DE1196265B - Symmetrische Hochfrequenzleitung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Ο.:

HOIb

Deutsche Kl.: 21c-5/10

Nummer: 1196265

Aktenzeichen: H 45600 VIII d/21 c

Anmeldetag: 27. April 1962

Auslegetag: 8. Juli 1965

Zur Verbindung zweier räumlich voneinander entfernter Teile von Hoehfrequenzsystemen, deren eines gegen Erde symmetrisch ist, während das andere gegen Erde unsymmetrisch ist, wird nicht nur eine Verbindungsleitung, sondern zusätzlich auch ein Symmetrierglied benötigt. Dies ist beispielsweise der Fall bei der Verbindung einer unsymmetrischen Antennensteckdose mit dem symmetrischen Eingang eines Rundfunk- oder Fernsehempfängers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Tatsache zugründe, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einer Ader beeinflußt werden kann. Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine symmetrische Hochfrequenzleitung mit zwei oder mehreren Adern, die entweder einen gemeinsamen oder je einen, mit den Schirmen der anderen Adern galvanisch verbundenen Schirm aufweisen. Die Leitung nach der Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten dadurch, daß unter Berücksichtigung der betrieblich bedingten Mindestlänge der Leitung sowie unter Berücksichtigung der vorgesehenen Frequenzen die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der einzelnen Adern so bemessen ist, daß für je zwei Adern die Phasenmaßdifferenz mindestens annähernd = π oder ein ganzzahliges mehrfaches von π ist.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Adern können entweder über die Kapazität und/oder über die Induktivität der Adern gegen den Schirm beeinflußt werden. Besonders bewährt hat sich die Beeinflußung, einzeln oder in Kombination, durch die Dielektrizitätskonstante und die Permeabilität des Dielektrikums oder durch die Abstände der Adern vom Schirm.

An Hand der F i g. 1 bis 4 wird der Grundgedanke der Erfindung erläutert.

Mit 1 und 2 sind dabei die Adern einer zweiadrigen symmetrischen Leitung bezeichnet, die in F i g. 1 und 3 einen gemeinsamen Schirm 5 aufweisen, während sie in Fig. 2 je einen Schirm 5 haben, der mit der Nachbarader über einen weiteren Schirm 6 glavanisch verbunden ist. Mit 3 und 4 sind die Dielektrika der Adern 1 bzw. 2 bezeichnet. Durch Auswahl der Dielektrika 3 und 4 nach Dielektrizitätskonstante und/oder Permeabilität wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Adern 1 und 2 unterschiedlich eingestellt. Dadurch wird erreicht, daß sich die relative Phase der Teilspannungen der Adern 1 und 2 gegen den Schirm 5, d. h. der Teilspannungen U₁ _₅ und U₂ _₅ mit zunehmender Leitungslänge stetig verändert. Durch zweckentsprechende Abstimmung der Phasenmaßdifferenz, der benötigten Leitungslänge und der vorgesehenen Symmetrische Hochfrequenzleitung

Anmelder:

Hackethal-Draht- und Kabel-Werke

Aktiengesellschaft,

Langenhagen bei Hannover, Stader Landstr. 1

Als Erfinder benannt:

Helmut Hildebrand, Langenhagen bei Hannover

Betriebsfrequenz, kann zwischen den Teilspannungen U_1-s und EZ₂ _₅ eine Phasenverschiebung von 180° auftreten. Wird eine derart ausgebildete Leitung, wie in Fig. 3 dargestellt, am Eingang, also in der Figur links unsymmetrisch gespeist, so treten am Ende der Leitung, also in der Figur rechts, zwei gegenphasige Teilspannungen U₁ __s und U₂ __s auf, deren Summe zwischen den beiden Leitern erdsymmetrisch gemessen werden kann. Eine nach F i g. 3 geschaltete und gemäß der Erfindung bemessene Leitung kann somit gleichzeitig zur Verbindung und zur Anpassung eines unsymmetrischen Schaltungsteiles eingesetzt werden. In F i g. 4 ist der Dämpfungsverlauf einer bestimmten Leitung nach der Erfindung dargestellt.

Erweitert man eine Leitung, wie sie z. B. in F i g. 1 dargestellt ist, um eine weitere Ader, so kann bei gleicher Länge durch die Auswahl des Dielektrikums für die dritte Ader für eine wählbare Frequenz eine Phasenmaßdifferenz von mindestens annähernd ^= π gegenüber der ersten oder der zweiten Ader eingestellt werden. Je nachdem ergibt sich dann gegenüber der zweiten oder ersten Ader jetzt aber zwangläufig eine optimale Phasenmaßdifferenz für eine weitere Frequenz.

Bildet man nun, wie in F i g. 5 dargestellt, eine Leitung mit vier Adern aus, so kann bei vorgegebener Länge allein durch Auswahl der Dielektrika sowohl für das Paar 1-2 als auch für das Paar 3-4 eine optimale Phasenmaßdifferenz für zwei willkürlich wählbare Frequenzen eingestellt werden. Daneben bestehen dann weiterhin für jedes der Paare 1-3, 1-4, 2-3, 2-4 je eine bestimmte Frequenz, für die ebenfalls eine optimale Phasenmaßdifferenz auftritt.

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Verwendung von fünf oder noch mehr Adern, wobei allgemein für jedes weiterhin hinzutretende Adernpaar eine Frequenz frei wählbar ist, für die die optimale

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Phasenmaßdifferenz am Ende der Leitung eingestellt werden kann.

