DE956421C - Einrichtung zur Impedanz-Anpassung fuer Wellenleiter-Abzweigverbindungen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 17. JANUAR 1957

W 1421p Villa/21 a*

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei Einrichtungen zur Impedanz-Anpassung und/oder Kompensation für Wellenleiter-Abzweigverbindungen nach Art des sogenannten »magischen T«. Insbesondere betrifft die Erfindung Einrichtungen der obigen Art mit einfachem Aufbau, die in eine Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Art des »magischen T« leicht eingesetzt und dort genau angeordnet werden können, ohne daß es notwendig ist, die Wellenleiterverbindung einer genauen maschinellen Bearbeitung zu unterwerfen.

Bekanntlich besteht eine Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Art des »magischen T« aus einer Verbindung zwischen vier hohlen Wellenleiterarmen mit einem einzigen leitenden Teil von gleichem, nicht quadratischem, rechteckigem Querschnitt, wobei zwei Arme der Verbindung in einer Linie liegen, gleich sind, ein Arm also eine Fortsetzung des anderen bildet, und wobei die Arme gewöhnlich mit »Seitenarme« der Verbindung bezeichnet werden. Der dritte und vierte Arm stehen senkrecht zueinander und werden Seitenarmpaar genannt. Die Längsachsen des dritten und vierten Armes liegen in einer gemeinsamen Ebene. Diese Arme sind um oo° gegeneinander verdreht. Der dritte Arm ist senkrecht zu einer breiteren Wand des zuerst genannten Seitenarmpaares angeordnet, wobei die schmaleren Wände des dritten Armes in denselben Ebenen wie die schmaleren Wände dfes zuerst genannten Seitenarmpaares liegen. Dieser Arm wird gewöhnlich mit »E-Ebenen-Arm« oder einfacher mit »£-Arm« der Verbindung bezeichnet. In gleicher Weise ist der vierte Arm senkrecht zur schmaleren Wand des genannten

Seitenarmpaares angeordnet, wobei die breiteren Wände des vierten Armes in denselben Ebenen wie die breiteren Wände des zuerst genannten Paares liegen. Dieser Arm wird gewöhnlich mit »H-Ebenen-Arm« oder einfacher mit »if-Arm« der Verbindung bezeichnet. An jeder der oben beschriebenen Verbindungsstellen mit den H- und jE-Armen ist ein rechteckiger Teil der Wand des zuerst genannten Armpaares entfernt, und zwar der

ίο inneren öffnung des dritten und vierten Verbindiungsarmes genau entsprechend.

Die Verwendung .von Einrichtungen zur Impedanz-Anpassung oder Kompensation im oder nahe beim Hals oder Mittelteil der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Art des sogenannten »magischen T« ist notwendig. Die bisher bekannten Anordnungen für die gewünschte Impedanz-Anpassung oder Kompensation werden im allgemeinen durch waagerechte und senkrechte Stäbe dargestellt, wobei der waagerechte Stab eine induktive Kompensationsimpedanz nahe beim inneren oder unteren Endes des Armes E und. der senkrechte Stab eine kapazitive Kompensationsimpedanz im Hals der Verbindung ergibt, welche

as eine Anpassung oder Kompensation der Impedanz des. Armes H in bezug auf die Seitenarme B und D bewirkt. Im allgemeinen kann eine Impedanz-Anpassung oder Kompensation der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Art des sogenannten »magischen T« durch zahlreiche verschiedenartige Anordnungen erreicht werden, wobei die grundsätzlichen Regeln lauten:

1. Es können sowohl in den Arm £ als auch in den Arm H entweder induktive oder kapazitive Impedanzen in geeignetem Verhältnis eingesetzt werden, wobei beide induktiv oder beide kapazitiv oder eine induktiv und die andere kapazitiv sind und wobei die Impedanzen in jedem Fall in ihren zugehörigen Armen nahe am Ende angeordnet sind, das die Verbindung zum Hals oder Mittelteil der Verbindung herstell-t.

