DE1125018B - Transformationsleitung mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches veraenderbarem Wellenwiderstand - Google Patents

Description

• Transformationsleitung mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbarem Wellenwiderstand Es ist bekannt, koaxiale Leitungstransformatoren n* veränderbarem Wellenwiderstand derart aufzubauen, daß ihr Wellenwiderstand in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Leiteranordnung veränderbar ist. Derartige Transformationsleitungen ermöglichen die Anpassung von Verbraucherwiderständen, z. B. Antennen, an den Innenwiderstand der zugehörigen hochfrequenten Spannungsquellen oder an den Wellenwiderstand einer Speiseleitung. Hierzu werden mit Vorteil Leitungsstücke von i/4 oder auch 2/8 Länge verwendet, deren Exzentrizität z. B. durch radiale Verschiebung eines über federnde Muffen gehaltenen Leiterteilen veränderbar ist. Bei anderen Ausführungsformen ist ein fest angeordneter Innenleiter vorgesehen, wobei der Außenleiter aus einem Hohlzylinder mit einer exzentrisch angeordneten Bohrung besteht, der in einem Führungsrohr drehbar angeordnet ist. Für die Übertragung großer Leistungen bei gleichzeitiger weitgehender Veränderbarkeit des Wellenwiderstandes erfordern diese Anordnungen sehr große Außenabmessungen, was insbesondere im Hinblick auf die zwischen den beweglichen Teilen notwendigen Kontaktstellen zu Schwierigkeiten führt.
• Es ist auch eine Transformationsanordnung bekannt, bei der ein mit dem Außenleiter einer im wesentlichen koaxialen Leitung verbundener Stempel in Richtung auf den Innenleiter bewegt werden kann. Mit dieser Anordnung läßt sich jedoch der Wellenwiderstand der Transformationsleitung nur, ausgehend von dem Wert der koaxialen Leiteranordnung, in Richtung auf kleinere Wellenwiderstandswerte verändern.
• Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei einer Transformationsleitung mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbarem Wellenwiderstand erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß der Abstand der Leitungselemente der die Transformationsleitung bildenden Leiteranordnung, ausgehend von einer im wesentlichen koaxialen Leiteranordnung, in zwei verschiedenen Richtungen derart veränderbar ist, daß sich bei einer Verschiebung in einer Richtung für den Wellenwiderstand der Leiteranordnung größere und bei einer Verschiebung in umgekehrter Richtung kleinere Wellenwiderstandswerte ergeben als bei der koaxialen Anordnung der Leiterelemente. Während bei den bekannten Anordnungen, ausgehend von einer koaxialen Leitung, nur die Einstellung kleinerer Wellenwiderstandswerte bei exzentrischer Leiteranordnung vorgesehen war, ist es bei der erfindungsgemäßen Transformationsleitung möglich, neben kleineren auch größere Wellenwiderstandswerte einzustellen. Es ist zwar bei den bekannten Anordnungen unter bestimmten Voraussetzungen ebenfalls möglich, größere und kleinere Wellenwiderstandswerte als in der Mittelstellung einzustellen. Dies setzt jedoch voraus, daß die Leiteranordnung in ihrer mittleren Lage bereits exzentrisch verläuft und in einer Richtung mit zunehmender Exzentrizität (geringere Wellenwiderstandswerte) und in der anderen Richtung mit abnehmender Exzentrizität (größere Wellenwiderstandswerte) verstellt wird'. Die obere Grenze des einstellbaren Widerstandsbereiches ist dabei stets durch den Wellenwiderstandswert der koaxialen Leiteranordnung gegeben. Dagegen ist die Mittellage bei der erfindungsgemäßen Transformationsleitung und damit auch der mittlere Wellenwiderstandswert durch die etwa koaxiale Leiteranordnung gegeben und kann von hier aus in zwei Richtungen verändert werden, so daß sich ein entsprechend größerer Einstellbereich für die Transformation ergibt. Bei vorgegebenem Einstellbereich für die Wellenwiderstandswerte ergibt sich damit gegenüber den bekannten Anordnungen ein geringerer Platzbedarf für die Außenabmessungen der Transformationsleitung.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Innenleiter und der größte Teil des Umfanges des Außenleiters feststehend und in ihrer Lage zueinander unveränderbar angeordnet sind und nur ein kleiner Teil des Umfanges des Außenleiters in seinem Abstand zum Innenleiter veränderbar ist. Dadurch läßt sich eine bessere Kontaktgabe zwischen den festen und den beweglichen Teilen der Transformationsleitung erzielen, und es ist nur in einer Richtung für die Verschiebung des beweglichen Teiles des Außenleiters ein größerer Spielraum vorzusehen.
