<Desc/Clms Page number 1>
Hochfrequenztranstormator und Schaltung zum Gebrauch desselben.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenztransformator und bezweckt eine solche Ausbildung desselben, dass eine Kennlinie erzielt wird, die über einen breiten Frequenzbereich glatt verläuft.
Es ist bekannt, dass eine Selbstinduktionsspule nicht ausschliesslich als der Träger einer konzentrierten Selbstinduktion aufgefasst werden darf, und insbesondere bei hohen Frequenzen dem Umstand
Rechnung getragen werden muss, dass die Spule verteilte Selbstinduktion und Kapazität besitzt und dass infolgedessen die Stromstärke in der Spule nicht über die ganze Länge derselben dieselbe Phase aufweist. Es ist allgemein bekannt, dass eine Selbstinduktionsspule eine eigene Wellenlänge hat, die durch die verteilte Selbstinduktion und Kapazität bestimmt wird. Die Selbstinduktionsspule kann in diesem Fall als eine Leitung aufgefasst werden, auf der infolge Reflexion an den Enden stehende Wellen auftreten.
Mit Hilfe der sogenannten Strahlenspule kann dieses Auftreten von stehenden Wellen deutlich nachgewiesen werden.
Es ist verständlich, dass, wenn auf der Spule z. B. eine ganze Wellenlänge vorkommt, die induzierende Wirkung auf eine zweite Spule praktisch null ist. Ist die Spule derart geschaltet, dass an den Enden Spannungsknoten auftreten, so wird die Spule bereits, wenn sie eine halbe Wellenlänge enthält, praktisch nicht mehr auf eine zweite Spule induzieren, die z. B. die Sekundärwicklung eines Transformators bildet, dessen Primärwicklung die erstgenannte Spule ist. Wird die Frequenz, mit der die Primärspule erregt wird, grösser, so dass mehr als eine halbe Wellenlänge auf ihr liegt, so wird in der Sekundärwicklung wieder Spannung induziert.
Es ist jedoch einleuchtend, dass jedesmal, wenn die Spule eine ganze Anzahl von Halbwellenlängen enthält, die Sekundärwicklung praktisch unwirksam ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, in Reihe mit einer abgestimmten Wicklung eines Hochfrequenztransformators einen Widerstand zu schalten, um die Dämpfung und somit die Breite der Resonanzspitze zu vergrössern. In diesem Falle handelte es sich jedoch um die Verstärkung eines verhältnismässig engen Frequenzbereichs.
Um den Frequenzbereich, für den der Transformator wirksam ist, zu vergrössern, wird erfindungsgemäss in Reihe mit der Primärwicklung ein Ohmscher Widerstand geschaltet, dessen Wert der Quadratwurzel aus dem Quotient von Selbstinduktion und Kapazität der Längeneinheit gleich ist, mit andern Worten dem Wellenwiderstand der Spule, als Übertragungsleitung betrachtet, entspricht.
Die Wicklung eines Hochfrequenztransformators kann auch als eine Übertragungsleitung betrachtet werden. Es ist bekannt, dass bei einer derartigen Leitung Ströme oder Wellen auftreten können, die sich in einer bestimmten Richtung, z. B. vom Anfang bis zum Ende der Leitung fortpflanzen (Wanderwellen). Wenn diese Wellen am Ende der Leitung reflektiert werden, so entstehen zurücklaufende Wellen, die mit der erstgenannten Welle eine sogenannte stehende Welle bilden, d. i. eine Welle, die sich nach keiner Richtung fortpflanzt. Diese Erscheinung soll gemäss der Erfindung vermieden werden, so dass in den Wicklungen ein sich nach einer Richtung fortpflanzender Strom auftritt.
Dies wird durch die erfindungsgemässe Massnahme verhindert, dass am Ende der Wicklung ein Widerstand angeordnet ist, der dem sogenannten Wellenwiderstand der Leitung gleich ist, womit, ähnlich wie es bei Übertragungs- leitungen bekannt ist, eine Reflexion vermieden wird.
