DE1166304B - Schaltungsanordnung zur Speisung eines gemeinsamen Verbrauchers durch zwei Hochfrequenzstromquellen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -iißTWW PATENTAMT Internat. Kl.: HOIp;

AUSLEGESCHRIFT

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Anmeldetag:
Auslegetag:

H 03 h

Deutsche Kl.: 21a4-74

T 23630 IXd/21 a4
14. März 1963
26. März 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines gemeinsamen Verbrauchers durch zwei Hochfrequenzstromquellen, welche untereinander gleiche Frequenz besitzen und deren Spannungen an den Eingängen der Schaltungsanordnung mit im wesentlichen gleicher Phase oder gegenphasig zugeführt werden. In der Anordnung wird eine abgeglichene Wechselstrombrücke dazu benutzt, die beiden Hochfrequenzstromquellen gegeneinander zu entkoppeln. Als Hochfrequenzstromquellen kommen besonders zwei einander parallel zu schaltende Sender der Hochfrequenz-Nachrichtentechnik, zwei zu derartigen Sendern gehörende Verstärkerausgänge oder die Anschlüsse zweier Empfangsantennen in Betracht. Es besteht auch die Möglichkeit, über eine derartige Anordnung die Ausgänge zweier Generatoren der Hochfrequenz-Wärmetechnik einander parallel zu schalten. Der gemeinsame Verbraucher besteht in diesen Fällen im allgemeinen in dem Eingangswiderstand einer Hochfrequenzleitung, an deren Ende der eigentliche Verbraucher, also beispielsweise der Fußpunktwiderstand einer gemeinsamen Antenne oder der Eingangswiderstand eines Hochfrequenz-Empfangsgerätes angeschlossen ist.

Die beiden von den Hochfrequenzstromquellen kommenden Spannungen sind in den beiden Diagonalen der abgeglichenen Brücke angeschlossen. Bei Ausfall der einen Hochfrequenzstromquelle wird in Schaltungen dieser Art grundsätzlich die Wirkung der anderen Hochfrequenzstromquelle nicht gestört und die Hälfte der Ausgangsleistung der noch in Betrieb befindlichen Hochfrequenzstromquelle auf den gemeinsamen Verbraucher übertragen.

In der Praxis ist es im allgemeinen erwünscht, daß die entkoppelnde Wirkung der Brücke in bezug auf die Anschlüsse der Hochfrequenzstromquellen, die ja vom Abgleichzustand der Brücke abhängig ist, über einen möglichst großen Frequenzbereich erhalten bleibt. Sowohl in der Hochfrequenz-Nachrichtentechnik als auch bei der industriellen Anwendung von Hochfrequenzenergie sind häufig Änderungen der Betriebsfrequenz erforderlich. Solche Änderungen sollen bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung möglich sein, ohne daß der Brückenabgleich gestört wird und in der Brücke liegende Bauelemente nachgestellt werden müssen. Außer der Erhaltung der Abgleichbedingung bzw. der darauf beruhenten Entkopplung wird in solchen Anordnungen stets gefordert, daß weitgehend unabhängig von der Frequenz auch die Bedingung der Stromlosigkeit des Lastausgleichswiderstandes im Normalbetriebsfall erhalten bleibt, wenn die Fre-Schaltungsanordnung zur Speisung eines
gemeinsamen Verbrauchers durch zwei
Hochfrequenzstromquellen

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

:

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Werner Buschbeck, Ulm/Donau

quenz geändert wird, und daß infolgedessen die Summe der Gesamtleistungen der beiden Hochfrequenzstromquellen in dem gemeinsamen Verbraucher zur Wirkung kommt. Eine weitere Forderung besteht in der Erhaltung des Anpassungszustandes an den beiden Eingängen der Schaltungsanordnung, also an den Anschlüssen der beiden Hochfrequenzstromquellen und am Ausgang der Anordnung, wo der gemeinsame Verbraucher angeschlossen ist.

Unter den bekannten Brückenschaltungen besitzt ersichtlicherweise die Wheatstone-Brücke die günstigsten Voraussetzungen für die Erfüllung dieser Forderungen, weil sie in ihrer Urform keine frequenzabhängigen Glieder, sondern vier ohmsche Widerstände in den Brückenzweigen aufweist. Es läßt sich leicht übersehen, daß bei einer symmetrisch aufgebauten Brücke mit vier untereinander gleichen Widerständen in den Brückenzweigen die Summe der Ausgangsleistungen der beiden in den Brückendiagonalen angeschlossenen Hochfrequenzstromquellen zu gleichen Teile auf zwei in einander gegenüberliegenden Zweigen angeordnete Widerstände verteilt wird, wenn die an die Brückendiagonalen angelegten Spannungen der beiden Quellen gleichphasig oder gegenphasig sind und von den Quellen gleiche Ströme in die Brükkenanordnung hineinfließen. Die Anordnung besitzt also zwei Verbraucherwiderstände, die wegen des unterschiedlichen Hochfrequenzpotentials an den Enden der beiden Widerstände nicht ohne weiteres miteinander vereinigt werden können. Diese Tatsache bildet ein schweres Hindernis für die Anwendung der Wheatstone-Brücke zu dem zugrunde liegenden Zweck, weil in der Praxis fast immer ein einziger Verbraucherwiderstand die gesamte Leistung aufnehmen soll, von dem außerdem gewöhnlich gefordert wird, daß einer seiner Anschlüsse oder seine

