FI76450B - Mantelvaogspaerr. - Google Patents

Description

76450

Vaippa-aa 11onrajoitin - mantelvägsspärr

Keksintö koskee vaippa-aa1Ionrajoitinta käyttötaa-juusalueella toimivia symmetrisiä antenneja varten, joissa on 1iitäntädipo1i ja siihen suoraan tai kapeakaistaisella symmetrointie 1ime 11ä liitetty ulkoisella eristysv aipa 11 a 5 varustettu k o axia a 1ik aape 1i , edullisesti televisiovastaanot-toa varten koko UHF-alueella 470...790 MHz, jossa koaxiaali-kaapelin anennin puoleinen alkukappale on sijoitettu kauas ja siihen liittyvä koaxiaa 1ikaape1in osa lähelle meta 11ik annatin-osaa .

10 Tunnetuilla tämän kaltaisilla UHF-vastaanottoanten-

neilla on 1iityntädipo1ina kokoaa1todipo1i, jolla on noin 300 Ohmin 1iityntävastus, ja koaksiaalikaapelin, jonka aaltovastus on 75 Ohmia, liittämistä varten puoliaallonohituskytkentä, joka toimii symmetrisointimuuntajana . Tämä on tosin yksinker-15 täistä ja edullista, mutta kapeakaistaista (UHF-alueen IV/V

rajoilla esiintyy kaistan keskiosaan verrattuna jopa 40° vaihe-eroja), joten resonanssitaajuudesta poikkeavilla käyttötaajuuk-silla ei koaksiaalikaapeliin syötetä ainoastaan dipolin vuoro-vaihe jännitteestä syntyvää hyötyaaltoa, vaan myös dipolin tasa-20 vaihejännitteestä aiheutuvat tasavirrat.

Nämä kulkevat niin sanottuina vaippa-aaltoina koaksiaalikaapelin ulkojohtimella ja osilla antennin metallikanna-tinosaa ja pystyputkea, jotka toimivat toisena johtimena. Tämän takia antennin hyötysuhde pienenee ja sen suuntakuvio muut-25 tuu suuresti. Päävastaanottosuunta voi poiketa jopa 20° oletusarvosta (kääntyvä), sivu- ja takamaksimit tulevat suuremmiksi sekä solmukohtavaimennukset pienemmiksi, erityisesti suunnissa, jotka ovat kohtisurassa päävastaanottosuuntaa vastaan.

30 Lisäksi voivat tasavirtojen taajuudesta riippuvat heilahtelut aiheuttaa hyötyaaltojen taajuudesta riippuvaan hyötysuhdekäyrään epäsäännöllisyyksiä (epäjatkuvuuskohtia).

Puoliaallonohituskytkennän lisäksi, joka toimii vaippa- 35 2 76450 aallon rajoittimena pienellä taajuuskaistalla resonanssitaa-juuden ympärillä, tunnetaan myös kapeakaistaisia, mutta ei johtavia symmetriso intie 1emen11ejä ja vaippa-a a 1lonrajoi11imia, joissa koaksiaalikaapelin alkukappale on ympäröity neljännes-5 aal1onrajoi11ime 11 a, tai varustettu yhdensuuntaisesti kytketyllä, päästää oiko su1jetu11 a koaksiaalikaapelin palalla, joka myös on viritetty ne 1jänne s aa 11oresonanssiin. Tällöin on rajoitin sekä kaapelipala oikosuljetusta päästään liitetty joh-tavasti läpimenevän koaksiaalikaapelin u 1 kojohtimeen, jolloin 10 tämän eristysvaippa on katkaistu, eikä se enää toimi kaapelin ulkojohtimen ruostesuojana.

Keksinnön tarkoituksena oli tehdä alussa kuvatun kaltainen vaippa-aa 11 onrajoitin, joka vaimentaa yksinkertaisella ja edullisella tavalla tasavirtoja laajakaistai s esti ko-15 ko käyttötaajuusalueella, eikä vaadi johtavaa yhteyttä koaksiaalikaapelin ulkojohtimen kanssa.

Tehtävä on ratkaistu siten, että lähellä metallin-kannatinosaa oleva koaksiaalikaapelin osa on ympäröity me-ta 11ikuore 11 a ja että antennin puoleisen alkukappa leen samoin 20 kuin koaksiaalikaapelin metallikuorella ympäröidyn osan pituus on silloin ne 1jännesaallonpituus käyttötaajuusalueella.

