DE1275641B - Phasenschieberschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MjTim PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIp

H03h

Deutsche Kl.: 21a4-74

Nummer: 1275 641

Aktenzeichen: P 12 75 641.1-35 (C 32002)

Anmeldetag: 30. Januar 1964

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasenschieberschaltung für die Übertragung von elektrischen Signalen in einem Frequenzband mit der Mittelfrequenz /₀, bestehend aus einem Zirkulator mit zwei Anschlüssen, welche mit der ankommenden Leitung bzw. der abgehenden Leitung für die Signale verbunden sind, und mit wenigstens einem weiteren Anschluß, der an eine Blindwiderstandsschaltung angeschlossen ist, die eine in dem Frequenzband liegende Resonanzfrequenz hat.

Eine bekannte Schaltung dieser Art dient als Frequenzweiche zur Abtrennung einer Frequenz aus einer Mischung von Frequenzen. Zu diesem Zweck ist die Blindwiderstandsschaltung ein Bandsperrfilter, das auf die abzutrennende Frequenz abgestimmt ist. Die Signalkomponente mit dieser Frequenz erscheint dann an dem mit der abgehenden Leitung verbundenen Anschluß, während die übrigen Signalkomponenten am Ausgang des Bandsperrfilters abgenommen werden können. An diesem Ausgang kann eine weitere Frequenzweiche angeschlossen sein, deren Bandsperrfilter auf die nächste abzutrennende Frequenz abgestimmt ist usw., so daß schließlich mit einer entsprechenden Anzahl von Frequenzweichen eine Trennung aller Frequenzen möglich ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschieberschaltung zu schaffen, die eine vorgegebene Frequenzabhängigkeit der Laufzeit ergibt.

Eine solche Schaltung kann insbesondere als Entzerrer zur Kompensation von Laufzeitunterschieden dienen, welche von anderen Organen eines Übertragungssystems hervorgerufen worden sind.

Bekanntlich erzeugen in den Übertragungssystemen für elektrische Wellen hoher Frequenz bestimmte Organe, beispielsweise die Bandfilter, eine Verzerrung der Form der übertragenen Welle, weil ihre Laufzeit nicht im ganzen nutzbaren Frequenzband konstant ist. Diese Erscheinung ist insbesondere bei den mit Frequenzmodulation arbeitenden Ubertragungssystemen nachteilig.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es bekannt, solchen Organen eine Entzerrungsschaltung hinzuzufügen, deren Laufzeit sich komplementär zu derjenigen der Organe ändert, so daß eine im wesentlichen konstante Gesamtlaufzeit erhalten wird. Es versteht sich von selbst, daß solche Entzerrungsschaltungen so aufgebaut sein müssen, daß sie nur eine möglichst geringe Dämpfung hervorrufen.

Durch Übertragung der aus einem Differentialübertrager mit zwei frequenzabhängigen Blindwiderständen bestehenden Phasenschieberschaltungen in Phasenschieberschaltung

Anmelder:

Compagnie G6n6rale d'ßlectricite", Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

8000 München 60, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Paul Boutelant, Bobigny, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 31. Januar 1963 (923 294)

den Bereich der Höchstfrequenzwellen ist es bekannt, eine solche Entzerrungsschaltung unter Verwendung von zwei Blindwiderständen zu bilden, die an zwei der vier Zweige eines im allgemeinen unter der Bezeichnung »magisches T« bekannten Differentialkopplers angeschlossen sind, dessen beide anderen Zweige den Eingang bzw. den Ausgang der Schaltung darstellen.

Es ist ferner bekannt, an Stelle des »magischen T« ein unter der Bezeichnung »Zirkulator« bekanntes Organ (Ringgabel oder Richtungsgabel) zu verwenden, mit dem das gleiche Ergebnis wie zuvor mit Hilfe eines einzigen Blindwiderstandes an Stelle von zweien erreicht werden kann, wobei der Zirkulator drei oder vier Anschlüsse haben kann, welche mit Koaxialgabeln oder Hohlleitern verbunden sind.

Bei diesen bekannten Schaltungen ist es aber schwierig, einen beliebigen vorgegebenen Frequenzgang der Laufzeit nachzubilden.

Nach einem älteren Vorschlag wird als Blindwiderstandsschaltung ein Leitungsnetzwerk verwendet, das aus mehreren miteinander gekoppelten Resonatoren besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als Entzerrer geeignete Phasenschieberschaltung für den VHF- und UHF-Bereich zu schaffen, bei welcher der Frequenzgang der Laufzeit leicht an einen vorgegebenen Verlauf angepaßt werden kann und die eine geringe Dämpfung aufweist.

