DE1441627C - Anordnung zur Übertragung elektn scher Wellen mit frequenz abhangiger Dampfung - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur größer als m ist, wenigstens der Anschluß mit der Übertragung elektrischer Wellen mit frequenzab- Ordnungszahl m + 1 mit einer reflexionsfreien Abhängiger Dämpfung in einem Frequenzband mit der schlußimpedanz verbunden ist.
Mittelfrequenz/₀ zwischen einer ankommenden und Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt die Wireiner abgehenden Übertragungsleitung, mit wenigstens 5 kung, daß die vom Eingangsanschluß zum Ausgangseiner komplexen Impedanz, deren Wert in dem anschluß übertragenen Wellen an den komplexen Frequenzband veränderlich ist, und mit einer Rieh- Impedanzen reflektiert werden, die an die dazwischentungsgabel mit η Anschlüssen der Ordnungszahlen 1 liegenden Anschlüsse der Richtungsgabel angeschlosbis n{n> 2), welche so ausgebildet ist, daß die sen sind.

Übertragung der Wellen nur in einer Richtung von io Bekanntlich erfolgt unter diesen Bedingungen die jedem Anschluß mit der unmittelbar höheren Ord- Reflexion mit einer Dämpfung, die von dem komplexen nungszahl möglich ist. Verhältnis zwischen dem Wert der Abschlußimpedanz

Richtungsgabeln, auch Zirkulatoren genannt, kön- und dem Wellenwiderstand des den Anschluß der nen bekanntlich unter Verwendung eines Faraday- Richtungsgabel bildenden Hohlleiters abhängt, und Drehers gebildet sein, der in einen runden Hohlleiter 15 zwar mit einer frequenzabhängigen Änderung, die mit eingefügt ist, von dem zu beiden Seiten des Faraday- dem Frequenzgang der betreffenden Impedanz ver-Drehers Rechteck-Hohlleiter abzweigen, oder auch knüpft ist. Die nichtreziproken Übertragungseinrichunter Verwendung von nichtreziproken Phasen- tungen verhindern, daß die an den Impedanzen Schiebern in Verbindung mit Richtungskopplern reflektierten Wellen zum Eingang zurückkehren. Die (magischen T). Es ist bekannt, solche Richtungs- 20 Zahl der an Zwischenanschlüsse angeschlossenen gabeln zur Erzeugung einer frequenzabhängigen Impedanzen hängt von dem gewünschten Dämpfungs-Phasenverschiebung der übertragenen Welle zu ver- frequenzgang ab, und die Impedanzen selbst werden wenden, beispielsweise zur Phasenentzerrung oder natürlich ebenfalls in Abhängigkeit von dem gewünschzur Impulskompression. Zu diesem Zweck sind bei den ten Dämpfungsverlauf ausgebildet,
bekannten Anordnungen dieser Art an die nicht als 25 Die Richtungsgabel kann aus m nichtreziproken Eingang und Ausgang verwendeten Anschlüsse der Anordnungen mit einem einzigen Eingang und einem Richtungsgabel sich verjüngende Hohlleiterabschnitte einzigen Ausgang (Richtungsleitungen) gebildet sein, angeschlossen, in welche Signalkomponenten mit unter- die Ende an Ende angeordnet sind,
schiedlicher Wellenlänge verschieden tief eindringen, Eine erste Ausführungsform der Erfindung besteht

so daß sie in unterschiedlichen Zeiten reflektiert 30 darin, daß die Richtungsgabel drei Anschlüsse aufweist werden. Bei solchen Anordnungen ist es auch bekannt, und durch eine Y-Verzweigung gebildet ist, in deren zusätzlich eine Dämpfungsentzerrung dadurch zu Mittelabschnitt ein Teil aus ferromagnetischem Maerreichen, daß in die verjüngten Hohlleiterabschnitte terial eingefügt ist, das unter einem Vormagneti-Widerstandsglieder eingefügt werden, welche die sierungsgleichfeld steht.

