DE1956812C

DE1956812C - Adjustable adapter feed line section for the transmission of ultra-short waves or microwaves

Info

Publication number: DE1956812C
Authority: DE
Inventors: Laszlo Dipl.-Elektroing. Budapest Bors
Original assignee: Orion Radio Es Villamossagi Vallalat, Budapest
Publication date: 1972-01-13

Description

1 9 56 81 9 56 8

Die Erfindung liL-iriffl einen abgleichharen Anpassiings-Speiseleiliings-Abscliniit für die Übertragung W)H Ulirakiir/- -.ider Mikrowellen, der einen Speiseleilungs-Ahsehniil mil Kreisquersehniit-Aulknleiier und wendelförmigem !nnenleiier enthält sowie einen Kurzschlusskolben aufweist, der federnd an der Innenwand des Außenleiters anliegt und eine Koppelsehleife enthalt.The invention created an adaptable, adjustable food line for the transmission W) H Ulirakiir / - -.ider microwaves, of a feed-line ahsehniil with a circular cross-section and a helical inner halyard and has a short-circuit piston which is resiliently attached to the inner wall of the outer conductor and a coupling loop contains.

Hei derartigen Λ η pass ungs-S pe ise killings-Abschnitten, von denen die Gründung ausgeht, läßt sich nur schwer gleichzeitig eine Resonan/absiimmung und eine Verstellharkeii der Kopplung erreichen. Die bekannten Lösungen sind außerstande, beiden Anforderungen gleichermaßen befriedigend gerecht zu worden, weil dafür die Elemente des Hochfrequen/kreises, d. h. die magnetische Koppclschleife, Lage, Form und Größe der in die Speiseleilungswand geschnittenen Spalten usw., sehr sorgfält l und genau schon im voraus experimentell bestimmt werden müssen, was sich selbst bei bester Fertigungstechnologie mit geringsten Toleran/en nicht verwirklichen läßt, wenn im Stromkreis Ilalbleiterelemente vorhanden sind, weil die Streuung ihrer elektrischen Parameter beträchtlich ist.Hei such Λ η fitting-S pe ise killings-sections, from which the foundation is based, it is difficult to achieve a simultaneous resonance / approval and a Achieve adjustment of the coupling. The known Solutions are unable to meet both requirements equally satisfactory, because the elements of the high frequency / circle, i. H. the magnetic coupling loop, position, shape and size of the gaps cut in the wall of the feeder line etc., very carefully and precisely in advance what is to be determined experimentally Can not be realized with the best manufacturing technology with the smallest tolerances, if in the circuit Semiconductor elements are present because the scattering their electrical parameters are considerable.

