DE1218024B - Arrangement for frequency tuning of line resonators - Google Patents

Description

Anordnung zur FrequenzabsItimmung von Leitungsresonatoren Es ist bereits eine Anordnung zur Frequenzabstimmung eines koaxialen Leitungsresonators bekannt, bei der in dem Raum zwischen Innen- und Außenleiter des Resonators eine paiallel#«zu diesen Leitern bewegbare Hilfsleitung in Form einer kurzen abgewinkelten Sonde angeordnet ist, die sowohl radial auf den Innenleiter zu oder von diesem weg bewegbar als auch axial zum Innenleiter verschieb-bar ist. Die axiale Länge der Sonde, bezogen auf -die Länge des Innenleiters, ist dabei so klein gewählt, daß in den beiden möglichen Extremstellungen (Sonde möglichst weit vom Punkt maximaler Feldkonzentration am Resonatorspalt weg bzw. möglichst nahe an diesen Punkt maximaler Feldkonzentration herangeschoben) eine minimale bzw. maximale konzentrierte kapazitive bzw. induktive Wirkung erzielt. -wird. Mit dieser bekannten Anordnung_ kann nur eine sehr geringe Frequenzvariation erzielt werden.Arrangement for frequency tuning of line resonators An arrangement for frequency tuning of a coaxial line resonator is already known in which an auxiliary line movable parallel to these conductors in the form of a short angled probe is arranged in the space between the inner and outer conductors of the resonator can be moved towards or away from the inner conductor as well as axially to the inner conductor. The axial length of the probe, based on - the length of the inner conductor, is chosen so small that in the two possible extreme positions (probe as possible away from the maximum point of field concentration pushed up close to maximum at this point field concentration at the resonator gap away or possible) has a minimum or maximum concentrated capacitive or inductive effect achieved. -will. With this known arrangement, only a very small frequency variation can be achieved.

Es ist ferner bereits ein durch Wellenwiderstandsvariation abstimmbarer Leitungsresonator mit zwei die Leiter darstellenden Sektoren eines Hohlzylinders bekannt, von denen jeweils die in axialer Richtung liegenden Enden des einen Zylindersektors mit den entsprechenden Enden des anderen Zylindersektors galvanisch verbunden sind. Gegen diese beiden Leiter sind drei auf einer Achse befestigte Trommelsektoren verschwenkbar, von denen die beiden außenliegenden, symmetrisch zueinander angeordneten, bei Drehung der Achse eine Wellenwiderstandsvariation in entgegengeset;tem Sinne wie der innenliegende Trommelsektor bewirken. Diese bekannte Änderung des Innenleiters ist aber nur auf bestimmte Anwendungsfälle beschränkt, und diese bekannte Maßnahme ist nicht für alle Resonatorausbildungsformen brauchbar und anwendbar. Auch hiermit ist im übrigen nur eine relativ geringe Frequenzvariation möglich.It is also already tunable by varying the characteristic impedance Line resonator with two sectors of a hollow cylinder representing the conductors known, each of which lies in the axial direction ends of a cylinder sector are galvanically connected to the corresponding ends of the other cylinder sector. Three drum sectors attached to an axis can be swiveled against these two conductors. of which the two outermost, symmetrically arranged to one another, when rotated the axis has a wave resistance variation in the opposite sense to that of the inner one Effect drum sector. This known change in the inner conductor is only possible limited certain use cases, and this known measure is not for all resonator forms can be used and applied. This is also the rest only a relatively small frequency variation is possible.

