DE892780C - Elektrische Weiche, insbesondere fuer sehr kurze elektrische Wellen - Google Patents

Elektrische Weiche, insbesondere fuer sehr kurze elektrische Wellen

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DE892780C
DE892780C DES26188A DES0026188A DE892780C DE 892780 C DE892780 C DE 892780C DE S26188 A DES26188 A DE S26188A DE S0026188 A DES0026188 A DE S0026188A DE 892780 C DE892780 C DE 892780C
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DE
Germany
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line
electrical switch
waveguide
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hollow
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DES26188A
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English (en)
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Ulrich Von Dipl-Ing Kienlin
Herbert Dr-Ing Simon
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2138Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using hollow waveguide filters

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

  • Elektrische Weiche, insbesondere für sehr kurze elektrische Wellen Es ist eine aus koaxialen Leitungsstücken aufgebaute elektrische Weiche bekannt, die es beispielsweise-erlaubt, eine einzige Antenne gleichzeitig mit einem Sender bei einer Wellenlänge .11 und mit einem Empfänger bei einer Wellenlänge 22 zu betreiben.. Sender und Empfänger werden dabei für die beiden Wellenlängen gegenseitig entkoppelt. Eine solche Weichenkonstruktion besteht aus zwei parallel geschalteten, voneinander verschiedenen Leitungszweigen, die so aufgebaut sind, daß von den auf dem Leitungsstück zwischen der Antenne und 'dem Parallelschaltungspunkt der Leitungen vorhandenen We4len@1 und A2 jeweils nur eine. der Wellen über einen der beiden Leitungszweige zum Sender bzw. Empfänger gelangen kann. Es ist häufig erwünscht, elektrische Weichen aus Hohlleitungen aufzubauen. Eine Übertragung der bekannten Schaltungsanordnung auf die Hohlleitertechnik ist aber nicht zweckmäßig, weil eine derartige Anordnung in ihrem Aufbau verhältnismäßig groß werden würde.
  • Die Erfindung betrifft eine aus Hohlleitern aufgebaute Weichenanordnung, insbesondere für sehr kurze elektrische Wellen. Die elektrische Weiche besteht gemäß der Erfindung aus zwei abgestimmten Hohlleitungen, die in eine gemeinsame Hohlleitung übergehen. Die abgestimmten Hohlleitungen können an ihrem Ende kurzgeschlossen sein; die Länge je einer dieser Leitungen soll dann ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge je einer Betriebswelle betragen. Die elektrische Weiche nach der Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Ausführungsform insbesondere darin, daß die Leitungszweige nicht, wie bei der Weiche aus- koaxialen Leitungen, parallel geschaltet, sondern in. Reihe liegend an die gemeinsame Hohlleitung angeschlossen sind.
  • Den prinzipiellen Aufbau einer elektrischen, 7.-B. aus Hohlleitungen mit rechteckförmigem Querschnitt aufgebauten Weiche zeigt beispielsweise die Fig. i. Es sei hierbei z. B. der Fall angenommen, daß eine Antenne über den gemeinsamen Hohlleiter i vom Wellenwiderstand Z und über die z. B. koaxial ausgebildeten Anschlüsse 2 und 3 mit einem Sender bzw._ Empfänger verbunden ist. Die ankommende ,Antennenleitung i ist von der Stelle 4 ab durch eine längs ihrer Breitseite verlaufende Trennwand 5 in zwei abgestimmte Hohlleitungen 6 und 7 mit dem Wellenwiderstand Z/2 unterteilt.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung wird im folgenden beschrieben. Die an ihrem Ende kurzgeschlossene Leitung 6 weist eine n-fache. Länge der halben Wellenlänge dl, die Leitung 7 eine in-fache Länge der halben Wellenlänge A auf, wobei d1 und A die den Betriebswellenlängen #1 und .12 entsprechenden Wellenlängen im Hohlleiter bedeuten. In Fig. 2 a ist die Spannungsverteilung der Leitung 7, in Fig. 2b die --der Leitung 6 angedeutet. An den Stellen 2 und 3, also an Stellen, an denen bei Fig. 2a die Welle A, bei Fig. 2b die Welle dl einen Spannungsknoten bilden, erfolgt die Ein- bzw: Auskopplung der Welle d1 bei Leitung 7 bzw. der Welle A bei Leitung 6, z. B. über Sonden. Die Leitungsstücke sperren also die Wellen von solcher Wellenlänge, bei denen die Sonden im Spannungsknoten liegen (Sperrwellen). Bei anderen Wellen dagegen, bei denen die Sonden nicht an Orten von Spannungsknoten liegen, koppeln die Sonden. die elektromagnetische Energie aus dem Hohlleiter (Durchgangswellen). Leitung 7 transformiert außerdem nach Fig. 2 a bei der Welle A, Leitung 6 nach Fig. 2b bei der Welle 41 den Kurzschluß am Leitungsende an ihren Anfang, also in die für beide Hohlleitungen gemeinsame Ebene 4, wodurch je eine Leitung für bestimmte Wellenlängen (Sperrwellen) gesperrt wird.
  • Die elektrischen Leitungslängen betragen n - A/2 bei Leitung 7 und m - A/2 bei Leitung 6. Bei dein angeführten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Länge für die Durchgangswelle dl bei Leitung 7 (Spannungsverteilung nach Fig. 2-a) ° im Gegensatz zu aus koaxialenLeitungen aufgebauten Weichen: vorm kurzgeschlossenen Ende aus bis zur Stelle 2 nicht gleich (n i) - d1/2 -h d1/4, sondern (ii-i.) -A 1/2 -h -a., wobei a. eine Länge kleiner als d114 ist. Dieses Leitungsstück wirkt daher an der Auskopplungsstelle als ein- parallel geschalteter induktiver Blindwiderstand. Dieser Blindwiderstand ist zur (Kompensation des kapazitiven Blindwiderstandes der kapazitiv winkenden Sonde nötig, -deren Realteil an den Wellenwiderstand der Anschlußleitung- angepaßt-.ist.- Der Wert für cz. ist abhängig von der Ausbildung der Auskopplungssonde; der Wert n ist eine ganze Zahl und soll nicht zu groß sein, da er maßgebend ist für die Breitbandigkeit der elektrischen Weiche; er hängt zudem auch vom Frequenzabstand der beiden zu trennenden elektrischen Wellen, ab.
