DE1005146B - Broadband directional coupler - Google Patents

Broadband directional coupler

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DE1005146B
DE1005146B DES39733A DES0039733A DE1005146B DE 1005146 B DE1005146 B DE 1005146B DE S39733 A DES39733 A DE S39733A DE S0039733 A DES0039733 A DE S0039733A DE 1005146 B DE1005146 B DE 1005146B
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conductor
coupling device
branch
coupling
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DES39733A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Walter Wild
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/183Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers at least one of the guides being a coaxial line

Landscapes

  • Waveguides (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Breitbandrichtungskoppler, bei dem ein Energie ein- oder auskoppelnder elektrischer Leiter (Abzweigleiter) sowohl induktiv als auch kapazitiv mit einer konzentrischen Leitung (Durchgangsleitung) gekoppelt ist und die elektrische Länge des koppelnden Abschnittes etwa einer Viertelwellenlänge einer mittleren zu übertragenden Frequenz oder einem Vielfachen dieser Länge entspricht.The invention relates to a broadband directional coupler, in which an energy input or output coupling electrical Conductor (branch conductor) both inductive and capacitive with a concentric line (through line) is coupled and the electrical length of the coupling portion is about a quarter wavelength of a mean frequency to be transmitted or a multiple of this length.

Es sind bereits Richtungskoppler bekannt, bei denen mit Hilfe einer induktiv und kapazitiv angekoppelten Schleife, die wesentlich kürzer als die Betriebswellenlänge ist, Energie aus einer konzentrischen Leitung ausgekoppelt wird. Diese Richtungskoppler haben jedoch die Eigenschaft, daß die ein- bzw. ausgekoppelte Energie proportional mit dem Quadrat der Frequenz wächst. Diese starke Frequenzabhängigkeit ist z. B. bei der Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen, bei denen ein breites Frequenzband zu übertragen ist, von großem Nachteil. Zweck der Erfindung ist eine Ausgestaltung von Richtungskopplern, derart, daß ihre Wirkung von der Frequenz weitgehend unabhängig ist.Directional couplers are already known in which they are coupled inductively and capacitively with the aid of an inductive and capacitive coupling Loop, which is much shorter than the operating wavelength, coupled out energy from a concentric line will. However, these directional couplers have the property that the coupled-in and coupled-out energy is proportional grows with the square of the frequency. This strong frequency dependence is z. B. in use in community antenna systems where a broad frequency band is to be transmitted, a major disadvantage. The purpose of the invention is an embodiment of directional couplers, in such a way that their effect is largely independent of the frequency.

Es sind bereits auf dem Prinzip der Loch- oder Schlitzkopplung beruhende Richtungskoppler bekannt, bei denen die elektrische Länge des koppelnden Abschnittes in Größenordnung einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz oder darüber liegt. Bei diesen bekannten Anordnungen bleibt die ausgekoppelte Energie jedoch nur in einem sehr engen Bereich um die Betriebswellenlänge einigermaßen konstant, während bei der doppelten Betriebsfrequenz bereits praktisch keine Auskopplung mehr erfolgt. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird dagegen durch eine neue Bemessung erreicht, daß die Energieauskopplung über weite Frequenzbereiche nur geringen Schwankungen unterworfen ist, so daß eine Anwendung bei große Frequenzbereiche übertragenden Gemeinschaftsantennenanlagen für Rundfunk und Fernsehen mit Vorteil möglich ist.Directional couplers based on the principle of hole or slot coupling are already known where the electrical length of the coupling section is on the order of a quarter wavelength of the operating frequency or more. With these well-known Arrangements, however, the coupled-out energy remains only in a very narrow range around the operating wavelength fairly constant, while at twice the operating frequency there is practically no decoupling more is done. In the arrangement according to the invention, however, is achieved by a new dimension that the energy extraction over wide frequency ranges is subject to only slight fluctuations, so that a Use in community antenna systems for radio and television broadcasting large frequency ranges is possible with advantage.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Verhältnis von induktiver Kopplung zu kapazitiver Kopplung wenigstens annähernd gleich dem Produkt aus Wellenwiderstand der Durchgangsleitung und Wellenwiderstand der Abzweigleitung ist und daß die miteinander gekoppelten Teile der Durchgangsleitung und der Abzweigleitung ein stark unterschiedliches Fortpflanzungsmaß aufweisen. Das angegebene Verhältnis von induktiver Kopplung zu kapazitiver Kopplung stellt eine einfache Bemessungsregel zur Erzielung der richtungsabhängigen Energiekopplung bei Leitungen dar, die gleichzeitig einer refiexionsfreien Ausführung nicht entgegensteht. Um diese Bedingung gut einhalten zu können, empfiehlt es sich, den gegenseitigen Abstand der miteinander gekoppelten Teile von Durchgangsleitung und Abzweigleitung in an sich bekannter Weise veränderbar zu machen. Die Verbindung der erstgenannten Bedingung mit der BreitbandrichtungskopplerAccording to the invention this is achieved in that the ratio of inductive coupling to capacitive Coupling at least approximately equal to the product of the characteristic impedance of the through line and the characteristic impedance of the branch line and that the interconnected parts of the through line and the Branch line has a very different degree of reproduction exhibit. The specified ratio of inductive coupling to capacitive coupling represents a simple one Dimensioning rule for achieving directional energy coupling for lines that simultaneously have a non-reflective execution. In order to be able to adhere to this condition well, it recommends the mutual distance between the parts of the through line and branch line that are coupled to one another to make it changeable in a manner known per se. The connection of the first-mentioned condition with the Broadband directional coupler

