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Selektiver Impedanzwandler Vorliegende Erfindung betrifft einen selektiven Impedanzwandler, dessen Eingangsimpedanz für bestimmte Frequenzbereiche reell und konstant ist, zur Anpassung einer Hochfrequenzleistungsstufe an ein abgeschlossenes Antennenkabel.
Für die Auskopplung der Hochfrequenzleistung eines Senders muss ein Kompromiss zwischen der Dämpfung der harmonischen Frequenzen und der Verlustleitung im Auskopplungsglied getroffen werden. Mit steigendem Verhältnis von Reaktanz zu Belastungswiderstand wird die Amplitude der höheren harmonischen Frequenzen kleiner und damit die Siebung besser, jedoch nimmt auch die Verlustleistung im Auskopplungsglied zu.
Soll der Sender mit ver- änderbaren Sendefrequenzen arbeiten, wird die Bedienung bedeutend schwieriger, da nur in speziellen Fällen ein Gleichlauf zwischen dem Sendeoszillator und dem Auskopplungsglied erreichbar ist und somit jedes frequenzabhängige Glied einzeln oder in kleinen Gruppen zusammen eingestellt werden muss.
Eine bekannte Lösung ist der Tankkreis, der die Auskopplung der Sendefrequenz mit einem einzelnen Schwingkreis ausführt und die Senderendstufe impedanzmässig mittels eines Transformators an die Last anpasst. Die Induktivität muss eine hohe Güte haben, die jedoch von der Bauweise der Spule abhängt und durch mechanische Mittel beschränkt ist. Durch die Siebung der harmonischen Frequenzen sind die Reaktanz und der Verlustwiderstand bestimmt und damit der Wirkungsgrad begrenzt. Die Verlustleistung erwärmt die Spule. Dies bedingt eine entsprechend grosse Oberfläche zur Kühlung, was aus wirtschaftlichen Gründen zu einer Begrenzung der Senderleistung führt.
Der Frequenzbereich einer solchen Kopplung wird bei kapazitiver Abstimmung an der obern Bereichsgrenze durch die kleiner werdende Dämpfung der Harmonischen und an der untern Grenze durch den Wirkungsgrad begrenzt. Da der Tankkreis in seiner einfachsten Form nur einen abstimmbaren Schwingkreis enthält, ist es möglich, einen Gleichlauf mit dem Oszillator der Sendefrequenz zu erzielen.
Eine weitere Möglichkeit zur Auskopplung der Hochfrequenzleistung wird durch ein mehrkreisiges Filter gegeben. Für Sender mit hohen Leistungen muss die Oberwellendämpfung entsprechend den internationalen Vereinbarungen gross sein. Durch den Zusammenbau von mehreren Schwingkreisen zu einem Bandfilter erreicht man eine gute Oberwellendämpfung mit Induktivitäten kleiner Güte. Sind einzelne Oberwellen besonders stark ausgeprägt, so werden sie durch Saugkreise gedämpft. Diese Anordnung mit mehreren abstimmbaren Kreisen führt zu Schwierigkeiten beim Umstellen auf andere Frequenzen, so dass für diese Arbeit speziell geschultes Personal nötig ist.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Impedanzwandler zu schaffen, der bei einer einfachen Bauart einen hohen Wirkungsgrad aufweist, für grössere Ausgangsleistungen genügend selektiv ist und sich leicht und im Gleichlauf mit dem Oszillator der Senderfrequenz abstimmen lässt und dessen Eingangsimpedanz für bestimmte Frequenzbereiche reell und konstant ist.
Erfindungsgemäss wird dies durch ein zweikreisiges Bandfilter erreicht, dessen Schwingkreise überkritisch über feste Kopplungselemente induktiv-kapazitiv gekoppelt sind und das durch Abstimmen auf eine grösste Spannung bei einer beliebigen Sendefrequenz innerhalb der bestimmten Frequenzbereiche abstimm- bar ist.
