DE888728C

DE888728C - Phase shifter for surface waveguide

Info

Publication number: DE888728C
Application number: DEI4159A
Authority: DE
Inventors: Andre G Clavier; David L Thomas
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1950-05-20
Filing date: 1951-05-18
Publication date: 1953-09-03
Also published as: ES197695A1; GB686286A; US2663847A; BE503384A; CH310087A; FR1034266A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 3. SEPTEMBER 1953ISSUED SEPTEMBER 3, 1953

1415p VIIIc j 21g1415p VIIIc j 21g

Die Erfindung betrifft Mikrowellenübertragungsanlagen mittels Oberflächenwellenleitern und insbesondere Phasenschieber für solche Anlagen.The invention relates to microwave transmission systems by means of surface waveguides and in particular Phase shifter for such systems.

Es sind bereits verschiedene Formen von. Oberflächenwellenleitern für Mikrowellen vorgeschlagen worden. Der Wellenleiter kann entweder aus einem blanken Draht mit endlichem spezifischem Widerstand oder aus einem Leiter mit darauf angebrachtem dielektrischem Material entweder als kontinuierliche¹ Bedeckung oder in getrennten Teilen oder Scheiben bestehen. Der größere Teil des elektromagnetischen Feldes solcher Leitungen wird auf ein zylindrisches Volumen mit kleinem Radius längs der Oberfläche des Leiters beschränkt, wo durch sich eine Übertragung hochfrequenter Energie mit gutem Wirkungsgrad ermöglichen läßt. Zum Beispiel hat ein gewöhnlicher 2 mm starker emaillierter Kupferdraht eine elektromagnetische Feldkonzentration, die sich innerhalb 75 bis 100 mm Radius um den Draht erstreckt und wobei sich die gesamte Hochfrequenzenergie in diesem Feld fortpflanzt. Diese Oberflächenwellenleitung hat sehr kleine Verluste und ist praktisch frei von elektrischen und anderen Störungen, solange das konzentrierte elektrische Feld um den Leiter nicht gestört wird.There are already different forms of. Surface waveguides for microwaves have been proposed. The waveguide can either consist of a bare wire of finite resistivity or of a conductor with dielectric material attached thereon, either as a continuous ¹ covering or in separate pieces or disks. The greater part of the electromagnetic field of such lines is limited to a cylindrical volume with a small radius along the surface of the conductor, which allows high-frequency energy to be transmitted with good efficiency. For example, an ordinary 2 mm thick enameled copper wire has an electromagnetic field concentration that extends within a 75 to 100 mm radius of the wire and all of the radio frequency energy propagates in that field. This surface wave conduction has very small losses and is practically free from electrical and other disturbances as long as the concentrated electrical field around the conductor is not disturbed.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Phasenschieber für Oberflächenwellenleiter zu schaffen, der leicht einzustellen ist.It is an object of the invention to provide a phase shifter for surface waveguide, which is easy to adjust.

Der Phasenschieber gemäß der Erfindung besteht aus einem Leiter, entlang welchem Leiterteile größeren Durchmessers als der Leiter äquidistant angeordnet sind. Diese Leiterteile sind ähnlich den Leiterteilen der Filter, wie sie andernorts vorgeschlagen worden sind, mit der einen Abweichung, daß die betreffenden Leiterteile bei der vorliegendenThe phase shifter according to the invention consists of a conductor along which conductor parts larger diameter than the conductor are arranged equidistant. These ladder parts are similar to the Head parts of the filters, as they have been proposed elsewhere, with one deviation, that the relevant ladder parts in the present

Erfindung einstellbar ausgebildet sind. Diese äquidistant angeordneten Leiterteile verzögern die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der hochfrequenten Energie, wobei der Grad der Verzögerung von dem Verhältnis zwischen der Größe bzw. der axialen Dicke der Teile und dem Abstand zwischen den Teilen abhängt. Durch Veränderung dieses Verhältnisses ohne Veränderung der Äquidistanz der Teile kann eine sehr große Phasenänderung erreicht ίο werden.Invention are adjustable. These equidistantly arranged conductor parts delay the Speed of propagation of high frequency energy, the degree of delay of the Relationship between the size or the axial thickness of the parts and the distance between the Sharing depends. By changing this ratio without changing the equidistance of the parts a very large phase change can be achieved ίο.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig. ι zeigt einen Längeschnitt durch einen Phasenschieber, der eine Anzahl Phasenschieberteile aufweist, zusammen mit einem umhüllenden Isolierzylinder, durch welchen die Leiterteile größeren Querschnitts in ihrer axialen Ausdehnung (Dicke) eingestellt werden können; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2^2 von Fig. ι;Fig. Ι shows a longitudinal section through a phase shifter, which has a number of phase shifter parts has, together with an enveloping insulating cylinder through which the conductor parts larger cross-section in their axial extent (thickness) can be adjusted; FIG. 2 is a cross section taken along line 2 ^ 2 of FIG Fig. Ι;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer abgeänderten Form des Phasenschiebers mit einer elektrischen Steuerung für die Einstellung der Leiterteile; Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 von. Fig. 3;Fig. 3 is a longitudinal section of a modified form of the phase shifter with an electrical one Control for the adjustment of the ladder parts; FIG. 4 is a cross section taken along line 4-4 of FIG. Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Teilansicht, die an Stelleder elektrischen Steuerung gemäß Fig. 3 eine Handsteuerung zeigt;Fig. 5 is a fragmentary view taken in place of the electrical The control of Figure 3 shows a hand control;

Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer anderen Form eines Phasenschieberleiterteiles.Fig. 6 is a longitudinal section of another shape a phase shifter conductor part.

In Fig. ι besteht der Phasenschieber aus einem Leiter 1, der dem Oberflächenwellenleiter entsprechen kann, obgleich er in der Größe unterschiedlich sein kann, wenn dies gewünscht wird. Längs des Leiters 1 sind eine) Anzahl Leiterteile 2, 3 äquidistant angeordnet, von denen jeder Leiterteil aus einem Paar scheibenförmiger Elemente 4 und 5 besteht. Ein Element jedes Elementpaares, wie z. B. 4, ist auf dem Leiter 1 befestigt. Dies kann z.B. durch Auflöten oder Festklemmen geschehen. Das andere Element jedes Paares, im vorliegenden Beispiel das Element 5, ist gleitend auf den Leiter 1 so befestigt, daß es eine galvanische Verbindung mit demselben hat. Der äußere Rand von jedem Element hat einen seitlich angeordneten Flansch, welcher konzentrisch zum Leiter ι ist. Die zwei Elemente^ und 5 sind vorzugsweise mit verschiedener radialer Größe ausgebildet, so daß der Flansch 6 von einem Element den Flansch 7 des anderen Elementes überlappt, wobei beidei Flansche auf einandergleiten. Wenn gewünscht, kann der Flansch von einem der Elemente ganz weggelassen werden, wobei der andere Flansch dann über den Rand des . anderen Elementes gleitet.In Fig. Ι the phase shifter consists of one Conductor 1, which may correspond to the surface waveguide, although it is different in size can be if so desired. Along the conductor 1 are a) number of conductor parts 2, 3 arranged equidistantly, of which each conductor part consists of a pair of disc-shaped elements 4 and 5 consists. One element of each element pair, such as B. 4 is attached to the conductor 1. This can be done, for example, by soldering or clamping happen. The other element of each pair, in the present example element 5, is sliding attached to the conductor 1 so that it has a galvanic connection with the same. The outer one Edge of each element has a laterally arranged Flange which is concentric to the conductor ι. The two elements ^ and 5 are preferred formed with different radial size, so that the flange 6 of one element Flange 7 of the other element overlaps, both flanges sliding on each other. If desired, the flange of one of the elements can be omitted entirely, with the other flange then over the edge of the. other element slides.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Leiterteile 2, 3 meinem Behälter 8 aus Isoliermaterial eingeschlossen, der konzentrisch um den Leiter 1 in der Form eines koaxialen Hohlzylinders angebracht ist. Die beweglichen Elemente 5 sind mit dem äußeren Behälter 8 durch perforierte Scheiben: 9 aus Isoliermaterial verbunden. Die Enden des Behälters 8 sind durch Isolierkörper (Halterungen) 10 verschlossen, die mit fiüssigkeitsdichten Stopfbuchsen 11 um den Leiter 1 versehen sind. Die Körper 10 sind, wie an der Stelle 12 angegeben, vom äußeren Durchmesser des Behälters;. 8 auf praktisch die Oberfläche vom Leiter 1 verjüngt,' um Störungen in der Wellenfortpflanzung zu verringern. Im Innern des Behälters 8 ist ein flüssiges Dielektrikum 13 vorgesehen, welches eine Dielektrizitätskonstante hat, die praktisch dieselbe wie diejenige der Körper 8 und 10 ist. Wenn der Phasenschieber eingestellt werden soll, kann der äußere Behälter 8 längs des Leiters 1 bewegt werden, wodurch die axiale Ausdehnung (Dicke) der Teile 2, 3 vergrößert oder verkleinert wird.As shown in FIG. 1, the conductor parts 2, 3 are my container 8 made of insulating material, which is concentric around the conductor 1 in the form a coaxial hollow cylinder is attached. The movable elements 5 are with the outer container 8 connected by perforated discs: 9 made of insulating material. The ends of the container 8 are closed by insulating bodies (brackets) 10, which are sealed with liquid-tight glands 11 around the Head 1 are provided. The bodies 10 are like on the location 12 indicated, the outer diameter of the container ;. 8 on practically the surface of the Conductor 1 is tapered to reduce interference in wave propagation. Inside the container 8 a liquid dielectric 13 is provided, which has a dielectric constant practically the same as that of bodies 8 and 10. When the phase shifter is to be adjusted, the outer container 8 can be moved along the conductor 1 are, whereby the axial extent (thickness) of the parts 2, 3 increased or decreased will.