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Mitte mit Erde oder Masse verbunden sein kann. Die beiden anderen Brückenwiderstände in den beiden übrigen einander gegenüberliegenden Zweigen bleiben im Normalbetriebsfall stromlos. Sie stellen die beiden Lastausgleichwiderstände der Schaltung dar. Es sei erwähnt, daß in einem älteren Vorschlag gezeigt werden konnte, daß mit Hilfe des Prinzips der hochfrequenten Potentialverlagerung in der zugrunde gelegten Wheatstone-Brücke mit vier untereinander

ten Verbraucherwiderstand. Es ist also die Verwendung einer Verzögerungseinrichtung für den Anschluß des nicht verlagerten Verbraucherwiderstandes erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ähnliche Schaltungsanordnung anzugeben, welche hinsichtlich der Phasenlage der Ströme in den beiden Verbraucherwiderständen symmetrisch ausgebildet ist, so daß der zusätzliche Aufwand und der Abgleich

gleich großen ohmschen Widerständen in den Zwei- io eines Laufzeitgliedes für den Anschluß des nicht vergen eine Vereinigung der beiden Verbraucherwider- lagerten Verbraucherwiderstandes wegfällt. Außerstände in der Weise möglich ist, daß diese in unmit- dem soll die Größe des resultierenden Verbrauchertelbarer Parallelschaltung zueinander wirken, wobei Widerstandes in der Schaltungsanordnung nach der der eine ihrer Anschlüsse mit Erde bzw. Masse ver- Erfindung wahlweise gleich dem doppelten Wert oder bunden ist. Der Widerstandswert des Verbrauchers 15 dem halben Wert des Eingangswiderstandes sein, wurde dabei auf die Hälfte vermindert. Dieser* ältere Dazu wird ausgegangen von einer Schaltungs-

Vorschlag beruhte auf der Erkenntnis, daß die anordnung zur Speisung eines gemeinsamen Ver-Wheatstone-Brücke für den Betrieb mit Hochfre- brauchers durch zwei Hochfrequenzstromquellen quenzströmen durch zu den Widerständen der ein- untereinander gleicher Frequenz und im wesentlichen zelnen Zweige parallel geschaltete Induktivitäten er- 20 gleicher oder entgegengesetzter Phase mit einer von gänzt werden kann, ohne daß eine wesentliche Ein- der Wheatstone-Brücke hergeleiteten abgeglichenen büße hinsichtlich der vorteilhaften Wirkungen in Wechselstrombrücke, an deren beiden Diagonalen die Kauf genommen werden muß. Bei symmetrischem Quellen angeschlossen sind und in deren Zweigen Aufbau bleibt ersichtlicherweise der Brückenabgleich paarweise einander gegenüber je zwei im wesentfrequenzunabhängig. Das gleiche gilt für die Lastver- 25 liehen reelle Verbraucherwiderstände und Lastausteilung, da die Phasenwinkel der einzelnen Zweige gleichwiderstände liegen bzw. wirksam sind, in weluntereinander gleich sind. Die Anpassungsbedingung eher ferner der in einem Zweig wirksame erste Verbleibt offenbar so lange ebenfalls aufrechterhalten, braucherwiderstand wenigstens zum Teil durch den wie ω L > R ist, worin L die Induktivität und R den Eingangswiderstand eines (ersten) Koaxialleitungs-Widerstand in jedem der Brückenzweige bezeichnet. 30 Stückes gebildet wird, an dessen Anfang sein Außen-In dem genannten älteren Vorschlag wird als Lö- leiter mit einem Eckpunkt verbunden ist, während an sung für die Aufgabe der Vereinigung der beiden seinem Ende zwischen Außen- und Innenleiter das Verbraucherwiderstände angegeben, die Induktivität den verlagerten Teil des ersten Verbraucherwidereines. Brückenzweiges, der einen Anschluß des zu Standes vertretende Widerstandselement eingeschaltet verlagernden Verbraucherwiderstandes mit einem 35 ist, dessen eines Ende mit dem entsprechenden Ende Anschluß des nicht zu verlagernden Verbraucher- eines einen Teil des zweiten Verbraucherwiderstandes Widerstandes verbindet, durch den Außenmantel vertretenden Widerstandselementes unmittelbar Vereines vorzugsweise spulenförmig aufgewickelten Ko- bunden ist, und in welcher auch der zweite Verbrauaxialleitungsstückes darzustellen, dessen Eingangs- cherwiderstand wenigstens zum Teil durch den Einwiderstand an seinem offenen Ende nun den zu ver- 40 gang eines (zweiten) Koaxialleitungsstückes gebildet lagernden Verbraucherwiderstand in seinem züge- wird, an dessen Ende zwischen Außen- und Innenhörigen Brückenzweig vertritt, während der verlagerte Verbraucherwiderstand körperlich am anderen
Ende dieses Koaxialleitungsstückes eingeschaltet ist,
welches ohnehin einpolig mit dem nicht zu verlagern- 45
den Verbraucherwiderstand in Verbindung steht.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Lösung nach dem älteren Vorschlag dazu führt, daß der resultierende Verbraucherwiderstand nur die halbe Größe

der Eingangswiderstände aufweist. Häufig ist es da- 50 samer Verbindungspunkt einen vorzugsweise an her erforderlich, der Brückenanordnung eine Trans- Erde oder Masse liegenden Zentralpunkt bildet, und formationsstufe nachzuschalten, um auf einen An- an dem Ende jedes der beiden Koaxialleitungsstücke, passungswiderstand aus der Reihe genormter Wellen- wo der Außenleiter mit einem das Ende eines Verwiderstände handelsüblicher Hochfrequenzleitungen braucherzweiges bildenden Eckpunkt verbunden ist, zu kommen. Da nach dem älteren Vorschlag nur der 55 ist der zugehörige Innenleiter entweder an das aneine Verbraucherwiderstand verlagert und zu diesem dere Ende oder bei geteilter Verlagerung des VerZweck über ein Koaxialleitungsstück von wesent- braucherwiderstandes an einen Zwischenpunkt, vorlicher Länge angeschlossen wird, entspricht die Pha- zugsweise die elektrische Mitte, desselben Verbrausenlage des Stromes in dem einen Verbraucherwider- cherzweiges angeschlossen, und je ein einen verlagerstand nicht der Phasenlage des Stromes in dem an- 60 ten Teil des Verbraucherwiderstandes vertretendes deren Verbraucherwiderstand. Sobald also die Länge Widerstandselement liegt zwischen dem mit beiden des genannten Koaxialleitungsstückes einen wesent- Außenleitern verbundenen Zentralpunkt und dem liehen Teil der Wellenlänge ausmacht, können die Ende des zugehörigen Innenleiters, beiden Verbraucherwiderstände einander nur dann F i g. 1 der Zeichnung stellt eine auf dem Prinzip

unmittelbar parallel geschaltet werden, wenn dafür 65 der Wheatstone-Brücke beruhende Parallelschalgesorgt wird, daß die Phase des Stromes in dem tungsbrücke dar, bei der in den beiden Brückendiagonicht verlagerten Verbraucherwiderstand um den nalen Induktivitäten vorgesehen sind. Die beiden gleichen Betrag verzögert wird wie für den verlager- Hochfrequenzstromquellen sind mit Gl und G 2 be-

leiter das einen Teil des zweiten Verbraucherwiderstandes vertretende Widerstandselement eingeschaltet ist.

