DE2701228B1

DE2701228B1 - Multiple coaxial conductor system - is formed from single piece base slotted to required conductor plan

Info

Publication number: DE2701228B1
Application number: DE19772701228
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl-Ing Brunner; Friedrich Kreisel; Brian Pither
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-01-13
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2701228C2

Abstract

The conductor system is primarily intended for h.f. high power circuits in which coaxial parallel feeds are required, e.g. to individual radiating elements in an aerial array. The conductor consists of a solid metal plate into which the required conductor pattern is machined in the form of rectangular section grooves. This is the outer conductor. The inner conductor is similarly machined from a single piece of matching shape, and dimensioned to give the correct clearances. The inner conductor is spaced from the outer one by insulation inserts. The circuit is then closed with a flat plate which completes the conductor.

Description

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die dielektrischen Stützen Scheibenform aufweisen die entweder einen kreisrunden oder einen dem jeweiligen Außenleiterquerschnitt angepaßten Umriß aufweisen. An denjenigen Stellen, an denen dielektrische Stützen zu liegen kommen, ist dann in vorteilhafter Weise eine Verengung des Innenleiters vorgesehen, so daß die auf Grund dieser Stützen auftretende Wellenwiderstandsänderung kompensiert wird. Diese Verengung des Innenleiters erfolgt in gleicher Weise ausschließlich durch eine kleinere Dimensionierung der Innenleiterbreite, d. h. die Innenleiterhöhe bleibt konstant. An advantageous development of the invention is that the dielectric supports have a disc shape which is either circular or have an outline adapted to the respective outer conductor cross-section. At the places where dielectric supports come to rest is then in advantageously a narrowing of the inner conductor is provided so that due to Changes in wave resistance occurring in these supports are compensated. This narrowing of the inner conductor takes place in in the same way exclusively through a smaller dimensioning of the inner conductor width, d. H. the inner conductor height remains constant.

An Abwinklungen, Verzweigungen und ähnlichen Unstetigkeitsstellen im Leitungswegeverlauf sind in zweckmäßiger Weise ebenfalls Veränderungen in der Breite des Innenleiters zur Erzielung einer Wellenwiderstandskompensation vorgenommen. At bends, branches and similar points of discontinuity in the course of the conduction path there are also changes in the Made width of the inner conductor to achieve a wave resistance compensation.

Bei der Herstellung der Innenleiter ist es vorteilhaft, wenn übereinandergestapelte Metallplatten in Form eines Paketes verwendet werden, aus dem dann die jeweils gewünschte Innenleiterform herausgearbeitet wird. Dies kann in vorteilhafter Weise mittels eines rechnergesteuerten Funkenerodierverfahrens erfolgen. When producing the inner conductors, it is advantageous if they are stacked one on top of the other Metal plates are used in the form of a package, from which the desired Inner conductor shape is worked out. This can be done in an advantageous manner a computer-controlled spark erosion process.

Bei der Herstellung der Außenleitergrundplatte ist es zweckmäßig, die Vertiefungen ebenfalls durch eine rechnergesteuerte Werkzeugmaschine einzufräsen. When manufacturing the outer conductor base plate, it is advisable to also mill the depressions using a computer-controlled machine tool.

Die Außenleiter-Grundplatte kann auch im Metall-Feingußverfahren ohne eigene Nachbearbeitung hergestellt werden. Wird Wert auf Gewichtseinsparung gelegt, dann besteht die Außenleiter-Grundplatte in zweckmäßiger Weise aus leichtem Kunststoffmaterial und wird im Gießverfahren hergestellt, Die Platte muß dann mit einer nachträglich aufgebrachten Metallisierungsschicht versehen sein. Als Kunststoff wird in vorteilhafter Weise Polyurethanschaum verwendet. The outer conductor base plate can also be made using the metal investment casting process can be produced without your own post-processing. Will value weight saving placed, then the outer conductor base plate is conveniently made of light Plastic material and is manufactured in a casting process, the plate must then with be provided with a subsequently applied metallization layer. As plastic Polyurethane foam is advantageously used.

