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Anordnung für ultrakurze Wellen zum Übergang von einer konzentrischen
Energieleitung in eine aus Drähten oder Bändern bestehende Doppelleitung Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung für ultrakurze Wellen, insbesondere des Dezimeter-und
Zentimeter wellenlängengebietes, zum übergang von einer konzentrischen Energieleitung
in eine aus Drähten oder Bändern bestehende Doppelleitung, oder umgekehrt für den
Übergang von einer aus Drähten und Bändern bestehenden Doppelleitung (im folgenden
als Doppelleitung bezeichnet) auf eine konzentrische Energieleitung.
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Bei Ultrahochfrequenzanlagen, insbesondere des Dezimeter- und Zentimeterwellenlängengebietes,
wird der Übergang von einer konzentrischen Energieleitung auf eine Doppelleitung
(oder umgekehrt) für die verschiedensten Zwecke benötigt, beispielsweise zur Ankopplung
einer Gegentaktdiode für Empfangszwecke oder für Brückenschaltungen beim Überlagerungsempfang
oder zur Speisung von Dipolantennen.
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In Abb. i ist beispielsweise die bisher übliche Ankopplung einer Gegentaktdiode
für Empfangszwecke an eine konzentrische Energieleitung dargestellt. Mit i und a
ist die konzentrische Energieleitung, die an eine Empfängerantenne anschließt, bezeichnet.
Diese konzentrische Energieleitung wird an der Stelle 5 auf die aus der Abbildung
ersichtliche Weise in die Doppelleitung 3, 4 übergeführt. In 9 und io werden die
Anoden, in 8 die Kathodenzuführung und in 6, 7 die Heizdrahtzuführungen
einer
(nicht gezeichneten) Duodiode angeschlossen. Die Untersuchung dieser Anordnung e
rgl ibt, daß die Ankopplung zwischen der konzentrischen Energieleitung und der Doppelleitung
verhältnismäßig lose ist und es daher Schwierigkeiten bereitet, die von der konzentrischen
Energieleitung mitgeführte Energie auf die Diode zu übertragen. Davon abgesehen,
stellt die Ausbildung der Übergangsstelle zwischen den beiden Energieleitungen gemäß
Abb. i auch in konstruktiver Hinsicht keine befriedigende Lösung dar.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich damit, den Übergang zwischen
den beiden Leitungen konstruktiv einfach zu gestalten und eine feste Ankopplung
zwischen den beiden Leitungen zu erzielen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß der Innenleiter der konzentrischen Energieleitung eine Unterbrechung aufweist
und an die an der Unterbrechungsstelle vorhandenen freien Enden des Innenleiters
die durch eine öffnung (Fenster) im Außenleiter geführte Doppelleitung angeschlossen
ist. Vorzugsweise ist, wenn auf der konzentrischen Energieleitung sich eine stehende
Welle befindet, der Innenleiter an der Stelle eines Strombauches (und der unmittelbaren
Nachbarschaft desselben) mit der Unterbrechung versehen. Dadurch zwingt man den
gesamten Strom der konzentrischen Leitung, auch auf die Doppelleitung zu fließen.
Die Kopplung zwischen den beiden Leitungen ist dann besonders fest.
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Die nähere Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird an Hand der
in den Abb. -2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele und deren zugehörigen Beschreibungen
vorgenommen.
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In Abb. 2 ist mit i i der Außenleiter und mit i2 der Innenleiter der
konzentrischen Energieleitung bezeichnet, an welche die Doppelleitung 13, 14 angeschlossen
werden soll. Der Innenleiter 12 ist bei 15 unterbrochen. An die durch die Unterbrechung
entstandenen freien Enden 16 und 17 des Innenleiters 12 wird die durch eine
im Außenleiter angeordnete -Öffnung (Fenster) geführte Doppelleitung 13, 14 galvanisch
angeschlossen. Für die Doppelleitung können entweder schmale Bänder, deren Breitseiten
einander zugekehrt sind, oder Drähte vorgesehen werden. Die Doppelleitung kann auch
so geformt sein, daß sie in der Nähe der Unterbrechung aus Bändern besteht, die
sich allmählich in Drähte verjüngen, oder daß sie umgekehrt in der Nähe der Unterbrechungsstelle
aus Drähten besteht, die sich allmählich in schmale Bänder erweitern.
