DE1516818C3 - Anordnung zur Symmetrierung und gleichzeitigen Widerstandstransformierung in Hochfrequenz-Leitungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Anordnung ²^ zur Symmetrierung und gleichzeitigen Widerstandstransformierung in Hochfrequenz-Leitungssystemen für den Anschluß von koaxialem Kabel an symmetrische Antennen.

Es sind Symmetrierungs-Anordnungen mit gleichzeitiger Transformierung im Verhältnis 1 :4 bekannt, die eine Umwegleitung aufweisen, deren elektrische Länge die halbe Betriebswellenlänge beträgt i'Funkschau, 1961, Heft 8, S. 377).

Es sind auch solche Anordnungen bekannt, bei denen in dem λ/2-Leitungsabschnitt eine stufenweise Transformierung erfolgt, und solche, bei denen λ/2-Umwegleitungen verwendet werden, deren Wellenwiderstand sich über die Länge dieser Leitung kontinuierlich ändert (Telefunken-Zeitung, Heft 105/1954, Seite 166 und 169). *< >

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei den bekannten Anordnungen eine genaue Anpassung nicht erreicht wird, weil die Verluste nicht berücksichtigt sind. Die Verluste wirken wie der symmetrischen Anschlußseite parallelgeschaltete ohmsche Widerstände. Der wirksame Widerstand an der symmetrischen Seite der Symmetrierungsanordnung ist dann durch diese Parallelschaltung verkleinert. Eine Widerstandstransformierung im Verhältnis 1 :4 ergibt somit auf der unsymmetrischen Seite einen Widerstandswert, der ^Μ kleiner ist als der Sollwert des Wellenwiderstandes. Dies wird an Hand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die theoretische verlustfreie Schaltung und

Fig.2 das Ersatzschaltbild für die mit Verlusten behaftete Anordnung.

Der Wellenwiderstand 4 Z der symmetrischen Seite, z. B. der Antenne oder der symmetrischen Niederführung, ist entsprechend seiner Erdsymmetrie durch die zwei gleich großen Widerstände R = IZdargestellt. ^M Durch die koaxiale Leitung mit der elektrischen Länge λ/2, das ist die Hälfte der Betriebswellenlänge, sind die beiden Widerstände R phasenrichtig parallelgeschaltet, wodurch sich der Wellenwiderstand Z am unsymmetrischen Anschlußpunkt ergibt.

Im Ersatzschaltbild Fig.2 ist gezeigt, wie die Verlustwiderstände dem Eingangswiderstand parallel liegen. Diese Verlustwiderstände sind durch zwei gleich

b5 große Teilwiderstände R_v dargestellt, die jeweils als Parallelwiderstände zu den Teilwiderständen R erscheinen. Der Widerstandswert dieser Parallelschaltung ist somit kleiner als 4 Z. Bei phasenrichtiger Zusammenschaltung über eine Umwegleitung von der Länge Λ/2 ergibt sich somit am unsymmetrischen Anschluß ein Widerstandswert Zi, der kleiner ist als Z.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Symmetrierungsanordnung zu schaffen, bei der an der unsymmetrischen Seite der genaue Wert der Sollanpassung erreicht wird, auch wenn der Anschlußwiderstand an der symmetrischen Seite durch die Wirkung von Verlustwiderständen verkleinert ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Umwegleitung der Symmetrierungsanordnung derart dimensioniert ist, daß der Widerstand auf der Antennenanschlußseite unter Einbeziehung der Verlustwiderstände der Anordnung auf den Sollwert des Wellenwiderstandes des Koaxialkabels transformiert wird.

Das Ersatzschaltbild Fig.3 zeigt die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung. Der Wellenwiderstand der symmetrischen Seite ist wieder durch die beiden gleich großen Widerstände R dargestellt, denen I die Verlustwiderstände R_v \ und R_v 2 parallel liegen. Die Transformierungsleitung hat in diesem Beispiel über eine Länge von λ/4 einen Wellenwiderstand, der kleiner ist als der theoretische Wert von 2 Z und im anderen ebenfalls λ/4 langen Stück einen Wellenwiderstand, der größer ist als 2 Z. Die genauen Werte werden durch Rechnung und/oder Messung ermittelt.

