DEP0022726DA

DEP0022726DA - Tunable electric sieve

Info

Publication number: DEP0022726DA
Authority: DE
Inventors: Benjamin Franklin Tyson
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Publication date: 1950-10-05

Description

Hazeltine Corporation, Washington D,C. (Vereinigte StaatenHazeltine Corporation, Washington D, C. (United States

von Amerika)from America)

Abstimmbares elektrisches Sieb.Adjustable electric sieve .

Die Erfindung betrifft ein abstimmbareg elektrisches Sieb, welches aus einem oder mehreren abgestimmten Wellenleitern bestüht. Unter Wellenleiter wird hierbei jede Anordnung verstanden, welche eine seitlich begrenzte Fortpflanzungsbahn elektromagnetischer Wellen darstellt, also z,B, eine Freileitung, eine konzentrische Leitung, odor ein einfacher Rohrleiter,The invention relates to a tunable electrical screen which consists of one or more tuned waveguides. A waveguide is understood here to mean any arrangement which has a laterally limited path of propagation of electromagnetic waves Represents waves, e.g. an overhead line, a concentric line, or a simple pipe conductor,

Die üblichen elektrischen Siebe, wie sie z.B. Im Hochfrequenzteil und im Zwischenfrequenzteil der Ueberlagerungsempfanger verwendet werden, tibertragen alle Schwingungen mit innerhalb eines gewissen Frequenzbandes gelegener Frequenz und unterdrücken diejenigen Schwingungen, deren Freauenz ausserhalb dieses Frequenzbandes liegt. Der Durchlassbereich derartiger Siebe kann je nach Wunsch eng oder weit gewählt werden, Die gewünschte Durchlasscharakteristik von Sieben mit fester Abstimmung, wie Sie beispielsweise im Zwischenfrequenzteil von Ueberlagerungsempfängern zu Verwendung kommen, kann einfach durch geeignete Bemessung und Einstellung der Bestandteile des Siebes erreicht werden, bei einstellbaren Sieben ist es jedoch ziemlich schwierig, zu erreichen, dass der gewünschte üurchlassbercich innerhalb des ganzen Frequenzbereiches des Siebes erhalten bleibt. Diese Schwierigkeiten werden noch grossep, wenn es sich um aus abgestimmt en Wellenleitern bestehende hochfrequente Siebe für Schwingungen mit 3 KHz übersteigenden Frequenzen handelt, da deren Abstimmelemente von verteilten Kapazitäten und Induktivitäten gebildet sind, welche im Gegensatz zu den aus Kondensatoren und Spulen bestehenden AbstimmelementenThe usual electrical screens, such as those in the high-frequency part and in the intermediate-frequency part of the superimposition receiver are used, transmit all vibrations with a frequency and within a certain frequency band suppress those vibrations, the freakness of which lies outside this frequency band. The pass range of such Sieves can be selected narrow or wide depending on your requirements, the desired passage characteristics of sieves with fixed coordination, how they are used, for example, in the intermediate frequency part of heterodyne receivers, can be simple can be achieved by suitable sizing and adjustment of the components of the sieve, but with adjustable sieves it is quite difficult to achieve that the desired transmission area within the entire frequency range of the screen preserved. These difficulties are even greater when it comes to high-frequency waveguides made up of matched waveguides Siebe acts for vibrations with frequencies exceeding 3 KHz, since their tuning elements are based on distributed capacitances and inductances are formed, which in contrast to the tuning elements consisting of capacitors and coils

-er-he

der für Schwingungen niedriger/Frequenz bestimmten Siebkreise nicht so ausgebildet werden können, dass ihre Werte sich bei jeder Änderung der Abstimmung nach willkürlich vorgeschriebenen Gesetzen ändern.The filter circles intended for low / frequency vibrations cannot be designed in such a way that their values are equal to change any change in voting according to arbitrary prescribed laws.

Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines fur hochfrequente Schwingungen geeigneten, aus einem oder mehreren Wellenleitern bestehenden elektrischen Siebes mit einem weiten Frequenzbereich und einem innerhalb dieses ganzen Frequenzbereiches konstanten Durchlassbereich , Den Gegenstand der Erfindung bildet eine elektrischesThe purpose of the invention is to create a suitable for high frequency vibrations, of one or multiple waveguides electrical sieve with a wide frequency range and one within this whole Frequency range constant pass band, the subject of the invention forms an electrical

Sieb, welches einen oder mehrere Wellenleiter, zur ÄnderungSieve, which one or more waveguides, to change

elektrischen
der/Länge dieser Wellenleiter geeignete Abstimmmittel, sowie Mittel zum Ankoppeln eines zur Vergrösserung des Durchlassbereiches der Wellenleiter geeigneten Widerstandes enthält, deren Anschlusspunkt an die Wellenleiter so gewählt ist, dass jeder Wellenleiter bei seiner Abstimmung auf die Mittelfrequenz des Frequenzbereiches den grössten Durchlassbereich hat,electrical
the / length of this waveguide contains suitable tuning means, as well as means for coupling a resistor suitable for enlarging the transmission range of the waveguide, whose connection point to the waveguide is chosen so that each waveguide has the largest transmission range when it is tuned to the center frequency of the frequency range,

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Fig.l stellt schematisch eine ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Siebes enthaltende Uebertragungsanordnung für elektromagnetische Wellen dar_; Fig. la ist das Ersatzschaltbild eines Teiles des Siebes gemäss Fig, I, Fig, Ib ist das Ersatzschaltbild des ganzen Siebes gemäss Fig, I und die Fig, 2-6 stellen verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemässen Siebes dar.The invention is explained in more detail with reference to the drawings. Fig.l shows schematically a transmission arrangement containing an embodiment of the screen according to the invention for electromagnetic waves _; Fig. La is the equivalent circuit diagram of a part of the screen according to Fig, I, Fig, Ib is the equivalent circuit diagram of the entire screen according to Fig, I and Figs, 2-6 show different embodiments of the screen according to the invention.