Das Koaxialleitungssystem nach der Erfindung läßt sich besonders günstig bei einem Speiseleitungssystem für eine aus mehreren Einzelstrahlern bestehende Strahlergruppe einsetzen, da dort viele Verzweigungen vorhanden sind, für die sonst ein großer Aufwand getrieben werden muß und eine Speisung unter bestimmten Phasen- und Amplitudenbedingungen erforderlich ist. The coaxial line system according to the invention can be particularly favorable with a feed line system for one consisting of several individual radiators Use a radiator group, as there are many branches there that would otherwise be a lot of effort must be made and a supply under certain phase and amplitude conditions is required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Grundriß der Außenleiterplatte eines Energieverteilers für eine lineare Strahlengruppe, F i g. 2 eine Schnittdarstellung dieser Außenleiterplatte mit einer Abdeckplatte, Fig. 3 den Grundriß eines Teils einer Innenleiterplatte für diesen Energieverteiler, F i g. 4 ein Rechteck-Koaxialleitungssystem im Querschnitt, F i g. 5 Einzelheiten der Innenleiterausbildung in einer vergrößerten Darstellungsform im Grund- und im Aufriß, Fig.6 den Grundriß einer Außenleiterplatte eines Ringhybrids zur Speisung von vier Antennen. An embodiment of the invention is described below with reference to the Figures explained in more detail. It shows Fig. 1 the plan view of the outer circuit board of a Energy distributor for a linear group of rays, F i g. 2 is a sectional view this outer circuit board with a cover plate, Fig. 3 is a plan view of a part an inner printed circuit board for this energy distributor, FIG. 4 a rectangular coaxial line system in cross section, F i g. 5 Details of the inner conductor training in an enlarged Form of representation in plan and in elevation, Fig. 6 the plan of an outer circuit board a ring hybrid to feed four antennas.

F i g. 7 einen Querschnitt dieser Außenleiterplatte, F i g. 8 die ausgearbeitete Innenleiterplatte dieses Ringhybrids im Grundriß und F i g. 9 eine Aufrißansicht dieser Innenleiterplatte. F i g. 7 shows a cross section of this outer circuit board, FIG. 8 the elaborated inner circuit board of this ring hybrid in plan and FIG. 9 a Elevation view of this inner circuit board.

Fig. 1 zeigt den Grundriß einer Außenleiterplatte 1 eines 8fach-Energieverteilers zur Speisung einer linearen, aus acht Einzelstrahlern bestehenden Strahlergruppe mit unterschiedlicher Amplitudenbelegung und gleicher Phase. Die Amplitudenabstufung wird durch Transformationsstücke, welche eine Länge von einer Viertelwellenlänge aufweisen, mit geändertem Wellenwiderstand erzeugt, so daß die Energie an den Verzweigungspunkten sich nach dem Verhältnis der Eingangswiderstände verteilt. Als Außenleiterplatte 1 dient eine ebene Grundplatte. in die der geplante Leitungsweg als Vertiefung 2 mit konstantem quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt eingefräst wird. Eine plan ausgebildete, in F i g. 1 nicht dargestellte Deckplatte, welche mit der Grundplatte 1 elektrisch und mechanisch verbunden, z. B. verschraubt wird, ergänzt diese zum geschlossenen Außenleitersystem. Fig. 1 shows the plan of an outer circuit board 1 of an 8-way power distributor for feeding a linear group of eight individual radiators with different amplitudes and the same phase. The amplitude gradation is made by transform pieces that are a quarter wavelength in length have, generated with changed wave resistance, so that the energy at the branch points is distributed according to the ratio of the input resistances. As an outer circuit board 1 is a flat base plate. in which the planned line route as a deepening 2 is milled with a constant square or rectangular cross-section. A plan-trained, in F i g. 1 cover plate, not shown, which with the Base plate 1 electrical and mechanically connected, e.g. B. is screwed, added this to the closed outer conductor system.

In F i g. 2 ist ein Schnitt durch ll-ll der Außenleiterplatte 1 mit ihren Vertiefungen 2 dargestellt. Abgedeckt wird die Außenleiterplatte 2 durch die plan ausgebildete Abdeckplatte 2a. In Fig. 2 is a section through II-II of the outer circuit board 1 with their wells 2 shown. The outer circuit board 2 is covered by the flat cover plate 2a.

