DE3638253A1 - Kupplungsstueck mit einstellbarer laenge zur anwendung in einer hf-koaxialleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung, die in eine Mikrowellenleitung eingebaut werden kann, damit die Leitungslänge und dadurch der relative Phasenwinkel der übertragenen Welle gesteuert werden können.

Jahrelang hat die Mikrowellenindustrie zur Optimierung des Verhaltens phasenabhängiger Baueinheiten und Systeme Längen­ stücke von Mikrowellenleitungen einer Phasenanpassung unter­ zogen. Das herkömmliche Verfahren, bei dem tatsächlich Längenstücke der Leitung abgeschnitten wurden, wurde durch die Verwendung von Vorrichtungen vom Typ der "Schiebeposau­ nen" ergänzt, durch die sich zwar das Abschneiden erübrigte, die Größe, das Gewicht und die Zuverlässigkeit jedoch nach­ teilig beeinflußt wurden. Gemeinsame Nachteile beider Ver­ fahren waren ihre Unfähigkeit zur Erzielung einer Abstim­ mung mit hoher Auflösung, die Schwierigkeiten des Einstell­ vorgangs und die Anschlußkompatibilität.

Nach der Erfindung wird eine zentrale zylindrische Spann­ hülse vorgesehen, die an ihrer Innenwand Gewinde mit ent­ gegengesetzter Steigung aufweist. Es sind zwei mit Gewinde versehene Kabelhaltebüchsen vorgesehen, jeweils eine für jedes Ende der Spannhülse. Die Gewinde an jeder Büchse sind vorzugsweise gleichmäßig, jedoch entgegengesetzt steigend, so daß ein Drehen der Spannhülse bewirkt, daß beide Kabel­ enden zur Verkürzung der Leitung nach innen oder zur Ver­ längerung der Leitung nach außen bewegt werden.

Vorzugsweise sind die zum Festhalten des Kabels verwendeten Gewindebüchsen geschlitzt, damit eine "Glitch"-beständige Abstimmung erhalten wird. Die mittels der geschlitzten Büchsen erzielten Kontakte erlauben eine Einstellung der Leitung während des Systembetriebs, ohne daß kurzzeitige Spannungs- oder Stromspitzen auftreten, die Mikrowellen­ halbleiter in Senderschaltungen zerstören könnten.

Das Mehrfachdrehkonzept ermöglicht eine Einstellung mit Grad- Bruchteilen ohne großen Aufwand. Anders als bei dem Abschnei­ de- und Versuchsverfahren kann der Phasenabgleich ohne wei­ teres bei der Herstellung in der Fabrik oder erst am Ein­ satzort durchgeführt werden. Komplizierte Radarsysteme mit phasengesteuerten Strahlerfeldern machen von vielen Fest­ körpermodulen Gebrauch, die miteinander verbunden sind. Sollte es erforderlich werden, Module wegen Ausfall oder Zerstörung auszutauschen, kann die exakte Phaseneinstellung wieder er­ halten werden. Diese Möglichkeit der Wiedereinstellung an Ort und Stelle kann den Unterschied zwischen einem funktions­ fähigen oder nicht funktionsfähigen Radarsystem ausmachen. Das Merkmal der Wiedereinstellbarkeit ergibt sich aufgrund der Verwendung von Sicherungsmuttern und der Spannhülse. Die unterschiedlichen Gewinde der Spannhülse ermöglichen deren Drehung, ohne daß die Winkelbeziehung des Phasenkabels beein­ trächtigt wird. Dies ist besonders dort wichtig, wo die Kabel zu winkeltreuen Profilen gebogen sind. In diesem Zu­ sammenhang ist zu beachten, daß ein Verbiegen kurzer Längen­ stücke halbstarrer Kabel mit einem Durchmesser von 2,2 oder 3,6 mm nahezu stets zu Spannungsbrüchen der Kupferabschir­ mung führt. Unter normalen Bedingungen ist dies ein ver­ hängnisvolles Ereignis.

