181348. lajstromszámú szabadalom • Elosztott paraméterű impedanciamódosító eszköz, célszerűen mikrohullámű fázistolókénti alkalmazásra
3 181348 4 fázistolást előidéző szöghelyzetben és a 3.e ábra szemlélteti a 32 rúd és a 33 betét keresztmetszeteit olyan kiviteli alaknál, melyben e keresztmetszetek olyan értelemben fedésben vannak, hogy a rúd keresztmetszetének kis tengelye fedi a betét keresztmetszetének nagy tengelyét. A 4. ábra a találmány alkalmazását szemlélteti aszimmetrikus - egyetlen földsíkkal rendelkező — elrendezésben. Az 5. ábra a 3.b, illetve 3.d ábrán mutatott kiviteli alak olyan változatát szemlélteti, melynél a betét a rúdban eltérő alakkal és technológiával van kialakítva. A 6. ábra a találmány szerinti fázistoló eszköz beavatkozó mechanizmusának példakénti kiviteli alakját szemlélteti, a 7. ábra egy TEM módusú hangolható koaxiális üregrezonátor vázlatát mutatja, melyben a hangolószerv a találmány szerinti impedanciamódo sító eszköz. A 8. ábra egy 3.b. ábra szerint kivitelezett fázistolón végzett mérés eredményeit mutatja. A mikrohullámú fázistolók csőtápvonalas, koaxiális, illetve szalagvonalas kivitelben készülnek. Közös jellemzőjük, hogy az elektromágneses térbe helyezett dielektromos anyaggal (er > 1) megváltoztatják a tápvonalon mérhető hullámhosszt és így az elektromos hosszt. Ez a hosszváltozás attól is függ, milyen erős térben van a dielektromos közeg, illetve mennyi van belőle az elektromágneses térben. A csőtápvonalas fázistolók a csillapítókhoz hasonlóan készíthetők, eltolható késes betéttel, illetve polarizációs kivitelben, de míg a csillapítóknál a módosító közeg nagyveszteségű lemez (nyelő), addig a fázistolónál azt dielektromos lemez (er > 1) helyettesíti. A TEM módusú koaxiális és szalagvonalas fázistolóknál a leginkább elterjedtek az ún. pisztonos, illetve késes megoldások. Az 1. ábrán vázlatosan mutatott pisztonos megoldásnál két koaxiális 11 és 12 tápvonal egymásba csúsztatásával változtatható a geometriai és megfelelően az elektromos hossz. (Nyíllal jelöltük a rádiófrekvenciás 13 betáplálást és 14 kicsatolást.) E megoldásnak sok a hátránya. Mind a belső (ún. meleg) 11b és 12b vezetők, mind a külső (föld) 11a és 12a vezetők csúszóérintkezéssel csatlakoznak egymáshoz. A stabil érintkezés csak pontos méretezéssel és kis tűréssel biztosítható, kényes és költséges a gyártástechnológia. Hosszabb használat után a kopások és mechanikai igénybevételből folyó egyéb elváltozások miatt kontakthibák lépnek fel, a rendszer elektromos szempontból bizonytalanná válik. A két 11 és 12 tápvonal egymásba csúsztatása folytán romlik az illesztés, hiszen a pillanatnyi hullámellenállás eltér a névlegestől. Ezért igen gondos gyártás esetén sem érhető el 1,3 4- 1,5-nél jobb állóhullámarány. A 2. ábrán mutatott késes megoldásnál az elektromágneses térbe benyúló dielektromos 21 lap (mely a nyíllal jelzett irányban elmozgatható) megváltoztatja a tápvonal hullámellenállását, így itt sem érhető el kielégítő illesztettség. Az illesztetlenség csökkentésére a 21 lapokat kihegyezik, a lecsapott oldalak impedancia transzformátorként viselkednek. A kotyogásmentes mozgatás bonyolult, kényes és költséges mechanizmust igényel. A 3. és 5. ábrákon látható egy - szimmetrikus elrendezésű tápvonalhoz készült - találmány szerinti fázistoló példakénti kiviteli alakjainak vázlata. A beavatkozó szerv a két párhuzamos 31 földsík felezősíkjában elrendezett dielektromos 32 rúd a vezetőanyagból készült 33 betéttel. A technika állása szerinti koaxiális tápvonalnál, melyet a 3.a ábrán mutatunk, a középvezető kisveszteségű vezetőanyagból készült, b átmérőjű 32’ rúd, mely egymástól H távolságra levő 31 földsíkok között van elrendezve. A találmány szerint ehelyett dielektromos anyagból készült 32 rudat alkalmazunk, melyben kisveszteségű vezetőanyagból készült 33 betét van elrendezve. A 3.b ábrán jól látható, hogy mind a 32 rúd, mint a 33 betét keresztmetszetének van egymásra merőleges nagy 32n, illetve 33n tengelye (ezek hossza D, illetve b) és kis 32k, illetve 33k tengelye (ezek hossza b, illetve a) és a 32 rúd, illetve a 33 betét nagy 32n, 33n tengelyei egymásra merőleges irányításúak. A mutatott példánál a keresztmetszet ellipszis alakú, ami előnyös, de nem követelmény. Amig az egymásra merőleges kis 32k, 33k tengelyek és nagy’ 32n, 33n tengelyek viszonylag szabályos alakú síkidom tengelyei, addig bizonyos, hogy a 32 rúd nagy 32n tengelyének a 32 földsík(ok)hoz viszonyított ^ szöghelyzetétől függően (ahol ‘/’max 2®‘A ^ '/’min) a fázis minimális és maximális érték között monoton változással módosul a 32 rúd elforgatása közben. Ha pl. körkeresztmetszetű rudat két szembenfekvő érintőjével párhuzamos egy-egy húr mentén végzett leszúrással lapítunk, a monoton változás ugyan kevésbé fokozatos (vannak kisebbfajta ugrásszerű változások is), de a gyártástechnológia egyszerűsödik és a találmányhoz fűződő alapvető hatás akkor is bekövetkezik. Jobban közelíthető az ideális átmenet, ha pl. az ellipszist körívek szuperpozíciójával közelítjük. Ha előidézzük a relatív elmozdulást, tehát vagy helytálló 32 rúd tengelye körül forgatjuk el a 31 földsíko(ka)t, vagy helytálló földsík(ok) mellett saját tengelye körül forgatjuk el a 32 rudat, a két szélső ipmax, illetve i£min szöghelyzetben maximális, illetve minimális lesz a fázistolás, s mégis a rendszer hullámimpedanciája — egyébként változatlan környezeti feltételek esetén — a 32 rúd bármely <Pi OPmax ^'Pnrin) szöghelyzete esetén azonos. A TEM módusú tápvonal Zo hullámellenállása kiszámítható a hosszegységre eső sztatikus kapacitásból, s mivel a stacionárius induktivitás is kiszámítható a hosszegységből, a méretezés az elektrosztatikai összefüggések alapján elvégezhető: e • ß L1 • Cl=e • p; Ll= —, ahol L1 és Cl a hosszegységre eső induktivitás, illetve kapacitás. Az elektrosztatikus síkprobléma megoldása útján, Schwarz-Christoffel transzformáció vagy síkbeli Laplace egyenlet megoldására alkalmas numerikus módszerekkel elvégezhető a kívánt Zo hullámimpedanciáTa való méretezés. A mikrohullámú technikában a dielektrikummal részlegesen kitöltött tápvonal analízise még nem teljes, egyértelmű tervezési képletek nem állnak rendelkezésre. A találmány szerinti hullámvezető geometriai és villamos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
