DE759850C

DE759850C - Arrangement for adapting a cable to a cavity oscillation circuit

Info

Publication number: DE759850C
Application number: DET54683D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Fogy; Ernst Rahn; Friedrich Dr-Ing Tischer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1940-12-13
Filing date: 1940-12-13
Publication date: 1953-03-23

Description

Anordnung zur Anpassung eines Kabels an einen Hohlraumschwingungskreis Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anpassung eines koaxialen Kabels an einen Hohlraumschwingungskreis. Aus dien bekannten Gründen: der Reflexionsfreiheit und günstigsten Leistungsübertragung bei Aasschaltung eines Kabels an einen Hohlraum müssen Kabel und Hohlraum angepaßt sein, d. h. die Eingangsimpedanz des Hohlraumes muß gleich dem Wellenwiderstand Z des Kabels. gemacht werden. Jeder Hohlraum ist gekennzeichnet durch Eigenwellen und eine bestimmte elektrische- und magnetische Feldverteilung im Innern. Die Aaskopplung des Kabels kann man sowohl elektrisch wie auch magnetisch vornehmen, nämlich an das elektrische Feld kapazitiv oder an das magnetische Feld induktiv.Arrangement for adapting a cable to a cavity oscillation circuit The invention relates to an arrangement for adapting a coaxial cable to one Cavity oscillation circuit. For the well-known reasons: freedom of reflection and most favorable power transmission when connecting a cable to a cavity Cable and cavity must be adapted, i. H. the input impedance of the cavity must be equal to the characteristic impedance Z of the cable. be made. Every cavity is characterized by natural waves and a certain electric and magnetic Field distribution inside. The coupling of the cable can be done electrically as well as magnetically, namely to the electrical field capacitive or to the magnetic field inductive.

Die, Ankopplung kann: z. B. gemäß der Erfindung nach Abb. i folgendermaßen durchgeführt werden: Die Aaskopplung erfolgt zwischen zwei gegenüberliegenden PurlktenA und B des. Hohlraumes. verschiedener Spannungen. Der Innenleiter des Kabels ragt als Stempel in den Hohlraum und stellt gemäß Abb. i a vom Hohlraum aus gesehen parallel zum Hohlraum einen Serienkreis, bestehend aus der Induktiv ität L des Innenleiters und der Kapazität C des Innenleiters zur gegenüberliegenden Wand und aus der Impedanz R des Kabels. dar. Im Fall der Resonanz zwischen der Indulztivität des Stempels und dessen Kapazität zum Hohlraum wird der Resonanzwiderstand des Systems gleich der Impedanz R des Kabels oder, falls das Kabel an seinem unteren Ende richtig abgeschlossen ist, gleich dem Wellenwiderstand Z des Kabels. Damit ist die Anpassung so weit erreicht, daß zwischen A und B ein rein Ohmscher Widerstand (= Z) erscheint.The, coupling can: z. B. be carried out according to the invention according to Fig. I as follows: The coupling takes place between two opposite PurlktenA and B of the cavity. different tensions. The inner conductor of the cable protrudes as a stamp into the cavity and, as shown in Fig . In the case of the resonance between the indulgence of the punch and its capacitance to the cavity, the resonance resistance of the system becomes equal to the impedance R of the cable or, if the cable is properly terminated at its lower end, equal to the characteristic impedance Z of the cable. The adaptation is so far reached that a purely ohmic resistance (= Z) appears between A and B.

,Nun muß jedoch noch der Wellenwiderstand Z des Kabels an den Widerstand des Hohlraumes angepaßt werden (Anpassung des Wirkanteils). Das kann z. B. bei zylindrischen Hohlräumen dadurch erreicht werden, daß man die Entfernung r des Punktes A von der Achse 1I des Hohlraumes geeignet wählt; denn wegen der Spannungsverteilung im Hohlraum nach der Besselfunktion 1, von der Mitte zum Rand findet eine Transformation der Widerstände nach dem Quadrat der Spannung statt.However, the characteristic impedance Z of the cable must now be adapted to the resistance of the cavity (adaptation of the active component). This can be B. in the case of cylindrical cavities can be achieved in that the distance r of the point A from the axis 1I of the cavity is chosen appropriately; because because of the stress distribution in the cavity according to the Bessel function 1, from the center to the edge, a transformation of the resistances takes place according to the square of the voltage.