Der Gründung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anpassungs-Speiseleitungs-Abschnitt der eingangs beschriebenen Art /u schaffen, der in bezug auf Frequenzen, die außerhalb des Betnebsfrequenzbereiches liegen, gute selektive Eigenschaften aufweist, d. h. hier eine hohe Dämpfung in der Sperrichtiing hat, der verhältnismäßig kleine Abmessungen hat, der sowohl mechanisch als auch elektrisch optimal eingestellt werden kann, ferner leicht und einfach an die spezielle Frequenz angeglichen und unabhängig davon gleichzeitig mittels besonderen FJnstellorgans an den Generator b/vv. an den Abschluß angepaßt werden kann: letzteres auch im Betriebszustand, und zwar ebenso leicht und wirksam wie im Ruhestand.The foundation is based on the task of an adjustment feed line section of the type described above Art / u create that with regard to frequencies that are outside the operating frequency range lying, has good selective properties, d. H. here has a high attenuation in the locking device, which is relatively has small dimensions, which is optimally set both mechanically and electrically can also be easily and simply matched to and independent of the specific frequency at the same time by means of a special adjusting device to the generator b / vv. be adapted to the conclusion can: the latter also in the operating state, and just as easily and effectively as in retirement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich an dem den Kurzschlußkolben benachbarten Ende des wendeiförmigen Innenleiters ein koaxialer gerader Leiter anschließt, der :nit dem axial verschiebbaren Kurzschlußkolben galvanisch verbunden ist. und daß die I änge des koaxialen geraden Leiters zwischen Ende der letzten Windung des wendeiförmigen Innenleiters und dem Kurzschlußkolben kürzer ist als ein Zehntel der Betriebswellenlänge, ferner, daß der wendeiförmige Inncnlcitcr sowohl zum Kreisquerschnitt-Anßcnlcitcr als auch zu der Koppelschleifc koaxial angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved by that at the end of the helical inner conductor adjacent to the short-circuit piston there is a coaxial straight conductor connected, which: n galvanically connected to the axially displaceable short-circuit piston is. and that the length of the coaxial straight conductor between the end of the last turn of the helical inner conductor and the short-circuit bulb is shorter than a tenth of the operating wavelength; Circular cross-section angle as well as to the coupling loop is arranged coaxially.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein galvanisch angeschlossener flexibler Leiter zwischen dem vom Kurzschlußkolben abgewandten Ende des wendelförmigcn lnnc;ileiters und der feststehenden Belegung eines veränderbaren Kondensators angeordnet.In a further embodiment of the invention is a galvanic connected flexible conductor between the end of the helical end remote from the short-circuit piston lnnc; illeiters and the fixed assignment of a variable capacitor arranged.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß sich insbesondere die Anpassungsprobleme von Halbleiterkreisen, die im Ultrakurz- oder Mikrowellenbereich arbeiten, wie z. B. mit Varaktor bestückte parametrische Verstärker oder harmonische Vervielfacher, lösen lassen. Infolge der doppelten Einstcllmöglichkciten, die unabhängig voneinander sind, ist der Speiseleitungsabschnitt gemäß der Erfindung gegen Fertigungstoleranzen bzw. Abmessungsstreuungcn praktisch unempfindlich. Seine Fabrikation ist demnach weit leichter und einfacher als die aller sonstigen bekannten, abstimmbaren Speiseleitungsabschnitte mit wendeiförmigem Innen-Ein AtisfühiLingsheispiel der Erfindung isi in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläuterl. Ils zeigtThe advantages achieved by the invention are essentially that the adaptation problems of semiconductor circuits that work in the ultra-short or microwave range, such as. B. parametric amplifiers or harmonic multipliers equipped with varactors can be solved. As a result of the double adjustment possibilities, which are independent of one another, the feed line section according to the invention is practically insensitive to manufacturing tolerances or dimensional variations. Its manufacture is therefore far easier and simpler than that of all other known, tunable feed line sections with helical inner sections. Ils shows

F i g. I das Ersatzschaltbild eines mit Varaktor bestückten parametrischen Stromkreises,F i g. I the equivalent circuit diagram of one equipped with a varactor parametric circuit,

Fig. 2 eine modifizierte Wendel in Ansicht von unten,FIG. 2 shows a modified helix in a view from FIG below,

F i g. 3 die Wendel gemäß 1 i g. 2 ir. Seilenansicht, F i g. 3 the coil according to FIG. 1 i g. 2 ir. Rope view,

F i g. 4 das Ersatzschaltbild des ahgleichbaien Λ η passungs-Speiselei lungs-Abschnitts.F i g. 4 the equivalent circuit diagram of the equalbaien Λ η fitting feeder section.

Fig. 5 dc-n ahgleichharen Anpassung,s-SpeiseleitL.ngs-Abschniit verbunden mit einem mit Varaktor bestückten parametrischer Vervielfacher.Fig. 5 dc-close matching, s-feed line section connected to a parametric multiplier equipped with a varactor.

F" i g. 1 zeigt das Ersatzschaltbild der Varaklui-F.ingangimpedanz. Es handelt sich um einen Zweipol. in dem das Vielfache des Verluslwiderstanües I. der als Reihenwiderstand betrachtet werden kann und in der Sperrichtung der Diode angeordnet ist, mit derFig. 1 shows the equivalent circuit diagram of the Varaklui input impedance. It is a two-pole. in which the multiple of the loss resistance I. der can be viewed as a series resistance and is arranged in the reverse direction of the diode, with the

