DE2403056A1

DE2403056A1 - Einstellbare verzoegerungsleitung und verfahren zu deren betrieb

Info

Publication number: DE2403056A1
Application number: DE2403056A
Authority: DE
Inventors: Raymond R Jones; James M Schellenberg
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1974-08-15
Also published as: US3849745A; GB1439893A; FR2215712A1

Description

DIPL.-ING. KLAUS NEUBECKER

P at en * in ν/ ξ It
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9 9 Λ Ω 3 G S β

43 801 · Düsseldorf, 22. Jan. 1974

Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pennsylvania, USA

Einstellbare Verzögerungsleitung und Verfahren' zu deren Betrieb

Diese Erfindung bezieht sich auf Signalverzögerungsleitungen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wahlweisen Einstellung der Phasendispersions-Charakteristik einer Mäanderleitung und zur Verwendung der einstellbaren Phasendispersions-Charakteristik zur Unterdrückung der zweiten Harmonischen, die in Verstärkerketten erzeugt ist.

Mäanderleitungen sind bekannt und werden allgemein derart aufgebaut, daß der zentrale Bandleiter aus einer planaren Band-Wellenleitung in einem Muster hergestellt wird, welches mehrere voneinander im Abstand befindliche, im allgemeinen parallele, elektrisch in Wechselwirkung stehende Segmente bildet. Die Mäanderleitung hat eine Phasendispersions-Charakteristik, was bedeutet, daß die gesamte Verzögerungszeit, welche ein längs dieser Leitung übertragenes Signal erfährt, eine nicht-lineare Funktion der Signalfrequenz ist.

Falls zwei in Phase befindliche Signale mit verschiedenen Frequenzen, beispielsweise eine erste und eine zweite Harmonische, durch eine derartige Mäanderleitung übertragen werden, befinden sich die beiden Ausgangssignale der Leitung nicht mehr in Phase.

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Der relative Phasenunterschied zwischen den beiden Ausgangssignalen hängt von der Phasendispersions-Charakteristik der Mäanderleitung bei den Frequenzen der zugeführten Signale ab und ist eine Punktion des räumlichen Aufbaus der Mäanderleitung. Um daher die Phasendispersions-Charakteristik einer Mäanderleitung bei einer vorbestimmten Frequenz zu ändern, muß der räumliche Aufbau der Leitung verändert werden. Um die gewünschten Phasendispersionseigenschaften einer Mäanderleitung bei verschiedenen Frequenzen zu erhalten, muß in ähnlicher Weise der räumliche Aufbau der Mäanderleitung geändert werden.

Es kann zweckmäßig sein, die Phasendispersionseigenschaften, welche eine Mäanderleitung bei einem Signal mit einer festen Frequenz hat,zu verändern oder eine bestimmte Phasendispersions-Charakteristik über einen Frequenzbereich beizubehalten. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, die Phase einer zweiten Harmonischen um einen verbestimmten Betrag bezüglich der ersten Harmonischen und der Grundwelle zu verschieben, um die zweite Harmonische zu unterdrücken. Bei einer Anwendung, beispielsweise der Unterdrückung der Harmonischen in einem Radarsystem kann die Grundwellenfrequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes veränderlich sein und demzufolge muß notwendigerweise die Phasendispersions-Charakteristik der Mäanderleitung einstellbar sein. Die bekannten SignalVerzögerungseinrichtungen mit Mäanderleitungen haben jedoch diese Eigenschaft nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung der Phasendispersions-Charakteristik einer Verzögerungsleitung zu schaffen und diese Veränderung zur Unterdrückung der zweiten Harmonischen auszunutzen.

Bei einer veränderbaren Verzögerungsleitung mit einem ersten Glied, das einen ersten elektrischen Leiter aufweist, der mehrere im Abstand voneinander befindliche, in elektrischer Wechselwirkung stehende Phasendispersionssegmente entlang dessen Länge aufweist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein

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zweites Glied, welches wenigstens einen Abschnitt des ersten Gliedes überdeckt und eine Einrichtlang aufweist, welche mit dem ersten Leiter elektrisch in Verbindung steht und die elektrische Wechselwirkung zwischen den Segmenten des ersten Leiters entsprechend der relativen Bewegung zwischen den ersten und zweiten Gliedern verändert. .