Das aus der Antenne 10 und dem scheibenförmigen Gegengewicht 11 bestehende Antennensystem der Anordnung gemäss Fig. ist mittels der konzentrischen Leitung 12 mit dem Sieb 13The antenna system consisting of the antenna 10 and the disk-shaped counterweight 11 of the arrangement according to FIG. is connected to the sieve 13 by means of the concentric line 12

verbunden, an welches über eine konzentrische Leitung 14 ein Empfänger oder Sender 15 angeschlossen ist.connected to which a receiver or transmitter 15 is connected via a concentric line 14.

Das Sieb 13 enthält zwei abstimmbare Wellenleiter 16,17, welche als konzentrische Leitungen mit den Innenleitem19 und 21 und den Aussenleitern 1Ö und 20 ausgebildet sind. Jeder dieser Wellenleiter ist an seinem oberen Ende 22 offen und hat hier seinen Bereich grössten Widerstandes, Die elektrische Länge jedes der beiden Wellenleiter ist einem Viertel der der niedrigsten Frequenz des Frequenzbereiches des Siebes entsprechenden Wellenlänge oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon gleich und kann zwecks Abstimmung des Siebes durch Abstimmmittel geändert werden, welche mit einem Bereich kleinsten Widerstandes der Wellenlatter zusammenwirken, Das Abstimmittel des Wellenleiters 16 besteht aus einem leitenden Kolben 23, der sowohl mit dem Innenleiter 19, als auch mit dem Aussenleiter IS in Berührung steht, sodass er den Wellenleiter kurzschliesst und sein elektromagnetisches Feld abschliesst. Der Wellenleiter 17 enthält einen ebensolchen Kolben 24» Die Kolben 23 und 24 sind in der Längsrichtung der Wellenleiter beweglich und sind daher dazu geeignet, die elektrische Länge der Wellenleiter auf ein Viertel der einer innerhalb des Frequenzbereiches des Siebes gelegenen, beliebigen Frequenz entsprechenden Wellenlänge oder auf ein ungeradzahliges Vielfaches davon zu beschränken. Die beiden Kolben sind mittels eines aus leitendem oder isolierendem Stoff bestehenden Bügels 25 miteinander verbunden, damit die Abstimmung der Wellenleiter gleichzeitig erfolgt.The sieve 13 contains two tunable waveguides 16, 17 which, as concentric lines with the inner conductors 19 and 21 and the outer conductors 1Ö and 20 are formed. Each of these waveguides is open at its upper end 22 and has here its area of greatest resistance, the electrical length of each of the two waveguides is a quarter of that of the lowest frequency of the frequency range of the sieve corresponding wavelength or an odd multiple thereof the same and can be changed for the purpose of tuning the screen by tuning means, which with a range is smallest Resistance of the waveguide cooperate, the tuning means of the waveguide 16 consists of a conductive piston 23, which is in contact with both the inner conductor 19 and the outer conductor IS, so that it short-circuits the waveguide and closes its electromagnetic field. The waveguide 17 contains a similar piston 24 »The piston 23 and 24 are movable in the longitudinal direction of the waveguide and are therefore suitable for the electrical length the waveguide to a quarter of that corresponding to any frequency located within the frequency range of the sieve Wavelength or to an odd multiple thereof. The two pistons are made by means of one conductive or insulating material existing bracket 25 connected to each other, so that the tuning of the waveguide takes place at the same time.

In den Wellenleiter 16 ragt ein mit dem Innenleiter der Leitung 12 verbundenes Kopplungsglied 26 hinein, welches mit demIn the waveguide 16 protrudes with the inner conductor of the line 12 connected coupling member 26 which with the

Innenleiter 19 kapazitiv gekoppelt ist, wie dies der gestrichelt gezeichnete Kondensator andeutet. In den Wellenleiter 17 ragt ein ebensolches, mit dem Innenleiter der Leitung Ii₊ gekoppeltes Kopplungsglied 27 hinein« Diese Kopplungsglieder sind in einem solchen Abstand a. von dem durch das offene Ende 22 der Wellenleiter bestimmten Bereich des grössten Widerstandes der Wellenleiter angeordnet, dass die durch die über sie angekoppelten Widerstände bewirkte Vergröss e rung des Durchlassbereiches jedes Wellenleiters bei seiner Abstimmung auf di» Mittelfrequenz des Frequenzbereiches das grösste Mass erreicht, In diesem Fall bleibt die Grosse des Durchlassbereiches des Wellenleiters bei der Abstimmung auf alle anderen Frequenzen des Frequenzbereiches nahezu unveränderlich,Inner conductor 19 is capacitively coupled, as indicated by the capacitor shown in dashed lines. A coupling member 27 of the same type, coupled to the inner conductor of the line Ii _+, protrudes into the waveguide 17. These coupling members are at such a distance a. arranged by the area of the greatest resistance of the waveguide determined by the open end 22 of the waveguide, so that the enlargement of the transmission range of each waveguide brought about by the resistors coupled via it reaches the greatest extent when it is tuned to the center frequency of the frequency range, in this In this case, the size of the pass band of the waveguide remains almost invariable when it is tuned to all other frequencies in the frequency range,

Die beiden Wellenleiter 16 und 17 sind mittels einer konzentrischen Leitung 30 und mit dem Innenleiter dieser Leitung verbundene, in die Wellenleiter hineinragfnde und mit den Innenleitern der Wellenleiter kapazitiv gekoppelte Kopplungsglieder 25, 29 auch miteinander gekoppelt, Diese Leitung 30 soll dabei so kurz wie möglich sein. Der Abstand b der Kopplungsglieder 23 _t 29 von dem durch das offene Ende22 der Wellenleiter bestimmten Bereich des grössten Widerstandes der Wellenleiter ist so bemessen, dass der Gesamtdurchlassbereich des Siebes dann am grössten wird, wenn das Sieb auf die Mittelfrequenz seines Frequenzbereiches abgestimmt ist, In diesem Fall bleibt die Grosse des Gesamtdurchlassbereiches des Siebes bei der Abstimmung auf alle anderen Frequenzen des Frequenzbereiches nahezu konstant,The two waveguides 16 and 17 are also coupled to one another by means of a concentric line 30 and coupling elements 25, 29 connected to the inner conductor of this line, projecting into the waveguide and capacitively coupled to the inner conductors of the waveguide.This line 30 should be as short as possible . The distance b of the coupling members 23 _t 29 of the determined through the open Ende22 the waveguide region of the largest resistance of the waveguide is such that the total transmission range of the screen then it is greatest when the sieve is matched to the center frequency of its frequency range, in this In this case, the size of the overall pass band of the screen remains almost constant when it is tuned to all other frequencies in the frequency range,

