DE1036950B - Anordnung zur Kompensation von Stossstellen auf einer Mikrowellen-Bandleitung mittels eines Blindwiderstandes - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Mikrowellen-Übertragungssysteme und insbesondere Kompensationseinrichtungen für Stoßstellen, die durch Unstetigkeitsstellen oder Ankopplungen in der Leitung verursacht werden. Derartige Stoßstellen können auch durch Verbindungen, Krümmungen, Übertrager und andere sich in der Leitung befindlichen Unterbrechungen oder Ankopplungen erzeugt werden.

Es ist bekannt, für Rechteckhohlleiter unerwünschte Reflexionen in der Weise zu verringern, daß ein seinerseits reflektierendes Element in Form einer Schraube durch einen Längsschlitz in einer der Längsseiten des Rechteckhohlleiters hindurchgeführt und durch Verschiebung innerhalb dieses Schlitzes einstellbar ist. Weiterhin sind Mikrowellen-Übertragungsleitungen bekannt, die in Form sogenannter Bandleitungen ausgeführt sind. Unter Bandleitungen der bekannten Art werden hierbei solche Leitungen verstanden, die einen derartigen großen Rechteckquerschnitt aufweisen, daß sie innerhalb einer großen Länge selbsttragend sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Übertrager zusammen mit der Leitung als Abstimmstumpf in Form einer Verlängerung dieser Leitung zur Kompensation der infolge des Übertragers entstandenen Impedanzfehlanpassung auszubilden. Kompensationsvorrichtungen dieser Art sind jedoch in ihrer Funktion nicht symmetrisch und bewirken nicht immer eine zuweilen gewünschte exakte Anpassung.

In ähnlicher Weise wurde bereits auch eine Ankopplung von einer Mikrowellen-Bandleitung an Hohlleiter vorgeschlagen. Bei dieser Anordnung wird zur Widerstandsanpassung die Bandleitung selbst verwendet, indem der leitende Belag über die Kopplungsstelle verlängert wird und an einer bestimmten Stelle sprungartig verbreitert ist und somit als konzentrierter Blindleitwert die Stoßstelle kompensiert.

Es ist sehr schwierig, den genauen Wert des kompensierenden Blindwiderstandes exakt vorauszubestimmen, daher ist für eine genaue Kompensation eine für die Bandleitung geeignete Einstellmöglichkeit erforderlich. Mit der Erfindung wird eine solche Anordnung zur Anpassung von Mikrowellen-Bandleitungen an andersartige Leitungen oder zur Kompensation sonstiger Stoßstellen auf Mikrowellen-Bandleitungen geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als kompensierender Blindwiderstand ein senkrecht zu einem der Leiter der Bandleitung liegender Stift dient, der in der Achsrichtung des Leiters verschoben und festgelegt werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Längs-Anordnung

zur Kompensation von Stoßstellen

auf einer Mikrowellen-Bandleitung

mittels eines Blindwiderstandes

Anmelder:

International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Mai 1952

Maurice Arditi, Clifton, N. J₁,

Georges A. Deschamps, New York, N. Y.,

und Jack Elefant, Brooklyn, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

schnittes einer streifenförmigen Mikrowellen-Übertragungsleitung mit angekoppelter Koaxialleitung und einem Ausführungsbeispiel für einen Blindleitwert zur einstellbaren Kompensation einer Stoßstelle, die durch die Ankopplungsstelle hervorgerufen ist;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt ähnlich dem der Fig. 2 für ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 4 zeigt eine Bandleitung, die mit einem Hohlraumresonator gekoppelt ist;

Fig. 5 und 5 a sind Querschnitte gemäß den Linien 5-5 bzw. 5a-5a von Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Querschnitt ähnlich dem der Fig. 2 und 3, der eine weitere Form eines Stiftes nach der Erfindung zeigt.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Mikrowellen-Übertragungsleitung nach Art der gedruckten Schaltungen dargestellt, die aus einem ersten oder »Leitungsleiter« 1 und einem zweiten oder »Erd«-Leiter 2 besteht, zwischen denen eine Schicht 3 dielektrischen Materials angeordnet ist. Das leitende Material kann auf eine Lage dielektrischen Materials, wie beispielsweise auf Polystyren, Polyäthylen, Polytetra-Fluor-

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Äthylen, bekannt unter dem Handelsnamen Teflon, Fiberglas oder anderes geeignetes Material hoher dielektrischer Güte in Form leitender Farbe oder Tinte aufgelegt und/oder geformt oder geätzt werden. Der Abstand der beiden: Leiter ist vorzugsweise ein bestimmter kleiner Bruchteil in der Größenordnung von ungefähr ¹Ao bis Vs einer Viertelwellenlänge der von ihr übertragenen Mikrowelle.