Da der Parallelwiderstand eines Hohlraumes sehr hoch ist, fällt die Koppelstelle A sehr nahe an den Rand, so daß die zuletzt geschilderte Art der Anpassung des Wirkanteils manchmal aus mechanischen Gründen schwierig wird. Die Anpassung des Wirkanteils kann dann aber in an sich bekannter Weise so erfolgen, daß der Wellenwiderstand Z des angeschlossenen Kabels erst auf einen höheren Wert transformiert wird und dann an der entsprechenden Stelle des Hohlraumes angekoppelt wird. Die Transformation kann z. B., wie an sich bekannt, durch eine ;./-l.-Leitung anderen Wellenwiderstandes Z` erfolgen, wie es Abb. 2 zeigt.Since the parallel resistance of a cavity is very high, the Coupling point A very close to the edge, so that the last described type of adaptation the active component sometimes becomes difficult for mechanical reasons. The adaptation of the active component can then take place in a manner known per se in such a way that the wave resistance Z of the connected cable is first transformed to a higher value and is then coupled to the corresponding point of the cavity. The transformation can e.g. B., as is known per se, by a; ./- l. Line with a different characteristic impedance Z`, as shown in Fig. 2.

Als weitere Möglichkeit derAnpassung des Wirkanteils wird vorgeschlagen, an der Ankopplungsstelle das elektrische und magnetische Feld so zu verdrängen, daß an den Ankoppelpunkten der Widerstand des Hohlraumes dem Wellenwiderstand des angepaßten Kabels gleich ist, obwohl die Kopplung weiter innen geschieht. Die Feldverdrängung erfolgt vorteilhaft durch zwei radiale Wände, deren Länge variabel ist, so daß man jede beliebige Ankopplung herstellen kann. Abb. 3 zeigt eine solche Anordnung mit den beiden Wänden S1 und S,. Außerdem zeigt die Abbildung die Verdrängung der Feldlinien F nach innen.As a further possibility of adapting the active component, it is proposed to displace the electric and magnetic field at the coupling point in such a way that that at the coupling points the resistance of the cavity to the characteristic impedance of the matched cable is the same, although the coupling happens further inside. The field displacement takes place advantageously by two radial walls, the length of which is variable, so that one can produce any coupling. Fig. 3 shows such an arrangement the two walls S1 and S ,. The figure also shows the displacement of the field lines F inside.

Eine andere Art, die Anpassung des Ohrnchen Anteils durchzuführen, besteht darin, daß in Serie zu der Induktiv ität des verlängerten Innenleiters des Kabels eine zweite Induktiv ität geschaltet wird, so daß bei der Lmrechnung in eine Parallelschaltung der kleine Wellenwiderstand des Kabels Z in einen großen Ohmschen Widerstand transformiert wird, der gleich dem Widerstand am Ankophlungspunkt ist. Eine solche Ausführung zeigt Abb. 4.. Die Serieninduktivität L wird durch eine abstimmbare Lecherleitung hergestellt. Der in Reihe geschaltete Blindwiderstand dient also im vorliegenden Fall nicht zur Kompensation der Induktivität des verlängerten Innenleiters, sondern zur Anpassung des Ohmschen Widerstandsanteils.Another way to adjust the auricle portion, is that in series with the inductivity of the extended inner conductor of the Cable a second inductance is switched, so that in the Lmrechnung in a Parallel connection of the small wave impedance of the cable Z into a large ohmic one Resistance is transformed, which is equal to the resistance at the coupling point. Such a design is shown in Fig. 4. The series inductance L is tuned by a Lecher line established. The reactance connected in series is used in the in the present case not to compensate for the inductance of the extended inner conductor, but to adapt the ohmic resistance component.

Bei der Anpassung von Kabeln an Hohlräume ist es vielfach notwendig, daß diese für ein ganzes Frequenzband ohmisch ist. Die Anpassung erfolgt hier so, daß die natürlich auftretenden Induktiv itäten und Kapazitäten zu Bandpässen ergänzt werden.When adapting cables to cavities, it is often necessary to that this is ohmic for an entire frequency band. The adjustment is made here as follows, that the naturally occurring inductances and capacities are supplemented to bandpasses will.

