DE970852C - Kapazitiv oder gemischt galvanischkapazitiv wirkender Kurzschlußschieber für einen atsrimmbaren koaxialen Resonator, ein Leitungsstück oder einen Hohlraumresonator - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. NOVEMBER 1958

S 34770 VIII α/2i a*

Claus Colani, München

ist als Erfinder genannt worden

Bei Hohlraumresonatoren, koaxialen Resonatoren oder Leitungsstücken kann die Abstimmung durch verschiebbare Kurzschluß schieber erfolgen, die mit den Wänden der Resonatoren galvanisch oder kapazitiv verbunden sind. Zur Kopplung mit den Schwingräumen sind bei den bekannten Ausführungsformen entweder kapazitive Sonden oder induktive Kopplungsschleifen vorgesehen, die in den Resonanzraum eintauchen. Die bekannten Ausführungsformen besitzen den Nachteil, daß sich die Auskopplungsstelle bei gewissen Abstimmzuständen an ungünstigen Orten des Resonanzraumes befindet. Der Abstimmbereich wird dadurch in ungünstiger Weise begrenzt. Die beschriebenen Einrichtungen haben besondere Bedeutung bei Sender- und Verstärkereinrichtungen im Gebiet der Dezimeter- und Zentimeterwellen, bei denen zur Abstimmung koaxiale Resonatoren, Hohlraumresonatoren oder Leitungsstücke verwendet werden.

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Es sind auch gemischt galvanisch-kapazitiv wirkende Kurzschlußschieber bekannt. Für die Verwendung bei koaxialen Leitungen kann ein solcher Kurzschlußschieber so aufgebaut sein, daß er, z. B. auf dem Innenleiter gleitend, mit diesem galvanisch, mit dem Außenleiter aber nur kapazitiv verbunden ist.

Fig. ι zeigt schematisch die Verwendung eines koaxialen Leitungsstückes als Resonanzkreis bei ίο einem Hochfrequenzgenerator, bei dem die Abstimmung durch den Kurzschlußschieber ι und die Auskopplung durch die Kopplungsschleife 2 erfolgt. Befindet sich der Kurzschlußschieber in der Nähe der Auskopplungsstelle 2, dann liegt die Kopplungsschleife in einem Gebiet großen Stromes. Im Falle, daß der Kurzschlußschieber etwa eine Viertelwellenlänge von der Kopplungsschleife2 entfernt ist, liegt diese im Gebiet kleinsten Stromes. Die Auskopplung elektromagnetischer Energie wird somit sehr stark abhängig von der jeweiligen Lage des Kurzschlußschiebers.

Diese Nachteile werden bei einer Anordnung, bei der die Abstimmung von Leitungsstücken, Hohlraumresonatoren oder koaxialen Resonatoren durch kapazitiv oder gemischt galvanisch-kapazitiv wirkende Kurzschlußschieber erfolgt, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß diese Kurzschlußschieber gleichzeitig als Kopplungselement benutzt werden, derart, daß die Kopplung über den oder die Spalte zwischen dem Kurzschlußschieber und den Resonator- bzw. Leitungswänden erfolgt. Der so beschaffene Kurzschlußschieber stellt ein Leitungssystem von niedrigem Wellenwiderstand und von bestimmter Länge dar, welches als Transformationsstück wirkt, so daß es möglich wird, einen niederohmigen Verbraucherwiderstand in den verhältnismäßig hochohmigen Resonanzwiderstand eines Resonators zu transformieren.

Es sind aus Leitungsstücken niedrigen Wellen-Widerstandes bestehende Anordnungen bekannt, die ausschließlich zur Transformation einer an eine Übertragungsleitung angeschlossenen Impedanz von bestimmtem Wi der stands wert in eine solche von beliebigem Widerstandswert dienen. Die Trans-4-5 formierung soll bei diesen Anordnungen über zwei als Transformatoren mit reellem Übersetzungsverhältnis wirkende, im Zuge der Übertragungsleitung angeordnete Transformationsglieder erfolgen, deren gegenseitiger Abstand einstellbar ist. Es ist auch bekannt, als Transformationsglieder scheibenförmige Veränderungskörper zu verwenden, die ebenfalls Leitungsstücke niedrigen Wellenwiderstandes darstellen. Ferner ist es bekannt, solche Transformationsanordnurigen an abstimmbare oder abgestimmte Resonatoren von Hochfrequenzgeneratoren anzuschließen, um eine geeignete Anpassung zwischen Generator und Verbraucher zu erzielen. Der Resonator des Generators wird durch die angeschaltete Transformationsanordnung nur insofern beeinflußt, als der Verbraucher od. dgl. je nach dem Transformationsverhältnis verstimmend auf den Resonator einwirkt. Es ist dabei nicht angegeben, den dem Resonator benachbarten Vierpol als kapazitiv oder galvanisch-kapazitiv wirkenden Kurzschlußschieber auszubilden, der die Leitung mit einer möglichst großen Kapazität belastet. Durch den Erfindungsgegenstand wird dieser Anordnung gegenüber der Vorteil erzielt, daß durch die Verschiebung eines als Kurzschlußschieber ausgebildeten Vierpols allein praktisch die Abstimmung bewirkt wird.

