DEP0009813DA - Schaltelement für Wellen vorzugsweise extrem kurzer Wellenlänge - Google Patents

Description

Schaltelement für Weilern, vorzugsweise extrem kurzer YA; 11 sΦ.länge .

Die Verwendung geschlossener Räume (beispielsweise Hohlräume odor mit Dielektrikum fvu.sgofuD.lt er Hohlräume) als Resonanssohnltelementt* in de$r Technik extrem hoher Frequenzen (und sTfrr boi elektromagnetischen Schwingungen ebenso "wie bei akustisoiaen) findet eine Grenze in der Schwierigkeit, brauchbare Abmessungen einer Viertel- odor Halbwell en länge herzustellen} $uch werden die Raube mit steigender Frequenz immer kleiner und können daher nur mit geringen Iioistunguh betrieb on worden. Im folgenden kann lintür Hohlraum auch ein von einen anderen als gasförmigen Dielektrikum erfüllter Raum,_<gegebenenfalls also auch ein fester Körper verstanden wurden, wt>nn ar elektrisch oder akustisch öinei» Hohlraum äquivalent ist.

Die Erfindung lost die /,ufgp.be, für sehr hohe Frequenzen, grossero, also hinsichtlich der leistung günstigere Abmessungen solcher Schaltelemente zu_%erhalten, durch die enge gegenseitige Kopplung mehrerer Hohlrauo.es, die für Bine Welle verschiedene laufEelten aufweisen» Die Kopplung der Hohlräume kann elektrisch und/oder magnetisch oder auch akustisch erfolgen^ die Zahl der gekoppelten Hohlräume wird sweckmässig zu zwei gewählt.

Hohlraum krnn als 2weiv/üf,e syst era mit gegebener zeit aufgefasst v.vrdon. Ir hr.t ein L^itwart diagramm, das dem einer kurzgeatfiilossene-'n Lnitung völlig gleicht und schenmtisch in Pi</;. 1 dargestellt ist. I-Iit v/r.chsender FrequetiE durohlliuft dor dem Leitwerk darstellende Strriil, den Kreis *g_t dessen Mit.telpuJrikt auf der reollen /.chse liegt.

C*

Fur die Frequai.sv/erte f ~ - -- ^₃ wobei η eine ganze Z

und ν die Laufzeit der Leitung bzw. des Hohlraumes ist, wird der I^itwert jeweils reell, der Vektor^ fallt in die reelle /,chse und weist oino maxiap.le oder minimale Länge auf. Physikalisch ist dies daraus zu erklären, dr.ss bei diesen Frequenzwerten die erregende und die reflektierte Welle no zur interferenz können, dass sie sichentweder voll verstärken oder ganz auslöschen. Ist ferner & die Länge des Raumes, so wire bei ungeraden Werten von n, also für

dor 'j>"-i twurt

CJ- g min,

wahrend für gerr.üüs n, r.lso ■ ,

Jl = 2i< , _r.l ...... bzw. f = i- ^

dr».s Gegvihtfdl ei!.tritt und

wird. Der Endpunkt P des Li'-itv^rtstriüili'-s Cf fällt in ersten PbII in den Punkt /„, in zweiter, in d^n Pxmlct 3.

Wird der I-Iohlraun zur Soh\/i:-./'*uiigseri5(;ii^nrⁱß verv.⁷'-^>nc-:-t, so erregt sich vorzugsweise dio niedrigste vo>- f.llon jenen Frequenzen, für die d^r V.<?sonn.nawiderstand fui grössten ist, d.h. der kleinste der V'erte von f, fur dio Oj= g nin ist.

Dies ist erst π?¹.1ε box f = ^ der FnIl. Wi 11 rar. η diese Resonanzfrequenz erhöhen, so rauet.; die Ir uf ζ ext X des Hohlraums verkleinert, d.h. seine /„hnessungen verringert werden.

Bei Verwendung dos ^ohlrpAuaoc als Frequensfilter vorhalten sich, wie p.us dem Vorstehenden zu ent nennen ist, diesu G-rundfrequenz und alle ihre Oberwellen völlig gleich. Pur sie RÜe ist der Widerstand des Kohlrr.vms nnnäiiernd gleich gross oder gleich klein, je nachdem ob nmi in Punkt /₄ oder B arbeitet.

In Pig. 2 ist demgegenüber das Diagramm eines Zweikrramarhohlrnunes ge.niass dor Srfindiuig güseigt. Ha ist t. dass die beiden Raune im allgemeinen glk/icho S haben, insbosondort-j gleichen V/ullönwidorstBnd und gleiche Verluste. Die beidüii Eroise-tjT undA>ij fur die Räume sind

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vi^ .rliolt brd j_OcU_;m unlr-uf PUnJOfP₁, _lülüjo ftacii ί V)r,ohiobt eich d oder wenißor.

