DE3616033C2 - Reflexions-Phasenschieber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Reflexions-Phasenschieber mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Phasenschieber dieser Art sind aus der US-PS 3,423,699 be­ kannt.

Bei Radaranlagen mit phasengesteuerten Antennenelement­ reihen ist eine Anzahl gesteuerter Phasenschieber mit einer entsprechenden Anzahl von Antennenelementen gekoppelt, um einen gebündelten Richtstrahl der Hochfrequenzenergie zu erzeugen. Ein gesteuerter Reflexions-Phasenschieber koppelt selektiv eine aus einer Anzahl von Impedanzen an eine Über­ tragungsleitung an, um diese Übertragungsleitung mit einem aus einer Mehrzahl von Reflexionskoeffizienten zu versehen, und dadurch wird Hochfrequenzenergie, welche in den Phasen­ schieber eingeführt und von ihm reflektiert wird, um einen Betrag phasenverschoben, welcher von dem betreffenden aus der Anzahl von Reflexionskoeffizienten aufgrund der ausge­ wählten Impedanz abhängig ist.

Die Möglichkeiten eines solchen bekannten Reflexions- Phasenschiebers bezüglich der Handhabung größerer Leistun­ gen sind auf die Leistungsfähigkeit einer einzigen Impe­ danzkomponente und der zugehörigen Schaltmittel zur Ankopp­ lung derselben beschränkt. Die handhabbare Leistung ist so­ mit auf die Leistung eines einzelnen Schalters beschränkt. Für Anwendungsfälle, in denen große Leistungen zu handhaben sind, müssen teuere Dioden hoher Leistung eingesetzt werden oder es müssen mehrere Dioden parallelgeschaltet werden, um die Leistung bzw. die Leistungsverluste aufzuteilen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Reflexions-Phasenschieber so auszugestalten, daß eine Leistungsbeschränkung aufgrund einzelner Bauelemente des Phasenschiebers in besserer Weise vermieden wird als dies bei bekannten Phasenschiebern dieser Art möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Im einzelnen wird ein digital steuerbarer Reflexions- Phasenschieber geschaffen, welcher in kompakter Bauweise hohe Leistungen zu handhaben vermag und niedrige Verluste besitzt. Ein derartiger Reflexions-Phasenschieber erteilt einer eintretenden Hochfrequenzenergie nach Reflexion eine vorbestimmte Phasenverschiebung. Der Reflexions-Phasen­ schieber besitzt eine Koaxialübertragungsleitung mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, wobei das erste Lei­ tungsende den Eingang für die Hochfrequenzenergie darstellt und auch der Ausgang für die reflektierte, phasenver­ schobene Hochfrequenzenergie ist. Mit dem anderen Ende des Außenleiters ist eine elektrisch leitende Abschlußplatte gekoppelt, die von dem anderen Ende des Innenleiters einen vorbestimmten Abstand hat. Weiter ist eine Mehrzahl von Schaltmitteln vorgesehen, die zwischen bestimmten Orten des Endbereiches des Innen­ leiters und entsprechenden bestimmten Orten der Abschluß­ platte angeordnet sind, um ausgewählte Punkte des Innen­ leiters mit ausgewählten Punkten der Abschlußplatte in Ab­ hängigkeit von entsprechenden Steuersignalen zu koppeln. Weiter können bei dem Reflexions-Phasenschieber der hier angegebenen Art mehrere in Serie geschaltete Viertelwellen- Transformatoren vorgesehen sein, um elektrisch Hoch­ frequenzenergie von einem Eingang verhältnismäßig hoher Impedanz an einen Ausgang verhältnismäßig niedriger Impe­ danz zu transformieren, wobei Kopplungsmittel Energie an den ersten der in Serie geschalteten Viertel­ wellentransformatoren eingangsseitig ankoppeln und die austretende Hochfrequenzenergie auskoppeln und wobei ferner mindestens einer der Anzahl in Serie geschalteter Viertel­ wellentransformatoren die Hochfrequenzenergie an das Ein­ gangsende der koaxialen Übertragungsleitung weitergibt, die im wesentlichen denselben Wellenwiderstand wie die verhält­ nismäßig niedrige Ausgangsimpedanz des letzten der in Serie geschalteten Viertelwellentransformatoren hat.

