DE1300595B

DE1300595B - Circuit arrangement for connecting two high frequency generators of the same frequency to a common consumer

Info

Publication number: DE1300595B
Application number: DE1965ST024658
Authority: DE
Inventors: Heinecke Erich; Dr Heinrich; Hornung
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1965-11-18
Filing date: 1965-11-18
Publication date: 1969-08-07
Also published as: SE330400B; NL6616235A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Anschalten zwaier Hochfrequenzgeneratoren gleicher Frequenz an einen gemeinsamen Verbraucher, wobei sich die Amplituden der Spannungen der Generatoren unabhängig von ihrem gegenseitigen Verhältnis am Verbraucher addieren. Diese Aufgabe tritt bei Sendeanlagen auf, bei denen aus Sicherheitsgründen zwei Hochfrequenzgeneratoren auf einen gemeinsamen Ausgang wirken und die Anlage auch arbeitet, wenn einer der Generatoren ganz oder teilweise ausfällt, Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von Leistungskopplern, sogenannten »3-db-Kopplern«, Gebrauch gemacht, die für sich bekannt sind und in der Arbeit von W. Burkhardtsmaier und W. Buschb e c k in »Archiv für elektrische Ubertragung« (1962, S. 187 bis 197) beschrieben werden. Diese Koppler besitzen je zwei Eingänge und zwei Ausgänge.The invention relates to a circuit arrangement for switching on two high-frequency generators of the same frequency to a common consumer, the amplitudes of the voltages of the generators being independent of their mutual Add the ratio at the consumer. This task occurs with transmitter systems which for safety reasons two high-frequency generators on a common Output act and the system also works if one of the generators is completely or partially fails, When solving this task, power couplers, so-called »3-db couplers«, which are known for themselves and in the work of W. Burkhardtsmaier and W. Buschb e c k in "Archive for electrical transmission" (1962, Pp. 187 to 197). These couplers each have two inputs and two exits.

Es ist auch bekannt, zwei 3-db-Koppler mit Eingang und Ausgang in Serie zu schalten. Bei dieser Schaltung können ebenfalls zwei Eingangsschwingungen auf einen gemeinsamen Ausgang geführt werden (»Frequenz«, 1965, Nr. 3, S. 89 bis 96). Wenn auch dort an die Eingänge Spannungen sowohl verschiedener als auch gleicher Frequenz gelegt werden können, so ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, am Ausgang eine konstante Amplitude zu erhalten, wenn die Eingangsfrequenzen gleich sind.It is also known to have two 3-db couplers with input and output in To switch series. This circuit can also have two input oscillations to a common output ("Frequency", 1965, No. 3, p. 89 bis 96). Even if there at the inputs voltages both different and the same Frequency can be placed, however, it is not easily possible to am Output get a constant amplitude when the input frequencies are the same are.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwei Koppler in Kaskade geschaltet sind, an jedem Eingang des ersten Kopplers der Kaskadenschaltung einer der Generatoren und an einem der Ausgänge des letzten Kopplers der Verbraucher und an den anderen ein Absorber angeschlossen sind, wobei vor dem Eingang des ersten Kopplers ein Phasenschiebeglied liegt, das die Phasendifferenz der Spannungen beider Generatoren am Eingang auf Null einstellt, und vor dem Eingang des zweiten Kopplers ein Phasenschiebeglied liegt, das die Phasendifferenz der dem zweiten Koppler zugeführten Spannungen auf 90° einstellt.This is achieved according to the invention in that two couplers in Cascade are connected to each input of the first coupler of the cascade connection one of the generators and the consumer at one of the outputs of the last coupler and an absorber is connected to the other, with in front of the entrance of the first Coupler is a phase shifter, which is the phase difference between the voltages of both Zeroing generators at the input, and before the input of the second coupler a phase shifter is which the phase difference of the second coupler supplied Adjusts tensions to 90 °.

Zwischen den Eingängen eines jeden Kopplers werden zweckmäßig Phasenmeßvorrichtungen vorgesehen, die auf die Phasenschiebeglieder einwirken und die Phasendifferenz konstant halten.Phase measuring devices are expediently placed between the inputs of each coupler provided that act on the phase shifting elements and the phase difference is constant keep.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser ist F i g. 1 eine grundsätzliche Schaltungsanordnung nach der Erfindung und F i g. 2 eine abgeänderte Schaltungsanordnung, bei der insgesamt drei Generatoren einen gemeinsamen Verbraucher speisen.The invention is explained with reference to the drawing. In this is F i g. 1 shows a basic circuit arrangement according to the invention and FIG. 2 a modified circuit arrangement in which a total of three generators share a common Consumers dine.

