DE951733C - Einrichtung zum Anschluss einer koaxialen Hochfrequenzleitung an einen Verbraucher oder Generator mit symmetrischem Eingang - Google Patents
Einrichtung zum Anschluss einer koaxialen Hochfrequenzleitung an einen Verbraucher oder Generator mit symmetrischem EingangInfo
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- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
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- H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
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Description
AUSGEGEBEN AM 31. OKTOBER 1956
Die Erfindung' betrifft den Anschluß einer koaxiale©
Hochfrequenzleitung1 über ein breites Fretquenzgebiet an einen Verbraucher bzw. Generator
mit symmetrischem Eingang", insbesondere einen Dipol.
Es ist bereits· eine Einrichtung zum Anschluß
eines Erregerdipols für eine Pairabalspiegelantenne an eine koaxiale Hochfrequenzleitung bekannt, bei
der ein Halbdipol in einer Entfernung von ein Viertel der Betriebswellenlänge vom Leitungsende
an den- Außenleiter und der andere Halbdipol durch eine am Außenleiter der Anschlußstelle
gegenüberliegende Öffnung hindurch mit dem Innenleiter verbunden ist. Zur Unterdrückung von
Mantelwellen auf der vom Erreger fortführenden Hochfrequenzleitung ist auf dem Außenleiter des
wegführenden Leitungsetückes ein Sperrtopf so
angeordnet, daß seine Öffnung nach dem Erregerdipol hin gerichtet ist. Ein© solche Anordnung besitzt
nun ein verzerrtes. Strahlungsdiagramm, da die beiden Halbdipole nicht von Anteninenströmeni
gleicher Größe durchflossen werden..
Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt demgegenüber
den Vorteil, daß die in den Verbraucher- bzw. Generatoirzuleitungen fließenden Ströme, für
den vorerwähnten Fall des Dipols also die Ströme in den Halbdipolen, gleich groß sind. Darüber hinaus
ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung
die Anpassung des. Verbrauchers bzw. Generators an die koaxiale Hochfrequenzleitung über ein: sehr
breites Frequenzband.
Die Erfindung1 besteht darin, daß der vor dem
Außenleiterende der Koaxialleitung endende Innern leiter der koaxialen Leitung durch eine Öffnung
im Außenleiter seitlich herausgeführt und zusammen; mit einer der Durchführungsöffnung' gegenüberliegenden
Außenleiterstelle als symmetrischer ίο Anschluß vorgesehen- ist und daß auf dem Außenleiter
vor und hinter' der Durchführungsstelle des Innenleiters je ein Sperrtopf mit in Richtung der
Durchfühirungsstelle liegender Öffnung angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Sperrtöpfe an ihren gegenüberstehenden
offenen. Enden miteinander zu verbinden und die Verbraucher bzw. Generatoiranschlüsse
durch gegenüberliegende Öffnungen in ihnen getrennt hinduirohzuführen.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines. Ausführungsbeispieles· näher erklärt. In der Abb. 1
ist eine erfrndungsgemäß ausgebildete Einrichtung mit einem daran angeschlossenen Dipol und einer
Reflektorplatte dargestellt, wie sie zur Erregung eines; Parabolspiegels verwendet werden kann. Die
beispielsweise vom Sender herführende koaxiale Hochfrequenzleitung· mit dem Innenleiter 1 und
dem Außenleiter 2 ist an die ernndungsgemäße
Einrichtung angeschlossen. Der Außenleiter 2 ist mit verringertem Außenduirchmesser weitergeführt,
während der Inmenleiter 1 nach: einer kurzen
Weiterführungsstreckie abgebogen und durch eine
Öffnung 9 im Außenleiter herausgeführt ist. An der der Öffnung 9 gegenüberliegenden Stelle weist
der Außenleiter 2 eine Öffnung 10 auf, die durch
einen Steg 11 überbrückt ist. An das herausgeführte Innenleiterende 12 und an den Stieg 11 ist jeweils
ein keulenförmig ausgebildeter Halbdipol 5 und 6 angeschlossen. Vor und hinter' der Duirchführungsstelle