Zwecks Abschirmung der Wellenleiter sind ihre Aussenleiter um eine Strecke d_ über den Innenl&iter hinaus verlängert undFor the purpose of shielding the waveguides, their outer conductors are extended by a distance d_ beyond the inner conductor and

mit einer leitenden Platte 31 abgeschlossen.finished with a conductive plate 31.

Die Wirkungsweise des Siebes gemäss Fig. 1 wird anhand der Fig. la erläutert, welche ein Ersatzschaltbild des Wellenleiters 16 darstellt. Hierbei ist angenommen, dass das Antennensystem 10, 11 an die konzentrische Leitung 12 angepasst ist, sodass an den Wellenleiter nur ein Widerstand R angeschlossen ist, dessen Grosse dem Wellenwiderstand der Leitung 12 gleicht. Die ,-apazitive Kopplungs zwischen dem Kopplungselement 26 und dem Innenleiter 19 des Wellenleiters stellt der Kondensator C₀ The mode of operation of the screen according to FIG. 1 is explained with reference to FIG. 1 a, which represents an equivalent circuit diagram of the waveguide 16. It is assumed here that the antenna system 10, 11 is adapted to the concentric line 12, so that only one resistor R is connected to the waveguide, the magnitude of which is equal to the wave resistance of the line 12. The capacitive coupling between the coupling element 26 and the inner conductor 19 of the waveguide is provided by the capacitor C ₀

dar. Zwecks Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, dass das Kopplungselement die eine Belegung eines Kondensators C darstellt, dessen andere Belegung mit dem Punkt χ des Wellenleiters 16 verbunden ist, wie dies die Fig. 1 zeigt. Ferner sei angenommen, dass der kapazitive Widerstand des Kondensators C_ wesentlich kleiner ist,als der Wert des Widerstandes R₀ For the purpose of simplifying the description, it is assumed that the coupling element represents one assignment of a capacitor C, the other assignment of which is connected to the point χ of the waveguide 16, as FIG. 1 shows. It is also assumed that the capacitive resistance of the capacitor C_ is significantly smaller than the value of the resistance R ₀

d. eld. el

bezw. des Wellonwiderstandes der Leitung 12. Die zum Widerstand R. parallelgeschaltet Resonanzkapazität des Wellenleiters istrespectively of the Wellon resistance of the line 12. The resonance capacitance of the waveguide connected in parallel to the resistance R.

durch den Kondensator C-, dargestellt, dessen Grosse der halben Gesamtkapazität des Wellenleiters bei Resonanz entspricht, Diese Grosse ergibt sich aus der Gleichung:represented by the capacitor C-, the size of which corresponds to half the total capacitance of the waveguide at resonance, this Great results from the equation:

^Cl ⁼ ω K ^{1) ^C l ⁼ ω K ^{1)

in welcherin which

ω die Kreisfrequenz 2ftf des Wellenleiters 16 bei Resonanz undω is the angular frequency 2ftf of the waveguide 16 at resonance and

K der Wellenwiderstand des Wellenleiters ist. Die zum Widerstand R parallelgeschaltete Resonan zinduktivität des Wellenleiters ist durch die Spule L-, dargestellt, deren Induktivität die zur Herbeiführung der Resonanz des Kreises C-, , L, erforderliche Grosse hat, Die Bandbreite dieses Resonanz-K is the wave resistance of the waveguide. The resonance connected in parallel to the resistor R. of the waveguide is represented by the coil L-, the inductance of which is necessary for bringing about the resonance of the circuit C-,, L, the required size, the bandwidth of this resonance

kreises,, d.h. der Durchlassbereich des Wellenleiters 16, richtet sich nach dem Dämpfungswiderstand R, dessen Grosse sich unter den hier angenommenen Verhältnissen aus folgender Gleichung ergibt:circle, i.e. the transmission range of the waveguide 16, depends on the damping resistance R, the size of which is below the conditions assumed here result from the following equation:

ω C_aR_a cos in welcherω C _a R _a cos in which

a der Abstand in Zentimetern zwischen dem Punkt χ und dem offenen EndeVdes Wellenleiters 2^i st, während £ die Lichtgeschwindigkeit je Sekunde in Zentimetern bedeutet.a is the distance in centimeters between the point χ and the open end V of the waveguide 2 ^ i st, while £ means the speed of light per second in centimeters.

