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Vorrlcntung zur Erzeugung von wenigstens drei um uu-in aer rnase gegeneinander verschobenen Anteilen einer elektromagnetischen Welle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von wenigstens drei um 90 in der
Phase gegeneinander verschobenen Anteilen einer elektromagnetischen Welle, unter Verwendung eines Gegentaktübertragers. Derartige Anordnungen werden beispielsweise zur Phasenquadraturspeisung benötigt.
Unter der Phasenquadratur wird bekanntlich die Speisung eines mehrere, z. B. vier Anschlüsse aufweisen- den Verbrauchers verstanden, u. zw. in der Weise, dass die in die einzelnen Anschlüsse eingespeisten
Wellenanteile gegeneinander einen 900 Phasenunterschied haben. Ein solcher Verbraucher kann beispiels- weise eine Rundstrahlantenne mit vier um einen Mast gleichmässig verteilten Strahlern sein.
In der Hochfrequenz-Schalttechnik, insbesondere in der Schalttechnik für Richt- und Rundstrahlan- tennen, werden häufig gleichartige Verbraucher zum Zwecke einer Anpassungsverbesserung in Phasen- quadratur parallel oder in Serie geschaltet. So speist man beispielsweise in einer aus vier quadratisch an- geordneten Dipol-Einheitsfeldern bestehenden Rundstrahleinheit die vier Felder in Phasenrotation oder je zwei einander gegenüberliegende Felder in Phasenquadratur. Die Verbindung der Verbraucher mit dem gemeinsamen Speisepunkt erfolgt in der üblichen Weise über Leitungen oder Kabel, die sich in ihrer elek- trischen Länge entsprechend der gewünschten Phase unterscheiden.
Eine Phasenquadratur wird auf diesem Weg nur bei der Frequenz erreicht, bei der der Längenunterschied \/4 beträgt. Bei grösseren Frequenzbereichen bestimmt man den À/4- Längenunterschied im allgemeinen für die Bereichsmittenfrequenz und muss für tiefere bzw. höhere Frequenzen einen im + Aa bzw. - La von der Quadratur abweichenden Phasenunterschied in Kauf nehmen.
Dieser Frequenzgang des Phasenunterschiedes wirkt sich häufig sehr störend aus. Auf ihn sind beispielsweise grössere Unsymmetrien im Horizontalstrahlungsdiagramm einer breitbandigen Rundstrahleinheit der erwähnten Art zurückzuführen, wenn die Betriebsfrequenz in der Nähe der Bandgrenzen liegt. Für derartige Anwendungsfälle ist ein Schaltelement erwünscht, das breitbandig eine Phasenquadratur ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitungsschaltung diesbezüglich zu verbessern, u. zw. für den Bereich der Meter-, Dezimeter- und Zentimeterwellen.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Erzeugung von wenigstens drei um 900 in der Phase gegeneinander verschobenen Anteilen einer elektromagnetischen Welle, untei Verwendung eines Gegentaktübertragers, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass von den beiden Gegentaktausgängen des Gegentaktübertragers zwei Leitungen zu je einem Verbraucher führen, von denen die eine die Länge 11 und die andere li + \rn/ (Xm = Betriebswellenlänge) hat, und dass von dem über die Leitung der Länge mit dem Verbraucher verbundenen Gegentaktausgang eine Leitung der Länge zu einem dritten Anschluss für den dritten Verbraucher führt,
der über eine Leitung der Länge li + À/4 an die vom andern Gegentaktausgang angeschaltete Leitung der Länge li-t-\j /4 in einer Entfernung von tam/4 von diesem Gegentaktausgang angeschaltet ist, die eine erste Schleife bilden.
Zur Erzeugung von vier gegeneinander um 900 phasenverschobenen Wellenanteilen empfiehlt es sich an den dritten Anschluss einen weiteren Anschluss anzuschalten, der zur Speisung eines bezogen auf den dritten Anschluss umgepolte Verbrauchers dient.