Ein besonderer Vorteil liegt in der Formung des in Fig.3 dargestellten Innenleiters 3, der ebenfalls aus einer ebenen Platte, z. B. mit tolerierter Normdicke, hergestellt ist, welche nicht in ihrer Dicke, sondern nur in ihrer Grundrißform bearbeitet wird. Dazu ist es notwendig, daß alle Widerstandssprünge, die in dem Leitungssystem notwendig sind, nur durch Veränderung der Innenleiterbreite bei konstanter Innenleiterhöhe realisiert werden. Das Prinzip einer solchen, durch einen im Querschnitt quadratischen oder rechteckigen Außenleiter und einen im Querschnitt rechteckförmigen Innenleiter realisierten Koaxialleitung ist in F i g. 4 dargestellt. Darin ist die Innenleiterbreite mit b, die Tiefe der Ausfräsung mit a und die konstante Innenleiterhöhe mit d bezeichnet. Wesentlich ist also, daß Wellenwiderstandsveränderungen nur durch Variation der Innenleiterbreite bei konstanter Innenleiterhöhe vorgenommen werden. A particular advantage lies in the shaping of the one shown in FIG Inner conductor 3, which also consists of a flat plate, for. B. with tolerated standard thickness, is made, which not in their thickness, but only in their plan shape is processed. For this it is necessary that all resistance jumps in the Line system are necessary, only by changing the inner conductor width at a constant Inner conductor height can be realized. The principle of such, through one in cross section square or rectangular outer conductor and one with a rectangular cross-section Inner conductor realized coaxial line is shown in FIG. 4 shown. That’s in there Inner conductor width with b, the depth of the cutout with a and the constant inner conductor height denoted by d. It is therefore essential that wave resistance changes only through The inner conductor width can be varied with a constant inner conductor height.

Zur Abstützung des Innenleitergebildes dienen dielektrische Stützscheiben, die kreisrund oder dem Querschnitt des Außenleiters entsprechend bemessen sind und deren Beeinflussung des Wellenwiderstands ebenfalls durch eine ausschließliche Verengung der Innenleiterbreite 3 kompensiert wird. Eine solche Verengung 4 ist in Fig.5 in einer Teilansicht eines Innenleiters 3 dargestellt. Zusätzlich können Impedanzkompensationen 5 und 6 an Abwinklungen, Verzweigungen und dergleichen durch Veränderungen in der Breite des Innenleiters3 vorgenommen werden. Da alle diese Veränderungen nur im Grundriß des lnnenleiters gebildet, nicht aber in seiner Dicke vorgenommen werden, kann die Herstellung des gesamten Innenleiters in einem einzigen Arbeitsgang und im Paket für eine Vielzahl von Innenleitern 3 gleichzeitig, z. B. 30 Stück mit je 3 mm Dicke, erfolgen. Eine günstige Möglichkeit dazu bietet das sogenannte Funkenerodierverfahren, welches rechnergesteuert aus dem Plattenpaket die gewünschte Form des Innenleiters 3 herausarbeitet Eine Transformationsstrecke mit einer Länge von einer Viertelwellenlänge ist in F i g. 5 mit 7 bezeichnet. Dielectric support disks serve to support the inner conductor structure, which are circular or dimensioned according to the cross-section of the outer conductor and their influence on the wave resistance also through an exclusive narrowing the inner conductor width 3 is compensated. Such a constriction 4 is shown in FIG a partial view of an inner conductor 3 is shown. In addition, impedance compensations 5 and 6 at bends, branches and the like by changes in the Width of the inner conductor3 can be made. Since all of these changes are only in the The plan of the inner conductor is formed, but not made in terms of its thickness, can produce the entire inner conductor in a single operation and in the package for a large number of inner conductors 3 at the same time, e.g. B. 30 pieces each 3 mm thick. The so-called spark erosion process offers an inexpensive way of doing this, which is computer-controlled from the plate package to create the desired shape of the inner conductor 3 works out a transformation path with a length of a quarter wavelength is in Fig. 5 denoted by 7.

Ein Antennenanschluß 8 erfolgt senkrecht zur Innenleiterplatte 3, könnte aber auch tangential zur Innenleiterplatte in Richtung des Pfeiles 8a vorgenommen werden.An antenna connection 8 is perpendicular to the inner circuit board 3, but could also be made tangential to the inner circuit board in the direction of arrow 8a will.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den F i g. 6 bis 9 werden vier Einzelantennen über ein Ringhybrid so eingespeist, daß die nebeneinanderliegenden Antennenpaare gleichphasig, d. h. mit einer Summenbeaufschlagung, oder gegenphasig, dh. mit einer Differenzbeaufschlagung, angeregt werden, je nachdem, an welcher Stelle eingespeist bzw. das Empfangssignal abgenommen wird. Für die T-Verteilung der übereinanderliegenden Antennen und für das Ringhybrid sind Wellenwiderstandssprünge notwendig, die genauso wie im vorher geschilderten Ausführungsbeispiel ausschließlich durch Verändern der Innenleiterbreite realisiert werden. In another embodiment of the invention according to FIGS. 6 to 9 four individual antennas are fed in via a ring hybrid so that the adjacent Antenna pairs in phase, d. H. with a total addition, or in phase opposition, ie. with a difference, depending on where fed in or the received signal is picked up. For the T-distribution of the superimposed Antennas and wave resistance jumps are necessary for the ring hybrid, as are as in the previously described embodiment, only by changing the Inner conductor width can be realized.