Wellen um so stärker dämpfen, je tiefer sie eindringen. 35 Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung In diesem Fall ist aber der Dämpfungsfrequenzgang besitzt die Richtungsgabel vier Anschlüsse, von denen in erster Linie durch die frequenzabhängige Phasen- zwei Anschlüsse jeweils mit einer komplexen Impedanz Verzerrung bestimmt, die stets vorhanden ist. verbunden sind.

Es ist andererseits bekannt, Dämpfungsentzerrungs- Im allgemeinen sind die verwendeten Übertragungsschaltungen mit Hilfe von zwei Impedanzen zu 40 leitungen Hohlleiter oder Koaxialkabel, und die bilden, die an zwei der vier Anschlüsse eines Differen- komplexen Impedanzen enthalten einen oder mehrere tialkopplers nach Art eines magischen T angeschlossen Hohlraumresonatoren. Die Resonanzfrequenz jedes sind, während die beiden übrigen Anschlüsse den dieser Hohlraumresonatoren ist im wesentlichen gleich Eingang bzw. den Ausgang der Schaltung darstellen. der Mittelfrequenz /₀ des Frequenzbandes, und wenig-Die Impedanzen sind im allgemeinen durch Hohlraum- 45 stens einer von ihnen ist mit einem einstellbaren resonatoren gebildet, die auf die Mittelfrequenz /₀ des Dämpfungswiderstand und gegebenenfalls mit einem Nutzbandes abgestimmt und in geeigneter Weise einstellbaren Blindwiderstand verbunden, damit die gedämpft .sind. Eine solche Anordnung ist zwar Unvollkommenheiten kompensiert werden können, theoretisch brauchbar, ergibt aber in der Praxis den welche den bei Höchstfrequenzen verwendeten WiderNachteil, daß sie sehr stark von einem vollkommenen 5° ständen zu eigen sind, deren praktische Eigenschaften Betrieb abweicht, sobald das verwendete Frequenzband merklich von denjenigen reiner Widerstände abverhältnismäßig breit ist. weichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eine besondere Ausführungsform der Erfindung

Anordnung zur Übertragung elektrischer Wellen mit besteht darin, daß wenigstens eine der komplexen frequenzabhängiger Dämpfung zu schaffen, bei welcher 55 Impedanzen aus der Eingangsimpedanz eines Bandder gewünschte Frequenzgang der Dämpfung in einem filters besteht, das durch einen Hohlleiter gebildet ist, breiten Frequenzband unabhängig von dem Phasen- in den Hohlraumresonatoren eingefügt sind, die im frequenzgang eingehalten wird. wesentlichen auf die Mittelfrequenz /„ abgestimmt

Nach der Erfindung wird dies bei einer Anordnung und miteinander und mit dem Hohlleiter gekoppelt der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß 60 sind, während der letzte Hohlleiterabschnitt an dem die Übertragungsleitungen an die Anschlüsse mit den dem Eingang entgegengesetzten Ende mit einer Ordnungszahlen 1 bzw. m (m ^ n) angeschlossen sind, Abschlußimpedanz verbunden ist.
daß die. Richtungsgabel eine zwischen diesen An- Bei einer anderen Ausführungsform, bei der gleich-

schlüssen direkt eingefügte nichtreziproke Über- falls die Eingangsimpedanz eines Bandfilters vertragungseinrichtung enthält, daß jeder Anschluß mit 65 wendet wird, besteht das Bandfilter aus einem Hohleiner zwischen 1 und m liegenden Ordnungszahl mit leiter, an dem entlang in gleichmäßigen Abständen, die einer der Impedanzen verbunden ist und daß für den im wesentlichen gleich einem ungeradzahligen Viel-FuII m < η von den Anschlüssen, deren Ordnungszahl fachen von Viertelphasenwellenlängen in dem Hohl-

leiter sind, Hohlraumresonatoren angekoppelt sind, die im wesentlichen auf die Frequenz /₀ abgestimmt sind, und daß der Hohlleiter an seinem "dem Eingang entgegengesetzten Ende mit einer Abschlußimpedanz verbunden ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das Schema einer einfachen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Richtungsgabel mit drei Anschlüssen und eine aus einem einzigen Hohlraumresonator bestehende Impedanz verwendet werden,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Hohlraumresonator von F i g. 1 durch ein Bandfilter ersetzt ist,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel des Bandfilters von anderer Konstruktion als in F i g. 2 und

F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Richtungsgabel mit vier Anschlüssen verwendet wird.