Erfindungsgemäß bilden die Außenleiter des vorzugsweise spulenartig gewundenen ersten und zweiten Koaxialleitungsstückes untereinander gleiche Induktivitäten, welche in Reihenschaltung in der einen Brückendiagonale angeordnet sind und deren gemein-

zeichnet. Es kann sich um Hochfrequenz-Nachrichtensender oder um Hochfrequenzgeneratoren für die industrielle Verwendung von Hochfrequenzenergie handeln. Die Eckpunkte der Brückenanordnung sind mit den Ziffern I, II, III und IV bezeichnet. Die beiden Generatoren sind in bezug auf die Eckpunkte I und III gleichphasig bzw. in bezug auf die Eckpunkte I und IV gegenphasig an die Brückendiagonalen angeschlossen. Die Richtungen ihrer Momentanströme für den betrachteten Augenblick sind durch eingezeichnete Pfeile, und zwar mit einer Spitze für den Strom des Generators Gl und mit zwei Spitzen für den Strom des Generators G 2 eingezeichnet.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß zwischen den Brückeneckpunkten und dem Zentralpunkt 0 liegenden Induktivitäten Ll, L2, L3 und L4 nicht vorhanden seien. In den beiden einander gegenüberliegenden Brückenzweigen II, III und I, IV sind die beiden Verbraucherwiderstände RAl und RA2 angeordnet. Durch ein Antennensymbol ist angedeutet, daß es sich dabei um Teile des Fußpunktwiderstandes einer Antenne handeln soll. In den beiden anderen Brückenzweigen II, IV und I, III liegen ebenfalls einander gegenüber die beiden Lastausgleichwiderstände LAWl und LAW2. Es sei angenommen, daß die Lastausgleichwiderstände und die Verbraucherwiderstände untereinander gleich seien und alle den Wert R haben, der auch dem Eingangswiderstand an den Brückendiagonalen entspricht. Aus den Richtungen der in die Brückenzweige eingezeichneten Strompfeile kann man ohne weiteres entnehmen, daß die Momentanströme der beiden Generatoren sich in den die beiden Verbraucherwiderstände enthaltenden Zweigen gleichphasig addieren, während sie sich in den die Lastausgleichwiderstände enthaltenden Brückenzweigen gegenseitig aufheben. Es sei erwähnt, daß bekanntlich ein Brükkenabgleich auch bei unsymmetrischem Aufbau der Brücke erzielt werden kann, so daß nicht unbedingt die Gleichheit der Verbraucherwiderstände mit den Lastausgleichwiderständen gefordert werden muß.

Im Normalbetriebsfall wird also die Summe der beiden Ausgangsleistungen der Generatoren Gl und G 2 in den beiden Verbraucherwiderständen RA1 und RA 2 zur Wirkung gebracht, während die Lastausgleichwiderstände LAWl und LAW2 stromlos bleiben. Da die beiden Generatoren durch den Abgleich der Brücke gegeneinander entkoppelt sind, stört ein Ausfall des einen Generators die Arbeitsweise des anderen Generators nicht. Nimmt man an, der Strom des Generators G 2 sei Null, der Momentanstrom mit zwei Pfeilspitzen also weggefallen, so erkennt man aus Fig. 1 ohne weiteres, daß sich in diesem Fall die Ausgangsleistung des Generators Gl auf die vier Brückenwiderstände gleichmäßig verteilt, so daß in den beiden Verbraucherwiderständen noch die Hälfte der Ausgangsleistung des Generators Gl zur Wirkung kommt. Dies entspricht dem Verhalten ähnlicher bekannter Schaltungen dieser Art.

Die Reihenschaltung der Induktivitäten Ll, L2 und L 3, L 4 in den Brückendiagonalen beeinflußt ersichtlicherweise den Brückenabgleich nicht. Infolgedessen bleibt die Entkopplung zwischen den Generatoren Gl und G 2 auch bei Anwesenheit dieser Induktivitäten frequenzunabhängig erhalten. Auch die Verteilung der Ausgangsleistung der beiden Generatoren auf die einzelnen Brückenwiderstände und die Phasen der Ströme in diesen Widerständen werden durch die Induktivitäten in den Brückendiagonalen nicht geändert, so daß die Bedingung der Stromlosigkeit der Lastausgleichwiderstände ebenfalls frequenzunabhängig erhalten bleibt. Durch diese Induktivitäten wird jedoch der zwischen den Brückeneingängen I, II und III, IV in Erscheinung tretende Eingangswiderstand geändert, weil diese Induktivitäten den ursprünglichen Eingangswiderständen parallel geschaltet sind. Außer dem über die ohmschen Brückenwiderstände fließenden Wirkstrom ergibt sich also ein induktiver Blindstrom über die durch die Induktivitäten dargestellten Querverbindungen. Wie später gezeigt werde soll, kann dieser Einfluß durch passend bemessene zusätzliche Blindwiderstände in einfacher Weise frequenzunabhängig kompensiert werden.

In F i g. 1 ist durch die zwischen den Induktivitäten Ll und L 2 bzw. zwischen L 3 und L 4 eingezeichneten Doppelpfeile angedeutet, daß diese Induktivitäten paarweise miteinander gekoppelt sein sollen, wie bereits vorgeschlagen wurde. Dies ist im Hinblick auf die Gleichphasigkeit der in ihnen fließenden Ströme ohne weiteres möglich und hat die Wirkung, daß bei gleicher Spulengröße die resultierende Induktivität zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Eckpunkten jeweils entsprechend dem Kopplungsfaktor vergrößert ist. Für die Bemessung der diese Induktivitäten vertretenden Außenleiter der Koaxialleitungsstücke ergibt sich dadurch eine wesentliche Ersparnis an Leitungslänge.

