DES0002371MA - Frequenzunabhängiger Wirkwiderstand - Google Patents

Description

Siemens & Halske Berlin-Siemensstadt, den Aktiengesellschaft

Frequenzunabhängiger Wirkwiderstand.

In der Hochfrequenztechnik werden oft Widerstände benötigt, welche bei der jeweiligen Betriebsfrequenz oder in dem in Präge kommenden Frequenzbereich einen frequenzunabhängigen reinen Wirkwiderstand darstellen. Ein solches Bedürfnis liegt z.B. vor, wenn im Hochfrequenzprüffeld die von einem zu prüfenden Sender abgegebene Energie vernichtet werden soll, um seine Leistung festzustellen oder um ihn ohne Strahlung über die Antenne auf seine Betriebsfrequenz abzustimmen. Pie Wirkwiderstände dienen dann gewissermassen als künstliche Antenne.

Vorliegende Erfindung hat nun einen Wirkwiderstand für μ ^requenae» zum Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass Leiter aus geeignetem Widerstandsmaterial (z.B. Kohle_e SiIit, Konstanten usw.) nebeneinander in einem solchen gegenseitigen Abstand und einer solchen Lage gegeneinander angeordnet sind, dass der Wellenwiderstand konstant ist.

Zur Erläuterung des erfindungsgemässen Widerstandes sind in den Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele zur Darstellung gebracht. Die Figur 1 zeigt z.B. ein mit Luft 1 gefülltes rohriörraiges Gefäss 2 aus Glas in Aufsicht, in welchem als Behälter für die hier bandförmigen Leiter 3 und 4 aus Widerstandsmaterial wie z.B. Kohle, SiIit, Konstanten, Nickelin, Chromnickel, Eisen, Permalloy usw., zwei Glasrohre 5 und 6 stehen. Die Leiter stehen sich mit ihren Flächen parallel gegenüber. Sie werden durch die

die Glasröhren 5 und 6 durchströmende Luft gekühlt, wenn grösserc Leistungen vernichtet werden sollen. Diese hier aus src.'. parallelen bandförmigen Leitern bestehende Anordnung besitzt In dem aus der Luft 1 gebildeten Dielektrikum einen bestimmten Wellenwiderstand, bei&pielsweiee 50,.,70 Ohm, also von einer Grosse, die der Grosse des foellenwiderstandes von Antennen im UKW-Betrieb entspricht. Dieser Wellenwiderstand kann nun zum Zwecke des Abgleichs auf den gewünschten Wellenwiderstand durch ein verschiebbares, im ^efäss ?. zusätzlich vorgesehenes Dielektrikum verändert werden, In den Ausfährungsbeispiel der ilgu* 1 wird dieses Dielektrikum durch einen Stab 7 dargestellt, dessen Dielektrizitätskonstante grosser als ate der Luft 1 ist. Wird dieser Stab 7 in der Pachtung A bev.e^#;t, so wird d-er Wellenwiderstand d^r Leiteranordnung verklfinert, während bei einer Verschiebung in der Richtung B der Wellenwiderstand grosser wird'.

In der I'igur 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit Wasser als Dielektrikum und als Kühlmittel dargestellt. Um hier den gewünschten Wellenwiderstand zu erhalten, sind die bandförmigen Leiter 3 und 4 hochkant gegeneinander gestellt. Während sich in dem G-efäss ? eine ruhende Wasserfüllung 1 als Dielektrikum befindet, strömt das in den Glasröhren 5 und 6 vorhandene Wasser an den Leitern " und A mit grosser Geschwindigkeit vorbei und nimmt die freigewordene Wärme von den Leitern 3 und 4 ab. Zweckmässigerweise flieset dabei, was im übrigen auch für die Figur 1 gilt, dor Kühlstrom vom Leiterende sum Leiteranfang, um di-i Temperaturdifferent zwischen Leiter und Kühlstrom möglichst gross zu halten. Zur Änderung des Wellonwiderstandes ist in der Figur 2 beispielsweise ein Vollstab oder ein Rohr 7 vorgesehen, das mit einem Dielektrikum gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner als die von Wasser ist. .Bei Verschiebung in der Richtung A wird der Wellenwiderstand vergröscert, während durch Verschiebung in der Richtung B der Wellenwiderstand der Leiteranordnung kleiner wird.

