-
Symmetrisches Hochfrequenzkabel Beim Anschluß von Hochfrequenzgeräten
im Ultrakurzwellen- (UKW-) Gebiet an UKW-Schwingungserzeuger muß darauf geachtet
werden, daß der Wellenwiderstand des Anschlußkabels an den Verbraucher und an den
Generator richtig angepaßt ist: Die Verbraucher haben in manchen Fällen einen derartigen
Aufbau, daß sich ein bestimmter Wellenwiderstand ergibt, der nicht beliebig geändert
werden kann. Trotzdem wird gefordert, daß verschiedene derartige Verbraucher mit
verschiedenen Wellenwiderständen sich über ein und dasselbe Kabel an einen Generator
anschließen lassen. Derartige Aufgaben treten z. B. auf, wenn die UKW-Energie zur
Heizung oder Erwärmung verwendet wird und wenn die Werkzeuge dabei durch ein Kabel
an den Generator angeschlossen werden sollen. Ähnliche Problemstellungen bestehen
auch bei dem Anschluß von Antennen an Sender oder Empfänger, da z. B. Empfangsgeräte
mit verschiedenem Eingangswiderstand an gleichartig aufgebaute Antennen, z. B. störungsarme,
abgeschirmte Antennen angeschlossen werden sollen. In a11 diesen Fällen ist es erwünscht,
ein symmetrisches Hochfrequenzkabel zu benutzen, das an die verschiedenen Arbeitsbedingungen
angepaßt werden kann.
-
Gemäß der Erfindung wird das Kabel mit mehreren einen verschiedenen
Wellenwiderstand aufweisenden Anschlüssen versehen. Das Kabel enthält dabei mehrere
Leiter, die derart auf die verschiedenen Anschlüsse umschaltbar sind, daß sich verschiedene
Wellenwiderstände ergeben. So können z. B. bei einem Kabel mit vier im Querschnitt
an den Ecken eines Quadrats angeordneten, parallel laufenden Leitern jeweils zwei
benachbarte Leiter oder zwei diagonal zueinander liegende Leiter miteinander verbunden
und
parallel geschaltet werden. Dabei erhält man in den beiden Fällen verschiedene Wellenwiderstände;
deren Verhältnis zueinander noch durch im Querschnitt rechteckige Anordnung der
Leiter oder durch Zuschaltung weiterer Leiter geändert werden kann. Schaltet man
die Leiter mit großem Abstand parallel, so wird der Wellenwiderstand klein, während
bei Parallelschaltung der Leiter mit kleinem Abstand der Wellenwiderstand groß wird.
Das Verhältnis der beiden Wellenwiderstände hängt von dem Verhältnis der Abstände
a und b der Leiter untereinander ab.
-
Als Ausführungsbeispiel sei ein vieradriges Kabel mit den Leitern
1, 2, 3 und 4 gewählt, die voneinander gleichen Abstand haben. Zwischen den Leitern
bestehen dann die Kapazitäten Cl und C2, wie dies aus der Fig. i hervorgeht. Bei
Parallelschaltung von zwei nebeneinanderliegenden Leitungen, z. B. den Leitungen
i und 2 einerseits und den Leitungen 3 und 4 andererseits, erhält man einen Parallelwiderstand
Z" und bei Schaltung von zwei diagonal liegenden Leitungen, das heißt der Leitungen
i und 3 einerseits und der Leitungen 2 und 4 andererseits, einen Parallelwiderstand
Zd. Für das Verhältnis dieser Wellenwiderstände gilt die Bezeichnung
Das Verhältnis der Induktivitäten
ist durch den Kopplungsfaktor K bestimmt und durch die B°ziehung
gegeben. Je nach der Größe des Leiterabstandes kann hier ein Verhältnis bis etwa
4 hergestellt werden.