In der beigefügten Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeichnet. Mit V ist die Senderleistungsstufe bezeichnet. Der Impedanzwandler I W weist ein zwei-
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kreisiges Bandfilter auf, bestehend aus den Schwingkreisen 1 und 2 mit den veränderbaren Kondensatoren C1 bzw. C2 und den Induktivitäten L1 bzw. L- Die Kopplung wird durch die Kapazität C3 und die Induktivität L3 gebildet.
Zur Impedanzuntersetzung auf das abgeschlossene Hochfrequenzkabel A ist dieses transformatorisch über die Kopplung L2 und L4 an den Impedanzwandler gekoppelt.
Die Eingangsimpedanz des Impedanzwandlers stellt den Belastungswiderstand der Senderendstufe dar. Damit letztere über die bestimmten Frequenzbereiche die vorausberechnete Leistung abgibt, muss der Belastungswiderstand in diesem Frequenzbereich konstant und reell sein, da eine kapazitive oder induktive Komponente die Verlustleistung in der Senderendstufe erhöht.
Durch die Verstärkung im B- oder C-Betrieb der Leistungsstufe ergeben sich zur Nennfrequenz harmonische Schwingungen, die gedämpft werden müssen. Diese Bedingung ist durch ein zweikreisiges Bandfilter ohne weiteres erfüllbar. Die Bedingung des reellen und konstanten Eingangswiderstandes für eine konstante Last ist jedoch nur durch ein abstimmbares Bandfilter erzielbar. Für mittlere Senderleistungen genügt die Dämpfung der Harmonischen durch ein einfaches Bandfilter. Durch die Art der Kopplung zweier Schwingkreise kann die Dämpfung beeinflusst werden, so dass mit höherer Senderleistung die Grenzen der internationalen Vorschriften bezüglich der harmonischen Frequenzen nicht überschritten werden.
Allgemein gesehen, weist eine Kopplung mittels eines Schwingkreises die besten Dämpfungseigen- schaften auf, da für dessen Resonanzfrequenz die Impedanz unendlich und somit die Kopplung zwischen den beiden Bandfilterkreisen Null wird. Liegt dieser Resonanzpunkt oberhalb des Sendebereiches, so ist die Impedanz des Kopplungsgliedes im Sendebereich induktiv und annähernd konstant, für den Resonanzpunkt der Kopplung unendlich und für höhere Frequenzen kapazitiv.
Die Berechnung eines derartigen Bandfilters zeigt, dass die Eingangsimpedanz für zwei Stellen der Impedanzkurve reell und konstant bleibt, nämlich für die beiden Punkte der höchsten Ausgangsspannung, die sogenannten Höcker , eines überkritisch gekoppelten Filters. Für die Abstimmung wird derjenige Punkt gewählt, der die besseren Dämpfungseigen- schaften für die harmonischen Frequenzen aufweist, nämlich der frequenzmässig höhere, da die Dämpfung gegen den Resonanzpunkt der Kopplung nach dem Höcker steil ansteigt. Für feste Kopplungselemente ändert sich jedoch der Kopplungsgrad mit der Sendefrequenz. Dadurch wird die höchste Bereichsfrequenz bestimmt, indem die Kopplung vor dem Unendlichkeitspunkt kritisch wird.
Die Abstimmung auf die Sendefrequenz kann induktiv oder kapazitiv ausgeführt werden. Da jedoch feste Induktivitäten mit kleineren Verlustfaktoren als veränderbare Induktivitäten ausführbar sind, ist die kapazitive Abstimmung vorteilhafter. Der Verlauf wird durch das Abstimmen auf die Höcker umständlich, kann aber durch einen normalen quadratischen Verlauf (frequenzlinear) genügend angenähert werden. Dies ermöglicht, die Abstimmung des Bandfilters und des Senderoszillators im Gleichlauf auszuführen.
Ist der Sender für mehrere Frequenzbereiche, die durch den einstellbaren Kondensator des Sender- oszillators begrenzt sind, gebaut, so kann das Bandfilter des Impedanztransformators auch umschaltbar angeordnet werden, indem die Induktivitäten umschaltbar sind.