DE715477C - Aus koaxialen Leitern gebildeter abgestimmter Kreis - Google Patents

Description

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Bur. tn^:l^r—^^;t 25 FEB. 1942

AUSGEGEBEN AlW
22. DEZEMBER 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVI 715477
KLASSE 21 a 4 GRUPPE 69

155014 VIII aj21 a*

International Standard Electric Corporation in Neuyork, V. St. A. Aus koaxialen Leitern gebildeter abgestimmter Kreis

Patentiert im Deutschen Reich vom 15. Mai 1936 an
Patenterteilung bekanntgemacht am 27. November 1941

Die Priorität der Anmeldung; in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 17. Mai 1935

ist in Anspruch.genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus koaxialen Leitern gebildeten, abgestimmten Kreis für Ultrakurzwellen. Schleifenresonanzkfeise oder geschlossene Abstimmkreise werden- bekanntlich in der Hochfrequenztechnik vielfach verwendet, beispielsweise bei Hochfrequenzverstärkern, Filtern, Schwingungserzeugungsschaltungen und Sperrkreis sen. Für Schwingungen oberhalb 300 Mega-Hertz können zweckmäßig koaxiale Leiter als Abstimmkreise verwendet werden. Wenn die Resonanzfrequenz solcher koaxialer Leiter regulierbar sein soll, werden meistens ineinandergreifende koaxiale Leiterabschnitte benutzt. Die Verwendung solcher Teleskopabschnitte · ist jedoch mit gewissen Schwierigkeiten verknüpft, da die notwendigen mechanischen Haltevorrichtungen kompliziert werden. Außerdem entstehen Reilexionsstellen an den Enden der verschiebbaren Abschnitte auf Grund der plötzlichen Veränderung der Durchmesser des Innen- und Außenleiters. Außerdem ist die genaue Abstimmung solcher Kreise schwierig und erfordert umständliche Einstellvorrichtungen.

Es ist bekannt, daß die Resonanzfrequenz koaxialer Leiter durch eine Veränderung der Lage des Inncnleitevs gegenüber dem Außenleiter geändert werden kann. Es sind auch bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen normalerweise der Innenleiter gegenüber dem Außenleiter eine geringe Exzentrizität besitzt und bei denen durch Änderung ' dieser Exzentrizität eine geringe Veränderung der Frequenz nach oben oder unten erzielt werden kann. Bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch nur eine Frequenzänderung in sehr kleinen Grenzen möglich. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Anordnung, bei der auf einfache Weise eine verhältnismäßig große Frequenzänderung in beiden Richtungen erzielt werden kann.

Eine Doppelleitung mit sehr geringer Dämpfung, deren Länge etwa ein Viertel der Wellenlänge beträgt, besitzt eine Eingangsimpedanz, die gleich dem Quadrat des Wellenwiderstandes dividiert durch die an den Ausgangsklemmen angeschlossene Endimpedanz ist. Wenn diese Endimpedanz sehr niedrig ist, z. B. durch eine direkte Verbindung zwischen den Ausgangsenden der beiden Leiter, so kann die Eingangsimpedanz sehr hoch sein, und die^ Schaltung wird zu einer Nachbildung eines Schleifenresonanz- oder Sperrkreises bei der Frequenz, bei der der Kreis tatsächlich ein Viertel der Wellenlänge

beträgt. Bei koaxialen Leitern, zwischen deren Ausgangsenden eine Kurzschlul.iimpedanz oder eine Impedanz gleich XnIl liegt, ist festgestellt worden, dai.i die elektrisch-.· 'Wellenlänge, bei welcher der Kreis als Sperrkreis wirkt, im allgemeinen nur ganz wenig mehr als das Vierfache der physikalischen Länge der koaxialen Leitung beträgt. ILs hat sich ferner gezeigt, daß die Resonanzfrequenz eines solchen, eine viertel Wellenlänge betragenden Kreises abnimmt, wenn rler Mittelleiter'am Eiugangsende exzentrisch zu dem umgebenden Leiter liegt, und umgekehrt, clatj die Resonanzfrequenz steigt, wenn die Leiter am Ausgangs- bzw. an dem kurzgeschlosseneu Ende exzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Ausdruck koaxiales Leitersystem wird nachstehend im allgemeinen Sinne gebraucht, um konzentrische und exzentrische ■ 20 Leiteranordnungen zu kennzeichnen.