Die beiden Generatoren G, und G2 mit den HF-Spannungen U, und U2 sind an den 3-db-Koppler I angeschaltet, wobei der Ausgang eines der Generatoren jedoch über eine Schiebeleitung S, geführt wird. Der Koppler I ist weiterhin über zwei Leitungen mit einem zweiten Koppler 1I verbunden, wobei in einem Zweig die Schiebeleitung SZ liegt. An den Ausgängen des Kopplers II liegt der Verbraucher R,, der hier die Form einer Antenne besitzt, bzw. der Widerstand R2, der hier als sogenannter Ballastwiderstand dargestellt ist. Zur Messung der Phase zwischen den Eingangsleitern zu den Kopplern 1 und 1I liegen die Phasenmesser P, und P2, die beispielsweise über automatische Regeleinrichtungen die Schiebeleitungen S, bzw. S2 so steuern, daß am Eingang des Kopplers I Gleichphasigkeit der Eingangsspannungen U, und U2 und am Eingang des Kopplers 1I der Phasenunterschied von 90° aufrechterhalten wird.The two generators G 1 and G2 with the HF voltages U 1 and U 2 are connected to the 3-db coupler I, but the output of one of the generators is routed via a shift line S 1. The coupler I is also connected to a second coupler 1I via two lines, the shift line SZ being in one branch. At the outputs of the coupler II is the consumer R ,, which here has the form of an antenna, or the resistor R2, which is shown here as a so-called ballast resistor. To measure the phase between the input conductors to the couplers 1 and 1I are the phase meters P, and P2, which control the shift lines S or S2, for example via automatic control devices, so that at the input of the coupler I, the input voltages U, and U2 and the phase difference of 90 ° is maintained at the input of the coupler 1I.

Die 3-db-Koppler, in F i g. 1 mit I bzw. 1I bezeichnet, bestehen im allgemeinen aus zwei parallelen, somit miteinander gekoppelten Leitungsstücken von je etwa 4 Länge der Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes in einem gemeinsamen Abschirmgehäuse mit zwei Eingangs- und zwei Ausgangsklemmen.The 3-db coupler, shown in FIG. 1 denoted by I or 1I, exist in the generally of two parallel, thus interconnected line sections of each about 4 length of the center frequency of the frequency band to be transmitted in one common shielding housing with two input and two output terminals.

Die Kopplung zwischen den beiden Leitungsteilen wird so eingestellt, daß beim Anlegen der Spannung U, des ersten Generators G, an die Klemme 1 in der Klemme 3 die Spannung # und beim Anlegen der Spannung U2 des zweiten Generators an Klemmen 2 in der Klemme 4 die Spannung # induziert wird.The coupling between the two line parts is set so that when the voltage U, of the first generator G, is applied to terminal 1 in terminal 3, the voltage # and when the voltage U2 of the second generator is applied to terminal 2 in terminal 4, the Voltage # is induced.

Dann ergibt sich für die Spannungsverhältnisse an den Klemmen 1 bis 4 folgendes: Fall l: Die beiden Generatoren haben gleiche Phase, jedoch verschiedene Amplitude.This then results in the voltage ratios at terminals 1 to 4 the following: Case 1: The two generators have the same phase, but different Amplitude.