Unter Verwendung einer Phasenschieberschaltung der eingangs angegebenen Art, wobei die Blind-

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Widerstandsschaltung aus einem Bandfilter besteht, den Fall ist t bei der Frequenz /₀ am größten, wäh-

wird dies nach der Erfindung dadurch erreicht, daß rend es zu beiden Seiten dieser Frequenz abnimmt,

das Bandfilter durch einen Hohlleiter gebildet ist, an In vielen Fällen ist es aber erforderlich, eine

dem entlang in Abständen, die im wesentlichen gleich schnellere Änderung der Verzögerungszeit t bei

einer beliebigen ganzen Zahl von Viertelphasen- 5 wachsender Frequenzabweichung (/—/₀) zu erreichen,

weilenlängen in dem Hohlleiter sind, Hohlraum- Diese Frequenzabweichung ist im wesentlichen gleich resonatoren angekoppelt sind, die im wesentlichen |/_fl*· Deshalb wird bei der Anordnung von Fig. 1

auf die Frequenz /„ abgestimmt sind, und daß an für das Organ S die in Fig. 2 dargestellte kompli-

dem nicht mit dem Zirkulator verbundenen Ende ziertere Anordnung verwendet,

des Hohlleiters ein Hohlraumresonator ängeschlos- io Die Anordnung von Fig. 2 besteht aus einem

sen ist, der gleichfalls im wesentlichen auf die Fre- Bandfilter, das durch zwei oder mehr in Abständen

quenz /₀ abgestimmt ist. liegende Hohlraumresonatoren 5_V S₂ usw. gebildet

Bei dem erfindungsgemäßen Phasenschieber kann wird, die entlang einem Hohlleiter 6 angekoppelt der Frequenzgang der Laufzeit durch die Zahl und sind, der durch eine Folge von Hohlleiterabschnitden Abstand der Hohlraumresonatoren beeinflußt 15 ten 6_V 6₂ usw. gebildet wird, wobei der letzte Hohlwerden, so daß es möglich ist, ihn an einen vorgege- leiterabschnitt durch einen Hohlraumresonator 5₃ benen Verlauf anzupassen. abgeschlossen ist. Sämtliche Hohlraumresonatoren 5_1S

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der S₂, S₃ sind auf die Frequenz /_fl abgestimmt und be-

Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt sitzen geeignete Kopplungsgrade mit dem Hohl·

F i g. 1 eine schematische Darstellung zur Erläute- 20 leiter 6.

rung des Prinzips der Phasenschieberschaltung nach Wenn eine Verzögerungszeit erhalten werden soll,

der Erfindung und die nur ein Maximum bei der Frequenz /₀ aufweist,

F i g. 2 die erfindungsgemäße Ausbildung eines gibt man den Hohlleiterabschnitten 6_V 6₂ die Länge

flÄSZÄWltal der all-

gemeinen Ausführungsform der Phasenschieber- Hohlleitern O₁ und 6₂ ist, während k eine ganze

schaltung. Die Zeichnung zeigt den Eingangshohl· Zahl ist.

leiter 1, der an den Anschluß^ eines Zirkulators 3 Wenn man dagegen eine Verzögerungszeit erhalten angeschlossen ist, den Ausgangshohlleiter 2, der an will, die ein Minimum bei der Frequenz /₀ und zwei den Anschluß C des Zirkulators 3 angeschlossen ist, 30 Maxima symmetrisch zu beiden Seiten dieser Freund eine Blindwiderstandsschaltung 5, die über einen quenz aufweist, gibt man den Hohlleiterabschnitten 6_V Hohlleiterabschnitt 4 mit dem Anschluß B des Zif- 6₂ die Länge
kulators 3 verbunden ist. (2 Ir -i- ¹W λ »
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise soll itJLJL

zunächst angenommen werden, daß die Blindwider- 35 ⁴
Standsschaltung 5 durch einen Hohlraumresonator wobei k stets eine ganze Zahl bedeutet,
gebildet ist, der an das Ende des dem Anschluß C Im ersten Fall, in welchem die Hohlleitergegenüberliegenden Verbindungshohlleiters 4 auf abschnitte 6_X und 6₂ Längen aufweisen, die ganzirgendeine bekannte Weise angekoppelt ist, beispiels- zahlige Vielfache der halben Phasenwellenlänge sind, weise mittels einer Blende, eines Schlitzes oder einer 40 erhält man unter der Annahme, daß die den Kopp-Kopplungsöffnung, lungsgrad mit dem Hohlleiter ausdrückenden Koeffi-Wenn mit / die Frequenz einer Welle bezeichnet zienten für alle Hohlraumresonatoren den gleichen wird, die in dem nutzbaren Frequenzband enthalten Weit D haben, für eine Anzahl η von Hohlraumist, das die Mittelfrequenz /₀ hat, und wenn mit χ resonatoren die Verzögerungszeit
die Größe ₄₅ 2b 1