Fig. 2 stellt eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung dar, die auf dem Prinzip der Fig. 1 beruht. Die Induktivitäten Ll, L2, L3 und LA der Fig. 1 werden in Fig. 2 durch die spulenförmig aufgewickelten Außenleiter der Koaxiälleitungsstücke Kl, K2, K3 und K4 vertreten. Jeder dieser Außenleiter ist an seinem einen Ende mit einem Brückeneckpunkt, an seinem anderen Ende mit dem Zentralpunkt 0 verbunden. Dieser Zentralpunkt kann außerdem mit Erde oder Masse verbunden sein. Die beiden Koaxiälleitungsstücke Kl und K2 dienen nur entsprechend der Erfindung zur Verlagerung der Verbraucherwiderstände RA1 und RA 2 an das andere Ende der Koaxialleitungsstücke, wo sie durch die Widerstandselemente WR1 und WR 2 vertreten werden, die mit dem Zentralpunkt 0 unmittelbar verbunden sind. Zu diesem Zweck ist der Innenleiter/1 bzw. /2 des Koaxialleitungsstückes Kl bzw. /C2 am äußeren Ende des Koaxialleitungsstückes, wo der zugehörige Außenleiter mit dem Eckpunkt I bzw. II in Verbindung steht, mit dem benachbarten Eckpunkt ΙΠ bzw. IV verbunden. Mit unterbrochenen Linien ist die ursprüngliche Lage der beiden Verbraucherwiderstände RA1 und RA2 eingezeichnet. Als Widerstände in den Brükkenzweigenl, IV und Π, III wirken nach der Verlagerung die Eingangswiderstände der genannten Koaxiälleitungsstücke Kl und K2. Neben den Brückenzweigen ist durch Pfeile die Richtung der Momentanströme für einen betrachteten Augenblick für die VerbraucherwiderständeRA1 und RA2 angegeben. Die entsprechenden Pfeile bei den Widerstandselementen WR1 und WR 2 lassen erkennen, daß diese Widerstandselemente in bezug auf den Zentralpunkt 0 von den gegenphasigen Strömen durchflossen werden und daher einen in bezug auf diesen Zentralpunkt symmetrischen Verbraucher darstellen. Zwischen den Anschlußpunkten x-x liegt also eine gegen-

über dem Zentralpunkt symmetrische Hochfrequenz- Erde oder Masse Spannung führenden Klemme der spannung. zugehörigen Hochfrequenztromquelle verbunden ist, In der gleichen Weise, wie durch die Koaxiallei- deren andere Klemme an dem Zentralpunkt bzw. tungsstückeXl und K 2 die Verbraucherwiderstände Erde oder Masse liegt; und derselbe Innenleiter ist an den Zentralpunkt verlagert werden, geschieht dies 5 an dem über eine Reihenkapazität Cl mit dem einen für die Lastausgleichwiderstände LAWl und LAW 2 Eckpunkt II verbundenen Ende des Außenleiters bei durch die Koaxialleitungsstückei£4 und K3. Diese dem Punkt s mit dem Ende der anderen Teilinduktivi-Widerstände sind in ihrer ursprünglichen Lage in den tat Lq Γ verbunden, welches über eine entsprechende Brückenzweigen ebenfalls mit unterbrochenen Linien Reihenkapazität Cl mit dem anderen Eckpunkt I in angedeutet. An den äußeren Enden sind die Innen- 10 Verbindung steht. In der gleichen Weise dient für die leiter/3 und /4 mit den Brückenpunkten I bzw. II Hochfrequenzstromquelle G 2 das Koaxialleitungsverbunden. Am inneren Ende ist jeweils zwischen stück K 6 zur Überführung der erdunsymmetrischen dem Zentralpunkt 0 und dem zugehörigen Innenlei- Spannung in eine erdsymmetrische Spannung. ter ein Widerstandselement WLl bzw. WL2 einge- In Fig. 2 sind in die äußeren Verbindungsleitunschaltet. Unter der Annahme, daß bei symmertischem 15 gen zwischen den Brückeneckpunkten und den Enden Aufbau der Brücke die Verbraucherwiderstände und der Induktivitäten Lq 1 und Lq 2 für die Momentandie Lastausgleichwiderstände in den Zweigen unter- ströme der Generatoren die bereits in Fig. 1 vereinander gleich und gleich R sind, ergibt sich, daß wendeten Pfeile mit einer bzw. mit zwei Spitzen einauch die Widerstandselemente WR1 und WR 2, gezeichnet. Man erkennt, daß beiden Darstellungen welche die Verbraucherwiderstände vertreten, und 20 das gleiche Speisungschema zugrunde liegt. Diese die Widerstandselemente. WLl und WL2, welche die Strompfeile sind nun in Fig. 2 auch in die zu den Lastausgleichwiderstände vertreten, untereinander Innenleitern /5 und J 6 gehörenden Verbindungen bis gleich und je gleich R sind. zu den Generatoranschlüssen eingezeichnet, so daß Fig. 2 zeigt auch, daß die zwischen den Eckpunk- gezeigt wird, daß der Momentanstrom bei Gl in die ten einer Brückendiagonale, beispielsweise zwischen 25 nicht geerdete Generatorklemme hinein gerichtet ist, dem Eckpunkt I und dem Eckpunkt II, liegende In- während bei G 2 der Momentanstrom aus der entduktivität, im Beispielsfalle also L1 + L 2, durch in sprechenden Klemme heraus gerichtet ist. Dies entdie Verbindungen zur zugehörigen Hochfrequenz- spricht in bezug auf den inneren Aufbau der als stromquelle eingeschalteten Reihenkapazitäten Cl untereinander gleich vorauszusetzenden Generatoren und eine auf der Seite der Hochfrequenzstromquelle 30 einer Gegentaktspeisung, bei der sich die zweiten eingeschaltete Querindiuktivität Lq 1 zu einem fre- Harmonischen der Generatorströmne bekanntlich gequenzunabhängig angepaßten „-τ-Filterglied ergänzt genseitig kompensieren. Aus diesem Grunde wird werden kann, so daß die Anpassungsbedingung für die in Fig. 2 dargestellte Gegentaktspeisung in der die Hochfrequenzstromquelle Gl innerhalb eines Praxis bevorzugt.