-
Die Kapazitäten C" und Cd setzen sich aus den Teilkapazitäten Cl und
C2 zusammen
Der Grenzwert dieses Verhältnisses liegt bei o,5, wenn Cl sehr groß gegenüber C,
ist. Mit diesen Grenzwerten ergibt sich ein Verhältnis der Wellenwiderstände Z"
oder Zd von etwa 2,8 maximal. Dabei ist allerdings noch zu berücksichtigen, daß
unter Umständen eine Korrektur mit Rücksicht auf nicht eingeschaltete benachbarte
Leiter oder Abschirmungen notwendig werden kann.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Leiter im Querschnitt
des Kabels an den Ecken eines Rechtecks angeordnet. Es ergeben sich dann die aus
Fig. 2 hervorgehenden Werte der Kapazität Ca, Cb und Dd und die Werte
der Induktivität L., Lb sowie die Kbpplungsfaktoren K" und Kb. Die Leiter lassen
sich nun in verschiedener Weise schalten, und zwar ergibt sich ein Wellenwiderstand
für den Fall, daß die beiden eng benachbarten Leiter i und 4 sowie 2 und 3 miteinander
verbunden sind. Werden die weit auseinander liegenden Leiter i und 2 sowie 3 und
4 zueinander parallel geschaltet, dann ergibt sich ein Wellenwiderstand
Die Umschaltung kann auch so vorgenommen werden, daß zwei Leiter, z. B. i und 2,
die weiten Abstand voneinander haben, gemeinsam mit dem Kabelmantel verbunden werden
und daß nur die beiden restlichen Leiter eingeschaltet sind. In diesem Fall wird
der Parallelwiderstand nach der Formel
berechnet. Verbindet man zwei eng benachbarte Leiter, z. B.
-
i und 4, mit dem Kabelmantel, dann ergibt sich der Wellenwiderstand
Es wäre schließlich noch möglich, zwei diagonal zueinander liegende Leiter mit dem
Kabelmantel zu verbinden, wobei sich der Wellenwiderstand Z5 analog zu den obengenannten
Fällen berechnen läßt.
-
Um die Umschaltung durchzuführen, kann z. B. ein Anschlußstück nach
Fig. 3 verwendet werden. In dem Kabel, das im Querschnitt bei 5 angedeutet ist,
mögen die Leiter 1, 2, 3 und 4 an den Punkten eines Quadrats liegen. Der Stecker
des Kabels, der bei 6 angedeutet ist, enthält die Anschlußstifte 1, 2; 3 und 4 in
einer abweichenden Reihenfolge. Zur Umschaltung des Wellenwiderstandes sind zwei
Anschlußbuchsen vorgesehen, von denen die eine 7 die Leiter i + 2 und 3 -f- 4 paarweise
verwendet, während die andere Buchse 8 die Leiter i -j- 3 und 2 + 4 paarweise kurzschließt.
An Stelle der getrennten Buchsen 7 und 8 kann auch eine Buchse mit drehbarem Einsatz
verwendet werden.
-
Für ein Kabel mit rechteckig angeordneten Leitern nach dem zweiten
Ausführungsbeispiel sind die Anschlußstücke nach Fig. 4 vorgesehen. Der Querschnitt
des Kabels ist bei 9 dargestellt. Die Adern des Kabels sind an dem Stecker io derart
herausgeführt, daß sie annähernd gleichen Abstand haben, wobei es aber zur Vermeidung
von Ungleichmäßigkeiten auf dem Kabel zweckmäßig sein kann, im Stecker einen Ausschnitt
ii vorzusehen. In Verbindung mit diesem Kabel können 5 Steckerbuchsen verwendet
werden. Die Buchse 12 verbindet die Leiter i -f-- 3 und 2 + 4 miteinander. Die Buchse
13 schaltet die Leiter 1, 2 und 3, 4 parallel zueinander. Die Buchse 14 verbindet
die Leiter i und 2 mit dem Kabelmantel, so daß nur die Leiter 3 und 4 eingeschaltet
sind, während die Buchse 15 die Leiter 1 und 3 mit dem Kabelmantel verbindet.
-
Die Buchse 16 schließlich verbindet die Leiter 2 und 3 mit dem Kabelmantel,
so daß nur die Leiter i und 4 eingeschaltet sind. Ein mechanischer Formschluß, z.
B. eine Nase 17, die in einen Einschnitt 18 paßt, verhindert falsches Einstecken.
Mit
Hilfe dieser Einrichtung ist es möglich, stark voneinander abweichende Werte des
Wellenwiderstandes mit ein und demselben Kabel zu erzielen und den AnschluB an verschiedene
Geräte, Verbraucher oder Generatoren anzupassen.