DE810524C - Loesbare Steckverbindung fuer Hochfrequenz-UEbertragungsleitungen oder -Kabel - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1951

P 35 34¹ VIII a j 21a* D

oder -Kabel

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung für Hochfrequenz-Übertragungsleitungen oder -Kabel.

Hochfrequenz-Übertragungsleitungen werden im allgemeinen als Kabel mit konzentrisch angeordnetem äußeren und inneren Leiter hergestellt. Diese Form des Kabels wird gewöhnlich als konzentrische Leitung bezeichnet. Es gibt verschiedene Arten von Steckverbindungen, um zwei Längen eines solchen Kabels miteinander oder ein Ende eines Kabels mit einem Hochfrequenzgerät oder zwei Hochfrequenzgeräte miteinander zu verbinden. Die hierin angewendete Bezeichnung Steckverbindung bezeichnet eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus zwei voneinander lösbaren Teilen besteht, von denen jeder einen isolierten Innen- und Außenleiter enthält, wobei jeder Teil mit einer konzentrischen Übertragungsleitung so verbunden sein kann, daß er eine Fortsetzung sowohl des inneren als auch des äußeren Leiters darstellt. Hierbei sind die zwei Teile so angeordnet, daß sie sich wie Stecker- und Buchsenverbindungen, Bajonett-Verbindungen, Schraubverbindungen ο. dgl. trennen lassen, ohne daß das Kabel von beiden Verbindungsteilen gelöst wird, wobei die beiden Verbindungsteile, wenn sie zusammengeschlossen sind, dazu dienen, die inneren und äußeren Leiter des einen Kabels leitend mit den inneren und äußeren Leitern des anderen

Kabels zu verbinden. Die Bezeichnung Steckverbindung umschließt ebenfalls Ausführungsformen, bei denen der äußere Leiter des einen oder beider Verbindungsteile zur Verbindung mit dem Abschirmgehäuse eines Hochfrequenzgerätes vorgesehen ist oder sind.

Bei Übertragungsleitungen, -Kabeln, oder -vorrichtungen zur Übertragung von Wellenlängen von wenigen Zentimetern hat sich herausgestellt, daß die

ίο Steckverbindungen Unregelmäßigkeiten hervorrufen, welche auf die Induktivität und/oder die Kapazität der Steckverbindung zurückzuführen sind, deren Wirkung mit kleiner werdender Wellenlänge der übertragenen Energie größer wird. Bei solchen Zentimeterwellen muß die Steckverbindung als ein Teil einer Übertragungsleitung angesehen werden, welcher wahrscheinlich zwischen seinen Enden mit einer Induktivität und/oder einer Kapazität und mit einer zusätzlichen Ohmschen Belastung entlang seiner Länge

ao behaftet ist, welche vom mechanischen Aufbau der Steckverbindung abhängig ist. Bei längeren Wellen ist es möglich, die Größe der Steckverbindung zu verkleinern, so daß entstehende Unregelmäßigkeiten unwesentlich werden. Bei Zentimeterwellen ist dieses

a$ aber physikalisch unmöglich, so daß beim Durchfließen von Hochfrequenzenergie durch die Steckverbindung Reflexionen auftreten.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu überwinden oder herabzumindern.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steckverbindung zur Verbindung eines Hochfrequenz-Übertragungskabels oder -vorrichtung mit einem anderen Kabel oder Vorrichtung gleicher charakteristischer Impedanz vorgesehen, deren Länge und charakteristische Impedanz im wesentlichen der Impedanz der gekuppelten Elemente angepaßt ist, so daß Hochfrequenzenergie über die besagte Steckverbindung im wesentlichen ohne Reflexion übertragen werden kann.