Erfindungsgemäß wird also eine Mäanderleitung mit einem wahlweise veränderbaren physikalischen bzw. räumlichen Aufbau geschaffen. Insbesondere wird ein erstes Substrat mit einem elektrisch leitfähigen Band vorgesehen, welches mehrere elektrisch in Wechselwirkung stehende Segmente oder Abschnitte entlang einer Oberfläche aufweist. Ein zweites Substrat überdeckt wenigstens teilweise das Band des ersten Substrates. Das zweite Substrat enthält eine elektrisch leitfähige Einrichtung, welche mit dem Band des ersten Substrates in Verbindung steht und die elektrische Wechselwirkung zwischen dessen Segmenten entsprechend der relativen Bewegung zwischen den beiden Substraten verändert.

Die Einrichtung zur Veränderung der elektrischen Wechselwirkung kann vorzugsweise aus einem anderen elektrisch leitfähigen Band bestehen, das mehrere elektrisch in Wechselwirkung stehende Segmente oder Abschnitte aufweist, die entlang der Oberfläche des "' zweiten Substrates angeordnet sind. Das Band entlang der Oberfläche des zweiten Substrates kann vorzugsweise im wesentlichen ein Spiegelbild des Bandes entlang der Oberfläche des ersten Substrates sein, so daß die Bänder im wesentlichen die gleiche Ausdehnung haben und in einer Position des ersten Substrates bezüglich des zweiten Substrates zusammenfallen.

Bei der Verwendung der bezüglich der Phasendispersions-Charakteristik veränderbaren Mäanderleitung für die Unterdrückung der mit der Frequenz der zweiten Harmonischen schwingenden Leistung in Leistungsverstärkerketten wird ein Ausgangssignal von einer Signalquelle, beispielsweise einem ersten Leistungsverstärker, einem Verstärker, beispielsweise einem zweiten Leistungsver-

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stärker durch eine Leitung mit veränderbarer Phasendispersions-Charakteristik zugeführt. Das Ausgangssignal von der Signalquelle enthält eine Grundwellenkomponente und eine der zweiten Harmonischen entsprechende Frequenzkomponente, und die Phasenverteilungseigenschaften der Verzögerungsleitung werden eingestellt, so daß näherungsweise eine Phasenverschiebung von 180 zwischen der Grundwelle und den Komponenten mit doppelter Frequenz erhalten wird. Die durch den zweiten Leistungsverstärker erzeugte, mit der doppelten Frequenz der Grundwelle schwingende Leistung wird also durch die bezüglich der Phase verschobene Signalfrequenzkomponente mit der doppelten Frequenz der Grundwelle unterdrückt, die dem Verstärker von der Signalquelle zugeführt wird.

Es wird also auch eine Einrichtung zum Unterdrücken der Signalleistung mit der doppelten Grundwellenfrequenz geschaffen, welche eine Signalquelle, die ein elektrisches Signal mit einer Grundwellenkomponente und einer zweiten Harmonischen erzeugt, und einen Signalverstärker aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Verzögerungsleitung mit einer Phasendispersions-Charakteristik das elektrische Signal von der Signalquelle dem Signalverstärker zuführt und eine Einrichtung die Phasendispersions-Charakteristik der Verzögerungsleitung verändert, so daß etwa 180 Phasenverschiebung zwischen der Grundwelle und der zweiten Harmonischen des elektrischen, dem Signalverstärker zugeführten Signales erreicht wird.

Vorzugsweise kann weiterhin vorgesehen werden, daß die Phasendispersions-Charakteristik einer Mäander-Verzögerungsleitung zwischen vorbestimmten Grenzwerten verändert wird, wobei die wirksame räumliche Anordnung der Mäanderleitung zerstörungsfrei verändert wird.

Weiterhin handelt es sich bei einer Anwendung der Erfindung um ein Verfahren zum Unterdrücken der Signalleistung mit der doppelten Grundwellenfrequenz, bei welchem die Phasendispersions-

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Charakteristik einer Verzögerungsleitung, welcher ein Signal mit einer Grundwellenkomponente und einer zweiten Harmonischen zugeführt wird, derart verändert wird, daß eine relative Phasenverschiebung von etwa 180° zwischen der Grundwelle und der zweiten mit dem ersten Leiter verbundenen Harmonischen erreicht wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten

Mäanderleitung zur Phasendispersion;

Fig. 2A ein Diagramm der Verzögerungseigenschaften von

dispersiven und nicht-dispersiven Verzögerungsleitungen;

