DE1541508A1 - Vorrichtung mit Kabelglied - Google Patents

Description

Dr. Her δ or i Sc!icl» JW/DvB

Anmelder: RY. Philips'Glceilampenfabrieken

Akte Na PHN-1079
Anmeldung vom· -|. Sept· 1966

Vorrichtung mit Kabelglied. Dio Erfindung bezieht, oich auf eine Vorrichtung,

die aus einem elektrischen Gliod mit einem Wellenwiderstand Z

besteht, insbesondere aun einem Kabel zur Uobertragung hochfrequenter elektrischer Signale und einem damit verbundenen Kabelglied.

Wie bekannt, ist die Sprungoharakteristik, z.B.

BAD ORIGINAL

0098U/Q705

- 2 - PHN 1079

1 r / Ι Γ Π Q

eines Kinheitsprungs durch ein Kabel, einen Tran · oder ana$- re elektrische Glieder kein formtreues Bild eines Kinheitssprungs. Die Abweichungen vom ursprünglichen Signal werden besondere durch die Anwesenheit sogenannter Strouimpedanzen verursacht. Es gibt viele Methoden, um mit Hilfe zugefügter Impedanzen den Fehler in der Spningoharakteriatik mehr oder weniger zu kompensieren. Diese Methoden haben den grossen Nachteil, dass für eine einigermaasen angemessene Kompensation eine beträchtliche Anzahl von Widerstands-, Kondensator- und/oder Viderstands-Selbetinduktionskombinationen erforderlich ist.

Dor Gebrauoh dieser Kombinationen ergibt ausserdem besonders bei hohen und sehr hohen Frequenzen an sich wieder Fehler, Bo ilaaa noch zusätzliche Kompensationen erforderlich' sind*

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen, und sie besteht.darin, dass das Kabelglied zur Verbesserung der Üprungcharakteriutik hochfrequenter Signale einen in der Aohaenrichtung des Kabelgliede wechselnden Wellenwiderstand Z¹ hat, der ale Funktion des Abutands x, gemessen vom Anfang des

F (t} Kabelglieda her, im wesentlichen durch Z_n · ν gegeben wird,

O Ί —C \v)

wobei F (t) die Sprungoharaktoristik des elektrischen Glieds für einen Einheitssprung darstellt und χ der Beziehung χ - & vt onteprioht, in der ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektrischen Signal· im Kabelglied darstellt.

Auf dieso Weise wird durch den Gabrauoh dos Kabolglieds naoh der Erfindung eine aehr gute formtreue Signalübertragung in den eloktriüohun Gliedern erhalten· Ausserdom bietet diosea Kabelgliedι besonders bei Gebrauch bei sehr hohen Frequenzen, Vorteil· in bezug auf Abmessungen und Handhabung.

In der Praxis ist der Gebrauoh eines solchen Kabelglieds zusammen mit anderen Kabelabaohnitten, z.B. zur liebertra- ^β BAD ORIGINAL

009814/070$

- 3 - PHN 1079

ΓΜϋιΖ aid:trischer Ιϋβίκιΐϋ niit gewisser Laufzeit boi Hornist rungs-(Ti-i.'7;pr-))i5i:i 1 lo/-raj)hcn, o.dfjl. sehr jrjeeigne-t.

Alt; s'aiv-yinl wird im f(;]n<;nd(³ii besonders dc-r (»«·· brauch df :■ Kabolif] i imI« in Kombination mit einen anderen Kabf?laU-.'•flmiti boijohri obon. »-Ijs noi orv/älmt, dan« si oh die Krf indunf je-doc'i liio.'ii- (i.ir.'-iuf bcachranl:t. Die Vorlcn^'crun^ dor iSi-i'unpoharaktorisiik nnrinr.'r oldJ ri üc.lmr Gliftdcn.¹,. ν je TransiiH on»n und andi.K H ill;] c j Irr, 1 j (?(!( r mit voriuiliiiMi^Hon .iiirun^fiharaltifiriaiilioii, ] aim <iUi cnI.··]nohniiuc \ieino «tat ti'jndan,

3m folgenden wird dio Erfindung auch an Hand oinor «piclmuiif; niihrr -orlimtcrt. Darin ist

rifT. 1 (»in ijchaltbild für d<ni Gf-brauc;}i r-inon Kabo]-/rl i fflfi ft'i:äi:i5 <i· r ilrfindung»

rifi· 2 oiiie Darateilung der i5prun-ßoharak tfirietik t?iner !"jirungfunktion auf oinora Koaxialkabel,

Fig. 5 ein Beispiel des Verlaufs de« W«l]onwid.-;raiando eines Kabolabschnitte mit Kabelßlied genüGii dpr i5rfindunß, und

Fi{j. 4 ein zweites Beispiel des Vorlaufe dea Wellenwidorstands eines Kabelabqchnitte mit Kabelglied genäse der Erfindung.