Soll oi_n aolohü »ο let. für dio stände beider n Bich die, Puhkti-

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pur einoii KohliVMn dur L iii'swit T₁ ist dio Bosonsuizfroqu ns f = —:_. iroppolt nrn nit ilri nbt>r υϊηοη zwoiton Hohlrp.ua dor

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tip S= — f «Lt

(für p= 4 und ^= 3 p.lso:fg = ^T₁), so liegt dir- Eiguiirt-sonnnz

dor G-^sant&nordnung un (2p+l) racl höher (in liechnungsbcispiel f ·= --,-) .Dicoo Gusantanordnung lasst Esich also für eino um eine ⁴55!uöson.ordnung höhere Frequenz bwiutz-jn als dor i dcf-f dfssüh. G-rösct¹ - -und denit suino Bblnstbnrküit hend herrbgosetzt xvcrden nässon.

Xolinlicli liegen die Vorhältnissö, wonn nan don Hohlraum als piltt.r i'iir bootlnntu Fr.-q-aenaen verv/ondon will. Ss wurde boruits orvuiiiitj, dass i'ür ein Hohlrnurifiltor die Grundwollo dio Obirv/ollo etvm glciehwortig urschoinen. Der Irequons g der lanpfunf, b öinos colohon HohlrGumfiltors ist in FIi" 3 dargestellt, Yüu cLp.rftus au entnohaun, wird dio Dänpfung

für nllo Proquonzun f = ^iLU ein Mininun, während sie für

^4t

di·· dazwischen liegondun ^rte £**-=— ein Haxinuni wird.

Bi ^s gilt für Anschluss üos llauraos nh einen Gcnyretor nit hohsn innenviderütand. Die Hininalv/orte der Dänpfung, theoretisch von ?.'urt Hull, Bind in Wirklichkeit infolge der nicht idoalen ü'-bnrtragn^gse.-igeiisciiRi'twj d«r G-esantanordnung nifeht ^ans gloicli gross, -innorhin bcstnht zxvi uindosten theoretisch Iroinu Bevorzugung einer dios«?r Fr ο quo ns or,.

Andora wii'd di· s v/i -dor bei iinor Anordnung nit Mbhrknmnerritunfin. In doi¹ gloiohon Y/cdat¹ vio bein eis Schw^ingurigserzou« gor verwendeten II-'hrkanmorrRun bildet sich in Abhängigkeit vci Lnufzoitverhältnis dor Raune oinü bostirmto Mindestdämp*-. fung für gev/isse Obörvvellon dar Grundfrequönaen de,r Einzelräurac hurauü. Dabei tritt auch hior diese Mindestdäapfung boin gleichen Vielfachen der Grundfr^quenz,eines der Räume auf wie die TSigenresonannz im Fall der Verwendung der Anordnung zur Schwingungseraougung. Der Frequenzgang dieser Anordnung ist in Fig. 4 für ein Laufzuitvorhultnis K^= g, d.h. fürp= 2 und

<^= 1 dargostöllt. Wie τληϊι sieht, liegt das Drnpfungsninl.iui bei oiner fünfmal höhoron als dor Grundfrequenz wüswntlich tiefer als das Minimum dieser und ihrer dreifachen, siebenfachen usw. Frequenz. Vliüilt π aft das teufzeitverhaltnio noch höher, etwa ρ =8, ο »4, also K.= £■=> so "tritt dieses orste

Dampfungsninimui erst bei der ulffachen Grunafrequenz auf.

Die Porn der DL'ipfun^skurv"* ti livsst sioii - in RahriPü des /.usgoführten - durch geeignete WrIiI von K_ft-^₉ Genormtorwiderstand usw. weitgehend variiert η.

■Bei der praktischen Ausführung einer Anordnung genoss "Srfirdung Lp im wan die Hohlräume alle eins fin an die- fthschliüssonclün schnltelenente (Leitungen) ankoppeln, es genügt ab or auch die Ankopplung nur in t ino^ri dwr Rauno vorzunehmen, weiiü die ander«*! ihrerseits eng nit diost-n gekoppelt sind. Als /_vn]:op|)«lülu^rieute können die in der Technik dur kürzest en Wullen öd or in dur Ultraschalltechnik üblichen Bauteile, n, iloppolöohluii'on odor beides, vurwendet worden, je

die Kopplung elektrisch oder rawgnetisch se»in soll. Auch Oit/ An'ioppluijn durch ein«n noduliurtuh Elektronenstrahl ist dünkbfer, ferner durch olektroakustische ?/andler. Anordhung gynivss dur Erfindung kann auyser als Ro feuch qIs Schv/ingirais zur Schwingungsorcöugunß vorr/ondot werdon. In p,l^ru& ti Gehen Gobiet kann dt,r οϋ,ιΐυ d«r HohlrHu-πο selbst als akustischer Schwing'.'r ausgebildet; 'sein, 2*B. als rifgne— tostriktiver oder pstsoülelrtrischor Schwinger.

