CH631835A5 - Weichenschaltung fuer elektromagnetische wellen, bei der zwei sender an eine gemeinsame antenne angeschaltet sind. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichenschaltung für elektromagnetische Wellen, bei der zwei Sender über einen vierarmigen Richtkoppler an eine gemeinsame Antenne angeschaltet sind.

Es sind bereits sogenannte Senderweichen bekannt, die unter Verwendung von Filtern allein oder in Verbindung mit Richtkopplern oder Brücken eine Zusammenführung bei gleichzeitiger Entkopplung von zwei oder mehreren Sendern erlauben. Da bei diesen Weichen die Entkopplung zwischen den angeschlossenen Sendern hauptsächlich durch Filterwirkung erreicht wird, darf jeder der Sender nur in einem bestimmten Teilfrequenzbereich arbeiten. Eine freizügige Frequenzwahl für jeden Sender im Gesamtfrequenzbereich ist nicht möglich.

Andere bekannte Senderweichen, die die vorher genannten Nachteile bezüglich der freien Frequenzwahl nicht haben, verwenden ausschliesslich breitbandige Richtkoppler oder entsprechende Brückenschaltungen. Ihr Nachteil liegt jedoch in der geringen erreichbaren Entkopplung, wenn Breitbandantennen mit grösseren Reflexionsfaktoren verwendet werden. Die Entkopplung dieser Weichen hängt ausser von der Güte der verwendeten Koppler bzw. Brücken vor allem von der Grösse des Reflexionsfaktors der angeschlossenen Antenne ab. Da Breitbandantennen maximale Reflexionsfaktoren von 50% (VSWR=3) aufweisen können, würde bei einer solchen Weiche für 2 Sender lediglich eine minimale Entkopplungsdämpfung von ca. 12 dB erreicht werden können. Um unter diesen Umständen die in den Sendern entstehenden Intermodulations-störungen trotzdem klein halten zu können, müssen hochlineare aufwendige Sendestufen mit niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weichenschaltung anzugeben, die weitgehend unabhängig von der Grösse des Reflexionsfaktors der verwendeten Antenne eine gleichbleibend hohe Entkopplung zwischen den angeschlossenen Sendern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Weichenschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Arm des Richtkopplers mit einem aus komplexen Widerständen bestehenden Netzwerk abgeschlossen ist, dessen Schaltungsstruktur und dessen Bemessung in Abhängigkeit vom Frequenzgang der Antenneneingangsimpedanz derart gewählt sind, dass die zwischen den beiden übrigen Anschlussarmen des Richtkopplers erzielbare Entkopplung in einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich ein Maximum annimmt.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung

Fig. 1 eine Weichenschaltung mit zwei Sendern;

Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform für das in Fig. 1 mit N bezeichnete Netzwerk;

Fig. 3 eine Zusammenschaltung mehrerer einzelner Weichen.

In Fig. 1 ist mit K ein Richtkoppler bezeichnet, der entweder als 180°- oder als 90°-Richtkoppler ausgebildet sein kann. Seine Anschlussarme d.h. also seine Tore sind mit A, B, C und D bezeichnet. An die Arme A und B sind die Sender S1 und S2 und an den Arm C ist eine Antenne 1 angeschaltet. Am Tor D des Kopplers ist jedoch anstelle eines Absorberwiderstandes ein Netzwerk N angeschlossen, das einen bestimmten, von der Antennenimpedanz abhängigen Verlauf des Reflexionsfaktors im gesamten Übertragungsfrequenzbereich hat. Die Bedingung für den Reflexionsfaktor des Netzwerkes ergeben sich aus den nachfolgenden Beziehungen für die Entkopplungsdämpfung zwischen den Toren A und B des Richtkopplers K.

Für 180°-Richtkoppler gilt:

aA*~*B = 6 + 20 log — [dB]

rc_rD

Für 90°-Richtkoppler gilt:

aA~B = 6 + 20 log —— [dB] rc+rD

aA"""B = Entkopplungsdämpfung zwischen den Toren A und B

rc±rD = Absolutbetrag der Differenz bzw. der Summe der komplexen Reflexionsfaktoren der an den Toren C und D angeschlossenen Impedanzen rA, rB = komplexer Reflexionsfaktor am Tor A bzw. Tor B.

Aus den vorstehenden Beziehungen sind die Bedingungen für die maximale Entkopplung zwischen zwei Toren für beide Richtkopplerarten zu entnehmen, und zwar mit folgendem Ergebnis.

Die maximale Entkopplungsdämpfung zwischen den Toren A und B eines 180°-Richtkopplers wird erreicht, wenn die komplexen Reflexionsfaktoren der an den Toren C und D angeschlossenen Impedanzen gleich gross gemacht werden.

Die maximale Entkopplung zwischen den Toren A und B eines 90°-Richtkopplers wird erreicht, wenn der komplexe Reflexionsfaktor der am Tor D angeschlossenen Impedanz

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gleich dem negativen komplexen Reflexionsfaktor der am Tor C angeschlossenen Impedanz ist.

Ausserdem geht aus den Beziehungen hervor, dass im Fall der maximalen Entkopplung für jeden der angeschlossenen Sender an den Toren A und B der gesamte Reflexionsfaktor s der Antenne wirksam wird. Die Auswirkung des Antennenzuleitungskabels auf die Entkopplungsdämpfung kann durch eine elektrisch gleichlange Leitung zwischen Koppler und Netzwerk kompensiert werden.

