DEZIMETERWELLENTECHNIK

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1 Prof. Dr.-Ing. GERHARD MEGLA DEZIMETERWELLENTECHNIK Fünfte, neubearbeitete und erweiterte Auflage unter Mitarbeit von Ing. CHRISTIAN BODEN, Dipl.-Ing. GERHARD FRITZSCHE und Dipl.-Ing. MANFRED KUMMER Gesamtredaktion der fünften Auflage Dipl.-Ing. MANFRED KUMMER VEB VERLAG TECHNIK BERLIN 1961

2 Inhaltsverzeichnis Schreibweise und Bedeutung der verwendeten Formelzeichen 15 1 Einleitung 19 2 Die Besonderheiten der Dezimetervvellentechnik im Vergleich zur allgemeinen Hoch- Ire quenztechnik (G. Megla/M. Kummer) Schaltelemente Materialeigenschaften Energiefortleitung Energieabstrahlung Elektronische Bauelemente 28 ELEKTBONISCHE BAUELEMENTE 3 Röhren und Detektoren [Ch. Boden) Allgemeines Dichtegesteuerte Elektronenröhren Dioden Trioden Tetroden Laufzeitröhren Allgemeine Arbeitsbedingungen Bremsfeldröhren Triftröhren (Klystrons) Magnetrons Wanderfeldröhren. : Carcinotrons Elektronenwellenröhren Kristalldetektoren Tunnel-Dioden 93 GRUNDLAGEN DER DEZIMETERWELLENLEITUNGEN 4 Grundlagen der Theorie verlustloser Doppelleitungen (G. Megla/M. Kummer) Ersatzschaltbild einer Doppelleitung. Wellengleichung und Kenngrößen Kenngrößen von Paralleldrahtleitungen Kenngrößen der Eindrahtleitung gegen Erde Kenngrößen der Bandleitung Kenngrößen der Koaxialleitung Kenngrößen der Konusleitung Kenngrößen der Wendelleitung Kenngrößen der Querschlitzleitung Ströme, Spannungen und Widerstände auf einer verlustlosen Leitung (M. Kummer/G. Megla) Die Leitungsgleichungen Strom- und Spannungsverteilung 121

3 8 Inhaltsverzeichnis 5.3 Eingangswiderstände und Transformationsgleichungen Zusammenhang zwischen Widerstand (Leitwert) und Reflexionsfaktor Die Leistungsübertragung 134 (> Die Leitungsdiagramme und ihre Anwendung auf Transformationen längs verlustloser Leitungen (M. KummerjG. Fritzsche) Darstellungsweisen der Leitungsdiagramme Das Sc/iffutZt-Diagramm Das Smi(/t-Diagramm Das Leitungsdiagramm von II. Meinke Die in den Leitungsdiagrammen durchführbaren Rechenoperationen Umrechnung zwischen Widerstand und Leitwert (Kehrwertbildung) Reihenschaltung zweier Widerstände Parallelschaltung zweier Widerstände Transformation von j 0 in j e durch ein Leitungsstück Änderung des Bezugswiderstandes Darstellung der Amplituden- und Phasenbeziehungen Vergleich der verschiedenen Leitungsdiagramme Einfache Anwendungsbeispiele Parallelschaltung eines variablen Widerstandes Anpassungstransformation mit konzentrierten Blindschaltelementen Anpassungstransformation mit Leitungsstücken Wellenwiderstandsänderung Transformationsglieder Die Leitung als Resonator (G. Megla) Unbelastete Resonanzleitung Mit Blindwiderstand belasteter, kurzgeschlossener Leitungskreis Berechnung der Besonanzbedingungen mehrteiliger Lechersysteme 193 il Kreiseigenschaften belasteter und unbelasteter Leitungskreise (G. Megla/M. Kummer) Besonanzwiderstand Allgemeines Längsverluste (Widerstandsbelag) Besonanzwiderstand schwach belasteter Leitungskreise Besonanzwiderstand kapazitiv stark verkürzter Leitungskreise Ableitung einer allgemeinen Formel zur Berechnung des Resonanzleitwertes schwach gedämpfter, kurzgeschlossener Leitungskreise Einfluß der kapazitiven Belastung auf den Besonanzleitwert Grenzfälle Dämpfung von Leitungsresonatoren Dämpfung ohne äußere Belastung (GrunddämpEung) Dämpfung ohmisch belasteter Leitungsresonatoren (Ein-und Auskopplung) Äußere Einflüsse auf die Kreiseigenschaften Allgemeines Mechanische Oberflächenbehandlung Galvanische Oberflächenbehandlung Atmosphärische Einflüsse Hohlleiter (M. Kummer) Theorie der Hohlleiter Grundbegriffe Die Eigenwerte /i 2 = y 2 + k 2 und die Feldwellenwiderstände Zp undz^jj 249

