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Anpassungsnetzwerk für sehr kurze elektromagnetische Wellen
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Anpassungsnetzwerk für sehr kurze
elektromagnetische Wellen in Form einer Stichleitung, die im Zuge des koaxialen
Signalkreises eines Reflexionsverstärkers angeordnet ist.
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Bei der Mehrfachabstimmung eines Reflexionsverstärkers mit Kapazitätsdioden
(Parametrischer Reflexionsverstärker) ist die Kapazitätsdiode mit ihren Streureaktanzen
sowohl Bestandteil des Hilfskreises als auch des Signalkreises. Aus diesem Grund
sind die Bandbreiten der beiden Resonanzkreise voneinander abhängig. Das erreichbare
Gewinn-Bandbreiteprodukt und die Form (Welligkeit) der Verstärkung wird daher von
den Streureaktanzen der Kapazitätsdiode stark beeinflußt. Je nach dem sich ergebenden
Verhältnis von Signal- zu Hilfskreisbandbreite kann in Abhängigkeit von der Verstärkung
der Verstärker maximal flach oder mit einer bestimmten Welligkeit im Durchlaßband
abgestimmt werden. Dazu ist eine ganz bestimmte Bandbreite des zusätzlichen Resonators
im Signalkreis zu wählen. Erschwernd wirkt sich auf die optimale Abstimmung eines
parametrischen Verstärkers aus, daß die Hilfskreisbandbreite nicht ohne weiteres
einer Messung zugänglich ist. Daher ist auch die notwendige Bandbreite des zusätzlichen
Resonators nicht genau im voraus bestimmbar.
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Eine wesentliche Vereinfachung bei der Abstimmung parametrischer Reflexionsverstärker
wäre zu erreichen, wenn die Abstimmung des
Signalkreises kontinuierlich
vorgenommen werden könnte, so daß auch große Toleranzen der Kapazitätsdioden in
Kauf genommen werden können. Dabei sollte die Resonatorbandbreite von außen zugänglich
abstimmbar gestaltet sein, ohne daß sich die Bandmittenfrequenz verstimmt.
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Durch die DT-OS 20 60 467 ist ein Anpassungsnetzwerk der eingangs
beschriebenen Art bekannt, mit dem eine Mehrfachabstimmung eines parametrischen
Verstärkers durchführbar ist. Bandbreite und Resonanzfrequenz können dabei von außen
zugänglich abgestimmt werden.
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Bei diesem Anpassungsnetzwerk ist zwischen Innen- und Außenleiter
ein dielektrischer Schieber angeordnet und im hohlen Innenleiter eine isolierte,
kontinuierlich variable Verlängerung eingesetzt.
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Durch Verschieben des dielektrischen Schiebers längs des Innenleiters
wird der Wellenwiderstand des koaxialen Resonators geändert. Dabei ergibt sich eine
zusätzliche Änderung der elektrisch wirksamen Länge, die durch kapazitive Belastungen
am Ende des Innenleiters kompensiert werden müssen. Dies erfolgt durch die variable
Verlängerung. Der konstruktive Aufbau ist, bedingt durch die zusätzliche Kompensation
der elektrischen Länge des Resonators, sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anpassungsnetzwerk zu
schaffen, das einen gegenüber der bekannten Anordnung einfachren Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die
im Leerlauf oder Kurzschluß betriebene, insgesamt n A Ao/2 bzw. n Ao/4 lange (n
- 1, 2 ...) Stichleitung (Resonator) exzentrisch zur Symmetrieachse des Signalleiters
angeordnet ist und an ihren Enden verschiebbare Innenleiterabschnitte aufweist,
die in Bohrungen des fest angeordneten Innenleiters des Resonators leitend eintauchen
und in diesem federnd gehalten sind und durch Isolierbuchsen im Außenleiter zentriert
gehalten sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung beschreitet hierbei einen Weg, bei dem
der Wellenwiderstand des Leitungsresonators konstant gehalten wird. Auf diese Weise
werden die konstruktiv schwierig zu ver-
wirklichenden Widerstandsänderungen
vermieden, die bei einer flexiblen, von außen zugänglichen Abstimmung auftreten.
Die Gesamtlänge des Leitungsresonators wird hierbei ebenfalls konstant gelassen.
Sie beträgt ein Vielfaches der halben Wellenlänge bei der betrachteten Resonanzfrequenz
des Abstimmkreises, wenn zur Abstimmung leerlaufende Resonatoren verwendet werden
und ein Vielfaches einer viertel Wellenlänge, wenn kurzgeschlossene Resonatoren
verwendet werden. Damit liegt auch die Resonanzfrequenz fest.
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In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen,
daß im Kreuzungspunkt von Signalleitung und Stichleitung der Außenleiter der Stichleitung
eine Ausdrehung definierter Länge und Tiefe aufweist. Dadurch ergibt sich eine bessere
Anpassung des Resonators an den Signalkreis bei der Resonanzfrequenz.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das Anpassungsnetzwerk in einer teilweise geschnittenen
Darstellung, Fig. 2 in einem Diagramm die normierte 3 dE-Bandbreite des Resonators.
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In Fig. 1 ist ein Anpassungsnetzwerk für einen parametrischen Reflexionsverstärker
dargestellt. Da bei diesen Verstärkern die Gleichspannung für die Kapazitätsdioden
zweckmäßigerweise über den Innenleiter des Zirkulators und des Signalkreises zugeführt
wird, werden hierbei leerlaufende Leitungsresonatoren verwendet.