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 4
Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 4

Dipl.-Ing. Walter Wild, München,
ist als Erfinder genannt worden
Dipl.-Ing. Walter Wild, Munich,
has been named as the inventor

Regel, daß die miteinander gekoppelten Teile der Durchgangsleitung und der Abzweigleitung ein stark unterschiedliches Fortpflanzungsmaß aufweisen, bringt den Vorteil einer weitgehenden Frequenzunabhängigkeit der Energieauskopplung auch bei nur annähernder Erfüllung der ersten Bedingung. Ein weitgehend verschiedenes Fortpflanzungsmaß ist elektrisch in sehr einfacher WeiseRule that the interconnected parts of the through line and the branch line have a very different degree of propagation, brings the Advantage of an extensive frequency independence of the energy extraction even with only approximate fulfillment the first condition. A largely different measure of propagation is electrical in a very simple way

as durch Änderung des Phasenmaßes zu verwirklichen, wie später noch dargelegt wird.as can be realized by changing the phase measure, such as will be set out later.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet findet die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung in Gemeinschaftsantennenanlagen für Rundfunk- und Fernsehempfang zum Anschluß der Teilnehmergeräte an das die Antennenspannung führende Verteilungsnetz. Da es sich bei solchen Anlagen oft darum handelt, außerordentlich breite Frequenzbänder zu übertragen, sind die neuen Richtungskoppler hierfür besonders geeignet. Sie ermöglichen über einen weiten Frequenzbereich eine gute Entkopplung der angeschlossenen Teilnehmergeräte voneinander bei geringer Dämpfung der in Durchlaßrichtung fließenden Energie. Ferner lassen sich diese Richtungskoppler in Gemeinschaftsantennenanlagen vorteilhaft zum Anschluß von zwei oder mehr Verteilungsleitungen an eine gemeinsame Antenne oder an einen gemeinsamen Ausgang eines Antennenverstärkers verwenden.The coupling device according to the invention finds a preferred field of application in communal antenna systems for radio and television reception for connecting the subscriber devices to the antenna voltage leading distribution network. Since such systems are often extremely wide The new directional couplers are particularly suitable for transmitting frequency bands. They allow over a wide frequency range a good decoupling of the connected subscriber devices from each other with low Attenuation of the energy flowing in the forward direction. Furthermore, these directional couplers can be used in Community antenna systems are advantageous for connecting two or more distribution lines to a common one Use the antenna or a common output of an antenna amplifier.

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand von Fig. 1 bis 8 beispielsweise erläutert.The invention and related details are explained with reference to FIGS. 1 to 8, for example.

In Fig. 1 ist schematisch eine als Durchgangsleitung bezeichnete Leitung 1 dargestellt, mit welcher der Leiter 2 der Abzweigleitung gekoppelt ist. Die kapazitive Kopplung k zwischen den parallelen Leitern 1 und 2 ist durch einen Ersatzkondensator, die induktive Kopplung m durch einen beide Leiter umschließenden Kreis angedeutet. Die über die Parallelführungslänge I gleichmäßig verteilten Kopplungen k und m sollen dabei die Kopplungskapazität bzw. -induktivität je Längeneinheit sein. Die Leitung 1, auf welcher sich die Energie in RichtungIn Fig. 1, a designated as a through line 1 is shown schematically, to which the conductor 2 of the branch line is coupled. The capacitive coupling k between the parallel conductors 1 and 2 is indicated by an equivalent capacitor, the inductive coupling m by a circle surrounding both conductors. The couplings k and m evenly distributed over the parallel guide length I should be the coupling capacitance or inductance per unit length. The line 1 on which the energy is in the direction of

609 866/307609 866/307

3 43 4

des Pfeiles N1 fortpflanzt, ist am fernen Ende durch einen Entsprechend dem Erfindungsgedanken weisen dieof the arrow N 1 propagates, is at the far end by a corresponding to the inventive idea that point