4 Inhaltsverzeichnis Sonderfall Lecherwelle Allgemeine Leistungsbetrachtungen Verlustleistung und Verlustdämpfung Hohlleiter als Wellenleiter Rechteckförmiger Querschnitt Kreisförmiger Querschnitt Kreisringförmiger Querschnitt (Koaxialleitung) Leistungstransport und Dämpfungskonstanten der wichtigsten Wellentypen Ersatzdarstellung und Widerstandsbegriff bei Hohlleitern Hohlleiter als Resonatoren (Hohlraumresonatoren) Resonanzbedingungen Quaderförmige Resonatoren Kreiszylindrische Resonatoren Gütefaktoren Resonatoren mit Ankopplung Bauelemente der Hohlleitertechnik Erregung und Unterdrückung bestimmter Wellentypen (Ankopplungen, Übergänge, Wellentypfilter) Verbindungen, Kupplungen und spezielle Leitungsstücke Verzweigungen und Brücken Blindschaltelemente und ihre Kombinationen (Resonatoren, Filter) Transformationseiemeute Resonatoren Filter Dämpfungsglieder und Abschlußwiderstände Nichtreziproke Bauelemente 344 SCHALTUNGEN UND TECHNISCHE GESTALTUNG 10 Verkoppelte Leitungskreise [G. Megla) Allgemeines Kopplungsgrad und Verstimmung Kopplungsarten in Topfkreisen Mischkreise Bandfilter Dezimetcrucllcntjcncratorcn nach dem Ilüekkopplungsprinzip mit Trioden (СЛ. Boden) Oszillatortheorie Das Bückkopplungsproblem Breite des Schwingbereiches Technische Gestaltung von Generatorschaltungen Generatoren mit Paralleldrahtsystem Generatoren mit Koaxialsystemen in der Spezialausführung als Topfkreisanordnung Generatoren mit Hohlrauinkreisen Modulationsschaltunfjen [Ch. Boden) Amplitudenmodulation Frequenzmodulation Pulsmodulation, 412

5 10 Inhaltsverzeichnis 13 Frequenzstabilität und Frequenzverwerfung (Ck. BodenjG. Megla) Ursachen von Frequenzinstabilitäten Frequenzverwerfung durch parasitäre Resonanzkreise Frequenzverwerfung infolge gleichzeitigen Anschwingens einer Oberwelle Frequenzhubschwankungen eines belasteten eigenerregten Senders Automatische Frequenzregelung Elektrische Nachlaufeinrichtung Mechanische Nachlaufeinrichtung Dezimeterwellenverstärker mit Trioden (Ch. Boden) Theoretische Grundlagen Schaltungsart Bandbreite Anpassung des Verstärkereingangs Kopplung mehrerer Verstärkerstufen Verstärkung Röhreneingangsleitwert Leistungsverstärkung einer Stufe Dämpfung durch den Verbraucherwiderstand Technische Gestaltung von Dezimeterwellenverstärkern Verstärkeranordnung mit koaxialen Leitungskreisen Verstärkeranordnung mit Hohlraumkreisen Reaktanz- und Molekularverstärker {Ch. Boden) Reaktanzverstärker Arbeitsweise der Reaktanzverstärker Leistungsverhältnisse an einer nichtlinearen Reaktanz Der Reaktanzmodulator mit Summenfrequenz Der Reaktanzmodulator mit Differenzfrequenz Reaktanzverstärker mit negativem Widerstand (Geradeausverstärker) Aufbau der Reaktanzverstärker mit Dioden Aufbau der Reaktanzverstärker mit Ferriten Aufbau der Reaktanzverstärker mit Elektronenstrahlen Molekularverstärker (Maser) Arbeitsweise des Molekularverstärkers Reflexions-Molekularverstärker Wanderfeld-Molekularverstärker Anwendungsmöglichkeiten Abstimmung von Leitungskreisen [Ch. BodenjG. Megla) Abstimmsteilheit л-linearität Abstimmkurven belasteter mehrteiliger Leeherkreise Abstimmkurven von Lecherkreisen mit gewendeltem Innenleiter Abstimmkurven von Lecherkreisen mit Bandspreizung Anordnung zur Erzielung großer Frequenzbereiche bei Überlagerungsempfängern Prinzip Rechnerische Behandlung eines Eingangskreises Verblockung und Abschirmung (G. Megla) Allgemeines Isolierstoffe Ausführungsbeispiele 517