Keksinnön mukainen vaippa-aal1onrajoitin voidaan siis rakentaa ilman mitään erityisosia, joita antennissakaan ei tarvita, joten se on erittäin edullinen. Lisäksi siinä 25 ei ole johtavaa liitäntää kaapelin ulkojohtimen kanssa, joten tämän ruostesuojaus säilyy ulkoisen eristyskotelon ansiosta täydellisenä.

Keksinnön mukaisen, laajakaistaisen kokoaaltolii-tyntädipolin omaava UHF-vastaanotinantennia varten tarkoi-30 tetun, vaippa-aallonrajoittimen edullisessa käytössä on tämä varsutettu symmetriso intimuuntajaila, edullisesti puoli-aallonohituskytkennällä, jotta noin 300 Ohmin dipo1i1iitäntä-vastus voidaan muuntaa koaksiaalikaapelin aaltovastukseksi ( 75 Ohm).

35 il 3 76450

Patenttivaatimuksen 3 mukaisessa, keksinnönmukaisen vaipna-aallon rajoittimen edullisessa toteutuksessa ovat alku-kapnale ja metallikuoren sisällä oleva koaksiaalikaanelin osa niin oitkiä, että käyttötaajuusalueella tai sen alapuolella, 5 edullisesti sen alarajan läheisyydessä, syntyy neljännesaalto-resonanssi.

Käytännössä kokeilluilla keksinnönmukaisilla vainaa-aallon rajoitt imilla , jotka on tarkoitettu IJIIF-vastaanot inantenne ja varten, on aaltovastus Z suuruusluokaltaan noin 300 Ohrn. Kun ml 10 sen lopussa vaikuttaa noin 10 Ohmin vastus R ^, saadaan kaane-

mP

Iin alussa resonanssitaajuudelle kaavan R „.Π „ = Z „ mukaisesti ml m/ ml vastus R , suuruudeltaan noin 3 kOhmia, ioka on vli sata kertaa ml suurempi kuin muunnettu dinoliliitäntävastus (75 Ohn). Muuntavan kaapelinosan suuren aaltovastuksen Z „ takia svntw laaian ml 15 taajuusalueen rajoille korkea impedanssi, joka on riittävä vaimentamaan vainna-aallot.

Koaksiaalikaapelin uikojohdin on sisäjohtimen metalli-kuoren sisäpuolella koaksiaalisessa kaanelinoalassa, jonka ulko-johdin on metallikuori ja jonka eriste toimii ulkoisena kaaoe-20 livaippana. Antenneissa käytettävissä koaksiaalikaapeleissa, joiden uikojohtimen halkaisija on noin 5 mm, on tällä kaaneli-nalalla noin 10 Ohmin aaltovastus Z ^ ia oieni vaimennus, koska se on erittäin lyhyt. Sen loppupäässä on jälleen korkean aalto-vastuksen omaava johdin vaippa-aalloille, koska uikojohdin on 25 hvvin kaukana antenninkannattimesta ja oyst^outkesta, tai se on viety pystyoutkeen, jolla on suuri vanaa halkaisija. Vastus R „ kaapelin lopussa metallikuoren sisällä on epämääräinen, koska se riippuu kaapelijohteesta. Se on kuitenkin myös epäsuotuisissa olosuhteissa suurempi kuin 10 Ohm, koska seuraa--50 valla johtimella on korkea aaltovastus ia huomattava vaimennus teräskannatinputken säteilyn ja häviöiden ansiosta. Vastus R _ liitetyn kaapelinpalan alussa on täten resonanssiaallonoi-m2 tuudella pienempi kuin 10 Ohmia,ja erittäin laajan aaltoalueen laidoilla on vastaavanpienuinen impedanssi. Näistä seistä ei- 4 76450 vät kummankaan johtavan kaaoelipalan pituudet ia niiden edellyttämien resonanssitaa.iuuksien suuruudet ole kriittisiä.