Bine weitere wichtige Anw^ndungsniöglichkeit· dor /jiord,nun£³ en nach der Erfindung ergibt sich, w&nn nan nie nicht als Zwfti-HoIe sondern als Vierpole ausführt. In diosur Fora sind sie nänlich eis Ueburtra^or ciit Anpassung an buliebig». Widerst er. dswerte γ -rv/cndbp.r, vobiä auch hier diw ^n- odur Auskopplung nur in einen dor HcUne vorgenomaan su v;,orden braucht _f wvnn die Riiune sGlbor eng genug niteinandor gekoppelt sinä.

Durch die Ausführung \ronigstons des öihun Raunes in der Weise, dass seine laufcuit veriindert v/wrden kann, kenh man stotig veründerbare "ü£borsfctzungsv^firhdltnisse orsieltsn» Aa einfachster, ürroioht nan dies durch eine als Eolbon p.usgebildotö ■Rüclof?and do& au verändernden Raune a. In bestimmten Fällen genügt auch borcits eine elastisch verdrückb&re ?/p,nd, nfunentlioh wenn dor Arbuitspurdtt in dur Nähe des Punktos des grösstnöglichun Rosonanawiderstnndös liegt, wo eine ganz geringfügige Verähdi 3-uhg der Abiiessungen den grössten Einfluss auf dio elektrischen l)aton dur Anordnungen hat.

Zur Vtfrgrösstarung dos Uebersetzungsverhiiltnisses kenn auch noch d* η Aiikoppolteilen verschiedene Grossen geben.

Die Pig, h zeigt schematisoh eine Ausführungsform der erfir» dungsgenässen Anordnung % Die beiden Raune B und I¹ sind durcio. die Eoppelschleife Gr an eine Zuleitung L angekoppelt.

: 5 Figuren

14 Patentansprüche

Claims (1)

1. Pate η t f.·, h s ρ r ii ο ii e .

   1. eehnit-e-i-efi^Ĺ für Wo 11 ei.; Yoraug^wtdsa Qjw,tr_ifeni kuraer Wellenlänge, dadurch gGk^nn2eiuJinut''^*"ä'R'^^v^nn"i^Ve3Jri'"s swei Hohl—

   g₅ ^^

   räume derart nitoinnnder gekoppelt sind, dass oino WgI in ihnen vürschiedone lyufivüiten hat,

   2, Sohaltelünont nach Anspruch 1, dadurch gekennstäehnot, p.ög die Ankopplung an ander«} Sohnltulenente, insbesondere dtgen, nur in. einen der Kohlräurie vorgunoimnen ist, '

   ?. fjchalt'^lenont nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekannsei ohnot, dass die /„.n.kopylur:g elektrisch durch eine antenne (pipeIe) :-ri'olf;t .

   4- ,oJ.Hltelr.'r!i:i_;t npch /jispruoh 1 oder £, dadurch gekc-nnzoiohnot, dass Clio jj/tko.o/.lur.?? nagnwtisoh durch ein-3 Koppel-

   sohlt'iie erfolgt.
   ©

   ^p- SyhiilteloiTivait nach An;.urucii 1 oder 2, dadurch gekohnfcioiohn': dass aiii Ankopplung durch oinui:) modulierten Sluktrononstrahl oriolgt.

   6. iiChaltelenünt nnch Anspruch 1 odor 2, dßdnrch gek

   dass die Ankopplung durch ιάηοη ülektro-akustischon Wr.udLsr orföl^t.

   7. SchnltolüDient nach Anspruch 1 odur 2, dadurch gekennaüiohru.'t, dass ^in^r dwr Rä\5r\e S'.ilbst p,1s r,kustischer Sciwringer ausfüofiüirt ist. ·

   8» SchalteiviHiint nc,ch &inun di-.r iaispriiche 1 bin 7, dadurch cöiohnet , drvsa, es f.ly Schwingkreis zur ^ vervvoncltit ist.

   9. BchnltoloTiunt nwh einen di-r Anspruch« 1 bis 7, dadurch gekennsoichnot, dass oa als filter zur Aussiebung bostinutor Prüquor;2gebiute vor¥;endüt ist.

   10. Schaltelement nach einen dor Ansprüche 1 bis V₅ dadurch go konnzeiohhot, dass es als TJebertrager zur /»np»ssung von Schaltelönönton verschiedener Widerstandsworte aneinander verwendet ist.

   11. Schaltelement nach eihtui der vorhergehenden iLnsprücho, dadurch gekennsviichnet, dass diu Abnessungen v,^ronigstenfi eines dur RSvune vorr.ndorbar sind.

   12« Schaltelement nach Anspruch 11, dadurch gf/könnzoiehne-t, dp.Gö υίη verachiobbaror Kolben zur JLondorung dor Abnessungon. vorgesehen ist.

   13. Schal to lon üht nach Anspruch 12, dadurch gokernzuichnet, dass (iiiv lande der Hohlräume v/enigstons sun Teil elastisch vsrdrüclrbar r.usgoführt sind,

   14. Sci'jf. ltoliÄif'.tit nach einen dor vorstehend on /»nsprücho-,
   dp.äurc.h ^^irvinns^ichriet, dr.es dio zur Ankopplung Wi HindereSchaltüluritmtu bünutaton Koppülgliodor vorschiedono Abfassungen hp.ben.