Wird als Sekundärwicklung eine Spule mit geringer Windungszahl benutzt, deren Eigenwellen- länge sehr klein ist, so kann für alle Frequenzen unterhalb der Frequenz, bei der die Primärwicklung eine ganze Wellenlänge enthält, eine grosse Stromstärke erhalten werden, da infolge der Reihenschaltung
<Desc/Clms Page number 2>
des erwähnten Widerstandes der Strom in der Primärwicklung des Transformators ein sich fortpflanzender Strom von konstanter Amplitude wird. Der Primärstrom ist nunmehr von der Frequenz ganz unabhängig, da die Spule zusammen mit dem in Reihe geschalteten Widerstand einen Widerstand darstellt, dessen Grösse dem sogenannten Wellenwiderstand für alle Frequenzen gleich ist.
Es kann gemäss der Erfindung auch die Sekundärwicklung zu einer Übertragungsleitung gemacht werden, die über ihren charakteristischen Widerstand geschlossen ist. Es kann z. B. die Sekundärwicklung an einer Anzahl von Stellen mit Kapazitäten verbunden werden, deren andere Enden mit einem gemeinsamen Leiter verbunden sind, während die Enden der Sekundärwicklung je über einen Widerstand, dessen Wert dem Wellenwiderstand gleich ist, mit demselben gemeinsamen Leiter verbunden sind. Es kann gewünschtenfalls einer der Widerstände ein beliebiger sein, dem man z. B. den Wert 0 oder oo geben kann.
Gemäss der Erfindung kann ferner ein Schirm aus leitendem Material vorgesehen sein, der als
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
Frequenz. Da die Anzahl der künstlichen Kapazitäten (stets beschränkt ist, kann natürlich praktisch kein absolut linearer Verlauf des Stromes mit der Frequenz erzielt werden, aber es hat sich herausgestellt, dass sogar bei einer verhältnismässig beschränkten Anzahl von Kapazitäten C die Abweichung des linearen Verlaufs nur gering ist.
Auf die folgende Weise kann man sich von den Erscheinungen Rechenschaft geben, die in den Widerständen R an den Enden der Sekundärwicklung des in Fig. 3 dargestellten Transformators auftreten.
Der Strom in der Primärwicklung ist ein sich fortpflanzender Strom und die Fortpflanzung findet nur in einer einzigen Richtung statt. Es wird also in der Sekundärwicklung eine elektromotorische Kraft induziert, die sich gleichfalls nur in einer einzigen Richtung fortpflanzt.
Wenn h die ganze Länge der Sekundärwicklung, Cl die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in der Primärwicklung, C2 die in der Sekundärwicklung, E die Amplitude der induzierten elektromotorischen Kraft und 0) die Frequenz ist, so kann, wenn x als längs der Sekundärwicklung fortschreitendeKoordinate angenommen wird, die induzierte elektromotorische Kraft in einem Element dx zur Zeit t durch
EMI3.1
dargestellt werden.
Diese elektromotorische Kraft erzeugt zwei sich in entgegengesetzter Richtung mit einer Ge-
EMI3.2
wobei a eine Proportionalitätskol1stante ist.
Wenn die Gesamtlänge der Wicklung mit h bezeichnet wird, so dass die Enden die Koordinatenwerte o und h besitzen, kann man zur Berechnung der resultierenden Stromstärke am Ende, wo x = h ist, wie folgt, verfahren :
EMI3.3
Zeit t auf.
Der Beitrag des Elements dx zu der Stromstärke in h im Augenblick t ist also :
EMI3.4
und also, wenn Cl = C2 = e,
EMI3.5
Die gesamte Stromstärke am Ende, wo x = A ist, ist also
EMI3.6
Da E durch magnetische Induktion entsteht, ist E proportional w, so dass die Amplitude des Stromes, der in dem Widerstand auftritt, der Frequenz proportional ist.
Für den Strom bei a ; = 0 wird auf ähnliche Weise gefunden :
EMI3.7
EMI3.8
EMI3.9
EMI3.10
EMI3.11
EMI3.12
1. Schaltung zum Gebrauch bei Hoehfrequenztransformatoren, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit mindestens einer der Wicklungen ein Widerstand geschaltet ist, der dem Wellenwiderstand der betreffenden Wicklung gleich ist.
2. Hochfrequenztransformator, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit mindestens einer der Wicklungen ein Widerstand geschaltet ist, der dem Wellenwiderstand der betreffenden Wicklung gleich ist, und dass dieser Widerstand mit dem Transformator zusammen zu einem einzigen Kopplungselement vereinigt ist.