DE973642C

DE973642C - Laengsverschiebbare Abschlussvorrichtung fuer konzentrische Hochfrequenzleitungen oder Hohlleiter

Info

Publication number: DE973642C
Application number: DEP35348A
Authority: DE
Inventors: John Collard; Herbert Edward Holman
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1944-02-09
Filing date: 1949-03-01
Publication date: 1960-04-21
Also published as: US2543721A; FR958806A; NL69676C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. APRIL 1960

p 35348 VIII α/2i a* D

sind als Erfinder genannt worden

(Großbritannien)

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft längsverschiebbare Abschlußvorrichtungen für Hochfrequenzleitungen oder Hohlleiter.

Es ist bekannt, daß die Impedanz einer kurzgeschlossenen Koaxialleitung von ihrer Länge abhängt. Deshalb kann eine mit einer beweglichen Abschlußvorrichtung versehene Übertragungsleitung zur Darstellung einer veränderlichen Impedanz angewendet werden, wobei die Größe der ίο Impedanz von der Lage der Kurzschlußvorrichtung abhängig ist. Hohlleiter können ebenfalls als veränderliche Impedanzvorrichtungen, die die Übertragung von Wellen über das Abschlußstück hinaus verhindern, ausgebildet sein.

Es ist bekannt, als Abschlußvorrichtung ein leitendes kolbenförmiges Glied zu verwenden, das in den äußeren Hohlleiter der Übertragungsleitung der Wellenführung eingefügt ist und welches mit dem anderen Leiter, falls ein solcher vorhanden, ist, in Kontakt steht. Der Kontakt, der mit einem einfachen Kolben erreicht werden kann, ist veränderlich und läßt ungewollte veränderliche Berührungsimpedanzen entstehen. Demgemäß hat man vorgeschlagen. Klemmvorrichtungen anzuordnen, um die äußere Hülle und den Kolben zusammenzuklemmen. Die Anwendung solcher Klemmvorrichtungen bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, besonders in Fällen, in denen der Kolben in einer unzugäng-

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lichen Lage angebracht ist, ζ. B. hinter einer Wand, von deren Vorderseite aus die Lage des Kolbens eingeregelt werden soll.

Es sind ferner kapazitive Kurzschlußvorrichtungen bekannt, bei denen, eine Hochfrequenzleitung mittels einer hinreichend groß bemessenen Kapazität kurzgeschlossen wird. Diese bekannten Kurzschlußschieber sind für Doppelleitungen als Reflexionsplatten ausgebildet. Diese Reflexionsplatten ίο sind Metallschieber ausreichend großen Durchmessers, welche mit den Leitern der Doppelleitung über rohrförmige Ansätze in kapazitiver Verbindung stehen. Die Führung der Reflexionsplatte erfolgt im allgemeinen bei den bekannten Anordnungen durch im Kapazitätsweg angeordnetes Dielektrikum. Für konzentrische Leitungen sind kapazitive Kurzschlußeinrichtungen in der Weise bekanntgeworden, daß zwischen den Innenleiter und den Außenleiter der Leitung ein kolbenförmiges Abao Stimmglied in Längsrichtung der Leitung verschiebbar eingebracht ist, das durch eine eingefügte Isolationsschicht in einem mit dem Außenleiter und einem mit dem Innenleiter in Kontakt stehenden Teil aufgeteilt ist.

Es wurde bereits ein kapazitiver Kurzschlußkolben vorgeschlagen, bei dem an einem Ende des Kolbens ein metallischer oder dielektrischer Ring angebracht ist. Dieser Ring dient zur mechanischen Führung. Für die am Kolben vorbei entweichende Energie ist hierbei keine zusätzliche Wellenfalle vorgesehen, die für diese Energie eine hohe Impedanz darstellt.

Ferner wurde bereits vorgeschlagen, bei einer konzentrischen Übertragungsleitung mit Abstimnischieber diesen Schieber mit der Leitung kapazitiv zu verbinden. Der Kontakt wird durch einen 2/4 langen Kondensator gebildet, bestehend aus zwei Scheiben. An der ersten Scheibe steht, wegen des gewählten Abstandes von λ/4, eine erhebliche Spannung. Diese kann ohne weiteres in den Raum hinter den Abstimmschieber gelangen und erzeugt somit für die abgestimmte Leitung erhebliche Verluste. Die bekannten Kurzschlußeinrichtungeii besitzen den Nachteil, daß ein gewisser Anteil der Hoch-4-5 frequenzenergie, deren Entweichen aus der Übertragungsleitung oder Wellenführung vermieden werden soll, durch die Kapazitätsschicht der kapazitiven Kurzschluß vorrichtung hindurchtritt. Des weiteren zeigen die bekannten kapazitiven Kurz-Schlußeinrichtungen für konzentrische Leitungen den Nachteil, daß sie, infolge der beiderseitigen Kontaktgabe mit Innenleiter und Außenleiter beim Einregeln unerwünschte Geräusche im Stromkreis der Übertragungsleitung hervorrufen. Zweck der Erfindung ist, eine kapazitive Kurzschlußeinrichtung derart auszubilden, daß sie einmal keine unerwünschten Geräusche in der Übertragungsleitung beim Einregeln hervorruft und gleichzeitig ein Entweichen von Hochfrequenz aus der Übertragungsleitung oder Wellenführung durch die Kapazitätsschicht des Kurzschlußschiebers wirksam unterbindet.