2. Es kanu andererseits entweder der Arm E oder der Arm H entweder eine induktive oder eine kapazitive Anpassungs- oder Kompensationsimpedanz enthalten oder es können beide Seitenarme B und D entweder eine induktive oder eine kapazitive Anpassungs- oder Kompensationsimpedanz enthalten, wobei die Art der Kompensationsimpedanz für die beiden Seitenarme B und D die gleiche ist. Bei manchen Anordnungen kann ein einziges symmetrisch angeordnetes Element (der senkrechte Stift) die Impedanzkompensation für beide Seitenarme B und D liefern. Wenn auch die bisher bekanntgewordenen An-Ordnungen im allgemeinen eine ausreichende Impedanz-Anpassung oder Kompensation ergeben, sind sie doch sämtlich verhältnismäßig teuer und schwierig herzustellen, da sie eine genaue maschinelle Bearbeitung der Abzweigverbindung erfordern, um die waagerechten und senkrechten Kompensationsstäbe genau in ihre Lage zu bringen, wie es für eine richtige Arbeitsweise notwendig ist. Dies gilt auch für eine bekannte, als geschlossene Baugruppe ausgebildete Einrichtung zur Impedanz-Anpassung, welche als zusammenhängende Einheit mit einer Vielzahl leitender Teile ausgeführt ist, die die Anpassung der Impedanz mehrerer Arme der Verbindung bewirken.

Um diesen Mangel zu beheben, ist mit der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von zusammenhängenden Anpassungseinrichtungen geschaffen worden, die als Fertigteile in richtiger Lage in die Abzweigverbindung eingebaut und leicht durch eine einfache Operation in dieser Lage, z. B. durch Lötung, befestigt werden können, wobei keine maschinelle Präzisionsbearbeitung der Verbindung erforderlich ist.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Einrichtung zur Impedanz-Anpassung oder Kompensation einer Wellenleiter-Abzweigverbindung mindestens einen Teil aufweist, welcher mit mehreren Innenwänden der Verbindung so zusammenwirkt, daß die Einrichtungseinheit genau mit Bezug auf den Mittelteil der Verbindung eingestellt ist und daß die Einrichtungseinheit so bemessen ist, daß sie durch wenigstens einen Arm der Verbindung in den Mittelteil derselben ohne Zerlegung in Einzelteile eingesetzt werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Erläuterung einer Anzahl von speziellen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Einrichtungen und deren Einbau in eine spezielle Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Art des »magischen T«, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Impedanz-Anpassungseinrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Einbau der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Impedanz-Anpassungseinrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Einbau der Einrichtung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der erfin- "° dungsgemäßen Impedanz-Anpassungseinrichtung,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Einbau der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der erfin- "5 dungsgemäßen Impedanz-Anpassungseinrichtung,

Fig. 8 eine Draufsicht der Wellenleiter-Abzweigverbindung nach Einbau der Einrichtung nach Fig. 7- ■ .

Fig. ι zeigt eine Impedanz-Anpassungs- oder i»o Kompensationseinrichtung 54 nach der Erfindung, die sich zur Verwendung bei Abzweigverbindungen eignet. Sie besteht aus einem Band 50, 56 aus Blech (vorzugsweise aus Kupfer oder Messing), das z. B. 1,57 mm dick sein kann und bei einem 1*5 Frequenzbereich von 1000 MHz und einer mitt-