Schließlich ist bekannt, bei einem- koaxialen Leitungsresonator durch Verschieben des Innenleiters gegenüber dem Außenleiter eine Wellenwiderstandsänderung durchzuführen, wobei bei kapazitiver Belastung eines derartigen Resonators, z.B. durch Anschluß einer Röhre od.dgl., über diese Wellenwiderstandsänderung auch eine Frequenzänderung möglich ist. Hier wird aber keine Änderung der Feldverteilung zwischen dem Innen- und Außenleiter erzielt, sondern lediglich eine Wellenwiderstandsänderung. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel einer solchen Abstimmanordnung mit Wellenwiderstandsänderung ist zwischen dem Innen- und Außenleiter des Koaxialkreises eine zusätzliche Hilfsleitung vorgesehen, die am gleichen Ende wie der Innenleiter kurzgeschlossen ist, etwa gleiche Länge wie dieser aufweist und von außen parallel auf den Innenleiter zu oder von diesem weg vers.#Iiiebbar ist. Durch Änderung des Abstandes zwischen Innenleiter und Hilfsleitung ist damit eine Wellenwiderstandsänderung möglich. Diese Abständsänderung kann bei der bekannten Ahordnung auch durch mehr oder weniger Ineinanderdrehen von schälenartigausgebildeten Leiterteilen erreicht werden. Bei dieser bekannten Anordnung ist durch den- Kurzschluß. beider Leitungen am gleichen Ende die sich auf den Leitung# g . ausbildende Feldverteilung längs der Leitungen.-gleichgerichtet.Finally, it is known in a coaxial line resonator to change the characteristic impedance by shifting the inner conductor relative to the outer conductor, a change in frequency being possible via this change in characteristic impedance when such a resonator is subjected to a capacitive load, for example by connecting a tube or the like. Here, however, no change in the field distribution between the inner and outer conductors is achieved, only a change in the wave impedance. In a practical embodiment of such a tuning arrangement with a change in characteristic impedance, an additional auxiliary line is provided between the inner and outer conductors of the coaxial circuit, which is short-circuited at the same end as the inner conductor, has approximately the same length as this and from the outside parallel to or from the inner conductor away vers. # Iiiebbar is. By changing the distance between the inner conductor and the auxiliary line, a change in the characteristic impedance is possible. In the known arrangement, this change in distance can also be achieved by more or less twisting of shell-like conductor parts into one another. In this known arrangement is through the short circuit. both lines at the same end which are on line # g. developing field distribution along the lines.-rectified.

Es ist Aufgabe der Erfindung' ' eine Anordnung zur Fiequenzabstimmung von Leitungsresonatoren zu schaffen, mit welcher bei einfachem Aufbau eine sehr große Frequenzvariation erreichbar ist.It is an object of the invention '' to provide an arrangement for Fiequenzabstimmung of line resonators, with which with simple construction a very large frequency variation is attainable.

. Diese Aufgabe wird, ausgehend'VO'n einer Anordnung zur Frequenzabstimmung, von Leitungsresonatoren mittels einer zwischen den Resonatorleitungen und parallel, zu diesen bewegbaren Hilfsleitung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfsleistung in an sich bekannter Weise im wesentlichen gleiche Länge wie die Resonatorleitüngen aufweist und daß die Resonatorleitungen und die Hilfsleitung an entgegengesetzten Enden kurzgeschlossen bzw. leer-laufend betrieben sind, derart, daß sich längs der Resonatorleitungen und der Hilfsleitung entgegengesetzte Feldverteilungen ergeben. . Based on an arrangement for frequency tuning of line resonators, this object is achieved according to the invention by means of an auxiliary line movable between the resonator lines and parallel to them, in that the auxiliary power has essentially the same length as the resonator lines in a manner known per se and that the resonator lines and the auxiliary line are short-circuited or open-circuited at opposite ends in such a way that opposite field distributions result along the resonator lines and the auxiliary line.