Symmetrisointimuunta.iana kävtettavan ouoliaallonohitus-kvtkennän resonanssitaajuus on yleensä hieman kävttötaaiuus-5 alueen vlenmän ra,iän alapuolella, jotta siellä esiintyvä an-tenninhyötösuhteen maksimiarvo tulee mahdollisimman suureksi. Tällöin on kummankin muuntavan johdinkaooaleen pituudet mitoitettava siten, että koaksiaalikaapelin sisääntulovastus on suuri kävttötaaiuusalueeen alaosassa* Johdinkanoaleiden oituuk-10 sista lasketut resonanssitaajuudet voivat sijaita nvös kävttötaa juusalueen alarajan alapuolella, koska näiden johdinkapoa-leiden osat kompensoivat päissä vaikuttavien näennäisvastuksien kapasitiivisia näennäisosia, ja halutut ominaisuudet voidaan saavuttaa erittäin laajalla taajuusalueella. Tämä ei päde ai-15 noastaan suuntakuvion parantumiseen, vaan myös edellämainittujen eoäsäännöllisvvksien poistamiseen hyötysuhteen taajuusvasteesta kävttötaajuusalueen alemmassa osassa. Tästä johtuen voi mvös antennin hyötysuhde parantua, koska siihen riittävä antennin vastuksen sovitus koaksiaalikaapeliin voidaan suo-20 rittaa.

Toinen edullinen toimenpide, jotta saavutetaan haluttu pieni vastus koaksiaalikaapelin alkukappaleen lopussa, on patenttivaatimuksen 4 mukaisesti sellainen, että koaksiaalikaapelin osa metallikuoren sisällä ympäröidään eristeellä, jolla on 25 erittäin suuret jännitehäviöt ja/tai hyvin suuri dielektrisvvs-vakio. Tällöin voi metallikuori olla niin lvhvt, että siihen liitetty kaaoelipala toimii kondensaattorina, joka on rinnakkain pienen vaimennusvastuksen kanssa, tai jonka kapasitanssi on suuren dielektrisyvsvakion ansiosta erittäin suuri, ja muo-30 dostaa vielä alimmalla kävttötaajuudella pienen loisvastuksen.

Vaatimuksen 5 mukaisessa, keksinnönmukaisen vaippa-aallon rajoittimen edullisessa toteutuksessa voidaan koaksiaalikaapeli painaa pituussuuntaisen raon kautta, jonka levevs on 5 76450 pienempi kuin koaksiaalikaapelin ulkohalkaisija, metallikanna-tinosaan kiinnitetvyp, riittävän joustavaan metallikuoreen.

Mäin saavutetaan se etu, että metallikuori voidaan jo antennin valmistusvaiheessa kiinnittää pysyvästi antenninkannattimeen, 5 ja asennuksen aikana koaksiaalikaapeli liitetään yksinkertaisella tavalla ainoastaan siihen.

Keksinnönmukaisen vaiona-aallon rajoittinen seuraava edullinen toteutus nerustuu vaatimuksen 8 mukaisesti siihen, että metallikuoressa on useampia poikittaisten rakojen toisis-10 taan erottamia puristimia, joista vain osa painaa asennettua koaksiaalikaapelia. Mäin helpottuu kaapelin liittäminen, koska huomattavasti lyhentyneet puristimet voidaan ^ksi kerrallaan joustavasti vääntää auki.

Kuvissa on esitetty keksinnönmukaisen vaippa-aallon ra-15 joittimen kaksi eri toteutusesimerkkiä, kumpikin antennin kanssa.

Kuvissa 1 ja 3 on kvseiset antenninosat esitetty sivulta, ja kuvat 2 ja 4 ovat antenninkannatt imen läpileikkauksia, joissa näkyy metallikuori ja koaksiaalikaapeli.

Kuvissa 1 ja 2 on esitetty vain osa toteutusesinerkin 20 mukaisesta metallisesta pitkittäiskannattimesta (3), johon on kiinnitetty vastaanotindipoli (1) kaaoelinliitvntänistorasioi-neen (2), sekä kuvasta puuttuvat suuntaajat ia heijastimet. Metalliputkesta tehtyyn pitkittäiskannattimeen (3), jolla on suor rakulmainen poikkileikkaus, on peltiruuvein (4) kiinnitetty 25 metallikuori (5), jolla on kaksi toisiaan vastaan symmetristä joustavaa puristinta (6). Nämä jättävät pitkittuisraon (7) vapaaksi, jonka levels on pienempi, kuin tämän raon (7) läoi metal likuoren (5) sisälle painetun koaksiaalikaapelin ( -) halkaisija, jonka uikojohdin (9) on ympäröity suo jaerist^sv/aipal-30 la (10).