breiten Arbeitsfrequenzbereiches erfüllt bleibt. In glei- 35 Zum Einmessen und Abgleichen der Brückenancher Weise wird für den Anschluß der Hochfrequenz- Ordnung ist es häufig erwünscht, beide Generatorstromquelle G 2 die Reihenschaltung der Induktivi- spannungen einem einzigen Meßgenerator entnehmen täten L 3 und L 4 in der Brückendiagonale III, IV zu können. Dann kommt man zwangläufig zur durch die Reihenkapazitäten C 2 und durch die Quer- Gleichtakterregung, bei der einander im Momentaninduktivität Lg 2 zu einem entsprechenden π-Filter- 40 potential entsprechende Generatorklemmen geerdet glied ergänzt. sind. Wird nun in dieser Weise die Klemmenspan-Wenn die Ausgangsspannung der Hochfrequenz- nung eines der Generatoren umgepolt, so muß auch Stromquellen erdsymmetrisch ist, können die Aus- sein Anschluß an die zugehörige Brückendiagonale gangsklemmen unmittelbar mit den Enden der In- umgepolt werden, damit das durch die Strompfeile duktivitätenLgl und Lq2 verbunden werden. In 45 in den Fig. 1 und 2 dargestellte Speisungsschema Fig. 2 ist jedoch der Fall dargestellt, daß die Aus- erhalten bleibt. Zur Lösung dieser Aufgabe dient die gangsspannung der Hochfrequenzstromquellen erd- mit einer unterbrochenen Linie eingezeichnete Verunsymmetrisch ist, wobei eine Klemme jeweils mit bindung, über welche an Stelle der Verbindung über Erde bzw. Masse in Verbindung steht. In diesem ^5 zum Punkts die nicht geerdete Klemme des Ge-FaIl sind die Querinduktivitäten LqI und Lq 2 in je 50 neratorsGl über den Innenleiter/8 des Koaxialzwei untereinander gleiche Teilinduktivitäten LqI' leitungsstückes KS und die zugehörige mit einer un- und LqI" bzw. Lq2' und Lq2" aufgeteilt, die paar- terbrochenen Linie eingezeichnete weitere Verbinweise Reihenschaltungen miteinander bilden und die dung mit dem oberen Ende der Induktivität Lq 1 bei innerhalb jeder Reihenschaltung, vorzugsweise in dem Punkt t verbunden wird, während die Verbinwesentlichem Maße, miteinander gekoppelt sein kön- 55 ^dung über /5 zum Punkt s wegfällt. Der beim Genenen, um die resultierende Induktivität zu vergrößern. ratoranschluß des Innenleiters/8 mit einer unter-Ihr gemeinsamer Verbindungspunkt ist jeweils mit brochenen Linie gezeichnete Strompfeil zeigt, daß Erde bzw. Masse oder mit dem Zentralpunkt 0 ver- über die mit der unterbrochenen Linie gezeichnete bunden. Die eine Teilinduktivität jeder der beiden Verbindung Gl-/8-i der Momentanstrom von Gl Reihenschaltungen wird nun in der bekannten Weise 60 gleichphasig mit dem von G 2 aus der nicht geerdeten dazu benutzt, die erdunsymmetrische Spannung der Klemme heraus gerichtet ist, was der für das Ein-Hochfrequenzstromquelle in eine erdsymmetrische messen gewünschten Gleichtaktspeisung entspricht. Spannung zu überführen. Zu diesem Zweck ist bei- Um die Teilinduktivitäten LqI' und LqI" sowie spielsweise die Teilinduktivität LqI" durch den Lq2' und Lq2" paarweise einander gleichzumachen, Außenleiter eines fünften Koaxialleitungsstückes K 5 65 ist es zweckmäßig, sie gleichartig, also als Außengebildet, dessen Innenleiter /5 an dem mit der ande- mantel aufgewickelter Koaxialleitungsstücke, auszuren Teilinduktivität Lq Γ verbundenen Ende des führen. Aus diesem Grunde ist in F i g. 2 auch die Außenleiters mit der gegen den Zentralpunkt bzw. Teilinduktivität Lq 2' als Koaxialleitungsstück K 9

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mit dem Innenleiter/9 ausgebildet. Wenn, es er- gen naeh FKg. 5 und 6 sind einander entsprechende wünscht ist, kann zur Umschaltung der nicht ge- Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie in erdeten Klemme des Generators Gl auf den Innen- Fig. 2. Auf die Darstellung der Hochfrequenzstromleiter/9 eine entsprechende Vertauschung der Über- quellen Gl und G 2 mit den zugehörigen π-Filtergliekreuzverbindungen wie bei dem Generator Gl vor- 5 dem und Symmetrieeinrichtungen wurde verzichtet, gesehen, sein, so daß über diesen Innenleiter und Sie können in Verbindung mit F i g. 5 und 6 grundeine zusätzliche Querverbindung seines Endes zu dem sätzlich in der gleichen Weise ausgebildet sein, wie entgegengesetzten Ende der Teilinduktivität Lq 1" dies im Zusammenhang mit F i g. 2 besprochen woreine Umpolung auch dieses Generators ermöglicht den ist.
wird. ίο Man erkennt, daß in Fig..5 die Reihenschaltung