Wird die erfindungsgemäße Anordnung zur Frequenzabstimmung z. B. bei einem koaxialen Leitungsresonator angewendet, so hat sich es als vorteilhaft erwiesen, die Hilfsleitung in - Form von mehreren, vorzugsweise symmetrisch um den Innenleiter verteilt angeordneten Leitern auszubilden.If the arrangement according to the invention for frequency tuning z. As applied to a coaxial line resonator, so it has proved advantageous in the auxiliary duct - form the form of several, preferably symmetrically around the inner conductor arranged distributed conductors.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist sowohl bei unverkürzten als auch bei elektrisch verkürzten Leitungsresonatoren in gleicher Weise anwendbar. Die Hilfsleitung kann aucli -noch an ihren Enden mit zusätzlichen Blindwiderständen beschaltet sein, und auch eine derartig verkürzte bzw. verlängerte Hilfsleitung ist für den erfindungsgemäßen Zweck möglich, obwohl in diesen Fällen nicht die angestrebte maximal mögliche Frequenzvariation erreicht wird.The arrangement according to the invention is both unshortened and with electrically shortened Line resonators in the same way applicable. The auxiliary line can also be fitted with additional reactances at its ends be connected, and also such a shortened or lengthened auxiliary line is possible for the purpose of the invention, although in these cases it is not the intended one maximum possible frequency variation is achieved.

Mit der erfindungsgemäßen Frequenzabstimmanordnung ist durch Änderung der Kopplung theoretisch eine unendlich große Frequenzvariation erreichbar. In der Praxis wurden Resonanzfrequenzänderungen im Bereich 1: 10 erzielt. Diese Änderung ist dabei durch Verschieben der Hilfsleitung längs relativ kurzer Wegstrecken möglich. Auch ist die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf Leitungsresonatoren beschränkt, deren Leitungen an dem dem Kurzschluß abgewandten Ende belastet wird. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung auch eine häufige Änderung der Abstimmung, ohne daß dabei Kontaktschwierigkeiten auftreten. Die erfindungsgemäße Anordnung ist deshalb vor allem für eine automatische Abstimmung von Vorteil.With the frequency tuning arrangement according to the invention, an infinitely large frequency variation can theoretically be achieved by changing the coupling. In practice, the resonant frequency changes in the area of 1: 10 achieved. This change is possible by moving the auxiliary line along relatively short distances. The arrangement according to the invention is also not limited to line resonators, the lines of which are loaded at the end facing away from the short circuit. Furthermore, the arrangement according to the invention also enables frequent changes in the tuning without contact difficulties occurring. The arrangement according to the invention is therefore particularly advantageous for automatic coordination.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darinzu sehen, daß die mechanischen Abmessungen des Leitungsresonators optimal klein gehalten werden können, denn die mechanischen Abmessungen müssen nur für die oberste Frequenz ausgelegt werden. Mit zunehmendem Verschieben der Hilfsleitung in Richtung auf den Innenleiter eines erfindungsgemäß -.ausgebildeten Leitungsresonators wird nämlich die Resonanzfrequenz des Resonators herabgesetzt. Die wirksame Resonanzwellenlänge eines erfindungsgemäßen unverkürzten Resonators ergibt sich für eine vereinfachte Koaxialkreisanordnung mit nur einer zwischen Innen- und Außenleiter des Kreises verschiebbaren Hilfsleitung nach folgender Formel: Darin bedeutet 1 die mechanische Länge des Resonators, und der Faktor k2 bestimmt sich aus dem Kapazitätswert C,1 zwischen Innen- und Außenleiter des Koaxials, dem Kapazitätswert C22 zwischen Hilfsleitung und Außenleiter des Koaxialkreises und dem Kapazitätswert C12 zwischen der Hilfsleitung und dem Innenleiter des Koaxialkreises jeweils nach folgender Beziehung: Ist die Hilfsleitung ganz nach außen geschoben, so wird Cj., sehr klein, C" etwa gleich C:t,. Damit gehenkl, und k21 gegen 0, und k2 wird 1. Die Resonanzwellenlänge wird damit nach obiger Forme12 = 4 - Z - L Wird die Hilfsleitung dagegen ganz nach innen geschoben, so geht Cl, gegen co und C,1 -- C22. Die Faktoren k" und k,2 werden damit jeweils 1, und der Faktor k2 wird 0. Die Resonanzwellenlänge A geht damit gegen co. Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.A particular advantage of the arrangement according to the invention is that the mechanical dimensions of the line resonator can be kept optimally small, because the mechanical dimensions only have to be designed for the uppermost frequency. With increasing displacement of the auxiliary line in the direction of the inner conductor of a line resonator designed according to the invention, the resonance frequency of the resonator is reduced. The effective resonance wavelength of an unshortened resonator according to the invention results from the following formula for a simplified coaxial circuit arrangement with only one auxiliary line that can be displaced between the inner and outer conductors of the circle: 1 means the mechanical length of the resonator, and the factor k2 is determined from the capacitance value C, 1 between the inner and outer conductors of the coaxial, the capacitance value C22 between the auxiliary line and the outer conductor of the coaxial circuit and the capacitance value C12 between the auxiliary line and the inner conductor of the coaxial circuit in each case according to the following relationship: If the auxiliary line is pushed all the way out, then Cj., Very small, C "becomes approximately equal to C: t,. Thus kl, and k21 go to 0, and k2 becomes 1. The resonance wavelength is thus according to the above formula12 = 4 - Z - L If, on the other hand, the auxiliary line is pushed all the way in, Cl, goes against co and C, 1 - C22. The factors k " and k, 2 thus become 1 each, and the factor k2 becomes 0. The resonance wavelength A thus goes against co. The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments.