Die Fig. 1 zeigt eine Koaxialleitung, die einen äußeren Leiter 4 und einen inneren Leiter 5 aufweist, der, wie bei 6 dargestellt, an den Leiter 1 gekoppelt ist, während der äußere Leiter 4 mit dem Leiter 2 der Bandleitung verbunden ist. Die Koaxialleitung kann eine Kopplung zur Übertragung der Mikrowellen in Richtung der Leitung 1-2 oder eine Kopplung für den Empfang von Mikrowellen von dieser Leitung besitzen. Außer an einer Koaxialleitung angekoppelt zu sein, kann der erste Leiter 1 in einen Hohlraum in Form einer Schleife oder Sonde eintauchen oder die Kopplung kann durch Verbindung mit einem Hohlraum oder mit einer Hohlraumleitung durch eine in dem zweiten Leiter 2 direkt neben dem ersten Leiter 1 angeordneten öffnung erreicht werden. An Stelle eines derartigen Übergangs können natürlich auch andere Stoßstellen, welche eine Unstetigkeit in der Leitung bewirken, durch dieses Verfahren angepaßt werden. Abgesehen von den mit dem Übergang in Verbindung stehenden Schaltungen oder Elementen stellt ein solcher Übergang an sich eine Stoßstelle in der Leitung dar. Zur genauen Kompensation der Impedanzfehlanpassung wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Stift 7 benutzt, der einen solchen Abstand von der Verbindung besitzt, daß ein Resonanzabschnitt der Länge d in der Leitung an der Verbindung gebildet ist; für Breitbandabstimmung ist der Abstand d vorzugsweise kleiner als die halbe Wellenlänge. Größere Abstände sind kritischer und bewirken eine engere Bandbreite. Der eigentliche Blindleitwert für die Realisierung des Abstimmabschnittes ist nicht nur von der Größe des Stiftes und seiner Länge abhängig, sondern auch von der Lage und dem Abstand des Stiftes in bezug auf die Verbindung. Die optimale Anordnung des Stiftes ist nicht leicht im voraus zu bestimmen, kann aber angenähert werden. Nachdem der Stift in die angenäherte Lage gebracht ist, kann die optimale Anordnung des Stiftes 7 durch Verschiebung des Stiftes in der Achsrichtung des Leiters von Stellung zu Stellung erhalten werden, bis ein Optimum auf einer geeigneten Meßapparatur angezeigt wird. Während dieser Bewegung wird vorzugsweise Lot 8 an den Stift gelegt und mit einem Lötkolben geschmolzen, durch welchen der Stift von einer Stelle an die andere geschoben wird. Hat man eine optimale Anzeige erhalten, so läßt man das Lot erstarren.

Für ein Ausführungsbeispiel mit einer 50-Ohm-Leitung und einer Ankopplung an eine Koaxialleitung ergaben sich die folgenden Werte für optimale Impedanzanpassungen: Der erste Leiter war 6 mm breit und das Dielektrikum (Fiberglas) zwischen den Leitern war 1,5 mm dick. Der Stift 7 hatte eine Länge von 9 mm. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Drahtes und dem Mittelpunkt des Leiters 5 war ungefähr 9 mm.

Fig. 3 zeigt eine andere Form für den Stift. Der Stift 9 ist vom ersten Leiter bis zum zweiten Leiter verlängert. Dieser Kurzschluß 10 des Leiters 1 kann bei bestimmten Anordnungen vorgezogen werden.

Nach den Fig. 4, 5 und 5 a enthält die Leitung einen ersten Leiter 11 und einen zweiten Leiter 12 von praktisch der gleichen Breite, und beide sind durch eine Schicht dielektrischen Materials 13 von gleicher oder größerer Breite voneinander getrennt. Mit dieser Leitung ist ein Hohlraumresonator 14 durch eine öffnung 15 in den zweiten Leiter 12 mit dem Leiter 11 gekoppelt. Der Kopplungsgrad mit dem Hohlraum 16 ist bestimmt durch die Größe und Lage der öffnung 15. Zur Kompensation der Stoßstelle an der Koppelstelle wird ein kurzes Stück eines Stiftes 17 quer zum Leiter 11 im Abstand d von der

ίο öffnung 15 angeordnet. Dieser Stift 17 ist mit dem Leiter 11 verbunden. Er kann aber auch am Leiter 12 angeordnet sein.

