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Verschiebbare Kurzschlußvorrichtung für Hochfrequenzleitungen Die
Erfindung betrifft eine verschiebbare Kurzschlußvorrichtung für eine koaxiale Hochfrequenzleitung
oder eine Hohlrohrleitung, bei welcher der Kurzschluß für die Hochfrequenz kapazitiv
erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wird eine kapazitive Kurzschlußvorrichtung vorgeschlagen,
und zwar in der Weise, daß bei einer koaxialen Hochfrequenzleitung oder einer Hohlrohrleitung
die Kurzschlußvorrichtung durch einen den Querschnitt des Feldraumes fast völlig
ausfüllenden Metallstempel M gebildet wird, der an seinem dem Feldraum zugekehrten
Ende von den Leitungswänden lediglich durch Luft getrennt ist, und daß die Führung
des Metallstempels an den Leitungswänden im wesentlichen an dem dem felderfüllten
Raum abgekehrten Ende über Isolierteile (T in Abb. z, R in Abb. 3) oder metallische
Kontaktteile (R1, Ra in Abb. 3) erfolgt.
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Bisher benutzte man zur Abstimmung oder Längenänderung einer koaxialen
Hochfrequenzdoppelleitung, wie Abb. i zeigt, einen metallischen Kurzschlußring
K, der mit dem Außenleiter A und Innenleiter I elektrisch leitenden
Kontakt gab unid etwa durch eine Stange S vom toten Leitungsende her axial bewegt
wurde.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die wirklichen Kontaktstellen
an den beiden Schleifstellen nicht genau festgelegt sind lind ein mehr
oder
weniger großer, unregelmäßig schwankender Übergangswiderstand vorhanden ist. Die
wirkliche Kurzschlußstelle ist daher nicht eindeutig durch die Stelle der Kurzschlußscheibe
gegeben, und es ist eine unregelmäßig schwankende Dämpfung vorhanden. Bei größeren
Anforderungen an Genauigkeit und bei sehr kurzen Wellen (Dezimeterwellen), bei denen
die Abmessungen der Kurzschlußscheibe nicht mehr vernachlässigbar klein gegenüber
der Wellenlänge sind; ist daher die bekannte Anordnung nach Abb. i unzweckmäßig.
Um einen auch nur angenähert guten Kontakt zu erzielen, muß man einen hohen Kontaktdruck
anwenden, der einen großen Reibungswiderstand beim Verschieben des Stempels bedingt
und die Einstellbarken erschwert.
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Es ist ferner bekannt, bei Paralleldrahtleitungen sogenannte Reflexionsplatten
als Abstimmeinrichtung zu verwenden. Diese Reflexionsplatten sind dabei derart ausgebildet,
daß sie mit den Leitern des Paralleldrahtsystems in kapazitiver Verbindung stehen.
Die Führung der Reflexionsplatte erfolgt bei den bekannten Anordnungen durch im
Kapazitätsweg angeordnetes Dielektrikum, wodurch eine wesentliche Erhöhung der auftretenden
Verluste und somit eine unerwünschte Dämpfung der Hochfrequenzwellen eintritt. Darüber
hinaus ist aber diese bekannte Anordnung in einer koaxialen Hochfrequenzleitung
oder in einer Hohlrohrleitung wegen ihrer relativ schlechten Kurzschlußwirkung bei
gleichzeitig auftretenden Verlusten praktisch nicht verwendbar.
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Demgegenüber zeigt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kurzschlußvorrichtung,
wie es möglich ist, diese Schwierigkeiten zu umgehen.
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An Hand der als Ausführungsbeispiele dienenden Abb. a bis q: wird
die Erfindung nachstehend näher erklärt.
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Abb. 2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel, wie der kapazitive Kurzschluß
durch einen Metallstempel bewirkt werden kann, der den Querschnitt fast völlig ausfüllt,
jedoch von der Innenwand des Außenleiters.4 durch einen Luftspalt La und
von der Außenseite des Innenleiters: J durch einen Luftspalt L= getrennt ist. Hierdurch
wird die Kapazität zwischen Innenleiter und Außenleiter an der Kurzschlußstelle
so stark erhöht, daß praktisch keine Feldlinien in das tote Leitungsende übergreifen.