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Befindet sich auf der konzentrischen Energieleitung eine stehende
Welle und ist die an der Unterbrechungsstelle angeschlossene Doppelleitung nahezu
.1/2 bzw. @/2 äquivalent lang, dann müssen die Verhältnisse für die konzentrische
Energieleitung unverändert sein, d. h. der Innenleiter der konzentrischen Energieleitung
muß sich so verhalten, als sei er nicht unterbrochen. Ist der Innenleiter insbesondere
an der Stelle eines Strombauches (und der unmittelbaren Nachbarschaft desselben)
unterbrochen, dann hat der Strom in der a/2 längen parallelen Doppelleitung eine
größtmögliche Spannung zur Folge, so daß bei Ankopplung der Diode in deren Spannungsbauch
eine ausreichende Belastung erreicht wird. Mit i9, 2o sind die Anschlußstellen der
Anoden der (nicht gezeichneten) Duodiode bezeichnet. Die Abstimmung der parallelen
Doppelleitung 13, 14 auf die Betriebswellenlänge 2, kann entweder durch eine Kondensatorkurzschlußbrücke
erfolgen oder durch einen Verdrängungskörper 2i, der mehr oder weniger weit in die
Paralleldralitleitung zwischengeschoben wird.
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Die Abb. 3 a und 3 b (Schnitt längs x-x in der Abb. 3 a) zeigen in
zwei Ansichten die erfindungsgemäße Ausbildung der Übergangsstelle zwischen der
konzentrischen Doppelleitung ii, i: und einer aus zwei Drähten bestehenden Doppelleitung
13, i4: Das im Außenleiter ii angeordnete Fenster 18, das z. B. ovale Form aufweisen
kann, wird zweckmäßig so groß gewählt werden, daß der kapazitive Widerstand zwischen
den Drähten 13, 14 und dem Außenleiter groß ist, verglichen mit dem Wellenwiderstand
der Doppelleitung.
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Besteht die Doppelleitung aus zwei flächenhaften Bändern, so kann
eine mechanische Verbindung zwischen der feldfreien Außenseite der Doppelleitung
und der Außenseite des Außenleiters der konzentrischen Energieleitung bei geeigneter
Formgebung des Fensters vorgesehen werden, ohne daß hierdurch der Schwingungszustand
auf der Leitung wesentlich geändert wird. Zum Zwecke der besseren mechanischen Halterung
der Bänder der Doppelleitung können die einzelnen Bänder durch Winkelstücke an dem
Außenleiter befestigt werden. Das Fenster bzw. die Winkelstücke sind dabei zweckmäßig
derart gestaltet, daß metallische Verbindung zwischen der Doppelleitung und dem
Außenleiter der konzentrischen Energieleitung nur an der feldfreien Außenseite des
Außenleiters bzw. der der Doppelleitung vorhanden ist. In den Abb.4a und 4b (Schnitt
längs x-x in Abb. 4 a) ist ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel dargestellt.
Auch hier bedeuten 1i, 12 bzw. 13, i¢ die konzentrische Leitung bzw. die Doppelleitung.
Das im Außenleiter angeordnete Fenster ist mit i8 bezeichnet. Die Winkelstücke 22,
23 sind mit Schrauben an den Bändern 13, 14 befestigt.
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Bei dem in Abb.2 dargestellten Ausführungs- i beispiel des Erfindungsgegenstandes
ist die konzentrische Energiedoppelleitung nahezu um die Länge A.12 über die Unterbrechungsstelle
hinaus verlängert. Als Abschluß selbst können @/.4 lange Abstimmkolben verwendet
werden. Dadurch wird auch erreicht, daß sich die mechanische Verbindung zwischen
den Leitern der konzentriischen Energieleitung in der Nähe eines Stromknotens befindet.
Der Einfluß von Übergangswiderständen kann hierdurch ausgeschaltet werden. Ein derartiger
Abstimmkolben ermöglicht auch eventuell, an der Unterbrechungsstelle auftretende
Blindwiderstände zu kompensieren.
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Der Abschluß der konzentrischen Energieleitung kann auch, wie z. B.
Abb. 5 zeigt, unmittelbar hinter der Unterbrechungsstelle vorgenommen werden.
Hier
bedeuten ii, i2 die konzentrische, 13, 1q. die Doppelleitung und 18 das im Außenleiter
der konzentrischen Energieleitung angeordnete Fenster. Um auch in diesem Falle eine
zweite Abstimmvorrichtung zu erhalten, kann, wie in Abb. 6 dargestellt ist, zwischen
dem Innenleiter 12 der konzentrischen Energieleitung i i, i2 und der Abschlußplatte
25 eine endliche, veränderliche Kapazität 26 (Trimmkondensator) eingeschaltet werden,
durch welche die an der Unterbrechungsstelle des Innenleiters i2 der konzentrischen
Energieleitung i i, 12 auftretenden Blindwiderstände kompensiert werden können.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Ausführung der Ankopplung einer
Doppelleitung an eine konzentrische Energieleitung beschränkt sich nicht auf die
spezielle Verwendung der Ankopplung einer Gegentaktdiode an eine konzentrische Energieleitung,
sondern die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele können z. B. allgemein
für die Ankopplung einer Empfangsdiode vorgesehen werden.
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Die Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei der Ankopplung von Flächen-
oder Kastenstrahlern an eine Energieleitung bringt besondere Vorteile mit sich.