In den Fig. 3 und 4 ist der Leiter hohl ausgebildet und hat eine Anzahl getrennter Schlitze 15, um die Leiterteile 16, 17 in ihrer Dickenausdehnung zu verändern, wobei jeder Leiterteil aus einem Paar radial angeordneter Elemente besteht, von denen ein Element in den Schlitzen befestigt ist, um eine axiale Einstellung bezüglich dem Leiter 14 zu erreichen. Wie gezeigt, ist das scheibenförmige Element 18 auf der Oberfläche des Leiters 14 befestigt und erstreckt sich radial nach außen davon. Am Umfang der Scheibe ist ein seitlich angeordneter Flansch vorgesehen, der konzentrisch zum Leiter 14 liegt. Das andere Element 19 des Scheibenpaares besteht aus einer hohlen Scheibe, von der eine Wand 20 über Speichen 22 an, einer Stange 213 befestigt ist, die axial im hohlen Leiter 14 verläuft. Die der Wand 20 gegenüberliegende Wand 24 der zylindrisch geformten Scheibe 19 ist mit einem seitlichen Flansch 25 versehen, der auf der äußeren Oberfläche des Leiters 14 gleitet. Für die Einstellung der beweglichen Elemente 19 der Leiterteile 16, 17 dient die Stange 23, welche im hohlen Leiter 14 liegt und welche eine Eisenmuffe 26 trägt, die durch eine um den Leiter 14 angeordnete Solenoidspule 27 magnetisch angezogen werden kann. An der Stange 23, benachbart der Muffe 26, ist eine Spiralfeder 28 befestigt, um die beweglichen Elemente gegen einen Anschlag zu drücken. Wenn die Spule 27 erregt wird, zieht sie die Muffe 26 gegen die Federspannung in die Spule hinein, wodurch die axiale Ausdehnung (Gesanitdicke) der Leiterteile 16, 17 verändert wird.In Figures 3 and 4 the conductor is hollow and has a number of separate slots 15 to the conductor parts 16, 17 in their thickness to change, where each ladder part consists of a pair of radially arranged elements, one element of which is fixed in the slots for axial adjustment with respect to the conductor 14 to reach. As shown, the disc-shaped element 18 is on the surface of the conductor 14 and extends radially outward therefrom. On the circumference of the disc is a side arranged flange is provided which is concentric to the conductor 14. The other element 19 of the Disc pair consists of a hollow disc, one of which is a wall 20 over spokes 22, one Rod 213 is fixed axially in the hollow conductor 14 runs. The wall 24 of the cylindrically shaped disk 19 opposite the wall 20 is provided with a side flange 25 which slides on the outer surface of the conductor 14. For the adjustment of the movable elements 19 of the ladder parts 16, 17 is used by the rod 23, which in the hollow conductor 14 and which carries an iron sleeve 26, which is arranged around the conductor 14 by a Solenoid coil 27 can be attracted magnetically. On the rod 23, adjacent to the sleeve 26, a coil spring 28 is attached to urge the movable elements against a stop. if the coil 27 is energized, it pulls the sleeve 26 against the spring tension into the coil, whereby the axial extent (total thickness) of the Ladder parts 16, 17 is changed.

An Stelle der elektrischen Steuerung, wie sie in Fig. 3 und 4 gezeigt wird, kann eine Steuerung von Hand treten, wie in- Fig. 5. gezeigt ist. Der hohle Leiter 14 hat zu diesem Zweck einen Schlitz 29, durch welchen ein Schieber 30 greift, der an der Stange 23 befestigt ist. Durch Bewegung des Schiebers 30 von Hand können die Leiterteile 16, in ihrer Dickenausdehnung verändert werden und verändern dadurch den Grad der Phasenverschiebung, die mit der Anordnung erreicht wird.Instead of the electrical control as shown in FIGS. 3 and 4, a control of Kick your hand as shown in Fig. 5. The hollow one For this purpose, conductor 14 has a slot 29 through which a slide 30 engages, which is attached to the Rod 23 is attached. By moving the slide 30 by hand, the ladder parts 16, are changed in their thickness and thereby change the degree of phase shift, which is achieved with the arrangement.

