DE1227529B - Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustment - Google Patents
Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustmentInfo
- Publication number
- DE1227529B DE1227529B DET26754A DET0026754A DE1227529B DE 1227529 B DE1227529 B DE 1227529B DE T26754 A DET26754 A DE T26754A DE T0026754 A DET0026754 A DE T0026754A DE 1227529 B DE1227529 B DE 1227529B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- frequency
- transformation
- range
- resistance
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
Transformationsanordnung zur Anpassung eines Verbrauchers an seine Speiseleitung bei hohen Frequenzen und Verfahren zu ihrer Einstellung Die Erfindung betrifft eine Transformationsanordnung, mit deren Hilfe die Anpassung eines Verbrauchers an eine Hochfrequenzenergieleitung bei zwei verschiedenen Betriebsfrequenzen gleichzeitig verbessert werden soll. Ein derartiges Problem tritt z. B. auf, wenn zwei Hochfrequenzsender mit voneinander verschiedenen Betriebsfrequenzen eine gemeinsame breitbandige Antenne speisen sollen. Da man keine Breitbandantennen bauen kann, die in ihrem Arbeitsfrequenzbereich einen frequenzunabhängig konstanten Eingangswiderstand aufweisen, läßt es sich nicht,vermeiden, daß der Eingangswiderstand einer Breitbandantenne vom Wellenwiderstand ihrer Speiseleitung - mitunter erheblich - abweicht. Diese Fehlanpassung hat Reflexionen zur Folge, die, abgesehen von der ungleichmäßigen, stellenweise überhöhten Spannungsbeanspruchung der Leitung durch stehende Wellen, besonders störend sind, wenn die von der Antenne abzustrahlende Hochfrequenzschwingung mit einem Fernsehsignal moduliert ist. Nach Refiexion an einer weiteren Störungsstelle der Leitung - sind sie nämlich Ursache unangenehmer Doppelkonturen im Fernsehbild.Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and a method for setting it. Such a problem occurs e.g. B. on when two high-frequency transmitters with mutually different operating frequencies are to feed a common broadband antenna. Since it is not possible to build broadband antennas that have a constant input resistance independent of frequency in their operating frequency range, it cannot be avoided that the input resistance of a broadband antenna deviates - sometimes considerably - from the characteristic impedance of its feed line. This mismatching results in reflections which, apart from the uneven, sometimes excessive voltage stress on the line caused by standing waves, are particularly disturbing when the high-frequency oscillation to be emitted by the antenna is modulated with a television signal. After refiexion at another fault point on the line - they are the cause of unpleasant double contours in the television picture.
Um eine Antenne bei einer gewählten Betriebsfrequenz an ihre Speiseleitung anzupassen und damit Reflexionen zu vermeiden, ist es üblich, in die Leitung kurz vor der Antenne ein Transformationsglied einzuschalten, das bei der Betriebsfrequenz den Antennenwiderstand in den Wellenwiderstand der Leitung transformiert. Bei einem Wechsel der Betriebsfrequenz muß natürlich das Transformationsglied neu eingestellt werden. Das Transformationsglied kann grundsätzlich irgendeiner der möglichen Transformationsvierpole sein, die wenigstens zwei veränderliche Größen enthalten, derart, daß sie bei einer innerhalb eines Frequenzbereiches beliebig vorgegebenen Frequenz eines Widerstandsbereiches einen beliebig vorgegebenen Widerstand in einen anderen vorgegebenen Widerstand transformieren können. Viele Ausführungsweisen derartiger Transformationsvierpole sind bekannt (siehe z. B. H. M e i n k e, Theorie der Hochfrequenzschaltungen, München, 1951, S. 209ff.).In order to adapt an antenna to its feed line at a selected operating frequency and thus avoid reflections, it is customary to switch a transformation element into the line shortly before the antenna, which transforms the antenna resistance into the characteristic impedance of the line at the operating frequency. If the operating frequency is changed, the transformation element must of course be reset. The transformation element can in principle be any one of the possible four-pole transformations which contain at least two variable quantities such that they can transform any given resistance into another given resistance at a given frequency of a resistance range as desired within a frequency range. Many embodiments of such four-pole transformation are known (see, for example, BH M a k e, Theory of High Frequency Circuits, Munich, 1951, pp. 209ff.).
Gebräuchliche Realisierungen von Transformationsgliedern sind z. B. unter den Namen »Carterschleife« (für symmetrische Doppelleitungen) und »A/8-Trimmer« (für Koaxialleitungen) bekannt. Die Carterschleife ist ein kurzgeschlossenes Leitungsstück veränderbarer Länge, das der Speiseleitung an einer auszuprobierenden Stelle parallel geschaltet wird. Sie bildet mit dem Leitungsstück zur Antenne den Transformationsvierpol. Unter einem A/8-Trimmer versteht man zwei in- die Leitung geschaltete, in ihrer Größe unabhängig voneinander einstellbare ortsfeste Zusatzkapazitäten, deren Abstand ein Achtel dei Betriebswellenlänge ist.Common implementations of transformation elements are z. B. under the names "Carterschleife" (for symmetrical double lines) and "A / 8-Trimmer" (for coaxial lines) known. The carter loop is a short-circuited piece of line variable length, parallel to the feed line at a point to be tried out is switched. Together with the line piece to the antenna, it forms the four-pole transformation. An A / 8 trimmer is understood to be two connected in the line, in its Size independently adjustable stationary additional capacities, their distance is one eighth of the operating wavelength.