Es wurde bereits erwähnt, daß die Ausgangsspan- der Außenmäntel der Koaxialleitungsstücke .O und nung der Brückenanordnung zwischen den Punk- Kl zwischen den Brückenpunkten I und II liegt, ten x-x in erdsymmetrischer Form auftritt. Für die während die Reihenschaltung der Außenmäntel der Weiterleitung der Hochfrequenzenergie von diesen Leitungsstücke K3 und K4 zwischen den Brücken-Anschlußpunkten zu einem entfernten Verbraucher 15 punkten III und IV angeordnet ist. Die inneren Enist daher eine symmetrische Hochfrequenzleitung den der Außenleiter sämtlicher Koaxialleitungsstücke geeignet. Will man jedoch erne erdunsymmetrische sind mit dem Zentralpunkt O bzw. mit Erde oder Hochfrequenzleitung verwenden, so kann an die Masse verbunden. Die beiden Koaxialleitungsstücke Punkte x-x ein Ausgangsglied zur Umsymmetrierung Kl und K 3 dienen gemeinsam zur Verlagerung des angeschlossen werden, dessen Prinzip in F i g. 3 20 Verbraucherwiderstandes RAl, den man sich in zwei dargestellt ist. Im oberen Teil von Fig. 3 sind die einander parallele Teile je von der Größe 2R zer-WMerstandselemente WRlO und WRlO mit unter- legt denken kann. Diese beiden parallelen Teile sind brochenen Linien angedeutet, welche den Wider- in der Zeichnung mit unterbrochenen Linien angestandselementen JF2?1 und WRl der Fig. 2 entspre- deutet. Das KoaxialleitungsstückÜT2 dient nun zur dien. Für die zwischen den Punkten x-x weggefalle- 25 Verlagerung des Teiles, der unmittelbar mit dem nen Widerstandselemente tritt der Eingangswider- Brückeneckpunkt III in Verbindung steht, während stand der Schaltung nach F i g. 3 zwischen den Punk- das Koaxialleitungsstück K3 zur Verlagerung desten y-y. Die Schaltung ist eine Abwandlung der an jenigen Teiles bestimmt ist, der mit dem Brückenecksich bekannten Symmetrieschleife, deren beide. In- punkt II verbunden ist. Dementsprechend erscheinen duktivitätenL7 und L 8 fest miteinander gekoppelt 30 an den inneren Enden der Koaxialleitungsstücke, also sind und welche durch die Reihenkapazitäten C3 auf zwischen den Enden der Innenleiter/2 und /3, die der symmetrischen Seite und die in den Anfang des Widerstandselemente WRIl_: und WR13. Diese Innenleiters des Koaxialleitungsstückes ΚΊ einge- haben die gleiche Größe wie die Teile des Verbraur schaltete Reihenkapazität C 4 zu einem T-Filterglied cherwiderstandes RA1, denen, sie entsprechen, und ergänzt ist. Am Ende des Koaxialleitungsstückes if 7, 35 besitzen demnach beide die Größe 2R.
dessen Außenleiter die Induktivität Ll bildet, liegt Ganz entsprechend, werden- über die Koaxialleidas die Reihenschaltung der Widerstandselemente tungsstücke K1 und K 4 die beiden Teile des nicht WR10 und WR20 vertretende Widerstandselement · eingezeichneten .VerbraucherwideEstandes RA 2 ver- WR, welches den gleichen Widerstandswert wie die lagert, der zwischen den Brückenpunkten I und IV Reihenschaltung besitzt. Fig. 4 zeigt das Ersatz- 4p wirksam ist. Seinen beiden .Teilen entsprechen die schaltbild für die Anordnung nach F i g. 3, aus wel- Widerstandselemente WR 21 und WR 24, beide von chein klarer zu erkennen ist, daß es sich bei der Sym- der Größe 2R. ..

metrieanordnung um ein frequenzunabhängig ange- Die Einzeichnung der Richtungspfeile für die Mo-

paßtes T-Filterglied handelt. In Verbindung mit der mentanströme in den beiden yerbraucherzweigeri und

Anordnung nach F i g. 2 können daher nicht nur erd- 45 zwischen den Widerstandselementen am Zentralpunkt

symmetrische Ausgangswiderstände, sondern mit läßt erkennen, daß diese Widerstandselemente paar-

HiIfe der Umsymmetrierung nach Fig. 3 auch weise von gleichphasigen Strömen durchflossen wer-

erdunsymmetrische Ausgangswiderstände verwendet den und daher zusammengefaßt werden können,

werden. . Solche Paare sind in F i g. 5 die Widerstandselemente

In den Fig. 5 und 6 sind zwei der Fig. 2 ahn- 50 WRllund J^i?24 bzw. ^i? 13 und WR21. Entspreliche Ausführungsformen einer Schaltungsanqrdnung chend der Größe der zu verlagernden Teile der Vernach der Erfindung dargestellt, bei denen, jedoch auf braucherwiderstände und der diese am Ende der Kodie Verlagerung der Lastausgleichwiderstände ver- axialleitungsstücke vertretenden Widerstandselemente ziehtet ist und sämtliche vier Koaxialleitungsstücke ist der Wellenwiderstand der Koaxialleitungsstücke in für die geteilte Verlagerung der Verbraucherwider- 55 Fig. 5 gleich 2R gewählt. Hierin liegt ebenfalls ein stände RAl und RAl verwendet sind. Auch bei die- Unterschied gegenüber der Anordnung nach Fig. 2, sen Anordnungen besteht hinsichtlich der Phasenwin- weil in dieser der Wellenwiderstand sämtlicher Kokel der verlagerten Verbraucherwiderstände völlige axialleitungsstücke gleich R ist.
Symmetrie, jedoch wird zusätzlich die Möglichkeit Wenn man sich in Fig. 5 die im Brückenzweig geschaffen, nach Wahl die Größe des resultierenden 60 Π, III angedeuteten Teile des Verbraucherwider-Verbraucherwiderstandes, gleich-2R oder gleich R/2 Standes weggelassen denkt, -wie dies im Brücken zu bemessen und außerdem die Wellenwiderständs zweig I, lV-,,geschehen ist, sieht man, daß jeder Innender verlagernden. Koaxialleitungsstücke - ebenfalls leiter, also im Fall der Koaxialleitungsstücke Kl' und gleich 2 R öder R/2 zu wählen. Die freie Wahl der K 4 die Innenleiter Jl und /4, an dem Ende des Wellenwiderstände ist oft erwünscht, wenn für die 65 Leitungsstückes, wo der Außenleiter mit einem Eckeine der beiden Möglichkeiten ein geeigneter Lei- punkt verbunden ist, zu dem anderen Eckpunkt hintungstyp aus der Serie der genormten-Wellenwider- übergeführt ist. Auf diese Weise sind die Eingänge stände nicht zur· Verfugung steht. In den Zeichnun- der Koaxialleitungsstücke in den Verbraucherzweigen