Fig. 2B ein Diagramm von typischen Kurvenformen eines

Grundwellensignales und einer zweiten Harmonischen dieses Signales,zur Erläuterung der übertragung durch dispersive und nicht-dispersive Verzögerungsleitungen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Unterdrücken der Signale mit der doppelten Grundwellenfrequenz ;

Fig. 4 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Mäanderleitung mit veränderbarer Phasendispersion;

Fig. 5A und 5B Querschnittsansichten der Mäanderleitung gemäß

Fig. 4 in zwei ausgewählten Stellungen;

Fig. 6 ein Diagramm, aus welchem die zwischen dem Grundwellensignal und seiner zweiten Harmonischen

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eingeführte Phasendifferenz als Funktion der physikalischen Eigenschaften der Mäanderleitung mit veränderbarer Dispersions-Charakteristik gemäß Fig. 4 hervorgeht; und

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Veränderungen

des Wellenwiderstandes der Mäanderleitung gemäß Fig. 4 als Funktion von deren physikalischen E i gen s chaften.

Eine Mäanderleitung kann typischerweise in einem Mikrowellensystem als Verzögerungselement oder Phasenschieber verwendet werden. Eine typische Mäanderleitung ist in Fig. 1 dargestellt, und kann ein elektrisch leitfähiges Band 10 aufweisen, welches in einem Substrat 12 aus einem Mikrowellen-Dielektrikum eingeschlossen ist, welches weitgehend verlustfrei ist. Das Substrat kann aus irgendeinem dielektrischen Material mit einer leitfähigen äußeren Schicht bestehen, beispielsweise kann es sich um mit Kupfer beschichtetes Polytetrafluoräthylen-Faserglas handeln. Das leitfähige Band 10 kann Anschlüsse für eine Mikrowellenleitung aufweisen. Das Band 10 bildet ein Zickzack-Muster oder eine "Mäanderlinie" mit mehreren voneinander im Abstand befindlichen, im wesentlichen parallelen, elektrisch in Wechselwirkung stehenden oder verbundenen Phasendispersionssegmenten 16 zwischen dessen Enden 14. Jedes Segment 16 hat eine Länge L, die in herkömmlicher Weise durch die Frequenz bestimmt wird, für welche die Mäanderleitung ausgelegt ist, und eine Bandbreite W zusammen mit einem Zwischenraum S und einem Segmentabstand D, welche Werte im wesentlichen die Dispersionseigenschaften der Mäanderleitung bestimmen.

Eine Mäanderleitung wie diejenige in Fig. 1 hat eine Phasendispersions-Charakteristik, d.h. daß die Verzögerung oder Phasenverschiebung zwischen den Anschlüssen 14 der Mäanderleitung eine nicht-lineare Funktion der Frequenz des zugeführten Signales ist. Diese Phasendispersionseigenschaft einer Mäanderleitung ist eine

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Funktion des physikalischen Aufbaus der Mäanderleitung sowie der Frequenz des zugeführten Signales. Wenn beispielsweise das Verhältnis der Breite W des Bandes IO zum Abstand D der Segmente von Null auf eins erhöht wird, verändert sich das Phasendispersionsverhalten von nicht-dispersiv bis zur Resonanz. In ähnlicher Weise steht die Phasendispersion der Mäanderleitung in umgekehrtem Verhältnis zu dem Verhältnis der Bandbreite S zu dem Abstand D, d.h. wenn das Verhältnis S zu D abnimmt, nimmt die Phasendispersion der Mäanderleitung zu.

Das Phasendispersionsverhalten einer Mäanderleitung im Vergleich zu einer nicht-dispersiven Verzögerungsleitung ist in Fig. 2A dargestellt. Gemäß Fig. 2A besteht ein lineares Verhältnis zwischen der Frequenz eines zugeführten Signales, ausgedrückt als Kreisfrequenz ω und der elektrisch wirksamen Länge einer nichtdispersiven Verzögerungsleitung, ausgedrückt als relative Phase 0 entsprechend der Kurve 18. Es ist ersichtlich, daß bei einer nicht-dispersiven Verzögerungsleitung ein Signal mit einer Kreisfrequenz ej, und ein Signal mit einer Kreisfrequenz 2«*/, bezüglich der Phase um die gleichen relativen Beträge verschoben werden, bedingt durch die linearen Verzögerungseigenschaften einer nicht-dispersiven Verzögerungsleitung bei verschiedenen Frequenzen.