Bei diesen Strahlern wird die Schwingungsenergie unmittelbar von hohlkörperartig
oder kastenartig geformten metallischen Flächen ausgesandt. Es war bisher üblich,
die die Strahler speisende konzentrische Energieleitung dadurch zu belasten, daß
der Außenleiter an der Stelle eines Strombauches (und in der unmittelbaren Nachbarschaft
desselben) über einen Umfangswinkel von i8o'°,unterbrochen wurde. An diese Unterbrechungsstelle
ist die strahlende Fläche angeschlossen, in welcher der Unterbrechung im Außenleiter
entsprechende, spaltförmige Öffnungen (Kopplungsschlitze) vorgesehen sind. iEin
Teil der Stromfäden tritt aus dem Kopplungsschlitz aus und regt den Strahler an.
Dieser Stromanteil ist verhältnismäßig gering. Wird jedoch der Mittelleiter unter
Einfügung einer Doppelleitung gemäß der Erfindung unterbrochen, so kann hierdurch
erzwungen werden, daß praktisch der gesamte Schwingstrom über den Strahler fließt.
Die Strahlungslast ist damit wesentlich höher. Für die Ankopplung eines Flächenstrahlers
in Kastenform ergibt sich eine Ausführung, wie sie beispielsweise in Abb. 7 schematisch
dargestellt ist. Mit i i, 12 ist die konzentrische Energieleitung, mit 13, 1q. die
Doppelleitung, mit 28 der an die konzentrische Energieleitung über die Leitung 13,
1q. angeschlossene Flächenstrahler bezeichnet. Die den Strahler 28 speisende Doppelleitung
wird von einem Schutzrohr 27 umgeben, welches zur Vermeidung von Ausstrahlungen
und gleichzeitig zum besseren mechanischen Halt des Flächenstrahlers dient. In der
Fläche 29 des Strahlers 28 ist eine Öffnung 30 (Kopplungsschlitz) vorgesehen, welche
zur Zu- bzw. Ableitung (beim Empfangen) von Schwingungsenergie dient. Durch eine
geeignete Ausbildung des Kopplungsschlitzes 3o kann erreicht werden, daß die Belastung,
die der Strahler 28 für die Doppelleitung darstellt, in weiten Grenzen verändert
werden kann: In Abb. 8 ist eine Ausbildung des in der Fläche 29 des Flächenstrahlers
28 angeordneten Kopplungsschlitzes 30 für lose Kopplung zwischen der Doppelleitung
13, 1q. und dem Flächenstrahler (in Kastenform) 28 dargestellt. Eine feste
Ankopplung zwischen der Doppelleitung 13, 1q. und dem Strahler 28 wird durch den
in Abb. 9 dargestellten Kopplungsschlitz 3o erreicht. Zweckmäßig werden in beiden
Fällen die in der Fläche 29 des Flächenstrahlers 28 angeordneten Kopplungsschlitze
30 so geformt, daß hierdurch eine Beeinflussung des Schwingungsbildes auf
der Fläche des Strahlers nicht auftritt.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich in der Anregung von
Hohlraumresonatoren mit einer solchen parallelen Doppelleitung in einem beliebigen
Strombauch.
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In dem in Abb. 7 gezeigten Anwendungsbeispiel der Erfindung ist nur
ein Flächenstrahler (Kastenstrahler) an die konzentrische Energieleitung angeschlossen.
Selbstverständlich können auch mehrere Strahler, insbesondere Flächenstrahler (Kastenstrahler),
mittels je einer Doppelleitung an die konzentrische Energieleitung angeschlossen
werden. Dabei können (bei stehender Welle auf der konzentrischen Energieleitung)
die Unterbrechungsstellen der konzentrischen Energieleitung, an welche die Doppelleitungen
anschließen, vorzugsweise in oder in der Nähe eines Spannungsbauches liegen. Um
die verschiedenen Strahler phasengleich zu machen, sind die Abstände der einzelnen
Unterbrechungsstellen gleich der Wellenlänge bzw. gleich einem ganzzahligen Vielfachen
der Wellenlänge zu wählen. Die Länge bzw. der Wellenwiderstand der zu den einzelnen
Strahlern führenden Doppelleitungen können verschieden groß gewählt werden, sollen
aber unter Berücksichtigung der jeweiligen Belastung so gewählt werden, daß an den
Unterbrechungsstellen ein möglichst kleiner, insbesondere rein Ohmscher Widerstand
auftritt, der vorzugsweise praktisch Null beträgt. Wird im besonderen auf den Doppelleitungen
bzw .dem größten Teil derselben eine rein laufende Welle gewünscht, dann kann dies
dadurch erreicht werden, daß zwischen die Unterbrechungsstelle und die Last (Strahler)
ein oder mehrere 44 lange Transformationsutücke in die Doppelleitung geschaltet
werden, um; was für laufende Wellen notwendig ist, den Widerstand an der Unterbrechungsstelle
dem Wellenwiderstand der konzentrischen Energieleitung anzupassen.