Eine gleiche Einstellbarke-it des Wellenwiderstandes erreicht man auch, wenn man die parallelen Bänder um ihre in der Längsrichtung verlaufende Achse dr«jht, wie Pigur 3 veranschaulicht. Wächst dor Winkel ^ gegen 90°, dann verkleinert sich der Wellenwiderstand, wird der Winkel kleiner, dann steigt der Widerstände Bei O^ - 90° und 270° erreicht der Wellenwiderstand sein

Minimum, bei C^ = 0° und 180° sein MaximumJ

Bei den in den Figuren 1 und 2 gewählten Formen der g Leiter 3 und 4 wird der Hauptteil der Energie bereits am Leiteranfanp; vernichtet, während der übrige Leiterteil im we a ent lichen nur notwendig ist, um unerwünschte Reflexionen am Leiterende v/e gaudämpf en. Es ware demnach, günstiger, eine Leiteranordnung au wählen, deren Dämpfung mit wachsender Entfernung vom Leiteranfang zunimmt. Der günstigste Fall liegt vor, wenn die entstehende Wärme pro cm Leiterfläche konstant ist. In den Figuren 4 und 5 sind zwei im obigen Sinne günstige Leiterformen gezeigt. Ihre Breite a nimmt vom Leiteranfang zum Leityrende hin ab. In der Figur 4 sind die leiter hochkant gegeneinanderstehend nebeneinander angeordnet, während siw in der Figur 5 flach gegeneinanderstehend angeordnet sind. Da zur Erzielung eines über die Leiterlänge konstanten Wellenwiderstandes das Verhältnis Ij ko.nstant bleiben muss, ändert sich, wie di^s die Figuren 4 ur-:' ^c;-erkennen lassen, der Abstand D in entsprechender Abhängigkeit von der Änderung der Breite a. Ebenso wäre es natürlich aögli^l:^ die Dicke des Leiters entsprechend zu ändern oder den 3puzii'i-Dclien Widerstand des Leitermaterials nach d.un Ende au zunehmen zu lassen.

Soll die erfindungsgemässt Leiteranordnung mit .dem von dem zu prüfenden Sender kommenden HF-Sp»ieekabel verbunden werden, so ist dor Übergang von diesem Kabel zu der die künstliche Antenne bildenden Leiteranordnung nicht ohne Stoßstelle durchzuführen. Es ist deshalb zweckmaseig, die Übergangsstelle als Tiefpass mit möglichst hoher Eigenfrequenz auszubilden, wie dies in di>r Figur 6 schematise!! dargestellt ist. In der Figur .7 ist im Schnitt der konstruktive Aufbau einer solchen Übergangsstelle wiedergegeben. Aussenleiter und Innenlciter des Energiekabols sind über kupferne Zuleitungsbänder 2 mit einem bestimmten Induktivitätswort mit den bandförmigen Leitern 3 und 4 verbunden. Diesen Verbindungsstellen steht eine gegebenenfalls zur Widerstands an pas sung verstellbare Platte 5 gegenüber, so dass hier eine Kopfkapazität mit einstellbarem Viert vorhanden ist. Induktivität und Kapazität worden jetzt so gewählt, dass \/·χ gleich dem Wellenwiderstand der Leiteranordnung ist, so dase damit cj .■. praktisch stoßstellenfreie Übergangsstelle zwischen dtm Kabel und der Leiterauordnung geschaffen ist» Anstatt die Übergangfestelle als T-GIic4 auszubilden, kann sie auch als μ -Glied e:L\..j

Tiefpasses oder als H&lb-Glied ausgebildet werden.

Ss mag manchm&l im Interesse ein^s einfachen Aufbaues .'.Weckmassig sein, die Anordnung abglichst kurz zu halten. Da dann aber die Leitcrdlmpfung nicht mehr ausreicht, um den Widerstsui genügend rcflexionsfrei zu halten, kann iran daran denken? die Leiteranordnung am i>n&e durch einen Ohraschen Widerstand absuschliessen. Die genaue Einhaltung ces Phasenwinkels dos Abschluss-Widerstandes ist dabei nicht wichtig, da eine noch bestehende Restr&flexion noch weitgehend we ρ gedämpft wird.

Ein beispie l^weise-r Aufbau ven crfindungsge-m'lSDen Wirkwider- ~standes mit hocnkant gegeneinander ste-ir nden parallelen Leitern lot schematisch in der Figur 8 gezeigt. In einem mit Wasser gefüllten Glaügcfiss 1 sind drei Glasröhren aufgestellt, von denen <?ic Glasröhren 2 und 3 die- bandförmigen Leiter 4 und 5 enthalten. Das Glasrohr 6 ist mit einc-m Dielektrikum gefüllt und dient durch &eine Verschiebung in der Richtung A oder B aur Veränderung des Wellenwiderstandes. £ur Kühlung der bandförmigen Leiter 4 und 5 wurden die Glasröhren 2 und 3 von V/asc* durchflossen. Der Anschluss des in der Figur 8 schematisch dargestellten Wirkwiderstandes an das vom Sender komisende Hocl frcquenzspeisekabel ist in der Figur 9 schematisch zur Darstellung gebracht. Der Auspenleiter 1 des Kabels ist über de,s kupferne Zuleitungsband 2 Mt dem bandförmigen Leiter 5· und der Innenleitei* 3 mit dem bandförmigen Leiter 4 durch das kupftme Zuliiitungsband 6 verbunden. Isolierstücke 7 und 8 halt an die aus einem Kupferbaud bestehende Belegung y in dem aur Erzielung des gewünschten Kapasitätswertes erforderlichen Abstand von den kupfernen Zulcitungsbändern 2 und 6.