Dieses lineare Verhältnis wird unter Bezugnahme auf Fig. 2B erläutert, in welcher ein erstes Signal 20 mit einer Grundwellenfrequenz und ein Signal 22 mit der zweiten Harmonischen der Grundwellenfrequenz dargestellt sind. Wenn diese beiden Signale einer nicht-dispersiven Verzögerungsleitung zugeführt werden, wird jedes Signal linear verzögert oder bezüglich der Phase verschoben, und die Phase des Grundwellensignales 20 bezüglich der Phase der zweiten Harmonischen 22 bleibt vor und nach der Signalverzögerung erhalten.

Eine dispersive Verzögerungsleitung ergibt andererseits eine nicht-lineare Verzögerung bei Signalen mit verschiedenen Fre-

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quenzen und führt zu einer Kurve 24 gemäß Fig. 2A. Wenn daher die gleiche Grundwellenfrequenz 20 und die gleiche zweite Harmonische 22 einer dispersiven Verzögerungsleitung mit dem Dispersionsverhalten gemäß der Kurve 24 in Fig. 2A zugeführt werden, wird zwischen den Ausgangssignalen der Grundwelle und der zweiten Harmonischen eine relative Phasenverschiebung A 0 eingeführt. Diese relative Phasenverschiebung wird in Fig. 2B erläutert.

Gemäß Fig. 2B können die Grundwelle 20 und die zweite Harmonische 22 einer Phasendispersions-Mäanderleitung gemäß Fig. 1 zugeführt werden. Angenommen daß jedes Segment 16 der Mäanderleitung gemäß Fig. 1 die durch die Kurve 24 in Fig. 2A dargestellte Phasendispersions-Charakteristik aufweist, so haben die Ausgangssignale der Mäanderleitung eine relative Phasenverschiebung NÄ0 (wobei N die Anzahl der Segmente 16 ist), die durch das Phasenverhältnis zwischen dem Grundwellensignal 20 und der nicht-linear verzögerten zweiten Harmonischen 26 gemäß den unterbrochenen Linien in Fig. 2B dargestellt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß das nicht-lineare Dispersionsverhalten einer Mäanderleitung bei Mikrowellen-Verstärkerschaltungen für die Unterdrückung der mit der doppelten Grundwellenfrequenz schwingenden in Leistungsverstärkerketten erzeugten Leistung verwendbar ist. Gemäß Fig. 3 kann beispielsweise ein Leistungsverstärker 28 eine relativ hohe Hochfrequenz-Ausgangsleistung haben, die einen unerwünscht hohen Anteil der zweiten Harmonischen aufweist. Um den Anteil der zweiten Harmonischen in dem Ausgangssignal herabzusetzen, kann das Ausgangssignal vom Leistungsverstärker 28 dem Verstärker 30 durch eine Mäanderleitung 32 zugeführt werden, wie im folgenden erläutert wird.

Im Betrieb wird das Phasenverhältnis zwischen der Grundwelle und der zweiten Harmonischen des Leistungsverstärkers 28 über das Phasendispersionsverhalten der Mäanderleitung 32 eingestellt. Wenn dieses Phasenverhältnis richtig eingestellt ist, so daß die zweite Harmonische näherungsweise 180° Phasenverschiebung gegen-

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über der Grundwelle hat, so kann die zweite in dem Ausgangsverstärker 30 erzeugte Harmonische wesentlich durch die eingeführte, bezüglich der Phase verschobene zweite Harmonische von der Mäanderleitung 32 herabgesetzt werden. Während es im allgemeinen erforderlich ist, sowohl die Amplitude als auch die Phase der zugeführten zweiten Harmonischen zu steuern, um eine vollständige Auslöschung zu erhalten, wurde eine beträchtliche Herabsetzung von mehr als 10 dB bezüglich des Anteiles der zweiten Harmonischen in dem Ausgangsverstärker 30 erreicht, in dem lediglich die Phase der zugeführten Harmonischen geändert wurde.

Die Mäanderleitung 32 gemäß Fig. 3 kann entsprechend der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 und 5 aufgebaut sein. Gemäß Fig. 4 kann die Mäanderleitung 32 mit veränderbarer Phasendispersions-Charakteristik ein erstes Substrat mit einer Stärke A und einem elektrisch leitfähigen Band 36 aufweisen, das in einer Fläche 35 dieses Bandes eingebettet ist. Wie sich aus Fig. 5A und 5B ergibt, ist das elektrisch leitfähige Band 36 vorzugsweise in dem Substrat 34 ausreichend eingebettet, so daß die Außenfläche des Bandes 36 mit der Oberfläche 35 des Substrates 34 fluchtet.