Gemäß der Erfindung wird bei einem zur Frequenzbestimmung dienenden Resonanzkreis mit zwei Anschlüssen, der aus einem zylindrischen Außenleiter und einem in diesem angeordneten Innenleiter besteht, die annähernd eine Viertelwellenlänge lang und an einem Ende kurzgeschlossen sind, eine Einstellvorrichtung an jedem Ende des Kreises vorgesehen, durch die die Exzentrizität des Innenleiters an beiden Enden unabhängig voneinander einstellbar ist. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, die Resonanzfrequenz nach beiden Richtungen in verhältnis- ·-. mäßig weiten Grenzen zu ändern. Im nachstehenden sind einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele an Hand der Abbildungen näher beschrieben.

Die Abb. 1 zeigt einen Mittelleiter 1 und einen Außenleiter 2, die durch die _v\bstandshalter 3 und 4 in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten werden. Die Leiter 1 und 2 können aus Kupfer oder einem sonstigen Material mit geringem Widerstand be- - ■ stehen. Die Abstandshalter 3 und 4, die mit je einer Mittelöffnung versehen sind, die zur Aufnahme des Mittelleiters dient, passen genau in das Ende des Außenleiters 2 und können aus Messing oder einem sonstigen Material mit geringem Widerstand bestehen, 5» so daß der Abstandshalter 4, der in direkter Berührung mit den Leitern 1 und 2 steht, als Verbindungsglied mit sehr niedriger Impedanz zwischen den Enden der verbundenen Leiter dient. Der Leiter 1 reicht nicht bis an den Abstandshalter 3 heran, sondern wird an diesem Ende durch einen längs gerichteten Stab aus Glas oder einem sonstigen Isolierstoff, der durch die öffnung der Abstandshalter 3 ragt, gehalten. Die Mittelöffnungen fio der Buchsen 3 bzw. 4 bestehen aus einem in der Abb. 2 bei 6 gezeigten Schlitz, so daß das Ende des Leiters 1, das sich durch die Buchse 4 erstreckt, seitlich in den Schlitz (> · ¹ in eine dem Leiter 2 gegenüber exzentrische ; Lage verschoben werden kann. Um die Lage j des Leiters 1 in dem Schlitz 6 verschieben zu können, sind die Stellschrauben 7 vorgesehen, die in entgegengesetzten Richtungen gegen den Leiter τ drücken. Durch Lockerung der einen und durch Anziehen der entgegengesetzten Schraube 7 kanu der Leiter 1 beliebig seitlich verschoben werden. Die normale Frequenz der koaxialen Leiteranordnung 1, 2 erhält man, wenn der Mittelleiter 1 konzentrisch zu dem Außenleiter 2 liegt. Diese Frequenz steigt jedoch, wenn der Leiter 1 seitlich aus seiner Mittellage in dem Schlitz 6 der Buchse4 verschoben wird. Soll jedoch die Resonanzfrequenz herabgesetzt werden, so wird zunächst .das Ende des Leiters 1, das sich durch rlie Buchse 4 erstreckt, konzentrisch zu dem Leiter 2 eingestellt. Erst danach werden die Schrauben S so gedreht, daß der Glasstab 5 seitlich aus seiner Mittellage in dem Schlitz des Abstandhalter:* 3 verschoben wird. Wenn das von dem Glasstab getragene Ende des Leiters 1 exzentrisch zu dem Leiter 2 liegt, sinkt die Resonanzfrequenz. Auf diese Weise kann die Resonanzfrequenz eines solchen koaxialen Leitersystems leicht erhöht oder herabgesetzt werden, ohne die Träger der Leiter zu beeinträchtigen oder unzweck- · mäßige Einstellungen der linearen Dimensionen der Leitung vorzunehmen.

Die elektrischen Anschlüsse für die -An-Ordnung in der Abb. 1 können über 9 und 10 führen. Der Anschluß 9 ist direkt mit dem' Außenleiter 2 oder mit Erde verbunden, falls· der Außenleiter 2 geerdet ist. Der Anschluß 10 führt von dem Innenleiter 1 durch eine Öffnung des Außenleiters 2. Die Lage des Anzapfungspunktes für den Anschluß 10 ist mit Hilfe einer Buchse und ihrer Schraube an dem Innenleiter entlang veränderlich, damit die gewünschte Eingangsimpedanz erhalten werden kann.