Bei der Anordnung nach der Erfindung kann ohne besonderen Aufwand erreicht werden, daß die Kopplung zwischen dem Resonanzkreis und einem äußeren angeschlossenen Verbraucher oder Generator in jeder Stellung des Kurzschluß Schiebers an einer Stelle großen Stromes nahezu frequenzunabhängig erfolgt. Die Transformationseigenschaften bleiben dabei im gesamten überstrichenen Wellenbereich praktisch konstant. Solche Einrichtungen haben besondere Bedeutung beim Senderbau für sehr kurze Wellen. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich insbesondere dadurch, daß im Resonanzraum keine Kopplungsschleifen oder -sonden unterzubringen sind, die unter Umständen eine genügend weite Verschiebung von Abstimmitteln, insbesondere von Kurzschlußschiebern, verhindern können. Der Abstimmbereich von Sendern kann daher bei Verwendung einer Anordnung nach der Erfindung vergrößert werden.

Es wird noch vorgeschlagen, den Verlauf der Außen wandungen von Leitungsstücken bzw. Resonatoren so auszubilden, daß eine frequenzabhängige Kopplung am Resonator erzielt werden kann. Dies hat besondere Bedeutung bei Generatoren, die beispielsweise frequenzabhängige Verbraueher speisen. Man kann durch geeignete Ausbildung der Durchmesser von Außen- und/oder Innenleiter von Leitungsstücken bzw. von Resonatoren z. B. konisch oder stufenförmig erreichen, daß die Kopplung sich innerhalb des Frequenzbereiches nach der frequenzabhängigen Belastung richtet, da bei konstant bleibendem Querschnitt des Kurzschlußschiebers, aber bei sich verändernden Abmessungen des Außen- und/oder Innenleiters sich der Wellenwiderstand bei Verschiebung des durch Resonator und Kurzschlußschieber gebildeten Kopplungsleitungsstückes ändert.

Die Länge der Kurzschlußschieber wählt man zweckmäßigerweise eine Viertelwellenlänge, wobei die Wellenlänge auf eine Frequenz im Abstimmbereich oder aber auch auf eine außerhalb des Abstimmbereiches liegende Frequenz bezogen werden kann. Im letzteren Fall erhält man jedoch eine frequenzabhängigere Kopplung.

Der Spalt zwischen Kurzschlußschieber und den Leitungs- bzw. Resonatorwänden kann vorteilhafterweise in an sich bekannter Weise auch mit dielektrischen Mitteln ausgefüllt werden, die eine Verkürzung des Kurzschlußschiebers zulassen. Auch kann es vorteilhaft sein, mehrere kapazitiv oder gemischt galvanisch-kapazitiv wirkende Kurz-' Schlußschieber hintereinander anzuordnen, von denen der erste die Abstimmung bewirkt, während die übrigen zur Widerstandstransformation zwisehen dem koppelnden Spalt und der Belastung

bzw. der Speisespannungsquelle des Resonators dienen. Die Anordnung der Kurzschlußschieber zueinander kann nach an sich bekannten Regeln erfolgen.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 2 zeigt ein mit einer Röhre verbundenes abstimmbares koaxiales Leitungsstück, bei dem die Abstimmung durch den Kurzschlußschieber 3 erfolgt. Dieser kapazitiv wirkende Kurzschlußschieber ist durch Ringspalte 4 vom Innen- und Außenleiter des Leitungsstückes galvanisch getrennt. Der Kurzschlußschieber 3 besitzt beispielsweise die Länge einer auf die Mittenfrequenz des Abstimmbereiches bezogenen Viertelwellenlänge. Das durch ihn mit den Leitungswänden gebildete Leistungsstück niedrigen Wellenwiderstandes transformiert zusammen mit dem Resonator den Belastungswiderstand 5 auf einen geeigneten Anodenbelastungswiderstand der Generatorröhre. Durch geeignete Wahl der Länge des Kurzschlußschiebers und des Wellenwiderstandes im Spalt zwischen Kurzschlußschieber und Resonatorteilen kann immer die gewünschte Widerstandstransformation erzielt

as werden.