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Wellenanteilen besteht darin, dass eine weitere Leitungsschleife für den Anschluss eines vierten Verbrauchers, der die Schaltung symmetrisch zur ersten Schleife ergänzt, vorgesehen ist.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn Echofallen zur Unterdrückung bzw. Kompensation von an den Anschlüssen reflektierten Wellenanteilen vorgesehen sind.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt :
Zunächst werden über ein geeignetes Element zwei Wellen EI und E erzeugt, die in jeder beliebigen Entfernung vom gemeinsamen Ausgangspunkt V sich in Gegenphasen befinden, so dass gilt El =-E.
Die beiden Wellen werden an je einem Verzweigungspunkt Vi und V2 aufgespalten in je zwei Wellen EI" E. und E , E . Die Wellen Ell und Ei werden über Leitungen, die von V aus gesehen gleich lang sind, weitergeführt. Sie liefern die Speisephasen von beispielsweise 00 und 1800. Die Wellen E1Z und E22 werden über verschieden lange Leitungen an einem Punkt Vs zu einer Welle Es zusammengeführt, derart, dass
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Summe von Eund E ist somit in ihrer Phase von 900 in breitbandiger Quadratur zu den Phasen der Wellen E und E.
Die Schaltung wird in Fig. 1 an einem Beispiel erläutert. Die erdunsymmetrische koaxiale Eingangs- . leitung l, 2 wird über die mit dem Topf 3 abgeschirmte Symmetriereinrichtung 4 bekannter Ausführung symmetrien. Die beiden Leiter 5,6 der symmetrischen Leitung sind bei Kl kurzgeschlossen. Die symmetrische Leitung wird bei V in zwei in Serie liegende, gleich lange Koaxialleitungen 7,8 und 9, 10 übergeführt. Bei V verzweigt sich die Leitung 7,8 in die Leitungen 11, 12 und 13, 14. Die Leitung 11, 12 hat die Länge 11 und führt zum Punkt V,. Die Leitung 13, 14 hat die Länge Àm/4 (Àm = mittlere Wellenlänge im zu übertragenden Frequenzband) und setzt sich in die Leitung 15, 16 der Länge le fort. Die Leitung 9, 10 geht in die Leitung 17, 18 der Länge m/4 über.
Diese verzweigt sich bei Vz in die Leitungen 19,20 der Länge m/4 und 21,22 der Länge 11. Die Leitung 19,20 setzt sich in die Leitung 23,24 fort, die mit der
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sind, zu den gleichartigen Verbrauchern Al und z. Von V3 geht die Leitung 29,30 der Länge l : ab.
Diese verzweigt sich bei V4 in die je 14 langen Leitungen 31, 32 und 33, 34, die ihrerseits zu den Verbrauchern As und A4 führen. Es gilt li = Ig + 14'
Die Wellenwiderstände der Leitungen seien wie folgt gewählt :
1, 2/11,12/13, 14/15, 16/25, 26/21,22/27, 28/19,20/23, 24/31,32/33, 34 : 60 Q,
7, 8/9, 10/17, 18/29, 30 : 30 Q.
Haben die Verbraucher einen Eingangswiderstand von 60 Q, so ist bei der Bandmittenfrequenz. luch der Eingangswiderstand der Schaltung gleich 60 Q. Die Schaltung enthält keine Transformationsstufen.
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eilung von 900 * Act. Für eine Welle über V mach vis ergibt sich bei V} bezüglich der Phase bei P eine frequenzabhängige Nacheilung von 90 A < x. In Fig. 2 ist als Beispiel die Phasenbeziehung bei einer kleineren Frequenz als der Bandmittenfrequenz dargestellt. UI und U seien die Spannungen bei PI und P. Sie sind in Gegenphase. Us, und US2 seien die Spannungen der Wellen über V, und V2 bei Vs.