Widerstand Z1 abgeschlossen, der ihrem Wellenwiderstand miteinander gekoppelten Teile der Durchgangsleitung 1Resistance Z 1 completed, of the parts of the through-line 1 that are coupled to one another with their characteristic impedance

entspricht. Die Abzweigleitung 2 ihrerseits ist an ihrem und der Abzweigleitung 2 ein stark unterschiedlichesis equivalent to. The branch line 2, for its part, is a very different one at its and the branch line 2

Ende durch einen ihrem Wellenwiderstand entsprechenden Fortpflanzungsmaß γχ und γ2 auf. Durch diese Wahl der End by a propagation measure γ χ and γ 2 corresponding to their wave resistance. By choosing the

Widerstand Z2 abgeschlossen, während an ihrem Anfang 5 Fortpflanzungsmaße läßt sich der Fehler beseitigen oderResistance Z 2 completed, while at its beginning 5 propagation measures, the error can be eliminated or

ein den Verbraucherwiderstand darstellender Wider- zumindest verringern, den der Richtungskoppler besitzt,at least reduce a counter that represents the consumer resistance that the directional coupler has,

stand F2 hegt. .,,,,· wenn die Bedingung Z1-Z2= —nicht genau erfüllt ist.stand F 2 cherishes. . ,,,, · if the condition Z 1 -Z 2 = - is not exactly fulfilled.

Auf Grund der Kopplungen k und m entsteht bei ° ° x Δ h ö Due to the couplings k and m , at ° ° x Δ h ö arises

Energietransport auf der Leitung 1 in der angegebenen Die Fernnebensprechspannung U21 kann dann auch bei Richtung am Widerstand F2 eine Nahnebensprech- io nicht genauer Einhaltung dieser Bedingung wenigstens spannung U20 und am Widerstand Z2 die Fernneben- annähernd auf Null gebracht werden. Stark unterschiedsprechspannung U21. Es läßt sich zeigen, daß, wenn die liehe Fortpflanzungsmaße lassen sich durch großenThe far crosstalk voltage U 21 can then also be brought close to zero at least voltage U 20 and at resistor Z 2 the far crosstalk at least voltage U 20, even if the direction at resistor F 2 is a near-end crosstalk, if this condition is not met. Strongly different voice voltage U 21 . It can be shown that if the reproductive measures can be increased by large

-r, ,. ^r » ,.,,, · χ r υ τ, „„ u Unterschied der Dämpfungen Oc1 und a2 erzielen, wodurch -r,,. ^ r »,. ,,, · χ r υ τ,„ „u achieve the difference in the attenuation Oc 1 and a 2, whereby

Bedingung Z1 -Z, = -=- erfüllt ist, die rernnebensprech- , , , \ , ö,. x _.. , ? . 'Condition Z 1 -Z, = - = - is fulfilled, the cross-talk,,, \, ö,. x _ ..,? . '

6512A * man zu besonders breitbandigen Richtungskopplern entspannung U21 Null wird. Gleichzeitig wird die Nahneben- 15 sprechend Fig. 3 gelangt. 6512 A * one becomes particularly broadband directional couplers relaxation U 2 1 zero. At the same time, the next to 15 speaking Fig. 3 is reached.

sprechspannung JJ20 für Richtungskoppler gebrauch- Bei Hochfrequenz ist es jedoch oft vorteilhafter, gemäß licher Art, deren elektrische Länge I klein gegenüber der Erfindung den miteinander gekoppelten Teilen von einer Achtelwellenlänge ist, proportional dem Produkt Durchgangsleitung 1 und Abzweigleitung 2 ein stark U10 · ω · k ■ Z2 · I. Die ausgekoppelte Spannung wächst unterschiedliches Phasenmaß /J1 bzw. /J2 bei geringer also proportional mit der Frequenz und die ausgekoppelte 20 Dämpfung Ci1 + a2 zu geben. Zweckmäßig wird hierbei Leistung damit im Quadrat mit der Frequenz. das Phasenmaß des koppelnden Teiles der Abzweig-Diese Frequenzabhängigkeit ist bei dem erfindungs- leitung 2 gegenüber dem der Durchgangsleitung 1 vergemäßen Richtungskoppler mit einem eine oder mehrere größert. Dies kann nach Fig. 4 durch mäander- oder Viertelwellenlängen langen koppelnden Abschnitt für zickzackförmige Ausgestaltung des Leiters 2 erreicht einen verhältnismäßig großen Frequenzbereich praktisch 25 werden. Das Ende des Leiters 2 ist durch einen Widerbeseitigt. Dies wird an Hand der in Fig. 2 wieder- stand Z2wellenwiderstandsgerecht abgeschlossen, währendSpeaking voltage JJ 20 for directional coupler use- At high frequency, however, it is often more advantageous, according to Licher type, whose electrical length I is small compared to the invention of the coupled parts of an eighth wavelength, proportional to the product through line 1 and branch line 2 a strong U 10 ω · K · Z 2 · I. The decoupled voltage grows different phase measure / J 1 or / J 2 with lower, ie proportionally with the frequency and to give the decoupled 20 attenuation Ci 1 + a 2. In this case, it is useful to have power squared with frequency. the phase measure of the coupling part of the branch-This frequency dependency is greater in the invention line 2 compared to the directional coupler corresponding to the through line 1 with one or more. According to FIG. 4, this can be achieved in practice by a meandering or quarter-wave length coupling section for a zigzag configuration of the conductor 2, a relatively large frequency range. The end of the conductor 2 is removed by one. This is concluded in accordance with the wave resistance on the basis of the resistance Z 2 shown in FIG

