DE920016C - Umschalter fuer hochfrequente Schwingungen, insbesondere fuer Wellen im Zentimeterbereich - Google Patents

Description

• Umschalter für hochfrequente Schwingungen, insbesondere für Wellen im Zentimeterbereich Bei der Übertragung von elektromagnetischer Energie auf Leitungen ist man häufig gezwungen, eine wahlweise Umschaltung eines Leitungsanschlusses an mehrere Anschlüsse vorzunehmen. Diese Aufgabe besteht z. B. im Hochfrequenzbereich bei der Anschaltung verschiedener Antennen an den Eingang eines Empfängers. Bei der Übertragung von Gleichspannungen und Wechselspannungen niedriger Frequenz, auch solcher Frequenzen, bei denen eine drahtlose Übertragung erfolgt, ist eine Umschaltung mit Hilfe von Kontaktelementen im allgemeinen möglich. Bei höheren Frequenzen genügt es in vielen Fällen, eine kapazitive übertragung durch in die Leitung eingeschaltete Kondensatoren vorzunehmen, die wahlweise einen Übertragungsweg für einen der Leitungszweige öffnen bzw. schließen. Im Bereich der allerkürzesten Wellen, insbesondere solcher unter io cm Wellenlänge, bereitet dagegen die Umschaltung außerordentliche Schwierigkeiten. In diesem Bereich genügt die Herstellung einer galvanischen oder kapazitiven Verbindung nicht, vielmehr darf der Wellenwiderstand der Übergangsstelle nicht von dem der Leitung abweichen, da sonst auf den Leitungen stehende Wellen auftreten und die häufig an sich bereits hohen Leitungsverluste zusätzlich noch vergrößert werden. Auch der mechanische Aufbau der Umschalter bereitet große Schwierigkeiten; da die Erfüllung der elektrischen Bedingungen für die Übergangsstelle zu räumlichen Ausmaßen führt, die für eine robuste Konstruktion zu klein sind.
• Vorliegende Erfindung gibt nun eine Möglichkeit, einen derartigen Umschalter mit räumlich verhältnismäßig großen Ausmaßen herzustellen, ohne daß irgendwelche Beeinträchtigungen der elektrischen Eigenschaften eintreten. Erfindungsgemäß dient als schaltendes Element für jeden der Zweige jeweils ein mit einer Raumwelle angeregter Hohl-; raum, in den wahlweise ein die Hochfrequenzenergie aufnehmendes Organ, insbesondere ein Dipol, zur Auskopplung einfuhrbar ist. Bei der Umschaltung einer Einzelleitung auf verschiedene Abgangsleitungen ist es zweckmäßig, beim Übergang von dem sich drehenden Teil der Anlage auf den ruhenden Teil gleichfalls einen derartigen Hohlraum vorzusehen, der, wie bereits vorgeschlagen ist, in einen festliegenden und einen drehbaren Teil aufgetrennt ist.
• Ein derartiger Umschalter besitzt auch bei kürzesten Wellen verhältnismäßig große räumliche Dimensionen, so daß die Herstellung keine große Fertigungsgenauigkeit erfordert und gleichzeitig eine günstige mechanische Stabilität vorhanden ist.