Wenn hierin Bezug genommen wird auf ein Hochfrequenz-Übertragungskabel oder eine -vorrichtung, so ist damit ein Übertragungskabel oder eine -vorrichtung zur Übertragung von Wellen bis zu 50 cm gemeint. Der Ausdruck Hochfrequenzenergie bedeutet hier Energie mit der gleichen obenerwähnten Wellenlänge.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steckverbindung zur Verbindung eines Hochfrequenz-Ubertragungskabels oder einer -vorrichtung mit einem anderen Kabel oder einer Vorrichtung gleicher charakteristischer Impedanz vorgesehen, welches die gleiche charakteristische Impedanz hat und dessen Länge gleich oder angenähert gleich einer halben Wellenlänge oder einem ganzen Vielfachen halber Wellenlängen der zwischen den besagten gekuppelten Elementen übertragenen Hochfrequenzenergie ist, wobei besagte Energie über die Steckverbindung im wesentlichen reflexionsfrei übertragen werden kann.

In einigen Fällen ist es wünschenswert, ein Hochfrequenz-Übertragungskabel oder eine -vorrichtung mit einem zweiten Übertragungskabel oder einer -vorrichtung anderer charakteristischer Impedanz zu verbinden. Um die durch die ungleichen charakteristischen Impedanzen auftretende Reflexion zu "verhindern, ist es üblich, zwischen den zu verbindenden Elementen eine Impedanzanpassungsvorrichtung einzuschalten, die bei Hochfrequenz gewöhnlich die Form einer Übertragungsleitung hat.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steckverbindung zur Verbindung eines Hochfrequenz-Übertragungskabels oder einer -vorrichtung mit einem anderen Kabel oder einer Vorrichtung ungleicher charakteristischer Impedanz vorgesehen, dessen Länge und charakteristische Impedanz so gewählt ist, daß sie als Impedanzanpassungsvorrichtung arbeitet, so daß Hochfrequenz zwischen den besagten gekuppelten Elementen im wesentlichen reflexionsfrei übertragen werden kann.

Gewünschtenfalls kann die Steckverbindung mit einem oder mehreren justierbaren Elementen versehen sein, die die Aufgabe haben, eine Parallel- oder Reihenimpedanz hervorzubringen. Dies hat den Vorteil, daß die elektrische Länge der Steckverbindung nicht genau festgelegt werden braucht, da durch das Einregeln der Justierelemente der Steckverbindung die gewünschte elektrische Länge oder Impedanz gegeben werden kann.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist oder sind ein oder beide Teile der Steckverbindung mit einem oder mehreren zusätzlichen Übertragungsleitungsabschnitten versehen, die mit besagtem Teil oder Teilen so verbunden sind, daß die Steckverbindung für einige Komponenten der zwischen den gekuppelten Elementen übertragenen Hochfrequenzenergie wie ein Filter wirkt.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steckverbindung zur Verbindung von Hochfrequenz - Übertragungskabeln oder -vorrichtungen gleicher charakteristischer Impedanz vorgesehen, deren Impedanz im · wesentlichen gleichmäßig über ihre Länge verteilt ist und bei der eine unregelmäßige Impedanzverteilung entlang ihrer Länge vermieden ist. Hierbei ist die Steckverbindung eine halbe Wellenlänge oder ein Vielfaches halber Wellenlängen der über sie übertragenen Hochfrequenzenergie lang, so daß die Energie im wesentlichen reflexionsfrei übertragen wird.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steckverbindung zur Verbindung von Hochfrequenz-Übertragungskabeln oder -vorrichtungen ungleicher charakteristischer Impedanz vorgesehen, deren Impedanz im wesentlichen gleichmäßig über ihre Länge verteilt ist und deren charakteristische Impedanz so gewählt wurde, daß sie das geometrische Mittel der Impedanzen der Kabel oder Vorrichtungen ist, und deren Länge einer Viertelwellenlänge oder einem ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge der von den Übertragungskabeln oder Vorrichtungen ungleicher charakteristischer Impedanz übertragenen Hochfrequenzenergie entspricht, so daß die Energie im wesentlichen reflexionsfrei übertragen wird.