Die Schaltmittel zwischen bestimmten Punkten des genannten anderen Endes des Innenleiters und entspre­ chend zugeordneten Punkten des die Gestalt einer Endplatte aufweisenden Abschlußleiters haben die Funktion, in Abhängigkeit von Steuersignalen ausge­ wählte Punkte des Innenleiters mit den zugeordneten Punkten der Endplatte zu verbin­ den, so daß ausgewählte Abschnitte des Innenleiters und der Abschlußplatte auf im wesentlichen gleiches elektrisches Potential gesetzt werden, während die nicht ausgewählten Punkte dieser Leiterteile unterschiedliches elektrisches Potential besitzen. Die mit dem genannten anderen Ende des Außenleiters der Übertragungsleitung verbundene Abschluß­ platte und der davon beabstandete Endbereich des Innenlei­ ters, welcher von der Abschlußplatte vorbestimmten Abstand hat, bilden bei der Betriebs-Nennfrequenz des Phasenschie­ bers einen nicht in Resonanz befindlichen schwingfähigen Raum.

Im übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Reflexions- Phasenschiebers und Formen seiner Verwendung in den dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung nach­ folgend erläutert. Im einzelnen stellen dar:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Phaseneinstellung zwi­ schen 0° und 360° mit einer beispielsweisen Konstruktion eines Reflexions-Phasenschie­ bers der hier angegebenen Art im Schnitt als Bestandteil einer Gruppe von insgesamt vier derartigen Phasenschiebern,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Einrich­ tung zur Phaseneinstellung zwischen 0° und 360° gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Endansicht eines der Reflexions- Phasenschieber für die Einrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Endansicht der in Fig. 1 mit 70 bezeichneten Abschlußplatte eines Pha­ senschiebers für die Einrichtung in Fig. 1,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung des oberen Teiles eines der Reflexions-Phasenschie­ ber der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 6 eine Darstellung eines Reflexions-Phasen­ schiebers der Einrichtung nach Fig. 1 mit drei Viertelwellentransformatoren in Hintereinanderschaltung sowie mit einer Anordnung der Schaltmittel und

Fig. 7 einen schematischen Schnitt des die Schalt­ mittel enthaltenden Endes des Phasenschie­ bers gemäß Fig. 6 unter Wiedergabe be­ stimmter Teile des Innenleiters und eines Abschlußleiters sowie mit der Andeutung hö­ herer Schwingungsmoden in den nicht ausge­ wählten Leiterteilen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Einrichtung zur Phasenein­ stellung mit 10 bezeichnet und enthält vier digital steuer­ bare Reflexions-Phasenschieber 20a bis 20d. Jeder dieser Pha­ senschieber bewirkt eine Phasenverschiebung einer die Ein­ richtung verlassenden Hochfrequenzenergie relativ zum hoch­ frequenten Eingangssignal zwischen 0° und 180°. Die beiden ersten der vier digital steuerbaren Phasenschieber, nämlich die Phasenschieber 20a und 20b, sind mit einem ersten Hybrid­ koppler 24 verbunden und das zweite Paar der vier digital steuerbaren Phasenschieber, nämlich die Phasenschieber 20c und 20d, sind mit einem zweiten Hybridkoppler 37 verbun­ den. Die mit der Phasenverschiebung zu versehende Hochfre­ quenzenergie wird einem Eingangsleiter 28 zugeführt. Der Ein­ gangsleiter 28 ist beispielsweise ein Koaxialleiter mit einem 7/8-Zoll-Flansch, wie er durch die Spezifikation Mil-F-24044/1 vorgeschrieben ist. Der Eingangsanschluß 28 ist mit einem Lei­ ter 30 versehen, der sich durch eine Öffnung eines geerdeten Gehäuses 40 hindurch erstreckt und gegenüber diesem Gehäuse durch einen isolierenden Abstandshalter 32 getrennt ist. Eine Gewindebohrung 31 dient zur Aufnahme eines entsprechenden Ge­ gengewindes zur Herstellung eines Anschlusses. Der Leiter 30 stellt einen ersten Leitungspfad von zwei Leitungspfaden dar, die einen Hybridkoppler 24 bilden und verbindet einen Ausgang des ersten Hybridkopplers 24 mit dem Reflexions-Phasenschie­ ber 20b. Der Leiter 34, nämlich der zweite Leiter von den bei­ den den ersten Hybridkoppler 24 bildenden Leitern, bildet schließlich den Ausgang des ersten Hybridkopplers 24 und führt zu dem Eingang des zweiten Hybridkopplers 37, wobei dieser Leiter wiederum der erste der beiden Leiter ist, die den zwei­ ten Hybridkoppler 37 bilden. Der Leiter 34 verbindet also den Reflexions-Phasenschieber 20a mit dem einen Ausgang des ersten Hybridkopplers 24 und einen Ausgang des zweiten Hybridkopplers 37 mit dem Reflexions-Phasenschieber 20d. Der Leiter 36, näm­ lich der zweite der beiden den zweiten Hybridkoppler 37 bil­ denden Leiter verbindet den Phasenschieber 20c mit einem Aus­ gang des zweiten Hybridkopplers 37 und den Endausgang des zweiten Hybridkopplers 37 mit dem Ausgangsanschluß 38. Der Ausgangsanschluß 38 ist im wesentlichen genauso gestaltet wie der Eingangsanschluß 28. Sowohl der erste Hybridkoppler 24 als auch der zweite Hybridkoppler 37 sind Viertelwellen- Hybridkoppler. Die phasenverschobene Hochfrequenzenergie wird von jedem der Reflexions-Phasenschieber 20a und 20b aus der eingegebenen Hochfrequenzenergie gebildet und gegenüber ihr reflektiert und überlagert sich am Ausgang des ersten Hybrid­ kopplers additiv, während eine Überlagerung im Sinne einer Auslöschung zwischen den zwei phasenverschobenen Hochfrequenz­ energieanteilen am Eingang zum ersten Hybridkoppler 24 ge­ schieht. Aus diesem Grunde muß zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades eine Anpassung der beiden Reflexions-Phasen­ schieber 20a und 20b so gut wie möglich vorgenommen werden, d. h., jeder der beiden Phasenschieber 20a und 20b muß die­ selbe Phasenverschiebung erzeugen, so daß keine Leistung zum Eingangsanschluß 28 hin reflektiert wird und sämtliche Lei­ stung vom Eingangsanschluß 28 zum ausgangsseitigen Ende des ersten Hybridkopplers 24 weitergegeben wird. Die vorstehenden Betrachtungen gelten auch für den zweiten Hybridkoppler 37 und die beiden Reflexions-Phasenschieber 20c und 20d. Hoch­ frequenzdrosseln 35 koppeln die Leiter 30, 34 und 36 über das Gehäuse 40 mit Erde, so daß eine Ableitung sämtlicher Gleich­ stromanteile erfolgt, die in den genannten Leitern zur Erde abfließen, während die auf den Leitern weitergeführte Hoch­ frequenzenergie nicht beeinflußt wird.

