DE963528C

DE963528C - Abstimmanordnung unter Verwendung von nach Art der gedruckten Schaltungen ausgebildeten unsymmetrischen Mikrowellenbandleitungen

Info

Publication number: DE963528C
Application number: DEL20386A
Authority: DE
Inventors: Werner Kreis
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1954-11-13
Filing date: 1954-11-13
Publication date: 1957-05-09

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

L 20386 VIII a12i a*

Werner Kreis, Pforzheim

ist als Erfinder genannt worden

Es ist bekannt, eine kontinuierlich© Abstimmung von Leitungskreisen durch, mechanische Änderung der Leitungslänge vorzunehmen. Auch ist es möglich, eine Abstimmung- durch Verändern des WeI-lenwiderstand.es vorzunehmen,. Häufig wird auch durch Abstinimkapazitäten eine kapazitive Abstimmung vorgenommen,. Bei bekannten, nach diesem Prinzip arbeitendem Koaxialleiteranordruungen ist die Kapazität durch Verwendung eines unterteilten Innenleiters veränderbar, dessen einer Teil entweder drehbar oder längs verschiebbar ist und eine Stirnfläche aufweist, die entweder stufenförmig oder als glatter Stempel ausgebildet ist.

Bei andereni bekannten Anordnungen ist zum Zwecke der Abstimmung die Länge von konzentrischen Leitungsstücken mit Hilfe von, Kurzschluß Schiebern veränderbar. Bei Vorhandensein eines Luftspaltes könnte eine solche Anordnung als geschichtetes Dielektrikum aufgefaßt werden, dessen eine Schicht durch die Luft gebildet wird. Jedoch stellt diese Anordnung lediglich einen. Schieber dar, der ausdrücklich einen kapazitiven Kurzschluß bewirkt, auch wenn dieser gegebenenfalls noch ein weiteres festes Dielektrikum trägt. (Es wird im letzteren Fall im allgemeinen, jedoch höchstens eine niederohmige Jl/4-lange Leitung gebildet.)

Es gibt nun nach Art der gedruckten Schaltung gen aufgebaute Mikrowellenbandleitungen, die aus einem flachen ersten. Leiter und in dielektrischem Abstand von einem kleinen Bruchteil einer Viertelwellenilänge davon angeordneten* mindestens doppelt so breiten flachen zweiten Leiter bestehen. Die Erfindung bezieht sich darauf, eine Abstimmanord-

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nung unter Verwendung dieser Mikrowellenbandleitungen zu schaffen, d. h., eine Anordnung aufzubauen, bei welchier unsymmetrische Bandteitungen geringster Dicke benutzt werden, die nicht selbsttragend sind, so daß sie in einfacher Weise ausgeführt werden, kann.

Die: Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum in zwei feste Schichten gleicher Dielektrizitätskonstante aufgeteilt ist, von denen ίο die eine Schicht den Leitungsleiter und die andere Schicht den Erdleiter trägt, und zwischen beiden Schichten, mindestens, eine parallel zu diesen Schichten zwecks Abstimmung bewegbare weitere dielektrische Schicht angebracht ist. In Verfolg des Erfindungsgedankens kann die bewegbare weitere dielektrische Schicht die beiden, festen dielektrischen Schichte» mindestens teilweise unmittelbar berühren. Die bewegbare dielektrische Schicht kann auch, aus einem Dielektrikum anderer Dielektrizitätskonstante bestehen als die benachbarten festen dielektrisehen Schichten·.

Derartige Anordnungen sind billig in der Herstellung, insbesondere in bezug auf die Massenherstellung, erfordern geringsten Verbrauch, an hochwertigem Leitermaterial und sind einfach im Aufbau. Der Erfindung- liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eiine solche Abstimmanordnung die bekannte Koaxialleistung durch die entsprechend ausgebildete Bandileitungsabstimniungsanordnung ersetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung hat hierdurch den, Vorteil, daß der dicke Abschirmmantel bekannter Koaxialleitungen fortfallen, kann, und daß die erfindungsgemäße Anordnung trotzdem praktisch keine Strahlungsverluste (Feldkonzentration bis zu 99%) aufweist, obwohl sie eine offene Leitung darstellt.