Vorzugsweise ist der Zwischenraum zwischen den inneren und äußeren Leitern der Steckverbindung mit isolierendem Material gefüllt, wobei das letztere für

die Bestimmung der elektrischen Länge im Gegensatz zur physikalischen Länge der Steckverbindung maßgeblich ist.

Wenn in dieser Beschreibung die Länge der Steckverbindung erwähnt wird, soll hiermit die elektrische Länge im Gegensatz zur physikalischen Länge gemeint sein; es sei denn, daß es aus dem Zusammenhang anders hervorgeht.

Die Erfindung wird nun aii Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Steckverbindung für Übertragungskabel oder -Vorrichtungen, die entweder gleiche oder ungleiche charakteristische Impedanzen haben;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine als Filter arbeitende Steckverbindung.

In Fig. ι der Zeichnung besteht die gezeigte Steckverbindung aus zwei Teilen 3 und 4, die getrennt dargestellt sind und wobei jeder Teil einen äußeren rohrförmigen Leiter 5 bzw. 6 und einen inneren Leiter 7 bzw. 8 enthält. Der äußere Leiter 5 besitzt einen Fortsatz 9 verminderten Außendurchmessers, der gleitend in den Fortsatz 10 vergrößerten Innendurchmessers des äußeren Leiters 6 eingepaßt ist. Der innere Leiter 7 ist mit einer Bohrung 11 und der innere Leiter 8 mit einem Steckerteil 12 versehen. Die beiden Teile der Steckverbindung können in bekannter Weise zusammengesteckt werden, so daß die äußeren Leiter 5 und 6 und die inneren Leiter 7 und 8 leitend miteinander verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen dem äußeren Leiter 5 und dem inneren Leiter 7 ist völlig mit isolierendem Material 13 und der Zwischenraum zwischen dem äußeren Leiter 6 und dem inneren Leiter 8 teilweise mit isolierendem Material 14 gefüllt, so daß im zusammengesteckten Zustand der gesamte Zwischenraum zwischen den inneren und äußeren Leitern mit isolierendem Material gefüllt ist. Um den äußeren Leiter eines konzentrischen Kabels mit den äußeren Leitern 5 und 6 und seinen inneren Leiter mit den inneren Leitern 7 und 8 zu verbinden, können irgendwelche geeignete Klemmvorrichtungen vorgesehen sein. In den meisten Fällen wird der innere Leiter des Kabels an den inneren Leiter der Steckverbindung angelötet sein, während der äußere Leiter des Kabels auf die Außenleiter der Steckverbindung mit einer Schraubverbindung befestigt wird. Das isolierende Material 13 und 14 kann irgendein geeigneter Stoff sein, z. B. das unter dem Handelsnamen Polythene bekannte Polymerisationsprodukt von Äthylen.

Wenn die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zwei Elemente, z. B. ein Kabel und ein Hochfrequenzgerät, zusammenkuppeln soll, die gleiche charakteristische Impedanzen haben, sollte die Länge der Steckverbindung angenähert gleich einer halben Wellenlänge oder einem ganzen Vielfachen halber Wellenlängen der entlang des Kabels oder der Übertragungsvorrichtung übertragenen Hochfrequenzenergie sein.

Vorzugsweise ist die charakteristische Impedanz der Steckverbindung gleich der charakteristischen Impedanz der zusammenzukuppelnden Elemente* wobei es leicht möglich ist, der Steckverbindung die gewünschte Impedanz zu erteilen, wenn ihre physikalischen Abmessungen und die Dielektrizitätskonstante des angewendeten Isoliermaterials in Betracht gezogen werden.