Mit Hilfe der Erfindung sollen die geschilderten Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden, und es soll eine kostengünstige Phasenabgleichvorrichtung geschaffen werden, die leicht einzubauen, zu betreiben und während des Betriebs einzustellen ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der Phasenabgleich­ vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Phasenabgleichvorrichtung im zusammengebauten Zustand,

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt der geschlitzten Kabel­ büchsen,

Fig. 4 einen Schnitt der Phasenabgleichvorrichtung in einem Anfangsstadium der Einstellung und

Fig. 5 einen Schnitt einer zusammengebauten Phasenabgleich­ vorrichtung mit den Sicherungsmuttern in der Siche­ rungsposition.

Fig. 1 zeigt in Form einer Explosionsdarstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Eine Spannhülse 10 kann die offenen Enden eines Koaxialkabels aufnehmen, das durch Kabelbüchsen 11 und 12 geführt ist, wobei die Innenleiter jeweils in Verbindungsstiften 15 und 16 enden. Sicherungsmuttern 13 und 14 weisen auf ihren Innenwandflächen ein Gewinde auf, das mit dem Gewinde auf den Außenwandflächen der Kabelbüchsen 11 und 12 zusammenpaßt (siehe Fig. 4 und Fig. 5). Die Kabelbüchsen 11 und 12 enthalten vorteilhafter­ weise zwei Schlitze 17, 18, die in dem Seitenwandabschnitt des Drehteils 31 gebildet sind, wo die Gewinde entfernt wor­ den sind. Die zwei Schlitze 17, 18 dienen dazu, eine Reib­ sperre der jeweiligen Gewinde mit dem Innengewinde der Spann­ hülse 10 zu bilden. Wie Fig. 3 zeigt, werden die Schlitze 17, 18 vor der Anwendung vorzugsweise zusammengedrückt, da­ mit die gewünschte Spannung zwischen den ineinandergreifen­ den Gewinden erzielt wird. Die Wirkungsweise der Schlitze als Reibsperren ist in der US-PS 30 406 (Reissue Patent) beschrieben.

In den Fig. 4 und 5 ist ein vergrößerter Schnitt eines zusammengebauten Koaxialleitungs-Kupplungsstücks dargestellt. Das Koaxialkabel 21 ist so in die Kabelbüchse 11 eingescho­ ben, daß der Innenleiter 40 fest im Stiftverbinder 41 sitzt. In gleicher Weise ist der Innenleiter 40 a in den Stiftver­ binder 41 b geschoben. Die Sicherungsmuttern 13 und 14 werden angezogen, wie in Fig. 5 dargestellt ist, sobald die Lei­ tungslänge festgelegt worden ist. Da die Gewinde 50 und 51 entgegengesetzte Steigungen haben, kann die effektive Länge der Leitung durch Drehen der Spannhülse 10 eingestellt wer­ den, wobei sich eine differentielle Einstellung der Leitung ergibt.

In Fig. 4 hat die elektrische Länge der Leitung gemäß der Darstellung nahezu den Maximalwert, wobei die Verbindungs­ stifte 15 und 16 miteinander in Kontakt stehen, wie zu er­ kennen ist. In Fig. 5 ist die elektrische Länge der ver­ bundenen Leitungen 20 und 21 durch das teleskopartige Ineinan­ derschieben der Verbindungsstifte 15 und 16 verkürzt.

Es ist zu erkennen, daß die Sicherungsmuttern 13 und 14 weggelassen werden können und daß zum Halten der Kabelbuch­ sen in der gewünschten Voreinstellposition auf die durch die Schlitze 17 und 18 erzeugte Reibung zurückgegriffen wer­ den kann. Wo die gewünschte Büchsenposition bekannt ist, können die Büchsen 11 und 12 zur Festlegung der gewünschten Leitungslänge mit der Spannhülse 10 verlötet werden. Die Ver­ wendung der durch Reibung wirkenden Sicherungsschlitze 17 und 18 wird jedoch bevorzugt. Wie in der erwähnten US-PS 30 406 erläutert ist, sind die Schlitze 17 und 18 von dia­ metral gegenüberliegenden Seiten her in den Körper über eine Strecke eingeschnitten, die größer als der Radius beim Dreh­ abschnitt 31 ist. Die Schlitze 17 und 18 werden danach so zusammengedrückt, wie in Fig. 3 dargestellt ist, damit die gewünschte Reibungsbelastung zwischen den Gewinden auf den Kabelbüchsen 11 und 12 sowie den Innengewinden der Spann­ hülse 10 erzielt wird,