Ausgehend von einer längsverschiebbaren Abschlußvorrichtung für konzentrische Hochfrequenzleitungen oder Hohlleiter, die aus einem kapazitiven Kurzschlußschieber aus leitendem Material besteht, der von einem Leiter oder beiden Leitern der Leitung isoliert ist, und an dem auf der von der Quelle abgewandten Seite mit dem Schieber fest verbunden ein Ansatzstück angebracht ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dieses Ansatzstück so zu bemessen, daß es einen Leitungsabschnitt hoher Eingangsimpedanz für die am Kurzschlußschieber vorbei entweichende Hochfrequenzenergie darstellt.

Im vorliegenden Falle soll der Ausdruck »Kurzschlußvorrichtung« eine quer zur Übertragungsleitung liegende Impedanz bezeichnen, deren Größe ein Zehntel des Wellenwiderstandes der Übertragungsleitung nicht überschreitet. Die Fig. ι und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In beiden Figuren der Zeichnung bezieht sich die Bezugsnummer 1 auf den Innenleiter und die Bezugsnummer 2 auf den Außenleiter der Übertragungsleitung, zwischen die ein Kurzschlußkolben angeordnet ist.

An Hand der Fig. 1 und 2 als Erfindungsbeispiel wird nachstehend gezeigt, wie das Entweichen von Hochfrequenz durch die Kapazitätsschicht des kapazitiven Kurzschlußschiebers vermieden werden go kann.

Hierzu ist bei der in Fig. 1 dargestellten Kurzschlußvorrichtung ein leitender Ring 3 als Abschlußstück vorgesehen, der mit einem Fortsatz 4 am Leiter 1 versehen ist. Dieser Fortsatz 4 ist von der Quelle fortgerichtet, aus der Wellen über die Leitung übertragen werden, und trägt auf seinem Ende eine leitende Scheibe 5, die einen leitenden Kurzschluß zwischen dem inneren Leiter 1 und dem äußeren Leiter 2 schafft. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Ringes 3 und der Scheibe 5 des Kurzschlußkolbens ist gleich einer Viertelwellenlänge, so daß der dem Ring 3 folgende, durch die Kurzschlußscheibe 5 abgeschlossene Leitungsabschnitt eine hohe Impedanz besitzt und vom Ring 3 aus gesehen, effektiv einen offenen Kreis darstellt. Daher wird eine Kontaktänderung zwischen der Scheibe 5 und einem Leiter ι und 2 keine bedeutende Änderung der Impedanz des Ringes 3 verursachen, wobei diese Impedanz vom gespeisten Ende der Leitung aus betrachtet wird. Die Scheibe 5 dient jedoch dazu, effektiv irgendeinen Verlust über die Kurzschlußvorrichtung hinaus zu verhindern.

Es ist ersichtlich, daß in der Anordnung gemäß Fig. ι eine Gleichstromverbindung zwischen den Leitern 1 und 2 besteht, wo hingegen in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Fig. 2, bei der ebenfalls der Verlust über die Kurzschluß-Vorrichtung hinaus effektiv verhindert ist, keine Gleichstromverbindung zwischen den Leitern besteht. Im Falle der in Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht die Vorrichtung aus einem leitenden Ring, der, wie gezeigt, verbreitert und mit ringförmigen Nuten 6 und 7 versehen ist, die ihn in die Teile 3 a. b und 3 c aufteilen. Die Stärken dieser Teile sind

