171811. lajstromszámú szabadalom • TEM módusú nagyfrekvenciás kapcsolórendszer az RF/VHF/UHF sávokra

3 171811 4 zott kopásához vezet, így a kapcsoló élettartama jelentősen csökken. A rendszer további hátránya, hogy koaxiális tápvonalakhoz nehezen illeszthető, mivel a kapcsolórendszer hullámellenállása nem definiálható egyértelműen, a minőségi paraméterek egzakt leírásához igen nagy matematikai apparátus szükséges. A Siemens D 2054 gyártmányú berendezésben nagyfrekvenciás kapcsolónak speciális „reed" jelfogót alkalmaztak. A megoldás hátránya, hogy magasabb frekvenciatartományban (200 MHz felett) nem alkalmazható, mivel a jelfogó áthallása jelentősen növekszik a frekvenciával. A Hewlett-Packard cég által forgalomba hozott 33 300 típusú osztóban a koaxiális bemenetről egy megfelelő átmenet segítségével a teljes vonalat egy szimmetrikus „strip line" vonalra viszi át. A kapcsolórendszer ennek a tápvonalnak szerves része. Az átkapcsolás a belső meleg ér mozgatásával történik, amelyet a földvezetőkkel párhuzamos síkban végeznek egy megfelelő elektromechanikus mozgatószerkezet segítségével. A kapcsoló előnye, hogy a tápvonal geometriai struktúráját nem bontja meg, és így kis állóhullámarány elérését teszi lehetővé igen széles sávban (18 GHz-ig). Hátránya, hogy igen nehéz koaxiális tápvonal és szalagvonal közti jó átmenet megvalósítása, valamint az a tény, hogy a megfelelő minőség eléréséhez az igen drága és nagypontosságú mikrohullámú technológiai eljárásokat kell alkalmazni, amelyek fölöslegesen drágítják az előállítást, ha csak alacsonyabb frekvenciasávban kerül alkalmazásra (lásd: United States Patent Office 3,319.194 1. sz. USA szabadalmi leírást). A Weinschel cég által gyártott 64A típusú csillapítóban fix tokozott osztók egy hengerpalást mentén vannak elhelyezve és komplett csatlakozókkal ellátva. A csillapítás beállításakor az „N" csatlakozók bontása után a henger elforgatásával a jel útjába a megfelelő csillapítótag kerül. A belső csatlakozók bontására külön mechanizmus szolgál. Hátránya az igen bonyolult mechanikai felépítés és a nehézkes kezelhetőség. Elektromos vezérlésre nincs mód, csak kézi üzemmód lehetséges. A Rohde-Schwarz cég által forgalmazott DPVP típusú csillapítóban (működési frekvenciatartománya DC—1 GHz) a csillapítótagok kapcsolását egy késes rendszerű forgókapcsoló végzi. A kapcsolórendszer működtetése motorokkal történik. Az így kialakított érintkező rendszernagyfrekvenciás szempontból igen jónak mondható. A rendszer hátránya az igen bonyolult mechanikai felépítés. A nagyfrekvenciás tulajdonságok csak igen szűk gyártási szórások esetén tarthatók, így az előállítási költségek aránytalanul megnövekednek. Ehhez járul még az igen bonyolult utólagos kompenzálási eljárás. Geometriai méretei igen nagyok, a mai miniatürizálási törekvéseknek nem felel meg. Feladatul tűztük ki olyan nagyfrekvenciás kapcsolórendszer felépítését, amely az eddig ismert megoldásoknál előnyösebb, azok hátrányait kiküszöböli, egyszerű felépítésű és paraméterei előre meghatározhatók. Célkitűzésünk megvalósítására a találmány szerinti kapcsolórendszer felépítése olyan elven történt, hogy a koaxiális tápvonal geometriai struktúráját lehetőleg minél kevésbé bontsa meg. Olyan kapcsoló készítésére törekedtünk, amelynek hullámellenállása megfelelő matematikai