Wenn U, an der Klemme 1 liegt, dann ist an Klemme 1 die Spannung U, , an Klemme 2 die Spannung 0, an Klemme 3 die Spannung U1 an Klemme 4 die Spannung j Wenn U2 an Klemme 2 liegt, ist an Klemme 1 die Spannung 0, an Klemme 2 die Spannung U2 , an Klemme 3 die Spannung j an Klemme 4 die Spannung Als Summen der Spannungen an den Klemmen 1 bis 4 ergibt sich an Klemme 1 die Spannung U, + 0 = U, , an Klemme 2 die Spannung U2 + 0 = U2, an Klemme 3 die Spannung - an Klemme 4 die Spannung Man ersieht somit, daß die ungleich vorausgesetzten Eingangsamplituden der beiden Generatoren zum Koppler 1 an den Ausgängen gleich sind, daß jedoch die gleichphasigen Eingänge, die als gleichphasig vorausgesetzt wurden, am Ausgang verschiedene Phase haben. Fall 2: Die Spannungen der beiden Generatoren am Eingang zum 3-db-Koppler sind gleich, haben aber einen Phasenunterschied von 90° gegeneinander.If U, is connected to terminal 1 , then voltage U, is at terminal 1 , voltage 0 at terminal 2, voltage U1 at terminal 3, and voltage j at terminal 4 When U2 is connected to terminal 2, voltage 0 is applied to terminal 1 , voltage U2 to terminal 2 , and voltage j to terminal 3 the voltage at terminal 4 As the sum of the voltages at the terminals 1 to 4 is obtained at terminal 1, the voltage U, + 0 = U, at terminal 2, the voltage U2 + 0 = U2 to terminal 3, the voltage - the voltage at terminal 4 It can thus be seen that the input amplitudes of the two generators to the coupler 1, which are assumed to be unequal, are the same at the outputs, but that the in-phase inputs, which were assumed to be in-phase, have different phases at the output. Case 2: The voltages of the two generators at the input to the 3-db coupler are the same, but have a phase difference of 90 ° from one another.

Wenn U1 an Klemme 1 liegt, erhält man zunächst das obige Bild an Klemme 1 die Spannung U1, an Klemme 2 die Spannung 0, an Klemme 3 die Spannung - , an Klemme 4 die Spannung j Für UZ an Klemme 2 erhält man dagegen bei 90` Phasenverschiebung an Klemme 1 die Spannung 0, an Klemme 2 die Spannung - j U2, an Klemme 3 die Spannung - an Klemme 4 die Spannung -j- Die Summe der Spannungen an den Klemmen 1 bis 4 ergibt sich jetzt an Klemme 1 die Spannung U1 + 0 = U1 = U, an Klemme 2 die Spannung UZ + 0 = j U2 = U, an Klemme 3 die Spannung an Klemme 4 die Spannung Man erkennt daraus, daß bei einem Phasenunterschied der Spannungen der beiden Generatoren am Eingang des Kopplers 1 von 90° unter der Voraussetzung, daß die Spannungen gleiche Amplitude besitzen, an dem Ausgang des 3-db-Kopplers die Leistungen der beiden Generatoren sich addieren und am anderen Ausgang sich zu 0 subtrahieren.If U1 is connected to terminal 1 , you first get the above picture at terminal 1, the voltage U1, at terminal 2 the voltage 0, at terminal 3 the voltage - , at terminal 4 the voltage j For UZ at terminal 2, on the other hand, with a phase shift of 90 'at terminal 1, voltage 0 is obtained, at terminal 2 the voltage - j U2, at terminal 3 the voltage - at terminal 4 the voltage -j- The sum of the voltages at the terminals 1 to 4 the voltage arises now to terminal 1 + 0 U1 = U1 = U, at terminal 2, the voltage UZ + 0 = j U2 = U, the voltage at terminal 3 the voltage at terminal 4 It can be seen from this that with a phase difference between the voltages of the two generators at the input of the coupler 1 of 90 °, provided that the voltages have the same amplitude, the outputs of the two generators add up at the output of the 3-db coupler and at the subtract the other output to 0.

Die Funktion dieser Kopplungseinrichtung, die an anderer Stelle auch als Leistungskoppler bezeichnet wird, besteht erstens darin, daß bei gleicher Phase, jedoch verschiedenen Spannungsamplituden derbeiden Generatoren an den Eingangsklemmen des Kopplers an den Ausgangsklemmen gleiche Spannungsamplituden, jedoch mit verschiedener Phase zueinander auftreten. Zweitens hat der 3-db-Koppler die Eigenschaft, daß zwei mit gleicher Amplitude, jedoch mit 90° Phasendifferenz an den Eingangsklemmen eingespeiste Spannungen an den beiden Ausgangsklemmen so verteilt sind, daß an der einen Klemme die Leistungen sich addieren und an der anderen Klemme subtrahieren, also zu 0 werden, so daß in dem Absorber der F i g. 1 keinerlei Leistung vernichtet wird und die Gesamtleistung im Verbraucher erscheint.The function of this coupling device, which is carried out elsewhere as well is referred to as a power coupler, consists firstly in the fact that with the same phase, but different voltage amplitudes of the two generators at the input terminals of the coupler at the output terminals have the same voltage amplitudes, but with different ones Phase to each other. Second, the 3-db coupler has the property that two with the same amplitude, but with a phase difference of 90 ° at the input terminals Voltages at the two output terminals are distributed so that at one terminal the powers add up and subtract at the other terminal, i.e. become 0, so that in the absorber of FIG. 1 no performance is destroyed and the overall performance appears in the consumer.