Das Band 36 ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß sich mehrere voneinander im Abstand befindliche, im wesentlichen parallele, elektrisch in Wechselwirkung stehende Phasendispersionssegmente 36' entlang dessen Länge ergeben. Gemäß Fig.5A können die Segmente 36· jeweils eine Breite W sowie einen Trennabstand S aufweisen. Der Trennabstand S sowie die Breite W definieren einen Abstand D zwischen entsprechenden Rändern der Segmente 36',beispielsweise zwischen den linken und rechten Rändern der Segmente 36«.

Ein zweites Substrat 38 enthält ein elektrisch leitfähiges Band 40, das eingebettet ist und fluchtet mit einer Fläche 37 und eine Einrichtung zur Veränderung des Phasendispersionsverhaltens der Segmente 36' ergeben kann, die in dem ersten Substrat 34 ein-

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gebettet sind. Das elektrisch leitfähige Band 40 ist vorzugsweise als Spiegelbild des Bandes 36 mit mehreren identisch ausgebildeten elektrisch in Wechselwirkung stehenden Phasendispersions-Segmenten 40' entlang dessen Länge ausgebildet. Wenn die Oberflächen 35 und 37 der entsprechenden Substrate 34 und 38 gemäß Fig. 5B angrenzen, befinden sich die leitfähigen Bänder 36 und · 40 elektrisch im Kontakt und ergeben ein elektrisch kontinuierliches, im wesentlichen flächengleiches Band. Durch die Bewegung eines der Substrate 34 und 38 bezüglich des anderen gemäß Fig. 5B kann das Verhältnis S/D verändert werden, so daß die Phasendispersionseigenschaften der Mäanderleitung verändert werden.

Während die Segmente 40' vorzugsweise aus einem elektrisch kontinuierlichen Band 40 hergestellt werden, ist ersichtlich, daß die Abschnitte des Bandes 40' nicht direkt das Verhältnis S/D beeinträchtigen, wenn die Substrate 34 und 38 relativ zueinander bewegt werden. Daher brauchen die Segmente 4O^f nicht elektrisch verbunden zu sein, um eine auf eine Bewegung ansprechende Veränderung des Verhältnisses S/D und damit der Phasendispersionseigenschaften der Mäanderleitung zu erreichen. Die dargestellte Ausführungsform wird jedoch bevorzugt, da Verluste wegen scharfer Ecken minimal gemacht werden.

Die Substrate 34 und 38 können aus einem weitgehend verlustfreien Mikrowellen-Dielektrikum, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen-Faserglas mit Kupferbeschichtung hergestellt werden. Die leitfähigen Bänder 36 und 40 können aus irgendeinem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer mit einer Goldbeschichtung hergestellt werden. Auch können die Ecken der durch die leitfähigen Streifen 36 und 40 gebildeten Wellenleitu-; ; zur Herabsetzung von Reflexionen abgerundet werden.

Gemäß Fig. 4 können die Substrate 34 und 38 genau gleitfähig zueinander ausgerichtet werden, so daß die Dispersionseigenschaften der Mäanderleitung durch gleitfähige Anordnung des einen Substrates über dem anderen, beispielsweise des Substrates 38

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in einem Tragrahmen 42 geändert werden. Der Tragrahmen 42 kann eine relativ flache Tragplatte 44 mit einem sich quer erstreckenden Flansch 46 an einem Ende und Abstandselemente 48 an jedem Rand aufweisen. Die Abstandsglieder 48 können bezüglich der Stärke im wesentlichen der Stärke A des Substrates 38 entsprechen und das Substrat 38 gleitfähig zwischen sich aufnehmen, wobei eine Fläche 50 des Substrates 38 an die Fläche der Tragplatte 44 angrenzt.