•!mischen Kapazität 2 der Diode in Reihe gesdiaitet ist. Dementsprechend kann durch Veränderung der Kapazität 8 gemäß F i g. 4 der reaktante Teil der Eingangsimpedanz abgestimmt werden. Dadurch erhält man nach Abstimmung, bei richtiger Anpassung des Koppe!-Speiseleitungsabschi :tfes, in der Ebene der KoppHschleife eine nahezu ohmsche Eingangsimpedanz. Die variable Kapazität 8 kann am einfachsten aus zwei ebenen parallelen Metallplättchen gebildet sein, deren Abstand voneinander beliebig nachgestellt werden kann. An eines der Metallplättchen, zweckmäßigerweise an das feststehende, ist mit einem flexiblen Leiter eines tier Enden der modifizierten weiidelförmigen Innenleiter des Anpassungs-Speiseleitungsabschnittes mit Kreisquerschnitt angeschlossen. •! Mix capacitance 2 of the diode connected in series is. Accordingly, by changing the capacitance 8 according to FIG. 4 the reactant Part of the input impedance can be matched. This gives you after coordination, with correct adjustment of the Koppe! feed line section, in which At the level of the coupling loop, an almost ohmic input impedance. The variable capacitance 8 can most simply consist of two flat parallel metal plates be formed, the distance from each other can be adjusted as required. On one of the metal plates expediently to the fixed, is with a flexible head of one of the animal ends of the modified Weiidelf-shaped inner conductor of the adjustment feed line section connected with circular cross-section.

F i g. 3 zeigt in Seitenansicht lüesen modifizierten wendelförmigen Inncnleiter 4. Mit einem flexiblen Leiter ist das Ende 3 des wendelförmigen Innenleiters 4 mit einer der Belegungen der variablen Kapazität verbunden, während das andere Ende 5 des wendelförmigen Innenleiters 4 koaxial gerade gestreckt verläuft (F i g. 2 und 3) und in der Mitte des Kurzschlußkolbens 14 verlötet ist. der sich eng und federnd an die innenwand des Kreisquerschnitt-Außenlciters des A npassungs-Spehclcit u ngs-Abschnitt es anschmiegt. Den wendelförmigen Innenleitcr4 umgibt eine Koppclschleife 31, durch die die Ausgangsleistung des Gc negators mit Hilfe des wendeiförmigen Innenleiters in den Anpassungs-Speiseleitungs-Abschnitt übertragen wird, vorausgesetzt, daß sich an der Wendel nur kreissynmctrischer Modus fortpflanzt.F i g. 3 shows modified reading in side view helical inner conductor 4. With a flexible Head, the end 3 of the helical inner conductor 4 is connected to one of the assignments of the variable capacitance, while the other end 5 of the helical inner conductor 4 extends coaxially straight (F i g. 2 and 3) and in the middle of the short-circuit piston 14 is soldered. which feels tight and springy the inner wall of the circular cross-section outer litter of the adaptation-Spehclcit u ngs section it clings to. The helical inner conductor 4 is surrounded by a coupling loop 31 through which the output power of the Gc Transfer the negator with the help of the helical inner conductor in the matching feed line section is, provided that the helix is only circularly synchronous Mode propagates.

Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild dieses Speiselcitungsabschnittes. Hier sind die Ausgangsklemmen 6 und 7 mit den Eingangsimpedanz-Zwcipol-Kicmmen identisch, die in der Referenz-Ebene der Speiseleitung des mit Varaktor bestückten parametrisclien Stromkreises zu sehen sind. Auf die Resonanzfrequenz wird mit dem variablen Teil der Kapazität 8 abgeglichen. Die Koppelschleife 31 gemäß F i g. 4 und 5 trennt den wendelförmigen Innenleiter4 in Abschnitteil und 13. An den Abschnitt 11 schließt sich ein die flexible Leitung 26 enthaltender Abschnitt 10 an. Ein wichtiger Teil des Speiseleitungsabschnittes ist der KurzschluSkolben 14, durch den der Speiseleitungsabschnitt kurzgeschlossen ist, und in dessen Mitte das Ende 5 des wcndelförmigen Innenleiters verlötet ist, Die Koppelschleife 31, durch die der wendeiförmige Innenleiter4 umgeben ist, ist in Fig. 4 durch einen 4 shows the equivalent circuit diagram of this feeder line section. Here the output terminals 6 and 7 are identical to the input impedance double-pole connections that can be seen in the reference level of the feed line of the parametric circuit equipped with varactors. The variable part of the capacitance 8 is adjusted to the resonance frequency. The coupling loop 31 according to FIG. 4 and 5 separates the helical inner conductor 4 into sections 13 and 13. Section 11 is followed by a section 10 containing the flexible line 26. An important part of the feed line section is the short-circuit piston 14, by means of which the feed line section is short-circuited and in the middle of which the end 5 of the helical inner conductor is soldered