leren Arbeitsfrequenz von 11 200 MHz im wesentlichen 1,016 cm breit und 2,127 cm lang sein soll, einschließlich eines 3,16 mm breiten Zungenteils 52, der eine Länge von 3,98 mm von der Mitte des S oberen Randes des Bandes hat. Das obere Ende des Bandes ist im rechten Winkel gebogen, so daß ein waagerechter Plattenteil 56 von im wesentlichen 0,957 X 1,016 cm gebildet wird, und der Zungenteil 52 ist von diesem Plattenteil 56 im rechten Winkel und im Abstand von 0,899^cm von der entgegengesetzten längeren Kante dieses Plattenteils so nach unten gebogen, daß der nach unten zeigende Zungen teil 52 mit einer Länge von im wesentlichen 2,68 mm entsteht.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Halses oder Verbindungsteils einer Abzweigverbindung gezeigt, in den die Einrichtung 54 nach Fig. 1 eingebaut ist. Der senkrechte Teil 50 ist an der rückwärtigen od'er rechten Wand des senkrechten Armes

ao 16 angeordnet und ruht auf der unteren Wand des Armes 14 gegenüber der Öffnung zum waagerechten Arm 18. Die Länge des Teils 50 der Einrichtung 54 ist selbstverständlich so gewählt, daß der waagerechte Teil 56 der Einrichtung 54 im senk-

s5 rechten Arm 16 in die richtige Lage kommt, und die Länge des Zungenteils 52 ist so gewählt, daß sein unteres Ende in den Hals oder Verbindungsteil der Abzweigverbindung eintritt. Der Teil 50 wird durch Löten oder durch andere geeignete Mittel am Arm 16 befestigt.

Die Einrichtung der Fig. 1 kann unmittelbar in den Wellenleiter eingebaut werden, ohne daß eine Hilfsvorrichtung notwendig ist. Sie läßt sich schnell und billig durch einfache Verfahren herstellen, die eine Massenfertigung ermöglichen. In der Regel wird das untere Stück des Teils 50 im Hals oder Verbindungsteil der Abzweigverbindung keine schädlichen Störungen der Wellenenergie verursachen.

Mit der Einrichtung nach Fig. 3 wird das Problem der Impedanz-Anpassung oder Kompensation mit einer Einrichtung gelöst, welche leicht in den Hals oder in den Verbindungsteil der Verbindung eingebaut werden kann. Die Einrichtung der Fig. 3 besteht aus einem Band 70 aus Blech (vorzugsweise Kupfer oder Messing), das bei dem Frequenzbereich von 1000 MHz und einer mittleren Arbeitsfrequenz von 11 200 MHz 1,57 mm dick und 1,016 cm breit ist und zwei senkrechte Teile 74 und 78 und zwei waagerechte Teile j6 und 72 aufweisen kann. Geeignete Längsabmessungen dieser Teile für den angegebenen Verwendungszweck sind im wesentlichen 5,15, 5,05, 9,55 und 9,42 mm. Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht mit teilweiser Schnittdarstellung der Abzweigverbindung, in welche die Einrichtung der Fig. 3 eingebaut ist. Der Teil J2 der Einrichtung bildet ein Impedanzkorrekturelement für den senkrechten Arm 16 der Abzweigverbindung und der Teil 74 ein Impedanzkorrekturelement für de» waagerechten- Arm 18 der Verbindung, wobei die Teile 76 und 78 die Teile 74 und 72 in der richtigen Lage in den zugehörigen Armen haben. Die Teile 76 und 78 werden durch Löten oder andere geeignete Mittel in ihrer Lage festgelegt.

In Fig. 5 ist eine weitere Form der Einrichtung dargestellt, um Impedanzkorrektur- oder Kompensationselemente in den senkrechten und waagerechten Armen einer Wellenleiter-Abzweigverbindung (magisches T) anzubringen und zu halten. Sie besteht aus waagerechten Teilen 92 und 96 und senkrechten Teilen 94 und 98. Die Teile 94 und 92 können gleich den Teilen 74 und 72 der Fig. 3 ausgeführt sein und die Impedanzkorrekturelemente für die waagerechten und senkrechten Arme 18 und 16 der Abzweigverbindung bilden. Die Teilego und 98 dienen dazu, die Teile 94 und 92 in ihre Lage zu bringen und zu halten.

