AT393571B - Transformatorkombination zur bandbreitenvergroesserung fuer hochfrequenzleistungstransistorstufen - Google Patents

Description

AT 393 571B

Die Erfindung betrifft eine Transformatorkombination zur Bandbreitenvergrößerung für Hochfrequenzleistungstransistorstufen, als Vorrichtung zur Widerstandstransformation und Symmetriewandlung, in einer Schaltung zwischen einem erdsymmetrischen Eingang und einem erdunsymmetrischen Ausgang, bestehend aus zwei getrennten Transformatoren, mit einem ersten Transformator in einer Spartransformatorschaltung und einem S zweiten Transformator in einer Symmetriewandlungsschaltung, und einem fallweise vorhandenen Abgleichkondensator zwischen beiden Transformatoren.

Eine Transformatorkombination zur Widerstandstransformation und Symmetriewandlung, in einer Schaltung zwischen einem erdsymmetrischen Eingang und einem erdunsymmetrischen Ausgang, bestehend aus zwei getrennten Transformatoren, mit einem ersten Transformator in einer Spartransformatorschaltung und einem 10 zweiten Transformator in einer Symmetriewandlungsschaltung, wird als bekannt erachtet. Beispielsweise im "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" der Autoren Meinke und Gundlach des Springerverlages findet man im Band 2 unter Kapitel L eine Beschreibung. Derartige Transformatoren mit frequenzunabhängiger Widerstandstransformation als Anpassungsschaltungen für Hochfrequenzleistungstransistorstufen erzielen mit unverringerter Hochfrequenzleistung Bandbreiten bis zwei Oktaven. Größere Bandbreiten konnten bisher nicht erreicht werden, 15 weil die Ausgangsimpedanz von Transistorleistungsstufen mit zunehmender Frequenz ihren Wert verringert. Der dadurch verursachte Fehler bei der Anpassung verringert die erzielbare Hochfrequenzleistung mit zunehmender Frequenz. Durch die Verringerung der Impedanz erhöht ach die Reaktanz, und die erzielbare Wirkleistung füllt ab.

Zusätzliche Verbesserungen sind aus Patentschriften bekannt: Die DE-AS 23 02 171 beschreibt einen Balutransfbrmator. Ein frequenzabhängiger Verlauf der Widerstandstransformation wird nicht erreicht 20 Die DE-OS 34 07 610 beschreibt einen Bieitbandübertrager. Ein frequenzabhängiger Verlauf der Widerstands-transformation wird nicht erreicht

Die Patentschrift AT 314 041 beschreibt einen Transformator, der für größere Bandbreiten nicht vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde durch eine Transformatorkombination von einfachem Aufbau mit 25 großer Bandbreite die Ausgangsleistung einer Hochfrequenzleistungstransistorstufe, die einen mit zunehmender Frequenz absinkenden Wert der Ausgangsimpedanz aufweist, an den frequenzunabhängigen Wert der Impedanz einer betriebsmäßig»! Last anzupassen.

Dies wird mit einer Transformatorkombination gemäß Patentanspruch erreicht.

Die Erfindung betrifft eine Transformatorkombination zur Bandbreitenvergrößerung für Hochfrequenzlei-30 stungstransistorstufen, mit einem ersten Transformator zur Widerstandstransformation, der induktiv ist durch den