Es ist bekannt, für Lecherleitungen eine Abstimmanordnung so· aufzubauen., daß ein Dielektrikum zwischen den. Leitern zur Veränderung der Abstimmung kontinuierlich veränderbar ist. Diese bekannte abstimmbare Lecherleitung ist in der Weise abstimmbar, daß längs eines Endstückes der Parallelleitung die Kapazität pro Längeneinheit dieser Leitung durch Bewegung eines zwischen den Leitern bewegbar angeordneten Körpers veränderbar ist. Das Endstück selbst ist zu diesem Zweck zu einem halbkreisförmigen Bügel umgebogen, und der bewegbare Körper besteht aus einer in diesen Bügel eindrehbaren Scheibe. Diese bekannte An-Ordnung setzt voraus, daß zwischen den Leitern Luft als Dielektrikum vorhanden ist, da andernfalls die zur Abstimmung benutzte drehbare Scheibe nicht von außen zwischen die Leiter gebracht werden könnte. Die Erfindung schafft demgegenüber eine Anordnung, bei welcher die Vorteile der äußerst geringen Abmessungen, trotz Einfügung einer Abstimmvorrichtung erhalten bleiben.-Diese Vorteile werden, dadurch erreicht, daß der Raum zwischen dem Leitungsleiter und dem Erdleiter mit einem festen. Dielektrikum ausgefüllt ist. Trotz Vorhandenseins der Abstimmvorrichtung weist die erfindungsgemäße Anordnung keine Strahlungsverluste auf, obwohl sie eine offene Leitung darstellt. , Die bekannte Anordnung hat gegenüber der erfindungsgemäßen Abstimmanordnung den Nachteil, daß sie eine besondere Ausbildung der Endstücke erfordert. Darüber hinaus darf bei der bekannten Anordnung der zwischen die Leitungen eingeführte Körper die Leitungen, nicht berühren, da er z. B. aus Metall bestehen kann. Schließlich ist es bei dieser Anordnung erforderlich, daß die Leitungen selbsttragend sind, da sie auf keinem festen Dielektrikum aufliegen sollen. Während weiterhin bei der bekannten Anordnung die Abstimmung an den Endstücken erfolgt und diese in besonderer Weise ausgebildet sind, kann die Abstimmung bei der Erfindung an einer beliebigen Stelle und somit im Zuge der Leitung der gedruckten Schaltung erfolgen, und zwar dort, wo es gerade erforderlich erscheint.

. Schließlich ergibt sich auch eine einfache Bedienung der Abstimmvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Anordnung, da der Isolierkörper lediglich nach Art einer Zunge herausgezogen zu werden braucht. Für alle diese Zwecke wird das ohnehin vorhandene Dielektrikum benutzt.

Die Erfindung wird an. Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung, welche in schematischer Form dargestellt ist;

Fig. 2 ist eine Ansicht im Schnitt längs der Linie 2-2;

Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild von Fig. 1. In der Fig. 1 ist ein Eingangs- und Mischkreis dargestellt. Am Punkt r des Leiters 3 befindet sich beispielsweise der 60-Ohm-Eingang der (nicht dargestellten;) Antenne. Der Leiter 3 ist über das Bandfilter 4, dessen. Koppelkapazität mit C bezeichnet ist, mit dem Leiter 5 verbunden. Der Oszilla- tor 6 ist durch die Kapazität C₂ abstimmbar. Die Oszillatorspannung wird dem Leiter 5 zugeführt, an welchen die Mischröhre 7 angeschlossen ist. Das dieser Anordnung entsprechende Ersatzschaltbild, dessen Teile den. mit gleichen Bezugszeichen, versehenen Teilen, der Fig. 1 entsprechen, ist in Fig. 3 dargestellt. Dieser rein, schaltungsmäßige Aufbau ist bekannt und üblich.

Der Leiter 3 bzw. 5 stellt nun den Leitungsleiter und. der im parallelen, dielektrischen. Abstand angeordnete gemeinsame Leiter 10 den sogenannten »Erdleiter« dar. Der Leiter 10 kann auf Erdpotential oder auch auf anderem Potential Hegen und ist breiter als der Leiter 3 oder S, und zwar mindestens zwei- bis dreimal so breit wie einer der beiden anderen Leiter. Hierdurch ergibt sich eine fast vollständige Feldkonzentration. Kleine Unstetigkeiten, in. bezug auf die Größe und Form des Leitungsleiters können Veränderungen des Wellenwiderstandes des Systems hervorrufen, aber die Feldverteilung ist in bezug auf den Erdleiter nicht wesentlich verzerrt. Ähnlich störenAbestimmte Unstimmigkeiten, in, der Oberfläche des Erdleiters praktisch nicht die Feldverteilung in bezug auf dessen Oberfläche, das solche Unstimmigkeiten entweder einander neutralisieren, oder bis zu einem