An einem Ende des Substrates 38 kann ein sich seitlich erstreckender Flansch 52 vorgesehen sein, und es können durch die Flanschabschnitte 46 und 52 Gewindebohrungen 54 und 56 eingebracht werden. Eine einstellbare Gewindeschraube 58, beispielsweise eine in entgegengesetzten Richtungen an gegenüberliegenden Enden eingeschraubte Maschinenschraube kann in die Gewindebohrungen 54 und 56 eingeschraubt werden und eine genaue Bewegung des Substrates 38 längs des durch die Abstandselemente 48 gebildeten Kanales entsprechend der Drehung der Schraube 58 sicherstellen. Das Substrat 34 kann dann in herkömmlicher Weise an dem Tragrahmen 42 befestigt werden, so daß es bezüglich des Tragrahmens fixiert ist. Beispielsweise können Gewindebohrungen 60 in den Abstandselementen 48 und den entsprechend angeordneten öffnungen 62 durch das Substrat 34 hindurch vorgesehen werden. Das Substrat 34 kann dadurch mit dem Abstandselement 48 verschraubt werden, so daß die Oberflächen 35 und 37 der Substrate 34 und gleitfähig in Eingriff gelangen.

Im Betrieb können die Substrate 34 und 38 der Mäanderleitung mit einstellbarem Dispersionsverhalten gemäß Fig. 4 ursprünglich derart ausgerichtet werden, daß die Bänder 36 und 40 sich im wesentlichen in der Breite gemäß Fig. 5A in gleicher Weise erstrecken. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die Mäanderleitung dazu verwendet wird, den Gehalt der zweiten Harmonischen eines verstärkten Signales herabzusetzen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde. Hierzu kann ein verstärktes Mikrowellensignal von einem ersten Leistungsverstärker über die

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Mäanderleitung gemäß Fig. 4 zugeführt und das sich ergebende Ausgangssignal einem zweiten Leistungsverstärker zugeleitet werden. Das Ausgangssignal des zweiten Leistungsverstärkers kann bezüglich des Gehaltes an Signalkomponenten der zweiten Harmonischen überwacht und die relative Position des Substrates 34 und 38 mittels der Einstellschraube 58 eingestellt werden.

Wenn die Einstellschraube 58 gedreht wird, werden die Substrate 34 und 38 und die elektrisch in Wechselwirkung stehenden Segmente 36' und 40' relativ zueinander bewegt, wodurch das Verhältnis S/D und damit die Phasendispersionseigenschaften der Mäanderleitung geändert werden. Gemäß Fig. 6 kann die Phasenverzögerung der Grundwelle gegenüber der zweiten Harmonischen bei jedem elektrisch in Wechselwirkung stehenden Segment der Mäanderleitung nicht-linear über einen relativ weiten Bereich verändert werden, indem das Verhältnis S/D verändert wird.

Gemäß Fig. 6 verändert sich der Phasenunterschied Δ 0 für verschiedene Verhältnisse der Substratstärke 2A zu dem verbundenen Segmentabstand D im abnehmenden Sinn bei einer Zunahme des Verhältnisses S/D. Daher kann bei einem Verhältnis 2A/D =2,0 (Kurve 66) der Phasenunterschied A 0 für jedes in Wechselwirkung tretende Segment der Mäanderleitung zwischen ungefähr 35° und verändert werden, indem das Verhältnis S/D zwischen 0,5 und 0,01 verändert wird. In ähnlicher Weise gehen aus den Kurven 68 und die veränderten Phasendispersionseigenschaften bei Verhältnissen von 2A/D von 1 und 0,5 hervor.

Ein Phasenunterschied von 180 zwischen der Grundwelle und den zugefügten zweiten harmonischen Signalen ergibt gewöhnlich eine maximale Auslöschung der zweiten Harmonischen. Daher können durch eine Mäanderleitung mit den Eigenschaften gemäß Kurve 66 in Fig.8 drei elektrisch in Wechselwirkung tretende Segmente hergestellt werden, so daß eine Veränderung der Phasendifferenz über einen Bereich zwischen 105° und 270°, d.h. dreimal die Größe 2A/D für einen Mäanderleitungsabschnitt erhalten wird. Das Verhältnis S/D

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kann dann innerhalb dieses Bereiches verändert werden, indem die Schraube 58 eingestellt und eine Gesamtphasenverschiebung von 180° zwischen der Grundwelle und der ersten Harmonischen erreicht wird. In der Mäanderleitung mit den durch die Kurve 66 angegebenen Eigenschaften beträgt dieses Verhältnis S/D näherungsweise 0,15, da dieses Verhältnis einen Phasenunterschied A0 von etwa 60
mit sich bringt.