Aber auch das Problem, eine Antenne (oder einen sonstigen Verbraucher) bei zwei Betriebsfrequenzen gleichzeitig an ihre Speiseleitung anzupassen, ist bereits gelöst worden. So wurde z. B. vorgeschlagen, zwei Paare von Zusatzkapazitäten verschiebbar in ein koaxiales Leitungsstück einzubauen. Größe und Ab- stand der Zusatzkapazitäten sind nach diesem Vorschlag für jedes der Paare so zu bemessen, daß das eine Paar bei der ersten Betriebsfrequenz keine transformierendeWirkunghatundseinetransformierende Wirkung beider zweiten Betriebsfrequenz durch Verschiebendes fest eingestellten Paares auf bzw. in der Leitung eingestellt werden kann, daß dagegen das zweite Paar bei der zweiten Betriebsfrequenz keine transformierende Wirkung hat und seine transformierende Wirkung bei der ersten Betriebsfrequenz durch Verschieben dieses Paares in gleicher Weise wie beim ersten Paar eingestellt werden kann.But the problem of adapting an antenna (or another consumer) to its feed line at two operating frequencies at the same time has already been solved. So was z. B. proposed to install two pairs of additional capacities slidably in a coaxial line piece. According to this proposal, the size and spacing of the additional capacitances are to be dimensioned for each of the pairs so that one pair has no transforming effect at the first operating frequency and its transforming effect at the second operating frequency can be set by shifting the fixed pair on or in the line the second pair has no transforming effect at the second operating frequency and its transforming effect at the first operating frequency can be adjusted by shifting this pair in the same way as with the first pair.
Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß eine derartige Transformationsanordnung möglichst nahe an der Antenne in die Hochfrequenzspeiseleitung eingebaut werden muß, weil ja das Leitungsstück vor der Antenne zu der Transformationsanordnung weiterhin im nicht angepaßten Zustand betrieben wird, was nur unschädlich ist, wenn die Laufzeit auf diesem Leitungsstück hinreichend klein, d. h. das Leitungsstück hinreichend kurz ist. Das bedeutet aber, daß die Transformationsanordnung normalerweise in unmittelbarer Nähe der Antenne montiert wird und, wie diese, den Witterungseinflüssen ausgesetzt sein kann. In solchen Fällen ist eine Transformationsanordnung, wie sie zuvor beschrieben wurde, weniger geeignet, weil wegen der Verschiebbarkeit der Abgleichelemente der Außenleiter des koaxialen Leitungsstückes geschlitzt sein muß, was trotz mancher Schutzmaßnahmen das Eindringen von Feuchtigkeit in die Leitung ermöglicht. Es wäre also günstiger, die Abgleichelemente fest in die Leitung einzubauen. Mit der Erfindung wird eine Dimensionier.un svorschrift für die Ab-9.It is obvious that such a transformation arrangement must be installed as close as possible to the antenna in the high-frequency feed line, because the line section in front of the antenna to the transformation arrangement continues to be operated in the non-adapted state, which is only harmless if the running time on this Line section sufficiently small, d. H. the line section is sufficiently short. However, this means that the transformation arrangement is normally mounted in the immediate vicinity of the antenna and, like this, can be exposed to the effects of the weather. In such cases, a transformation arrangement as described above is less suitable because, because of the displaceability of the adjustment elements, the outer conductor of the coaxial line section has to be slotted, which allows moisture to penetrate into the line despite some protective measures. It would therefore be more beneficial to install the balancing elements permanently in the line. With the invention a Dimensionier.un svorschrift for the Ab-9.
stände solcher festeipgebauten,Abgleichelemente gegeben, die es gesiattet, die Nariationsbereiche der Abgleichelemente'möglichst klein zu halten und die ein einfaches Abgleichverfahren anzuwenden ermöglicht. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf die beschriebene spezielle Anwendung bei koaxialen Leitungen beschränkt, sie kann mit gleichem Vorteil auch bei Hohlrohrleitungen oder bei symmetrischen Doppelleitungen angewendet werden, auch wenn in deren Verlauf zwei unabhängig voneinander nach Größe und Ort vefänderbare Abgleichelemente (z. B. Stichleitungen) vorgesehen werden.such fixed, built-in balancing elements exist that are satiated, to keep the ranges of variation of the adjustment elements as small as possible and allows to use simple adjustment procedure. This is where the invention is, however not limited to the special application described for coaxial cables, it can also be used with the same advantage in the case of hollow pipes or symmetrical pipes Double lines are used, even if two independent of each other in their course Adjustment elements (e.g. stub lines) that can be changed according to size and location are provided will.
Eine Transformationsanordnung nach der Erfindung zur Transformation des Widerstandes eines Verbrauchers bei zwei Frequenzen f, und f2 in je einen innerhalb eines begrenzten Widerstandsbereiches beliebig vorgegebenen Widerstand, die vorzugsweise einander gleich und insbesondere gleich dem Wellenwiderstand einer Hochfrequenzleitung sindi bestehend aus einem Hochfrequenzleitungsstück, in dessen Verlauf zwei einstellbare Transformationsglieder eingeschaltet sind, deren jedes eines der möglichen Transformationsvierpole ist, die wenigstens zwei veränderbare Größen aufweisen, derart, daß sie bei einer innerhalb eines die Frequenzen f, und f, enthaltenden Frequenzbereiches beliebig vorgegebenen Frequenz innerhalb eines Widerstandsbereiches einen beliebig vorgegebenen Widerstand in einen anderen vorgegebenen Widerstand transformieren können, ist dadurch gekenn eichnet, daß der Mittenabstand der beiden Transformationsglieder etwa die Größe oder ein ungeradzahliges Vielfaches dieses Wertes hat, wobei c die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle a-df -dem Hochfrequenzleitungsstück zwischen den Transformationsgliedern ist.A transformation arrangement according to the invention for the transformation of the resistance of a consumer at two frequencies f, and f2 in each one arbitrarily predetermined resistance within a limited resistance range, which are preferably equal to each other and in particular equal to the characteristic impedance of a high-frequency line consisting of a high-frequency line piece, in the course of which two adjustable transformation elements are switched on, each of which is one of the possible four-pole transformations, which have at least two variable sizes, in such a way that at a frequency range containing the frequencies f, and f, any given resistance within a resistance range, any given resistance into another Can transform given resistance, is thereby eichnet that the center-to-center distance of the two transformation elements is approximately the same size or an odd multiple of this value, where c is the speed of propagation of an electromagnetic wave a-df -the high-frequency line section between the transformation elements.
Unter einer veränderbaren Größe eines Transformationsvierpols soll sowohl der veränderbare Einsteffwert eines Abgleichelementes als auch seine örtliche Veränderbarkeit auf der Hochfrequenzleitung verstanden werden.Under a changeable size of a transformation quadruple should both the changeable setting value of an adjustment element and its local one Changeability on the high-frequency line can be understood.
Daß mit der Transformationsanordnung nach der Erfindung auch der Widerstand eines Verbrauchers bei einer Frequenz f, in einen beliebig vorgegebenen Widerstand und der Wideistand des Verbrauchers bei einer Frequenz f, in einen anderen vorgegebenen Widerstand transformiert werden soll, hat einen bestimmten Grund. Es kann nämlich der Fall eintreten, daß es gar nicht notwendig oder wegen eines zu großen Transformationsweges nicht erwünscht ist, den Widerstand eines Verbrauchers bei zwei Frequenzen in einen festen Widerstand, z. B. den Wellenwiderstand einer Leitung zu transformieren, sondern daß, -wie es bei der Zusammenschaltung mehrerer Antennen-Dipolgruppen von Fernsehantennen gefordert wird, lediglich die Reflexionsfaktoren der einzelnen Antennengruppen gleichgemacht werden sollen, um eine bekannte Phasenkompensation durch unterschiedlizhe Zuleitungslängen anwenden zu können. Dieses Ziel kann durch in die Zuleitung zu den Antennengruppen geschaltete erfindungsgemäßeTransformationsanordnungen erreicht werden.There is a specific reason why the resistance of a consumer at a frequency f is to be transformed into any given resistance and the resistance of the consumer at a frequency f to another given resistance with the transformation arrangement according to the invention. It can namely happen that it is not necessary or not desired because of a too large transformation path to convert the resistance of a consumer at two frequencies into a fixed resistance, e.g. B. to transform the wave impedance of a line, but that, -as it is required when interconnecting several antenna dipole groups of television antennas, only the reflection factors of the individual antenna groups should be equalized in order to be able to apply a known phase compensation through different lead lengths. This aim can be achieved by means of transformation arrangements according to the invention connected into the feed line to the antenna groups.
Der notwendige Variationsbereich der veränderbaren Größen der Transformationsglieder der erfindungsgemäßen Transformationseinrichtung ist etwa der gleiche wie bei einem einzelnen Transformationsglied gleicher Ausführung, das innerhalb eines begrenzten Frequenzbereiches die Eigenschaft hat, einen bei einer in diesem Frequenzbereich liegenden Frequenz f, auftretenden, auf einen ersten vorgegebenen (komplexen) Widerstand Rl', in den der bei der Frequenz f., bestehende (komplexe) Widerstand gi"v transformiert werden soll, bezogenen Reflexionsfaktor mit dem größten vorkommenden Betrag und beliebiger Phase in den bezüglich 91' angepaßten Zustand r = 0 und auch nach anderer Einstellung der veränderbaren Größen des Transformationsgliedes einen bei einer anderen in diesem Frequenzbereich liegenden Frequenz fy auftretenden, auf einen zweiten vorgegebenen (komplexen) Widerstand RJ, in den der bei der Frequenz fy bestehende (komplexe) Verbraucherwiderstand Ny transformiert werden soll, bezogenen Reflexionsfaktor mit dem größten vorkommenden Betrag und beliebiger Phase in den bezüglich 9,' angepaßten Zustand r = 0 zu transformieren.The necessary range of variation of the changeable sizes of the transformation elements of the transformation device according to the invention is approximately the same as with an individual transformation element of the same design, which has the property within a limited frequency range of a frequency f, occurring at a frequency f in this frequency range, on a first predetermined (complex ) Resistance Rl ', into which the (complex) resistance gi "v existing at frequency f. Is to be transformed, related reflection factor with the largest occurring amount and any phase in the adjusted state r = 0 with respect to 91 ' and also after another setting of the variable variables of the transformation element a frequency fy occurring at a different frequency in this frequency range to a second predetermined (complex) resistance RJ, in which the Frequency fy existing (complex) consumer resistance Ny is to be transformed, related reflection factor with the largest occurring amount and to transform any phase into the state r = 0 adapted with respect to 9 ' .
Wegen der Periodizität der elektromagnetischen Wellen auf der Hochfrequenzleitung kann der Ab- stand d der beiden Transformationsglieder auch ein ungeradzahliges Vielfaches des oben angegebenen Wertes sein. Es ist aber zweckmäßig, den kleinsten Wert zu wählen, damit die Anpassungstransformation möglichst breitbandig ist. Eine Transformationsanordnung mit einem bestimmten Abstand d der Transformationsglieder ist nämlich nicht nur für zwei Frequenzen f, und f, für die die angegebene Formel genau gilt, verwendbar, sondern in einem gewissen Frequenzbereich, der in der Umgebung von liegt. Wenn die erfindungsgemäße Transformationsanordnung bei zwei beliebigen Frequenzen fl und f, in einem begrenzten Frequenzbereich verwendet werden soll und die Differenz der Frequenzen fl und f, dem Betrag nach in einem Bereich liegt, dessen Kleinstwert sich zum Größtwert verhält wie (1-a) : (1+a), wobei a eine positive Zahl kleiner als 1, vorzugsweise eine Zahl zwischen 1/, und 1 ist, dann soll der Mittenabständ der beiden Transformationsglieder etwa die Größe oder ein ungeradzahliges Vielfaches-ndm dieses Wertes haben, wobei if2-fl.1. das arithmetische Mittel des -Kleinstwertes und des Größtwertes der Frequenzdifferenzen des Bereiches-ist. Der notwendige Variationsbereich der veränderbaren Größen der beiden Transformationsglieder ist dann um so viel größer wie bei einer Verwendung für eine feste Frequenzdifferenz, daß jedes der Transformationsglieder einen Reflexionsfaktor vom Betrag bzw. in den bezüglich Rl' bzw. R,' angepaßten Zustand transformieren kann.Because of the periodicity of the electromagnetic waves in the high frequency line of the waste can stand d transformation of the two members also an odd multiple of the above value be. However, it is advisable to choose the smallest value so that the adaptation transformation is as broadband as possible. A transformation arrangement with a certain distance d between the transformation elements can namely not only be used for two frequencies f, and f, for which the specified formula applies precisely, but in a certain frequency range, which is in the vicinity of lies. If the transformation arrangement according to the invention is to be used at any two frequencies fl and f, in a limited frequency range and the difference between the frequencies fl and f, in terms of amount, is in a range whose minimum value is related to the maximum value as (1-a) : ( 1 + a), where a is a positive number smaller than 1, preferably a number between 1/1 and 1 , then the center-to-center distance of the two transformation elements should be approximately the same size or an odd multiple ndm of this value, where if2-fl.1. is the arithmetic mean of the minimum value and the maximum value of the frequency differences in the range. The necessary range of variation of the variable sizes of the two transformation elements is then so much larger than when used for a fixed frequency difference that each of the transformation elements has a reflection factor of the magnitude respectively. can transform into the state adapted with respect to Rl 'or R,'.
Wenn z. B. eine Vergrößerung des Variationsbereiches der Abgleichelemente um etwa 400/, gegenüber dem Wert bei optimäler Dimensionierung zulässig ist, also rl+ ## f2 - rl, r2+ -- f2 - r2 werden kann, dann ist die Transformationsanordnung mit einem Abstand d der Transformationsglieder für Fiequenzpaare f, f, brauchbar, bei denen sich Kleinstwert und Größtwert der Differenz lf,-fll wie (1-0,5) : (l+O,5) = 1: 3 verhalten, weil ist. Im gebräuchlichsten Anwendungsfall der Erfindung sind die vorgegebenen Widerstände N,', 9t2, in die der Verbraucherwiderstand bei zwei Frequenzen transformiert werden soll, gleich und vorzugsweise gleich dem Wellenwiderstand Z einer Hochfrequenzleitung. Der größte auftretende Betrag des Reflexionsfaktors sei dann r, Bei der Ermittlung des notwendigen Variationsbereiches der veränderbaren Größen der Transformationsglieder ist von diesem Betrag des Reflexionsfaktors auszugehen.If z. B. an increase in the range of variation of the adjustment elements by about 400 /, compared to the value with optimal dimensioning is permissible, i.e. rl + ## f2 - rl, r2 + - f2 - r2, then the transformation arrangement with a distance d of the transformation elements for Frequency pairs f, f, useful, in which the smallest value and the largest value of the difference lf, -fll behave like (1-0.5): (l + O, 5) = 1: 3 , because is. In the most common application of the invention, the specified resistances N, ', 9t2, into which the load resistance is to be transformed at two frequencies, are equal to and preferably equal to the characteristic impedance Z of a high-frequency line. The greatest amount of the reflection factor that occurs is then r. This amount of the reflection factor is to be used as the starting point for the determination of the necessary range of variation for the variable sizes of the transformation elements.
Bei einer bevorzugten Transformationsanordnung nach der Erfindung, bei der jedes der Transformationsglieder ein Paar ortsfester unabhängig voneinander veränderbarer Abgleichblindleitwerte aufweist, kann jeder der Abgleichblindleitwerte bei der tiefsten Frequenz positive und negative Werte etwa vom Betrag annehmen. Der Abstand der Blindleitwerte jedes der beiden Paare ist gleich und von der Größe l,. Dabei ist r, der größte auftretende Betrag des Reflexionsfaktors, Z der Wellenwiderstand der Hochfrequenzleitung und 1, gleich dem Achtel einer Wellenlänge A, die zwischen den Wellenlängen liegt, die zu den Randfrequenzen des Frequenzbereiches gehören, in dem die Transformationsanordnung betrieben werden soll.-.IM allgemeinen liegt 2, in der Nähe der zur Mittenfrequenz gehörenden Wellenlänge. Bei einer Koaxialleitung sind die genannten - Abgleichblindleitw ärte in einfacher Weise dadurch zu realisieren, daß zwei Paare Von im Wesentlichen konzentrierten Abgleichquerkapazitäten vorgesehen werden, jede Abgleichquerkapazität durch eine (oder zwei symmetrisch zur Abgleichquerkapazität angeordnete) im wesntlichen konzentrierte feste Längsinduktivität ergänzt wird und beide so beinessen werden, daß der Ersatzblindleitwert positive und negative Werte wie oben gefördert annehmen kann. Bei der Anwendung der Erfindung auf Lecherleitungen oder Hohlleitungen kann - es zweckmäßiger sein, die Abgleichblindleitwerte durch Stichleitungen zu verwirklichen, die in den geforderten Abständen an der jeweiligen Leitung angebracht werden.In a preferred transformation arrangement according to the invention, in which each of the transformation elements has a pair of stationary, independently changeable adjustment conductance values, each of the adjustment conductance values can have positive and negative values at the lowest frequency accept. The distance between the susceptance values of each of the two pairs is the same and of the size l ,. Here, r, the largest occurring amount of the reflection factor, Z is the wave resistance of the high-frequency line and 1, equal to the eighth of a wavelength A, which lies between the wavelengths that belong to the edge frequencies of the frequency range in which the transformation arrangement is to be operated. In general, 2 is close to the wavelength associated with the center frequency. In the case of a coaxial line, the mentioned - adjustment blind conductivities can be implemented in a simple manner by providing two pairs of essentially concentrated balancing cross capacitances, each balancing cross capacitance being supplemented by one (or two symmetrically arranged to the balancing cross capacitance) essentially concentrated fixed longitudinal inductance and both thus adding That the substitute conductance value can assume positive and negative values as promoted above. When the invention is applied to Lecher lines or hollow lines , it can be more expedient to implement the calibration blind conductance values by means of stub lines that are attached to the respective line at the required intervals.
Der Abgleich einer erfindungsgemäßen Transformationsanordnung kann in der Weise geschehen, daß die Abgleichelemente in zyklischer Reihenfolge wiederholt so eingestellt werden, daß die Summe der Quadrate der Rellexionsfaktoren bei den beiden Betriebsfrequenzen jeweils ein Minimum wird. Das Abgleichverfahren ist konvergent, wenn die durch die Erfindung gegebenen Bemessungsregeln eingehalten werden.The adjustment of a transformation arrangement according to the invention can done in such a way that the adjustment elements are repeated in cyclic order be adjusted so that the sum of the squares of the reflection factors at the both operating frequencies are each a minimum. The matching procedure is convergent, if the design rules given by the invention are observed.
Die Zeichnung gibt in ihrer F i g. 1 das Ersatzschaltbild einer Transformationsanordnung, bei der die veränderbaren Größen vier Parallelblindleitwerte sind, wieder, die zur Verminderung des Reflexionsfaktors bei zwei Frequenzen dienen kann, und in F i g. 2 ein praktisches Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.The drawing gives in its F i g. 1 again shows the equivalent circuit diagram of a transformation arrangement in which the variable quantities are four parallel conductance values, which can serve to reduce the reflection factor at two frequencies, and in FIG. 2 shows a practical embodiment according to the invention.
F i g. 1 zeigt das Ersatzschaltbild einer Transformationsanordnung in Form von vier in eine HochfrequenzleitungL eingeschalteten, unabhängig voneinander veränderbaren Blindleitwerten Yl, Y2, Y3, Y4. Das Ende der Leitung ist mit dem Verbraucher A abgeschlossen, der hier eine Sendeantenne ist. Die Transformationsanordnung hat die Aufgabe, die bei zwei Frequenzen fl und f2 bestehenden Widerstände Rl(f,) und N2(f2) des Verbrauchers A in den Wellenwiderstand Z der Leitung L zu transformieren. Ganz allgemein ist dazu eine Einrichtung mit wenigstens vier unabhängig veränderbaren Größen erforderlich, die die vier beliebigen, voneinander unabhängigen Größen der Verbraucherwiderstände, nämlich Re(D#1); Im(N1); Re(N2); Im(R2) in die Werte -9,' = R,' = Z transformieren sollen.F i g. 1 shows the equivalent circuit diagram of a transformation arrangement in the form of four independently changeable susceptance values Y1, Y2, Y3, Y4 connected to a high-frequency line L. The end of the line is terminated with consumer A , which is a transmitting antenna here. The task of the transformation arrangement is to transform the resistances Rl (f,) and N2 (f2) of the consumer A , which exist at two frequencies fl and f2 , into the characteristic impedance Z of the line L. Quite generally, a device with at least four independently changeable variables is required for this, which can contain the four arbitrary, mutually independent variables of the load resistances, namely Re (D # 1); Im (N1); Re (N2); Im (R2) should transform into the values -9, ' = R,' = Z.
Im folgenden soll eine Anordnung beschrieben werden, bei der an vier festen Stellen einer homogenen Hochfrequenzleitung im wesentlichen konzentrierte Parallelblindleitwerte oder Serienblindwiderstände eingeschaltet sind; die Ausdehnung dieser Elemente sei also klein gegen die kürzeste Betriebswellenlänge. Bei kleinen Fehlanpassungen, d. h. bei kleinen Reflexionsfaktoren des Verbrauchers, wie es bei Sendeantennen meist der Fall ist - speziell bei Sendeantennen im Fernsehbereich trifft es immer zu -, sind diese konzentrierten Zusatzblindleitwerte bzw. -widerstände klein (d. h. ihre mit dem Wellenwiderstand normierten Betiäge sind klein gegen 1), also ohne besonderen Aufwand realisierbar, wenn sie bestimmte Abstände voneinander haben, die von den Betriebsfrequenzen irgendwie abhängen. Unter den gleichen Voraussetzungen kann ein positiver Serienblindwiderstand mit guter Genauigkeit durch einen negativen Parallelblindleitwert ersetzt werden, und es gilt das Ersatzschaltbild nach Fig. 1, in dem die Leitwerte Y,... Y, rein imaginär und von positiven zu negativen Werten veränderbar sind. Man kann zeigen, daß bei optimaler Bemessung ihrer Abstände l,., 1" 1, der Betrag der - Blindleitwerte Y bei der tieferen Frequenz nicht größer als etwa ist, wobei r() der größte auftretende Betrag des Reflexionsfaktors ist, den ' der Verbraucherwiderstand bezüglich des Widerst a-ndds Z, in den er transformiert werden soll, hat.In the following, an arrangement is to be described in which essentially concentrated parallel reactive conductance values or series reactive resistances are switched on at four fixed points of a homogeneous high-frequency line; the expansion of these elements is therefore small compared to the shortest operating wavelength. In the case of small mismatches, i. H. with small reflection factors of the consumer, as is usually the case with transmission antennas - especially for transmitting antennas in television always is it true - are these concentrated Zusatzblindleitwerte or resistors small (ie their normalized by the characteristic impedance Betiäge are small compared first. ), i.e. realizable without any special effort if they have certain distances from one another that somehow depend on the operating frequencies. Under the same conditions, a positive series reactance can be replaced with good accuracy by a negative parallel reactance, and the equivalent circuit diagram according to FIG. 1 applies, in which the conductance values Y, ... Y, are purely imaginary and can be changed from positive to negative values. One can show that at the optimum design of their distances l, 1 '1, the amount of the -. Susceptances Y at the lower frequency is not greater than about where r () is the largest occurring amount of the reflection factor is, the 'consumer resistance of the resistors NDDs a-Z, in which it is to be transformed has respect.
Bei der Realisierung eines solchen transformationsvierpols ist es jedoch zweckmäßig, --die Abgleichelemente, durch--die die Leitwertpaare Y"'--Y#'und Y3, Y4 verwirklicht werden, zu.zwei untereinander gleichen Baugrup#en zusammenzutassen-, die in einem größeren Frdquenzbereich - auch selbständig - verwendbar si `nd.When realizing such a four-pole transformation, however, it is advisable to combine - the adjustment elements, through which the master value pairs Y "'- Y #' and Y3, Y4 are realized into two identical assemblies - which are in a larger frequency range - also independently - can be used.
Die Lä:äädu.l, und' 1"» werden also einer noch zu bestimmenden Lange 1, gleichgemacht und die Abgleicheleniente mit-- gleichem Variationsbereich ausgeführt.'Die in dieser Weise bemessenen Baugruppen werden[ -durch ein Leitungsstück der- Länge 12 verbunden, dessen Länge von Fall zu Fall, entsprechend den gewählten Betriebsfrequenzen, unterschiedlich ist.The Lä: äädu.l, and '1 "" are thus made equal to a length 1, which has yet to be determined, and the alignment elements are carried out with the same range of variation , the length of which varies from case to case, depending on the operating frequencies selected.
Bei eineiü'evöntuell erforderlichen FreqüenzWechsel biaucht -als ö- - n- Ü r- ein Leitungsstück ausgewechselt zu werden. Wird-der Mittenabstand 12+1, der Leitwertpaare gleich- und die Läng6 1, gleich einem Achtel einer Wellenläiige,A, gemacht, die -zwischen den Grenzwellenlängen: des vorgesehenen Fr - equenzbereiches liegt, so braucht der Einstellwert der Abgleichelemente um nicht mehr als etwa 100j, (je nach Breite des Frequenzbereiches) gegenüber dem bei optimaler Bemessung aller Abstände vergrößert zu werden.In eineiü'evöntuell required FreqüenzWechsel biaucht -as ö- - n r- Ü a piece of line to be replaced. If-the center-to-center distance is 12 + 1, the master value pairs equal- and the Läng6 1, equal to one eighth of a Wellenläiige, A made that -between the cutoff wavelengths: the intended frequency range, the set value need of tuning elements by not more than about 100 j, (depending on the width of the frequency range) over the to be increased with optimal dimensioning of all distances.
Soll die Tra:ngförmationsanordnung bei beliebigen Frequenzpaaren des Frequenzbereiches ohne Änderung- des Leitungsstückes 1, betrieben werden, so ist eine entsprechende Vergrößerung des Einstellbereiches der Abgleichelemente vorzusehen. Wie es schon oben im allgemeinen Zusammenhang erwähnt worden ist, muß, wenn sich die größte auftretende Frequenzdifferenz zur kleinsten auftretenden Frequenzdifferenz wie 3-.1 verhält, der Einstellbereich der Abgleichelemente um etwa 40 0/, vergrößert werden. Der Mittenabstand 1,+1, der Leitwertpaare ist dann gleich zu machen, wobei 1 das arithmetische Mittelder extremen Frequenzdifferenz ist. If the transmission arrangement is to be operated at any frequency pairs in the frequency range without changing the line section 1, a corresponding increase in the adjustment range of the adjustment elements must be provided. As has already been mentioned above in the general context, if the largest occurring frequency difference is related to the smallest occurring frequency difference such as 3-1, the adjustment range of the adjustment elements must be increased by about 40 Ω / □. The center-to-center distance 1, + 1, of the master value pairs is then the same where 1 is the arithmetic mean of the extreme frequency difference.
Der Abstand l# inuß so bestimmt werden, daß der Einstellbmich der Abgleichelemente, dererforderlichist, damit die einzelne-Baugruppe in dem vorgesehenen Frequeimbereich jeden Reflexionsfaktor bis zu demgegebenen Betrag r. in Anpassung transformieren kann, möglichst- klein ist. Der genau- e- Wert von 1, hängt von der technischen Realisierung der Abgleichelemente ab (z. B. von Querschnittsveränderungen des Innenleiters).The distance l # must be determined in such a way that the adjustment of the adjustment elements is necessary so that the individual assembly can use each reflection factor up to the given amount r in the intended frequency range. can transform into adaptation, is as small as possible. The exact e value of 1 depends on the technical implementation of the adjustment elements (e.g. on changes in the cross-section of the inner conductor).
Bei praktischen Ausführungen ergab sich ein Wert von 1" der etwa bei einem Achtel der zu der Mittenfrequenz des Frequenzbereiches gehörenden Wellenlänge lag.In practical implementations, a value of 1 "resulted from about one eighth of the wavelength belonging to the center frequency of the frequency range lay.
In F i g. 2 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Transformationsanordnung nach der Erfindung in koaxialer Bauweise 'dargestellt. Die Transformationsanordnung, die aus zwei gleichen Transformationsbaugruppen la, 1 b und aus einem Leitungsstück 2 besteht, ist in eine koaxiale Energieleitung 6, die von einem Hochfrequenzsender S zu einer Sendeantenne A führt, in der Nähe der Antenne eingeschaltet. Jede der beiden Baugruppen la, lb enthält zwei Abgleichelemente, die als in die Leitung geschaltete Querkapazitäten angesehen-. werden können, deren Größe von positiven zu nega7tiven Werten veränderbar ist. Die Realisierung eines solchen Abgleichelementes besteht in einer Kombination einer festen Längsinduktivität mit einer variablen Querkapazität. Es wäre natürlich auch die Kombination einer festen' Querkapazität mit einer variablen Längsinduktivität denkbar, doch ließe sich eine variable Längsinduktivität viel schwerer herstellen. In der Darstellung der Baugruppe la ist der Außenleiter zum Teil entfernt, so daß der Aufbau der Abgleichelemente zu erkennen ist. Die Längsinduktivität wird durch eine stückweise Querschnittsverminderung 3 a des Innenleiters 3 erzeugt, deren Länge kleiner oder ungefähr gleich L' 2 ist, die Querkapazität durch ein, kurzes koaxiales Leitungsstück, dessen in seiner Länge durch Schraubstücke stufenweise veränderbarer Innenleiter 4 an der Querschnittsverminderung 3a angebracht ist und dess en in einer Führung5a des Baugruppengehäuses- gehaltener Außenleiter5 in der Längsrichtung'di#ses. Leitungsstückes stetig verschiebbar ist. Der Abstand der Abgleichelemente hat die Größe 1.. Das Leitungsstück 2 zwischen den Baugruppen la und 1 b ist so bemessen, daß deren Mittenaibstand d = 1,+1, den oben geforderten Wert hat. Der Abgleich der Transformationsanordnung kann in folgender Weise vorgenommen werden: An das senderseitige Ende der auf der anderen Seite mit der Antenne abgeschlossenen Transf-ormationsanordnung werden zwei Meßsender mit den Frequenzen fl und f, sowie zwei Reflektometer angeschlossen, mit denen auf die Frequenzen fl und f, abgestimmte selektive Empfänger verbunden sind. Deren Anzeige liefert sofort die Reflexionsfaktoren r, und r, bei den Frequenzen f, und f, Wird eines der Abgleichelemente verstellt, ändern sich die Anzeigen der Empfänger. Die richtige Einstellung ist erreicht, wenn die Summe der Quadrate der Anzeigenwerte r,2+r22 ein Minimum ist, was bei einiger Übung leicht abzuschätzen ist. Die Abgleichelemente werden in zyklischer Reihenfolge wiederholt in der angegebenen Weise eingestellt, bis-die Reflexionsfaktoren genügend klein sind.In Fig. 2 shows a practical embodiment of a transformation arrangement according to the invention in a coaxial design. The transformation arrangement, which consists of two identical transformation assemblies 1 a , 1 b and a line section 2, is switched into a coaxial power line 6, which leads from a high-frequency transmitter S to a transmitting antenna A , in the vicinity of the antenna. Each of the two assemblies la, lb contains two balancing elements, which are viewed as cross capacitances connected into the line. whose size can be changed from positive to negative values. The implementation of such a balancing element consists in a combination of a fixed series inductance with a variable transverse capacitance. It would of course also be conceivable to combine a fixed transverse capacitance with a variable series inductance, but it would be much more difficult to produce a variable series inductance. In the representation of the assembly la, the outer conductor is partially removed, so that the structure of the adjustment elements can be seen. The longitudinal inductance is generated by a piecewise cross-section reduction 3 a of the inner conductor 3 , the length of which is less than or approximately equal to L '2, the transverse capacitance by a short coaxial line piece, the inner conductor 4 of which is attached to the cross-section reduction 3 a in its length by screwing pieces and the outer conductors 5 held in a guide 5a of the module housing in the longitudinal direction 'di # ses. Line piece is continuously displaceable. The distance between the adjustment elements is 1 .. The line section 2 between the assemblies la and 1 b is dimensioned so that their center distance d = 1, + 1, the value required above Has. The adjustment of the transformation arrangement can be carried out in the following way: Two measuring transmitters with the frequencies fl and f, as well as two reflectometers with which the frequencies fl and f can be connected to the transmitter-side end of the transformation arrangement closed on the other side with the antenna , matched selective recipients are connected. Their display immediately provides the reflection factors r, and r, at the frequencies f, and f, If one of the adjustment elements is adjusted, the displays of the receivers change. The correct setting has been reached when the sum of the squares of the display values r, 2 + r22 is a minimum, which is easy to estimate with a little practice. The adjustment elements are set repeatedly in the specified manner in a cyclical sequence until the reflection factors are sufficiently small.
Ein Berechnungsbeispiel soll die Beschreibung der Erfindung ergänzen. z Berechnungsbeispiel Als Frequenzbereich wird der Fernsehbereich IV/V mit den Grenzfrequenzen fi = 470 MHz, fil # 790 MHz gewählt, die Betriebsfrequenzen seien fl = 498 MHz, f, = 658 MHz, der größte auftretende Betrag des Reflexionsfaktors sei ro = 0,1 (s = 1,22), der Wellenwiderstand der Energieleitung, in den der Verbraucherwiderstand transformiert werden soll, sei Z # 60r.An example calculation is intended to supplement the description of the invention. Calculation example The TV range IV / V with the limit frequencies fi = 470 MHz, fil # 790 MHz is selected as the frequency range, the operating frequencies are fl = 498 MHz, f, = 658 MHz, the greatest amount of the reflection factor is ro = 0.1 (s = 1.22), the wave resistance of the power line, into which the consumer resistance is to be transformed, is Z # 60r.
a) Ermittlung der Länge 1, Zu der FrequenzfI gehört die Wellenlänge zu fn die Wellenlänge Abgleichelementen im ganzen Frequenzbereich Dajede Baugruppe von zwei verwendbar sein soll, liegt die Größe der Länge 10 zwischen und Bei einigen praktischen Ausführungen ergab sich als günstigster Wert 1, = 6,1 cm.a) Determination of the length 1, the wavelength belongs to the frequency fI to fn the wavelength adjustment elements in the entire frequency range Since each assembly is intended to be usable by two, the size of length 10 is between and In some practical versions, the most favorable value was 1. = 6.1 cm.
b) Ermittlung des Mittenabstandes der Baugruppen. mit je zwei Abgleichelementen c) Größter Abgleichwert der Abgleicheleinbhte;' Größter Abgleichwert: Größte Abgleichkapazität: b) Determination of the center-to-center distance of the assemblies. with two adjustment elements each c) Largest adjustment value of the adjustment units; ' Largest adjustment value: Largest adjustment capacity:
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DET26754A DE1227529B (en) | 1964-08-07 | 1964-08-07 | Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DET26754A DE1227529B (en) | 1964-08-07 | 1964-08-07 | Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1227529B true DE1227529B (en) | 1966-10-27 |
Family
ID=7553031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DET26754A Pending DE1227529B (en) | 1964-08-07 | 1964-08-07 | Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1227529B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3027714A1 (en) * | 1980-07-19 | 1982-02-11 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Transmission line twin frequency terminal connection - uses transformation sections to transform impedances within given range |
-
1964
- 1964-08-07 DE DET26754A patent/DE1227529B/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3027714A1 (en) * | 1980-07-19 | 1982-02-11 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Transmission line twin frequency terminal connection - uses transformation sections to transform impedances within given range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102011012811B4 (en) | Electronically controlled high-frequency phase shifter with analog adjustable phase | |
| DE1947255A1 (en) | Microwave phase shifter | |
| DE894576C (en) | Arrangement for the transmission of two or more waves over lines | |
| DE2944957A1 (en) | MICROWAVE CONTROL | |
| DE4291983C2 (en) | Tunable maximum frequency bandstop filter device | |
| DE678435C (en) | Electrical network, in particular filter or phase-delaying network, consisting of a cross member or an equivalent network | |
| DE2910813A1 (en) | ROUND BEAM MULTI-BAND ANTENNA | |
| DE1227529B (en) | Transformation arrangement for adapting a consumer to its feed line at high frequencies and method for their adjustment | |
| EP0696743B1 (en) | Method of and automatic auxiliary apparatus for tuning an NMR detection coil | |
| DE667275C (en) | Wave filter, in particular of asymmetrical shape, with a constant and real wave resistance in the passband and stopband | |
| DE1766285A1 (en) | Broadband antenna | |
| DE871324C (en) | Arrangement to compensate for changes in impedance occurring at points of interference along ultra-high frequency transmission lines | |
| EP0044909B1 (en) | High-frequency multiple-distribution circuit arrangement | |
| DE874921C (en) | Filter arranged between two amplifier tubes | |
| DE2422843C3 (en) | Adjustable damping element for especially short electromagnetic waves | |
| DE1541951A1 (en) | Locking circuit for electrical equipment | |
| DE970232C (en) | Arrangement for coupling a high frequency source to a consumer | |
| DE3027714C2 (en) | ||
| DE4304013C2 (en) | Arrangement for the transmission of alternating signal voltages, in particular sound signals via a line | |
| DE972852C (en) | Ultra high frequency band filter for transmission lines of electromagnetic vibrations | |
| DE1541723C (en) | High-performance microwave switch with a high switching ratio | |
| DE1516824B2 (en) | Distribution circuit for dividing high frequency energy | |
| EP0149793B1 (en) | Delay equalizer with continuously or stepwise adjustable delay characteristics | |
| DE669270C (en) | Tunable coupling and selection device | |
| DE507435C (en) | Method for aperiodic frequency selection |