Die Genauigkeit des Netzwerkes, die Güte der verwende- 10 ten Koppler sowie die zeitliche Konstanz des Antennenreflexionsfaktors bestimmen den in der Praxis erreichbaren Entkopplungsgrad.

Aus Fig. 1 ist ausserdem zu entnehmen, dass die Antenne über eine Zuleitung 2 der Länge 1 an den Anschlussarm C ange-15 schaltet sein kann. Für diesen Fall ist es zweckmässig, auch das Netzwerk N über eine möglichst gleich lange Leitung 2' an das Tor D des Richtkopplers K anzuschliessen.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung für das in Fig. 1 mit N bezeichnete frequenzabhängige Netzwerk, wobei im Ausfüh- 20 rungsbeispiel als Richtkoppler K ein 180°-Richtkoppler verwendet ist. Das Netzwerk N besteht aus einer Reihe von parallelgeschalteten, auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmten Serienschwingkreisen, mit den Schaltelementen Q, Lj, von denen jeder auf einen Lastwiderstand Rj (i = 1,2,3...) 25 wirkt, sowie einer vorgeschalteten Leitung 3 der Länge 1 '. Die Dimensionierung der Bauelemente hängt vom Verlauf des komplexen Reflexionsfaktors der verwendeten Antenne ab und kann gegebenenfalls auch experimentell ermittelt werden. Die Lastwiderstände RI bis R4 nehmen die Hälfte der Sendelei- 30 stungen auf. Mit Hilfe der vorgeschalteten Leitung 3 kann durch Wahl der Länge 1 ' die Impedanz der Serienschwingkreise zusätzlich frequenzabhängig beeinflusst werden. Eine Erweiterung des Netzwerkes für einen grösseren Frequenzbereich durch zusätzliche Serienschwingkreise ist, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet, durchaus möglich.

Die in Fig. I gezeichnete Weichenschaltung kann durch zusätzliche Richtkoppler und zusätzliche Netzwerke erweitert werden. Eine hierfür mögliche Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Es sind dabei die Sender SI bis S4 zu erkennen, von denen die Sender S1 und S2 über den Richtkoppler K2 zusammengeführt sind, dessen drittes Tor mit dem Netzwerk N2 abgeschlossen ist. Dementsprechend sind auch die Sender S3 und S4 über den Koppler K3 zusammengeschaltet, dem ebenfalls ein frequenzabhängiges Netzwerk N3 zugeordnet ist. Die Richtkoppler K2 bzw. K3 führen jeweils mit einem Arm an die Tore A bzw. B des Richtkopplers Kl, von dessen Tor C die Anschlussleitung zur Antenne 1 wegführt.

Auch der Richtkoppler Kl ist an seinem Tor D mit einem frequenzabhängigen Netzwerk N1 abgeschlossen. Hinsichtlich der Bemessung und der Wirkungsweise haben die zu den Fig. 1 und 2 gemachten Ausführungen in entsprechender Weise auch für die Anordnung nach Fig. 3 Gültigkeit.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist im Vergleich zu der in Fig. 1 ein Anstieg der Durchgangsdämpfung nicht völlig vermeidbar, dafür erhöht sich auch die Entkopplungsdämpfung zwischen den Sendern SI bis S4.

Es lassen sich jedoch die dabei auftretenden Verluste in den Netzwerken N durchaus in Kauf nehmen, da durch die beschriebene Anordnung eine ausreichende Entkopplung bei einer beliebigen Frequenzeinstellung der Sender erreicht wird. Damit werden auch störende Intermodulationsprodukte in den Senderendstufen weitgehend vermieden, so dass auch die Senderstufen mit einem hohen Wirkungsgrad bei einem vertretbaren schaltungstechnischen Aufwand betrieben werden können. Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung lässt sich nach dem dort dargestellten Prinzip auch für mehr als vier Sender erweitern.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

631 835 PATENTANSPRÜCHE

1. Weichenschaltung für elektromagnetische Wellen, bei der zwei Sender über einen vierarmigen Richtkoppler an eine gemeinsame Antenne angeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arm (D) des Richtkopplers (K) mit einem aus komplexen Widerständen bestehenden Netzwerk (N) abgeschlossen ist, dessen Schaltungsstruktur und dessen Bemessung in Abhängigkeit vom Frequenzgang der Antenneneingangsimpedanz (1) derart gewählt sind, dass die zwischen den beiden übrigen Anschlussarmen (A, B) des Richtkopplers erzielbare Entkopplung in einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich ein Maximum annimmt.

2. Weichenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Richtkoppler (K) ein 180°-Richtkoppler vorgesehen ist und das Netzwerk derart ausgebildet ist, dass sein Eingangsreflexionsfaktor im Arbeitsfrequenzbereich etwa mit dem Eingangsreflexionsfaktor der Antenne (1) übereinstimmt.

3. Weichenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Richtkoppler (K) ein 90°-Richtkoppler vorgesehen ist und das Netzwerk derart ausgebildet ist, dass sein Eingangsreflexionsfaktor im Arbeitsfrequenzbereich etwa gleich dem negativen Eingangsreflexionsfaktor der Antenne (A) ist.

4. Weichenschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus komplexen Widerständen bestehende Netzwerk (N) aus der Parallelschaltung mehrerer gedämpfter (Ri, R2) Serienresonanzkreise (L1C1; L2C2) besteht, denen eingangsseitig ein Leitungsabschnitt (3) vorgeschaltet ist.