, η λ. t j -tr -L-u. · ^20 · Λτ,-u" · ain Anfang der Verbraucher, bei Verwendung des Rich-, η λ. t j -tr -Lu. · ^ 20 · Λτ, -u "· ain the beginning of the consumer, when using the

gegebenen Ortskurve des Verhältnisses -===- in Abhangig- , ,9 ~ . , ,, , °, ,given locus of the ratio - === - in dependent-,, 9 ~. , ,,, °,,

s s ^10 tungskopplers m Gemeinschaftsantennenanlagen das ss ^ 10 tungskopplers m community antenna systems that

keit von der Kreisfrequenz ω verdeutlicht. Es ist dabei Empfangsgerät bei E anzuschließen ist. angenommen, daß die Leitungsdämpfung Ct1 + a2 als 30 Fig. 5 zeigt eine beispielweise Ausführungsform für Summendämpfung beider paralleler Leitungen klein ist einen Richtungskoppler nach dem Schema der Fig. 4 im im Vergleich zu deren Phasenmaß ßx + /J2. Auf der Orts- Querschnitt. Zwischen dem gestreckt verlaufenden Innenkurve sind die Punkte eingetragen, welche die Spitze des leiter 1 und dem beispielsweise streifenförmig aus-clarity of the angular frequency ω . The receiver is to be connected to E. Assuming that the line attenuation Ct 1 + a 2 is small as 30 Fig. 5 shows an exemplary embodiment for sum attenuation of both parallel lines a directional coupler according to the scheme of FIG. 4 in comparison to its phase measure β x + / J 2 . On the local cross-section. Between the stretched inner curve, the points are plotted which form the tip of the ladder 1 and the, for example, strip-shaped

xr 1 , ZT2n ,.. -τ, · · j. -u · j j- gebildeten Außenleiter 3 der Durchgangsleitung befindetxr 1, ZT 2n , .. -τ, · · j. -u · j j- formed outer conductor 3 of the through line is located

Vektors——fur Frequenzen einnimmt, bei denen die . , , , , . . P...ö . ö, £ , Vector —— for frequencies at which the. ,,,,. . P ... ö . ö , £ ,

U10 H 35 sich der maander- oder zickzackformig verlaufende U 10 H 35 is the meandering or zigzag running

elektrische Länge I des Richtungskopplers einem be- Leiter 2, der seinerseits zwischen zwei Isolierkörpern 4 stimmten Bruchteil oder einem Vielfachen einer Viertel- und 5 eingebettet ist. Der Isolierkörper 4 zwischen Wellenlänge entspricht; diese resultierende fiktive Wellen- Leiter 2 und Innenleiter 1 besteht aus einem verlust-,.. , 2 λ,· X, . j j , . j ,, ,,.,, , , armen Dielektrikum, der Isolierkörper 5 zwischen Leiter 2 lan^e λ = XTxT Wird dabei dUrCh daS Mlttel der 40 und AußenleiterS kann zur Erhöhung der Dämpfung Wellenlänge X1 und I2 auf den Leitungen 1 und 2 dar- dagegen aus einem Dielektrikum mit wesentlich höherem gestellt. Die Größe der ausgekoppelten Spannung JJ20 Verlustwinkel bestehen. Der mäander- bzw. zickzackwächst bei der Frequenz Null anfangend zunächst an und förmige Leiter kann vorteilhaft als elektrisch leitende schwankt dann mit zunehmender Frequenz periodisch Schicht auf einem der Isolierkörper 4 bzw. 5 aufgebracht nach Art einer schwach gedämpften Sinuskurve. Die 45 sein. Zwecks symmetrischer Ausgestaltung der durchSpannung U20 erreicht jeweils ein Maximum, wenn die gehenden Leitung kann sich auch auf der gegenüber-, , A . , τ .. JTT-Lx 1 1 λ 3 - 5 , liegenden Seite des durchgehenden Leiters 1 symmetrisch elektrische Lange des Richtungskopplers = T> ^X1 -^X Jm ^^.3 ^ entsp^echend ausgebildeter Leiter 3'electrical length I of the directional coupler a certain conductor 2, which in turn is embedded between two insulating bodies 4, a certain fraction or a multiple of a quarter and a 5. The insulating body 4 corresponds to between wavelength; this resulting fictitious waveguide 2 and inner conductor 1 consists of a loss -, .., 2 λ, · X,. yy,. j ,, ,,. ,,,, poor dielectric, the insulating body 5 between conductor 2 lan ^ e λ = XTxT is made by the means of 40 and outer conductorS to increase the attenuation wavelength X 1 and I 2 on lines 1 and 2, on the other hand, is made of a dielectric with a significantly higher level. The size of the decoupled voltage JJ 20 loss angle exist. The meander or zigzag initially grows at zero frequency and the shaped conductor can advantageously be used as an electrically conductive one then fluctuates periodically with increasing frequency. Be the 45. For the purpose of symmetrical design, the through voltage U 20 each reaches a maximum when the outgoing line can also be on the opposite ,, A. , τ .. JTT-Lx 1 1 λ 3 - 5, lying side of the continuous conductor 1 symmetrical electrical length of the directional coupler = T> ^ X 1 - ^ XJ m ^^. 3 ^ correspondingly designed conductor 3 '