  • In dem angenommenen Fall ist für Leitung 6, deren. Spannungsverteilung in Fig.2b dargestellt ist, die Sperrwelle d1 kleiner als die Durchgangswelle A. Für idie Länge des Leitungsstückes vom kurzgeschlossenen Ende der Leitung 6 bis zu Punkt 3 gilt daher die Beziehung (m-i) - d1/2= (m-i) -A21:2-b. Wenn b kleiner als d14 gewählt ist, ergibt sich eine kapazitive Blindkomponente für die Durchgangswelle. In diesem Fall muß die Sonde eine induktive Komponente gleicher Größe besitzen. Für m gelten im übrigen dieselben Bedingungen wie für n.
  • Um die Weichenanordnung auf verschiedene Wellenlängen abstimmen zu können, kann man die Leitungen 6 und 7 entweder mit einem einstellbaren Kurzschlußschieber versehen oder bei fester Kurzschlußstelle die Abstimmung -der Leitung durch Eintauchen eines Bolzens, z. B. einer Schraube, an der Stelle- maximaler elektrischer Feldstärke, etwa d14 vom kurzgeschlossenen Ende entfernt, erzielen.
  • Da die Werte a und b sich bei Abstimmung der elektrischen Länge der Leitungen.6 und 7 ändern, wird vorgeschlagen, für die Anpassung an den Auskopplungsstellen einen Ausgleich durch einen eintauchbaren Stift, z. B. durch eine Schraube, neben der Auskopplungssonde zu ermöglichen. Mit einem solchen Stift kann auch ein Anpassungsfehler korrigiert werden, der dadurch entsteht, daß die Auskopplungsstelle bei Einstellung auf andere Wellenlängen nicht mehr genau eine halb-. Wellenlänge der- Sperrwelle vom offenen Leitungsende 4 entfernt liegt. .
  • Beim Bau von elektrischen Weichen nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, die Leitungsstücke, die sich an eine gemeinsame Hohlrohrleitung anschließen, parallel verlaufen zu lassen. Es ist weiterhin sehr vorteilhaft, an der einen Auskopplungsstelle eine kapazitiv wirkende Sonde, an der anderen Auskopplungsstelle eine induktive Kopplungsvorrichtung anzubringen.
  • In Fig. 3 ist die Auskopplungsstelle 2 und 3 der Fig. i für den Fall dargestellt, daß- die eine Auskopplung induktiv, die andere kapazitiv erfolgt. Bei der Darstellung der Fig.3 muß jedoch beachtet werden, daß die Auskopplungsstellen in voneinander verschiedenen Querschnittsebenen der Hohlleitungen liegen. Die kapazitive Sonde 8 bildet die Verlängerung beispielsweise des Innenleiters eines koaxialen Kabels. Sie kann als einfacher Stift von bestimmter Dicke ausgebildet wenden, der um eine bestimmte Länge in das Hohlrohr eintaucht, und ist an einem Ort vorzugsweise größter elektrischer Feldstärke, d.-h. in der Mitte der Breitseite des Hohlleiters angeordnet. Die genaue Anpassung der Sonde erfolgt vorteilhafterweise durch Längenänderung des Stiftes mittels einer am Stiftende eingebauten Schraube. Neben der Stiftsonde ist eine Schraube g vorgesehen, mit deren Hilfe in bereits beschriebener Weise die an der Kopplungsstelle vorhandenen Blindkomponenten in gewissen Grenzen kompensiert werden können. Im anderen Hohlrohrteil befindet sich die induktive Kopplungssonde io, die seitlich in das Koaxialkabel übergeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, mit nur einem koaxialen Winkelstück die Anschlußleitung für Sender bzw. Empfänger von der Hohlrohrweiche in gleicher Richtung mit der von der Sonde 8 ausgehenden Leitung wegzuführen. Die Verlängerung des Innenleiters ragt seitlich und senkrecht zu den elektrischen Feldlinien in die Hohlrohrleitung, vorzugsweise bis zur Mitte dieser Leitung. In. der Mitte dieser Leitung kann dieser Stift zur Außenfläche abgebogen oder durch eine besondere Spannvorrichtung einstellbar aufgebaut werden. Vorteilhaft ist es noch, das in den Hohlleiter ragende Leiterstück io gegenüber dem Winkelstück und dem Innenleiter der koaxialen Leitung schwächer auszubilden. Die Kopplungsfläche dieser induktiven Kopplungsschleife soll so groß sein, daß Anpassung zwischen der Hohlleitung und der Anschlußleitung erreicht wird. Daraus ergeben sich beliebige Ausführungsformen für eine zweckmäßig ausgebildete Kopplungsanordnung. Neben dieser induktiven Sonde ist noch der Korrekturstift @i i, z. B. ein Schraubstift, vorgesehen, der durch verschieden tiefes Eintauchen in den Hohlleiter eine bestimmte Blindkomponente einzustellen erlaubt.
  • Bei der elektrischen Weichenanordnung nach der Erfindung ist es möglich, mit wenigen Abgleichmöglichkeiten die Einstellung der Weiche in einem großen Frequenzbereich vorzunehmen. Die A'bgleicharbeit ist dabei sehr einfach, @da der Abgleich für die Sperrwelle und für die Blindwiderstandskompensation an den Einkoppelstellen nach Real- und Blindanteil an getrennten Einstellgliedern praktisch ohne wechselseitige Rückwirkung erfolgen kann.
  • Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung liegt insbesondere noch in der verhältnismäßig kleinen Durchlaßdämpfung und in den räumlich relativ kleinen Abmessungen.
  • Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die beispielsweise angeführte Ausführungsform beschränkt; in analoger Weise lassen. sich auch runde Hohlleitungen und dielektrische Leitungen verwenden. Gegebenenfalls können Teile von Hohlleitungen auch mit dielektrischen Stoffen ausgefüllt werden; dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn. die äußeren Abmessungen verkleinert werden sollen. Außerdem können an den Verzweigungspunkten von Leitungen Mittel, z. B. dielektrische Stoffe, zur besseren ,Anpassung zwischen den Leitungselementen vorgesehen sein.