Mit der erfindungsgxmässen Leiteranordnung kann die Leistung eines zu prüfenden Senders beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass die an der Leiteranordnung auftretende Spannung gemessen und aus dieser und deni bekannten ftollenv/iderstand der Anordnung die Lr-istung errechnet wird. Es ist aber auch möglich, die Leistung aus der durchxliessenden Tüassermcngi und ihrer Temperaturerhöhung zu ermitteln.

Die erfindungsgemässe Leiteranordnung aus Widerstandsmaterial ist insbesondere gegenüber den bisher verwendeten koaxialen

Claims (15)

Leiteranordnungen geeignet, auch grosse HF-Leistungen, gegebeuen falls bei genau bekanntem und einstellbarem ;Hochfrequenzwider·- stand, au vernichten. 9 Figuren .15 Ansprüche Patentansprüche.

1. Wirkwiders tarid'/, dadurch gekennzeichnet, dass Leiter .aus

geeignetem Widerstandsmaterial (z.B. Kohle, Silit, Konstanten usw.) nebeneinander in einem solchen gegenseitigen'Abstand und in einer solchen Lage gegeneinander- angeordnet sind, dass der Wellenwiderstand konstant ist.

2. Wirkwiders.ΐand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter bei gleichem Querschnitt parallel nebeneinander angeordnet sind.

3· Wirkviiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter bei sich änderndem Querschnitt in zur Erzielung eines konstanten Well enviid er Standes sich entsprechend änderndem Abstand nebeneinander angeordnet sind.

4. Wirkwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennaeiehnet,-äaec die Leiter als flache Bänder ausgebildet sind.

5. Wirkwider stand nach Anspruch 4, dadurch .gekennzeichnet,- dafjc die bandföimigen Leiter bei gleichem Querschnitt mit einander zugekehrten Flachen parallel angeordnet sind,

6. Wirkwiderstand nach Anspruch 4, da-durch-gekennzeichnet, dass die bandförmigen Leiter bei gleichem Querschnitt hochkant gegeneinanderstehend parallel angeordnet sind.

7. Wirkwiderstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmigen Leiter bei gleichem Querschnitt um in der Längsrichtung verlaufende Achsen drehbar angeordnet sind.

8. Wirkwiderstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,' dase die bandförmigen Leiter bei sich änderndem Querschnitt mit den einander zugekehrten, sich ändernden Flächen in-sich dementsprechend änderndem Abstand nebeneinander angeordnet sind»

9. Wirkwider st at! & nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmigen Leiter bei sich änderndem Querschnitt hochkant gegeneinanderstehend in sich dementsprechend änderndem Abstand nebeneinander angeordnet sind.

10. Wi-rkwiderstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmigen Leiter in getrennten Behältern angeordnet sind, welche von einem zur Kühlung der Leiteroberflache dienenden Medium durchströmt werden.

11. Wirkwider stand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da..: die Behälter in einem das Dielektrikum zwischen den Leitern aufnehmenden Gefäss angeordnet sind.

12. Mrkwiderstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das3 in dem Gefäss ein zwischen den' Leitern verschiebbares Dielektrikum mit einer von der Dielektrizitätskonstante des Gefässdielektrikums abweichenden Dielektrizitätskonstante vorgesehen ist.

13. Wirkwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine swisehen dem HochfrequenaspeiseJcabel und den Leitern vorgesehene Übergangsstelle als Tiefpass mit möglichst hoher Eigenfrequenz ausgebildet ist.

14. Wirkwiderstand nach Anspruch 15_; dadurch]gekennzeichnet, dass der Tiefpass aus induktiv wirkenden .Zuleitungsbändern und Kopfkapazität besieht, deren Induktivität und Kapazität so gewählt sind, dass Jr^- gleich den Wellenwiderstand der Leiteranordnung ist.

15. Wirkwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, g.?.,l»lj die Leiter bei nicht ausreichender Dämpfung am Ende mit einem Ohmeichen Abschlusswiderstand versehen sind.