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Vorrichtung zum Abschluß von Hohl- bzw. koaxialen Leitungen Zum Abschluß
von Hohl- bzw. koaxialen Leitungen ist es bekannt, Kurzschlußschieber zu verwenden,
die mit dem Leiter selbst Kontakt geben. Es ist aber auch bekannt, in Hohl- bzw.
koaxialen Leitungen ein Abschlußstück einzubauen, welches im Innern der Leitung
entlang bewegbar ist und von einem oder beiden Leitern durch Isolierung, z. B. durch
Luft, getrennt ist und so ausgebildet ist, daß die Kapazität zwischen Abschlußstück
und den Leitern sehr groß wird, so daß für Hochfrequenz ein kapazitiver Kurzschluß
entsteht. Es ist ferner bekannt, solche Leitungen, insbesondere Resonanzleitungen,
mittels kontaktloser sogenannter Drosselkolben abzuschließen, welche, die Leitung
nicht berührend, selbst mit dieser Leitung eine Viertelwelle lange Leitung sehr
niedrigen Wellenwiderstandes bilden und somit bei Resonanzfrequenz einen niederohmigen
Leitungsabschluß darstellen. Es ist weiterhin bekannt, mehrere solche Kurzschlußkolben
hintereinander anzuordnen oder der Abschlußvorrichtung eine Z-Form zu geben, wie
sie in der Fig. r dargestellt ist.
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Die bekannten Anordnungen ermöglichen es nicht, einen genügend breitbandigen
Abschluß von Leitungen zu erzielen. Außerdem sind die bekannten Anordnungen in vielen
Fällen nicht ausreichend stabil, so daß derartige Abschlußvorrichtungen verhältnismäßig
schwer an Gewicht waren.
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Die Vorrichtung zum Abschluß von Hohl- bzw. koaxialen Leitungen, bestehend
aus wenigstens zwei im Innern der Leitung verschiebbaren galvanisch nicht mit den
Leitern verbundenen Abschlußstücken, die eine elektrische Länge von vorzugsweise
einer Viertelwellenlänge bei einer gewählten Frequenz aufweisen und die Form eines
Resonanzhohlraumes
besitzen, der in der Nähe des Überganges zum nächsten Abschlußstück in den Hohlraum
zwischen Leitung und Abschlußstück koppelt, ist gemäß der Erfindung so ausgebildet,
daß ein Teil der Hohlraumbegrenzungsläche zu der Begrenzungsfläche des nächstfolgenden
Abschlußstückes im wesentlichen derart parallel verläuft, daß diese Teile als Belag
eines durch benachbarte Abschlußstücke gebildeten Kondensators dienen. Bei einer
derartigen Abschlußvorrichtung gibt man den Resonanzräumen vorzugsweise die Form
eines Topfes, der mit seiner offenen Seite zum nächsten Resonanzraum gerichtet ist,
wobei die Ränder des topfförmigen Hohlraumes auf der offenen Seite so ausgebildet
bzw. gebogen sind, daß sie mit dem folgenden topfförmigen Resonanzraum einen konischen
bzw. zylindrischen Kondensator oder einen Plattenkondensator bilden. Die Abschlußstücke
können je nach den Forderungen verschiedene Länge aufweisen.
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Die Abschlußvorrichtung gemäß der Erfindung erfüllt in elektrischer
Hinsicht mehrere Aufgaben. Es wurde nämlich die Erkenntnis verwertet, daß man mittels
mehrerer Abschlußstücke, von denen jedes mit der abzuschließenden Leitung angenähert
eine 2/4-Leitung sehr niedrigen Wellenwiderstandes bildet, durch Hintereinanderschaltung
eine ausgezeichnete Sperrdämpfung erzielt,. falls man die Abschlußstücke selbst
als Hohlraum ausbildet, der über Öffnungen als Resonanzkreis zwischen zwei VO-Leitungen
eingekoppelt ist. Die Resonanzfrequenz der Hohlräume und die die Länge eines Abschlußstückes
bestimmende Frequenz können nun so gewählt werden, daß die Frequenzen in ein gewünschtes,
die Breitbandigkeit der Abschlußvorrichtung bestimmendes Verhältnis zueinander zu
liegen kommen. Um die Vorteile einer derartigen Dimensionierung von Abschlußvorrichtungen
deutlich erkennen zu lassen, werden die Einflüsse der einzelnen Elementenparameter
beispielsweise an Hand der in Fig. 2 dargestellten Abschlußvorrichtung für koaxiale
Leitungen beschrieben. Die Abschlußvorrichtung besteht hier .aus. zwei hintereinanderlliegenden
Resonanzhohlräumen z, die ein gemeinsames Wandungsteil 2 aufweisen. Der beispielsweise