Wert der Impedanz seines Koaxialkabels, und einem zweiten Transformator zur Symmetriewandlung, der kapazitiv ist durch den Wert der Impedanz seines Koaxialkabels, wodurch beide Transformatoren gemeinsam durch ihre induktive, respektive kapazitive Reaktanz einen Tiefpaß darstellen, sodaß ein frequenzabhängiger Verlauf der Widerstandstransformation erzielt wird. 35 Der mit zunehmender Frequenz absinkende Wert der Ausgangsimpedanz der Hochfrequenzleistungstransistor stufe wird durch einen Tiefpaß in der Transformatorkombination kompensiert. Eine Vergrößerung der Bandbreite um einige Oktaven wird erreicht Die Vergrößerung des Wertes der Impedanz des Koaxialkabels der Windungen des Spartransformators einerseits und anderseits die Verkleinerung des Wertes der Impedanz des Koaxialkabels der Windungen des Symmetriewandlungstransformators ist von den oft nicht genau bekannten Kennwerten der 40 Leistungstiansistorstufe abhängig. Der frequenzabhängige Verlauf der Impedanz und fallweise auch Reaktanz ist zu kompensieren. Dies erfolgt gemäß Erfindung durch die vorzugsweise experimentell auffindbaren optimalen Werte der Impedanz der Koaxialkabel in beiden Transformatoren. Allfällige Fertigungstoleranzen können durch Einsatz eines Abgleichkondensators kompensiert werden. Dieser kann auch weggelassen worden. Der »forderliche Einsatz ist abhängig von der benutzten Leistungstransistorstufe und ihren selten ausreichend genau bekannten 45 Toleranzen für die Kennwerte der Impedanz und Reaktanz.

Die erkennbaren Vorteile liegen in der auf einfache Weise durchführbaren Abänderung der Impedanz der Koaxialkabel der Transformatoren und der dadurch leicht erzielbaren Bandbreitenvergrößerung.

Die Erfindung wird mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Fig. zeigt eine Skizze des Ausführungsbeispiels. Wie die Fig. zeigt, werden vier Hochfrequenzleistungs-50 fransistoren eingesetzt, die paarweise parallel geschaltet sind. Die beiden Paare werden im Gegentakt betrieben. Die Hochfrequenzleistung erreicht einen Wert von 300 Wau. Der Wert der Ausgangsimpedanz der Hochfrequenzleistungstransistorstufe wird bei der in der Fig. skizzierten Anordnung bei einer Frequenz von 10 MHz mit 10 Ohm und bei ein» Frequenz von 85 MHz mit 7 Ohm angegeben.

Am Ausgang (L) der Transformatorkombination (TI, T2) befindet sich die betriebsmäßige Last, deren 55 Wert d» Impedanz mit 50 Ohm angegeben wird, und die über ein Koaxialkabel angeschaltet ist. Beide Transfor matoren (TI, T2) werden auf je einem Femtring mit Windungen aus Koaxialkabel aufgebaut. Die Werte der Impedanz der Koaxialkabel betragen für beide Transformatoren (TI, T2) jeweils 30 Ohm. Diese letztlich aufgefundenen optimalen Werte der Impedanz der Koaxialkabel wurden durch weitreichende Variation beider Werte erhalten. Die Variation erfolgte dabei vorzugsweise durch Parallelschalten von Koaxialkabeln mit gängigen 60 Werten der Impedanz. Der Ausgang (A, B) d» Hochfrequenzleistungstransistorstufe ist gleichzeitig Eingang der Transformatorkombination (TI, T2). Die Längen der Koaxialkabel in beiden Transformatoren (TI, T2) liegen geringfügig unter einem Vi»tel der Wellenlänge der ob»en Grenzfrequenz von 85 MHz. Auf den Einsatz -2-

Claims (1)