6 Inhaltsverzeichnis Abstimmschieber für Leitungskreise (G. Megla) Allgemeines Kurzschlußschieber für Koaxial- und Paralleldrahtsysteme Kapazitive Abstimmschieber Abschlußwiderstände und Ltämpiungsglieder (G. MeglajM. Kummer) Ohmsche Abschlußwiderstände Abschlußwiderstände mit exponentiell sich verjüngendem Außenleiter Abschlußwiderstände mit Traktrixaußenleiter Abschlußwiderstände mit einem verlustbehafteten Medium zwischen Innen- und Außenleiter Abschlußwiderstände in speichenförmiger Anordnung Flächenwiderstände Ohmsche Dämpfungsglieder Grenzwellendämpfungsglieder (Hohlleiterspannungsteiler) 554 ANTENNEN UND ENERGIELEITUNGEN 20 Theoretische Grundlagen der Antennen (G. Fritzsche) Fernfeld des Hertzschen Elementardipols Richtcharakteristik Gewinn, Wirkfläche und Flächenausnutzung Halbwertsbreite und Nebenmaxima von Richtantennen Berechnung der Übertragungsstrecke Grenzen des Fernfeldes Anpassung des Eingangswiderstandes an das Zuleitungskabel Ausf ührungslormen von Antennen lür Dezimetcrwellen (G. Fritzsche) Allgemeine Übersicht Strahleranordnungen Flächenstrahler Dipole und Dipolanordnungen Einzelstrahler Dipolanordnungen Speisung von Dipolen und Dipolanordnungen Schlitzstrahler Einzelstrahler Schlitzanordnungen Langschlitz als Linienstrahler Dielektrische Strahler Wendelstrahler Hohlleiterantennen Linsenantennen Spiegelantennen Parabolspiegel Ebene Umlenkspiegel Leitungen und Leitungsbauelemente [Ch. Boden) Koaxialkabel Allgemeines Kenngrößen von Koaxialkabeln Wahl des Wellenwiderstandes Aufbau von Koaxialkabeln Weitere Formen von Energieleitungen 642

7 12 Inhaltsverzeichnis 22.3 Leitungsbauelemente Stützen Winkel Verzweigungen Reflexionsfreie Übergänge und Querschnittsänderungen Schalter Drehkupplungen Steckverbindungen 668 MESSGERÄTE UND MESSMETHODEN 23 Einleitung Spannungsmessung (G. MeglajM. Kummer) Leistungsanzeige und -messung (M. KummerjG. Megla) Anzeige sehr kleiner Leistungen Quadratische Gleichrichtung Mischung Rolometrische Verfahren zur Messung kleiner Leistungen Thermometrische und kalorimetrische Leistungsmessung mit Abschlußwiderstand Messung von Reflexionsfaktor und relativem Scheinwiderstand durch Abtastung der Spannungs- bzw. Fcldstärkeverteilung (M. KummerjG. Megla) Grundlagen Meßleitung mit verschiebbarer Abtastsonde Quetschmeßleitung Wobbeiverfahren Drehbare Hohlleitersonde Mehrsondenmethode Resonanzmethode nach Chipman Messung kleiner Anpassungsfaktoren Messung von Reflexionsfaktor und Scheinwiderstand durch Vergleichsschaltungen und Richtkoppler (M. Kummer) Vergleichsschaltungen (Brücken) Richtkoppler Wirkungsweise Anwendung Vierpolmessungen (M. Kummer) Vergleichsverfahren Knotenverschiebungsmethode Grafische Bestimmung der Elemente der Streumatrix Wellenlängen- und Frequenzmessung (G. Megla) Allgemeines Topfkreiswellenmesser Paralleldrahtwellenmesser Frequenzmessung über größere Bereiche Wellenmesser mit Hohlraumresonatoren Überlagerungsfrequenzmesser Frequenzmessimg bei impulsgetasteten Sendern Frequenznormale 751

8 Inhaltsverzeichnis Messung des Gütefaktors von Resonatoren [M. KummerjG. Megla) Allgemeines Bestimmung des Gütefaktors eines Resonators als Abschlußelement aus dem Eingangswiderstand Gütefaktormessung bei Resonatoren als Durchgangselement oder als Leitungsdiskontinuität Bestimmung des Gütefaktors aus dem Ausschwingvorgang Dynamische Gütefaktormessung Messung von Resonanzwiderständen Empfindlichkeits- und Rauschmessung [G. MeglajCh. Boden) Allgemeines Ableitung der /ct 0 -Zahl F Rauschdiode Messung der A-T 0 -Zahl eines Empfangers Messung mit geeichtem Dezimetermeßsender Messung mit der Rauschdiode Messung mit Gasentladungsstrecken Spezielle Messungen an Antennen (G. Fritzsche) Anpassungsfaktor und Eingangswiderstand Richtcharakteristik Gewinn, Wirkfläche und Flächenausnutzung Phasenvergleich 783 Literaturverzeichnis 785 Namen- und Sachuörtervcrzeichnis 814