Diese lassen sich je in einen Anteil mit 900 bzw.-900 und einen Anteil mit Oc) bzw. 1800 zu UI bzw. U2 zerlegen. Die senkrecht zu U und U, stehenden Anteile sind gleichphasig und erzeugen eine Welle in Rich-
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Der Frequenzgang der Symmetriereinrichtung 4 kann durch eine in Serie geschaltete Saugleitung 35,6 kompensiert werden. Der Frequenzgang der Symmetriereinrichtung, eventuell in Verbindung mit dem Frequenzgang der Saugleitung, kann zur Kompensation der infolge der bei Vs reflektierten Wellenanteile sich ergebenden Fehlanpassung der Schaltung dienen.
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die reflektierten Energieanteile einem Absorber zu. Die Kompensatoren bestehen im Beispiel nach Fig. 3 im einen Fall aus dem etwa Xm/4 langen Teilabschnitt der Leitung 7, 8, in dem der Innenleiter geschlitzt ist, der Symmetriereinrichtung 36,37 und dem Absorber 38, im andern Fall aus dem Am/4 langen Teilabschnitt der Leitung 17, 18, in dem der Innenleiter geschlitzt ist, der Symmetriereinrichtung 39, 40 und dem Absorber 41.
Auch die nach V laufenden Restteile der reflektierten Energie können einem Absorber zugeführt werden, indem die Symmetriereinrichtung 4 zu einem Kompensator erweitert wird. Ein Beispiel zeigt die Fig. 4. Der für die Symmetriereinrichtung wirksame Kurzschluss wird hier durch K gebildet. Der Absorber ist mit 42 bezeichnet.
Die beschriebene Schaltung liefert die Phasen 00, 900 und 1800. Wird für eine aus vier Antennenfeldern bestehende Rundstrahleinheit ein Drehfeld gewünscht, so erreicht man dies in einfacher Weise dadurch, dass eines der Felder A3, N4, beispielsweise durch mechanisches Drehen um 1800, umgepolt wird.
Eine Phasenrctation in Form einer vierfachen Phasenquadratur kann auch bei geeigneter Ergänzung der Schaltung unmittelbar durch diese geliefert werden. Ein Beispiel hiefür ist in Fig. 5 dargestellt. Wie
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44 Am/449, 50 angeschlossen.
Für eine gleichmässige Leistungsaufteilung seien die Wellenwiderstände der Leitungen wie folgt gewählt : 1, 2/15, 16/21, 22/29, 30 und 49/50 : 60. 11,
13, 14 und 17, 18 : 40. 11 11, 12/19, 20/23, 24/43, 44/45, 46 und 47, 48 : 120 Q,
7, 8 und 9, 10 : 30. 11.
Haben die Verbraucher einen Eingangswiderstand von 60 11, so ist bei der Bandmittenfrequenzauch der Eingangswiderstand der Schaltung gleich 60 11. Die Schaltung enthält keine Transformationsstufen.
Ist bei PI die Phase 00, so ist bei P2 die Phase 1800. Bei V ergibt sich dann eine Welle in Richtung
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Sind die Verbraucher Al-A4 gleichermassen fehlangepasst, so liefert die Schaltung eine einfache Phasenkompensation.
Die beschriebenen Schaltungen können insbesondere im Bereich der Zentimeterwellen auch mit Hohlleitungen verwirklicht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung von wenigstens drei um 900 in der Phase gegeneinander verschobenen Anteilen einer elektromagnetischen Welle, unter Verwendung eines Gegentaktübertragers, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden Gegentaktausgängen (7, 8 bzw. 9, 10) des Gegentaktübertragers zwei
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zu einem dritten Anschluss (3) für den dritten Verbraucher führt, der über eine Leitung (19, 20, 23, 29) der Länge 11 + X/4 an die vom andern Gegentaktausgang (9, 10) angeschaltete Leitung der Länge 11 + x. in einer Entfernung von Am/4 von diesem Gegentaktausgang (9, 10) angeschaltet ist, die eine erste Schleife (11, 12, 23, 24, 19, 20) bilden (Fig. l).