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Symmetrierübertrager mit bifilar gewickelten Windungen und zusätzlich
angeschlossenen Blindwiderständen Zur Anpassung einer Koaxialleitung an den Fußpunktwiderstand
einer oder mehrerer symmetrisch aufgebauter und für den wahlweisen Empfang von Rundfunk-
und Fernsehfrequenzen zusammengeschalteter Antennen können die bisher bekannten
Symmetrierübertrager nicht benutzt werden, da sie für den Empfang über einen breiteren
Frequenzbereich Lücken aufweisen, in denen eine Übertragung nicht möglich ist. Es
sind zwar Symmetrierübertrager bekannt, bei denen man durch Auslegung der Schaltglieder
eine Breitbandigkeit erzielen kann. Diese Symmetrierübertrager bestehen aus einer
Anordnung verschiedener Impedanzen mit Leitungscharakter. Ein bisher für Rundfunk-
und Fernsehempfang bekannter, insbesondere für eine 60- bis 240-Ohm-Anpassung ausgelegter
Symmetrierübertrager besitzt den Nachteil. daß Übertragungslücken bei solchen Frequenzen
auftreten können, für welche die elektrische Leitungslänge gleich i/2 wird. Es entstehen
Anpassungs- und Svmmetrierfehler, die mit einfachen Mitteln nicht mehr zu kompensieren
sind. Als nachteilig wirken sich des weiteren die räumliche Größe und die Herstellungskosten
aus.
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Bekannt sind weiter bei unsymmetrischen Transformatoren Schaltungen,
in denen aus Streuinduktivität, Primär- und Sekundärinduktivität, Wickelkapazität
sowie weiteren Zusatzkapazitäten Bandpaßano,rdnungen zur Erweiterung des Übertragungsbereiches
gebildet werden. Im Gegensatz hierzu finden beim Erfindungsgegenstand die bei hohen
Frequenzen in Erscheinung tretenden, dem bifilar gewickelten Synrmetrierübertrager
anhaftenden Streu- und Verkopplungskapazitäten zwischen Primär- und Sekundärwicklung
durch zweckmäßig angeordnete Schaltelemente Berücksichtigung, so daß außer einer
geringen Freduenzabhängigkeit und guter Anpassung vor allein die Symmetrie innerhalb
eines weiten Frequenzbereiches erhalten bleibt, wobei Art und Anordnung der verwendeten
Schaltelemente sowie ihre Dimensionierung wesentliche Unterschiede gegenüber den
bekannten Anordnungen zur Erweiterung des Übertragungsbereiches bei Übertragern
zeigen.
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11vlit der Erfindung wird eine Beseitigung der den bekannten Symmetrieranordnungen
anhaftenden Nachteile angestrebt und dies durch besondere Bemessung des Übertragers
und entsprechend anzuordnende Schaltmittel erreicht. Bei einem Symrnetrierübertrager
mit bifilar gewickelten Windungen und zusätzlich angeschlossenen Blindwiderständen
ist erfindungsgemäß der Drahtdurchmesser der Wicklungen derart klein gewählt, daß
die Kapazität zwischen den Wicklungen im oberen Teil des C.Tbertragungsbereiches
in der Sekundärspule eine Anhebung der relativen Spannung bewirkt und daß durch
die Einfügung einer Induktivität im Längszweig und durch die Einfügung konzentrierter
Kapazitäten in den Leitungskreis die Anhebung der Sekundärspannung im oberen Übertragungsbereich
nach Betrag und Phase kompensiert wird.
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Die verwendete Bifilarwicklung besitzt neben dem Vorteil der besten
Kopplungsmöglichkeit zwischen zwei Spulen gleicher Windungszahl den Nachteil, daß
bei hohen Frequenzen (200 bis 300 MHZ) Symmetrie-und Anpassungsfehler auftreten,
welchen die erwähnte breitbandige Kompensationsschaltung gemäß der Erfindung entgegenwirkt.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung dieser Schaltungsanordnung ist die
asymmetrische Anschaltung einer Reihenkapazität zu der einen Wicklung des Übertragers,
wodurch bei den tiefen Frequenzen ein günstiger Einfluß auf die Symmetrierung ausgeübt
wird, während eine Reiheninduktivität mit nachfolgender Parallelkapazität zur Primärwicklung
bzw. zu einem Lastwiderstand Symmetrie und Anpassung bei hohen Frequenzen auszugleichen
vermag.
