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Anordnung zum reflexionsfreien Abschluß von Leitungen bei sehr hohen
Frequenzen Für reflexionsfreien Abschluß einer Leitung bei sehr hohen Frequenzen
ist es erforderlich, daB der AbschluBwiderstand möglichst genau gleich dem Wellenwiderstand
der abgeschlossenen Leitung gemacht wird. Bei koaxialen Leitungen oder Hohlkabeln
führt man die AbschluBwiderstände im allgemeinen als Widerstandsscheiben aus, die
entweder aus Isolierstoff bestehen und einen Widerstandsbelag haben oder selbst
aus einem Material hohen spezifischen Widerstandes hergestellt sind. Bei dieser
Art von AbschluB mit möglichst rein Ohmschen Widerstandselementen treten im allgemeinen
die Randkapazitäten der Widerstandsächeiben störend in Erscheinung, und es ist bekannt,
diese Störungen dadurch auszuschalten, daB man hinter der Widerstandsscheibe noch
ein am Ende kurzgeschlossenes Leitungsstück anfügt, dessenLängeso gewählt wird,
daB sie elektrisch einem Viertel der Wellenlänge der benutzten Frequenz entspricht.
Es ist ferner bekannt, durch einen Widerstand beliebiger Art, vorzugsweise durch
eine Scheibe aus mit hohen Verlusten behaftetem dielektrischem Material, die Leitung
an einer beliebigen Stelle abzuschließen und den Widerstand dieser Scheibe durch
Anordnung eines K4urzschlußkolbens bzw: einer Kurzschlußscheibe hinter der Widerstandsscheibe
reell zu machen. Durch Wahl der Entfernung zwischen Widerstandsscheibe und Kurzschlußkolben
kann man für jeweils eine gegebene Frequenz auch für nicht reelle Werte des Widerstands
der Widerstandsscheibe einen reflexionsfreien Abschluß der Leitung erreichen.
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Beide Verfahren haben jedoch verschiedene Nachteile: In einem Fall
muß die Widerstandsscheibe
oder die Dicke e vulusibehafteten Dielektrikums
genau auf den efoäerlrticfen Scheinwiderstands-" wert der Leitung abgeglichen werden.
Ferner ist, wie bereits erwähnt, der Absluß im allgemeinen nur für eine Frequenz
richie; weil ja die Länge der anschließenden, am Ende .kurzgeschlossenen Leitungsstücke
nur fit. eine Frequenz das richtige Verhältnis, zur Wellenlänge haben kann. Schließlich
kann bei Hohlleitern, deren Wellenwiderstand frequenzabhängig ist, der reflexionsfreie
Abschluß für mehrere Frequenzen auch durch Nachstellen des Kurzschlusses meist nicht
erreicht werden.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der ein reflexionsfreier
'AbschluB von Leitungen bei sehr hohen Frequenzen unter Vermeidung der im vorstehenden
dargelegten Nachteile erzielt werden kann. Diese Anordnung ist erfindungsgemäß so
getroffen, daß vor einer die Leitung Abschließenden Kurzschlußvorrichtung in' einem
gegenüber der Wellenlänge der benutzten Frequenz nicht vernachlässigbaren Abstand
mindestens zwei durch einen ähnlichen Abstand voneinander getrennte Widerstände
vorgesehen sind. Diese Widerstände können 'beide reell oder beide komplex sein.
Man kann aber auch den einen Widerstand reell Lind den anderen komplex machen. Ferner
)mn ygnwde Widerstände veränderbar ausführen oder die, Anordnung so treffen, daß
man den Abstand zwischen unveränderbaren Widerständen verändetn=.kann: Man hat bei
Verwendung von zwei Widerständen vier veränderbare Größen zur Verfügung, zwei Widerstände
und zwei Abstände, 'und allein, ,d durch, ,daß man zwei dieser vier Größen
veränderbar macht, kann man erreichen, daß der Gesamtwiderstand der Anordnung in
einem sehr großen Widerstähdsbereich geändert werden kann.
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Je nach der Ausführungsförm der Leitungen und der an ihnen mog'licbe,
°Formen von Schaltmitteln wird man der einen öder der: anderen Ausführungsform den
Vorzug geben. Bei Poppelleitungen wird es in der Regel zyerkmäßig sein, die Abstände
konstant zu halten und die Widerstandswerte zu verändern. Im Gegensatz dazu wird
man zweckmäßig bei koaxialen Leitern und Hohlkabeln die Werte der reeellen oder
komplexen Widerstandsschaltmittel unverändert lassen und dafür die Abstände der
Widerstände voneinander variieren. Um wenigstens bei Hohlkabeln, 'die konstruktiv
unangenehmen Schleifkontakte xu ; vermmcidcn, kann. man bei derartigen Leitungen
gcfloehtene Hohlkabel verwenden, die sich längen, und stauchen lassen: infolge gleichzeitiger
Längen-,und Duremesseränderung dieser Leitungsstücjre ändert sieh dabei im allgemeinen
zugleich mit dem Abstand der Schaltelemente voneinander auch ,der Welhmwiderstand
der in der Länge geänderten Leitmgsstixcke.
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Verwendet man einen vorzugsweise reellen und einen zweiten ebenfalls
reellen oder rein imaginären Widerstand, so kann man die Widerstandswerte und die
Abstände immer so wählen, daß der Abschlußwiderstand der Leitung mit dem Wellenwiderstand
für cim gegebene Frequenz direkt und i» dgr, drsten Ableitung überxinstimmt. Wählt
man beide Widerstände komplex, so kann die Übereinstimmung auch noch in höheren
Ableitungen nach der Frequenz erreicht werden.