In Fig. 6 ist ein Phasenschieberteil in Form eines Faltzylinders gezeigt, der aus zwei scheibenförmigen Wänden 31 und 32 besteht, die durch eine gewellte biegsame Wand 33 verspannt sind. Diese flexible Wand erlaubt die Relativbewegung der Seitenwände 31 und 32 zueinander und dadurch eine Änderung der Phase.In Fig. 6, a phase shifter part is shown in the form of a folding cylinder, which consists of two disk-shaped Walls 31 and 32, which are braced by a corrugated flexible wall 33. This flexible wall allows the relative movement of the side walls 31 and 32 to one another and thereby a change in phase.

Die Leiterteile am Ende einer Reihe von Leiterteilen können auch in der Größe abgestuft sein, wie an anderer Stelle schon vorgeschlagen wurde.The ladder sections at the end of a series of ladder sections can also be graded in size, such as has already been suggested elsewhere.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Phase shifter for surface waveguides, where a propagation of high frequency energy takes place by means of an electromagnetic field formed around a conductor, thereby

ίο indicated that a surface waveguide a number of conductor parts with a larger cross-section than the conductor has that these parts are arranged equidistantly along the conductor and that means for changing the size of said parts are provided while the equidistance of the parts is maintained.

2. Phase shifter according to claim 1, characterized in that the means for changing the size of the parts also means for changing the axial width (thickness expansion) of the parts include.

3. Phase shifter according to claim 1, characterized in that each conductor part consists of one There is a pair of elements extending radially from the conductor and that each element has a coaxial flange and that the flanges of each pair of elements overlap and. that the means for changing the size of the ladder parts from means for the simultaneous movement of one element of each pair of elements exist.

4. Phase shifter according to claim 3, characterized in that the elements consist of discs exist and that the flanges are arranged coaxially to the axis of the conductor.

5. phase shifter according to claim 1, characterized in that each conductor part consists of a pair of elements which extend radially from the conductor path and that one element has a flange arranged parallel to the conductor which overlaps the outer edge of the other element, and that the means are for changing the size of the circuit parts of means for movement of an element relative to the _# other element of an element pair.

6. phase shifter according to claim 5, characterized in that each element consists of one Disc consists and that the flange of one element is arranged coaxially to the conductor.

7. Phase shifter according to claim 5, characterized in that the conductor is hollow and has longitudinally directed slots in its wall and that in the hollow conductor extends a rod which is connected through the slots by means of connecting members to one of the elements of a pair to change the thickness of each ladder section by moving the rod.

8. phase shifter according to claim 7, characterized in that the rod at one point carries a slide that engages through a slot in the ladder to move the rod to be able to.

9. phase shifter according to claim 7, characterized in that the rod at one point a body made of magnetizable material and that the rod is supported by a spring is pressed against a stop and that a solenoid coil is also provided around the conductor which moves the rod against the spring force when excited.

10. Phase shifter according to claim 1, characterized characterized in that each ladder part consists of a folding cylinder.

11. Phase shifter according to claim 1, characterized through a hollow cylinder made of insulating material, which is concentric around the conductor the equidistant ladder parts is arranged and wherein each ladder part is made up of a pair of Elements is formed which extend radially from the conductor path, and the one element with is connected to the conductor and the other element of each pair is mechanically connected to the hollow cylinder, but galvanically communicates with the conductor and characterized by brackets at each end of the Hollow cylinder for the longitudinally movable fastening. movement of the hollow cylinder along the conductor.

12. Phase shifter according to claim 11, characterized in that the brackets at each end of the hollow cylinder consist of an insulating body which is gradually tapered to the surface of the conductor.

13. Phase shifter according to claim 12, characterized characterized in that each bracket has a liquid-tight gland around the conductor and that a liquid dielectric in the space between the conductor and the hollow cylinder is available.

14. Phase shifter according to claim 1, characterized characterized in that each ladder part has a pair of elements which extend radially outwards, extends from the conductor path, and that conductive means are provided, whereby the outer Edges of the sliding fit elements touch each other and the movement of an element allow relative to the other.

15. Phase shifter according to claim 14, characterized characterized in that the conductive means consist of a laterally disposed flange on a of the elements, which extends over the outer edge of the other element and is in engagement with it.

16. Phase shifter according to claim 14, characterized characterized in that the conductive means consist of a laterally disposed flange on each of the elements.

17. Phase shifter according to claim 14, characterized characterized in that the conductive means consist of a flexible conductive wall.

1 sheet of drawings