im Außenleiter ist auf letzterem je ein Sperrtopf
mit einer Länge von jeweils ungefähr einem Viertel der BetriebsweUenlänge λ so angeordnet,
daß sein offenes Ende nach den Halbdipolen hin gerichtet ist. Untersuchungen haben, gezeigt, daß
man die Sperrtöpfe an den gegenüberstehenden Enden miteinander verbinden kann und die Dipolanschlüsse
nur durch zwei gegenüberliegende Öffnungen 8 und 16 herauszuführen braucht. Im Ausfühirungsbai
spiel sind der vor der Durchführung des Innenleitere liegende Sperrtopf 3 und der hinter
derselben liegende Sperrtopf 4 in der Weise ausgebildet, daß der Außendurchmesser des Außenleiters
der koiaxialen Leitung im Bereich der Sperrtöpfe verringert ist und die Sperrtöpfe als
den Außenleiter umhüllender Mantel mit dem ursprünglichen, Durchmesser des Außenleiters ausgeführt
sind. Die dabei entstehenden Zwischenräume 3 und 4 bilden die beiden Sperrtöpfe. Anschließend
an den. Sperrtopf 4 ist der Außenleiter noch ein Stück weitergeführt und trägt dann in
gewissem Abstand vom Erregerdipol 5 und 6 eine als Reflektor dienende Metallscheibe 7. Der Abstand
dieser Metallscheibe vom Erregerdipol kann in an sich bekannter Weise in, der Größenordnung
von 0,31! gewählt werden,, wobei: λ die mittlere
Betriebswiellenlänge der Einrichtung ist. Abstand und Durchmesser der Reflektorscheibe sowie die
Form des Dipols und: die Impedanzen der Sperrtöpfe sind dabei, wie nachstehend noch ausführlich
erläutert, so gewählt, daß der Fußpunktwiderstand des Dipols in Abhängigkeit von. der Frequenz eine
möglichst enge Ortskurve um einen Punkt in der komplexen Ebene beschreibt. Zur Anpassung des so
gewonnenen Fußpunktwiderstandes an den Wellenwiderstand der koaxialen Hochfrequenz leitung ist
innerhalb des Bereiches des Sperrtopfes 3 ein Transformationsglied vorgesehen. Dieses Transformatiomsglied
besteht aus den beiden Stempeln 13 und 14 und, dem zwischen dem Dipolanschluß
und ihnen liegenden Lei tungs stück. Die Stempel stehen mit dem. im Außendurchmesser verringerten
Außenleiter 2 in leitender Verbindung und sind im bestimmtem; Abstand von der Dipolebene angeordnet.
Um das Transformatiensglied richtig einstellen
zu können, sind, die beiden Stempel 13 und 14 durch einen Schlitz im Sperrtopfmantel des
Sperrtopfes 3 erreichbar. Das Transformationsglied kann natürlich auch in einer anderen Stelle,
z.B. außerhalb des Bereiches des Sperrtopf es 3 in der koaxialen Leitung selbst, angeordnet werden.
Je nachdem wie weit der einzelne Stempel dem Innenleiter genähert wird, ergibt sich die gewünschte
Transformation'. Dabei wirkt auch das Leitungsstück 15 zwischen den. beiden Stempeln
als.; Transformationsglied und, ist dementsprechend zu bemessen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung zur Symmetrierung läßt sich, wie folgt erklären. Die
Hochfrequenizenergie wird in der koaxialen Hoch- 1 frequenzleitung 1, 2 bis zu der Öffnung 9 in den
Außenleiter 2 geführt. Durch die beiden; Sperrtöpfe 3 und 4 wird verhindert, daß sich der Leitungsstrom
unmittelbar vom Innenleiter zum Außenleiter an der Stelle 9 mittels eines Verschie- 1
bungsstromes schließt. Er ist daher gezwungen, als dielektrischer Verschiebungsstrom vom Halbdipol· 5 aus zum Haibdipol 6 zu fließen. Da der
Hail'bdipod 6 an den. Außenleiter der koaxialen Hochfrequenzleitung angeschlossen ist, wird da- 1
durch der Stromkreis geschlossen. Der Strom fließt dabei; von; der Außenseite des Außenleiters· 2 über
den Steg 11 und durch die Öffnungen 10 und 9 zur Innenseite des Außenleiters 2. Die Öffnung 10 ist
dabei nicht unbedingt notwendig, da sie nur zum 1 geringeren Teil zur Stromriickführung beiträgt:
Die Halbdipole 5 und 6 sind keulenförmig, wodurch sich eine bessere Breitbandwirkung erzielen läßt
als mit anderen Dipolformen.
