to und Auskopplung an je einen Verteiler angeschlossen sind, dessen Vcrfeilerausgänge der Zahl der Koppclpunktc entspricht.

11. Drehkupplung nach den Ansprüchen 9 und 10. dadurch gekennzeichnet, daß durch die koaxiale i> Vcrzweigungsschallung die vier Ankoppelstcllcn amplitudcnglcich und phascnglcich sind.

12. Drehkupplung nach den Ansprüchen 9—11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung über Halb- oder Viertelringe erfolgt, die einen Teil der ^r>o Verteilerleitung und des Anpassungstransformators bilden.

13. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1 — 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzübertragungsraum an seinem kurzschluß- ^r>5 seitigen äußeren Durchmesser gefaltet und an seinem inneren Durchmesser durch niederohmige Wellenwiderstände kapazitiv belastet ist.

14. Drehkupplung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere niederohmige w> Trennspalt zwischen den beiden Drehebenen vom Hochfrequenzübertragungsraum zum äußeren Durchmesser mehrfach gefaltet ist.

15. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil mit Kupp- ■■'· lungsvorrichlungcn. beispielsweise in Gestalt von Nasen und Nuten dcnirt ausgerüstet ist, daß die mechanische Ztisammcnkupplung der drehbaren Teile beim Aufeinandersetzen mehrerer Drehkupplungen bewirkt wird.