DE958214C - Kurzschlusskolben bzw. -schieber fuer Hohlleitungen und Hohlraumresonatoren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1957

S 39415 VIII α/2i a*

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußschieber oder Kurzschlußkolben zum Abschluß von Hohlleitungen bzw. Hohlraumresonatoren. Diese bestehen z. B. aus einem leitenden Körper, der im Innern der Leitung bewegbar ist. Dieser Körper schließt die Leitung bzw. den Resonator elektrisch ab. Entsprechend ihrem Aufbau werden sie als kontaktlose Kolben oder Kontaktkolben bezeichnet, je nachdem, ob sie mit der Leitung kapazitiv oder kontaktgebend im Zusammenhang stehen.

Die bekannten Kurzschlußschieber sind in ihrer Wirkung vielfach nicht ausreichend; um jedoch die gestellten Forderungen zu erfüllen, hat man mehrere gleich-oderverschiedenartigeKurzschlußvorrichtungen hintereinander angeordnet. Nachteilig ist bei einer derartigen Anordnung, daß die Baulänge zu groß wird. Die sogenannten Kontaktkolben bedingen einen verhältnismäßig hohen Kontaktdruck mit den Leiterwänden der abzuschließenden Leitungen bzw. Resonatoren, damit eine große Verstellkraft und eine nicht zu vernachlässigende Abnutzung an den Gleitstellen. Es ist weiter bekannt, einen für koaxiale Einrichtungen bestimmten Kurzschlußschieber so auszubilden, daß zwei durch diesen führende, getrennte und elektrisch verschieden lange Wege entstehen, so daß die durch diese Wege laufende elektromagnetische Energie sich in dem Raum hinter dem Kurzschlußschieber gegenseitig kompensiert. Um einen derartigen Kurzschluß-

schieber auch in Hohlleitungen anwenden zu können, hat man das Hohlleitersystem zuerst in ein koaxiales System übergeführt. Ganz abgesehen von der kostspieligen Konstruktion stellt ein Übergang vom Hohlleiter auf ein koaxiales System eine große Unstetigkeitsstelle für die elektrische Welle dar. Wegen der notwendigen Umwandlung der Wellenform am Übergang vom Hohlleiter zum koaxialen System und der dabei entstehenden Anregung von Wellen höherer ίο Ordnung ergibt sich eine erhebliche Verschlechterung der Güte desjenigen Leiterteiles, der mit einer im vorstehenden beschriebenen Kurzschlußvorrichtung abgeschlossen ist.

Bei dem Kurzschlußschieber für Hohlleitungen und Hohlraumresonatoren nach der Erfindung, bei dem wenigstens zwei durch diesen führende und/oder an ihm vorbeiführende getrennte Wege so verschieden ausgebildet sind, daß die durch diese Wege tretende elektromagnetische Energie sich in dem Raum hinter dem Kurzschlußschieber gegenseitig kompensiert, findet vor und hinter dem Kurzschlußschieber kein Übergang auf ein vom Hohlleiter abweichendes Leitungssystem statt. Die getrennten Wege sollen dabei in einer solchen Lage zum elektrischen Feld angeordnet und so ausgebildet sein, daß eine Spannungskompensation eintritt.