Die Transformations- und Kopplungseigenschaften des Kurzschlußschiebers hängen in starkem Maße von der Dimensionierung des bzw. der Spalte zwischen dem Schieber und den Resonatorteilen ab.

Bei der Konstruktion solcher Einrichtungen können sehr schmale Ringspalte notwendig werden, die aus fabrikatorischen Gründen ungünstig sind. Es wird daher vorgeschlagen, den Ringspalt zwischen dem Innenleiter und dem Kurzschlußschieber in bekannter Weise zur Ausbildung eines Sperrfilters zu benutzen oder den Kurzschluß schieber unmittelbar auf dem Innen- oder Außenleiter der Resonatoren, galvanisch mit diesen verbunden, gleiten zu lassen, so daß die Widerstandstransformation z. B.

durch den äußeren Ringspalt allein erfolgt; die Abmessungen des äußeren Ringspaltes können dann größer gewählt werden. Der zwischen Innenleiter und Kurzschlußschieber liegende Ringspalt kann durch die Zwischenschaltung des durch den Hohlraum im Kurzschlußschieber selbst gebildeten Resonators sehr wirksam gesperrt werden. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt.

Normalerweise kann bei einem kapazitiv wirkenden Kurzschlußschieber nach der Erfindung die Kopplung über diesen Kurzschlußschieber nicht eingestellt werden. Es wird daher noch vorgeschlagen, zwischen dem Kurzschlußschieber und einem Verbraucher oder einem Generator einen weiteren Frequenzgang der Kopplung bestimmenden Vierpol anzuordnen. Ein solcher Vierpol kann z.B. durch eine konzentrierte Kapazität gebildet werden, die entweder in Form von in die Leitung eintauchenden Schrauben bzw. Bolzen, durch Leitungsverengung oder in den Leitungszug eingeschaltete leitende oder nichtleitende Körper erzeugt wird. Zur Erzielung einer variierbaren Kopplung bildet man diesen Vierpol vorteilhafterweise einstellbar aus, so daß man bei jeder Frequenz im Einstellbereich die Größe der Kopplung nachstimmen bzw. den günstigsten Wert einstellen kann. Sehr vorteilhaft sind für solche Zwecke durch die Außenwandung von Leitungen ragende Schrauben. In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit Anpassungsvierpol gezeigt; dieser Vierpol besteht aus einem auf den Innenleiter aufgesetzten metallischen oder nichtmetallischen Körper 6, der vorteilhafterweise verschiebbar gelagert ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kapazitiv oder gemischt galvanisch-kapazitiv wirkender Kurzschlußschieber für einen abstimmbaren koaxialen Resonator, ein Leitungsstück oder einen Hohlraumresonator, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Verwendung als Kopplungselement, derart, daß die Kopplung über den oder die Spalte zwischen dem Kurzschluß schieber und den Resonatorbzw. Leitungswänden erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1 bei Verwendung eines derartig ausgebildeten Kurzschlußschiebers, daß zwei Spalte gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, durch welche ein Spalt go elektrisch gesperrt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Kurzschlußschieber und den Resonatorteilen in an sich bekannter Weise mit dielekirischem Material ausgefüllt ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei hintereinander angeordnete Kurz-. Schlußschieber, von denen der erste die Abstimmung bewirkt, während die übrigen zur Widerstandstransformation zwischen dem koppelnden Spalt und der Belastung bzw. der Speisespannungsquelle des Resonators dienen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine verschiedene Bemessung der Längen der Kurzschlußschieber.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Durchmesser von Außenleiter no und/oder gegebenenfalls des Innenleiters des Resonators, daß die Spaltbreite zwischen Kurzschlußschieber und einer Resonatorwand von der jeweiligen Lage der Kurzschlußschieber bzw. des Kurzschlußschiebers abhängig ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kurzschlußschieber bzw. den Kurzschlußschiebern und dem Verbraucher oder dem Generator ein weiterer, den Frequenzgang der Kopplung bestimmender Vierpol, z. B. eine als konzentrierte Kapazität wirkende Leitungsverengung, angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Vierpol zur Erzielung einer variierbaren Kopplung einstellbar ist.

9· Anwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Widerstandstransformation.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 869092;

deutsche Patentanmeldung B 4581 VIII a/21 a⁴ (bekanntgemacht am 22.1. 1953);

H. Meinke, »Kurven, Formeln und Daten aus der Dezimeterwellentechnik«, 1949, München, S. D IX/19.

In Betracht gezogene ältere Patente:

Deutsche Patente Nr. 919246, 969343.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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