aus Blech bestehende Wandungsteil ist so geformt, daß der eine Hohlraum nach dem
Außenleiter, der andere nach dem Innenleiter koppelt. Durch den Wandungsteil 3 wird
erreicht, daß der eine Hohlraum mit dem nächstfolgenden Abschlußstück einen Plattenkondensator
bildet, der die Kapazität C besitzt. Die Resonanzfrequenz des Hohlraumes wird somit
durch die Länge des Hohlraumes und durch die Kapazität C bestimmt. Das Abschlußstück
selbst bildet in bekannter Weise mit der Leitung ein Leitungsstück sehr niedrigen
Wellenwiderstandes. Trägt man die Dämpfungskurve einer solchen Abschlußvorrichtung
in Abhängigkeit von der Frequenz auf, so erhält man beispielsweise einen Dämpfungsverlauf
nach Fig.3. Die Dämpfungskurve b weist in ihrem Verlauf zwei Punkte 4und5 erhöhter
Dämpfung auf, von denen der Dämpfungsanstieg 4 vorzugsweise von der Leitungsserienresonanz
der durch das Abschlußstück und die abzuschließende Leitung gebildeten A/4-Leitung
herrührt, während der Dämpfungsanstieg 5 beispielsweise abhängig ist von der Parallelresonanz
des durch Hohlraum r und Kapazität C gebildeten Hohlraumresonätors. Durch Wahl der
Abmessungen der Länge des Abschlußstückes und insbesondere der Wahl der den Hohlraum
abschließenden Kapazität C kann man erreichen, daß beide Frequenzen in ein gewünschtes
Verhältnis zueinander zu, liegen kommen. Es kann für die Abschlußvorrichtung eine
Breitbandigkeit definiert werden, die durch die die tiefste Einsattelungskurve der
Dämpfung berührende Linie b, angegeben wird. Die Schnittpunkte mit .den beiden abfallenden
Ästen .der. Dämpfungskurve geben ein Maß für die Breitbandigkeit, die durch eine
derartige Abschlußvorrichtung erzielt wird. Es zeigt sich außerdem, daß bei größerer
Breitbandigkeit die Einsattelung im Dämpfungsverlauf bei kleinerer Dämpfung liegt.
Man hat es also bei einer Anordnung gemäß der Erfindung sehr leicht in der Hand,
Abschlußvorrichtungen mit großer Bandbreite und kleinerer Dämpfung bzw. solche mit
großer Dämpfung und kleinerer Bandbreite :herzustellen. Es wird daher vorgeschlagen,
die Abschlußvorrichtung gemäß- der Erfindung so auszubilden, daß die zwischen den
Abschlußstücken an der Unterbrechung der Wandungen gebildeten Kapazitäten einstellbar
sind, so daß man die Breitbandigkeit bzw. die Dämpfung während des Betriebes den
gegebenen Bedingungen anpassen kann.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung weist auch in mechanischer Hinsicht
Vorteile auf, die für viele Anwendungszwecke von Bedeutung sind. Bekannte Anordnungen
waren auf Grund. ihrer Bauform, beispielsweise nach Fig. z, mechanisch ziemlich
unstabil. Solche Nachteile hat man beispielsweise durch Verwendung von starkem Material
auszugleichen versucht, wodurch jedoch das Gewicht einer solchen Abschlußvorrichtung
erheblich zunahm. Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung, bei der das Wandungsmaterial
noch den Ansatz 3 (Fig. 2) aufweist, kann zur Herstellung einer Abschlußvorrichtung
Material mit einer besonders dünnen Wandstärke verwendet werden, ohne daß dadurch
die notwendige mechanische Festigkeit verlorengeht. Eine so aufgebaute Abschlußvorrichtung
besitzt nur mehr ein geringes Gewicht.
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Weitere Ausführungsformen einer Abschlußvorrchtung gemäß der Erfindung
sind in den Fig. 4 und. 7 dargestellt. Fig.4 zeigt ein koaxiales Leitungssystem,
das durch die Abschlußstücke 6 hochfrequenzmäßig abgeschlossen ist. Die Abschlußstücke
sind in Leitungsrichtung hintereinander und quer zur Leitungsrichtung nebeneinander
so angeordnet, daß die außenliegenden Hohlräume 7 zum Außenleiter, die innenliegenden
zum Innenleiter koppeln. Die nebeneinanderliegenden Hohlräume besitzen eine gemeinsame
Trennwand 8, die als Träger für alle Abschlußstücke dient und an dem Führungsstück
9 aus Isolierstoff befestigt ist. Das
Führungsstück ist beispielsweise
auf dem Innenleiter gleitend angeordnet und kann mittels der Bedienungsgriffe io
verstellt werden.