' FijT· !? ^u"d. 6 geben Beispiele von Kabelgliedern mit

einem verlaufenden Wellenwiderstand.

In Fig. 1 bezeichnet 11 ein Kabel mit einem Wellenwiderstand a und einer Laufzeit T zur Uebertragung elektrischer Signale von einer Vorrichtung 12 nach einer Vorrichtung 13. Oemäsfl der Erfindung ist ein Kabelglied 14 mit Wellenwiderstand Z¹ mit dem Kabel 11"verbunden, wobei eine Impedanz 2 den Abochluse des Kabelglieds bildet. Die Kingangsinpedanz Z, der Vorrichtung 13 ist praktisch m<-if3tena viel höher als die Impedanz Z (z.B. 5Q Ohm).!.

0098 U /07OS ° "^{EAD wralMM}"

- 4 - PHN 1079

Wt?rin li'tzt'.'Tva nicht der Pall iut, C3o lfiatst ßich -dazu die Impedanz « auf bekannte Weine daran anpassen. ο

Die Wirkungsweise der ,-.rfindung wird im folgernden

In P5.,τ. 2 int die vaagerechtc? Achse mit einer Zeit™ d;a]a t versehen, vol.ii.-i auf dor senkrechten Achse die? Ausgangs-■li aununa 1* in Preventer (Mm r ;i!i,;fiiir'!-np,'tiiiiui;/r U^ aufgetragen ißt« V/ird dor·.· Tfnrmtfr ;·:«Β, r-jiuK i'oaxin j kabeln mit einem i-i:-ta;id Z._f ßir.cr Lauf!5oi1 T

eine- .'jprun(:'spitunu.ii_t-r U. ','Uficfüin I₅ no cr:-!ii-i_:i,i- η.·;(*1. d'-r 'Λοίί. T

■i.m'i JJf-j.i :-υπ1:1: t 'm: ■ ^'fanc rii.e- ;".iinnnuj:/:.'ii'oi.·^ V vit- in Fi/:, :■" ;ine.i

/ ■ _Γτ(·1.(·)ΐ, Don vrvr;clrif<ic:iHrh I-ci tpuulrterji t> . t.,,,...t.. nach d(>r

Li-.x t i biijd dir ent:n,r ^: ;]if.'j;fi(^;ΐί '-.ί.·ΐΊ,ο dicKor ojianiiUiig I¹ =- fft¹) zuo ' '

Im Ifl'.-alf.'i ] I ν/tirdG die :3prun^t:l,arakter1r.tik U der ti. nacli der Laufzeit T sofort den vollci

.t-i'X .-Or ;.ii:annung IL, «]so ^r = U. _s annehmen. Das KhIjcO £lic?d ge» ΐ.^Ηππ drr-Γ Erfindung v»?rurBac!it duroh den eiger;E gewählten V/ellenv/ideratand Z^[ dc-r"rti₍je Reflexionen, dass die unerwünschte /ibrun« dung der iSprungoharakterißtik gemiiaa der Kui^lve der Piß. 2 korapen- «iert wird, so dass der idealen iJprungcharakteristik angenähert wird. ·

Die Erfindung beruht auf der nachstehenden Erkenntnis»

Wenn ein Kabel mit einem Wellenwiderstand Y mit

einer Tmpendanz Y abgeschlossen wird, so wird ein Spannungsoprung Ώ. am Anfang des Kabels nach einer Zeit t)\t απ Ende des Kabele eine Spannung K_? «rzeugen, dio gleich

■ Y

E₂ » ~ ^~γ~ . K₁ r, -}, E₁ ist.

oo

Wird., diersiu; Kabrl mit einer hi'lieren Impedanz Y₁, z.B. Y ■ 2 Y ,

■ nO9"8 U /07 0 5' " ~ *

BAD ORIGINAL

I'ilH JO79

15Al 508

abgenehlossen., bo hat ilLf; ijpannung am itade don Kabeln airum-höherem V/er ti

auk der graphischen 'Daratel Lung dor'Fi.:. 2 int in jedem Augenblick nach dem üoi-tpunkt t orsichtlich, wieviel hüLor die KUHgango-apaimun_f; U den KaKeIn hg in muss, um eine -*:anau« Kompensation zu ■erhalten.; So rausss iai Se^punkt t - t die Absei, lu.jisinpedanz des Kabuls, d.h. der Weillenwideri; handW doa Kabelglieda, für den Abstand x«0 vom Anfang dös Kabelglieda an ύ<?.ν Helta des Kabels, bei einer erwünschten Kompensation biu s.u z.B. 10'Λ den Mnxiaalv/erfcs ab t » t , wobei z.ii. U 0,7 ^h biti U = 0,9 U., die Gleioliung