Die Kurzschlußwirkung hängt, solange die vorgeschriebenen Abstände einigermaßen
innegehalten werden, eindeutig von der Lage des Stempels, nicht von irgendwelchen
Zufälligkeiten ab. Die notwendige Länge des Stempels ist auch von der Größe des
Luftspaltes abhängig, jedoch dürfte meist eine Länge von VV und kleiner bis zu etwa
Vio genügen, wobei @ die Wellenlänge der Betriebswelle in dem kurzzuschließenden
Leitungsteil ist.
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Es wäre nun an sich möglich, zur sicheren Führung und Innehaltung
der vorgeschriebenen Abstände, Innenseite und Außenseite des Metallstempels oder
auch die Wandungen in der Leitung mit einem dünnen Dielektrikum zu überziehen. Zur
Vermeidung von Verlusten in dem Dielektrikurn und damit einer Dämpfung der Betriebswelle
sind in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die der Führung dienenden
Isolierteile derart angeordnet, daß die Feldlinien im wesentlichen nur in Luft (bzw.
im Vakuum, falls sich die ganze Anordnung im Vakuum befindet) verlaufen. Das wird
dadurch erreicht, daß zur Führung der rückwärtige, etwas abgesetzte Teil M' des
Metallstempels innen und außen mit einem Tuchüberzug T (Filz oder Billardtuch) versehen
ist, welches die Spalte zwischen Il' und .-1 bzw. J ausfüllt und den Stempel sicher
führt. Die Reibung kann sehr gering sein, so daß eine sehr leichte Einstellung möglich
ist. An 1V1' ist ferner das Bedienungsrohr R zur axialen Verschiebung des Stempels
befestigt.
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Abb.3 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der eine sehr sichere Führung
lediglich durch Führung an zwei bestimmten, verhältnismäßig weit voneinander entfernten
Stellen der Leitungen erfolgt. Der Stempel M trägt an seinem rückwärtigen Ende eine
den Querschnitt zwischen Innenleiter und Außenleiter völlig ausfüllende Ringscheibe
R aus verlustfreiem, mit nur geringer Reibung schleifenden Isolierwerkstoff (z.
B. Polystyrol). An diese ist das Bedienungsrohr B angesetzt, welches am Leitungsende
durch zwei schmale Ringscheiben R" und Ri geführt ist. Diese beiden Ringscheiben
können ebenfalls aus dielektrischem Material, jedoch unbedenklich auch aus Metall
bestehen, da die durch-sie gegebenen. Kontaktstellen so weit von der kapazitiven
Kurzschlußstelle entfernt liegen, daß sie auf die Kurzschlußw irkung keinen Einfluß
mehr ausüben.
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Eine Abwandlung des Erfindungsgedankens ist in der Weise möglich,
daß man bei einer Anordnung nach Abb. 3 die Isolierscheibe R auf der Vorderseite
des Metallstempels M anbringt, da es vor allem darauf ankommt, daß die Luftspalte
zwischen dem Stempel und den Leitungswänden nicht oder doch im wesentlichen nicht
durch festes Dielektrikum, das verlustbehaftet ist, ausgefüllt sind. Zu diesem Zweck
ist es vorteilhaft, die Scheibe ziemlich dünn auszubilden und gegebenenfalls mit
Ausschnitten zu versehen bzw. durch einen Stern zu ersetzen.
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Man kann die Erfindung auch, wie Abb. q. zeigt, auf Abstimmeinrichtungen
von Hohlraumschwingern anwenden, die z. B. die Form einer flachen zylindrischen
Dose H besitzen. An den Hohlraumsehwinger ist ein Hohlrohr H' angesetzt, in dem
ein massiver Metallstempel M verschiebbar angeordnet ist. Der Metallstempel ist
auch hier von den Wänden des Hohlrohres durch einen schmalen Luftspalt getrennt
und schließt die Feldlinien rein kapazitiv kurz. Zur sicheren Führung ist der Metallstempel
mit einem auf dem Rohr H' mit Gewindeführung laufendem hohlen Führungsrohr F umgeben.
Dadurch wird eine sehr genaue Einstellung ermöglicht. H' kann auf seiner Außenseite
eine. Teilung bzw. eine geeichte Skala tragen, an welcher :die Stellung des Stempels
und damit die
Abstimmung abgelesen werden kann. Das gleiche Abstimmprinzip
läßt sich auch bei einer Doppeldraht- oder Bandleitung ausführen.