F i g. 1 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Frequenzabstimmung bei einem A/4-Leitungsresonator; F i g. 2 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Abstimmanordnung bei einem.Z/2-Leitungsresonators; F i g. 3 zeigt die Draufsicht einer möglichen Ausführungsform für die Veränderung der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leitungen des Resonators; F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in Draufsicht mit einer aus mehreren Leitungen bestehenden Hilfsleitung.F i g. 1 shows the use of an arrangement according to the invention for frequency tuning in an A / 4 line resonator; F i g. 2 shows the use of the tuning arrangement according to the invention in a Z / 2-line resonator; F i g. 3 shows the top view of a possible embodiment for changing the electromagnetic coupling between the lines of the resonator; F i g. 4 shows a further exemplary embodiment in plan view with an auxiliary line consisting of several lines.

Der in seiner Resonanzfrequenz abzustimmende Leitungsresonator nach F i g. 1, der in diesem Falle als 2/4-Leitungsresonator aufgebaut ist, besteht aus einem Topf M sowie einer darin angeordneten LeitungL1. Neben -dieser LeitungL1 ist innerhalb des Topfes M noch eine zweite Hilfsleitung L2 angeordnet, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren Leitern besteht. Die beiden Leitungen Ll und L2 sind erfindungsgemäß an ihren Enden derart kurzgeschlossen bzw. leer laufend betrieben, daß sich längs der Leitungen entgegengesetzte Spannungsverteilungen Ul und U2 ergeben. Die Spannungsänderung der- sich auf den beiden Leitungen einstellenden Spannungen Ul und U2 besitzt also unterschiedliche Vorzeichen, wie dies beispielsweise an der' Stelle X durch den Winkel -oc und +OC schematisch angedeutet ist. Die Pfeile 1 und 2 deuten dabei die jeweilige gleiche Blickrichtung an. Dies stellt einen gewissen Spezialfall der allgemeinen erfindungsgemäßen Lehre dar, nach welcher der Verlauf de rsich auf den beiden gekoppelten Leitungen einstellenden Spannungen nur nicht proportional sein soll. Der allgemeinste Fall würde bedeuten, daß die beiden Spannungsverläufe längs der Leitungen, in der gleichen Blickrichtung gesehen, nur noch auf einem Stück unterschiedlich sind. Bereits durch eine derartige nicht proportionale Spannungsverteilung kann durch Änderung der Kopplung die erfindungsgemäß beab-' sichtigte Art der Resonanzfrequenzänderung erzielt werden, nur nicht in dem beabsichtigten großen Frequenzumfang. Eine Änderung der -Resonanzfrequenz kann erfindungsgemäß auch dann erreicht werden, wenn die Leitung L 1 an der leer laufenden Seite belastet ist (verkürzter Leitungsresonator). Außerdem können an den Kreis die allgemein bekannten Ankopplungen, z. B. eine kapazitive an der leer laufenden oder eine induktive an der kurzgeschlossenen Seite, angebracht werden.The line resonator to be tuned in its resonance frequency according to FIG. 1, which in this case is constructed as a 2/4 line resonator, consists of a pot M and a line L1 arranged in it. In addition to this line L1, a second auxiliary line L2 is also arranged within the pot M, which consists of several conductors in the embodiment shown. According to the invention, the two lines Ll and L2 are short-circuited or operated idle at their ends in such a way that opposite voltage distributions U1 and U2 result along the lines. The change in voltage of the voltages U1 and U2 established on the two lines thus has different signs, as is indicated schematically, for example, at the point X by the angle -oc and + OC. The arrows 1 and 2 indicate the same direction of view. This represents a certain special case of the general teaching according to the invention, according to which the course of the voltages that are established on the two coupled lines should only be non-proportional. The most general case would mean that the two voltage curves along the lines, seen in the same viewing direction, are only different over one piece. The type of resonance frequency change intended according to the invention can already be achieved by changing the coupling through such a non-proportional voltage distribution, only not in the intended large frequency range. According to the invention, a change in the resonance frequency can also be achieved when the line L 1 is loaded on the idle side (shortened line resonator). In addition, the well-known couplings such. B. a capacitive on the idle or an inductive on the short-circuited side, can be attached.