Die Resonanzschärfe bezw. Bandbreite oims-Resonanzkreises bestimmt sich nach dem Verhältnis der im Kreis gespeicherten und der im Kreis verzehrten Energie, '1st also proportional dem Querwiderstand des Kreises und umgekehrt proportional zu seinem Längswiderstand. Dieses Verhältnis Q zwischen der gespeicherten und verzehrten Energie bestimmt sich nach der Gleichung:The sharpness of resonance resp. Bandwidth OIMS-resonant circuit is determined by the ratio of the data stored in the circuit and the consumed energy in a circle, 'so 1st proportional to the cross-resistance of the circuit and inversely proportional to its longitudinal resistance. This ratio Q between the stored and consumed energy is determined by the equation:

Q = OjC₁R (3)Q = OjC ₁ R (3)

Die Bandbreite eines Resonanzkreises wird gewöhnlich im Verhältnis zur Bandbreite bei jenen zu beiden Seiten der Resonanzfrequenz, gelegenen Kreisfrequenzen ausgedrückt, bei welchenThe bandwidth of a resonant circuit is usually expressed in relation to the bandwidth of those on either side of the resonant frequency, located circular frequencies expressed at which

um
die Empfindlichkeit des Kreises/drei Dezibel geringer ist, als bei Resonanz. Für diese b<v> ihr?ilκ Z^ ω ergibt sich das Verhältnis Q zu:around
the sensitivity of the circle / three decibels is lower than with resonance. For this b <v> you? il κ Z ^ ω the ratio Q results to:

Aus den Gleichungen (3) und (4) ist es augenscheinlich, dass die Bandbreite folgenden Wert hat:From equations (3) and (4) it is evident that the bandwidth has the following value:

Wenn man in die Gleichung (5) den durch die Gleichung (2) gegebenen Wert von R einsetzt, erhält man:If the value of R given by equation (2) is inserted into equation (5), one obtains:

C²
1±ω = ^- R_a(Aos² **f (6)C ²
1 ± ω = ^ - R _a (Aos ² ** f (6)

Durch Einsetzung dec durch die Gleichung (1) gegebenen Wertes von C, in die Gleichung (6) ergibt sich:Substituting dec for the value of C given by equation (1) into equation (6) yields:

^^{ω =} l^Ca \^κω³οο3² if (7)^ ^{ω =} l ^C a \ ^κ ω ³ οο3 ² if (7)

Wenn man diese Gleichung nach der Kreisfrequenz differenziert" und das Differential Null gleichsetzt, erhält man die die grösste Bandbreite bestimmende folgende Gleichung:If you differentiate this equation according to the angular frequency and equate the differential to zero, you get the The following equation determines the largest bandwidth:

f tg f = I (8) f tg f = I (8)

Die Gleichung (Ö) ißt dann befriedigt, wenn:The equation (Ö) is satisfactory if:

f. = 0.99 (9) f. = 0.99 (9)

Demnach ergibt sich die grösste Bandbreite, wenn der Abstand _a zwischen dem Punkt χ und dem offenen Ende 22 des Wellenleiters folgenden Wert hat:Accordingly, the greatest bandwidth results when the distance _a between the point χ and the open end 22 of the waveguide has the following value:

a = 0.99 τ; = ^4i~ = 0.158 X- (10)a = 0.99 τ; = ^ 4i ~ = 0.158 X- (10)

X die der Resonanzfrequenz des Wellenleiters entsprechende Wellenlänge ist,X is the wavelength corresponding to the resonance frequency of the waveguide,

dabei
Der Wellenleiter ist/zweckmässig auf die Mittelfrequenzincluded
The waveguide is / appropriate to the medium frequency

des Frequenzbandes des Wellenleiters abgestimmt, Bei dem sich aus dieser Abstimmung ergebenden Wert a bleibt die Bandbreite des Wellenleiters im ganzen Frequenzbereich des Wellenleiters konstant.of the frequency band of the waveguide, with the value a resulting from this tuning, the bandwidth remains of the waveguide is constant over the entire frequency range of the waveguide.

Während der die grösste Bandbreite bestimmende Wert von _a gemäss Gleichung (10) von der Resonanzfreouenz des Wellenleiters abhängt, ergibt sich der tatsächliche Viert der grössten Bandbreite bei dieser Frequenz aus der Gleichung (7) und ist daher von der Kopplungskapazität C , dem Wellenwiderstand R derWhile the value of _a that determines the largest bandwidth according to equation (10) depends on the resonance frequency of the waveguide depends, the actual fourth of the largest bandwidth at this frequency results from equation (7) and is therefore of the coupling capacitance C, the characteristic impedance R the

Leitung 12 und dem Wellenwiderstand K des Wellenleiters 16 abhängig. Die gewünschte grösste Bandbreite kann also am besten durch entsprechende Wahl der Lage des Kopplungsglierles 26 oder des Abstandes des Kopplungsgliedes vom Innenleiter 19, oder durch entsprechende Wahl beider Faktoren erreicht worden.Line 12 and the characteristic impedance K of the waveguide 16 as a function. The desired largest bandwidth can therefore be best by appropriate choice of the position of the coupling member 26 or the distance of the coupling member from the inner conductor 19, or has been achieved by appropriate choice of both factors.

Natürlich wird der Abstand a im Wellenleiter 17 und die grösste Bandbreite dieses Wellenleiters in derselben Weise inr Verhältnis zur Wellenlänge und zur Wirkkomponente des Widerstandes desjenigen Kreises der Vorrichtung 15 gewählt, an welchen der Wellenleiter 17 angeschlossen ist,Of course, the distance a in the waveguide 17 and the greatest bandwidth of this waveguide are in the same way inr Relation to the wavelength and to the active component of the resistance of that circle of the device 15 selected on which the waveguide 17 is connected,

In dom in Fig. Ib gezeigten Ersatzschaltbild der miteinander gekoppelten Wellenleiter 16 und 17 stellt L-, und C-, die Induktivität und dio Kapazität des dem Wellenleiter 16 gleich-In dom in Fig. Ib equivalent circuit diagram of the interconnected waveguides 16 and 17 represents L-, and C-, the Inductance and capacitance of the waveguide 16 equal to

die wtrtigen Parallelresonanzkreises dar, während Lp und Cp/Cnduktivität und Kapazität dos dem Wellenleiter 17 gleichwertigen Parallelresonanzkreises darstellt, C ist die in Fig, I gestrichelt angedeutete Kopplungskapazität zwicchen den Kopplungsgliedern 25 j 29 und dem Punkt y_ der Innenleiter 19 und 21 der beiden Wellenleiter. Es wird angenommen, dass die Wellenleiter einander gleich sind und gleichzeitig auf dieselbe Frequenz abgestimmt werden, Dabei ist also C-, = Cp und L-, = Lp. Ferner wird angenommen, dass die Kopplungskapazität C nur einen Bruchteil jeder der Kapazitäten C-, und Cp beträgt.the valuable parallel resonance circuit, while Lp and Cp / inductance and capacitance dos are equivalent to the waveguide 17 Represents the parallel resonance circuit, C is the coupling capacitance, indicated by dashed lines in FIG two waveguides. It is assumed that the waveguides are equal to one another and at the same frequency at the same time be matched, so C-, = Cp and L-, = Lp. It is also assumed that the coupling capacitance C is only one Fraction of each of the capacities C-, and Cp.