1. AT 393 571B eines Abgleichkondensators (CI) zwischen den Transformatoren (Γ1 und T2) konnte bei diesem Ausführungs-beispiel letztlich verzichtet werden. Der erste Transformator (TI) dient in eine* Spartransformatorschaltung zur Widerstandstransformation 1:4, also von 12,5 Ohm auf 50 Ohm, und die Kabelimpedanz wäre demnach 25 Ohm, errechnet aus dar Quadratwurzel 5 des Produktes beider Widerstandswerte. Da er mit Windungen aus einem Koaxialkabel von 30 Ohm Impedanz aufgebaut ist, hat er induktive Reaktanz. Mit zunehmend»: Frequenz sinkt die Impedanz der Transistorstufe ab, und es steigt die induktive Reaktanz des ersten Transformators (TI) weiter an. Unter der Voraussetzung einer korrekt durchgefiührten Reaktanzkompensation steht mit dem Transformator (TI) bereits das gesuchte Transformationselement zur Verfügung, das den 10 gewünschten Verlauf der Widerstandstransformation auf weist. Diese Reaktanzkompensation erfolgt mit Hilfe des Transformators (T2). Der Transformator (T2) ist in einer Symmetriewandlungsschaltung und dient zur Umwandlung des symmetrisch gelieferten Signals auf Bezugspotential Masse. Seine Kabelimpedanz wäre demnach 50 Ohm. Da er mit Windungen aus einem Koaxialkabel von 30 Ohm Impedanz aufgebaut ist, hat er kapazitive Reaktanz. Die kapazitive Reaktanz des Transformators (T2) 15 dient zur Kompensation der induktiven Reaktanz des Transformators (Γ1). In der Umgebung einer Frequenz, der sogenannten Eckfrequenz des Tiefpasses, ist die induktive Reaktanz des Transformators (TI) und die kapazitive Reaktanz des Transformators (T2) entgegengesetzt gleich groß. Dieser Frequenzbereich liegt in der Umgebung der oberen Grenzfrequenz der Bandbreite. In diesem Frequenzbereich fließt über den Tiefpaß, der aus der induktiven Reaktanz des Transformators (TI) und aus der kapazitiven Reaktanz des 20 Transformators (T2) gebildet wird, der größte Strom. Durch diesen zusätzlichen Strom wird das Verhältnis der Widerstandstransformation vergrößert. Im niedrigeren Frequenzbereich fließt ein kleinerer zusätzlicher Strom, und das Verhältnis der Widerstandstransformation ist klein»*. Die induktive Reaktanz des Transformators (TI) ist mit einer Längsinduktivität vergleichbar, und die kapazitive Reaktanz des Transformators (T2) mit einer Querkapazität, sodaß beide zusammen mit einem Tiefjpaß 25 verglichen werden. Die beschriebene Ausbildung von einerseits induktiver Reaktanz und anderseits kapazitiv»* Reaktanz ergibt gemeinsam einen frequenzabhängigen Verlauf der Widerstandstransformation, sodaß deren Wert mit steigender Frequenz zunimmt. Im betrachteten Ausführungsbeispiel wird gemäß Erfindung auf die beschriebene Weise am Ausgang (L) ein 30 konstanter Wert der abgegebenen Leistung im Frequenzbereich von 10 bis 85 MHz erhalten. Wird der erste Transformator (TI) mit einem Koaxialkabel von 25 Ohm Impedanz und der zweite Transformator (T2) mit einem Koaxialkabel von 50 Ohm Impedanz aufgebaut, so sinkt der Wert der am Ausgang (L) abgegebenen Leistung bei 85 MHz deutlich ab. Eine solcherart aufgebaute Transformatorkom-bination hat oberhalb einer Frequenz von 40 MHz aufgrund des Absinkens der abgegebenen Leistung große 35 Nachteile. Diese Nachteile werden gemäß Erfindung durch die beschriebene Abänderung der Werte der Impedanz der Koaxialkabel in beiden Transformatoren behoben. Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, kann eine Vergrößerung der Bandbreite auf einfache Weise erzielt werden. 40 PATENTANSPRUCH 45 Vorrichtung zur Widerstandstransformation und Symmetriewandlung in einer Schaltung zwischen einem erdsymmetrischen Eingang und einem erdunsymmetrischen Ausgang bestehend aus zwei getrennten Transformator»! mit einem ersten Transformator in einer Spartransformatorschaltung und einem zweiten Transformator in einer Symmetriewandlungsschaltung, und einem fallweise vorhandenen Abgleichkondensator zwischen beiden Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transformator (TI) induktiv ist durch den Wert der 50 Impedanz seines Koaxialkabels, und der zweite Transformator (T2) kapazitiv ist durch den Wert der Impedanz seines Koaxialkabels, wodurch beide Transformatoren (Γ1, T2) durch ihre induktive, respektive kapazitive Reaktanz gemeinsam einen Tiefpaß darstellen, sodaß ein frequenzabhängiger Verlauf der Widerstandstrans-formation erzielt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3- 55