Koaksiaalikaapelin (8) alkuosalla (11) on kaanel.inlii-tvntäpistorasian (2), jossa on kuvasta nuuttuva liityntä svmmet-risointimuuntajaan, ja metallikuoren (5) välisellä, matkalla suuri etäisyys pitkittäiskannattimeen (3).

76450

Alkukappaleella (11) ja netallikuorella (5) on molemmilla sellainen pituus, että kävttötaa.juusalueella svntvv vainna-aalloille erittäin suuri sisäänmenovastus.

Kuvien 3 .ia 4 mukaisessa toteutusesimerkissa on kävtet-5 tv niin sanottua etumastoantennia, jossa metallikuori (13) on kiinnitetty/ oeltiruuvein (14) kuvasta muuttuvan heijastinvar-.iostimen kannatt imeen λ 13); Me tali ikuoreen (13) on tehtv noi-kittaisten rakojen (15) avulla joustavat ouristimet (16) ja (17). Pitkittäisraon (13), -jonka läpi koaksiaalikaapeli (3) on oai-10 nettu kannattimelle (13) ja puristimiin (16) ia (17), levevs on pienen puristimen (16) kohdalla pienempi kuin kaapelin (3) ulkohalkaisi.ja, ja leveiden puristimien (17) kohdalla suurinpiirtein vhtäsuuri kuin tämä ulkohalkaisi.ja, iotta koaksiaalikaapelin (3) sisäänveto olisi helpompaa.

15 Alkukaopaleen (16) ja metallikuoren (13) pituudet on mitoitettu samalla tavalla kuin ensimmäisessä toteutusesimerkissa.

Il

Claims (6)

7 PATENTTIVAATIMUKSET 76450

1. Vaippa-aallon rajoitin käyttötaajuusa luee11 a toimivia symmetrisiä antenneja varten, joissa on liitäntä-dipoli ja siihensuoraan tai kapeakaistaisella symmetrointi-elimellä liitetty ulkoisella eristysvaipalla varustettu 5 koaxiaa 1ikaape 1i, edullisesti televisiovastaanottoa varten koko UHF-alueella 470...790 MHz, jossa koaxiaa 1ikaape 1in antenninpuoleinen alkuösa on sijoitettu kauas ja siihen liittyvä koaxiaa 1ikaape1 in osa lähelle meta 11ik annatinosaa, tunnettu siitä, että lähellä meta 11ik annatin osaa 10 (3, 13) oleva koaxiaa 1ikaape1in (8) osa on ympäröity metalli- kuorella (5, 12), ja että antenninpuoleisen alkuosan (11, 19) samoin kuin ko axiaa 1ikaape 1in (8)meta 11ikuore 11 a (3, 12) ympäröidyn osan pituus on silloin ne 1jännesaallon-pituus käy11ötaajuusa1uee11 a.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaippa-aallon rajoitin, tunnettu siitä, että 1iitäntädipo1iin (1) yhdistämistä varten on edullisesti puo1iaa1to-ohitus-johdoksi muodostettu symmetrisointimuuntaja.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaippa-aal-20 lon rajoitin, tunnettu siitä, että alkuosa (11, 19) ja meta 11ikuoren sisällä oleva koaxiaa 1ikaape1 in osa ovat niin pitkiä, että käyttötaajuusalueen sisällä tai alapuolella, edullisesti sen alarajan lähellä syntyy nel-j ännesaaltoresonanssi .

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1...3 mukainen vaippa-aallon rajoitin, tunnettu siitä, että koaxiaa 1ikaape1in osa metallikuoren (5, 12) sisällä on ympäröity eristysaineella, jolla on hyvin suuret suurjän-nitehäviöt ja/tai hyvin suuri dielektrisiteettivakio.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1...4 mukainen vaippa-aallon rajoitin, tunnettu siitä, että koaxiaalikaapeli (8) on pituusuuntaisen raon (7, 18) kautta, jonka leveys on pienempi kuin koaxiaa1ikaape1in (8) uikoha1 kaisija, painettavissa metallikannatinosaan (3, 13) 35 kiinnitettyyn, riittävästi joustavaan metallikuoreen (5, 12). 8 76450

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen vaippa-aallon rajoitin, tunnettu siitä, että metallikuoressa (12) on useampia poikittaisten rakojen (15) toisistaan erottamia puristimia (16, 17), joista vain 5 osa (16) painaa asennettua koaxiaalikaapelia. t) 76450