usw. wird, und ein Minimum bei Frequenzen, für welche unter Zwischenlage eines verlustarmen Isolierkörpers 4'etc., and a minimum at frequencies for which, with the interposition of a low-loss insulating body 4 '

, λ, 3, .A τ, ,..„,.., , -,i·- T1-U 5° befinden. Der mäander- bzw. zickzackförmige Leiter 2, λ, 3,. A τ,, .. ", ..,, -, i · - T 1 -U 5 °. The meandering or zigzag shaped conductor 2

I = T, X, -X ist. Es laßt sich also auch bei einem Rieh- gMn oder zusammen mit dem ihm zugerigen Isoliertungskoppler sehr geringer Dämpfung ein Frequenzband körper 5 oder auch 4 und 5 sind zweckmäßig gegenüber von etwa 1,5 Oktaven ausnutzen, nämlich z.B. der dem Innenleiter 1 in Querrichtung verschiebbar, wie dies τ, · 1 j λ χ 1 λ 31ΤΛ. . ,. in Fig. 5 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Durch I = T , X, -X . Thus, let it also be at a Rieh- GMN or together with the his train ries membered Isoliertungskoppler very low attenuation, a frequency band body 5 or 4 and 5 are functional with respect to utilize from about 1.5 octaves, namely, for example, of the inner conductor 1 in Movable transversely, as shown in τ, · 1 j λ χ 1 λ 3 1ΤΛ . . ,. is indicated in Fig. 5 by a double arrow. By

Bereich der Ortskurve von -... γλ. Die ausgekoppelte ^ άη& ^ yerschiebimg 4td die kapazitive KopplungArea of the locus from -... γ λ. The decoupled ^ άη & ^ yerschiebimg 4td the capacitive coupling

Spannung U20 schwankt in diesem Bereich nur im Ver- zwischen Leitung 1 und 2 nur wenig verändert, währendVoltage U 20 fluctuates only slightly in this area between lines 1 and 2, while

,..,,. 1 j-T-x π ■ τ?· U- ix · λ η die induktive Kopplung in einem verhältnismäßig breiten, .. ,,. 1 jTx π ■ τ? · U- ix · λ η the inductive coupling in a relatively wide

haltnis ^7=", die Leistung also im Verhältnis 1:2. -r, . , .. , A P1 -a ■ Atr· λ ~„content ^ 7 = ", the performance in the ratio 1: 2. -r,., .., A P 1 -a ■ A tr · λ ~"

]/2 & Bereich variiert werden kann. Bei der in tig. 4 ge-] / 2 & range can be varied. At the in tig. 4 ge

Wird die Leitungsdämpfung ax + a2 groß gewählt, so zeichneten Lage des Leiters 2 symmetrisch zum Leiter 1 verläuft die Ortskurve der Spannung JJ20 etwa ent- 60 besitzt die induktive Kopplung ihren Mindestwert; wird sprechend Fig. 3, wobei der Vektor sehr rasch einem der Leiter 1 gegenüber dem Leiter 2 in die gestrichelt Endwert zustrebt, der durch den Mittelpunkt der gezeichnete Lage 1' verschoben, so nimmt die induktive logarithmischen Spirale gegeben ist. Die Frequenz- Kopplung stärker zu als die kapazitive. Durch dieses abhängigkeit der Amplitude der Spannung U20 ist mithin ^1 die Bedingung ^ = Z1Z2 leicht eingestelltIf the line attenuation a x + a 2 is chosen to be large, the position of the conductor 2 shown is symmetrical to the conductor 1, the locus of the voltage JJ 20 is approximately equal to 60 the inductive coupling has its minimum value; 3, the vector very quickly tends towards one of the conductors 1 opposite the conductor 2 in the dashed end value, which is shifted through the center point of the drawn position 1 ', then the inductive logarithmic spiral is given. The frequency coupling is stronger than the capacitive one. By this the amplitude of the voltage U 20 is therefore a function ^ 1 ^ = the condition Z 1 Z 2 easily adjusted

gering, wenn wenigstens eine der Leitungen 1 und 2 stark 65 ° ° k x low if at least one of the lines 1 and 2 is strong 65 ° ° k x

gedämpft ist. Bei der Verwendung eines solchen Rieh- werden.is muted. When using such a Rieh-.