Durch den Kurzschlußkolben nach der Erfindung erzielt man bei Hohlleitungen bzw. Hohlraumresonatoren einen guten, absolut dichten elektrischen Ab-Schluß und kommt trotzdem zu einem sehr einfachen Aufbau der in Hohlleitern oder Hohlraumresonatoren benutzten Kurzschlußschieber. Die bei den bekannten Einrichtungen notwendigerweise benutzten Übergänge von Hohlleitungen auf koaxiale Systeme sind bei dem Kurzschlußschieber nach der Erfindung überflüssig. Es kann so in einfacher Weise jeder Hohlraumresonator oder jedes Hohlleitersystem durch einen Kurzschlußschieber nach der Erfindung abgeschlossen werden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Figur ist ein kapazitiv wirkender Kurzschlußkolben i.als Abschluß eines Hohlleiters 2 gezeigt. Die Vorrichtung enthält zwei an dem Kurzschlußkolben vorbeiführende getrennte Wege 3 und 4, die durch Einführen eines dielektrischen Materials in den Spalt bzw. Weg 4 so voneinander verschieden ausgebildet sind, daß Teile der in Pfeilrichtung ankommenden Energie JE hinter dem Kurzschlußkolben 1 als Energieteile mit den Spannungen C₁ und e₂ in verschiedener Phasenlage austreten. Die beiden Wege 3 und 4 bewirken bei richtiger Dimensionierung, daß die Phasenlage der beiden Teilspannungen e._x und e₂ um 180° verschieden ist, so daß für Ie₁J = Je₂; eine Kompensation eintritt. Wird z. B. der Spalt 4 zwischen Kurzschlußkolben und der einen Hohlleiterwand mit einem dielektrischen Stoff der relativen Dielektrizitätskonstante ε = 9 gefüllt und wählt man die Wellenwiderstände der Spalte 3 und 4 gleich groß, dann werden zwei Spannungen, die am Anfang des Kolbens gleich groß und gleichphasig sind, am Ende gleich groß, aber gegenphasig austreten. In den Weg 4 ist somit ein Halbwellen-Transformator eingeschaltet, der zwar eine Transformation von 1: 1, aber eine Phasendrehung der Spannung um i8o° bewirkt. Am Ende des Kolbens kompensieren sich die beiden Spannungen, die Dämpfung eines solchen Kolbens wird daher bei geringem Aufwand sehr groß. Die Größen für die Dielektrizitätskonstante und die Wellenwiderstände der verschiedenen Wege können auch anders als angegeben gewählt werden. Vorteilhafterweise kann man die Wellenwiderstände der verschiedenen Wege auch unterschiedlich bemessen. Als Füllmaterial für eine der Wege können auch ferromagnetische Stoffe, gegebenenfalls in Verbindung mit dielektrischen Stoffen, verwendet werden. Man kann auch sämtliche Wege mit dielektrischen Stoffen füllen. Vor teilhafter weise läßt man jedoch den einen Weg frei, d. h. mit Luft gefüllt.

Um die verschiedenen Wege elektrisch verschieden lang zu machen, kann man auch die Wege als Umwege ausbilden und so die gewünschte Phasenverschiebung der Teilspannungen zur Kompensation erzielen. Umwege können in einfacher Weise durch eine entsprechende Wegführung, z. B. durch einen zick-zack- oder wellenförmig verlaufenden Weg geschaffen werden. Auch Wege mit so modifizierten Oberflächen, daß die Phasengeschwindigkeit der Wellen herabgesetzt wird, können verwendet werden. Derartig ausgebildete Leitungswege sind z. B. aus der Wanderwellenröhren- $0 technik bekannt.

Der Kurzschlußkolben kann insbesondere auch aus wenigstens zwei voneinander getrennten, rein abschirmend wirkenden Körpern, die gemeinsam den Abschluß bilden, bestehen.

Es ist ferner möglich, wenigstens einen Weg bei der Vorrichtung nach der Erfindung dadurch zu bilden, daß eine Kopplungsschleife den Raum vor und den Raum hinter der Abschlußvorrichtung miteinander verbindet. Es ist in diesem Falle möglich, durch entsprechende Einstellung der Kopplungsschleife die Kompensation der schädlichen Spannungen nach Phase und Größe zu bewirken.

Für die Abschlußvorrichtung nach der Erfindung kann man praktisch jede beliebige Form und Art eines Kurzschlußkolbens verwenden, insbesondere auch sogenannte Kontaktkolben, bei denen wenigstens ein Weg durch galvanische Kontaktgabe überbrückt ist. Gegebenenfalls können verschiedenartig wirkende Kurzschlußkolben miteinander kombiniert verwendet werden.

In Fig. 2 ist der Abschluß eines Hohlraumes, z. B. eines Hohlraumresonators, gezeigt. Der Abschlußkörper 5 besitzt die Form eines Topfes, dessen offene Seite zu dem Resonatorraum 6 gerichtet ist. Der Hohlraum des Kurzschlußkörpers bildet somit einen Teil des Resonatorraumes. Über den Kurzschlußkörper 5 führen die beiden verschieden ausgebildeten Wege 7 und 8. Die gezeigte Anordnung ist ebenso auch in der umgekehrten Richtung benutzbar; der abzuschließende Resonanzraum wird dann durch die Stirnfläche des Körpers 5 begrenzt.

Eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Kurzschlußkörper besteht aus dem geschlossenen Teil 9 und dem in den Spalt 10 einkoppelnden Hohlraum 11.

