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Veränderbarer Transformator für Hohlleiter Die Erfindung bezieht sich
auf die Anpassung von Hohlleitern, d. h. von freie Schwingungen führenden Röhren
oder Schächten, auf beliebige Verbraucher.
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Die Prinzipien der Transformation sind bereits bekannt; auch leitungsmäßige
Ausführungsformen sind bereits vorgeschlagen. Es sei zur' HIarstellung der physikalischen
Seite des Erfindungsgedankens aus dem Bekannten zunächst folgendes angeführt: Ist
bei einer Schaltanordnung eine den Blindwiderstand beeinflussende Größe veränderlich,
so kann damit nur eine Abstimmung erzielt werden, d. h., es kann ein ohmscher Gesamtwiderstand
hergestellt werden, dessen Wert aber nicht beeinflußbar ist.
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Sind jedoch zwei geeignete Blindgrößen veränderlich, so läßt sich
eine Anpassung erzielen, d. h. ein beliebiger - z. B. einen Generator optimal belastender
- Widerstandswert einstellen. Nehmen wir beispielsweise einen Parallelresonanzkreis,
bestehend
aus der Induktivität L und dem Verlustwiderstand R und aus der Parallelkapazität
C an: Ist nur C veränderlich, so muß zur Herstellung der Resonanz C= i/co2L gemacht
werden, und der erreichte ohmsche Widerstand hat den festen Wert
Ist jedoch auch L variabel, so können nach dieser Beziehung mit der Schaltung beliebige
Widerstände co2L2; R hergestellt werden.
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Die Schaltung der zwei . Transformationsgrößen L und C kann dabei
nicht beliebig gewählt werden, so ist bei Serienschaltung von L, R und C im Resonanzfall
der Widerstand immer gleich R.
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Die vorliegende Erfindung beruht nun darauf, daß für die Anpassung
im Hohlleiter zwei geeignete Variationsgrößen ausfindig gemacht und in eine technisch
brauchbare Form gebracht wurden: erfindungsgemäß wird ein allen Ansprüchen genügender
veränderbarer Transformator dadurch hergestellt, daß zwei übereinander verschiebbare
Hohlleiterstücke verschiedenen Durchmessers zur Anpassung benutzt werden, zwischen
denen ein ebenfalls verschiebbarer mit dem inneren und äußeren Ruhr Kontakt gebender
Ring angeordnet ist.
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Grundsätzlich läßt sich die Transformation auf Leitungen und in Hohlleitern
durch zwei verschiedene Verfahren erreichen, nämlich erstens durch Wellenwiderstandsänderung
und zweitens durch Blindstromkompensation. Die letztere, um die es sich hier im
wesentlichen handelt, sei kurz beschrieben.
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Abb. r zeigt eine mit einem Widerstand R abgeschlossene Lecherleitung.
Ist R nicht an den Wellenwiderstand Z der Leitung angepaßt, so erzeugt R durch Reflexion
eines Teiles der ankommenden Welle auf der Leitung eine »Welligkeit«, d. h., das
Verhältnis W =Spannung: Strom ist komplex und vom Ort x abhängig. Man sucht
sich nun einen Ort x0 so aus, daß der Realteil des Widerstandes W gleich dem Leitungswellenwiderstand
Z ist und kompensiert den Blindanteil von W durch Zuschalten eines Blindgliedes,
den angedeuteten Kompensationsbügel. Anpassung ist nur vorhanden, wenn sowohl x0
wie auch das die Größe des Blindanteils bestimmende yo ganz bestimmte Werte haben,
die von R, Z und der verwendeten Frequenz abhängen. Statt der Serienschaltung der
Induktivität läßt sich bekanntermaßen auch eine Parallelschaltung vornehmen, wie
Abb. z zeigt. Die beiden nötigen Abstimmgrößen x1 und y, haben dabei jedoch andere
Werte.
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Die Vorgänge in Hohlleitern sind denen auf Lecherleitungen weitgehend
ähnlich, wie man bei Betrachtung des Stromverlaufes längs der Hohlkabelwände erkennt.