• In den Abb. i und 2 ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung in zwei Schnitten dargestellt. Der dargestellte Umschalter dient z. B. dazu, vier von nicht dargestellten Antennen kommende konzentrische Leitungen 1, 2, 3 und 4. wahlweise an eine gemeinsame Abgangsleitung 35 anzuschalten. Diese Umschaltung erfolgtbeispielsweise mehrere tausendmal pro Minute. An die ankommenden Leitungsstücke i bis 4 sind vier Hohlräume 5, 6, 7 und 8 angeschlossen, welche mittels der Dipole 9, io, i i und 12 angeregt werden, die die Fortsetzung der Innenleiter bilden. Ein rotierendes Kabelstück 13, das hakenförmig gebogen ist und an beiden Enden die Dipole 14 und 15 trägt, koppelt Hochfrequenzenergie aus den einzelnen Hohlräumen in den Kollektorhohlraum 16, aus dem durch einen Dipol die Übertragung auf die abgehende Leitung vor sich geht. Der Umschaltdipol wird durch kreisbogenförmige Schlitze 17, 18, i9 und 2o der Hohlräume geführt. Die Mantelströme werden durch einen Flansch 21 kapazitiv durchgeschaltet. Die E-Wellenhohlräume sind verhältnismäßig groß, so daß die Gesamtanordnung auch bei kleinsten Wellen günstige Dimensionen bekommt. Falls in gewissen Fällen kleine räumliche Dimensionen erwünscht sind, werden die Hohlräume zweckmäßigerweise mit einem Dielektrikum, z. B-. keramischer Masse, Polystyrol u, dgl., gefüllt, Eine weitere beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigen die Abb. 3 bis 6. Die Abb. 3 und 4 zeigen die Ausführung eines Schalters, bei dem nicht wie in der Abb. i und 2 mit E-Wellen angeregte Hohlräume, sondern mit H-Wellen angeregte verwendet werden. Über senkrecht zur Achsrichtung der Zylinderräume in diese hineinragende Dipole 22 wird diesen Räumen die Hochfrequenzenergie zugeführt. Zwischen den Räumen 23 dreht sich ein Träger 24 um die Achse 25 einer konzentrischen Leitung. Er trägt an seinem Ende einen Dipol 26, der in die Hohlräume durch Schlitze eingeführt wird und aus diesen Hochfrequenzenergie auskoppelt. Der Vorteil dieses Schalters gegenüber der Anordnung nach Abb. i und 2 besteht darin, daß der Raumbedarf geringer ist und auch die Fertigung wesentlich leichter ist. Der Raum ist vollständig ausgenutzt.
• In der Abb. 5 ist die ausgekoppelte Spannung E für die verschiedenen Winkelwerte dargestellt. Es ergibt sich eine sinusförmige Halbwellenkurve A für die ausgekoppelte Hochfrequenzenergie. Um eine trapezförmige Kurve für die ausgekoppelte Energie zu erzielen, gibt man zweckmäßigerweise den Räumen an den Auskoppelöffnungen den in Abb. 6 dargestellten Querschnitt. Die Eintauchtiefe X des Dipols, bezogen auf die Tiefe y des Hohlraumes, ändert sich hierbei beim Durchdrehen so, daß eine gewünschte Durchlaßkurve erreicht wird. Zum Beispiel wird die Einbuchtung 27 so ausgeführt, daß die relative Eintauchtiefe nach dem Rand des Hohlraumes hin zunimmt und die ausgekoppelte Energie praktisch während des gesamten Durchlaufweges im Hohlraum konstant ist.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umschalter für hochfrequente Schwingungen, insbesondere für Wellen im Zentimeterbereich, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltorgane mit Raumwellen angeregte Hohlräume vorgesehen sind, in die wahlweise ein die Hochfrequenzenergie aufnehmendes Organ, insbesondere ein Dipol, zur Auskopplung einfuhrbar ist.
2. 2. Umschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskoppelorgan drehbar gelagert ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit E-Wellen angeregte Hohlräume als Schaltorgane verwendet werden und daß in die Endflächen der zylindrischen Metallkörper jeweils ein festliegender Dipol bzw. eine Öffnung zum Einführen eines Schaltdipols vorgesehen ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, däß ein rotierendes hakenförmiges Kabelstück auf beiden Seiten mit Dipolen versehen ist, von denen jeweils einer in einen als Kollektor wirksamen Hohlraum hineinragt, während der andere wahlweise in die Hohlräume einfuhrbar ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelstück um die Achse des in den Kollektor ragenden Dipols drehbar ist und der zweite Dipol kreisbogenförmige Öffnungen in den als Schaltorgane wirksamen Hohlräumen durchläuft.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelströme kapazitiv durch einen Flansch übertragen werden.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltorgan mit H-Wellen angeregte Hohlräume verwendet werden und daß ein um eine Achse rotierender Dipol nacheinander in seitliche Schlitze der parallel zueinander liegenden, vorzugsweise zylindrischen Hohlräume eintaucht. B.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des als Auskoppelorgan dienenden Dipols in die Hohlräume in Abhängigkeit von dem Drehwinkel so bemessen ist, daB die ausgekoppelte Energie praktisch während des gesamten Durchlaufweges im Hohlraum konstant ist.
9. 9. Die Verwendung der Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,zur wahlweisen Anschaltung verschiedener Antennen an ein gemeinsames Empfangsgerät.