Zum Herabsetzen unerwünschter Signalreflexionen sollte die Impedanz der Phasenabgleichvorrichtung an die Impedanz der gekoppelten Leitungen angepaßt sein. Für RG-405-Kabel und RG-402-Kabel, deren Impedanz 50 Ohm beträgt, gelten folgende Dimensionen einer einsatzfähigen Phasenabgleichvorrichtung:

1) Minimale Verschiebungslänge20,32 mm 2) maximale Verschiebungslänge25,91 mm 3) mechanische Einstellung7 Drehungen
(2520°) 4) Phaseneinstellung- 30°
bei 8,2 GHz
- 50°
bei 12,4 GHz

Für die Herstellung der Phasenabgleichvorrichtung gewählte Materialien sind Messing, Beryllium und Kupfer. Bei gewissen Anwendungsfällen können auch leitende Kunststoffe verwendet werden.

Die Erfindung ist hier im Zusammenhang mit einem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel beschrieben worden, doch kann der Fachmann erkennen, daß im Rahmen der Erfindung ohne wei­ teres Abwandlungen und Änderungen möglich sind.

Claims (4)

1. Kupplungsstück mit einstellbarer Länge zur Anwendung in einer HF-Koaxialleitung, gekennzeichnet durch

• a) eine Spannhülse mit einer offenen, inneren Zylinder­ wandfläche, wobei an den entgegengesetzten Enden die­ ser Innenwandfläche Gewinde mit entgegengesetzter Steigung angebracht sind,
• b) zwei Kupplungsbüchsen, die jeweils eine äußere zylindri­ sche Fläche aufweisen, die mit einem Gewinde versehen ist, das zu einer der mit Gewinde versehenen Innen­ wandflächen an den beiden Enden der Spannhülse paßt, und die ferner zylindrische Innenflächen aufweisen, die mit zugehörigen zylindrischen Außenabschirmungen zu verbindender Koaxialkabel elektrisch in Kontakt stehen,
• c) einen zentralen Koaxialleiter mit teleskopartig in­ einander passenden männlichen und weiblichen Verbindern, die an ihren zentralen, am weitesten innenliegenden En­ den verschiebbar verbunden sind, wobei diese männli­ chen und weiblichen Verbinder Mittel zum Anschließen an einen der Innenleiter eines angeschlossenen Koaxial­ kabels aufweisen, wodurch die elektrische Länge des Kupplungsstücks durch Drehen der Spannhülse verändert werden kann.

2. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungsbüchsen mit einem Schlitz versehen ist, der in einem gewindefreien Abschnitt der Büchse angebracht ist, der sich um eine Strecke radial nach innen erstreckt, die wesentlich größer als der Radius der Büchse ist.

3. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungsbüchsen mit zwei Schlitzen mit gleicher Tiefe versehen ist, die im gewindefreien Ab­ schnitt der Büchse angebracht sind und sich von diametral gegenüberliegenden Flächen aus radial nach innen über eine Strecke erstrecken, die wesentlich größer als der Radius der Büchse ist, wobei diese Schlitze ein Zusammendrücken der Gewindeabschnitte während der Herstellung ermöglichen, damit eine axiale Reibungsbelastung zwischen der Spannhülse und den mit Gewinde versehenen Büchsen erzielt wird, was zur Erzielung eines besseren elektrischen Kontakts ein Selbst­ sperrdrehmoment zur Folge hat.

4. Kupplungsstück nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Sicherungsmuttern mit einer inneren Gewindebohrung, die mit den mit Gewinde versehenen äußeren Zylinderflächen der Kupplungsbüchse zusammenpaßt.