0 von etwa 60 für drei in Wechselwirkung tretende Segmente

Der praktisch brauchbare Bereich, über welchen das Verhältnis S/D verändert werden kann, wird durch die Veränderung des Wellenwiderstandes bestimmt, der in der speziellen Anwendung der Mäanderleitung mit veränderlicher Phasendispersion hingenommen werden kann. Wenn das Verhältnis S/D verändert wird, ändert sich auch der Wellenwiderstand der Mäanderleitung und kann zu einem unzulässigen Leistungsverlust führen, wenn die Fehlanpassung durch die Veränderung des Verhältnisses S/D zu groß wird.

In Fig. 7 ist die Veränderung des Wellenwiderstandes Z_Q einer Mäanderleitung mit veränderbarer Phasendispersion als Funktion des Verhältnisses S/D für Verhältnisse 2A/D gleich 2,0 (Kurve 72). 1,0 (Kurve 74) und 0,5 (Kurve 76) dargestellt. In Fig. 7 ist das Produkt des Wellenwiderstandes Z_Q mal der Quadratwurzel der relativen Dielektrizitätskonstante (Tr des Substratmateriales als Funktion des Verhältnisses S/D dargestellt. Bei einem Verhältnis von 2A/D β 2,0 (Kurve 72) kann das Produkt des Wellenwiderstandes und der relativen Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 46 Ohm bei einem Verhältnis S/D von 0,01 bis etwa 46 0hm bei einem Verhältnis S/D von 0,01 bis zu etwa 130 0hm bei einem Verhältnis S/D von 0,5 schwanken. Bei der in Verbindung mit Fig. 6 beispielsweise erläuterten Mäanderleitung, welche auf ein Verhältnis S/D von 0,15 eingestellt ist, beträgt das Produkt des Wellenwiderstandes und der relativen Dielektrizitätskonstante etwa 80 0hm.

Angenommen, daß ein typisches Substratmaterial eine relative

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Dielektrizitätskonstante von etwa drei hat, so ist der Wellenwiderstand der Mäanderleitung bei einem Verhältnis 2A/D von 2,0 etwa 46 Ohm bei einem Verhältnis S/D von O,15, und die zweite Harmonische ist bezüglich der Phase gegenüber der sich ergebenden Grundwelle um 180° verschoben. Bei einer Schaltungsanwendung, bei welcher der Wellenwiderstand innerhalb gewisser annehmbarer Grenzen gehalten werden muß, beispielsweise 50 0hm + 5 0hm, liegt dieser Wert von 46 0hm innerhalb der annehmbaren Grenzen bei dem Verhältnis S/D von 0,15 und gestattet eine Einstellung auf jeder Seite des Verhältnisses S/D von 0,15.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Mäanderleitung mit veränderbarer Phasendispersion ein kontinuierlich veränderbares Dispersionsverhalten innerhalb der gewünschten Grenzen ergeben kann, während im wesentlichen der Wellenwiderstand der Leitung innerhalb eines annehmbaren Bereiches gehalten wird.

Die erläuterte Technik der veränderbaren Phasendispersion kann dazu verwendet werden, um in Mikrowellensystemen Harmonische auszulöschen, und diese Technik kann bei anderen Systemen verwendet werden, welche Phasenausgleicher oder Einrichtungen mit variabler Zeitverzögerung der Signale benötigen.

Patentansprüche i

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Claims

Patentansprüche

Einstellbare Verzögerungsleitung mit einem ersten Glied, das einen ersten elektrischen Leiter aufweist, der mehrere voneinander im Abstand befindliche, elektrisch in Wechselwirkung stehende Phasendispersionssegmente entlang dessen Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Glied (38) wenigstens einen Teil des ersten Gliedes (34) überlappt und eine Einrichtung (54; 56; 58) aufweist, die mit dem ersten Leiter elektrisch im Kontakt steht und die elektrische Wechselwirkung zwischen den Segmenten (36') des ersten Leiters (36) entsprechend der relativen Bewegung zwischen den ersten und zweiten Gliedern verändert.
2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die elektrische Wechselwirkung verändernde Einrichtung einen zweiten elektrischen Leiter (40) mit mehreren elektrisch in Wechselwirkung stehenden, Phasendispersionselementen (40*) aufweist, die das erste Glied (34) überlappen, die Segmente des zweiten Leiters zugeordnete Segmente (36·) des ersten Leiters überdecken und mit diesen elektrisch in Kontakt stehen.
3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der elektrisch in Wechselwirkung stehenden Segmente (36') des ersten Leiters

(36) eine Breite W und einen Trennabstand S aufweist und die die elektrische Wechselwirkung verändernde Einrichtung (54; 56; 58) das Verhältnis des Abstandes S zu dem Abstand S+W nach Maßgabe der relativen Bewegung der ersten und zweiten Glieder verändert.