Nunmehr soll auch die Fig. 2 in die Betrachtung einbezogen werden. Jedes Paar der vier digital steuerbaren Reflexions- Phasenschieber 20a, 20b und 20c, 20d erhält ein jeweils glei­ ches Steuersignal, nämlich die digital steuerbaren Phasen­ schieber 20a und 20b über die Sammelleitung 42 und die digital steuerbaren Phasenschieber 20c und 20d über die Sammellei­ tung 43. Eine Steuereinrichtung 44 stellt die Steuersignale auf der Sammelleitung 45 bereit, wobei diese Steuersignale einer gewünschten Phasenverschiebung entsprechen und Festwert­ speichern 47 und 48 zugeführt werden, welche entsprechende vorbestimmte Steuersignale für die steuerbaren Phasenschie­ ber 20a bis 20d bereitstellen, die über die bereits erwähn­ ten Sammelleitungen 42 und 43 den Phasenschiebern zugeführt werden.

In Fig. 1 ist im einzelnen ein Querschnitt durch eine bei­ spielsweise Ausführungsform eines Reflexions-Phasenschiebers dargestellt, nämlich des Phasenschiebers 20a. Ein Gehäuse 50 des Phasenschiebers 20a ist mit der Außenwand des Gehäuses 40 mittels Schrauben 51 verbunden. Das Gehäuse 50 umgibt zwei konzentrische zylindrische Leiter 60a und 60b sowie einen Lei­ terring 60d mit einer den beiden zylindrischen Leitern gemein­ samen Kurzschlußplatte 60c. Eine Schraube 53 dient zur Befe­ stigung des Leiters 34 an dem zylindrischen Leiter 60b. (Fig. 3 ist eine Ansicht des unteren Teiles des Reflexions-Pha­ senschiebers 20a in Richtung der Pfeilmarken 3-3 von Fig. 1 gesehen.) Der zylindrische Leiter 60b ist gegenüber dem Gehäu­ se 50 durch eine in geeigneter Weise ausgebildete dielektri­ sche Hülse 57 isoliert. Bohrungen 52 dienen zur Aufnahme der Schrauben 51 und eine Bohrung 54 dient zur Aufnahme der Schraube 53 zur Verbindung des zylindrischen Leiters 60b mit dem Leiter 34 (siehe Fig. 1 und 3). Es sei bemerkt, daß die isolierende Hülse 57 (Fig. 1) sich längs des zylindri­ schen Leiters 60b erstreckt und das Dielektrikum für eine ko­ axiale Wellenleitung bildet, die von dem zylindrischen Lei­ ter 60b und der Innenwand einer Hülse 59 gebildet wird. Die Hülse 59 ist mit dem Gehäuse 50 verbunden. Die Länge dieser koaxialen Wellenleitung ist annähernd ein Viertel der Wellen­ länge bei Betriebs-Nennfrequenz und besitzt einen niedrigeren Wellenwiderstand als die Eingangsimpedanz des Leiters 34 be­ trägt. Demgemäß stellt diese Wellenleitung einen Viertelwel­ lentransformator dar, welcher eine verhältnismäßig hohe Ein­ gangsimpedanz auf eine verhältnismäßig niedrige Auseangsim­ pedanz transformiert, wobei es sich hier um den ersten Vier­ telwellentransformator handelt. Der zylindrische Leiter 60a, der mit dem zylindrischen Leiter 60b über die Kurzschluß­ platte 60c verbunden ist, bildet einen zweiten Viertelwellen­ transformator zwischen der Innenwand des zylindrischen Lei­ ters 60a und der Außenwand der Hülse 59, unter Zwischenschal­ tung des Dielektrikums 61. Ein dritter Viertelwellentransfor­ mator ist durch die Außenwand des zylindrischen Leiters 60a und die Innenwand des Gehäuses 50 verwirklicht. Zur Verdeut­ lichung ist ein elektrisches Feld für eine beispielsweise an­ genommene transversale elektrische Hochfrequenzwelle (TEM) im Phasenschieber 20a durch Pfeile 63 und 65 angedeutet. Das elektrische Feld der eintreffenden TEM-Hochfrequenz vom Leiter 34 her breitet sich längs des zylindrischen Leiters 60b entsprechend den Pfeilen 63 aus. Diese Hochfrequenzenergie- Ausbreitung setzt sich fort, bis die Energie das freie Ende der Hülse 59 erreicht, wo die Hochfrequenzenergie die Rich­ tung zum zweiten Viertelwellen-Transformator umkehrt. Das elektrische Feld entsprechend den Pfeilen pflanzt sich in dem zweiten Viertelwellen-Transformator fort, bis die Energie das freie Ende des zylindrischen Leiters 60a erreicht, wo eine abermalige Umkehr der Richtung der Hochfrequenzenergie erfolgt und nun eine Ausbreitung durch den dritten Viertelwellentrans­ formator stattfindet. Das elektrische Feld entsprechend den Pfeilen 65 der Hochfrequenzenergie im dritten Viertelwellen- Transformator breitet sich aus, bis es das Ende des zylindri­ schen Leiters 60a erreicht. Die drei Viertelwellen-Transfor­ matoren sind also so zusammengefaltet, daß die Länge dieser drei Viertelwellen-Transformatoren annähernd gleich derjeni­ gen eines einzigen Viertelwellen-Transformators ist.

Eine Mehrzahl von Dioden 68, vorliegend elf PIN-Dioden, die sich in dem Raum 69 befinden, der aus den nachfolgend ange­ gebenen Gründen keinen Resonanzzustand aufweist, verbindet elektrisch verschiedene Punkte des Ringleiters 60d mit der elektrisch leitfähigen Abschlußplatte 70, wobei der Ringlei­ ter 60d mit dem zylindrischen Leiter 60a durch die Kurzschluß­ platte 60c verbunden ist, wobei die Verbindung über die PIN- Dioden selektiv in Abhängigkeit von Steuersignalen geschieht, die an die Dioden 68 über Leitungen 74 und Tiefpaßfilter 76 angelegt werden.