Bei einer solchen Anordnung bewirkt das Leitungsstück mit dem niedrigeren Wellenwiderstand eine Abwärts-Transformierung, das Leitungsstück mit dem höheren Wellenwiderstand eine Aufwärts-Transformierung. Die beiden Transformierungsverhältnisse der Leitung werden so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß die phasenrichtige Zusammenschaltung des transformierten und des nichttransformierten Widerstandes den Soll-Wellenwiderstand Zergibt.

Es ist selbstverständlich ausreichend, wenn beispielsweise die eine Hälfte der Umwegleitung aufwärts transformiert und die andere Hälfte durch Wahl des passenden Wellenwiderstandes eine nicht transformierende Leitung ist. i

Zweckmäßigerweise werden die Wellenwiderstände der beiden Leitungsabschnitte so gewählt, daß die praktische Herstellung erleichtert ist. Die stufenweise Transformierung gibt also auch die Möglichkeit, Umwegleitungen zu realisieren, deren Wellenwiderstand auf andere Weise technisch nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten herstellbar ist. ·

Die Erfindung schafft auch die Möglichkeit, Wellenwiderstände nicht nur im Verhältnis 1 :4 zu transformieren. Dem kommt Bedeutung zu z. B. für die Anpassung von Faltdipol-Antennen mit einem Fußpunktwiderstand von 240 Ohm an unsymmetrische Kabel von beispielsweise 75 oder 50 Ohm Wellenwiderstand. Umgekehrt können auch durch die gestufte Transformierung von den Normwerten abweichende Fußpunktwiderstände auf genormte Werte des Kabel-Wellenwiderstandes angepaßt werden.

An Stelle der in dem Beispiel beschriebenen Ausführung mit zwei gleich langen Leitungsabschnitten, deren Wellenwiderstand über ihre Länge konstant ist, ist auch eine andere Aufteilung mit sich stufenweise ändernden Wellenwiderständen möglich. Ebenso kann die Transformierungsleitung auch mit sich über ihre gesamte Länge kontinuierlich änderndem Wellenwider-

stand ausgeführt sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Symmetrierung und gleichzeitigen Transformierung kann mit den bekannten Mitteln der Hochfrequenztechnik, insbesondere der Koaxial- und Kabeltechnik verwirklicht werden. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung in der Technik der gedruckten Schaltungen. In ihr kann leicht jede gewünschte Form und Abmessung der Anordnung hergestellt werden.

Fig.4 zeigt schematisch ein Beispiel für die Ausführung eines Antennen-Symmetriergliedes mit Transformierung im Verhältnis 1:4 als gedruckte Schaltung.

Auf einer Isolierplatte befindet sich die Kupferfolie 4, die elektrisch Masse darstellt. Der Leitungszug 5 bildet zusammen mit dem Massenbelag einen niederohmigen unsymmetrischen Leitungsabschnitt und der Leitungszug 6 in gleicher Weise einen hochohmigen Leitungsabschnitt. Beide zusammen bilden die erfindungsgemäße Transformierungsleitung. Bei 2 und 3 wird die symmetrische Leitung, im Falle des Beispiels die Antenne, angeschlossen, an 3 und an Masse 4 wird das ίο koaxiale Ableitungskabel angeschlossen. Die Wellenwiderstände der Leitungsabschnitte 5 und 6 sind so bemessen, daß die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Symmetrierung und gleichzeitigen Widerstandstransformierung in Hochfrequenz-Leitungssystemen für den Anschluß von Koaxialkabeln an symmetrische Antennen mittels einer widerstandstransformierenden λ/2-UmwegIeitung, die als ein seinen Wellenwiderstandswert über seine Länge stufenweise oder kontinuierlich ändernder i" Leitungsabschnitt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegleitung derart dimensioniert ist, daß der Widerstand auf der Antennenanschlußseite unter Einbeziehung der Verlustwiderstände der Anordnung auf den Sollwert des Wellenwiderstandes des Koaxialkabels transformiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Technik der gedruckten Schaltungen ausgeführt ist.