Der Kopplungskoeffizient k zwischen den beiden Wellenleitern ergibt sich aus der Gleichung:The coupling coefficient k between the two waveguides results from the equation:

k. ^ cos² if (11)k. ^ cos ² if (11)

in welcherin which

C = C-, = Cp ist und den durch die Gleichung (1) angegebenen Wert hat, währendC = C-, = Cp and has the value given by the equation (1), while

b der Abstand zwischen dem Punkt j und dem offenen Ende 22 der Wellenleiter bezeichnet. b denotes the distance between point j and the open end 22 of the waveguide.

Die Bandbreite von solche gekoppelte Kreise enthalten den Sieben wird gewöhnlich durch die Bandbreite zwischen den äussersten Spitzen der Durchlasscharakteristik des Siebes aus gedrückt.« Wenn diese Bandbreit ez\ ω' genannt wird, ergibt sich der Kopplungskoeffizient zu:The bandwidth of such coupled circuits containing the seven is usually determined by the bandwidth between the extreme peaks of the transmission characteristic of the sieve. «If this bandwidth is called ez \ ω ', the result is the coupling coefficient to:

k .^iI _ (₁₂)k. ^ iI _ ( ₁₂ )

Aus den Gleichungen (11) und (12) geht hervor,, dass die Bandbreite der gekoppelten Wellenleiter 16 und 17 folgenden Wert hat:It can be seen from equations (11) and (12) that the bandwidth of the coupled waveguides 16 and 17 is as follows has:

,'\V = § K C₀ ω² cos² f- ., '\ V = § KC ₀ ω ² cos ² f- .

Wenn man die Gleichung (13) nach der Kreisfrenuenz differenziert und das Differential Null gleichsetzt., ergibt sich die grösste Bandbreite zu:If one differentiates equation (13) according to the circular frequency and equates the differential to zero., The result is largest range to:

c ^%e T ^l igt
Die Gleichung (.14)/befriedigt, wenn: ^c% T e ^l IGT
The equation (.14) / is satisfactory if:

ψ - Q.36 (.15) ψ - Q.36 (.15)

Demnach ergibt sich die grösste Bandbreite, wenn der Abstand b zwischen dem Punkt y_ und dem offenen Ende 22 der Wellenleiterfolgenden Wert hat:
. b = Ο..86 -ß=- = 0.86 -A= = 0,157 λ (i6)Accordingly, the greatest bandwidth results when the distance b between the point y_ and the open end 22 of the waveguide has the following value:
. b = Ο..86 -ß = - = 0.86 -A = = 0.157 λ (i6)

Wenn der Wert der Wellenlänge ;\ in dieser Gleichung derIf the value of the wavelength; \ in this equation the

Mittelfrequenz des Frequenzbandes des Siebes entspricht., bleibtCenter frequency corresponds to the frequency band of the sieve., Remains

bei/sich aus der Gleichung ergebenden Wept von b die Bandbreite des Siebes im ganzen Frequenzbereich des Siebes konstant. Die grösste Bandbreite des Siebes ergibt sich aus der Gleich-at / wept of b resulting from the equation, the bandwidth of the sieve is constant in the entire frequency range of the sieve. The largest bandwidth of the sieve results from the equal

ung (13) und kann durch entsprechende Wahl der Lage des Kopplungsglieder 23 und 29 oder des Abstandes dieser Kopplungsglieder von den Innenleitern 19 und 21, oder durch entsprechende Wahl beider Faktoren erreicht werden,ung (13) and can by appropriate choice of the position of the coupling members 23 and 29 or the distance between these coupling members from the inner conductors 19 and 21, or by appropriate Choice of both factors can be achieved,

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung'sforrn des Wellenleiters 16 der Anordnung gemäss Fig, 1, Die elektrische länge des hier dargestellten Wellenleiters l6" ist zwecks Abstimmung des Wellenleiters mittels eines im hohl ausgebildeten Innenleiter 19' axial verschiebbaren leitenden \bstimmungsorgans 33 veränderlich. Der zum Sieb gehörige andere, nicht dargestellte Wellenleiter ist ebenso ausgebildet und der die Abstimmorgano der beiden Wellenleiter miteinander verbindende Bügel 25' besteht hic-r aus Isolierstoff, Bei dieser Ausführungsform ist der Wellenleiter sowohl an seinem regelbaren Ende 34, als auch an seinem festen Ende 22 offen, Ein derartiger Wellenleiter wirkt bekanntlich als Widerstandstransformator, indem er den grossen Widerstand an seinem offenen Ende 3h- in einen kleinen Widerstand in dem von seinem offenen Ende um eine \5ertelwellenlänge entfernten Bereich Z transformiert. Es ist augenscheinlich, dass der Bereich Z sich bei Verschiebung des Einstellorgans 3^ ebenfalls in der Achsrichtung des Wellenleiters verschiebt, sodass also der hier gegebene kleine Widerstand in derselben Weist wirkt, wie der kurzschliessende Kolben 23 der Anordnung gemäss Fig.l,2 shows another embodiment of the waveguide 16 of the arrangement according to FIG The other waveguide belonging to the sieve, not shown, is designed in the same way and the bracket 25 'connecting the tuning elements of the two waveguides is made of insulating material Open, such a waveguide acts as a resistance transformer, as it is known that it transforms the large resistance at its open end 3h- into a small resistance in the area Z, which is one-fifth of a wavelength away from its open end Displacement of the setting member 3 ^ also in de r shifts the axial direction of the waveguide, so that the small resistance given here acts in the same way as the short-circuiting piston 23 of the arrangement according to FIG.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Siebes, welche sich von dem ^ieb gemäss Fig, I darin unterscheidet, dass die beiden Wellenleiter l6" und 17'' induktiv miteinander gekoppelt sind. Die Innenleiter 19'' und 21" sind dabei bis zu den das obere Ende der Aussenleiter 18" und 20''FIG. 3 shows an embodiment of the sieve according to the invention which differs from the sieve according to FIG. that the two waveguides 16 ″ and 17 ″ are inductively coupled to one another. The inner conductors 19 ″ and 21 ″ are up to the upper end of the outer conductor 18 "and 20"