Die elektrisch leitfähige Abschlußplatte 70, welche zusammen mit dem Gehäuse 50 den Außenleiter des dritten Viertelwellen- Transformators bildet, ist mit dem Gehäuse 50 vermittels Schrauben 72 verbunden. Es sei bemerkt, daß die Hochfrequenz­ drosseln 35 (Fig. 1 und 2) einen Gleichstromrückleitungs­ pfad zur Erde für die Steuersignale darstellen, welche über die PIN-Dioden 68 fließen. Der Umfang der Innenwand des Gehäu­ ses 50 in dem nicht in Resonanz befindlichen Raum 69 ist weni­ ger als eine halbe Wellenlänge (Dπ<λ/2), so daß Schwingungs­ formen höherer Ordnung, welche durch die selektive Ankopp­ lung verschiedener Teile des Ringleiters 60d an die elektrisch leitfähige Abschlußplatte 70 in dem nicht in Resonanz befind­ lichen Raum 69 aufgrund der eintreffenden Hochfrequenzenergie angeregt werden, aus dem Phasenschieber 20a nicht austreten können. Wird also der Umfang auf weniger als eine halbe Wel­ lenlänge beschränkt, so befindet sich der nicht in Resonanz befindliche Raum 69 gleichsam jenseits der Grenzfrequenz für diese Schwingungszustände höherer Ordnung. Die niedrigste Schwingungsordnung, nämlich die Grundwelle, ist diejenige, bei der sämtliche PIN-Dioden 68 gesperrt sind und das elek­ trische Feld der Hochfrequenzenergie in dem nicht in Resonanz befindlichen Raum 69 gleichförmig verteilt ist. Fig. 4 zeigt in Aufsicht die Abschlußplatte 70. Wie bereits gesagt, ver­ binden Schrauben 72 die Abschlußplatte 70 mit dem Gehäuse 50, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, so daß das freie Ende des Ringleiters 60d überdeckt wird, und elf Tiefpaßfilter 76 sind symmetrisch auf einem Kreis angeordnet, wobei dieser Kreis einen Durchmesser hat, der annähernd demjenigen des Ringlei­ ters 60d (Fig. 1) entspricht, und weiter sind auf die Tiefpaß­ filter axial ausgerichtete, zugehörige PIN-Dioden 68 vorgese­ hen. Fig. 5 ist eine Explosionsdarstellung des oberen Tei­ les eines der Phasenschieber 20a bis 20d. Die PIN-Dioden 68 sind in Axialrichtung angeordnet und symmetrisch am Umfang des Ringleiters 60d vorgesehen, wobei die Anoden der Dioden 68 mit dem Ringleiter 60d Verbindung haben. Die Kathoden der Dioden 68 haben Verbindung mit entsprechenden der Tiefpaßfil­ ter 76, welche an der Abschlußplatte 70 montiert sind. Die Steuersignale, welche zur Steuerung der einzelnen Dioden 68 dienen, werden über die Leiter 74 zugeführt, wie bereits ge­ sagt wurde. Der Durchmesser D der Innenwand des Gehäuses 50 ist in der dargestellten Weise kleiner als eine halbe Wellen­ länge, geteilt durch π(λ/2π)), so daß der Umfang der In­ nenwand des Gehäuses 50 kleiner als eine halbe Wellenlänge ist, wie ebenfalls oben schon festgestellt wurde. Eine derar­ tige Anordnung ermöglicht eine vierstellige binäre Genauig­ keit der Phasenverschiebung von 0° bis 180° für jedes Paar von Phasenschiebern 20a, 20b und 20c, 20d, was zu einem Pha­ senverschiebungsschritt von 11,25° führt, je nachdem, welche der Dioden 68 leitend geschaltet ist, so daß eine gewünschte Phasenverschiebung empirisch erreicht wird, indem selektiv ausgewählte der Dioden 68 leitend geschaltet werden, um eine gewünschte Phasenverschiebung bei minimalen Verlusten zu er­ reichen und wobei entsprechende Daten in den Festwertspei­ chern 47 und 48 (Fig. 2) gespeichert sind. Für minimale Lei­ stungsverluste in jedem der Phasenschieber 20a bis 20d für eine gegebene Phasenverschiebung, beispielsweise von 180° sind bei jedem Phasenverschieber 20a bis 20d bestimmte der Dioden 68 leitend geschaltet, so daß sich beispielsweise 90° Phasenverschiebungen