Diese beiden Eigenschaften des 3-db-Kopplers werden bei der Erfindung benutzt, um die oben gestellte Aufgabe zu lösen. Dabei wird vorausgesetzt, daß sowohl die Phasen als auch die Amplituden der auf einen gemeinsamen Verbraucher arbeitenden Generatoren verschieden sein können bzw. daß der eine der beiden Generatoren sogar ganz ausfallen kann. Der Phasenschieber S1 stellt sich mittels der automatischen Nachregelvorrichtung unter Verwendung des Phasenmessers P1 so ein, daß der Phasenunterschied der beiden Generatoren gleicher Frequenz an den Eingangsklemmen des Kopplers 1 immer 0 beträgt, d. h., daß Gleichphasigkeit herrscht nach der Funktionsweise 1. Die beiden Ausgangsklemmen des ersten 3-db-Kopplers haben dann zwar gleiche Amplituden, aber je nach dem Amplitudenunterschied der Eingangsklemmen verschiedene Phase. Beim Koppler 11 wird die Funktionsweise 2 mittels der automatischen Phasenregelung an den Eingangsklemmen ein konstanter Phasenunterschied von 90° eingestellt. Dann addieren sich in der einen Ausgangsleitung, an der der Verbraucher liegt, die beiden Eingangsleistungen und subtrahieren sich in der anderen Leitung, an der der Absorber liegt, so daß die gesamte Leistung im Verbraucher erscheint und der Absorber keine Leistung aufnimmt.These two properties of the 3-db coupler are used in the invention used to solve the above problem. It is assumed that both the phases as well as the amplitudes of the working on a common consumer Generators can be different or that one of the two generators even can fail completely. The phase shifter S1 is set by means of the automatic Adjustment device using the phase meter P1 so that the phase difference of the two generators of the same frequency at the input terminals of coupler 1 Is 0, i.e. This means that there is in-phase according to the mode of operation 1. The two The output terminals of the first 3-db coupler then have the same amplitudes, but different phases depending on the difference in amplitude of the input terminals. At the coupler 11 shows the mode of operation 2 by means of the automatic phase control at the input terminals a constant phase difference of 90 ° is set. Then add up in the an output line to which the consumer is connected, the two input powers and subtract each other in the other line to which the absorber is located, so that the entire power appears in the consumer and the absorber does not consume any power.

Durch die obige Anordnung wird somit erreicht, daß die Leistung zweier Generatoren gleicher Frequenz, jedoch verschiedener Amplitude und Phase jederzeit voll dem Verbraucher zufließt, so daß selbst bei vollkommenem Ausfall einer der beiden Generatoren die volle Leistung des verbleibenden einem der Verbraucher zugeführt wird. Der eine Generator arbeitet also als eine aktive Reserve für den anderen, ohne daß Leistungsverluste bei Ausfall eines der beiden Generatoren in Kauf genommen werden müssen.The above arrangement is thus achieved that the performance of two Generators of the same frequency, but different amplitude and phase at any time fully flows to the consumer, so that even in the event of a complete failure of one of the both generators use the full power of the remaining one one of the Consumer is supplied. One generator works as an active reserve for the other, without loss of power if one of the two generators fails must be accepted.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for connecting two high-frequency generators same frequency to a common consumer using power couplers (3-db couplers) with two inputs and two outputs each, marked d u r c h, that two couplers (I, II) are connected in cascade, at each input of the first Coupler (1) of the cascade connection of one of the generators and one of the outputs of the last coupler (11) the consumer (R1) and on the other an absorber (R2) are connected, with a phase shift element in front of the input of the first coupler that the phase difference of the voltage of both generators at the input is zero adjusts, and a phase shift element is located in front of the input of the second coupler, which sets the phase difference of the voltages supplied to the second coupler to 90 °.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that between the inputs of each coupler (I, II) phase signaling devices (P, P2) are arranged which act on the phase shifting elements (S1, S2) and keep the phase difference constant.

3. Circuit arrangement according to one of the claims 1 and 2, characterized in that more than two similar circuit systems are strung together, d. H. the output of a previous system with the input of a following system is connected.