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Noch größere Variationsmöglichkeiten bieten sich, wenn man statt zwei
Widerständen drei oder vier Widerstände benutzt. Dadurch kann der reflexionsfreie
Abschluß sehr breitbandig gemacht 'weiden. Zugleich brauchen die Widerstandswerte
der einzelnen Widerstandselemente nicht sehr genau ausgeführt zu werden, es sind
vielmehr beträchtliche l~ ertigungstoleranzen zulässig.
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Eiire Anordnung gemäß der Erfindung kann nicht nur' als Leitungsabschluß,
sondern auch als veränderliches komplexes Widerstandsnormal für Brückenmessungen
oder andere Vergleichsmessun-, gen benutzt werden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Anordnung gemäß-
der Erfindung im Schaltbild und im Aufriß dargestellt.
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In Fig. i ist,L die Doppelleitung, zwischen deren Leitern die Widerstände
N i und _N 2 im Abstand a. voneinander angeordnet sind. Im Abstand a, warn letzter
der beiden Widerstände _N i ist die Doppelleitung durch einen Kurzschlußbügel K
abgeschlossen. Die Widerstände Ni und _t2 sind so gewählt, daß der Eingangswiderstand
der Gesamtanordnung gleich dem Wellenwiderstand Z der durch sie abgeschlossenen
Leitung wird, die Abstände a1 und a2 sind so gewählt, daß der Gesamtwiderstand der
Anordnung reell wird. Die Widerstände N i und 9 2 sind als komplexe Widerstände
anzusehen.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeichnet, die der in Fig. i dargestellten
im wesentlichen entspricht. Jedoch sind bei dieser Anordnung nicht zwei komplexe
Widerstände angenommen, sondern der Widerstand R i ist als reeller Ohmscher Widerstand,
der Widerstand -92 als imaginärer Widerstand ausgeführt, wobei der imaginäre Widerstand
R2 dem Werte nach veränderbar, also insbesondere als Drehkondensator ausgeführt
ist.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind wieder zwei komplexe Widerstände
9 1 und N 2 vorgesehen, jedoch ist in diesem Fall nur der Widerstand 9t i fest mit
der Doppelleitung verbunden, während der Widerstand J22 und der Kurzschlußbügel
K gegenüber _t i verschoben werden können. Diese Anordnung arbeitet also mit veränderlichen
Abständen cal und caE.
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In Fig. q. ist schematisch die praktische Ausführung einer Anordnung
gemäß der Erfindung im Längsschnitt gezeigt. In die Hohlkabelleitung H i ist die
Widerstandsscheibe W i eingesetzt Die Widerstandsscheibe W 2 ist in ähnlicher Weise
in die Hohlleitung H 2 eingebaut, die in der Hohlleitung H i verschiebbar gelagert
ist. Durch Verschieben der Hohlleitung H 2 in der Hohlleitung H i
kann der Abstand der beiden Widerstandsscheiben W i und W 2 voneinander geändert
werden. Am Ende der HohlleitungH 2 ist der Kurzschlußkolben S verschiebbar irr ihr
gelagert, so daß auch der Abstand zwischen W 2 und S auf einfache Weise geändert
werden kann.
Die Anordnung der Fig. 4 hat den Nachteil, daß die
Berührungsstellen zwischen den einzelnen Hohlleitern bzw. zwischen dem Hohlleiter
H 2 und dem Kurzschlußkolben S immer oder für bestimmte Werte der benutzten Frequenzen
an Leitungspunkte zu liegen kommen, die einen verhältnismäßig hohen Strom führen
-können. Es ergeben sich infolgedessen dort gerne Funkenbildungen oder sonstige
zu Störungen führende Übergangserscheinungen, die durch eine Anordnung gemäß Fig.5
vermieden werden können. In dem Hohlleiter H i ist auch hier wieder eine Widerstandsscheibe
W i eingebaut, während die Widerstandsscheibe W 2 in dem in H i verschiebbaren
Hohlleiter H 2 angebracht ist. Mit dem Hohlleiter H 2 ist ein Mantelstück
M von der Länge A/4 verbunden, das derart an ihn angesetzt ist, daß die Kontaktstelle
zwischen dem Hohlleiter H i und dem Mantelstück M im Abstand d/4 von
der eingesetzten Widerstandsscheibe W2 gehalten wird. Ebenso hat der Kurzschlußkolben
S einen hülsenförmigen Ansats A von der Länge A/4. Durch das Mantelstück M und die
Hülse A wird erreicht, daß die Berührung zwischen den einzelnen stromführenden Teilen
jeweils an der Stelle eines Stromknotens stattfindet, so daß praktisch kein Stromübergang
über die Kontaktstelle erforderlich ist.
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In Fig. 6 endlich ist eine Anordnung gezeigt, die mit drei imaginären
Widerständen J2 i, ZN 2 und N3 vor der Kurzschlußstelle K arbeitet. Auch
hier sind die Widerstandswerte selbst unveränderlich, die Abstände a1, a2 und a3
werden durch Verschieben der Widerstände bzw. des Kurzschlußbügels längs der Leitung
veränderX.
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Die in Fig. 4 und 5 gezeigten Anordnungen für Hohlleiter lassen sich
natürlich auch mit Hilfe geringer konstruktiver Änderungen auf konzentrische Leitungen
anwenden. Es ist dazu nur erforderlich; für guten Kontakt der beweglichen Scheiben
(Widerstandsscheiben und Kurzschlußkolben) mit dem Mittelleiter zu sorgen.