Eine weitere Ausführung weist induktive Anordnungen zwischen dem ersten und zweiten Leiter nach Fig. 6 in Form eines Stiftes 20 auf, der quer zu den beiden Leitern 1 b und 2 b angeordnet ist. Ein Loch 21 ist durch den ersten Leiter 1 b und durch die Schicht dielektrischen Materials zum zweiten Leiter 2 b geschnitten. Der Stift 20, welcher vorzugsweise aus

ao einem kleinen Draht besteht, wird zunächst an den zweiten Leiter 2 b bei 22 und dann schließlich an den Leiter 1 bei 23 angelötet. Das Lot wird flüssig gehalten, so daß die Lage des Stabes 20 leicht in Richtung auf die Verbindung zu oder von ihr fort und zweckmäßig auch seitlich in bezug zur Leitung 1 b verändert werden kann, bis eine optimale Einstellung erreicht ist, worauf man das Lot erstarren läßt. Diese Art der Einstellung ist vollkommen ausreichend, aber sie ist kritisch und kann eine Nacheinstellung während der Herstellung erfordern, um eine optimale Abstimmung zu erreichen.

Der Stift 20 bewirkt einen vom Durchmesser des Stiftes und seiner Anordnung in bezug auf die Achse des Leiters 1 b abhängigen Nebenschlußblindleitwert.

Für einen Stift von 6 mm Durchmesser in der Mitte einer 50-Ohm-Leitung ergab sich ein Nebenschlußleitwert von 3,5 S. Der gleiche Draht bewirkte an der Kante eines Leiters 1 b ungefähr 2,54 mm von der Längsachse des Leiters entfernt einen Nebenschlußblindleitwert von 1,9 S. Der Nebenschlußblindleitwert nimmt ab, wenn der Stiftdurchmesser abnimmt. Durch bestimmte Wahl des Stiftdurchmessers und seiner Anordnung erhält man eine relativ große Auswahl von Nebenschlußleitwerten.

Die Anordnung eines Blindleitwertes in der Leitung können die Übergänge oder andere Unstetigkeitsstellen in einem weiten Frequenzbereich genau kompensiert und symmetriert werden. Während ein bestimmter Blindleitwert für eine bestimmte Stoßstelle durch Versuche ermittelt wird, kann nach Ermittlung des optimalen Wertes eine Einstellung insbesondere bei Massenherstellung, mit der gleichen Genauigkeit durch Verschiebung des Stiftes in der Achsrichtung des Leiters bewirkt werden. Die öffnung 21 für den Stab in Fig. 8 kann auch genau durch fotografische Verfahren festgelegt werden, wenn die Lage einmal durch Versuche bestimmt ist. Ferner ist die Fehlanpassung durch die Stoßstelle in dieser Übertragungsweise klein. Da nur kleine Blindleitwerte zur Kompensation dieser Übergänge notwendig sind, wird eine große Bandbreite bei diesen Anordnungen erzielt. Wie Versuche zeigten, konnten mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnungen Anschlüsse symmetrisch über einen Frequenzbereich der Größenordnung von 250 bis 4700 MHz angepaßt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation von Stoßstellen auf einer Mikrowellen-Bandleitung, die z. B. bei der Anpassung von Bandleitungen an

andersartige Leitungen entstehen, mit die Stoßstelle an der Ankopplungsstelle kompensierendem Blindwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß als kompensierender Blindwiderstand ein senkrecht zu einem der Leiter der Bandleitung liegender Stift dient, der in der Achsrichtung des Leiters verschoben und festgelegt werden kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Belag eines Leiters der Bandleitung eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines durch das Dielektrikum reichenden leitenden Stiftes, der, beide Leiter kurzschließend, als Parallelinduktivität wirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 821 035, 871 324; französische Patentschriften Nr. 899 350, 950 844; USA.-Patentschrift Nr. 2 479 673; »Hochfrequenztechnik u. Elektroakustik«, 1943, .23.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 958 396.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

M9 598/390 8.