In Fig. 6 ist eine Seitenansicht der Abzweigverbindung gezeigt, bei der Teile im Schnitt dargestellt sind, um den Einbau der Einrichtung 90 der Fig. 5 in den Hals und die Arme der Verbindung zu zeigen. Die Teile 96 und 98 sind durch Löten oder andere geeignete Mittel in der in Fig. 6 dargestellten Lage gehalten.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform 100 der Erfindung gezeigt, die im wesentlichen aus zwei Einrichtungen besteht, welche in ihrer allgemeinen Form der Einrichtung der Fig. 3 gleichen und durch eine flache Schiene bzw. ein Joch 110 miteinander verbunden sind. Die Einrichtung der Fig. 7 ist nach Fig. 8 in eine Wellenleiter-Abzweigverbindung eingebaut. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht der Verbindung. Die rechten und linken Teile der Einrichtung 100 liegen in bezug auf eine senkrechte Mittellinie durch die Schiene bzw. das Joch 110 symmetrisch. An jedem Ende der Schiene oder des Jochs 110 befindet sich eine Impedanz-Anpassungs- oder Kompensationseinrichtung, die aus zwei waagerechten Teilen 102 und 106 und zwei ioo senkrechten Teilen 104 und 108 besteht, wobei die beiden Teile durch die Schiene bzw. das Joch 110 in geeigneter relativer Lage gehalten werden. Die Gesamteinrichtung 100 kann dann durch einen der Seitenarme 12 oder 14 in eine Welle*nleiter-Abzweigverbindung eingebaut und in die in Fig. 8 gezeigte Lage gebracht werden, worauf sie durch Löten oder andere geeignete Mittel befestigt werden kann.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, sind die beiden Teile 102 der beiden Einrichtungen im Arm 18 und die beiden Teile 108 in den Seitenarmen 12 und 14 angeordnet.

Die Einrichtungen der Fig. 1 und 7 sind so beschaffen, daß sie ein Impedanz-Anpassungs- oder Kompensationsglied in einem der Arme Ε oder H enthalten, ferner ein Impedanz-Anpassungs- oder. Kompensationselement oder -elemente, die auf beide Seitenarme B und D einwirken, während die Einrichtungen der Fig. 3 und 5 so beschaffen sind, iao daß Impedanz-Anpassungs- oder Kompensationselemente nur in den Armen E und H angebracht sind. Als weitere Alternative könnte die Einrichtung nach Fig. 5 leicht so abgeändert werden, daß sie zur zuerst erwähnten Art gehört, indem der Teil 94 weggelassen und ein senkrechter, vom

Teil 96 gehaltener Stift hinzugefügt wird. Bei dieser Abänderung könnte offensichtlich die Länge des Teils 96 von seiner Verbindung mit dem Teil 98 aus so verringert werden, daß die Einrichtung leicht in den Arm 16 der Fig. 6 eingesetzt werden kann.

Bei der üblichen Wellenleiterart mit rechteckigem Querschnitt, bei der eine Querschnittsabmessung im wesentlichen doppelt so groß ist wie die andere, wirkt eine Schiene oder Platte, die so angeordnet ist, daß die breitere Abmessung des Leiters verringert wird (z. B. der Teil 56 der Fig. 1 und 2, der Teil 72 der Fig. 3 und 4, der Teil 92 der Fig. 5 und 6 oder die Teile 102 der Fig. 7 und 8), im wesentlichen induktiv. Andererseits ist ein zentral angeordnetes Hindernis, das von einer breiteren Seite in den Wellenleiter so hineinragt, daß es die engere Abmessung des Leiters verringert (z. B. die Erweiterung 52 der Fig. 1 und 2; der Teil 74 der Fig. 3 und 4, der Teil 94 der Fig. 5 und 6 oder die Teile 108 der Fig. 7 und 8), im wesentlichen kapazitiv.