Transformator mil variabler Kupplung 17 und durch tlessen Linspeisestellen IS und 16 dargestellt.Transformer with variable coupling 17 and through tlessen Linspeisestellen IS and 16 shown.

I)(I.¹ Koppcischlcifc 31 ist mit den Klemmen IK und |^l) an einen Generator angeschlossen.I) (I. ¹ Koppcischlcifc 31 is connected to the terminals IK and | ^l ) to a generator.

Die äquivalente Lauge der Speiseleitung istThe equivalent liquor of the feed line is

I)I)

IStIs

bezug auf die Verkürzung ties äquivalenten Speiseleitungsabschnittes, infolge der Kapazität H und tier Sireukapazitülcn 9. Damit ergibt sich r„ als tier Effektivwert des Speiseleitungsabschnittes 13. Die Abmessungen ties Speisjleitungsabschniltes lassen sich übrigens durch irgendeine der bekannten Ermittlung*- in et Iu Jen best im men.with respect to the shortening of the equivalent feed line section, due to the capacity H and tier Sireukapazitülcn 9. This gives r "as tier effective value of the feed line section 13. The Dimensions of the feeder section can be Incidentally, by any of the known investigations * - in et Iu Jen best im men.

h i g. 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung. Hier schließt sich Varaktor 20 unmittelbar an den Außenleiter 22 und den koaxialen Innenleitcr 23 des koaxialen Speiseleuungsabschnittes 21 an. Der koaxiale Speiseleitungsabschnitt 21 schließt sich mit einer kapazitiven Sonde an den Anpassungs-Speiseleitungsabschnitt 29 an. Die kapazitive Sonde ist ein variabler Kondensator kleiner Abmessung, bestehend aus der bewegbaren Belegung 24 und der feststehenden Belegung 25.h i g. 5 shows an embodiment of the invention Solution. Here, the varactor 20 connects directly to the outer conductor 22 and the coaxial one Inner conductor 23 of the coaxial feeder section 21. The coaxial feed line portion 21 connects to the matching feed line section with a capacitive probe 29 at. The capacitive probe is a variable capacitor of small dimensions, consisting of the movable occupancy 24 and the fixed occupancy 25.

Die bewegbare Belegung 24 kann mit der Stellschraube 27 ge rege 1; werden. Damit erfolgt der Abgleich des Speiseleitungsabschnittes auf die Resortanz- !reqjenz. Im Außenleiter 30 des Anpassungs-Speiseleitungs-Abschnittes 29 ist der wendeiförmige Innenleiter 4 koaxial angeordnet. Das Ende 5 des koaxial verlaufenden Teils des wendeiförmigen Innenleiters 4 ist mit dem Kurzschlußkolben 14 verlötet, und z.war in des-.cn Mitte. Mit Hilfe der Stellschraube 28 des Kurzsehlußkolbens 14 kann der wendeiförmige Innenleitcr 4 im Inneren der koaxial angeordneten Koppelschltife 31 axial verschoben werden. Es kann auf di:se Weise die ohmsche Anpassung des koaxialen Speisekitungsabschnittes 21 an den Generator erfolgen, dessen Ausgangsencrgic über den Konneklor 32 an die Koipelschleifc 3( geleitet ist. Der Kurzschlußkolben 14 paßt sich eng und federnd an die Innenwand des Außcnicitcrs 30 des Speiseleitungsabschnitles 29 tn und schließt auf diese Weise dieses Ende des Spciscleitungsabschnittes 29 verläßlich kurz. Das andere IBnde 3 des wendeiförmigen Innenleitcrs 4 ist an die feststehende Belegung 25 des variablen Kondensators Unit einem Stück flexiblen Leiters 26 angeschlossen.The movable occupancy 24 can ge lively with the adjusting screw 27 1; will. The comparison is then carried out of the feeder line section to the Resortanz-! reqjenz. In the outer conductor 30 of the adjustment feed line section 29, the helical inner conductor 4 is arranged coaxially. The end 5 of the coaxial extending part of the helical inner conductor 4 is soldered to the short-circuit piston 14, and z.war in the middle. With the help of the adjusting screw 28 of the Kurzsehlußkolbens 14 can be the helical inner conductor 4 are axially displaced inside the coaxially arranged coupling loop 31. It can be based on this Way the ohmic adaptation of the coaxial feed kit section 21 to the generator, whose output signal is sent via connector 32 the Koipelschleifc 3 (is directed. The short-circuit piston 14 fits tightly and resiliently to the inner wall of the outer section 30 of the feed line section 29 tn and in this way closes this end of the Spciscleitungsabschnittes 29 reliably short. The other end 3 of the helical inner conductor 4 is to the fixed assignment 25 of the variable capacitor unit connected to a piece of flexible conductor 26.