Die Hilfsleitung L2 kann ferner auch an den Enden jeweils noch mit Blindwiderständen beschaltet sein. Es ist lediglich erforderlich, daß sich der gewünschte gegensinnige Spannungsverlauf mindestens auf einem Stück der Leitungen einstellt.The auxiliary line L2 can also still have at the ends Reactive resistances must be connected. It is only necessary that the desired sets opposing voltage curve on at least one piece of the lines.

Bei einer in F i g. 1 gezeigten Anordnung ist durch Änderung der Kopplung zwischen den Leitungen L 1 und L2, beispielsweise durch Änderung des Ab- standes zwischen diesen beiden Leitungen, wie dies durch den Doppelpfeil 3 angedeutet ist, die Resonanzfrequenz veränderbar, da gewissermaßen durch das gegenseitige nicht proportionalen Zusammenwirken Spannungsverläufe der unterschiedlichen auf den ' beiden Leitungen ein Energieaustausch zwischen dem Resonatorsystem und der Hilfsleitung eintritt. Die gleiche Maßnahme ist auch bei einem 2/2-Kreis anwendbar, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Auch hier sind die sich auf den Leitungen L 1 und L2 einstellenden Spannungsverläufe Ul und U2 jeweils in der Tendenz längs der Leitungen entgegengesetzt gerichtet. Damit kann durch Änderung der Kopplung, angedeutet mit dem Doppelpfeil 3, erfindungsgemäß die Resonanzfrequenz des Kreises geändert werden.In one in F i g. Arrangement shown 1 is by changing the coupling between the lines L 1 and L2, for example, by change of the distance between these two lines, as is indicated by the double arrow 3, the resonance frequency changed, since a certain extent by the mutual non-proportional interaction voltage waveforms the different on the ' two lines an energy exchange occurs between the resonator system and the auxiliary line. The same measure can also be used with a 2/2 circle, as shown in FIG. 2 is shown. Here, too, the voltage curves U1 and U2 that appear on the lines L 1 and L2 tend to be directed in opposite directions along the lines. Thus, according to the invention, the resonance frequency of the circle can be changed by changing the coupling, indicated by the double arrow 3.