abschliessenden leitenden Scheiben 31 verlängert und die Abstimmung der Wellenleiter erfolgt durch derartige Einstellung der Abstimmkolben 23 und 24, dass die elektrische Länge jedes Wellenleiters der Hälfte der der niedrigsten Frenuenz des Betriebsfrequenzbereiches des/Öiebes entsprechenden Wellenlänge . oder einem geradzahligen Vielfachen davon gleicht. Die konzentrischen Leitungen 12 und 14 enden in je einer im Innernfinal conductive disks 31 are extended and the waveguide is tuned by such an adjustment the tuning pistons 23 and 24 that the electrical length of each waveguide is half that of the lowest frequency of the operating frequency range of the corresponding wavelength. or an even multiple thereof. The concentric ones Lines 12 and 14 each end in one inside

der Wellenleiter 16" und 17" in einem Abstand e_ vom kurzgeschlossenen festen Ende der Wellenleiter angeordneten Kopplungsschleife 36 bezw, 37 und die Leitung 30 endet ebenfalls in je einer im Innern der Wellenleiter in» einem Abstandthe waveguide 16 ″ and 17 ″ at a distance e_ from the short-circuited fixed end of the waveguide coupling loop 36 and 37 respectively, and the line 30 also ends in each case one in the interior of the waveguide at a distance

irir

f vom Ende 22 der Wellenleiter angeordneten Kopplungsschleife 3S bezw, 39.f coupling loop 3S and 39, respectively, arranged at the end 22 of the waveguide.

Die Anordnung gemäss^Fig, 3 ist in elektrischer Hinsicht das Umgekehrte der Anordnung gemäss Fig.l und infolgedessen ist die Wirkungsweise beider Anordnungen dieselbe, Dies folgt aus der Tatsache, dass das Verhalten eines elektrischen Netz«The arrangement according to ^ Fig, 3 is in electrical terms the reverse of the arrangement according to Fig.l and consequently the mode of operation of both arrangements is the same. This follows from the fact that the behavior of an electrical network «

von Werkes entweder durch die sich unter der Ei nwirkung/ züge führt en.of work either through which it leads itself under the influence / trains.

Spannungen ergebenden Strömen oder durch die sich unter der Einwirkung von zügeführten Strömen ergebenden Spannungen ausgedrückt wird, Demgemäss stehen zwei elektrische Netzwerke im umgekehrten Verhältnis zueinander., wenn die Ströme und Magnetfelder des einen Netzwerkes durch gleichwertige Spannungen und elektrische Felder an entsprechenden Punkten des anderen Netzwerket ersetzt werden können, die Induktivitäten und Kapazitäten des einen Netzwerkes an den entsprechenden Punkton des anderen Netzwerkes miteinander vertauscht sind, die Widerstände des einen Netzwerkes im anderen Netzwerk durchCurrents resulting from voltages or expressed by the voltages resulting from the action of supplied currents Accordingly, two electrical networks are inversely related to each other, if the currents and Magnetic fields of one network through equivalent voltages and electric fields at corresponding points of the other network can be replaced, the inductances and capacitances of one network to the corresponding Points of the other network are interchanged, the resistances of one network in the other network through

-en
entsprechende Leitfähigkeit/ersetzt sind und die Reihen-und-en
corresponding conductivity / are replaced and the series and

Parallelschaltungen sowie die offenen Kreise und die kurzgeschlossenen Kreise in den beiden Netzwerken miteinander vertauscht sind.Parallel connections as well as the open circuits and the short-circuited circuits in the two networks interchanged are.

Aus den Fig, 1 und 3 ist nun ersichtlich, dass die gegenseitigen kapazitiven Kopplungen der elektrische Felder in der Anordnung gembss Fig, 1 in der Anordnung gemäss Fig, 3 durch gegenseitige induktive Kopplungen der entsprechenden magnetischen Felder ersetzt sind. Die an ihrem Ende 22 offenen und einen hohen Widerstand aufweisenden Wellenleiter Io und 17 sindFrom FIGS. 1 and 3 it can now be seen that the mutual capacitive coupling of the electric fields in the Arrangement according to FIG. 1 in the arrangement according to FIG. 3 by mutual inductive coupling of the corresponding magnetic Fields are replaced. The waveguides Io and 17 are open at their end 22 and have a high resistance