in jedem der Phasenschieber 20a bis 20d ergeben, derart, daß eine Phasenverschiebung von 90° am Aus­ gang des ersten Hybridkopplers 24 gegeben ist und eine Pha­ senverschiebung von 90° am Ausgang des zweiten Hybridkopplers 37 gegeben ist, so daß schließlich eine Phasenverschiebung von 180° erhalten wird. Nachdem zwei Paare von Phasenschie­ bern, nämlich die Phasenschieberpaare 20a und 20b sowie 20c und 20d, vorgesehen sind, und jedes Phasenschieberpaar eine Genauigkeit von vier Binärbits verwirklicht, erhält man einen Phasenschieber von 0° bis 360° mit einer fünfstelligen binä­ ren Genauigkeit. Für das bessere Verständnis der Wirkungswei­ se der Phasenschieber 20 und des Aufbaus dieser Phasenschie­ ber zeigt Fig. 6 schematisch einen solchen Phasenschieber 20 mit drei Viertelwellen-Transformatoren, welche abweichend von der praktischen gefalteten Anordnung hintereinander gezeich­ net sind, zusammen mit den Dioden 68 (Fig. 1), welche durch Schalter 80 versinnbildlicht sind. Ein an dem Eingang 82 mit der Eingangsimpedanz von 50 Ohm eingegebenes hochfrequentes Eingangssignal breitet sich entlang des koaxialen Transforma­ tors 86, welcher der erste Viertelwellen-Transformator ist, der von dem zylindrischen Leiter 60b und der Innenwand der Hülse 59 (Fig. 1) gebildet ist, aus, wobei dieser Transfor­ mator in Fig. 6 durch den Außenleiter 84 und den Innenleiter 85 dargestellt ist. Die elektrische Länge des koaxialen Vier­ telwellen-Transformators 86 beträgt vorliegend 0,260 Wellen­ längen, also annähernd eine Viertelwellenlänge und der Wel­ lenwiderstand beträgt 29,6 Ohm. Ein zweiter koaxialer Viertel­ wellen-Transformator 88 entsprechend dem zweiten der vorer­ wähnten, seriengeschalteten Viertelwellen-Transformatoren wird durch die Innenwand des zylindrischen Leiters 60a und die Außenwand der Hülse 59 bei der praktischen Ausführungs­ form nach Fig. 1 gebildet und besitzt eine elektrische Län­ ge von 0,254 Wellenlängen, also annähernd einem Viertel der Wellenlänge und hat einen Wellenwiderstand von 8,8 Ohm. Ein dritter Koaxialtransformator 89, welcher dem dritten der in Serie geschalteten Viertelwellen-Transformatoren entspricht, wird durch die Außenwand des zylindrischen Leiters 60a und die Innenwand des Gehäuses 50 der praktischen Ausführungsform nach Fig. 1 gebildet und besitzt eine elektrische Länge von 0,198 Wellenlängen, also wiederum etwa einem Viertel der Wel­ lenlänge, und hat einen Wellenwiderstand von 2,7 Ohm. Der Ausgang von dem Koaxialtransformator 86 wird an den Eingang des Koaxialtransformators 88 angekoppelt und der Ausgang des Koaxialtransformators 88 wird an den Eingang des Koaxial­ transformators 89 angekoppelt, nachdem ein gemeinsamer Innen­ leiter 85 und ein gemeinsamer Außenleiter 84 vorgesehen sind. Ein Abschlußleiter 87, welcher der elektrisch leitfähigen Ab­ schlußplatte 70 der Ausführungsform nach Fig. 1 äquivalent ist, ist mit dem Ende des Außenleiters 84 verbunden und von dem Innenleiter 85 derart beabstandet, daß ein Raum 90 ent­ steht. Dieser Raum 90 entspricht dem nicht in Resonanz be­ findlichen Raum 69 gemäß Fig. 1 und ist dadurch resonanzfrei gehalten, daß der Umfang der Innenwand des Außenleiters 24 kleiner als eine halbe Wellenlänge ist. Signale, welche über die Steuersignal-Sammelleitung 42 zugeführt werden, betätigen selektiv die in dem Raum 90 befindlichen Schaltmittel 80, so daß elektrisch ganz bestimmte Teile des Innenleiters 85 mit bestimmten Teilen des Außenleiters 84 in Verbindung gesetzt werden. Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung des die Schaltmittel enthaltenden Endes des Phasenschiebers 20 nach Fig. 6, wobei die Schaltmittel 80a und 80b und bestimmte Teile 92a und 92b des Innenleiters 85 und der entsprechenden Teile des Abschlußleiters 87 umgrenzt sind, und Schwingungs­ moden höherer Ordnung in den nicht ausgewählten Teilen dieser Leiterbereiche angenommen sind. Ein elektrisches Feld, darge­ stellt durch die Pfeile 95, welches die zu dem Raum 90 hin bzw. von diesem Raum weg wandernde Hochfrequenzenergie ver­ sinnbildlicht, ist von dem Innenleiter 85 zu dem Außenleiter 84 orientiert. Der Abschlußleiter 87 steht mit dem Außenlei­ ter 84 in Verbindung und hat, wie ebenfalls bereits festge­ stellt, von dem Innenleiter 85 zur Bildung des Raumes 90 be­ stimmten Abstand. Ausgewählte Bereiche 92b des Innenleiters 85 und des Abschlußleiters 87 enthalten die Schaltmittel 80b in durchgeschaltetem Zustand, so daß eine elektrische Kopp­ lung zwischen einem ausgewählten Bereich des Innenleiters 85 und einem ausgewählten Bereich des Abschlußleiters bzw. Au­ ßenleiters zustande kommt. Ein wesentliches elektrisches Po­ tential zwischen diesen ausgewählten Bereichen 92b ist nicht festzustellen, so daß zwischen den genannten ausgewählten Be­ reichen 92b der einander gegenüberstehenden Leiterteile ein elektrisches Feld nicht festzustellen ist. Dort, wo noch die Schalter 80a nicht ein­ geschaltet sind, haben die als nicht ausgewählt zu bezeich­ nenden Bereiche 92a des Innenleiters 85 einerseits und des Abschlußleiters 87 andererseits unterschiedliches Potential, so daß ein elektrisches Feld entsprechend den Pfeilen 95 vor­ handen ist. Aufgrund des Vorhandenseins von Hochfrequenzener­ gie in den nicht ausgewählten Bereichen 92a werden Schwin­ gungsmoden höherer Ordnung zugelassen und ein vorbestimmter Reflexionskoeffizient ergibt sich in dem Phasenschieber 20 mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung entsprechend einem vorbestimmten Reflexionskoeffizienten, welcher einer Hochfre­ quenzenergie erteilt wird, die in den Phasenschieber ein­ tritt und ihn wieder verläßt. Der Schwingungsmodus niedrig­ ster Ordnung ist derjenige, bei dem sämtliche die Schaltmit­ tel jeweils enthaltende Bereiche nicht angewählt werden, so daß sich das elektrische Feld entsprechend den Pfeilen 95 gleichförmig zwischen sämtlichen Leiterbereichen des Innen­ leiters 85 und der Abschlußplatte 87 verteilt. Durch selekti­ ve Einschaltung der Schaltmittel 80 (Fig. 6) kann eine aus­ gewählte einer Mehrzahl vorbestimmter Phasenverschiebungen zwischen der in den Phasenschieber 20 eintretenden Hochfre­ quenzenergie und der reflektierten Hochfrequenzenergie er­ zeugt werden, welche den Phasenschieber 20 verläßt, indem ausgewählte Bereiche des Innenleiters 85 elektrisch mit aus­ gewählten Bereichen des Abschlußleiters 87 vermittels der Schaltmittel 80b gekoppelt werden, so daß diese ausgewählten Bereiche, die insgesamt mit 92b bezeichnet sind, im wesent­ lichen gleiches elektrisches Potential erhalten, während die nicht ausgewählten Bereiche 92a unterschiedliches elektri­ sches Potential annehmen können. Durch die jeweils unter­ schiedliche Auswahl der zu koppelnden bzw. nicht zu koppeln­ den Leiterbereiche werden jeweils unterschiedliche Schwin­ gungsmoden höherer Ordnung gewählt, so daß unterschiedliche Reflexionskoeffizienten in dem Phasenschieber 20 verwirk­ licht werden und vorbestimmte unterschiedliche Phasenverschie­ bungen zwischen der den Phasenschieber 20 erreichenden und der von ihm austretenden Hochfrequenzenergie erzeugt werden.