gewissen Grade die Feldverteilung zwischen zwei Leitern nicht ungünstig beeinflussen. Durch dieses System können Mikrowellen im wesentlichen im TEM-Modus entlang der Leitung· geführt werden, da die Mikrowellen längs entgegengesetzten, Oberflächen oder Oberflächenteilen der Leiter fließen. Die Leiter sind; nach Art der gedruckten Schaltungen aufgebracht. Das leitende Material kann auf die Isolationsschicht g, die aus Polystyrol, Polyäthylen, Polytetra-Fluor-Äthylen, bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, oder anderen flexiblen Isolationen, hoher dielektrischer Qualität bestehen kann, aufgebracht sein> und. zwar in der Form von- leitender Farbe oder Tinte; oder leitendes Material kann chemisch aufgebracht oder durch eine Düse aufgespritzt oder in eine ausgewählte vorbereitete Oberfläche der Isolation entsprechend den bekannten Techniken, der gedruckten. Schaltungen aufgestäubt werden. Für relativ kurze Leitungslängen können, die Leiterstreifen geschnitten und durch einen Preßvorgang aufgebracht werden. Es kann nach Art von Kabelherstellungsverfahren die Isolation herausgestoßen werden, und' gleichzeitig oder später mit leitendem Material gewünschter Stärke und Breite versehen werden. Wenn, es erwünscht ist, die Breite einer der Umhüllungen zu reduzieren, können, die Teile der beiden Umhüllungen, die beibehalten, werden., mit einem chemisch inerten Material umgeben und darauf durch ein ätzendes Bad geführt werden, in welchem die gewünschten Teile der leitenden Umhüllung entfernt werden. Die leitenden Umhüllungen bzw. Streifen, sind im Querschnitt vorwiegend rechteckig, können aber auch verschiedene Formen besitzen, sofern, einer der Leiter eine ebene Oberfläche in, bezug auf den -anderen, darstellt. Vorzugsweise ist der Erdleiter zwei- bis dreimal breiter als der Leitungsleiter. Parallele Drahtsysteme¹ sind kritisch, und weisen starke Streufelder auf. Das elektrische Feld gemäß der ernndungsgemäßen Anordnung wird jedoch, zu 95 bis 99% konzentriert. Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß eine solche Leiteranordnung einer rechteckigen. Wellenführung ähnelt, wenn der Leitungsleiter eine flache Streifenform besitzt. Je nachdem, ob der Leitungsleiter rund, oval oder« flach ist, ist die Wellenausbreitung vorwiegend von einer Polarisation, d, h., die Konzentration, der elektrischen Kraftlinien ist im wesentlichen senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche des Leitungs- und Erdleiters. Es ist hieraus ersichtlich, daß der Abstand der zwei Leiter einen kleinen Bruchteil einer Viertelwellenlänge der fortzuleitenden Mikrowelle beträgt und daß der Abstand kleiner sein sollte als der Durchmesser oder die Breite des Leitungsleiters, so· daß eine hohe Konzentration des elektrischen Feldes direkt am Leitungsleiter auftritt.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Abstimmung in der Weise vorgenommen, daß das Di- elektrikum geschichtet und eine Schicht dielektrisch veränderbar gemacht ist. Durch Veränderung des Dielektrikums zwischen Leitungsleiter und Erdleiter erhält man eine Verkürzung, die proportional

γ=- ist. Hierdurch ist es möglich,, abgestimmte Resonanzleitungen (2-Viertelleitungen.) in ihrer elektrischen Länge bzw. den Wellenwiderstand mit

rp^ in bestimmten Bereichen kontinuierlich zu |/e_r

verändern. Zu diesem Zwecke ist das Dielektrikum 9 in zwei feste Schichten g_a und g_b gleicher Dielektrizitätskonstante aufgeteilt, auf welche getrennt für sich der Leitungsleiter 3 bzw. 5 (Dielektrikum g_a) und der Leiter 10 (Dielektrikum g_b) aufgebracht sind. Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich, das Dielektrikum g_c, weiches zweckmäßig eine andere Dielektrizitätskonstante als die Schicht g_a oder g_b aufweist und verschiebbar ist. Diese Schicht und/oder die anderen Schichten können auch mit Ausnehmungen zur Erzielung einer bestimmten' Abstimmkennlinie versehen sein.

Claims

Patentansprüche:

ι . Abstimmanordnung· unter Verwendung von nach Art der gedruckten. Schaltungen ausgebildeten unsymmetrischen Mikrowellenbandleitungen, deren zweiter Leiter (Erdleiter) eine mindestens zweifache Breite in bezug auf den. ersten Leiter (Leitungsleiter) aufweist und bei der beide Leiter auf das zugeordnete feste Dielektrikum unmittelbar aufgebracht sind; dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum in zwei feste Schichten gleicher Dielektrizitätskonstante aufgeteilt ist, von denen, die eine Schicht den Leitungsleiter und die andere Schicht den Erdleiter trägt, und zwischen, beiden Schichten, mindestens eine parallel zu diesen Schichten zwecks Abstimmung bewegbare weitere dielektrische Schicht angebracht ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,-daß die bewegbare weitere dielektrische Schicht die beiden festen, dielektrischen Schichten mindestens teilweise unmittelbar berührt.
3. Anordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare dielektrische Schicht aus einem Dielektrikum anderer Dielektrizitätskonstante besteht als die benachbarten festen, dielektrisehen Schichten.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare und/oder die festen: dielektrischen Schichten Ausnehmungen zur Erzielung· einer bestimmten Abstimmkennlinie aufweisen,.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 712 306;
schweizerische Patentschrift Nr. 214 057.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©W<3 707/238 11.56 709,513/200 5.57