• Ein einfacher mechanischer Aufbau der Transformationsleitung ergibt sich, wenn Innen- und Außenleiter einen reckteckigen Querschnitt aufweisen, wobei eine Seitenfläche ganz oder teilweise in Richtung auf den Innenleiter beweglich ist. Es ist auch möglich, als beweglichen Teil des Außenleiters eine ebene metallische Platte zu verwenden, die mit den feststehenden Seitenwänden über flexible Bänder verbunden ist. Diese Bänder können, z. B. durch Löten, an den Seitenwänden befestigt sein, so daß bewegliche Kontaktstellen vermieden sind. Dadurch, daß der Innenleiter und die bewgliche Platte einander mit einer ebenen Fläche gegenüberliegen, ergibt sich auch bei geringerem Abstand eine hohe Spannungsfestigkeit der Transformationsleitung, die dadurch noch weiter verbessert werden kann, daß die Kanten des Innenleiters und der beweglichen Platte abgerundet werden.
• In vielen Fällen ist, insbesondere bei der Übertragung großer Frequenzbereiche, neben der Veränderung des Wellenwiderstandes auch eine Veränderung der elektrischen Länge der Transformationsleitung erwünscht. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß zwischen Außen- und Innenleiter ein Isolierstoffkörper angeordnet wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante den Wert Eins wesentlich übersteigt. Die Wellenlänge längs einer mit Dielektrikum gefüllten elektrischen Leitung ist kürzer als die Wellenlänge im freien Raum, wobei für die Verkürzung die relative Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums maßgebend ist, Bei gegebenen Außenabmessungen wirkt die Einführung des Dielektrikums wie eine Vergrößerung der Leitungslänge. Dies ist bei Transformationsleitungen deshalb von besonderer Bedeutung, weil dabei in der Regel Leitungsstücke von fest vorgegebener Länge (z. B. a/4 und A/8) verwendet werden, die dadurch in ihrer wirksamen elektrischen Länge veränderbar sind. Eine Veränderung der Lage des Dielektrikums beeinüußt nicht nur die elektrische Länge der Transformationsleitung, sondern auch deren Wellenwiderstand. Das Dielektrikum kann für sich oder auch zusammen mit dem beweglichen Teil des Außenleiters in seinem Abstand zum Innenleiter verändert werden. Die Verwendung eines verschiebbaren Dielektrikums hat den Vorteil, daß keine Kontaktstellen notwendig sind. Die Änderung der elektrischen Länge wird zweckmäßig zusammen mit der Wellenwiderstandsänderung für die Transformation mit herangezogen.
• Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, bei dem eine aus zwei A/8 langen Transformationsstufen bestehende Transformationsleitung für die Anpassung von Sendeantennen dargestellt ist.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Transformationsleitung, während in Fig. 2 die Transformationsleitung im Querschnitt dargestellt ist.