Eine solche Anpassung und ihr Ersatzschaltbild zeigen Abb. 3 und 3 a. Die Induktivität L des verlängerten Innenleiters wird durch die Querkapazität C und die Längsinduktivität L., zu einem. Bandpaß ergänz.Such an adaptation and its equivalent circuit diagram are shown in Figs. 3 and 3 a. The inductance L of the extended inner conductor is determined by the transverse capacitance C and the series inductance L., to one. Supplementary bandpass.

flacht man L., = L, so erhält man einen symmetrischen fiefpaß mit einem Wellenwiderstand wobei ist, und mit einer Grenzfrequenz Als Kapazität C wirkt ein Kabelabschnitt kleinen Wellenwiderstandes Z1 der Länge x1 und als Induktivität L., ein Kabelabschnitt der Länge-r. mit einem hohen Mjellenviderstand Z,.if you flatten L., = L, you get a symmetrical low pass with a wave resistance whereby is, and with a cutoff frequency A cable section of low characteristic impedance Z1 of length x1 acts as the capacitance C and a cable section of length -r acts as the inductance L. with a high Mjellenviderstand Z ,.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 6. Zwischen Innenleiter des Kabels und Außenleiter liegt eine als Ringspule ausgebildete Induktivität L, die im Resonanzfall durch die Kapazität zwischen Innenleiter und Hohlraumwand weggestimmt wird. Dies wird durch Verändern dieser Kapazität erreicht. Der Eingangswiderstand ist im Resonanzfall gleich der Wellenimpedanz des Kabels. Der Ring wird vom magnetischen Fluß des Hohlraumes durchgesetzt. Durch Drehen der ganzen Anordnung um den Punkt P in eine bestimmte Stellung wird der nunmehr rein ohmisch erscheinende Ankopplungswiderstand an den Hohlraum und auch gleichzeitig an eine an den Hohlraum angekoppelte Röhre angepaßt, indem die Anzahl der die Ringspule durchschneidenden Kraftlinien verändert wird.Another embodiment of the invention is shown in Fig. 6. Between The inner conductor of the cable and the outer conductor have an inductance in the form of a ring coil L, which in the case of resonance is due to the capacitance between the inner conductor and the cavity wall is voted away. This is achieved by changing this capacity. The input resistance is equal to the wave impedance of the cable in the case of resonance. The ring is made of magnetic Flow of the cavity enforced. By rotating the whole arrangement around the point P in a certain position becomes the coupling resistance, which now appears to be purely ohmic to the cavity and also at the same time to a tube coupled to the cavity adjusted by changing the number of lines of force intersecting the toroidal coil will.

Claims

PATENT CLAIM: i. Arrangement for coupling a coaxial cable line to a cavity through the into the cavity introduced extended inner conductor of the cable line, characterized in that in series with the extended inner conductor, a reactance is switched on, which in such a way is dimensioned that the cable line and cavity resonator are matched to one another. -

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the reactance is a Is the capacitance which is dimensioned in such a way that the inductance of the extended inner conductor, is compensated.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the Reactance is adjustable. q ..

Arrangement according to claim i, characterized in that that the reactance is formed by a tunable double line.

5. Arrangement according to claim 2, characterized in that the elongated inner conductor in form of. Punch guided in the vicinity of the opposite cavity cover surface is, where the. Capacitance between the punch and the top surface with the inductance of the extended inner conductor is tuned to resonance (Fig. i).

6. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that the adaptation of the cable line to the cavity by suitable choice of the distance of the coupling point from. the Cavity center is produced.

7. The arrangement according to claim i, characterized in that for adaptation to the Ankoppdungss, the field distribution influencing means, in particular arranged to the right and left of the coupling point, preferably displaceable radial plates are provided, which displace the field lines inward (Ab @ b . 3). B. Arrangement according to claim i, characterized in that for the purpose of matching between the cable and the cavity a Vq. long, matching line of suitable wave impedance is switched on (Fig.2). G. Arrangement according to claim i, characterized in that the natural reactance (L) of this lengthened inner conductor is supplemented by additional capacitances (C) and inductances (L2) to form a bandpass filter (Figs. 5 and 5a) and thereby a wide-area coupling is effected. ok Arrangement according to Claim i, characterized in that: when the extended inner conductor is connected to the same surface to which the double line is connected, the coupling point can be rotated around the connection point of the line so that the number of lines of force intersecting the coupling loop can be set is (Fig. 6). To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure. been considered the following publications: British Patent No. 472,725;. Proc. of the JRE, October 19:36.