Für die Einstellung der Kopplung zwischen den beiden Leitungen ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. So könnte beispielsweise die Leitung L2 je- weils seitlich von außen in bezug auf den Leiter L 1 verschiebbar angeordnet werden (Doppelpfeil 3). Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn in an sich bekannter Weise die zu koppelnden Leitungen im Querschnitt schalenförmig ausgebildet sind und die eine Leitung gegenüber der anderen Leitung drehbar ist, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Die beiden Leitungen Ll und L2 müssen nicht unbedingt die gleiche Länge besitzen. Es ist ohneweiteres möglich, daß beispielsweise der durch die LeitungL1 gebildete Resonator eine größere mechanische Länge besitzt als der angekoppelte Resonator mit der Leitung L2. Wesentlich ist jeweils nur, daß die Spannungsverteilung längs der Leitungen nicht proportional ist.There are various options for setting the coupling between the two lines. For example, the line L2 could each be arranged laterally from the outside with respect to the conductor L 1 (double arrow 3). However, it has proven to be expedient if, in a manner known per se, the lines to be coupled have a shell-shaped cross-section and one line can be rotated relative to the other line, as shown in FIG. 3 is shown. The two lines L1 and L2 do not necessarily have to be the same length. It is easily possible that, for example, the resonator formed by the line L1 has a greater mechanical length than the coupled resonator with the line L2. It is only essential that the voltage distribution along the lines is not proportional.

In F i g. 4 ist eine weitere Möglichkeit für die Änderung der Kopplung durch Änderung des Ab- standes zwischen der LeitungL1 und der HilfsleitungL2 gezeigt. Hier wird die Hilfsleitung durch vier symmetrisch um den InnenleiterL 1 eines koaxialen Leitungsresonators angeordnete drehbare Leiter L 2 gebildet. Damit kann durch Änderung der Kopplung zwischen den einzelnen LeiternL2 und dem Innenleiter Ll, was durch Verdrehen der Schalenteile geschieht, eine Resonanzfrequenzabstimmung durchgeführt werden.In Fig. 4 is a further possibility of the change of the coupling by changing of the distance shown between the LeitungL1 and HilfsleitungL2. Here the auxiliary line is formed by four rotatable conductors L 2 arranged symmetrically around the inner conductor L 1 of a coaxial line resonator. A resonance frequency tuning can thus be carried out by changing the coupling between the individual conductors L2 and the inner conductor L1, which is done by rotating the shell parts.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Frequenzabstimmung von Leitungsresonatoren mittels einer zwischen den Resonatorleitungen und parallel zu diesen bewegbaren Hilfsleitung, dadurch gekennzeichn e t, daß die Hilfsleitung (L2) in an sich bekannter Weise im wesentlichen gleiche Länge wie die Resonatorleitungen (L1) aufweist und daß die Resonatorleitungen (L 1) und die Hilfsleitung (L2) an entgegengesetzten Enden kurzgeschlossen bzw. leer laufend betrieben sind, derart, daß sich längs* der Resonatorleitungen (L1) und der Hilfsleitung (L2) entgegengesetzte Feldverteilungen (U1, U2) ergeben. Claims: 1. Arrangement for frequency tuning of line resonators by means of an auxiliary line movable between the resonator lines and parallel to these, characterized in that the auxiliary line (L2) has essentially the same length as the resonator lines (L1) in a manner known per se and that the Resonator lines (L 1) and the auxiliary line (L2) are short-circuited or idle at opposite ends, such that opposite field distributions (U1, U2) result along * the resonator lines (L1) and the auxiliary line (L2). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsleitung aus mehreren Leitern (L2) besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 940; französische Patentschrift Nr. 912 555; USA.-Patentschrift Nr. 2 286 396; britischePatentschriftenNr. 454 077, 581727, 877 757. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the auxiliary line consists of several conductors (L2). Documents considered: German Patent No. 939 940; French Patent No. 912 555; U.S. Patent No. 2,286,396; British Patent No. 454 077, 581727, 877 757.