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In welcher Weise die Impedanzen angeordnet und ausgelegt werden können,
ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung; Fi-. ? ist das Ersatz-Schaltbild
eines Bifilarübertragers ; Fig. 3 ist ein Ersatz-Schaltbild der Sekundärwicklung
des Übertragers bei hohen Frequenzen; Fig. d und 5 sind Vektordiagramme zur Erläuterung
der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung.
("1
ist die Eingangsspannung von einem Generator, 1'2 die Sekundärspannung an einem
bifilar gewickelten Übertrager, vorzugsweise mit Ferritkern, dessen Teilspulen mit
gleichen Induktivitäten L1 hintereinander dargestellt sind. ('3 und 1."4 sind die
Spannungen, welche an sekundären Lastwiderständen R, symmetrisch gegenüber Erde
auftreten.
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In Fig.2 sind die Induktivitäten L1 des Übertrager geradlinig nebeneinander
gezeichnet, wobei die Sekundärwicklung gemäß dein Ersatzschaltbild für Übertrager
durch die induzierten 1?lementar Spannungen is; sowie durch die Streuinduktivitäten
l,, dargüstellt ist. Eben"(-) sind die Wickelkapazitäten c", eingezeichnet.
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Bei hohen Frequenzen fließt unter dem Einfluß von 1-1 und L"; ein
Strom über die Wicklungskapazitäten c", und erzeugt an der gesamten Streuinduktiv
ität L, einen Spannungsabfall, welcher infolge des zu dieser Wicklungshälfte parallelliegenden
Widerstandes R, nicht phasenrichtig zu U; liegt.
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Das Ersatzbild für hohe Frequenzen zeigt Fig. 3. Hier sind Teilkapazitäten
und Teilinduktivitäten sowie die induzierten Teilspannungen iri zu resultierenden
Schaltelementen C"" L, und Ui zusammengefaßt. Aus Fig. -1 ist ersichtlich,
wie von den die Streuinduktivität I_, und die Wickelkapazität C" durchfließenden
Strömen die Sekundärspannungen ('3 und 1'4 nach Betrag und Phase heeinflußt werden.
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Die Ausgangsspannung L'4 setzt sich aus den Teilspannungen
U4 (Fig. 5) und t74"' entsprechend den von U1 sowie ('; herrührenden Einflüssen
zusammen. Wie ersichtlich, eilt sie der Spannung (%= nach, wobei Anpassung für eine
bestimmte Wickelkapazität und Streuinduktivität erzielbar ist, da der aus den Teilströmen
JC", und JR1 resultierende Strom fresl in Phase mit (T; gebracht werden kann. Die
in Fig. 1 gezeigten Schaltelemente L, und C2 wirken für die Teilspannung 17, in
gleicher Weise phasendrehend und anpassend. Cl ist nur bei tiefen Frequenzen wirksam
und bei den hohen Frequenzen als Kurzschluß zu betrachten. In den Figuren bezeichnen
Ute, Ucl und 1-,L, die Spannungen an den entsprechenden Induktivitäten und
der Kapazität Cl, JL, gibt den Strom an, der durch die Streuindnktivität fließt.
Jresz, gibt die Resultierende aus JR 1 und Tc, an. Es gibt für L2 und C2 je einen
Induktivitäts- und Kapazitätswert, welche gemäß Fig. 4 die Teilspannungen U3 und
U4 gleichmachen und für U1 einen phasenreinen Widerstand entsprechender Größe erzeugen.
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Die Kapazität Cl dient bei tiefen Frequenzen zur Anpassungsverbesserung
und bewirkt gemäß Fib.5 auch eine Symmetrierung der Ausgangsspannungen L'3 und U4,
dem Betrage nach. Eine entsprechend feste Kopplung im Übertrager erlaubt es, auch
Phasenabweichungen vernachlässigbar klein zu halten.
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Mit den geschilderten Maßnahmen läßt sich ein Sytnmetrierübertrager
von 60 auf 240 Ohm herstellen. der lückenlos den Frequenzbereich von -10 bis 230MIIz
überstreicht.