DE2937917C2

DE2937917C2 - Hohlleiteranordnung mit Blindwiderstandselement

Info

Publication number: DE2937917C2
Application number: DE2937917A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Takatsuki Yoshimura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS5544258A; FR2437071A1; US4284967A; FR2437071B1; JPS6142881B2; DE2937917A1; GB2032701A; GB2032701B; CA1144613A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlleiteranordnung bestehend aus einem Rechteck-Hohlleiterabschnitt mit einem innen angeordneten, sich in einer Symmetrieebene parallel zu den Hohlleiterwänden mit der kleineren Querschnittsabmessung erstreckenden, mit einer Hohlleiterwand der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung leitend verbundenen Stegleiter und mit mindestens einem Blindwiderstandselement, das mit der anderen Hohlleiterwand der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung leitend verbunden und innerhalb des Hohlleiters in der Ausdehnungsebene des Stegleiters und im Raum zwischen dieser Hohlleiterwand und dem Stegleiter angeordnet ist.

Der Zweck einer derartigen Hohlleiteranordnung, die eine Schaltung mit verteilten Konstanten darstellt, besteht darin, mittels des Blindwiderstandselementes wenigstens an einem Punkt der Schaltung eine bestimmte Reaktanz herzustellen. Beispielsweise benötigt eine Bandpaßfilter-Schaltung eine ihrer Stufenzahl entsprechende Anzahl von Blindwiderstandselementen. Insbesondere werden auch bei einer Schaltung mit nichtlinearen Halbleiterelementen, wie beispielsweise bei einem Frequenzwandler, oft Blindwiderstandselemente im Hinblick auf den Frequenzgang benötigt. Ferner wird eine derartige Hohlleiteranordnung mit Stegleiter oft zur Verringerung ihrer charakteristischen Impedanz oder Grenzfrequenz benutzt. Wenn beispielsweise in der von der Hohlleiteranordnung gebildeten Hohlleiterschaltung ein Halbleiterelement mit verhältnismäßig kleiner Impedanz vorgesehen ist, kann hierdurch die Impedanzanpassung zwischen dem Halbleiterelement und der Hohlleiterschaltung erleichtert werden.

Eine bekannte Hohlleiteranordnung der eingangs genannten Art (A. F. Harney »Microwave Engineering«, Seite 416 bis 418, Academic Press, London, New York)

ίο ist in F i g. la und Ib dargestellt In dem Rechteck-Hohl-Ieiterabschnitt ll,.der von den die größere Querschnittsabmessung aufweisenden Hohlleiterwänden 12, 13 begrenzt ist ist an der Hohlleiterwand 12 der Stegleiter 14 mit kleinen Schrauben 15 befestigt Das Bündwider-Standselement 16 ist mittels eines außen an der Hohlleiterwand angebrachten Tragstücks 17 in den Rechteck-Hohlleiterabschnitt eingeschraubt Bei dieser bekannten Hohlleiteranordnung besteht deswegen der Nachteil, daß durch das erforderliche Tragstück 17 der

μ Herstellungsaufwand erhöht ist Außerdem stellt das an der Außenseite der Hohlleiteranordnung angebrachte Tragstück 17 ein Konstruktions- und Einbauhindernis für die Einfügung der bekannten Hohlleiteranordnung in ein Gerät dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlleiteranordnnog der eingangs genannten Art unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile zu schaffen, der einfacher und kompakter aufgebaut ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Blindwiderstandselement ein zapfenförmiges Teilstück des Stegleiters ist, das bis an die der Befestigungswand des Stegleiters gegenüberliegende Hohlleiterwand heranreicht und den Stegleiter auch mit dieser Wand leitend verbindet

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind also Teilstücke des Stegleiters derart geformt, daß sie die gegenüberliegende Hohlleiterwand mit der größeren Querschnittsabmessung berühre,-- und dadurch das Blindwiderstandseiement der Hohlleiteranordnung bilden. Hierdurch entfallen alle die Teile, die beim Stand der Technik zusätzlich zur Anbringung des Blindwiderstandselements innerhalb des Hohlleiterabschnitts erforderlich sind, insbesondere das Tragstück auf der Außenseite des Hohlleiterabschnittes. Statt dessen ist es bei der Erfindung nur notwendig, den Stegleiter auf der Innenwand des Hohlleiterabschnittes mit gutem Kontakt zu befestigen. Hierdurch ist die bei dem bekannten Hohlleiter komplizierte Herstellung wesentlich vereinfacht. Außerdem entfallen bei der erfindungsgemäßen

so Hohlleiteranordnung die verschiedenen Hindernisse, die bei der bekannten Hohlleiteranordnung infolge der Tragstücke dem Einbau in Geräte im Wege stehen. Die erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung zeichnet sich somit durch ihre besondere Kompaktheit und Einfachheitaus.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt
Fig. la einen Querschnitt durch eine Hohlleiteran-Ordnung nach dem Stand der Technik,