Vorzugsweise soll die Impedanz der Steckverbindung gleichmäßig über ihre Länge verteilt sein, um soweit als möglich punktförmig angehäufte Impedanzen entlang der Steckverbindung zu vermeiden. Dies läßt sich, wie in Fig. 1 gezeigt, erreichen, indem man den Zwischenraum zwischen den inneren und äußeren Leitern mit isolierendem Material füllt und indem man bei beiden Teilen der Steckverbindung Metallteile meidet, die stark unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Daher kann bei Anwendung einer solchen Steckverbindung Hochfrequenzenergie zwischen den durch die Steckverbindung gekuppelten Elementen im wesentlichen reflexionsfrei übertragen werden.

Wenn die in Fig. 1 gezeigte Steckverbindung als Impedanzanpassungsvorrichtung angewendet werden soll, sollte ihre Länge gleich oder angenähert gleich einer Viertelwellenlänge oder einem ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge der übertragenen Hochfrequenzenergie sein. Die charakteristische Impedanz der Steckverbindung sollte in diesem Falle gleich dem geometrischen Mittel der anzupassenden Impedanzen sein, so daß das verlangte Übertragungsverhältnis entsteht und im wesentlichen eine reflexions- freie Übertragung von Hochfrequenzenergie möglich wird.

Gewünschtenfalls braucht die Länge der Steckverbindung nicht genau gleich einer Halb- oder Viertelwellenlänge oder ihren Äquivalenten (je nach Erfordernis) sein, sondern sie kann annähernd dazu gleich sein, wobei die Steckverbindung die gewünschte elektrische Länge und Impedanz dadurch erhält, daß man ein oder mehrere Justierelemente einfügt, die entweder eine Reihen- oder Parallelimpedanz hervorrufen. Hierbei kann die Länge der Steckverbindung so gewählt sein, daß sie einen Teil der Impedanzanpassung hervorruft, wobei dann eine Belastungsimpedanz vorgesehen ist, um eine genaue Anpassung zu bewirken. Die Belastungsimpedanz kann die Form einer Justierschraube haben, wie sie in Fig. 1 bei 15 gestrichelt dargestellt ist, die in einen Teil der Steckverbindung radial eingeschraubt ist und eine parallel geschaltete Impedanz schafft. Oder aber es kann eine mit einem Schraubgewinde versehene Muffe 16 (gestrichelt dargestellt) so auf dem äußeren Leiter 6 angebracht werden, daß sie z. B. gegen ein Widerlager am Teil 3 anstößt und im zusammengesteckten Zustand zwischen dem Isoliermaterial 13 und 14 der zwei Teile ein Zwischenraum bleibt und eine Reihenimpedanz entsteht.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine Steckverbindung, die mit zusätzlichen Übertragungsleitungsabschnitten versehen ist, so daß die Steckverbindung als Filter arbeiten kann. In Übereinstimmung mit diesem Aus- iao führungsbeispiel der Erfindung lassen sich eine große Anzahl von Filtern herstellen. Im gezeigten Beispiel ist jeder Teil 3 und 4 der Steckverbindung mit einem seitlichen Fortsatz 17 bzw. 18 in der Art eines Übertragungsleitungsabschnitts versehen, dessen Länge in einigen Fällen gleich einer Viertelwellenlänge sein

kann. Die äußeren Leiter der Teile 17 bzw. 18 sind direkt mit den äußeren Leitern 5 bzw. 6 der Teile 3 bzw. 4 verbunden, während die inneren Leiter 19 und 20 der Teile 17 und 18 direkt mit den inneren Leitern 7 und 8 verbunden oder davon abweichend mit ihnen kapazitiv gekoppelt sein können. Diese kapazitive Kopplung wird im gezeigten Beispiel durch Anordnen der Enden der inneren Leiter 19 und 20 in der Nähe der inneren Leiter 7 und 8 bewirkt. Bei einer anderen Ausführungsform kann die kapazitive Kopplung durch Vergrößern des Durchmessers der inneren Leiter 7 und 8 wie bei 21 und 22 dargestellt, und durch Anbringung von Platten 23 und 24 an den Enden der Leiter 19 und 20 vergrößert werden. Die Zwischenräume zwischen den äußeren und inneren Leitern der Teile 17 und 18 sind ebenfalls vorzugsweise mit Isoliermaterial gefüllt. Es können jedoch auch andere Ausführungsformen angewendet werden. Die Länge des Übertragungsleitungsabschnitts zwischen den