F i g. 1 zeigt schematisch die Schaltung in ihrer allgemeinsten Form. Sie enthält einen Eingangshohlleiter 1, der an den Anschluß A einer Richtungsgabel 3 (auch als »Zirkulator« bezeichnet) angeschlossen ist, einen Ausgangshohlleiter 2, der an den Anschluß C der Richtungsgabel 3 angeschlossen ist, und eine komplexe Impedanz 5, 15, die über einen Hohlleiterabschnitt 4 mit dem Anschluß B der Richtungsgabel 3 verbunden ist.

Die Impedanz 5, 15 kann insbesondere aus einem Hohlraumrsonator 5 bestehen, der auf die Frequenz /₀ abgestimmt und mit dem dem Anschluß B gegenüberliegenden Ende des Verbindungsleiters 4 in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch eine Blende, einen Schlitz oder eine Kopplungsöffnung gekoppelt ist. Das Teil 15 ist ein Widerstand, der zur Einstellung der Dämpfung des Hohlraumresonators dient, wie nachstehend noch erläutert wird.

Wenn mit / die Frequenz einer im Nutzband mit der Mittelfrequenz/₀ liegenden Welle und mit χ die Größe ///„ — /„// bezeichnet wird, läßt sich leicht zeigen, daß die DämpfungAf (bei der Frequenz/), die durch die Reflexion der Welle am Abschluß 5, 15 des Hohlleiters 4 hervorgerufen wird, im wesentlichen durch die folgende Beziehung ausgedrückt wird:.

= A₀

K log (1 + βλ-²) Dezibel (1)

Darin sind A₀ und K Konstante, die von dem Wert der Dämpfung des Hohlraumresonators 5 (die ihrerseits von dem Wert des Widerstands 15 abhängt) sowie von dem Kopplungsgrad zwischen dem Hohlraumresonator 5 und dem Hohlleiter 4 abhängen; von dem Kopplungsgrad hängt zugleich der Koeffizient a ab.

Die Eigendämpfung des Hohlleiterabschnitts 4 ist praktisch vernachlässigbar, wenn dieser Abschnitt kurz ist, und die Eigendämpfung der Richtungsgabel ist in ihrem normalen Betriebsfrequenzband im allgemeinen klein und frequenzunabhängig.

Die Gleichung (1) zeigt, daß sich die Dämpfung Af symmetrisch zu beiden Seiten von /₀ in Abhängigkeit von der Frequenz ändert und daß durch die Wahl der Größe des Koeffizienten α auf die Größe der Dämpfung Af sowie auf die Schnelligkeit ihrer Änderung mit der Frequenz eingewirkt werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Dämpfung Af bei der Frequenz/₀ am größten, und sie nimmt zu beiden Seiten dieser Frequenz ab; dies ist vorteilhaft, wenn die Dämpfung kompensiert werden soll, die an den Grenzen des Nutzfrequenzbandes bestimmter Verstärkeranordnungen anwächst, wie bereits erwähnt wurde.

Wenn eine Dämpfungsänderung erwünscht ist, die bei geringer Frequenzabweichung / — /₀ (die im wesentlichen dem Wert ¹I₂ Z₀X entspricht) zunächst langsamer erfolgt und bei stärker wachsendem .v dann schneller erfolgt, kann bei der Anordnung von F ig. 1 die Baugruppe 5, 15 durch die in F i g. 2 dargestellte komplizierte Anordnung ersetzt werden.