Der Weg ίο ist mit dielektrischem Material gefüllt. Es läßt sich ermitteln, daß ein derartig aufgebauter Kurzschlußkolben bei richtiger Dimensionierung eine hohe Dämpfung bei großer Bandbreite aufweist.
In den Fig. 4 und 5 sind Vorrichtungen gezeigt, die zwei voneinander getrennte, rein abschirmend wirkende Körper 12 und 13 enthalten. Zwischen den beiden Körpern befindet sich dielektrisches Material 14. Die beiden Energieanteile, die durch die Spalte 15 und 16 hindurchtreten, werden bei richtiger Ausbildung des Weges 14 durch den über diesen Weg fließenden Energieanteil kompensiert.

In den folgenden drei Figuren werden Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen angegeben, bei denen wenigstens ein Weg durch eine Kopplungsschleife gebildet ist.

In Fig. 6 ist ein sogenannter Phasendrehkolben 17 gezeigt, bei dem zur Kompensation der über den Kolben hinaus vagabundierenden elektromagnetischen Energie eine Kopplungsschleife 18 vorgesehen ist. Es ist bei einer derartigen Anordnung möglich, die Kopplung über die Kopplungsschleife 18 veränderbar auszubilden, und zwar dadurch, daß man die Kopplungsschleife dreht und/oder in der Lage veränderbar, z. B.

verschiebbar, ausbildet. Man kann in diesem Falle erreichen, daß die Kompensation nach Größe und Phase optimal erfolgt oder daß über den Kolben ein definierter Energieanteil aus dem Schwingraum ausgekoppelt wird.

Die Fig. 7 und 8 stellen" weitere Möglichkeiten dar, wie ein Kopplungsweg mit einer Kopplungsschleife ausgebildet werden kann. In die Kopplungswege können auch zusätzlich dielektrische oder ferromagnetische Mittel eingebracht werden.

Die Kompensation der über eine Abschlußvorrichtung hinaustretenden Restspannungen .kann auch durch einfache Durchbrechungen, z. B. durch in der Stirnwand eines Kolbens vorgesehene Löcher, bewirkt werden.

In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel für zwei gleichartige hintereinander angeordnete Abschlußvorrichtungen gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus Abschnitten mit abwechselnd hohem und niedrigem Wellenwiderstand. Beispielsweise in dem Abschnitt mit niedrigem Wellenwiderstand sind zwischen dem Innenleiter und dem betreffenden Teil der Abschlußvorrichtung dielektrische und/oder permeable Stoffe angebracht.

Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Kurzschlußkolben bzw. -schieber für Hohlleitungen und Hohlraumresonatoren, bei dem wenigstens zwei durch diesen führende und/oder an ihm vorbeiführ ende getrennte Wege so verschieden ausgebildet sind, daß die durch diese Wege tretende elektromagnetische Energie sich in dem Raum hinter dem Kurzschlußkolben gegenseitig kompensiert, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter dem Kurzschlußkolben kein Übergang auf ein vom Hohlleiter abweichendes Leitungssystem stattfindet.
2. 2. Kurzschlußkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen Kolben und dem Leiter mit dielektrischen und/oder ferromagnetischen Stoffen verschiedener Dielektrizitätskonstante und/oder Permeabilität ausgefüllt sind.
3. 3. Kurzschlußkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spalt mit Luft als dielektrischem Material gefüllt ist.
4. 4. Kurzschlußkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Weg durch Verlängerung des elektrischen Weges, z. B. durch Umwege, so ausgebildet ist, daß die durch diesen oder diese Wege tretende elektromagnetische Energie die auf anderen Wegen in den Raum hinter dem Kurzschlußkolben gelangende Energie kompensiert.
5. 5. Kurzschlußkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkolben aus wenigstens zwei voneinander getrennten, rein abschirmend wirkenden Körpern besteht.
6. 6. Kurzschlußkolben nach Anspruch 1 bei Verwendung in runden Hohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus zwei ineinanderpassenden zylindrischen Teilen besteht und daß der Raum zwischen diesen Teilen mit dielektrischem und/oder ferromagnetischem Material gefüllt ist.
7. 7. Kurzschlußkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Weg durch eine Kopplungsschleife zwischen dem Raum vor und go dem Raum hinter dem Kolben gebildet ist.
8. 8. Kurzschlußkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschleife in ihrer Lage und/oder Größe veränderbar ist.
9. 9. Kurzschlußkolben nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsglieder der Kopplungsschleife in ihrer Lage gegeneinander veränderbar sind.
10. 10. Kurzschlußkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form eines Topfes aufweist.
11. 11. Kurzschlußkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Kombination verschiedenartig wirkender Kurzschlußkolben.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    USA.-Patentschrift Nr. 2 630 487.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609 578/357 7. (609797 2.57)