Bei Leitungen mit mehr als zwei, z. B. mit vier Adern, können diese entweder, wie in Fig. 5 dargestellt, so angeordnet werden, daß alle Adern in einer Querschnittsebene liegen, oder sie können auf einen Kreis angeordnet sein, wie in F i g. 6 dargestellt.

Sind mehrere Adern vorhanden und sind diese alle einzeln geschirmt, so können die Adern auch auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet werden. Sind die Adern jedoch nicht einzeln geschirmt, so können die Adern, wie in Fig.7 dargestellt, ebenfalls auf Kreisen angeordnet werden, jedoch sind dann zwischen je zwei Kreisen und über dem äußeren Kreis je ein Schirm angeordnet, und die Schirme sind untereinander galvanisch verbunden.

Die Leitungen gemäß der Erfindung sind sehr vielseitig verwendbar. Besonders gut eignen sie sich zur Verwendung als Symmetrierleitungen zwischen zwei oder mehreren Hochfrequenzsystemen, deren eines unsymmetrisch ausgebildet ist, während die anderen symmetrisch ausgebildet sind. So können z.B. zwei verschiedene Frequenzen, die über eine koaxiale Leitung geführt werden, mit einer drei- oder vieradrigen Leitung nach der Erfindung voneinander getrennt und zwei verschiedenen Geräten oder Kreisen mit symmetrischem Eingang zugeleitet werden, wie dies z. B. bei Fernsehgeräten mit zwei symmetrischen Eingängen für zwei verschiedene Programme der Fall ist, wenn eine koaxiale Antennenleitung vorliegt. Auch können zwei Frequenzen umgekehrt von zwei symmetrischen Leitungen auf eine koaxiale Leitung geführt werden.

Als Beispiel sei eine Symmetrierleitung zur Verbindung zweier Schaltungsteile angegeben, von denen das eine unsymmetrisch gegen Erde ist und einen Wellenwiderstand von 60 Ohm aufweist, während das andere symmetrisch gegen Erde ist und einen Wellenwiderstand von 240 Ohm aufweist. Die Symmetrierleitung ist nach dem Muster der F i g. 2 ausgeführt und besteht aus zwei einzeln geschirmten Adern mit 120 Ohm Wellenwiderstand. Die Ader 1 hat einen Durchmesser von 0,4 mm, die Ader 2 einen solchen von 0,32 mm. Beide Adern haben eine Isolation aus Polyäthylen-Schaumstoff. Durch unterschiedlichen Grad der Aufschäumung hat das Dielektrikum 3 der Ader 1 eine Dielektrizitätskonstante von 1,47 und das Dielektrikum 4 der Ader 2 eine solche von 1,72. Beide Adern sind über dem Dielektrikum 4,3 mm stark. Bei einer mechanischen Länge von etwa 3 m weisen die Adern infolge des unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten in der elektrischen Länge eine Differenz von etwa 30 cm auf. Schaltet man diese Leitung, wie in F i g. 3 angegeben, so ergibt sich ein Frequenzgang der Dämpfung, wie er in F i g. 4 dargestellt ist.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Symmetrische Hochfrequenzleitung mit zwei oder mehreren Adern, die entweder einen gemeinsamen oder je einen, mit den Schirmen der anderen Adern galvanisch verbundenen Schirm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung der betrieblich bedingten Mindestlänge der Leitung sowie unter Berücksichtigung der vorgesehenen Frequenzen die Ausbreitungsgeschwindigkeit der einzelnen Adern so bemessen ist, daß für je zwei Adern die Phasenmaßdifferenz mindestens annähernd —π oder ein ganzzahliges mehrfaches von π ist.

2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit der einzelnen Adern durch Auswahl der Dielektrizitätskonstante des sie gegen den Schirm isolierenden Materials bestimmt ist.

3. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit der einzelnen Adern durch Auswahl der Permeabilität des sie gegen den Schirm isolierenden Materials bestimmt ist.

4. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit der einzelnen Adern durch Auswahl der Abstände der Adern von dem Schirm bestimmt ist.

5. Leitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit mehr als zwei Adern, dadurch gekennzeichnet, daß alle Adern in einer Querschnittsebene liegen.

6. Leitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit mehr als zwei Adern, dadurch gekennzeichnet, daß alle Adern auf einem Kreis angeordnet sind.

7. Leitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit mehr als zwei einzeln geschirmten Adern, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern auf zwei oder mehreren konzentrischen Kreisen verteilt sind.

8. Leitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit mehr als zwei nicht einzeln geschirmten Adern, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern auf Kreisen angeordnet sind und daß zwischen je zwei Kreisen und um den äußeren Kreis je ein Schirm angeordnet ist und daß diese Schirme untereinander galvanisch verbunden sind.

9. Leitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung als Symmetrierleitung zwischen zwei oder mehreren Hochfrequenzsystemen, deren eines unsymmetrisch ausgebildet ist, während die anderen symmetrisch ausgebildet sind.

10. Leitung nach Anspruch 1 bis 8 oder einem derselben, mit mehr als zwei Adern, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Frequenzweiche.

11. Leitung nach Anspruch 9 und 10, gekennzeichnet durch die Verwendung als Symmetrierleitung zwischen einer unsymmetrischen Antennenleitung und einem Hochfrequenzgerät, z.B. Fernseh- oder Rundfunkempfänger bzw. -sender, mit ein oder mehreren symmetrischen Ein- bzw. Ausgängen für ein oder mehrere Frequenzen oder Frequenzbänden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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