Zur Dimensionierung der Länge der beiden 1 Sperrtöpfe läßt sich folgendes, ausführen. Zwischen
den Wandungen der Sperrtöpfe 3 und 4 und dem
Halbdipol 5 besteht eine Kapazität, die in der Abbildung als C gestrichelt eingezeichnet ist. Ferner
tritt an den offenen Enden der Sperrtöpfe eine 1 Eingangsimpedanz Z auf. Untersuchungen haben
nun gezeigt, daß die Wahl 'der Länge der Sperrtöpfe 3 und 4 miti von wesentlicher Bedeutung für die
Breitbandigkeit der Einrichtung ist. An: Hand der
Abb. 2 und; 3 wird dies nachstehend näher erklärt. Abb. 2 zeigt den Verlauf der Eingangsimpedanz
der Sperrtöpfe und Abb. 3 die Ortskurve des An,-tennenfußpunktleitwerteS' der Einrichtung im Betriebsbereich
im einem Kreisdiagramm eingetragen. Wie aus der Abb. 3 ersichtlich, beschreibt die Ortso
kurve in einem engen Bereich um den Leitwert G
mehrere enge Schleifen. Es sind an der Ortskurve dabei die Werte des Anitennenfußpunktleitwertes
für verschiedene Wellenlängen aufgetragen. Dabei zeigt die Ortskurve nach längeren Wellen hin ein
Abweichen nach dem Leitwert 00, was mit anderen Worten heißt, daß eine Serienresonanz am Ende
der Hochfrequenzleitung i, 2 auftritt. Dies erklärt sich daraus, daß der Einglangsleitwert G der Sperrtöpfe
nicht 00, sondern im Falle einer Serienresonanz von C mit Z ein induktiver Leitwert ist.
Am kurzwelligen Ende des Betriebsbereiches ergibt sich ein kapazitiver Leitwert.
In Abb. 2 ist der Eingangswiderstand einer am Ende kurzgeschlossenen Leitung in Abhängigkeit
von. der Wellenlänge dargestellt. Innerhalb des
Bereiches von Null bis λ/4. ist der Eingangswider-Sitand
induktiv, während er innerhalb des Bereiches von λ/4. bis 2/2 kapazitiv ist. Würde man beispielsweise
für eine mittlere Frequenz des zu übertragenden Bereiches die elektrische Länge der
beiden Sperrtöpfe jeweils /I/4 wählen, so wäre der Eingangswiderstand bei den kürzesten Wellen
kapazitiv, während; er bei den längeren Wellen des Bereiches induktiv wäre. Es ist daraus also sofort
ersichtlich, wie die Serienresonanz, die das un> erwünschte Ausbiegen der Ortskurve verursacht,
zustande kommt. Es> bildet sich nämlich ein Serien,-kreis. aus,, der aus der Kapazität C zwischen: dem
Halbdipol 5 und; den Sperrtopfmänteln einerseits jo und dem, induktiven· Eingangswiderstand der Sperrtöpfe
im Bereich der längeren Wellen besteht. Dieser Serienkreis bildet bei Resonanz zwischen
dem Außenleiter 2 und dem Innenleiter 1 in der Gegend der Öffnung9 ain Kurzschluß. Es ist deshalb
erforderlich, die Länge der Sperrtöpfe so* zu wählen, daß die bei längeren Wellen; auftretende
Serienresonanz noch so> weit außerhalb des Betriebsbereiches
noch kein merkliches Au stiegen der Ortskurve stattfindet. Andererseits, darf die
Länge der Sperrtöpfe aber nicht zu groß sein,, da sonst ihre Eingangsimpedanz Z einen zu großen
kapazitiven Leitwert besitzt, so daß sich ein kapar ziitiver Nebenschluß über die Serienschaltung der
Kapazität C und; die Impedanz Z zwischen dem Halbdipol 5 und dem Außenleiter 2 der koaxialen
HoAfrequenzleitung ergibt. Dies würde eine unsymmetrische
Erregung zur Folge haben. Um, ein Breitbandverhalteni der Einrichtung zu erzielen, ist
·- igleich der Wellenwiderstand der Sperrtöpfe entsprechend
gering zu wählen. Unter Umständen empfiehlt sich zur Verbreiterung des Betriebs-.
berekhes die Einbringung von verlustbringendem Material in die Sperrtöpfe. Es existieren also zwei
gegensinnige Bedingungen für die Dimensioinierung der Sperrtöpfe, für die es jeweils eine günstige
Lösung für einen ganz bestimmten Frequenzbereich: gibt.
Wie aus der Abb. 3 ersichtlich, beschreibt die Ortskurve um den Leitwert G mehrere enge Schleifen'.
Dieser Teil der Ortskurve wird mittels· des Transformationsgliedes auf den, Wellenwiderstand
der koaxialen Hochfrequienzleitung 1, 2 transformiert.