Fig. Ib einen Längsschnitt gemäß der Linie Ib-Ib von Fig. la,

Fig. 2a einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Hohlleiteranordnung,

bi Fig. 2b einen Längsschnitt gemäß der Linie llb-ilb von F i g. 2a,

F i g. 3a einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Hohlleiteranordnung.

Fig.3b einen Längsschnitt gemäß der Linie HIb-IIIb von F i g. 3a, und

F i g. 3c einen vergrößerten Längsschnitt durch einen ein Halbleiterbauelement enthaltenden Abschnitt der Hohlleiteranordnung von F i g. 3a und 3b.

Gemäß einer in Fig.2a und 2b dargestellten ersten Ausführungsform weist eine Hohlleiteranordnung einen Rechteck-Hohlleiterabschnitt 21 auf, der durch Hohlleiterwände 22, 23 der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung begrenzt ist. An der Hohlleiterwand 22 größerer Querschnittsabmessung ist ein Stegleiter 24 mit kleinen Schrauben 25 in gutem Kontakt befestigt

Der Stegleiter 24 hat normalerweise eine Höhe h, die kleiner ist als die Seitenlänge b der Hohlleiterwand kleinerer Querschnittsabmessung des Rechteck-Hohl-Ieiterabschnitts21.

Jedoch haben Teilstücke 24a und 24f> des Stegleiters 24 die Höhe b[>h), so daß der Stegleiter 24 an diesen Stellen engen Kontakt mit der Innenwand der gegenüberliegenden Hohlleiterwand 23 größerer Querschnittsabrnessung des Rechteck-Hohllcitcrabschnitts 21 hat Die Teilstücke 24a und 246 des Stegleitt. s 24 sind an der Hohlleiterwand 23 mit kleinen Schrauben 26 befestigt. Es ist natürlich notwendig, den Stegleiter 24 mit Innengewinden für die Schrauben 25 und 26 zu versehen.

Nach der Hohlleitertheorie ist ersichtlich, daß die Teilstücke 24a und 246 des Stegleiters 24 als Blindwiderstandselemente für die Hohlleiteranordnung wirken. Die Größe der Reaktanz hängt von der Breite jn W des Stegleiters 24 (F i g. 2a) und der Länge Ia bzw. Ib der Teile 24a bzw. 246 ab. Wenn die Breite W des Stegleiters 24 festliegt, kann die Größe der Reaktanz durch die Länge la bzw. Ib bestimmt werden; je größer diese Werte sind, desto größer ist die Reaktanz. -

F i g. 3a und 3b zeigen eine zweite \usführungsform der Hohlleiteranordnung. Ein Rechteck-Hohlleiterabschnitt 31 hat Hohlleiterwände 32, 33 der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung. Ein Stegleiter 34 ist an der Inne.iseite der Hohlleiterwand 32 größerer Querschnittsabmessung mit kleinen Schrauben 35 in gutem Kontakt befestigt. Teilstücke 34a und Mb, die als Blindwiderstandselemente des Stegleiters 34 wirken, sind mit kleinen Schrauben 36 an der Innenseite der gegenüberliegenden Hohlleiterwand 33 größeren Quer- v, Schnitts befestigt Ein nichtlineares Halbleiterbauelement 37 zur Frequenzwandlung ist mittels eines zylindrischen Leiters 40 in den Stegleiter 34 geschraubt. Die der Hohlleiterwand 33 gegenüberstehende Anschlußelektrode des nichtlinearen Halbleiterbauele- ->o ments 37 ist von der Hohlleiterwand 33 durch einen Isolationsfiim 38 elektrisch isoliert, dessen Dicke so bemessen ist, daß das aus dem Hohlleiter unerwünscht austretende elektromagnetische Feld ausreichend verringert wird.