Claims (10)

1. Reflexions-Phasenschieber

• - mit einer koaxialen Übertragungsleitung, die einen Innenleiter und einen Außenleiter aufweist;
• - mit einem Eingangs- und Ausgangsanschluß, welchem Hochfrequenzenergie zuführbar und von welchem phasen­ verschobene Hochfrequenzenergie abnehmbar ist, wobei ein erstes Ende des Innenleiters und ein erstes Ende des Außenleiters diesen Eingangs- und Ausgangsanschluß des Phasenschiebers bilden;
• - mit einer mit dem anderen Ende des Außenlei­ ters der koaxialen Übertragungsleitung verbundenen leitenden Ab­ schlußplatte (70, 87), die über ein Dielektrikum (Raum 69, 90) von dem anderen Ende (60d) des Innenleiters beab­ standet ist; und
• - mit einer Schalteranordnung (68, 80), die zwischen dem genannten Ende (60d) des Innenleiters und der Abschlußplatte (70, 87) angeordnet ist und die mittels eines Steuersignales derart steuerbar ist, daß in Abhängigkeit von dem Steuersignal eine Mehrzahl unter­ schiedlicher Reflexionskoeffizienten und damit eine Mehrzahl vorbestimmter Phasenverschiebungen zwischen der eingegebenen Hochfrequenzenergie und der abgenomme­ nen Hochfrequenzenergie wählbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Schalteranordnung eine Mehrzahl von Schaltmitteln ent-
hält, die jeweils zwischen unterschiedlichen vorbestimmten Punkten des genannten anderen Endes des Innenleiters einerseits und un­ terschiedlichen vorbestimmten Punkten der Abschlußplatte (70, 87) anderer­ seits angeordnet und je durch ein Steuersignal derart steu­ erbar sind, daß ein ausgewählter Punkt oder mehrere ausge­ wählte Punkte des genannten anderen Endes des Innenleiters einerseits und der zugeordnete Punkt bzw. die mehreren zugeordneten Punkte der Abschlußplatte andererseits miteinander verbunden werden, und
daß in dem Raum (69, 90) zwischen dem genannten anderen Ende (60d) des In­ nenleiters und der Abschlußplatte (78, 87) jeweils unterschiedliche Schwingungsmoden aufgrund selekti­ ver Einschaltung der Schaltmittel (68; 80) zugelassen wer­ den.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (68, 80) von PIN-Dioden (68) gebildet sind.