Der Fußpunktwiderstand, wird, also gemäß der Erfindung bewußt nicht, wie allgemein üblich,,
so gewählt, daß sein Wirkanteil gleich dem Wellenwiderstand der Hochfrequenzleitung ist, sondern
so, daß ar in Abhängigkeit von der Frequenz eine möglichst enge Ortskurve um einen beliebigen, Teil
der komplexen Ebene beschreibt, deren Schwerpunkt dann durch das Transformationsglied auf
den. Wellenwiderstand der Hochfrequenzleitung gebracht
wird,. Des weiteren, haben Untersuchungen gezeigt, daß zur Erzielung einer möglichst engen
Schleifenbildung außerdem eine geeignete Wahl des Abstandes der Reflektorscheibe vom Erreger- 8g
dipol, des Durchmessers der Reflektorscheibe und
der Form des Erregerdipoils erforderlich ist. D:a
es sich hierbei im Grunde genommen um eine rechnerisch schwierig zu lösende Aufgabe, nämlich die
Ermittlung der jeweils günstigsten Einstellung in Abhängigkeit von' mehreren Parametern handelt,
ermittelt man die jeweiligen Werte am vorteilhaftesten empirisch. Dies geschieht am einfachsten
dadurchi, daß ma,n mehrere Meßrei'hen aufstellt,
wobei für jede Meßreihe jeweils nur ein Parameter verändert ist.
Messungen an; einer erfindungsgemäßen Einrichtung halben ergeben, daß sie über einen Bereich
von 200 MHz bei einer mittleren Frequenz von 1800 MHz eine maximale Reflexion von etwa 2%
aufweist, d. b. eine Anpassung und Symmetrierung über ein breites Frequenzband ermöglicht,
wie sie mit den bekannten, Anordnungen bisher nicht erzielt wenden konnte.
Claims (5)
- PATENTANSPKÜCHE:ι . Einrichtung zum Anschluß einer koaxialen Ho;chfrequenzleitung an einen Verbraucher n0 oder Generator mit symmetrischem Eingang, insbesondere einen Erregerdipol für Parabolspiegel, dadurch, gekennzeichnet, daß der vor dem Außenleiterende der Koaxialleitung endende Innenleiter dler Koaxialleitung durch lig eine Öffnung im Außenleiter seitlich herausgeführt und zusammen mit einer der Durcbführungsöffnung gegenüberliegenden Außenleiters'telle als symmetrischer Anschluß vorgesehen ist und daß auf dem Außenleiter vor und hinter der Durchführungsstelle des Innenleiters je ein Sperrtopf mit in Richtung der Durchführungsstelle liegender Öffnung angeordnet ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, diadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sperrtöpfe mit- einander verbunden sind und daß die Ver-braucher- bzw. Generataranschlusse durch Öffnungen, insbesondere gegenüberliegende!, in ihnien getrennt hindurchgeführt sind.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zum Anschluß einer Antenne, dadurch gekennzeichnet, daß in der koaxialen Richtung der Leitung vor dier Anschlußstelle der Antenne eine Tranisfotrmaitiooseinrichitung vorgesehen ist, die den, Eingamgswiderstand des· Verbrauchers am den Wellenwiderstand; der Hoohfrequenzteitung anpaßt.
- 4. Einrichtung nach einem· der Ansprüche 1 bis 3 zur Speisung vom Erregerdipolen, dar durch gekennzeichnet, daß dia Länge der Sperrtopfe und· ihr Wellenwiderstand so gewählt sind, daß einerseits die Serienresonanz, die aus der Reihenschaltung der zwischen dem an den Innenleiter angeschlossenen Halbdipol und den offenen Sperrtopfemden vorhandenen Kapazitätao und dem Eingangswiderstand der Sperrtöpfe gebildet wird, außerhalb des Betriebsbereiches' nach längerem Wellen, hin liegt und daß andererseits die Eingangsimpedanz der Sperrtöpfe nur einen so großen, kapazitiven Leitwert bei den kürzesten; Wellen des Betriebsbereiches, aufweist, daß beide Halbdipole wenigstens angenähert von einem Antennenstrotn gleicher Größe durchflossen werden.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 4 mit einer im gewissen Abstand von dem Erregerdipol angeordneten Reflektarscheibe, dadurch gekentirzeichnet, daß zum Zweck der besseren, Breiitbandanpassung der Abstand der Reflektorplatte vom Erregerdipol, ihr Durchmesser und die Form des· Erregerdipols so gewählt sind, daß die Ortskurve des Anienmenfußpunktleitwertes im Betriebsbereichi der Antenne in einem möglichst engen· Bereich verläuft.In Betracht gezogene Druckschriften:
Telefunken Zeitung, 1951, S. 246;
Keith Henniey, »Radio Engineering Handbook«, 1950, New York, S. 673;
USA.-Patentschrift Nr. 2 552 146.Hierzu 1 Blatt Zeichnungeni© 609 514/371 5.56 (609 667 10.56)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DET7254A DE951733C (de) | 1953-01-13 | 1953-01-14 | Einrichtung zum Anschluss einer koaxialen Hochfrequenzleitung an einen Verbraucher oder Generator mit symmetrischem Eingang |
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---|---|---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2552146A (en) * | 1948-05-08 | 1951-05-08 | Gen Electric | Duplex directive antenna system |
-
1953
- 1953-01-14 DE DET7254A patent/DE951733C/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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