tungskopplers in Gemeinschaftsantennenanlagen ist die Eine weitere Möglichkeit, das Phasenmaß des Abzweig-coupler in communal antenna systems is the Another possibility to measure the phase dimension of the branch

Abzweigleitung 2 zu dämpfen, weil die durchgehende leiters zu erhöhen, besteht erfindungsgemäß darin, den Leitung 1 möglichst geringe Übertragungsverluste be- koppelnden Teil der Abzweigleitung als die eine Ader der sitzen soll. 70 Durchgangsleitung 1 umgebende Wendel auszubilden.Branch line 2 to attenuate because the continuous conductor to increase, according to the invention is to Line 1 the lowest possible transmission losses coupling part of the branch line than the one wire of the should sit. 70 through line 1 surrounding helix to form.

Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt Fig. 6. Die Dielektrizitätskonstante S1 im von der Wendel 2 umschlossenen Raum soll hierbei kleiner sein als ε2 im Raum zwischen den Adern der durchgehenden Leitung. Durch letztere Maßnahme können nötigenfalls gleiche Wellenwiderstände Z1 und Z2 erhalten werden.An exemplary embodiment of this is shown in FIG. 6. The dielectric constant S 1 in the space enclosed by the helix 2 should be smaller than ε 2 in the space between the cores of the continuous line. With the latter measure, if necessary, the same wave resistances Z 1 and Z 2 can be obtained.

Fig. 7 zeigt eine Kopplungseinrichtung im Längsschnitt, die sich durch einen ein besonders großes Vielfaches einer Viertelwellenlänge langen koppelnden Abzweigleiter 2 auszeichnet, der zwischen den beiden Leitern, z. B. zwischen Innenleiter 1 und Außenmantel 3, der Durchgangsleitung angeordnet und jeweils an den Abzweigstellen aus der durchgehenden Leitung herausgeführt ist. Die Länge des Abzweigleiters kann mehrere Meter betragen und erstreckt sich bei Antennenanlagen jeweils von einer Teilnehmeranschlußstelle zur nächsten Teilnehmeranschlußstelle. Der Leiter 2 ist hierbei zwecks Erzielung großer Breitbandigkeit bei kleiner induktiver und kapazitiver Kopplung stark gedämpft, so daß eine Ortskurve nach Fig. 3 erhalten wird. Die Ubertragungsleitung läßt sich so ausgestalten, wie in Fig. 8 im Querschnitt angedeutet. Der Leiter 2 ist als Wendel mit langem Schlag oder in Schlangenform od. dgl. zwischen Innenleiter 1 und Mantel 3 der koaxialen durchgehenden Leitung in der Nähe von deren Mantel angeordnet. An den Teilnehmeranschlußstellen wird der äußere Schirm 3 auf kurze Länge unterbrochen, um die beiden Enden des Leiters 2 herausführen zu können, und dann wieder, z. B. durch ein Halbrohr oder die metallische Anschlußdose, durchverbunden. Da der Leiter 2 stark gedämpft ist, kann bei hohen Frequenzen, z. B. Ultrakurzwellenbereich, der Abschlußwiderstand Z2 am fernen Ende des Teilnehmers gegebenenfalls entfallen. Ein mittels einer solchen Übertragungsleitung aufgebautes Verteilersystem gestaltet sich somit besonders einfach.Fig. 7 shows a coupling device in longitudinal section, which is characterized by a particularly large multiple of a quarter wavelength long coupling branch conductor 2, which between the two conductors, for. B. between inner conductor 1 and outer jacket 3, the through line is arranged and is led out of the continuous line at the branch points. The length of the branch conductor can be several meters and, in the case of antenna systems, extends from one subscriber connection point to the next subscriber connection point. The conductor 2 is strongly attenuated in order to achieve high broadband with small inductive and capacitive coupling, so that a locus curve according to FIG. 3 is obtained. The transmission line can be designed as indicated in FIG. 8 in cross section. The conductor 2 is arranged as a helix with a long lay or in a serpentine shape or the like between the inner conductor 1 and the jacket 3 of the coaxial continuous line in the vicinity of its jacket. At the subscriber connection points, the outer screen 3 is interrupted for a short length in order to be able to lead out the two ends of the conductor 2, and then again, e.g. B. through a half pipe or the metallic junction box, through-connected. Since the conductor 2 is strongly attenuated, at high frequencies, e.g. B. ultra-short wave range, the terminating resistor Z 2 at the far end of the subscriber may be omitted. A distribution system constructed by means of such a transmission line is therefore particularly simple.