ίο Diese Anordnung besteht aus einem Bandfilter, das durch zwei oder mehr Hohlraumresonatoren S₁, 5₂ ... gebildet ist, die in gleichmäßigen Abständen entlang einem Hohlleiter 6 angekoppelt sind, der aus einer Folge von Hohlleiterabschnitten O₁, 6₂ ... besteht, wobei der letzte Hohlleiterabschnitt durch einen Hohlraumresonator S₃ abgeschlossen ist. Alle Hohlraumresonatoren S₁, 5₂, 5₃ sind auf die Frequenz /„ abgestimmt und haben geeignete Kopplungsgrade mit dem Hohlleiter 6. Der Hohlräumresonator 5₃ ist über einen Hohlleiterabschnitt 6₃ mit dem einstellbaren Widerstand IS₁ gekoppelt.

Wenn eine Dämpfung erhalten werden soll, die in der Nähe der Frequenz /₀ eine verhältnismäßig langsame Änderung aufweist, wird den Hohlleiterabschnitten 6_l5 6₂ die Länge

erteilt, wobei X₉ die Phasenwellenlänge in den Hohlleitern O₁ und 6₂ ist, während k eine ganze Zahl ist. Eine andere mögliche Ausführungsform des Bandfilters, das an die Stelle des Organs 5 von F i g. 1 tritt, ist in F i g. 3 dargestellt. Es ist in dem Hohlleiter 6 selbst durch leitende Trennwände T₁, 7₂, 7₃ ... gebildet, welche Hohlraumresonatoren S₁, 5₂ ... begrenzen, die miteinander und mit dem Hohlleiter über öffnungen 8_l5 8₂, 8₃ ... gekoppelt sind. Das Ende 4 des Hohlleiters 6 (F i g. 3) ist mit dem Anschluß B der Richtungsgabel 3 von F i g. 1 wie zuvor gekoppelt, während das entgegengesetzte Ende (F i g. 3) über einen Hohlleiterabschnitt 6₄ mit dem einstellbaren Widerstand 15₂ gekoppelt ist, dem ein Hohlleiterabschnitt 6₅ parallel geschaltet ist, der durch einen verstellbaren Kurzschlußkolben 9 abgeschlossen ist.

Diese Anordnung ermöglicht die Beseitigung der Unvollkommenheiten des Widerstandes 15₂, der häufig eine unerwünschte Blindwiderstandskomponente aufweisen kann. Diese kann durch eine entsprechende Bemessung der Länge des Hohlleiterabschnitts 6_S durch Einstellung des Kolbens 9 kompensiert werden. Die Abmessungen der Hohlraumresonatoren S₁, 5₂ und der Kopplungsöffnungen S₁, S₂, 8₃ sind natürlich in Abhängigkeit von der gewünschten Resonanzfrequenz/,, der Hohlraumresonatoren sowie von der

mehr oder weniger schnellen Änderung der Dämpfung A zu beiden Seiten der Frequenz /₀ gewählt.

F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher eine Richtungsgabel 10 mit vier Anschlüssen verwendet wird.

Zwei Anschlüsse sind mit dem Eingangshohlleiter 1 bzw. dem Ausgangshohlleiter 2 verbunden, während die beiden anderen Anschlüsse über Hohlleiterabschnitte 4_t und 4» mit einem Hohlraumresonator 11 bzw. 12 verbunden sind, der auf die Frequenz /₀ abgestimmt und durch einen einstellbaren Widerstand 15₃ bzw. 15₄ gedämpft ist. Diese Ausbildung ergibt den Vorteil einer leichteren Einstellung, da die Widerstände 15₃ und 15₄ getrennt einstellbar sind.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen können natürlich je nach dem gewünschten Verlauf der Dämpfungskurve als Funktion der Frequenz abgeändert werden.