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Die Fig. 5 a stellt in Seitenansicht eineAbschlußvorrichtung für Hohlleiter
runden oder rechteckförmigen Querschnitts dar. Die Vorderansicht ist beispielsweise
für einen rechteckförmigen Hohlleiter in Fig. Sb gezeigt. Die Abschlußstücke ii
besitzen bei dieser Ausführungsform eine Topfform, die mit ihrer offenen Seite zum
nächsten Resonanzraum gerichtet ist und ein Stück ineinanderragen.
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Zusätzlich können zwischen oder auf den Abschlußstücken Führungsringe
bzw. Führungsscheiben aus Isolierstoff oder gegebenenfalls aus die Hochfrequenzwellen
dämpfenden Mitteln angeordnet werden, welche die Abschlußvorrichtung in einer Hohl-
oder koaxialen Leitung führen. Ein besonderes Führungsstück kann z. B. bei Verwendung
von Führungsscheiben weggelassen werden.
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Fig. 6 zeigt eine Abstimmvorrichtung, die radial beispielsweise zu
Klystrons oder Scheibenröhren angeordnet sein kann. In dem runden Ausschnitt des
Abschlußstückes 1z kann hierbei die Röhrenanordnung Platz finden. In der Darstellung
sind drei derartige Abschlußstücke hintereinander vorgesehen, die an dem Führungsstück
13 befestigt sind. Das Führungsstück kann gegebenenfalls aus die Hochfrequenzwellen
dämpfendem Material bestehen. Die Seitenansicht hierzu ist in Fig. 7 als Schnitt
A-B gezeigt. Bei der in Fig. 6 dargestellten Abstimmanordnung für Elektronenröhren,
insbesondere für Klystrons, ist der normalerweise an das Klystron fest angesetzte,
meist eine bauliche Einheit mit dem Klystron bildende Resonanzraum ersetzt durch
einen radial zum Klystron bzw. dessen Elektronenbahn angeordnete Resonanzleitung,
die mittels einer in radialer Richtung bewegbaren Abschlußvorrichtung abgestimmt
werden kann. Von Vorteil ist hierbei, däß, je höher bei dieser Anordnung die Frequenz
durch Annähern der Abschlußvorrichtung 1a, 13 an die Röhrenanordnung 1q. getrieben
wird, die unsymmetrische Form mehr und mehr sich einer idealen, z. B. symmetrischen,
insbesondere runden Resonatorform anpaßt. Die Anordnung kann sinngemäß auch mittels
mehrerer, z. B. gegenüberliegender abstimmbarer Resonatoren aufgebaut werden.
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Eine weitere, sehr vorteilhafte Anwendung der Abschlußvorrichtung
gemäß der Erfindung ist in Fig.8 dargestellt. Es handelt sich in dem Ausführungsbeispiel
um eine Klystronanordnung, bei der der mit den Anschlüssen 15, 16 des Klystrons
verbundene, rotationssymmetrische abstimmbare Resonator 17 an der Stelle
18 so umgebogen ist, daß er abweichend von der üblichen Form in Achsrichtung des
Klystrons verläuft und kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Die Abschlußvorrichtung
wird bei dieser Ausführungsform im Falle der Frequenzabstimmung in zur Elektronenbahn
axialer Richtung verstellt. Die Anordnung ermöglicht so einen sehr gedrängten und
außerordentlich vorteilhaften Aufbau von Klystronanordnungen. Sie. besitzt, ebenso
wie die Anordnung gemäß Fig.6 und 7 einen sehr großen Frequenzvariationsbereich.
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In den Ausführungsbeispielen für Abschlußvorrichtungen gemäß der Erfindung
sind dieAbschlußstücke unter sich mittels Blechstegen od. dgl. verbunden. Es ist
jedoch häufig sehr vorteilhaft, die einzelnen Abschlußstücke, z. B. die Hohlraumgebilde,
durch wenigstens einen Abstandsbolzen, insbesondere mittels einer Schraube miteinander
zu verbinden und in einem gewählten Abstand zu halten. Von großem Vorteil kann es
außerdem sein, die einzelnen Abschlußstücke auf wenigstens einem Gewindebolzen,
der über ein Muttergewinde jedes Abschlüßstück trägt, anzuordnen, wobei jedoch in
entsprechenden Abständen die Steigung des Gewindes für jedes Abschlußstück so gewählt
ist, daß durch Drehen dieses Gewindebolzens eine gewünschte, vorzugsweise relativ
zueinander gleiche Abstandseinstellung erzielt werden kann. Auf diese Weise kann
die an der offenen Stelle des Resonanzraumes gebildete Kapazität verändert werden.
so daß wenigstens der eine Dämpfungspol des Dämpfungsverlaufes für die Abschlußvorrichtung
beliebig, insbesondere auch während des Betriebes eingestellt werden kann.