Fig.6 zeigt den Grundriß einer Außenleiterplatte 9 mit darin vorgesehenen Ausfräsungen 10 zur Aufnahme des Innenleiters. F i g. 7 zeigt einen Querschnitt der Außenleiterplatte 9 durch die Ebene VII-VII, wobei noch eine eben ausgebildete Abdeckplatte 11 die Außenleiterplatte 9 abdeckt, so daß die Ausfräsungen 10 zusammen mit der Abdeckplatte 11 als geschlossene Außenleiter eines Koaxialleitungssystems wirksam sind. 6 shows the plan view of an outer circuit board 9 with provided therein Millings 10 for receiving the inner conductor. F i g. 7 shows a cross section the outer printed circuit board 9 through the plane VII-VII, with one more planar Cover plate 11 the Outer circuit board 9 covers so that the millings 10 together with the cover plate 11 as a closed outer conductor of a coaxial line system are effective.

Der Grundriß einer dazugehörigen ausgeschnittenen Innenleiterplatte 12 ist in F i g. 8 und der entsprechende Aufriß in Fig. 9 dargestellt. An den Stellen 13, 14, 15 und 16 des in seinem ganzen Verlauf eine gleiche Dicke aufweisenden lnnenleiters 12 werden die vier Antennen angeschlossen. Von dort aus ist der Innenleiter 12 in einem kleinen Bereich 17 hinsichtlich seiner Breite so ausgebildet, daß er gemeinsam mit den rechteckförmigen Ausfräsungen 10 des Außenleiters einen bestimmten Wellenwiderstand ZL bildet. Anschließend folgt an den vier Anschlußarmen bis zu den beiden T-Verteilungsstellen 18 und 19 jeweils ein Innenleiterstück 20, das eine Viertelwellenlänge lang ist und aufgrund seiner Breitenbemessung mit dem Außenleiter einen Wellenwiderstand von ZL a bildet. Von den beiden T-Verteilungsstellen 18 und 19 bis zum eigentlichen Ring hin, sind zwei Verbindungsstücke 21 und 22 vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Breite wieder so bemessen sind, daß sich im Zusammenwirken mit dem Außenleiter ein Wellenwiderstand von ZL ergibt. Am Innenleiterring ist eine Einspeisestelle 23 zur gleichphasigen Anregung, d. h. zur Summenanregung, und eine Einspeisestelle 24 zur gegenphasigen Anregung, d. h. zur Differenzanregung, vorgesehen. An den Stellen 25 des Innenleiters 12 sind Isolierstützen zur Abstützung in den Ausfräsungen 10 der Außenleiterplatte q angeordnet. The plan of a corresponding cut-out inner circuit board 12 is shown in FIG. 8 and the corresponding elevation in FIG. In the places 13, 14, 15 and 16 of the inner conductor, which has the same thickness over its entire course 12 the four antennas are connected. From there, the inner conductor is 12 in a small area 17 formed in terms of its width so that it is common with the rectangular cutouts 10 of the outer conductor a certain wave resistance ZL forms. This is followed by the four connection arms up to the two T-distribution points 18 and 19 each have an inner conductor piece 20 which is a quarter wavelength long and due to its width dimension with the outer conductor a wave resistance from ZL a forms. From the two T-distribution points 18 and 19 to the actual one Ring out, two connecting pieces 21 and 22 are provided, which in terms of their Width again like this are dimensioned that in interaction with the outer conductor a Characteristic impedance of ZL results. A feed point 23 is on the inner conductor ring in-phase excitation, d. H. for total excitation, and a feed point 24 for antiphase excitation, d. H. for differential excitation, provided. In the places 25 of the inner conductor 12 are insulating supports for support in the cutouts 10 the outer circuit board q arranged.

Durch Veränderung der Innenleiterbreite erfolgt an diesen Stellen 25 eine Kompensation der durch die Isolierstützen bedingten Wellenwiderstandssprünge.By changing the inner conductor width takes place at these points 25 a compensation for the surge in wave resistance caused by the insulating supports.