• In Fig. 1 sind die beiden 2./8 langen Abschnitte der Transformationsleitung mit 1 und 1' bezeichnet. Der Anschluß der Transformationsleitung erfolgt über Koaxialstecker 2 und 3. Der Innenleiter 4 und der aus den Teilstücken 5, 6, 7 bestehende Außenleiter bilden in dieser Stellung im wesentlichen eine koaxiale Leitung. In der Deckplatte 8 sind Führungsbüchsen 9 und 10 angebracht, in denen Führungsstifte 11 und 12 gehalten sind. Bei einer Längsverschiebung der Führungsstifte 11 und 12 bewegen sich die als ebene Platten ausgebildeten Teile 6 und 7 des Außenleiters in Richtung auf den Innenleiter 4. Dadurch wird die bisher im wesentlichen koaxiale Leitungsanordnung mehr und mehr unsymmetrisch, und es ergibt sich schließlich bei geringem Abstand zwischen den Platten 6 und 7 und dem Innenleiter 4 praktisch eine Doppelleitung. Der Wellenwiderstand der koaxialen Leitungsanordnung ist dabei größer als der der Doppelleitung. Wenn der Innenleiter 4 ebenso wie die Platten 6 und 7 einen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist die bei geringem Abstand durch die Platten 6, 7 und den Innenleiter 4 gebildete Doppelleitung im wesentlichen eine Bandleitung. Durch geeignete Wahl der Dimensionen des Innenleiters 4 und der Platten 6 und 7 sowie des Teilstückes 5 haben die koaxiale Leitung und die Bandleitung verschiedene Wellenwiderstände, und beim Verschieben der Platten 6 und 7 ergeben sich entsprechende Zwischenwerte. Die Platten 6 und 7 sind über flexible Bänder 13, 13' und 14 leitend mit den Seitenwänden der Transformationsleitung verbunden. Die Platten 6 und 7 können auch unabhängig voneinander in ihrer Lage bezüglich des Innenleiters 4 verändert werden.
• In Fig. 2 ist der Abstand zwischen dem Innenleiter 4 und der Platte 7 derart verändert, daß die Feldverteilung zwischen beiden praktisch der einer Bandleitung mit zwei aus ebenen Platten bestehenden Leitern entspricht und sich der für eine solche Bandleitung ergebende Wellenwiderstand einstellt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Transformationsleitung mit stetig innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbarem Wellenwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Leitungselemente der die Transformationsleitung bildenden Leiteranordnung, ausgehend von einer im wesentlichen koaxialen Leiteranordnung, in zwei verschiedenen Richtungen derart veränderbar ist, daß sich bei einer Verschiebung in einer Richtung für den Wellenwiderstand der Leiteranordnung größere und bei einer Verschiebung in umgekehrter Richtung kleinere Wellenwiderstandswerte ergeben als bei der koaxialen Anordnung der Leiterelemente.
2. 2. Transformationsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (4) und der größte Teil des Umfanges des Außenleiters feststehend und in ihrer Lage zueinander unveränderbar angeordnet sind und nur ein kleiner Teil des Umfanges des Außenleiters (6, 7) in seinem Abstand zum Innenleiter (4) veränderbar ist.
3. 3. Transformationsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenleiter einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei eine Seitenfläche des Außenleiters ganz oder teilweise in Richtung auf den Innenleiter bewegbar ist.
4. 4. Transformationsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegbarer Teil des Außenleiters eine ebene metallische Platte (6, 7) dient, die mit den feststehenden Seitenwänden über flexible Bänder (13, 14) leitend verbunden ist.
5. 5. Transformationsleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit die Kanten des Innenleiters (4) und der bewegbaren Platten (6, 7) abgerundet sind.
6. 6. Transformationsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Innen- und Außenleiter ein Isolierstoffkörper vorgesehen ist, der zusammen mit dem bewegbaren Teil des Außenleiters oder unabhängig davon in seinem Abstand zum Innenleiter veränderbar ist.
7. 7. Transformationsleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtungen von bewegbaren Außenleiterteil und Isolierstoffkörper voneinander abweichen. B.
8. Transformationsleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper an der bewegbaren, einen Teil des Außenleiters bildenden Platte befestigt und mit dieser zusammen in Richtung auf den Innenleiter verschiebbar ist.
9. 9. Transformationsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei etwa V8 lange Teilstücke des Außenleiters unabhängig voneinander in ihrem Abstand vom Innenleiter veränderbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 951066; britische Patentschrift Nr. 579 665.