durch an ihrem entsprechenden Ende 24" kurzgeschlossene und einen geringen Widerstand aufweisende Wellenleiter 16" und 17'' ernetzt, sodass sich an diesem Ende der Wellenleiter statt der bei dor Anordnung gemäss Fig. 1 auftretenden höchsten Spannungen bbi der Anordnung gemäss Fig, 3 die grössten Ströme ergeben. Die Wellenleiter 16 und 17 sind durch die Kolben 23 und 24 kurzgeschlossen und haben daher im Abstand von einer VierteL-wellcnläni-'c von ihrem offenen Ende 22 ihren Bereich kleinsten Widerstandes, während die Wellenleiter 16'' und 17'' offen sind und daher in _inem Abstand von einer Viertelwellenlänge von ihrem kurzgeschlossenen. J^nde 22" ihren Bereich grössten Widerstandes haben. Infolge der hierdurch erwiesenen Tatsache, dass die ■"riordnune; gemäss ^ig, 3 eine völlige Umkehrung der Anordnung gemsss Fig. 1 darstellt, sind die Abstande a und e_ bezw. b und f der beiden Anordnungen einander gleich, sodass die Abstände _e und f in der oben fur die Abstände a und b angegebenen Weise bestimmt werden können.by means of waveguides 16 "and 17" short-circuited at their respective end 24 "and exhibiting low resistance so that at this end of the waveguide instead of the highest voltages occurring in the arrangement according to FIG. 1 bbi the arrangement according to FIG. 3 result in the largest currents. The waveguides 16 and 17 are through the pistons 23 and 24 short-circuited and therefore have their smallest area at a distance of one fourth from their open end 22 Resistance, while the waveguides 16 "and 17" are open and therefore at a distance of a quarter wavelength of your short-circuited. J ^ nde 22 "have their area of greatest resistance. As a result of the fact that the riordnune; according to ^ ig, 3 represents a complete reversal of the arrangement according to FIG. b and f of the two arrangements are equal to each other, so that the distances _e and f in the above for the distances a and b Way can be determined.

Die in Fig, 4 schematisch dargestellte Anordnung ist im wesentlichen gleich derjenigen gemäss Fig. 3_f mit dem Unterschied, dass ihre Einstellung nicht durch Kolben, sondern durchThe substantially equal to that in Fig, 4 is schematically illustrated arrangement in accordance with FIG. 3 _f, with the difference that their setting does not by bulb, but by

axiale Verschiebung des einen Teiles eines zweiteiligen Innenleiters erfolgt, Der hier verwendete Wellenleiter 41, der mit anderen ähnlichen Wellenleitern verbunden werden kann, besteht aus einem Aussenleiter 42, der an seinen Enden durch die Scheiben 43 und 44 abgeschlossen ist... Die Scheibe 44 hat eine zentrische Öffnung 45, welche von federnden Kontaktfingern begrenzt ist, die mit dem axial beweglichen Teil 46 des Innen-· leiters in Berührung stehen, ,welcher in den mit der Scheibe 43 verbundenen festen Teil 47 des Innenleiters hineinragt, aber von ihm isoliert ist. Zur Ankopplung des Wellenleiters dienen zwei in ihn hineinragende Schleifen 4Ö und 49. Der Wellenleiter ist also eigentlich an seinem einen J^nde kurzgeschlossen und an seinem anderen Ende offen und hat eine elektrische Länge,. welche einer ungeraden Anzahl η von Viertelwellenlängen gleich ist, wie in der Zecihnung angedeutet,axial displacement of one part of a two-part inner conductor takes place, the waveguide 41 used here, which with other similar waveguides can be connected, consists of an outer conductor 42, which at its ends through the Disks 43 and 44 is complete ... The disk 44 has a central opening 45, which is of resilient contact fingers is limited, which are in contact with the axially movable part 46 of the inner conductor, which is in contact with the disk 43 connected fixed part 47 of the inner conductor protrudes, but is isolated from it. Serve to couple the waveguide two loops 40 and 49 protruding into it. The waveguide is actually short-circuited at one end and open at its other end and has an electrical length. which equals an odd number η of quarter wavelengths is, as indicated in the drawing,

Der in ^Fig. 5 dargestellte Wellenleiter 51 besteht aus einem Aussenleiter 52 und einem. Innenleiter 53, dessen elektrische Länge zwecks Abstimmung der Anordnung durch ein in ihm. axial verschiebbares Einstellorgan 54 geändert werden kann. Der mit diesem Einstellorgan verbundere Einstellbügel 25' ist aus Isolierstoff hergestellt, Zur Ankopplung des Wellenleiters' dienen Schleifen 56 und 57. Die elektrische Länge des Wellen-·The strength in ^F. 5 illustrated waveguide 51 consists of an outer conductor 52 and one. Inner conductor 53, the electrical length of which for the purpose of coordinating the arrangement by an in it. axially displaceable adjusting member 54 can be changed. The adjustment bracket 25 'connected to this adjustment element is made of insulating material. Loops 56 and 57 are used to couple the waveguide. The electrical length of the shaft ·

ist
leiters/, ebenso wie im vorigen gall, einer ungeraden Anzahl von Viertelwellenlängen gleich,, wie in der Zeichnung angedeutet. Der Abstand e der Kopplungsschleifen vom, kurzgeschlossenen Ende des Wellenleiters wird nach den. in,Verbindung mit Fig. 3 dargestellten Grundsätzen bestimmt,is
leiters /, as in the previous gall, equal to an odd number of quarter wavelengths, as indicated in the drawing. The distance e of the coupling loops from the short-circuited end of the waveguide is according to the. in connection with the principles illustrated in FIG. 3,

Fig. 6 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf einen Rohrleiter 5Ö rechteckigen.Querschnitts mit der BreiteFig. 6 illustrates the application of the invention to a tubular conductor 50 of rectangular cross-section with the width

w und der Höhe h, Zur Abstimmung des Rohrleiters dient eine leitende Querwand 59, welcher mittels federnder Kontaktfinger 60 mit den Wänden des Rohrleiters in Berührung steht und mittels der Stellstange 6l längs des Rohrleiters verschiebbar ist ι In der Resonanzkammer des Rohrleiters ist ein rohrförmiges induktives Kopplungsorgan 62 vorgesehen, welches an seinem einen Ende mit dem Inncnleiter 63 einer zum Anschliessen des Rohrleiters dienenden konzentrischen Leitung 64 und an seinem anderen Ende mit der Wandung des Rohrleiters in Verbindung steht. Der durchmesser des Kopplungsorgans 62 wird vorteilhaft so gross gewählt, dass sein induktiver Widerstand kleiner,als der Wellenwiderstand der Leitung 64 wird. Der Abstand 1 der Querwand .59 vom geschlossenen Snde des Rohrleiters bestimmt die Resonanzfrequenz des Rohrleiters, Dieser Abstand beträgt etwas mehr als die Hälft.® der Wellenlänge der übertragenenw and the height h, A conductive transverse wall 59 is used to coordinate the pipe, which is in contact with the walls of the pipe by means of resilient contact fingers 60 and can be moved along the pipe by means of the adjusting rod 6l ι In the resonance chamber of the pipe is a tubular inductive coupling element 62 is provided, which is connected at its one end to the inner conductor 63 of a concentric line 64 serving to connect the pipe and at its other end to the wall of the pipe. The diameter of the coupling element 62 is advantageously selected to be so large that its inductive resistance is smaller than the wave resistance of the line 64. The distance 1 of the transverse wall .59 from the closed end of the pipe determines the resonance frequency of the pipe. This distance is slightly more than half the wavelength of the transmitted