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In diesem Fall beträgt die Länge des Leitungsresonators ein Vielfaches
der halben Wellenlänge bei der betrachteten Resonanzfrequenz des Abstimmkreises.
Für n = 2 beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist also der Leitungsresonator
1 = 2 ÄAo/2 - o lang.
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Der Resonator besteht aus einer Stichleitung der angegebenen Länge
30 im Zuge des koaxialen Signalkreises 1, 2, der den Wellenwiderstand ZO = soa aufweist.
Der Innenleiter 4 des koaxialen Resonators weist in seinen Endbereichen axiale Gewindebohrungen
auf,
in die durch Ein- und Ausschrauben verschiebbare Innenleiterstücke 5, 6 elektrisch
leitend eintauchen und federnd gehalten werden. Im Außenleiter 3 des Resonators
sind die verschiebbaren Innenleiterstücke durch je eine Isolierbuchse 7, 8,beispielsweise
aus Teflon, zentriert gehalten. Die verschiebbaren Innenleiterstücke 5, 6 weisen
an ihrem dem Innenleiter 4 des Resonators abgekehrten Ende axial verlaufende Bohrungen
auf, in die jeweils ein Isollerstoffstift 9, 10 fest eingesetzt ist, der mit seinem
verbreiterten Endbereich im Außenleiter 3 des Resonators geführt ist und als Bewegungselement
für die verschiebbaren Innenleiterstücke 5, 6 dient. Hierfür ist an seiner Stirnseite
ein Schlitz zum Eingreifen eines Schraubenziehers angebracht.
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Der Innenleiter 4 des Resonators mit dem Wellenwiderstand frist bezüglich
der Symmetrieachse des Signalleiters 1, 2 exzentrisch angeordnet. Der Innenleiter
des in seiner Leitungslänge konstanten Resonators besteht dabei also aus dem festen
Teil 4 und den in diesen einschraubbaren verschiebbaren Innenleiterstücken 5, 6.
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Der in der Zeichenebene links der Symmetrieachse des Signalleiters
liegende, kürzere Abschnitt li des Resonators wirkt induktiv, der rechte, längere
Abschnitt lc ist ein kapazitiv wirkendes Leitungsstück.
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Die Bandbreite-Variation bei fester Resonanzfrequenz wird dadurch
erreicht, daß die Länge des kapazitiv wirkenden Leitungsstückes lc, die durch die
Ungleichung (n-1) Ao/2 < lcC >0/4+ (n-1) Ao/2 n- 1, 2, ... (1) gegeben ist,
variiert wird und die Resonanzfrequenzverschiebung durch entsprechende Variation
der Länge des induktiv wirkenden Leitungsstückes li rückgängig gemacht wird. Die
Gesamtlänge 1 des Resonators wird also konstant gehalten, denn durch Verschiebung
der Innenleiterstücke 5, 6 wird eine Verlängerung des kapazitiv wirkenden Leitungsstückes
lc ausgeglichen durch eine Verkürzung des induktiv wirkenden Leitungsstücks li.
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Im Kreuzungspunkt der beiden Leitungen, nämlich der Signalleitung
1, 2 und der Stichleitung 3, 4, hat der Außenleiter 4 der Stichleitung eine Ausdrehung
11, 12 definierter Länge und Tiefe zur besseren Anpassung des Resonators an den
Signalkreis bei der Resonanz frequenz.
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Bei einer leerlaufenden Leitung ergibt sich im Kreuzungspunkt mit
der mit Z0 abgeschlossenen Hauptleitung für den Eingangsleitwert Y folgende Beziehung:
1c li wobei 0= i und a-1 = li ist. Die Additon aller Leitwerte ist möglich, da im
Kreuzungspunkt der Wellenwiderstand ZO der Signalleitung sowie die Wellenwiderstände
ZR der kapazitiv und induktiv wirkenden Leitungsstücke parallel liegen.
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Durch Ableitung des Leitwertes nach der Frequenz erhält man die Bandbreite.
Dabei gilt für die 3 dB-Bandbreite
Bei Normierung der 3 dB-Bandbreite auf die Resonanzfrequenz fo ergibt sich
Für n = 2, d.h. 0,5< α <0,75, ZR = 30# und Z0 = 50nist die normierte
3 dB-Bandbreite des Resonators in Fig. 2 dargestellt.
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B3dB Die normierte 3 dB-Bandbreite -r-- ist über oc aufgetragen,
wobei «das Verhältnis der Länge lcdesbkapazitiv wirkenden Leitungsstückes zur Gesamtlänge
des Resonators 1 ist. Soll sich die Resonanzfrequenz des Resonators bei der Abstimmung
der Bandbreite in keinem Fall verändern, so können die beiden verschiebbaren
Innenleiterteile
in einem durchgehenden Leitungsstück ausgeführt sein, dessen Länge durch die Resonanzfrequenz
vorgegeben ist und der in seiner Gesamtheit verschiebbar ausgeführt ist.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung zur Mehrfachabstimmung von parametrischen
Reflexionsverstärkern kann selbstverständlich auch für die Abstimmung von Reflexionsverstärkern
mit Gunn-Elementen, Xnpatt-Dioden und Tunneldioden verwendet werden.
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5 Patentansprüche 2 Figuren