so Teilen 17 und 18 ist von Art und Zweck des Filters abhängig. Die Länge der Steckverbindung kann jedoch so gewählt sein, daß eine Ausgleichsimpedanz oder Impedanzanpassungsvorrichtuhg, wie zuvor beschrieben, bewirkt wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Lösbare Steckverbindung zur Verbindung konzentrischer Hochfrequenz-Übertragungsleitungen untereinander oder mit Hochfrequenzgeräten für Frequenzen von 600 MHz oder höher, bestehend aus einem Verbindungsstück, dessert zentral angeordnetes Steckerteil in die zentral angeordnete Bohrung des Gegenstücks eingeführt werden kann und dessen äußere Hülse einerseits mit dem Außenleiter der Übertragungsleitung verbunden ist, und andererseits über ein entsprechendes Hülsenteil am Gegenstück greifen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Steckverbindung gleich einer halben Wellenlänge oder einem Vielfachen einer halben Wellenlänge der übertragenen Energie ist, wenn die charakteristische Impedanz der Steckverbindung der charakteristischen Impedanzen der Übertragungsleitungen oder -vorrichtungen gleich ist, während im Fall unterschiedlicher charakteristischer Impedanzen der zu verbindenden Elemente die Länge der Steckverbindung gleich einer Viertelwellenlänge oder gleich einem Ungeraden-Vielfachen einer Viertelwelle gemacht wird, und die charakteristische Impedanz der Steckverbindung so gewählt wird, daß sie das geometrische Mittel der unterschiedlichen Impedanzen der Leitungen oder Vorrichtungen darstellt.
2. 2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Impedanz im wesentlichen gleichmäßig über ihre gesamte Länge verteilt ist und punktförmig angehäufte Impedanzen vermieden werden.
3. 3. Steckverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem oder mehreren Justierelementen (15, 16) versehen ist, welche eine Reihen- oder Parallelimpedanz hervorrufen (Fig. 1).
4. 4. Steckverbindung nach irgendeinem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den inneren (7, 8) und äußeren Leitern (5, 6) der Steckverbindung (3, 4) mit Isoliermaterial (13, 14) ausgefüllt ist (Fig. 1).
5. 5. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder gegebenenfalls nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Teile der Steckverbindung (3,4) mit einem zusätzlichen Übertragungsleitungsabschnitt (17, 18) so verbunden ist oder sind, daß das Verbindungsstück (3, 4) für einige Komponenten der zwischen den gekuppelten Elementen übertragenen Hochfrequenzenergie wie ein Filter wirkt (Fig. 2).
6. 6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Leiter (19, 20) des oder der zusätzlichen Übertragungsleitungsabschnitte (17, 18) mit dem inneren Leiter oder Leitern (7, 8) der Steckverbindung leitend verbunden ist, oder dadurch, daß die besagten inneren Leiter (7, 19 und 8, 20) dicht beieinanderliegen, kapazitiv gekoppelt ist (Fig. 2).
7. 7. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Kopplungskapazität zwischen dem inneren Leiter (7 bzw. 8) und dem inneren Leiter (19 bzw. 20) des zusätzlichen Übertragungsleitungsabschnitts (17 bzw. 18) der innere Leiter (7 bzw. 8) einen Abschnitt vergrößerten Durchmessers (21 bzw. 22) erhält, und der innere Leiter (19 bzw. 20) mit einer Endplatte (23 bzw. 24) versehen wird (Fig. 2).
8. 8. Steckverbindung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem inneren Leiter (19 bzw. 20) und dem Außenleiter des Abschnitte (17 bzw. 18) mit Isoliermaterial ausgefüllt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1175 8.