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4. Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem ersten Leiter erste und zweite Anschlüsse verbunden sind.
5. Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Leiter (36; 40) jeweils eben ausgebildet und durch erste und zweite Glieder (34; 38) in gleitfähigem Kontakt miteinander getragen sind.
6.. Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Glied Substrate (34; 38) aufweisen.
7. Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Glieder Bänder (36; 40) aufweisen.
8. Verzögerungsleitung in einer Anordnung zur Unterdrückung der zweiten harmonischen Signalleistungskomponente mit einer Signalquelle, die ein elektrisches Signal mit einer Grundwellenkomponente und einer Komponente der zweiten Harmonischen abgibt, und einem Signalverstärker, dadurch gekennzeichnet , daß eine Verzögerungsleitung (32) mit Phasendispersionsverhalten das elektrische Signal von der Signalquelle an den Signalverstärker überträgt und eine Einrichtung das Phasendispersionsverhalten der Verzögerungsleitung verändert, so daß eine relative Phasenverschiebung von etwa 180° zwischen der Grundwelle und der zweiten Harmonischen des elektrischen, dem Signalverstärker zugeführten Signales erhalten wird.
9. Anordnung zum Unterdrücken der zweiten harmonischen Signalleistungskomponente gemäß Anspruch 8, bei welcher die Einrichtung zum Verändern der Phasendispersions-Charakteristik der Verzögerungsleitung dadurch gekennzeichnet

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ist, daß eine Einrichtung (54; 56; 58) die wirksame physikalische Anordnung ändert.
10. Anordnung zum Unterdrücken der zweiten harmonischen Signalleistungskomponente nach Anspruch 9, bei welcher die Verzögerungsleitung dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere voneinander im Abstand befindliche, elektrisch in Wechselwirkung stehende Segmente (36'; 4O¹) vorgesehen sind und die Einrichtung (54; 56; 58) zum Verändern der wirksamen physikalischen Anordnung der Verzögerungsleitung

(32) eine elektrisch leitfähige Einrichtung im Gleitkontakt mit den in Wechselwirkung stehenden Segmenten zum Verändern der elektrischen Wechselwirkung zwischen den Segmenten aufweist.
11. Anordnung zum Unterdrücken einer zweiten harmonischen Signalleistungskomponente nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch leitfähige Einrichtung und die in Wechselwirkung stehenden Segmente im wesentlichen als Spiegelbilder voneinander ausgebildet sind.
12. Verfahren zur wahlweisen Veränderung der Phasendispersionseigenschaften einer Mäanderverzögerungsleitung innerhalb vorbestimmter Grenzen, dadurch gekennzeichnet , daß in nicht-zerstörender Weise der elektrisch wirksame physikalische Aufbau der Mäanderleitung verändert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch wirksame physikalische Aufbau der Mäanderleitung (32) verändert wird durch gleitfähige Kontaktgabe eines ersten Leiters (36) der Mäanderleitung mit einem zweiten Leiter (40) und durch räumliche Verschiebung eines der Leiter zu dem anderen.
14. Verfahren zum Unterdrücken der zweiten harmonischen Signal-

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leistungskomponente, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasendispersionseigenschaften einer Verzögerungsleitung (32) verändert werden, denen ein Signal mit einer Grundwelle und einer zweiten Harmonischen zugeführt wird, so daß eine relative Phasenverschiebung von etwa 180 zwischen der Grundwelle und der zweiten harmonischen Frequenzkomponente am Ende der Verzögerungsleitung erreicht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die relative Phasenverschiebung zwischen der Grundwelle und den zweiten harmonischen Frequenzkomponenten am Ende der Verzögerungsleitung abgetastet wird und die Phasendispersions-Charakteristik der Verzögerungsleitung entsprechend der abgetasteten relativen Phasenverschiebung verändert wird, so daß die relative Phasenverschiebung von etwa 180 erreicht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasendispersions-Charakteristik verändert wird, indem der wirksame physikalische Aufbau der Mäanderleitung verändert wird.

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