módszerekkel számítható és kézben tartható, így tetszőleges hullámellenállású rendszerekben alkalmazható. A kapcsolórendszer felépítésének lényege a következő : A bejövő és elmenő koaxiális tápvonalak egy síkban vannak elhelyezve. A jel kapcsolását egy megfelelő 5 alakúra kiképezett rugalmas lemez végzi, amely a kapcsolást a tápvonalak elhelyezési síkjában végzi. A rugalmas lemez kiképzése olyan, hogy a koaxiális elrendezésről szalagtápvonalra megy át olyan méretekkel, amelyek minimális mértékben különböznek a koaxiális 10 tápvonal méreteitől. A szalagvonal földvezetőjének szerepét az árnyékoló ház tölti be. A kapcsoló hullámellenállása a szalagvonal szélességével, a földvezetőtől való távolsággal, valamint a kitöltő közeg relatív dielektromos állandójával egyértelműen definiálva van. 15 A geometriai méretek változtatásával az állóhullámarány minimalizálás is elvégezhető. Mivel az elméletileg számított hullámellenállás és a megvalósított konstrukció hullámellenállása között mindig van eltérés, ezért az állóhullámarány minimalizálását kísérleti úton kell 20 elvégezni, amely viszonylag gyorsan és egyszerű eszközökkel megvalósítható. Biztosítható, hogy a reflexió igen alacsony legyen. Az így kialakított kapcsoló igen kis átmeneti ellenállású, mivel az érintkező felületek viszonylag nagyok, ezáltal igen kis átvezetési csillapí-25 tás érhető el. (1500 MHz-en 0,1 dB.) Az U alakú rugalmas lemez függőleges szárai a kontaktust biztosítják az U alakú rugalmas lemez vízszintes szalagtápvonalat képező része és a koaxiális vezetékek között. Az U alakú rugalmas lemez elhelyezése olyan, hogy a függőleges 30 szárak hatása a hullámvezetés szempontjából elhanyagolható. A felépítésből adódik, hogy átkapcsolásnál igen kis tömeg mozgatása szükséges, amely az átkapcsoláshoz szükséges erő (kb. 70 p) kis értékét jelenti. A kontaktus 35 felületek igénybevétele minimális, így az élettartam nagy (legalább 107

kapcsolási ciklus). Az érintkezők kapcsoláskor kismértékű csúszó mozgást is végeznek egymáson — amely a galvanikus úton felvitt ezüst, illetve aranyréteget nem sérti meg — így biztosítva 40 van az állandó öntisztítás. A találmány szerinti kapcsolórendszer részletes felépítését és működési elvét példakénti kivitel kapcsán rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az \a ábra a kapcsoló elrendezés oldalnézeti képe. 45 Az \b ábra a kapcsoló elrendezés felülnézeti képe. A 2a ábra a bejövő és kimenő koaxiális tápvonalszakaszelvirajza. A 2b ábra a kapcsoló rugót, mint tápvonalelrendezést ábrázolja. 50 A3, ábra az élettartamvizsgálatok eredményeit mutatja. A 4a ábra egy csillapító teljes felépítését ábrázolja. A 4b ábra egy fokozat felépítését mutatja. Az 5. ábra egy tízfokozatú csillapító állóhullámarányá-55 nak frekvenciafüggését szemlélteti. A 6. ábra egy ötfokozatú egység 0 dB-es állásának frekvenciafüggését mutatja. Az 1Ö ábrán a kapcsoló elrendezés oldalnézeti képe látható a bejövő 1, illetve elmenő 2 koaxiális tápvonal -60 szakasz melegpontjai, valamint a közös 4 koaxiális tápvonalszakasz melegpontja között a 3 rugalmas lemez teremt kapcsolatot. A 3 rugalmas lemez U alakúra van hajlítva és megfelelő galvanikus ezüst és aranybevonattal van ellátva a jó nagyfrekvenciás vezetőképesség bizto-65 sítása céljából. Az elektromechanikus mozgatószerkezet 2