gleich einem Viertel einer Wellenlänge, und ebenfalls beträgt die Tiefe jeder Nut 6 und 7 ein Viertel einer Wellenlänge. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung die Nut 7 und der Teil 3 c vom Rand 8 des Teiles 3 b aus gesehen eine kurzgeschlossene Viertelwellenleitung darstellen, welche durch die Oberfläche der Nut 7 geschaffen ist und in Reihe geschaltet ist mit einer offenen Viertelwellenlänge, welche durch die äußere Oberfläche des Teiles 3 c und der angrenzenden Oberfläche des äußeren Leiters 2 der eigentlichen Übertragungsleitung geschaffen ist. Da die kurzgeschlossene Viertelwellenleitung eine hohe Impedanz und die offene A^riertelwellenleitung eine niedrige Impedanz darstellt, ist es ersichtlich, daß jede nach rechts (in Fig. 2) verlaufende Übertragung jenseits des Randes 8 des Teiles 3 b eine hohe Spannung in der Nut 7 und eine niedrige Spannung zwischen dem Glied 3 c und dem Leiter 2 aufbauen wird und daß dadurch nur eine sehr kleine Spannung hinter dem Teil 3 c auftreten kann. In ähnlicher Weise dient die Nut 6 und der Teil 3 b dazu, die durchsickernde Spannung zu verkleinern, und das Glied 3 α bildet mit dem äußeren Leiter 2 eine im wesentlichen offene Viertelwellenleitung. In einigen Fällen kann eine ausreichende Verminderung des Durchsickerns von Spannung auch ohne die Nut 7 und den Teil 3 c erzielt werden. Das Glied 3 a kann, wenn eine weitere Verminderung verlangt wird, noch weiter ausgedehnt werden, um zusätzliche Nuten zu schaffen. Es sei noch festgestellt, daß die z. B. in Fig. 2 gezeigte Anordnung nur anwendbar ist, wenn die Ausmaße der Hohlleitungen groß genug sind, um Nuten (z. B. 6 und 7) mit einer Tiefe von einer Viertel Wellenlänge unterzubringen, und es versteht sich, daß, falls es erwünscht und zu verwirklichen ist, die Tiefe jeder Nut und die Länge des Gliedes 3 α, 3 & und 3 c einem ungeraden Vielfachen eines Viertels einer Welle gleichgemacht werden kann.

In Fällen, in denen, wie oben beschrieben, ein paar ähnliche Vorrichtungen angewendet werden, um zusätzliche Kurzschlußkapazitäten zu schaffen, kann die allgemeine Ausführungsform, wie sie z. B. in Fig. ι gezeigt wird, gewählt werden, um eine unerwünschte Weiterleitung von Energie zu vermeiden. Auch für Hohlrohrleitungen können Abschlußstücke, die der Kurzschlußvorrichtung der Fig. 1 ähnlich sind, angewendet werden, wobei das mittlere leitende Glied des Kolbens in jedem Fall voll ist und keine zentrale Aussparung zur Aufnahme des inneren Leiters (z. B. 1) enthält. Das Abschlußstück für eine Wellenführung kann durch einen Körper aus gepulvertem leitendem Material, welches in einem festen, dielektrischen Bindemittel aufgenommen ist, gebildet werden.

Zur Vergrößerung der Kurzschlußkapazität ist es ferner möglich, zwei oder mehr Kurzschlußvorrichtungen in der Übertragungsleitung anzuordnen, welche gegeneinander unbeweglich in einem Abstand von einer halben Wellenlänge oder irgendeinem Vielfachen einer halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz befestigt sind. In diesem Falle liegen dann die Kapazitäten der Kurzschlußvorrichtungen parallel.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Längsverschiebbare Abschlußvorrichtung für konzentrische Hochfrequenzleitungen oder Hohlleiter, die aus einem kapazitiven Kurzschlußschieber aus leitendem Material besteht, der von einem Leiter oder beiden Leitern der Leitung isoliert ist, und an dem auf der von der Quelle abgewandten Seite mit dem Schieber fest verbunden ein Ansatzstück angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück so bemessen ist, daß es einen Leitungsabschnitt hoher Eingangsimpedanz für die am Kurzschlußschieber vorbei entweichende Hochfrequenzenergie bildet.
2. Abschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußstück (3) in der Fortpflanzungsrichtung der Welle einen leitenden Fortsatz (4) besitzt, welcher zusammen mit dem äußeren Leiter (2) einen zusätzlichen Viertelwellen-Sperrleitungsabschnitt bildet, und daß eine leitende Scheibe (5) als Abschluß dieses Abschnittes vorgesehen ist.
3. Abschluß vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußstück (3) verlängert ist und die Verlängerung mit einer oder mehreren Nuten (6, 7) versehen ist, welche bei der Betriebsfrequenz einen kurz geschlossenen Übertragungsleitungsabschnitt von hoher Impedanz schaffen, und daß auf jede Nut ein leitendes Stück (3 b, 3 c) folgt, das mit einem der Leiter (2) einen offenen Übertragungsleitungsabschnitt bildet, dessen von der Nut aus gesehene Impedanz bei Betriebsfrequenz niedrig ist, so daß die Weiterleitung von Energie verhindert wird.
4. Abschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Kurzschlußkapazität eine weitere Kurzschluß- oder Abschlußvorrichtung, welche den ersterwähnten Vorrichtungen ähnlich ist, in Wellenfortpflanzungsrichtung vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen beiden eine halbe Wellenlänge oder irgendein Vielfaches einer halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 540338, 662 148; USA.-Patentschriften Nr. 2 197 122, 2226479; britische Patentschriften Nr. 382 648, 454361, 500755;

»TFT«, 1942, Bd. 31, Heft 11, S. 287;
Barkhausen, Lehrbuch der Elektronen-Röhren, Bd. 3, 1935, S. 108, 109.

120 In Betracht gezogene ältere Patente:

Deutsche Patente Nr. 755 406, 894 717, 907 068.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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