Die Anschlüsse 13 bis 16 für die Antennen und die Anschlüsse 23 und 24 für die Sende-Empfangseinrichtungen erfolgen im ausgeführten Beispiel senkrecht zur lnnenleiter-Außenleiter-Platte.The connections 13 to 16 for the antennas and the connections 23 and 24 for the transceiver devices take place vertically in the example shown to the inner conductor-outer conductor plate.

Die Form des Ringhybrids läßt sich entsprechend den Strahlerabständen oder einer eventuellen Öffnung im Inneren des Rings unterschiedlich gestalten. Es kann beispielsweise auch eine kreisförmige oder eine quadratische Form gewählt werden. The shape of the ring hybrid can be adjusted according to the distance between the radiators or a possible opening inside the ring. It For example, a circular or a square shape can also be selected.

Claims

Claims: 1. Coaxial line system for high frequency, marked by an outer conductor that is connected by a flat, metal base plate (1) is formed, in which the respective desired line path course corresponding Wells (2) with a constant square or rectangular cross-section are provided and which are formed by a planar, with the base plate mechanically and electrically connected and also made of metal cover plate (2a) is covered, and by one embedded in the depressions (2) of the base plate (1) and inner conductor (3) supported therein by means of dielectric supports, the one Rectangular cross-section with a constant height and one corresponding to the wave resistance requirement having adapted width.

2. Coaxial line system according to claim 1, characterized in that that the recesses (2) are milled out of the base plate (1).

3. Coaxial line system according to claim 2, characterized in that that the depressions (2) are milled out under computer control.

4. coaxial line system according to claim 1, characterized in that that the outer conductor base plate (1) in the metal investment casting process without reworking is made.

5. coaxial line system according to claim 1, characterized in that that the outer conductor base plate (1) consists of plastic material and in the casting process is made and that this plastic base plate with a subsequently applied Metallization layer is provided.

6. coaxial line system according to claim 5, characterized in that that the plastic material is polyurethane foam.

7. Coaxial line system according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the dielectric supports are disc-shaped, either a circular outline or an outline adapted to the respective outer conductor cross-section exhibit.

8. Coaxial line system according to one of the preceding claims, characterized in that at those points (41 at which dielectric supports come to rest, a narrowing of the inner conductor width (3) is provided so that the change in wave drag caused by these supports is compensated.

9. coaxial line system according to one of the preceding claims, characterized in that for wave resistance compensation at bends (5), Branches (6) and similar discontinuities changes in width of the inner conductor (3) are made.

10. Coaxial line system according to one of the preceding claims, characterized in that external connections from the line system perpendicular (8) or tangential (8a) to the inner conductor-outer conductor plate are provided.

11. Coaxial line system according to one of the preceding claims, characterized in that for the production of the inner conductors (3) stacked one on top of the other Metal plates are used in the form of a package, from which the desired one Inner conductor shape is worked out.

12. Kleaxialleitungssystem according to claim II, characterized by a computer-controlled spark erosion process to work out the inner conductors from the metal plate package.

13. Coaxial line system according to one of the preceding claims, characterized in that there is a feed line system for one of several Single radiators existing radiator group is used.

The invention relates to a coaxial line system for high frequency.

The known coaxial line systems have a round cross section and require, if a larger number of branches is provided, a lot of soldering, screwing or clamping connections. Such coaxial line systems are, which is especially the case when used for higher frequencies Reason for the addition of individual and assembly tolerances in relation to the phase and Amplitude distribution and the impedance matching are relatively imprecise.

One in terms of these latter electrical properties better interpretable line system, namely the so-called strip line system, on the other hand, it cannot be used for higher outputs and for larger mechanical ones and climatic stresses unfavorable.

The object of the invention is to provide a coaxial line system for high-power transmission to create that withstands both higher mechanical and climatic stresses and is economical to manufacture as well as certain phases in high-frequency operation.

and amplitude distributions and a defined impedance matching exactly guaranteed.

This object is achieved according to the invention by an outer conductor, which is formed by a flat, metal base plate in which the the respective desired course of the line path corresponding depressions with constant square or rectangular cross-section are provided and by a flat, mechanically and electrically connected to the base plate and also made of metal cover plate is covered, and by one in the Recesses in the base plate and embedded therein by means of dielectric supports supported inner conductor, which has a rectangular cross-section with a constant height and a width adapted according to the characteristic impedance requirement The principle of the coaxial line is thus by a square or rectangular Realized outer conductor cross-section and a rectangular inner conductor cross-section. It is essential that changes in wave resistance are only due to the variation the inner conductor width with a constant inner conductor height.