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Hohlleiter-Bauteile wie Oszillatoren, Detektor-Meßköpfe, Mischer erfordern zur Anpassung Abstimmschieber, deren Selbstbau für die im Amateurfunk verwendeten Rechteck-Hohlleiter mit dem Wellentyp H10 wegen der erforderlichen engen Toleranzen oft kritisch wird. Da die Wandströme der H10-Welle im Rechteck-Hohlleiter senkrecht verlaufen, braucht der Schieber zwar keinen Kontakt mit der schmalen Wandseite zu haben, doch es ist schwierig genug, eindeutigen Kontakt mit der Breitseite herzustellen, wenn gleichzeitig eine sprunglose, kontinuierliche Variationsmöglichkeit gefordert wird.
Auch die nach dem Abgleich nötige Fixierung des Abstimmschiebers wirft Probleme auf. Ein Festlöten erweist sich als überaus hinderlich bei einem nach einem Bauelementewechsel erforderlichem Neu-justieren; und auch das Festlegen mit Schrauben ist keine optimale Lösung, da die Kontaktflächen dabei deformiert werden können.
Das nachfolgend beschriebene kontaktlose Drosselsystem vermeidet manche dieser Nachteile und ist leicht herzustellen. Der Verfasser verwendet es derzeit im K-Band (24 GHz) zum Abstimmen von Gunn-Oszillatoren, Detektoren und Mischern in Rechteck-Hohlleitern der Größe WR42 und WR28(1). Im X-Band (10 GHz) wurde dieses System noch nicht erprobt, doch sprechen die vorliegenden Ergebnisse bei höheren Frequenzen nicht gegen eine solche Verwendung.
Funktion
Es wird eine dreistufige Anordnung aus Drosseln verwendet, die 1/4 Betriebswellenlänge lang sind. Bild 1 zeigt, wie diese Anordnung im Hohlleiter aussieht. Sie erinnert an koaxiale Tiefpaß-Filter, in denen λ/4 lange Abschnitte mit niedrigem und hohem Wellenwiderstand abwechseln. Die metallenen Teile berühren die Hohlleiter-Innenwand nicht; als zweite "Lagerstelle" neben dem Gewinde in Teil 3 ist eine Hülse aus PTFE (Teflon) hinter den 3 Drosselgliedern vorgesehen (Teil 2 in Bild 2).
Bild 1: Gesamtansicht der kontaktlosen Drosselanordnung.
Bild 2:
1 = Drosseln
2 = Teflonführung
3 = Führungsbuchse
4 = Feststellschraube.
Eine handliche Schraube (Teil 4) dient zum Einstellen und Fixieren. Bild 3 zeigt die vier Teile einzeln; die angegebenen Maße gelten für das 24-GHz-Band und für den Hohlleitertyp R320 (WR28 beziehungsweise WG22).
Bild 3: Diese Abmessungen gelten für den Hohlleiter R 320 (WR 28/WG 22.
Die Länge der einzelnen Drosselglieder ist im übrigen nicht kritisch; die Anordnung funktionierte auch bei 33 GHz noch gut.
Das ganze Drosselsystem läßt sich verkürzen, indem man nach Bild 4 in die Abschnitte mit "hohem Z" PTFE- (Teflon-) Scheiben einbringt. Der von der relativen Dielektrizitätskonstanten E abhängende Verkürzungsfaktor V (V = 1√ε) verringert die Gesamtlänge von 23 auf 15 mm in diesem Beispiel (Bild 2/Bild 4); der Drosseldurchmesser in Bild 4 ist übrigens für den Hohlleitertyp R 200 (WR 42 oder WG 20) angegeben.
Bild 4: Eine durch 2 Teflonbuchsen verkürzte Anordnung mit Abmessungen für R220; die Teflonscheiben sind geschlitzt wie in Bild 2, aber 2 mm dick und ø 5 mm.
Schließlich zeigt Bild 5 noch die Abmessungen eines gleichartigen Drosselsystems für den Hohlleitertyp R100 (WR90 oder WG16) bei 10,3 GHz. Die Gesamtlänge des Drosselsystems läßt sich durch zweifache Lagerung entsprechend Bild 3 von 43 mm auf ca. 32 mm verringern. Die Teflonscheiben müssen dazu 4,6 mm lang sein und 10,1 mm Durchmesser haben. Nach der letzten Drosselsektion ist 2 mm lang auf 4 mm Durchmesser zur Gewindestande einzustechen.
Bild 5: Abmessungen der Drossel-Anordnung für das X-Band (Hohlleiter R100); auch hier kann die Länge durch Teflonscheiben verringert werden.
Hinweise zur Herstellung
Zum Herstellen der Teile nach Bild 3 sollte eine Drehbank zur Verfügung stehen. Die Senke (120°) in Teil 3 ist lediglich zum Erleichtern des Zusammenbaus vorgesehen. Dieses Teil wird weich auf das Ende des Hohlleiters gelötet. Dazu muß die Bohrung von 10 mm Durchmesser (Nennmaß) so an die Hohlleiter-Außenabmessungen angepaßt werden, daß dieser stramm in Teil 3 paßt. Für andere Hohlleiter als den Typ R320 (WR28) wählt man die Abmessungen von Teil 3 entsprechend größer. Für das X-Band (Hohlleiter R100) kann dieses Teil mit Gewindebohrung versehen als rechteckiger Messingklotz in den Hohlleiter eingepaßt und dort verlötet oder mit Schraube fixiert werden (kein elektrischer Kontakt!). Auf jeden Fall ist die Führung der Drosselanordnung über die Gewindestange durch die zweite Lagerung über Teil 2 sehr stabil; vor allem wenn die aufgeschlitzte Teflonbuchse (Teil 2) stramm in den Hohlleiter paßt. Sie darf ruhig etwas gequetscht werden, damit alles Spiel vermieden wird. Dadurch, daß die Teflonbuchse etwas größer im Durchmesser ist als die Drosselanordnung, wird ein galvanischer Kontakt mit der Hohlleiter-wand sicher verhindert.
Die Oberflächen der Drosselanordnung von Teil 1 bearbeitet man nach dem Drehen mit Naß-Schmirgel der Körnungsgröße 600 und poliert anschließend mit Stahlwolle bei etwa 3000 Umdrehungen pro Minute. Wenn man nun noch versilbert - es genügt eine Aufreibe-Versilberung - ist dieses Teil optimal.
Literatur
DL3ER, Erwin Schäfer.