Claims (3)

  1. PATENTANSPR CCHE: i. Elektrische Weiche, insbesondere für sehr kurze elektrische Wellen, gekennzeichnet durch wenigstens zwei abgestimmte Hohlleitungen, die in eine gemeinsame Hohlleitung übergehen.
  2. 2. Elektrische Weiche nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestimmten Leitungen an ihrem Ende kurzgeschlossen sind und daß die Länge je einer dieser Leitungen ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge je einer zu sperrenden Betriebswelle (Resonanzwelle) beträgt.
  3. 3. Elektrische Weiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung an die auf eine Welle (Resonanzwelle) abgestimmte Leitung an einer Stelle erfolgt, an der für die Resonanzwelle dieser Hohlleitung ein. Spannungsknoten, für die Resonanzwelle einer anderen abgestimmten Hohlleitung eine auskoppelbare elektrische Feldstärke entsteht. q.. Elektrische Weiche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anikopplung an die abgestimmte Leitung vom Übergang auf ,den gemeinsamen Hohlleiter vorzugsweise eine halbe !Wellenlänge der Resonanzwelle dieser abgestimmten Hohlleitung entfernt liegt. 5. Elektrische. Weiche. nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß an den Kopplungsstellen eine induktive und/oder kapazitive Kopplungssonde vorgesehen ist. 6. Elektrische Weiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; daß die Hohlleiterstücke rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, die mit ihrer Breitseite aneinandergefügt sind. und in einen gemeinsamen Hohlleiter übergehen. 7. Elektrische Weiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in ihrer Länge einstellbare Hohlleitungsstücke. B. Elektrische Weiche nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlleiterstücken Mittel zur Frequenzeinstellung, z. B. in die Hohlleiter ragende Bolzen, vorgesehen sind. g. Elektrische Weiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Ein- bzw. Auskopplungsstelle Mittel zur Anpassung zwischen Hohlleiter und den angeschlossenen Leitungen vorgesehen sind. io. Elektrische Weiche nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Verwendung eines Hohlleiters mit rechteckförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiterstücke durch Teilung der gemeinsamen Hohlrohrleitung mittels einer Trennwand gebildet sind.
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