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Eine technisch dem angegebenen Prinzip entsprechende, sehr einfach,
billig und präzis herstellbare Form des erfindungsgemäßen veränderbaren »Transformators«
zeigt Abb. 3. Er besteht aus zwei Rohrstücken verschiedenen Durchmessers, die übereinander
verschiebbar sind und einem in den Zwischenraum passenden, ebenfalls verschiebbaren
Ring. Das dabei wesentliche Element ist der zwischen innerem Rohr, Ring und äußerem
Rohr eingeschlossene Raum von der Länge y und. die Möglichkeit einer Veränderung
der Länge x durch Zurückschieben eines Überwurfs über den Ring. Die »Blirrdstromtasche«
von der Länge y stellt den veränderbaren Kompensationsblindwiderstand dar, die Größe
x bestimmt den Ort auf der Leitung. Die Anordnung entspricht also elektrisch der
Serienblindkampensation der Abb. i; sie ist jetzt nur rotationssymmetri:sch gemacht.
Der Belastungswiderstand R wird hier durch den Strahlungswiderstand der Öffnung
dargestellt, kann jedoch auch durch einen Detektor, eine Abschlußfolie usw. gebildet
werden.
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Soll der Transformator zur Anpassung an verschiedene Widerstände oder
für wechselnde Frequenzen veränderbar sein, so ist ausgezeichnete Kontaktgabe des
Ringes mit den Rohren wesentlich. Diese wird besonders gewährleistet, wenn man.
statt des Ringes ein ringförmiges U-Profil mit federnden Seitenwänden vorsieht (Abb.
q.).
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Die Anordnungen der Abb. 3 und q. weisen Ähnlichkeit mit bekannten
Gestaltungen auf, bei denen zwei Rohre oder Schächte verschiedenen Querschnittes
- aneinanderstoßen (Abb. 5). Durch Bemessung der Länge des -.Hohlleiterstückes zwischen
Sprungstelle und Verbraucher kann bei gleichzeitiger geschickter Wahl der Radien
ebenfalls Anpassung erzielt werden. Die Anordnung arbeitet mit »Wellenwiderstandstransformation«,
bei der die eine Transformationsgröße durch die der Größe x entsprechende Entfernung
des Verbrauchers von einer Sprungstelle des Wellenwiderstandes gegeben ist, die
andere durch das Wellenwiderstandsverhältnis. Die Änderung des Wellenwiderstandes
ist für die erfindungsgemäßen Anordnungen eine unwesentliche Nebenerscheinung. Sie
wird vermindert bei einer Ausführung nach Abb. 6, bei der die Größe y durch einen
in der »Blindstromtasche« verschiebbaren Ring, die Größe x durch eine aufgesetzte
Tülle verändert wird. y ist dabei die Tiefe der Tasche, x die Entfernung bis zum
durch das Ende der Tülle dargestellten Verbraucher.
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Wie aus der Theorie der Lecherleitungen hervorgeht, läßt sich die
Wählbarkeit des Ortes x eines Kompensationsbügels auf einer I,-cherleitung (Abb.
7) bei festem Ort xö ersetzen durch einen an einem weiteren festen Ort xö' angebrachten
zweiten Kompensationsbügel veränderbarer Länge y". Durch die veränderbare Länge
y" in Abb. 7 wird die veränderbare Länge xo in Abb. i ersetzt. Eine technisch brauchbare
Nachbildung für Rohrleitungen verdeutlicht Abb. B. Bei ihr hat der Verbraucher V
vom Erzeuger S dauernd depselben Abstand; die Transformation erfolgt durch die Wahl
der Größe y' und y".
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Die beschriebenen Anordnungen erfüllen ihren Zweck nicht nur, wenn
in den Hohlleitern die Erregung mit H-Wellen besteht, sondern auch bei Anregung
der axial polarisierten sogenannten E-Wellen. Sie sind ebenfalls anwendbar, wenn
der Rohrquerschnitt nicht rund, sondern elliptisch oder rechteckig ist.
Die
Anordnungen 3, 4, 6 und 8 lassen sich (vom Sender aus gesehen) nicht nur durch den
Übergang von einem engen zu einem weiteren Hohlleiter, sondern auch umgekehrt durch
Anschalten eines engeren Hohlleiters an einen weiteren realisieren.