3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Mehrzahl von in Serie geschalteten Vier­ telwellen-Transformatoren (60b, 59; 60a, 59; 60a, 50; 86, 88, 89) vorgesehen ist, um die Hochfrequenzenergie von einer ver­ hältnismäßig hohen Eingangsimpedanz zu einer verhältnis­ mäßig niedrigen Ausgangsimpedanz zu transformieren, daß Mittel (30, 34, 36; 82) zur Einkopplung von Hochfrequenz­ energie an einem ersten Ende der Mehrzahl von in Serie ge­ schalteten Viertelwellen-Transformatoren und zur Auskopplung von Hochfrequenzenergie von diesem Ende vorgesehen sind, wobei der erste (60b, 59; 86) der in Serie geschalteten Viertelwellen-Transformatoren die Hoch­ frequenzenergie am Eingangs- und Ausgangsanschluß des Pha­ senschiebers abgibt und wobei die koaxiale Übertragungslei­ tung im wesentlichen denselben Wellenwiderstand hat, wie die verhältnismäßig niedrige Ausgangsimpedanz des letzten (60a, 59; 89) der in Serie geschalteten Viertelwellen- Transformatoren.

4. Phasenschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei in Serie geschaltete Viertelwellen-Transformatoren (60b, 59; 60a, 59; 60a, 50) vorgesehen sind, deren erster (60b, 59) konzentrisch zu einem zweiten (59, 60a) dieser Viertelwel­ len-Transformatoren ist und einen Außenleiter (59) hat, der zugleich den Innenleiter des zweiten (59, 60a) bildet und wobei ferner der erste und der zweite der drei in Serie geschalteten Viertelwellen-Transformatoren konzentrisch zu dem dritten (60a, 50) angeordnet sind und der Innenleiter (60a) des dritten (60a, 50) den Außenleiter des zweiten Viertelwellen-Transformators bildet.

5. Phasenschieber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Übertragungsleitung und die in Serie geschalteten Viertelwellen- Transformatoren (60b, 59, 60a, 50) zylindrisch sind und daß die Schaltmittel (68) axial angeordnet und sym­ metrisch verteilt zwischen einem äußeren Kreis des anderen Endes (60d) des Innenleiters und entsprechend axial fluchtenden Teilen der Abschlußplatte (70) vorgesehen sind.

6. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte (70) solchen Abstand von dem ihr gegenüberliegenden Ende (60d) des Innenleiters der Übertra­ gungsleitung hat, daß ein mit Bezug auf die Nenn-Betriebs­ frequenz resonanzfrei gehaltener Raum (69) gebildet ist.

7. Verwendung eines Phasenschiebers nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, in einer Einrichtung (10) zur wahlweisen Einstellung verschiedener Phasenverschiebungen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Koppler (24, 37) mit einem Eingang, zwei Ausgängen und einem in geeigneter Weise abgeschlossenen, insbesondere geerdeten (35) An­ schluß, wobei der Eingang (30) des ersten Kopplers (24) den Eingang (28) der Phaseneinstellungseinrichtung (10) bildet und der Eingang (34) des nächstfolgenden Kopplers (37) mit dem Ausgang des vorhergehenden Kopplers (24) verbunden ist und schließlich ein Ausgang (36) des letzten Kopplers (37) den Ausgang (38) der Phaseneinstelleinrichtung (10) darstellt und wobei schließlich Phasenschieber (20a, 20b, 20c, 20d) ent­ sprechend den Ansprüchen 1 bis 8 jeweils mit den freien An­ schlüssen (34, 36, 30, 34) der hintereinander angeordneten Koppler verbunden sind.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Reflexions-Phasenschiebern (20a, 20b; 20c, 20d) vorgesehen sind und daß zwei hintereinander geschal­ tete Hybridkoppler (24, 37) mit ihren freien Anschlüssen an die Phasenschieberpaare angeschlossen sind.

9. Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Paaren von Reflexions-Phasenschiebern gemein­ same Steuersignale (42, 43) zuführbar sind.