zueinander in Parallelschaltung wirksam. Der Unterschied der Anordnung nach Fig. 6 besteht demgegenüber darin, daß die Eingangswiderstände der Koaxialleitungsstücke in den beiden Verbraucherzweigen zueinander in Reihenschaltung wirksam sind. Dazu denke man sich den Verbraucherwiderstand RAl des Brückenzweiges II, III in die beiden in Reihe geschalteten Teile je von der Größe R/2 zerlegt. Der Punkt m ist dann die elektrische Mitte des Zweiges. Je zwei der Köaxialleitungsstücke, z. B. für den Brückenzweig II, III die Koaxialleitungsstücke Kl und K2>, deren Außenleiter mit den beiden Enden desselben Verbraucherzweiges, also mit den Eckpunkten II und III verbunden sind, bewirken zusammen die Verlagerung des zugehörigen Verbraucherwiderstandes in der Weise, daß die beiden Innenleiter 72 und /3 an den mit den Eckpunkten verbundenen Enden der Außenleiter mit der elektrischen Mitte m des zugehörigen Verbraucherzweiges bzw. unmittelbar miteinander verbunden sind. Zwisehen den zugehörigen anderen Enden der Innenleiter und dem Zentralpunkt 0 tritt je ein Widerstandselement vom halben ohmschen Widerstand/? des verlagerten Verbraucherwiderstandes auf, und der Wellenwiderstand der genannten Koaxialleitungsstücke ist entsprechend gleich RIl zu wählen.

Wie in F i g. 5 lassen sich die die verlagerten Teile der Verbraucherwiderstände vertretenden Widerstandselemente paarweise zusammenfassen, so daß bei der Anordnung nach Fig. 6 nur die beiden Widerstandselemente WR10 und WR 20 übrigbleiben, die zwischen den Punkten x-x den resultierenden, gegen Erde symmetrischen Verbraucherwiderstand darstellen. Da dieser resultierende Verbraucherwiderstand aus der Reihenschaltung zweier Paare von Widerstandselementen entstanden ist, in denen jedes Widerstandselement den Werti?/2 besitzt, hat auch der resultierende Verbraucherwiderstand in Fig. 6 die Größe R/2. Abgesehen von diesem Unterschied und dem Unterschied der Wellenwiderstände der Koaxialleitungsstücke sind die beiden Anordnungen nach F i g. 5 und 6 sonst elektrisch einander gleichwertig, besonders ist bei beiden die vollständige Symmetrie der Verlagerungsanordnung für jeden einzelnen Verbraucherwiderstand vorhanden, so daß Phasenfehler zwischen den in Reihe geschalteten Widerstandselementen WR10 und WR 20 nicht bestehen.

Auch bei den Anordnungen nach Fig. 5 und 6 ist es von Vorteil, wenn die durch die Außenleiter der in einer Brückendiagonale in Reihe liegenden Koaxialleitungsstücke gebildeten Induktivitäten miteinander in wesentlichem Maße gekoppelt sind. Durch die gegenseitige Kopplung wird die resultierende Induktivität in der Brückendiagonale vergrößert, ohne daß ein zusätzlicher Aufwand an Leitungslänge erforderlich ist.

Claims (12)

Patentansprüche: 60

1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines gemeinsamen Verbrauchers durch zwei Hochfrequenzstromquellen untereinander gleicher Frequenz und im wesentlichen gleicher oder entgegengesetzter Phase mit einer von der Wheatstone-Brücke hergeleiteten abgeglichenen Wechselstrombrüeke, an deren beiden Diagonalen die Quellen angeschlossen sind und in deren Zweigen paarweise einander gegenüber je zwei im wesentlichen reelle Verbraucherwiderstände und Lastausgleichwiderstände liegen bzw. wirksam sind, in welcher ferner der in einem Zweig wirksame erste Verbraucherwiderstand wenigstens zum Teil durch den Eingangswiderstand eines (ersten) Koaxialleitungsstückes gebildet wird, an dessen Anfang sein Außenleiter mit einem Eckpunkt verbunden ist, während an seinem Ende zwischen Außen- und Innenleiter das den verlagerten Teil des ersten Verbraucherwiderstandes vertretende Widerstandselement eingeschaltet ist, dessen eines Ende mit dem entsprechenden Ende eines einen Teil des zweiten Verbraucherwiderstandes vertretenden Widerstandselementes unmittelbar verbunden ist, und in welcher auch der zweite Verbraucherwiderstand wenigstens zum Teil durch den Eingang eines (zweiten) Koaxialleitungsstückes gebildet wird, an dessen Ende zwischen Außen- und Innenleiter das einen Teil des zweiten Verbraucherwiderstandes vertretende Widerstandselement eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleiter des vorzugsweise spulenartig gewundenen ersten und zweiten Koaxialleitungsstückes (Kl, K2) untereinander gleiche Induktivitäten bilden, welche in Reihenschaltung in der einen Brückendiagonale (I, II) angeordnet sind und deren gemeinsamer Verbindungspunkt einen vorzugsweise an Erde oder Masse liegenden Zentralpunkt (0) bildet, daß ferner an.dem Ende jedes der beiden Koaxialleitungsstücke, wo der Außenleiter mit einem das Ende eines Verbraucherzweiges bildenden Eckpunkt (I bzw. II) verbunden ist, der zugehörige Innenleiter (/1 bzw. /2) entweder an das andere Ende (IV bzw. III) oder bei geteilter Verlagerung des Verbraucherwiderstandes [RA 1 bzw. RA 2) an einen Zwischenpunkt, vorzugsweise die elektrische Mitte, desselben Verbraucherzweiges (II, III bzw. I, IV) angeschlossen ist, und daß je ein einen verlagerten Teil des Verbraucherwiderstandes vertretendes Widerstandselement (WR 1, WR 2) zwischen dem mit beiden Außenleitern verbundenen Zentralpunkt (0) und dem Ende des zugehörigen Innenleiters (Jl bzw. Jl) liegt (Fig. 2).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der anderen Brückendiagonale (III, IV) eine entsprechende Reihenschaltung zweier untereinander gleicher Induktivitäten (L 3, L 4) angeordnet ist, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit dem Zentralpunkt (0) verbunden ist (Fi g. 2).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der anderen Brückendiagonale (III, IV) liegenden Induktivitäten (L 3, LA) durch die Außenleiter eines dritten und vierten Koaxialleitungsstückes (K-3, K4) gebildet werden (Fig. 2).

4. Anordnung'nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte und vierte Koaxialleitungsstück (K 3, K 4) zur ungeteilten Verlagerung der Lastausgleichswiderstände (LAWl, LAW2) in der gleichen Weise dienen wie das erste und zweite Koaxialleitungsstück (Kl, Kl) zur ungeteilten Verlagerung der Verbraueherwiderstände (RA 1, RA 2) und daß die zwischen

den Innenleiterenden und dem Zentralpunkt eingeschalteten Widerstandselemente (WRl₁ WRl, WLl, WLl) gleich dem ohmschen Widerstand R der verlagerten Verbraucherwiderstände und Lastausgleichwiderstände sind und der Wellenwiderstand der Koaxialleitungsstücke gleich R ist (Fig. 2).

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der Koaxialleitungsstücke (K 1, K7>), deren Außenleiter mit den beiden Enden desselben Verbraucherzweiges (II, III) verbunden sind, zusammen zur Verlagerung des zugehörigen Verbraucherwiderstandes (RAl) in der Weise verwendet sind, daß jeder Innenleiter (Jl, /3) an dem mit dem einen Eckpunkt (II bzw. III) verbundenen Außenleiterende mit dem anderen Eckpunkt (III bzw. II) verbunden ist und an den mit dem Zentralpunkt (0) verbundenen Außenleiterenden jeder Innenleiter über ein Widerstandselement (WR 11, WR13) vom zweifachen ohmschen Widerstand R des verlagerten Verbraucherwiderstandes (RAl) mit dem Zentralpunkt (0) verbunden ist und der Wellenwiderstand der genannten Koaxialleitungsstücke gleich 2R ist (Fig. 5).

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der Koaxialleitungsstücke (Kl, KS), deren Außenleiter mit den beiden Enden desselben Verbraucherzweiges (II, III) verbunden sind, zusammen zur Verlagerung des zugehörigen Verbraucherwiderstandes (RA 1) in der Weise verwendet sind, daß die beiden Innenleiter (Jl, /3) an den mit den Eckpunkten (II, III) verbundenen Enden der Außenleiter mit der elektrischen Mitte des zugehörigen Verbraucherzweiges bzw. miteinander verbunden sind und zwischen den zugehörigen anderen Enden der Innenleiter und dem Zentralpunkt (0) je ein Widerstandselement vom halben ohmschen Wider standR des verlagerten Verbraucherwiderstandes (RA 1) eingeschaltet ist und der Wellenwiderstand der genannten Koaxialleitungsstücke gleich R/2 ist (Fig. 6).

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Eckpunkten (I, II) einer Brückendiagonale liegende Induktivität (Ll+L 2) durch in die Verbindungen zur zugehörigen Hochfr'equenzstromquelle eingeschaltete Reihenkapazität (Cl) und eine auf der Seite der Hochfrequenzstromquelle eingeschaltete Querinduktivität (LqI) zu einem frequenzunabhängig angepaßten π-Filterglied ergänzt ist (Fig. 2).

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querinduktivität (LqI) durch die Reihenschaltung zweier untereinander gleicher Teilmduktivitäten (LqI', LqI") gebildet ist, welche, vorzugsweise im wesentlichem Maße, miteinander gekoppelt sind und deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit dem Zentralpunkt (0) bzw. mit Erde oder Masse verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilinduktivität (LqI") durch den Außenleiter eines fünften Koaxialleitungsstückes (K 5) gebildet ist, dessen Innenleiter (75) an dem mit der anderen Teilinduktivität (LqI') verbundenen Ende des Außenleiters mit der gegen den Zentralpunkt bzw. Erde oder Masse Spannung führenden Klemme der zugehörigen Hochfrequenzstromquelle verbunden ist, deren andere Klemme an dem Zentralpunkt bzw. Erde oder Masse liegt, und an dem über eine Reihenkapazität (Cl) mit dem einen Eckpunkt (II) verbundenen Ende des Außenleiters mit dem Ende der anderen Teilinduktivität (LqI') verbunden ist, welches über eine entsprechende Reihenkapazität (Cl) mit dem anderen Eckpunkt (I) in Verbindung steht (Fig. 2).

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Brückendiagonale (I, II) in Reihenschaltung angeordneten Induktivitäten (Ll, Ll) in wesentlichem Maße miteinander gekoppelt sind.

11. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Verlagerung beider Verbraucherwiderstände (RA 1, RA 2) am Zentralpunkt (0) erscheinenden vier Widerstandselemente (WR 12, WRH, WRIl, WR24) durch unmittelbare Parallelschaltung der von gleichphasigen Strömen in Richtung auf den Zentralpunkt durchflossenen Elemente (WRIl, WR14 bzw. WR13, WR 21) zu einem einzigen Paar von in bezug auf den Zentralpunkt gegenphasig gespeisten, zwischen ihren äußeren Anschlußpunkten (x-x) in Reihe geschalteten Widerstandselementen (WRlQ, WR 20) vereinigt sind (Fig. 6).

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die ohmschen Widerstände beider Verbraucherzweige vertretende, aus zwei Widerstandselementen (WR 10, WRlO) gleichen Widerstandes gebildete Reihenschaltung, deren Mitte mit dem Zentralpunkt (0) verbunden ist, durch den Eingang (y-y) einer Schaltung zur Unsymmetrierung ersetzt ist, an deren Ausgang ein einziges Widerstandselement (WR) von gleichem Widerstandswert wie die Reihenschaltung liegt, von dessen Anschlüssen einer mit dem Zentralpunkt bzw. mit Erde oder Masse verbunden ist (Fig. 3).

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