Um den Abzweigleiter 2 bei der Anordnung nach Fig. 7 ■ und 8 in erforderlichem Maße zu dämpfen, kann er aus Stahldraht bestehen und/oder mit einer verlustbehafteten Umhüllung versehen sein. Diese Umhüllung kann aus einem Lack großen Verlustwinkels oder aus einer verlustbehafteten Isolierstoffolie bestehen. Die Isolation zwischen Leiter 2 und Innenleiter 1 soll elektrisch hochwertig sein und wird beispielsweise aus Polyäthylen hergestellt. Die Isolierung zwischen dem Leiter 2 und dem aus Drahtgeflecht oder aus einem geschlossenen Metallmantel bestehenden Außenleiter 3 kann durch eine dünne Kunststoffolie dargestellt werden.In order to attenuate the branch conductor 2 in the arrangement according to FIGS. 7 ■ and 8 to the required extent, it can off Steel wire exist and / or be provided with a lossy covering. This wrapping can be made from a varnish with a large loss angle or a lossy insulating film. The isolation between Conductor 2 and inner conductor 1 should be of high electrical quality and are made of polyethylene, for example. the Insulation between the conductor 2 and the wire mesh or a closed metal jacket existing outer conductor 3 can be represented by a thin plastic film.

Claims (17)

Patentansprüche: 50Claims: 50 1. Breitbandrichtungskoppler, bei dem ein Energie ein- oder auskoppelnder elektrischer Leiter (Abzweigleiter) sowohl induktiv als auch kapazitiv mit einer konzentrischen Leitung (Durchgangsleitung) gekoppelt ist und die elektrische Länge des koppelnden Abschnittes etwa einer Viertelwellenlänge einer mittleren zu übertragenden Frequenz oder einem Vielfachen dieser Länge entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von induktiver Kopplung (m) zu kapazitiver Kopplung (k) wenigstens annähernd gleich dem Produkt aus Wellenwiderstand Z1 der Durchgangsleitung und Wellenwiderstand (Z2) der Abzweigleitung ist und daß die miteinander gekoppelten Teile der Durchgangsleitung (1) und der Abzweigleitung (2) ein stark unterschiedliches Fortpflanzungsmaß (yx bzw. y2) aufweisen.1. Broadband directional coupler, in which an electrical conductor (branch conductor) that couples energy in or out is coupled both inductively and capacitively to a concentric line (through line) and the electrical length of the coupling section is about a quarter wavelength of an average frequency to be transmitted or a multiple of this Length, characterized in that the ratio of inductive coupling (m) to capacitive coupling (k) is at least approximately equal to the product of characteristic impedance Z 1 of the through line and characteristic impedance (Z 2 ) of the branch line and that the interconnected parts of the through line ( 1) and the branch line (2) have a very different degree of propagation (y x and y 2 ). 2. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der miteinander gekoppelten Teile von Durchgangsleitung (1) und Abzweigleitung (2) veränderbar ist. 2. Coupling device according to claim 1, characterized in that the mutual spacing of the Coupled parts of the through line (1) and branch line (2) can be changed. 3. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung eine im Vergleich zur Durchgangsleitung stark erhöhte Leitungsdämpfung (a2 > Ct1) besitzt.3. Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the branch line has a greatly increased line attenuation (a 2 > Ct 1 ) compared to the through line. 4. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander gekoppelten Teile von Durchgangsleitung (1) und Abzweigleitung (2) ein stark unterschiedliches Phasenmaß 1 bzw. /J2) besitzen.4. Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the mutually coupled parts of the through line (1) and branch line (2) have a very different phase dimension 1 or / J 2 ). 5. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenmaß des koppelnden Teiles der Abzweigleitung (2) gegenüber dem der Durchgangsleitung (1) vergrößert ist.5. Coupling device according to claim 4, characterized in that the phase measure of the coupling Part of the branch line (2) compared to that of the through line (1) is enlarged. 6. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der koppelnde Teil der Abzweigleitung als mäander- oder zickzackförmiger Leiter (2) entlang der Durchgangsleitung (1) verläuft (Fig. 4).6. Coupling device according to claim 5, characterized in that the coupling part of the branch line runs as a meandering or zigzag-shaped conductor (2) along the through line (1) (Fig. 4). 7. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenleiter (1) und dem Außenleiter (3) der Durchgangsleitung der seinerseits zwischen zwei Isolierkörpern (4, 5) eingebettete mäander- oder zickzackförmige Leiter (2) angeordnet ist, wobei der Isolierkörper (4) zwischen diesem Leiter (2) und dem Innenleiter (1) aus einem verlustarmen Dielektrikum, der Isolierkörper (5) zwischen Leiter (2) und Außenleiter (3) vorzugsweise aus einem Dielektrikum mit wesentlich höherem Verlustwinkel besteht (Fig. 5).7. Coupling device according to claim 6, characterized in that between the inner conductor (1) and the outer conductor (3) of the through line which in turn is embedded between two insulating bodies (4, 5) meandering or zigzag-shaped conductor (2) is arranged, with the insulating body (4) between this Conductor (2) and the inner conductor (1) made of a low-loss dielectric, the insulating body (5) between Conductor (2) and outer conductor (3) preferably made of a dielectric with a significantly higher loss angle consists (Fig. 5). 8. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mäander- bzw. zickzackförmige Leiter (2) allein oder zusammen mit dem ihm zugehörigen Isolierkörper (5 oder auch 4 und 5) in Querrichtung gegenüber dem Innenleiter verschiebbar ist.8. Coupling device according to claim 7, characterized in that the meander or zigzag Conductor (2) alone or together with its associated insulating body (5 or 4 and 5) in Transverse direction relative to the inner conductor is displaceable. 9. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mäander- bzw. zickzackförmige Leiter (2) als elektrisch leitende Schicht auf einem der Isolierkörper (4, 5), insbesondere auf dem äußeren Körper (5), aufgebracht ist.9. Coupling device according to claim 7, characterized in that the meander or zigzag Conductor (2) as an electrically conductive layer on one of the insulating bodies (4, 5), in particular on the outer body (5) is applied. 10. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der koppelnde Teil der Abzweigleitung als eine die Ader der Durchgangsleitung (1) umgebende Wendel (2) ausgebildet ist (Fig. 6).10. Coupling device according to claim 5, characterized in that the coupling part of the Branch line is designed as a helix (2) surrounding the wire of the through line (1) (Fig. 6). 11. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante im von der Wendel umschlossenen Raum kleiner ist als im Raum zwischen den Adern der Durchgangsleitung.11. Coupling device according to claim 10, characterized in that the dielectric constant is smaller in the space enclosed by the coil than in the space between the veins of the Through line. 12. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 10, gekennzeichnet durch einen ein besonders großes Vielfaches einer Viertelwellenlänge langen koppelnden Abzweigleiter (2), der zwischen den beiden Leitern der Durchgangsleitung, z. B. zwischen Innenleiter (1) und Außenmantel (3), angeordnet und jeweils an den Abzweigstellen aus der durchgehenden Leitung herausgeführt ist.12. Coupling device according to one of claims 1 to 4 or 10, characterized by a a particularly large multiple of a quarter wavelength long coupling branch conductor (2), the between the two conductors of the through line, e.g. B. between inner conductor (1) and outer sheath (3), is arranged and led out of the continuous line at the branch points. 13. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigleiter (2) bei kleiner induktiver und kapazitiver Kopplung stark gedämpft ist.13. Coupling device according to claim 12, characterized in that the branch conductor (2) at smaller inductive and capacitive coupling is strongly attenuated. 14. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigleiter (2) als Wendel mit langem Schlag oder inSchlangenf orm od.dgl. zwischen Innenleiter (1) und Mantel (3) der koaxialen durchgehenden Leitung in der Nähe von deren Mantel angeordnet ist (Fig. 8).14. Coupling device according to claim 12 or 13, characterized in that the branch conductor (2) as Helix with a long lay or in a snake shape or the like. between inner conductor (1) and jacket (3) of the coaxial continuous line is arranged in the vicinity of the jacket (Fig. 8). 15. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigleiter zur Erhöhung der Dämpfung aus Stahldraht besteht15. Coupling device according to claim 13 or 14, characterized in that the branch conductor consists of steel wire to increase the attenuation und/oder mit einer verlustbehafteten Umhüllung versehen ist.and / or provided with a lossy envelope is. 16. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen für Rundfunk- und Fernsehempfang zum Anschluß der Teilnehmergeräte an das die Antennenspannungen fahrende Verteilungsnetz.16. Coupling device according to one of claims 1 to 15, characterized by its use in community antenna systems for radio and television reception to connect subscriber devices to the distribution network that carries the antenna voltages. 17. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen für Rund-17. Coupling device according to one of claims 1 to 15, characterized by its use in community antenna systems for circular funk- und Fernsehempfang zum Anschluß von zwei oder mehr Verteilungsleitungen an eine gemeinsame Antenne oder an einen gemeinsamen Ausgang eines Antennenverstärkers.radio and television reception for connecting two or more distribution lines to one common Antenna or to a common output of an antenna amplifier. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 804 334;
USA.-Patentscb.rift Nr. 2 531 438;
»ΈΊΖ«, 1952, Heftl, S. 6;
Considered publications:
German Patent No. 804,334;
U.S. Patent Publication No. 2,531,438;
»ΈΊΖ«, 1952, booklet, p. 6;
»The BeU System Technical Journal«, Bd. 33, Mai 1954, S. 718."The BeU System Technical Journal", Vol. 33, May 1954, P. 718. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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