Im Rahmen der Erfindung sind andere Anordnungen möglich. Zum Beispiel könnten die Impedanzkorrektur- oder Kompensationselemente hart angelötet, angepreßt, angestiftet oder durch Schrauben in ihrer Lage gehalten werden.

Ferner können die Form, die Fläche und die Lage der verschiedenen Anordnungen von Korrektür- oder Kompensationselementen in der Wellenleiterverbindung innerhalb weiter Grenzen geändert werden, um eine geeignete Impedanzkorrektur oder Kompensation für andere spezielle Wellenleiterverbindungsanordnungen zu erhalten. Die optimalen Proportionen und die optimale Lage der Impedanz-Anpassungs- oder Kompensationseinrichtungen nach der Erfindung für jede spezielle Wellenleiterverbindung und für jeden Frequenzbereich werden am besten experimentell bestimmt.

λο Die erläuterten Anordnungen dürften für die besondere Verbindung, die in einem Band von 1000 MHz um eine Mittelfrequenz von 11 200 MHz arbeitet, in der Mehrzahl der praktischen Anwendungen ausreichen. Die Ausführungsformen nach Fig. 3, 5 und 7 sind im allgemeinen frequenzempfindlicher als diejenige der Fig. 1, so daß die letztere gewöhnlich vorzuziehen ist, wenn die Abzweigverbindung in einem verhältnismäßig breiten Frequenzband verwendet werden soll. Auf jeden Fall hängen die genauen Proportionen der Impedanzkompensationselemente in beträchtlichem Maß von den Querschnittsabmessungen des Wellenleiters ab, aus dem die Abzweigverbindung hergestellt ist, sowie von dem Frequenzbereich, in dem sie verwendet werden soll.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Als geschlossene Baugruppe ausgebildete Einrichtung zur Impedanz-Anpassung für eine vierarmige Wellenleiter-Abzweigverbindung für elektromagnetische Wellen sehr hoher Frequenz, bei der die Einrichtung als zusammenhängende Einheit mit einer Vielzahl leitender Teile ausgeführt ist, welche die Anpassung der Impedanz mehrerer Arme der Verbindung bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Teil aufweist, welcher mit mehreren Innenwänden der Verbindung so zusammenwirkt, daß die Einrichtungseinheit genau' mit Bezug auf den Mittelteil der Verbindung eingestellt ist, und daß die Einrichtungseinheit so bemessen ist, daß sie durch wenigstens einen Arm der Verbindung in den Mittelteil derselben ohne Zerlegung in Einzelteile eingesetzt werden kann.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der leitenden Teile aus einer Platte besteht, die so beschaffen ist, daß sie die öffnung zu einem Arm nahe der Mitte der Verbindung einengt und in der Mitte der Längsachse eines solchen Armes und parallel zu ihr einen leitenden Stift trägt, wobei der Stift in den Halsteil der Verbindung hineinragt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitender Teil der Einheit die Öffnung zu einem ersten Arm der Verbindung und ein anderer leitender Teil der Einheit die öffnung zu einem zweiten Arm einengt, wobei beide Teile nahe der Mitte der Verbindung angeordnet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere leitende Teile der Einheit so gestaltet sind, daß sie sich genau an entsprechenden Innenflächen der Verbindung anschmiegen und abstützen, wenn sich die Einheit innerhalb der Verbindung in Arbeitsstellung befindet, und daß andere der leitenden Teile in vorbestimmten anderen Armen der Verbindung gehalten werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte die öffnung des .Ε-Armes der Verbindung einengt und der Stift eine vorbestimmte Strecke über das innere Ende des .Ε-Armes hinaus in den Verbindungshals hineinragt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere leitende Teil in den Kopplungsbereich aller Arme der Einrichtung hineinragt.
7. 7. Einrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß .die Einrichtung innerhalb der Verbindung in Arbeitsstellung angelötet ist.

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   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 665 434;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 593 120.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609576/367 7.56 (609 756 1.57)