bezeichnet wird, läßt siöh leicht zeigen, daß die durch

die Reflexion der Welle an dem Abschlußorgan 5 50 Als Beispiel läßt sich angeben, daß mit zwei entdes Hohlleiters hervorgerufene Verzögerungszeit t sprechend gekoppelten Hohlraumresonatofen für im wesentlichen folgenden Wert hat: /_d = 4170 MHz und eine Frequenzabweichung von

±15 MHz eine Abweichung der Verzögerungszeit

t == ² _„ . (i) um 54,6 Millimikrosekunden gegenüber der Ver-

^AZo η ι ^χΖ 55 zögerungszeit bei der Frequenz/₀ erhalten werden

"*" Z>^a kann.

Dieses Ergebnis entspricht dem Fall, daß die

Darin ist D ein Koeffizient, der von dem Kopp- Hohlraumresonatoren unter Berücksichtigung ihres lungsgrad zwischen dem Hohlraum und dem Hohl- Kopplungsgrades mit dem Hohlleiter 6 einen äußeleiter abhängt. Die Eigenverzögerungszeit des Hohl- 60 ren Gütefaktor (d. h. einen Gütefaktor, dessen Wert leiterabschnitts 4 ist praktisch vernachlässigbar, die vom Wellenwiderstand des Hohlleiters dargestellte wenn dieser Abschnitt kurz ist. Belastung berücksichtigt) des Wertes 200 haben. Die

Die Gleichung (1) zeigt, daß die Verzögerungs- von der gesamten Phasenschieberschaltung hervorzeit t sich symmetrisch mit der Frequenz zu beiden gerufene Dämpfung wird in erster Linie von den nur Seiten von f₆ ändert und daß durch die Wahl des 65 in einer Richtung übertragenden Elementen (gyro* Wertes des Koeffizienten D auf die Größe von t und magnetischen Stoffen, wie Ferriten) des Zirkulators auf die Schnelligkeit der Änderung dieses Wertes mit hervorgerufen und liegt in der Größenordnung von der Frequenz eingewirkt werden kann. Im vorliegen- einigen zehntel Dezibel.

Wenn dagegen der zweite Fall in Betracht gezogen wird, bei welchem die Hohlleiterabschnitte O₁ und 6₂ Längen haben, die ungeradzahlige Vielfache der Viertelphasenlänge sind, wird die Verzögerungszeit t durch eine kompliziertere rationale Funktion ausgedrückt, in welcher Polynome von χ im Zähler und im Nenner auftreten. Die Wahl von η und der Koeffizienten, beispielsweise D, ermöglicht wiederum die Einstellung des Wertes der Verzögerungszeit t und des Gesetzes ihrer Änderung mit der Frequenz, insbesondere der Werte von (/ — /₀), für welche diese Verzögerungszeit ein Maximum ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Phasenschieberschaltung für die Übertragung von elektrischen Signalen in einem Frequenzband mit der Mittelfrequenz /₀, bestehend aus einem Zirkulator mit zwei Anschlüssen, welche mit der ankommenden Leitung bzw. der abgehenden Leitung für die Signale verbunden sind, und mit wenigstens einem weiteren Anschluß, der an eine Blindwiderstandsschaltung angeschlossen ist, die eine in dem Frequenzband liegende Resonanzfrequenz hat, wobei die Blindwiderstandsschaltung aus einem Bandfilter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandfilter durch einen Hohlleiter gebildet ist, an dem entlang in Abständen, die im wesentlichen gleich einer beliebigen ganzen Zahl von Viertelphasenwellenlängen in dem Hohlleiter sind, Hohlraumresonatoren angekoppelt sind, die im wesentlichen auf die Frequenz (/_flJ abgestimmt sind, und daß an dem nicht mit dem Zirkulator verbundenen Ende des Hohlleiters ein Hohlraumresonator angeschlossen ist, der gleichfalls im wesentlichen auf die Frequenz (/₀) abgestimmt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 832 054.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1 241 503.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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