Die Schaltung gemäß dieser Ausführungsform stelli einen Diodenmischer zum Zwecke der Frequenzwandlung unter Verwendung der Hohlleiteranordnung dar. Beispielsweise bildet im Falle der Frequenzwandlung zu tieferen Frequenzen der linke Teil der Hohlleiteranordnung in F i g. 3b den Eingang für die Überlagerungsschwingung, der rechte Teil der Hohlleiteranordnung den Signaleingang und ein kleines Loch 39 in der Hohlleiterwand 33 den Ausgang für die Zwischenfrequenz. In F i g. 3 sind die Werte von Li, L₂, Lj, h und /2 experimentell so bestimmt, daß die Leistung der Oberlagerungsschwingung von der linken Seite und die Signalleistung von der rechten Seite mit hohem Wirkungsgrad an das nichtlineare Halbleiterbauelement 37 angelegt wird und Leckverluste zu dem Überlagerungsoszillatorteil hin auf der linken Seite minimiert sind. Dabei erhält man die Beziehungen

L\ « AJ2, L₂ = As/2 und L₃ ~ 2$'4,

wobei ?.l die der Uber!agerjngsfrequer.7. entsprechende Wellenlänge im Hohlleiterabschnitt und Xs die der Signalfrequenz im Hohlleiterabschnitt entsprechende Wellenlänge ist. Bei dieser Wahl der Größe dieser Teile wird die Leistung der Überlagerungsschwingung von der linken Seite in Fig.3b und die Signalleistung von der rechten Seite mit hohem Wirkungsgrad an das nichtlineare Halbleiterbauelement 37 angelegt, so daß die der Frequenzdifferenz dieser beiden Frequenzen entsprechende Zwischenfrequenz durch das kleine Loch 39 aus der Hohlleiteranordnung entnommen werden kann.
Beispiel tatsächlicher Abmessungen:

Die Innenabmessungen des Rechteck-Hohlleiterabschnitts sind 19,05 mm χ 9,525 mm
Abmessungen des Stegleiters W — 3 mm,
t = 2,5 mm, /1 = 2,6 mm, I₂ = 4 mm,
Li = 11,8 mm, L₂ = 13,6 mm, L₃ = 5,6 mm
Signalfrequenz /, = 11,95-12,13 GHz
Oberlagerungsfrequenz 4 = 11,660GHz
Zwischenfrequenz/;/ = 290—470 MHz
nichtlineares Halbleiterbauelement 37:
GaAs Schottky
Sperrschichtdiode ISS89 von

Matsushita Electronic Corp.
Umwandlungsverlust 3,0—3,5 dB

In den beiden besprochenen Ausführungsformen kann ein kleines zusätzliches Schraubenteil für die Feineinstellung der durch die Teilstücke 24a, 246 oder 34a, 34fc gebildeten Reaktanz auf der Innenwand des Hohllriterabschnitts vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlleiteranordnung bestehend aus einem Rechteck-Hohlleiterabschnitt mit einem innen angeordneten, sich in einer Symmetrieebene parallel zu den Hohlleiterwänden mit der kleineren Querschnittsabmessung erstreckenden, mit einer Hohlleiterwand der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung leitend verbundenen Stegleiter und mit mindestens einem Blindwiderstandselement, das mit der anderen Hohlleiterwand der größeren Hohlleiter-Querschnittsabmessung leitend verbunden und innerhalb des Hohlleiters in der Ausdehnungsebene des Stegleiters und im Raum zwischen dieser Hohlleiterwand und dem Stegleiter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandselement ein zapfenförmiges Teilstück (24a, 24£; 34a, 34b) des Stegleiters (24; 34) ist, das bis an die dtr Befestigungswand (22; 32) des Stegleiters gegenüberliegende Hohlleiterwand (23; 33) heranreicht und den Stegleiter auch mit dieser Wand leitend verbindet

2. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Blindwiderstandselementen in Wellewfortpflanzungsrichtung hintereinanderliegend mit definiertem Abstand zueinander angeordnet sind.

3. Verwendung des Gegenstandes nach Patentanspruch 1 als Diodenmischeinrichtung in einer Schaltungsanordnung zur Frequenzwandlung in der Weise, daß das nietitlinearv Halbleiterbauelement (37) innerhalb des Hol.Ileiters in der Ausdehnungsebene des Stegleiters und im !aum zwischen dem Stegleiter (24; 34) und der der Befestigungswand des Stegleiters gegenüberliegenden Hohlleiterwand (23; 33) angeordnet ist.