*& ι* & ι

Wellenenergie. Wenn im Rohrleitcr z,B, eine S^L.-WelleWave energy. If, for example, there is a S ^ L.-Wave in the pipe

in ihm ^γν in him ^ γν

erregt wird, welche/dieselbe sinusförmige Verteilung des elek·» trischen und magnetischen Feldes hat, wie sie in den konzentrischen Wellenleitern gemäss Fig. 3 gegeben ist, wird der Abstand t_ des Kopplungsorganes 62 vom geschlossenen festen Ende des Rohrleiters in der in Verbindung mit ^Ιεζ, 3 dargelegten Weise so gewählt, dass sich eine konstante Bandbreite des durch den Rohrleiter gebildeten Siebes ergibt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass ein Bereich grössten Widerstandes sich in einer vom abgeschlossenen Ende des Rohrleiters um eine Viurtelwellenlänge entfernten Querebene ergibt, Dieser ßereich entspricht daher dem eich in der Nähe der Mitte der in ^ig, 3 dargestellten Wellenleiter ergebenden Bereich grösstan Widerstandes, Der Abstand _s des Kopplungsorganes 62 von der Seiten-is energized, which / the same sinusoidal distribution has the elec · »trical and magnetic field, as given in the concentric waveguides according to FIG. 3, the distance is t_ of the coupling organ 62 from the closed fixed end of the tubular conductor in the in conjunction with ^ Ιεζ, 3 chosen so that there is a constant bandwidth of the screen formed by the pipe conductor. In this context, it should be noted that an area of greatest resistance results in a transverse plane that is a quarter wavelength away from the closed end of the pipe. The distance _s of the coupling member 62 from the side

wand des Rohrleiters bestimmt das Mass der induktiven Kopplung und damit den mittleren Durchlassbereich des Siebes in seinem Frequenzbereich.wall of the pipe determines the degree of inductive coupling and thus the central passage area of the sieve in its Frequency range.

Anstatt des dargestellten einzigen induktiven Kopplungsorgans können natirlich, ebenso wie in der Anordnung gemäss -Fig. 3, mehrere solcher Kopplungsorgane verwendet werden und es können auch mehrere Rohrleiter der in ^ig, 6 dargestellten Art miteinander verbunden werden,Instead of the single inductive coupling element shown, of course, as in the arrangement according to -Fig. 3, several such coupling organs can be used and several pipe conductors of the type shown in FIG. 6 can also be used Kind of connected to each other,

Claims

Pat e ntan pronouns :

1, Tunable electrical screen, characterized by one or more waveguides, for changing the electrical Tuning means suitable for the length of these waveguides, as well as means for coupling one to enlarge the passage area the waveguide of suitable resistance whose connection point to the waveguide is chosen so that each waveguide has the largest pass band when it is tuned to the center frequency of its frequency range,

2, sieve according to claim 1, characterized by capacitive coupling means, which at such a distance from a fixed area of greatest resistance of the waveguides are connected to this, that each waveguide in its tuning has the largest pass band at the center frequency of its frequency range,

3, sieve according to claim 2, characterized in that at least one end of the waveguide is open and the fixed area greatest resistance '.

4, sieve according to claim 2 or 3, characterized in that the coupling means at one between said fixed Area of greatest resistance and the adjustable area of lowest resistance determined by the tuning means Waveguide located point are arranged.

5, sieve according to claim 4, characterized in that the tuning means are composed of adjustable along the waveguide, their electric field closing conductive bodies exist.

6, sieve according to claim 1, characterized by inductive coupling means, which at such a distance from a

fixed area of lowest resistance of the waveguide connected to this, that every waveguide in its tuning has the largest passband at its center frequency of its frequency range,

7, sieve according to claim 6, characterized in that at least one end of the waveguide is short-circuited and forms the area of lowest resistance,

#. Sieve according to claim 6 or 7, characterized in that the coupling means are attached to one between said fixed Area of lowest resistance and the adjustable area of highest resistance determined by the tuning means the point located on the waveguide.

9. Sieve according to claim 7 or Ö, characterized in that the electrical length of the waveguides at their resonance frequency is equal to half a wavelength or an integral multiple thereof and the waveguides at one of them End by fixed and at their other end by movable short-circuit means are closed.

10. Sieve according to one or more of the preceding claims, characterized in that the distance of the coupling means from the said fixed area is greatest or smallest Resistance is equal to 0.15ÖX, where λ. the wavelength corresponding to the center frequency of the frequency range of the waveguide is.

11. Sieve according to one or more of the preceding claims, characterized in that there are several tunable Contains waveguides, which are coupled to one another at such chosen points of their length that the sieve at its Matching to the center frequency of its frequency range has the largest pass band.

12. The screen of claim 11, characterized in that the distance of the coupling means to the largest .gegenseitigen'Kopplung avr waveguide by said fixed range or equal to the smallest resistance Ο, 137λ. is, where λ. is the wavelength corresponding to the center frequency of the frequency range of the sieve,

13. Sieve according to one or more of the preceding claims, characterized in that the tuning means of Waveguides are mechanically connected to each other,

14. Sieve according to one or more of the preceding claims, characterized in that the waveguide consists of concentric lines exist.