Die Länge des koaxialen peraden I ndes 5 de-, weiuldformigen Innenleileis -1 kanu gegenüber der Wellenlänge im Ueiriehs/usland vernachlässig! werden. Dieses koaxiale gerade linde 5 soll kurzer sein al· ein Zehntel der Wellenlänge im Helriebs/iiMuiul. wodun.li erreicht wird, daß die Ebene des effekli\en Kur-Schlusses in tier Nähe des Indes des wi'iidclloiniigcn Innenleiters 4 /11 liegen kommt, wobei zwischen tier Ebene de·,. Kurzschlußkolbens 14 und der Koppelschleife3l der Absland gewährt wird, tier erforderlich ist, um die verkürzte wendelförmiue ViertelwelU'ii '^peiseleil.:-ig mechanisch entsprechend herausgesialicu zu können. Dies läßt sich auf Cirtind der I 1 \\;iuun_;j durchführen, daß das koaxiale Lnde 5 des wemlciförmigen Innenleiters 4 als Koaxialleitung einen weit geringeren Wellenwiderstand aufweist, als die Wendel.The length of the coaxial peraden I ndes 5 de-, white-shaped inner leash -1 canoe compared to the wavelength in Ueiriehs / usland is negligible! will. This coaxial straight linden tree 5 should be shorter than a tenth of the wavelength in the helriebs / iiMuiul. What is achieved is that the level of the effective end of the cure comes close to the index of the wi'iidclloiniigcn inner conductor 4/11, with the level de · ,. between the level. Short-circuit piston 14 and the coupling loop3l which Absland is granted, is necessary in order to be able to derive the shortened helical quarter circle.: - ig mechanically accordingly. This can be seen on Cirtind of I 1 \\; iuun _; j carry out that the coaxial end 5 of the Wemlcif-shaped inner conductor 4 as a coaxial line has a far lower wave resistance than the helix.

Claims

Patent claims:

! Adjustable adapter feed line section for the transmission of ultra-short waves or microwaves, which has a Speiseleiuii.jsabschniti mn Circular cross-section outer lyre and helical shapes Inner conductor contains as well as a short-circuit piston which resiliently rests against the inner wall of the outer conductor and reveals a coupling loop, characterized in that on the adjacent to the short-circuit piston (14) End (5) of the helical inner conductor (4 | a coaxial straight conductor connects (I ig. 2 and 3), the one with the axially movable short-circuit piston is galvanically connected (Fig. 5) and that the length of the coaxial straight conductor (5) between End of the last turn of the valve-shaped Inner conductor and the short-circuit piston are shorter is than one tenth of the operating wavelength, further. that the helical inner conductor both to Circular cross-section outer conductor (3t)! and is arranged coaxially with the coupling loop (31).

2. Matchable adjustment feeder section, characterized in that a galvanically connected flexible conductor (26) between the end (3) of the helical inner conductor (4) facing away from the short-circuit piston (I4 |) and the fixed occupancy (25) of a variable capacitor ( L i g. 5) is arranged.

1 sheet of drawings