An Stelle des leitenden Abstandshalter 3 und des Isolierstabes 5 kann eine Isolierbuchse benutzt werden, wie nachstehend an Hand der Abb. 4 beschrieben. > >°

Die Abb. 3 zeigt die erfindungsgemäße Verwendung der Anordnung in einer Vakuumröhrenschwingungserzeugerschaltung, in der eine Schirnigitterröhre einen abgestimmten Eingangs- und Ausgangskreis besitzt, die beide die Form eines koaxialen Leitersystems haben. Die Schirmgitter röhre 11 besitzt das Gitter 12, die Kathode 13, die Anode 14, das Schirmgitter 15 und außerdem ein Heizungselement 16, welches von der Stromquelle 17

gespeist wird. Die Kathode 13 ist hui x8 geerdet. Das Schirmgitter 15 ist über die Spannungsquelle 19 bei 20 geerdet. Die Anode 14 steht über die Leitung 21, die durch eineüffnung des Außenleiters 22 führt, mit dem Innenleiter23 in Verbindung. Die Innenleiter 23 und 24 sind beide in derselben Weise an je einem Ende an den längs gerichteten Glasröhren 25, die sich durch die Schlitze der Abstandshalter 26 erstrecken, befestigt. Die entgegengesetzten Enden der Innenleiter ragen durch die Buchsen 27 hindurch. Die Stellschrauben 28 dienen zur Fixierung der Enden der Leiter 23 und 24, wie an Hand der Abb. 1 und 2 beschrieben wurde. Die Batterie 29, deren positiver Pol mit dem Außenleiter 22 verbunden und deren negativer Pol bei 30 geerdet ist, liefert den Anodens'trom für den Schwingungserzeuger. Die Batterie 31, deren negative Klemme mit dem Außenleiter 32 in Verbindung steht und deren positive Klemme 'l>^ei 33 geerdet ist, liefert dem Gitter die zweckmäßige Vorspannung. · Die Kondensatoren 34 mit relativ hohen Kapazitäten sind an verschiedenen Punkten der Außenleiter 22 und 32 angebracht, um Ströme jeglicher Art, die unerwünschte Spannungen hervorrufen könnten, von diesen Leitern abzulenken.

Die Abstimmung des Eingangskreises und die des Ausgangskreises des Schwingungserzeugers der Abb. 3 geht in der Weise vor sich, daß die Kreise auf eine höhere oder eine niedrigere Frequenz eingestellt werden, als sie bei der normalen Justierung der konzentfischen Leitung auftritt. Der Schwingungserzeuger kann somit auf eine bestimmte Frequenz, genau abgestimmt werden.

Die Abb. 4 zeigt eine Schwingungserzeugerschaltung nach. Barkhausen, in der das Gitter 35 von der Stromquelle 30 eine relativ • hohe Spannung erhält, während der negative Pol der Spannungsquelle geerdet ist. Die Spannungsquelle 39 liefert die Spannung für die Anode 38, die etwa die gleiche ist wie die der Kathode. Diese Spannung kann der Kathode gegenüber auch leicht positiv oder negativ .sein. Zwei Lecher-Drähte 40, deren innere Enden mit dem Gitter bzw. mit der Anode und deren äußere Enden durch eine Kapazität 42 enthaltende Brücke verbunden sind, bilden den die Frequenz bestimmenden Schwingungskreis des Schwingungserzeugers. Die Kathode 43 ist über den in Reihe mit dem Außenleiter 46 geschalteten Innenleiter 45 des koaxialen Leitersystems bei 44 geerdet. Die Außenenden der Leiter 45 und 46 smd durch die leitende Buchse 47 elektrisch miteinander verbunden. Am inneren Ende sind die Leiter 45 und 46 durch den Abstandshalter 48 aus irgendeinem geeigneten Isoliermaterial von- ß» einander isoliert. Die in der Buchse 48 angebrachten Schrauben 49 oder deren Spitzen sind zweckmäßig aus Isoliermaterial, um eine leitende Verbindung zwischen Innen- und dem Außenleiter an dieser Stelle zu vermeiden. Die koaxiale Anordnung ist mit Stellschrauben 50 versehen, deren Bedeutung an Hand der Abb. 1 und 3 beschrieben ist. Das koaxiale System 45, 46 wird auf ein Viertel der Wellenlänge irgendeiner Schwingung abgestimmt, für welche der Weg von der Kathode zur Erde gesperrt werden soll, und dient daher als Hochfrequenzdrossel.

Obwohl die Einstellanordnung für den Mittelleiter als Schlitz mit dazugehörigen Stellschrauben dargestellt ist, kann jede mechanisch oder elektrisch gleichwertige Anordnung für diesen Zweck benutzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Resonanzkreis mit zwei Anschlüssen zur Frequenzbestimmung, der aus einem zylindrischen Außenleiter und einem in diesem angeordneten Innenleiter besteht, die annähernd eine Viertelwellenlänge lang und an einem Ende kurzgeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung an jedem Ende des Kreises, durch die die Exzentrizität des Innenleiters an beiden Enden unabhängig voneinander einstellbar ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen