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Oberwellenfilter für Sender sehr hoher Frequenzen Es ist bekannt,
daß eine am Ende kurzgeschlossene Leitung homogenen Wellenwiderstandes, welche für
eine Frequenz f1 die elektrische Länge z1/4 besitzt, in ihrem Eingangswiderstand
für f1 einen Pol, hingegen für alle Frequenzen f=2n-fl, für welche n eine ganze
Zahl ist, Nullstellen aufweist. Ein solches Leitungsstück hat, parallel zu einer
Übertragungsleitung beliebigen Wellenwiderstandes geschaltet, die Wirkung eines
Saugkreises für alle Frequenzen, welche in einem geradzahligen Verhältnis zu der
Grundfrequenz f 1 stehen, und kann somit zu einer wirksamen Dämpfung aller dieser
Frequenzen benutzt werden, ohne daß bei der Übertragung der Grundfrequenz eine Fehlanpassung
an den Wellenwiderstand der Hochfrequenzübertragungsleitung entsteht.
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Diese Anordnung wird mit Vorteil bei ultrahohen Frequenzen angewendet,
insbesondere dann, wenn in Sendern die geradzahligen Harmonischen der Sendefrequenz
unterdrückt und somit ihre Ausstrahlung über die Antenne bis zu einer gewissen Grenze
herabgemindert werden soll. Durch Verändern der Länge des Leitungsstückes kann dieses
innerhalb eines gegebenenFrequenzbereiches in einfacher und bekannter Weise abgestimmt
werden.
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Erfahrungsgemäß sind bei den üblichenRöhrenverstärkerschaltungen in
Hochfrequenzsendern die Harmonischen niedriger Ordnungszahl am stärksten vertreten
und können, falls sie nicht genügend stark unterdrückt werden, den Verkehr in Übertragungskanälen
anderer Frequenzbereiche stören. Der Nachteil der eingangs geschilderten Anordnung
ist die ungenügende Dämpfung der ungeradzahligen Harmonischen niedriger Ordnungszahl,
insbesondere der dritten Harmonischen. Für die wirksame Dämpfung dieser kann ein
zweitesLeitungsstück benutzt werden, welches ebenfalls der Übertragungsleitung parallel
geschaltet wird und in seiner Länge so bemessen ist, daß sein Eingangswiderstand
für die dritte Harmonische eine Nullstelle besitzt, z. B. für 1 = z1/6 bei einem
Leitungsstück homogenen Wellenwiderstandes. Ein solches Leitungsstück bedarf jedoch
für die Grundfrequenz besonderer Kompensationselemente, da es infolge seiner endlichenReaktanz
für dieGrundfrequenz eine Fehlanpassung des Verbrauchers an den Wellenwiderstand
der Übertragungsleitung verursacht. Eine solche Anordnung erfordert im allgemeinen
drei Abstimmeinrichtungen und einen relativ großen Aufwand an Schaltelementen.
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Ein solcher relativ hoher Aufwand ist auch dann erforderlich, wenn
die geschilderte Aufgabe mit denjenigen Mitteln gelöst wird, die zur Anpassung und
Ausnutzung einer Antenne für mehrere Frequenzen bekanntgeworden sind. Hierbei ist
nämlich dieSpeiseleitung für die Antenne ein Zweipol parallel geschaltet, der für
eine der in Betracht kommenden Frequenzen einen nahezu unendlichen Eingangswiderstand,
für eine andere Frequenz dagegen den für die Anpassung bzw. Mehrfachausnutzung erforderlichen
Eingangswiderstand bestimmter Größe (z. B. Null) aufweist. Ist die Mehrfachausnutzung
auf zwei Frequenzen beschränkt, so wird als Zweipol ein Leitungsabschnitt verwendet,
der seinerseits wiederum mit einem zweiten leer laufenden oder kurzgeschlossenen
Leitungsabschnitt verbunden ist. Bei Erweiterung des Anwendungsbereichs auf drei
und mehr Frequenzen erhöht sich die dann notwendige Anzahl solcher Leitungsabschnitte
entsprechend. Die Anwendung dieser Maßnahmen bei einem Oberwellenfilter für Sender
sehr hoher Frequenzen würde zwecks Erzeugung der Nullstellen für die zweite und
dritte Harmonische also nicht nur eine erhebliche Raumbeanspruchung, sondern auch
einen unerwünschten Aufwand an Leitungselementen erfordern.
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Durch die Erfindung sind diese Mängel behoben, indem Oberwellenfilter
für Sender sehr hoher Frequenzen, bei denen parallel zu der Hochfrequenzspeiseleitung
zwischen Sender und Verbraucher ein aus mehreren Leitungsabschnitten zusammengesetzter
Zweipol geschaltet ist, dessen Eingangswiderstand für die zweite Harmonische
(f2=2 - f1) der Grundfrequenz f 1 eine Nullstelle, für die Grundfrequenz
hingegen einen gegen den Wellenwiderstand der Hochfrequenzspeiseleitung hohen Wert
besitzt, dadurch gekennzeichnet sind, daß die Nullstellen für die zweite und dritte
Harmonische dadurch erzeugt werden, daß ein annähernd eine Viertelwellenlänge der
Grundfrequenz langes, an seinem Ende kurzgeschlossenes Leitungsstück in der Nähe
seiner Kurzschlußstelle
mit einem zweiten, an seinem Ende ebenfalls
kurzgeschlossenen, annähernd ein Sechstel der Wellenlänge der Grundfrequenz langen
Leitungsstück verbunden ist und die von diesem Verbindungspunkt bis zu den Kurzschlußebenen
der beiden Leitungsabschnitte gerechneten Längen so aufeinander abgestimmt sind,
daß der an dem Verbindungspunkt für die zweite bzw. dritte Harmonische entstehende
Blindwiderstand jeweils in den Wert Null an den Eingangsklemmen des Zweipols transformiert
wird. Neben einer gleichzeitigen Erzeugung der Nullstellen für die zweite und dritte
Harmonische wird somit bewirkt, daß für die Grundfrequenz nur eine praktisch vernachlässigbare
Fehlanpassung des Verbrauchers an den Wellenwiderstand der Hochfrequenzübertragungsleitung
eintritt. In weiterer Ausgestaltung des Oberwellenfilters nach der Erfindung läßt
sich dieses dadurch über einen gegebenen Bereich der Grundfrequenz abstimmbar ausbilden,
daß Mittel vorgesehen werden, durch welche die Kurzschlußebene der beiden Leitungsabschnitte
unter Beibehaltung der Lage ihres gemeinsamen Verbindungspunktes verschiebbar ist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten
des Oberwellenfilters nach der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung
von drei Ausführungsbeispielen ersichtlich, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei ist in Abb. 1 eine Ausführung mit koaxialen Leitungen wiedergegeben; in Abb.
2 ist eine solche mit parallelen Drahtleitungen veranschaulicht; in Abb.3 ist ein
abstimmbares Oberwellenfilter gezeigt, bei dem die Leitungsstücke ebenfalls wieder
aus koaxialen Leitungen bestehen.
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Bei der Anordnung nach Abb. 1 ist an die aus koaxialen Übertragungsleitungen
bestehende Übertragungsleitung 1 zwischen Sender 2 und Verbraucher3 an der beliebigen
Stelle4 die Stichleitung5 galvanisch angekoppelt. An diese Stichleitung ist in der
Nähe ihrer Kurzschlußebene 6, und zwar an der Stelle 7, die Querleitung 8 ebenfalls
galvanisch angekoppelt. Die Länge der Stichleitung 5 beträgt dabei annähernd eine
Viertelwellenlänge der Grundfrequenz, wodurch erreicht wird, daß im Punkt 4 ein
Kurzschluß für die zweite Harmonische entsteht. Die Länge der Querleitung 8 beträgt
annähernd ein Sechstel der Grundfrequenz, und dadurch entsteht im Punkt 7 eine niederohmige
Reaktanz für die dritte Harmonische, welche mit der Reaktanz des Leitungsstückes
zwischen 6 und 7 zusammen zu einem resultierenden Widerstand in 7 führt, welcher
durch die Leitungslänge zwischen den Punkten 7 und 4 an der Stelle 4 einen Kurzschluß
für die dritte Harmonische liefert.
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Die Anordnung nach Abb. 2 ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie
die der Abb. 1. Es besteht lediglich der Unterschied, daß die Leitungen bei der
Abb.2 aus parallelen Leitern bestehen. Dadurch entspricht der koaxialen Leitung
1 nach Abb. 1 der Leitungsabschn:itt 1', der bei Abb. 2 ebenfalls Sender 2 und Verbraucher
3 miteinander verbindet. Die Stichleitungen 5' und 5" sind an den Stellen 4' und
4" galvanisch angekoppelt, und in der Nähe der Kurzschlußverbindung 6', 6" sind
die Querleitungen 8' und 8" an den Stellen 7' und 7" der Stichleitungen 5', 5" galvanisch
angeschlossen. Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist sonst die gleiche, wie sie
in Verbindung mit der Abb. 1 behandelt wurde.
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Die Abstimmbarkeit des Oberwellenfilters nach Abb. 3 ergibt sich durch
die Möglichkeit, die Kurzschlußebenen 6"' und 9 in dem koaxialen Leitungs stück
10 quer zur koaxialen Stichleitung 5"' gegenüber der Stelle 7"' beliebig verschieben
zu können. Dadurch lassen sich die Ausfilterungen der zweiten und dritten Harmonischen
bei wechselnden Grundfrequenzen in der Übertragungsleitung 1" erzielen. Bei einem
vorgegebenen Frequenzbereich der Grundfrequenzen ergeben sich die geringsten Variationslängen
dann, wenn man die Weglänge zwischen den Punkten 4"' und 7"' etwas kleiner als eine
Viertelwellenlänge der höchsten in Betracht kommenden Grundfrequenz macht. Die richtige
Weglänge zwischen dem Verzweigungspunkt 7"' und der Kurz -schlußebene 9 ist dann
näherungsweise um den doppelten relativen Betrag kleiner als eine halbe Wellenlänge
der dritten Harmonischen.
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Die Filteranordnung hat außer den beiden Dämpfungspolen für die zweite
und dritte Harmonische eine unendlich große Anzahl weiterer Dämpfungspole, deren
Frequenzen in der Nachbarschaft von ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz liegen,
so daß die Harmonischen höherer Ordnung nach Maßgabe der Nachbarschaft dieser Dämpfungspole
geschwächt werden.
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Die an sich bestehende Freizügigkeit in der Wahl des Anbringungsortes
des Oberwellenfilters nach der Erfindung zwischen Sender und Verbraucher läßt sich
gegebenenfalls in der Weise ausnutzen, daß das Filter unmittelbar an die Auskoppelstelle
des Senderabstimmkreises angeschlossen wird. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß
die für die Grundfrequenz entstehende Fehlanpassung für die Übertragungsleitung
vollkommen unwirksam gemacht wird, da in diesem Fall das Oberwellenfilter ein Teil
des Abstimmsvstems des Senders wird.