Beispielsweise können im Fall von F i g. 4 der Hohlraumresonator 11 auf die Frequenz/_x und der Hohlraumresonator 12 auf die Frequenz /₂ abgestimmt sein, wobei diese Frequenzen zu beiden Seiten der Frequenz /₀ liegen. In diesem Fall kann man eine Dämpfungskurve erhalten, die zwei Maxima aufweist, von denen das eine in der Nähe der Frequenz f_x und das andere in der Nähe der Frequenz/₂ liegt, wobei die entsprechenden Dämpfungen unabhängig voneinander eingestellt werden können.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Übertragung elektrischer Wellen mit frequenzabhängiger Dämpfung in einem Frequenzband mit der Mittelfrequenz/₀

■ · zwischen einer ankommenden und einer abgehenden so Übertragungsleitung, mit wenigstens einer komplexen Impedanz, deren Wert in dem Frequenzband veränderlich ist, und mit einer Richtungsgabel mit η Anschlüssen der Ordnungszahlen 1 bis η (η > 2), welche so ausgebildet ist, daß die Übertragung der Wellen nur in einer Richtung von jedem Anschluß zu dem Anschluß mit der unmittelbar höheren Ordnungszahl möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitungen an die Anschlüsse mit den Ordnungs- zahlen 1 bzw. m(m ί ti) angeschlossen sind, daß die Richtungsgabel eine zwischen diesen Anschlüssen direkt eingefügte nichtreziproke Übertragungseinrichtung enthält, daß jeder Anschluß mit einer zwischen 1 und m liegenden Ordnungszahl mit einer der Impedanzen verbunden ist und daß für den Fall m < η von den Anschlüssen, deren Ordnungszahl größer als m ist, wenigstens der Anschluß mit der Ordnungszahl m + 1 mit einer reflexionsfreien Abschlußimpedanz verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsgabel aus m nichtreziproken Anordnungen mit einem einzigen Eingang und einem einzigen Ausgang (Richtungsleitungen) gebildet ist, die Ende an Ende angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsgabel drei Anschlüsse aufweist und durch eine F-Verzweigung gebildet ist, in deren Mittelabschnitt ein Teil aus ferromagnetischem Material eingefügt ist, das. unter einem Vormagnetisierungsgleichfeld steht.·

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsgabel vier Anschlüsse aufweist, von denen zwei Anschlüsse jeweils mit einer komplexen Impedanz verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu den komplexen Impedanzen wenigstens ein Hohlraumresonator gehört, dem ein Dämpfungswiderstand hinzugefügt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz der Hohlraumresonatoren im wesentlichen gleich der Mittelfrequenz /₀ des Frequenzbandes ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der komplexen Impedanzen aus der Eingangsimpedanz eines Bandfilters besteht, das durch einen Hohlleiter gebildet ist, in den Hohlraumresonatoren eingefügt sind, die im wesentlichen auf die Mittelfrequenz /₀ abgestimmt und miteinander und mit dem Hohlleiter gekoppelt sind, während der letzte Hohlleiterabschnitt an dem dem Eingang entgegengesetzten Ende mit einer Abschlußimpedanz verbunden ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der komplexen Impedanzen durch die Eingangsimpedanz eines Bandfilters gebildet ist, das aus einem Hohlleiter besteht, an dem entlang in gleichmäßigen Abständen, die im wesentlichen gleich einem ungeradzahligen Vielfachen von Viertelphasenwellenlängen in dem Hohlleiter sind, Hohlraumresonatoren angekoppelt sind, die im wesentlichen auf die Frequenz/₀ abgestimmt sind, und daß der Hohlleiter an seinem dem Eingang entgegengesetzten Ende mit einer Abschlußimpedanz verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußimpedanz aus einem einstellbaren Widerstand besteht, dem ein einstellbarer Blindwiderstand parallel geschaltet ist, der durch einen mit einem verstellbaren Kurzschlußkolben abgeschlossenen Hohlleiterabschnitt gebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen