DE1271230B - Hochfrequenz-Symmetriertransformator - Google Patents

Description

• Hochfrequenz-Symmetriertransformator Die Erfindung läßt sich bei Transformatoren zwischen Leitungen oder Schaltungsteilen mit untereinander verschiedenen Wellenwiderständen bzw. Anpassungswiderständen anwenden, die gleichzeitig zur Umsymmetrierung zwischen unsymmetrischen oder symmetrischen Anschlüssen dienen.
• Dabei wird von einer bekannten Einrichtung ausgegangen, bei der zur Transformation und Symmetrierung Leitungsstücke verwendet werden, die zu fest gekoppelten Spulenpaaren aufgewickelt werden, und deren Anschlüsse auf der hochohmigen Seite miteinander in Reihe, auf der niederohmigen aber zueinander parallel geschaltet sind (deutsche Patentschrift 846874). Bekannt sind auch Spulenpaare, bei denen die Einzelspulen verschiedene Durchmesser und verschiedene Windungszahlen haben. Jedoch wurde bei solchen Anordnungen bisher anscheinend versucht oder jedenfalls stillschweigend vorausgesetzt, die Induktivitäten beider Einzelspulen gleichzumachen (deutsche Patentschrift 846 874, Anspruch 6).
• Die bisher bekannten Symmetriertransformatoren nach dem oben beschriebenen Prinzip haben den Nachteil, daß sie an der symmetrischen, hochohmigen Seite noch eine unerwünschte, unsymmetrische Spannung liefern, wenn an der unsymmetrischen, niederohmigen Seite eine Spannung eingespeist wird. Das ist besonders dann der Fall, wenn der Hochfrequenz-Symmetriertransformator für hohe Leistungen verwendet wird, wo sich die Spulenpaare nicht so eng wickeln lassen, wie es nötig ist, damit die Gleichtaktinduktivität genügend groß wird. Die unerwünschte, unsymmetrische Spannung an der symmetrischen Seite läßt sich bisher auf einfache Weise nur für eine einzige Frequenz unterdrücken (deutsche Patentschrift 1 121668, Spalte 6 oben). Zur breitbandigen, guten Symmetrierung sind bisher aufwendige Schaltungen nötig (beispielsweise deutsche Patentschrift 1 107 306). Es ist Aufgabe der Erfindung, die unerwünschte, unsymmetrische Spannung am symmetrischen Ausgang auf einfache Weise innerhalb eines breiten Frequenzbandes zu unterdrücken oder wenigstens in wesentlichem Maße herabzusetzen oder bei Umkehr der Übertragungsrichtung zu verhindern, daß eine etwa auf der symmetrischen Seite vorhandene, unsymmetrische Spannung auf die unsymmetrische Seite gelangt. Es genügt in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung, nur eine Anordnung für die erstgenannte Übertragungsrichtung zu berücksichtigen, wegen der Umkehrbarkeit eines passiven Vierpols. Der Hochfrequenz-Symmetriertransformator hat zwei aus magnetisch fest miteinander gekoppelten Spulen bestehende Spulenpaare, deren Anschlüsse auf der hochohmigen, symmetrischen Seite miteinander in Reihe und auf der niederohmigen, unsymmetrischen Seite zueinander parallel geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt der Spulenpaare auf der hochohmigen Seite mit Erde bzw. Masse verbunden ist. Dieser Hochfrequenz-Symmetriertransformator enthält erfindungsgemäß wenigstens ein Spulenpaar aus Spulen mit derartig verschieden gewählten Induktivitäten, daß dadurch die unsymmetrische Spannung am symmetrischen Ausgang verringert wird, bzw. bei Umkehr der übertragungsrichtung eine auf der symmetrischen Seite vorhandene unsymmetrische Spannung nur in geringem Maße auf den unsymmetrischen Ausgang gelangt.
• Vorzugsweise soll der Mittelwert aus den beiden Leiterlängen der Spulen eines Spulenpaares mit dem des anderen etwa übereinstimmen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung soll das Verhältnis der beiden Induktivitäten eines jeden Spulenpaares ungefähr gleich dem Quadrat des für beide Spulenpaare etwa gleichen Kopplungsfaktors sein, mit dem die beiden Spulen miteinander gekoppelt sind, wobei die untereinander etwa gleichen Induktivitäten derjenigen Spulen die größeren sind, die mit den Anschlußklemmen der symmetrischen Seite verbunden sind. Es genügt aber auch, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung das Verhältnis der beiden Induktivitäten eines jeden Spulenpaares ungefähr gleich dem Quadrat des Kopplungsfaktors ist, mit dem die beiden Spulen desselben Spulenpaares miteinander gekoppelt sind, und wenn die Gleichung (1 - ki) Lii = (1 - ki) Lzz erfüllt ist, mit k, bzw. k.2 = Kopplungsfaktor des einen bzw. anderen Spulenpaares, und L" bzw. f22 = Induktivität derjenigen Spule im einen bzw. anderen Spulenpaar, die mit den Anschlußklemrnen der erdsymmetrischen Seite verbunden ist.
• Dadurch wird die unsymmetrische Spannung am symmetrischen Ausgang zu Null, wie es sich wenigstens für tiefe Frequenzen rechnerisch nachweisen läßt, und wie es experimentell bestätigt wurde.
• Die besondere Ausführungsform der Erfindung, die mit Spulenpaaren mit untereinander annähernd gleichen Induktivitäten einander entsprechender Spulen ausgeführt ist, hat den Vorteil, daß die Symmetriereigenschaften des Hochfrequenz - Symmetriertransformators für hohe Frequenzen optimal werden.
• Entsprechend weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die Spulenpaare als zweigängige Schrauben gewickelt sein, wobei eine Spule eine Windung mehr besitzt als die andere, und beide Randwindungen des Spulenpaares zu derselben Spule gehören; oder die beiden Spulen eines Spulenpaares können in an sich bekannter Weise ineinanderliegende koaxiale Zylinderspulen mit verschiedenen Durchmessern und gleichen oder verschiedenen Windungszahlen sein, wodurch leicht erreicht werden kann, daß sich die Induktivitäten der beiden Spulen in beliebiger Weise voneinander unterscheiden.
• Schließlich können bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Mittelwerte aus den beiden Leiterlängen der SRulenpaare bei der höchsten Betriebsfrequenz kleiner als eine Viertelwellenlänge sein. Dadurch können Resonanzen vermieden werden, die immer auftreten können, wenn die Leitungsstücke von Transformatoren der hier verwendeten Bauart in die Größenordnung einer Viertelwellenlänge kommen. Bisher war eine Verringerung der Leiterlängen der Spulenpaare bei der höchsten mit einer Verschlechterung der Symmetrierwirkung .im Frequenzbereich außerhalb der Resonanzfrequenz verbunden. Durch die Anwendung der Erfindung wird die Symmetrierwirkung verbessert. Natürlich sollte aber auch bei Ausführungsformen der Erfindung darauf geachtet werden, daß die Spuleninduktivitäten bei gegebener Leiterlänge und übertragener Leistung möglichst groß werden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Eifindung gezeigt. Die Hochfrequenzstromquelle 1 ist auf der unsymmetrischen Seite angeschlossen. Der Widerstand 2 bildet auf der symmetrischen Seite den Ausgangswiderstand. Eine Seite der Stromquelle 1 und der Verbindungspunkt zweier Spulen auf der hochohmigen Seite sind mit Erde bzw. Masse verbunden. Die Kopplungsfaktoren und die Induktivitäten Lii, L2z der Spulenpaare können untereinander gleich sein, sie sind aber größer als die ebenfalls untereinander gleichen Induktivitäten Lit, 1-2i, was dadurch angedeutet ist, daß jeweils eine Spule eines Spulenpaares eine Windung mehr hat als die andere. Für die Kopplungsfaktoren ki, k2 soll gelten Oder aber die Induktivitäten L11, L22 und die Kopplungsfaktoren k1, k2 können gemäß der Gleichung dimensioniert sein unter Einhaltung der Gleichung Gegenüber den bekannten Symmetriertransformatoren haben Ausführungsformen der Erfindung bessere Symmetrierwirkung oder erzielen eine gute Symmetrierwirkung zumindest mit einfacheren Mitteln als bisher bekannt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Hochfrequenz-Symmetriertransformator mit zwei aus magnetisch fest miteinander gekoppelten Spulen bestehenden Spulenpaaren,' deren Anschlüsse auf der hochohmigen, erdsymmetrischen Seite miteinander in Reihe und auf der niederohmigen, erdunsymmetrischen Seite zueinander parallel geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt (3) der Spulenpaare auf der hochohmigen Seite mit Erde bzw. Masse verbunden ist, d a -durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spulenpaar aus Spulen mit derartig verschieden gewählten Induktivitäten besteht, daß dadurch die unsymmetrische Spannung am symmetrischen Ausgang verringert wird bzw. bei Umkehr der Ubertragungsrichtung eine auf der erdsymmetrischen Seite vorhandene erdunsymmetrische Spannung nur in geringem Maße auf den erdunsymmetrischen Ausgang gelangt.
2. 2. Hochfrequenz-Symmetriertransformatornach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert aus den beiden Leiterlängen der Spulen eines Spulenpaares mit dem des anderen etwa übereinstimmt. -
3. 3. Hochfrequenz-Symmetriertransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Induktivitäten eines jeden Spulenpaares ungefähr gleich dem Quadrat des für beide Spulenpaare etwa gleichen Kopplungsfaktors ist, mit dem die beiden Spulen miteinander gekoppelt sind, wobei die untereinander etwa gleichen Induktivitäten derjenigen Spulen die größeren sind, die mit den Anschlußklemmen der erdsymmetrischen Seite verbunden sind.
4. 4. Hochfrequenz-Symmetriertransformatornach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Induktivitäten eines jeden Spulenpaares ungefähr gleich dem Quadrat des Kopplungsfaktors ist, mit dem die beiden Spulen desselben Spulenpaares miteinander gekoppelt sind, und daß die Gleichung erfüllt ist, mit ki bzw. k2 = Kopplungsfaktor des einen bzw. anderen Spulenpaares, und Lii bzw. L2,2 = Induktivität derjenigen Spule im einen bzw. anderen Spulenpaar, die mit den Anschlußklemmen der erdsymmetrischen Seite verbunden ist.
5. 5. Hochfrequenz-Symmetriertransformatornach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Spulenpaare, die als zweigängige Schrauben gewickelt sind, und bei denen eine Spule eine Windung mehr besitzt als die andere, wobei beide Randwindungen des Spulenpaares zu derselben Spule gehören.
6. 6. Hochfrequenz-Symmetriertransformator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen eines Spulenpaares in an sich bekannter Weise ineinanderliegende koaxiale Zylinderspulen mit verschiedenen Durchmessern und gleichen oder verschiedenen Windungszahlen sind.
7. 7. Hochfrequenz-Symmetriertransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwerte aus den beiden Leiterlängen der Spulenpaare bei der höchsten Betriebsfrequenz kleiner als eine Viertelwellenlänge sind.