Dasselbe lässt sich naoi.en für alle pTinkte der Kurve aus Fig. 2 oder im Falle eine.·!'" Annäherung 2.B. nur für die Punkte, die len .'eitpunkten t , t.. , fc„,;. .. entsprechen. Dies ergibt den erwünschten Wellenwiderstand 'ύ' für ebenso viele Punkte des Kabelgüeda wobei die Zeite vom Zeitpunkt t, an in den Abstand χ ο -X- .vt vom Anfang des Kabelgiieds"umgerechnet wird, wobei ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Signal«■ im Knbolglied tat«

Ir.i allgemeinen entspricht al.jo dan Verhältnis einer f-rwünsch ten Spannung U. und einer gogtib^nun Opannungariprungoharakboristik U ala Funktion der Zeit bau, nach Umrechnung als .Punktion der-Stelle χ im KabelgLicid, dem Verhältnis der Impendanaeni

ir , · y ι - ■ 1 -P (t) - ** ,

i/oraus hervorgeht, daoa Z¹ ala Funktion doa Abs hands χ, gemessen vom Anfang des Kabelglioda hur, durch 11^r « Z . "Τ^^τνΠΤ bö«timmt

O ι — I¹ ^ C J

wird, wobei κ der Beziehung χ » ft vt entspricht. Der Verlauf dea idero tandß Z¹ doe Kabalglieda wird dann z.B. im Falle einer

— ~» — ρ

0 0 381 A /07 0 5 BAD ORKSlNAL

- 6 - PlIIi

UN ioTy 541508

Kompenaab Um fur j ο (U-η Punkt der i;5pruTi#ohai*nkterit; fclk der Fi/j, 2 »o st.·! ri, v/l'i er in Fi_f;> 5 mii^ij^hün iat. In diener Fifur i:Jb una^creoi, ^ di-.> .ib·; taridacf.oo I und oankreoht nine ΪmpBilanz·.!evt-Hi'h.ui ϊί angegeben, l/ei tor stellt 1 dun Irappilamv/wrluuf den Kabale dnc, uYüirim-l 2 dLosen /^riaiif für dan KabolglUul darn Sail t, Bl> >aea Kab.;lgll:-!(1 /ii'd in dor Praxiu wieder mit einer Iir.pödafi:·; Λ abge-

KorütH?nna tion für ji'den Punk b. der ijprungcli irak büris tik int es auch ri'iglioh, nur in boütiniaten Punkten zu kora; anai>;ren. Auf diosö Woi»e kann der ImpedanaverlAu? Z¹ einöa K-ibelglieds ao sein, wit >»γ in Pi;. 4 ange^ebtm iafc,

I'nrin .-it-.-llt I wi^'lor dia Inipfmd ιη·.ϋί LtI λ -lsn Kuba Iß dar und its b 2 der ImperilarizT Jr 1 nuf dee Kabelgliiids. Für di« Zuijammena tt»llun<j eines- solchen Kab^l^Lin la können z.il. vorhanden« KabolBfcücke mit der erwünschten Imi endanz S¹ verwendet v/onlen.

Ein Impendauir<rlauf nach Fi/?. *> oder 4 kann bei Gobrauch von koaxialen Kabel«jlied»>rn einfach auf ein-Ji" Drehbank erhalten worier . Bei Kosxiilkabeln kann zur Erzioluii;j lon erwünschtun Worten für Δ' z.B. l«r Durchneaser dp» Inniinloi tor« und/

Aunnenlüi fcere in jeder ütollo odor an -aini^jn -■'".ellon des ülgliii Is so bemorien werden , Jana die bekannte üusiehung fllr

don Wert das V/ellönwidor·? tandn einoa Koaxialkabl:i Z¹ * 60 In Ί£\/7^η erfüllt iat, woWi "In" «lon natürlichen Ι,ο_ί:;αι·1 thmua

dl ^V *£*

daru tollt, "dl" der Auii/ioniuriihwaoaer das Innenlaitefu und "d2" dai*

öL·- daa A'aiJiinLüifcara lab und '· u" und ." £" dio magnubiüohen bav/. ^l^kbrunchen Maborialkonatanten den Bfelakbrikums ziflsohtm dem Auaaan- und Innaniaiter Jini,

Pt;$o 5 zeiijt J)j:^:fipiolö (a> b, o) von koaxialen

Kabelgliedurn nifc oinou Inn^nleltor 20 und olnem luauonlolttu* 21, bei denen der innendusohmeajer dou Auuaenlaltern 21 einen !continu-

00 9 0 U / 0 7 0 6 BAD ORIGINAL

- 7 - PIIN 1079

. ierlichon (.2?) bzw.. diskontinuierlichon (23)--Verlauf hai,

Fi(J. (J zeigt Bt'inpi'olf» (a,b) einen ITabolijliedG mit ei iiorn .innciil-criier. ?() und einen /iuuucnlelior .31 , bei dem der Durchi.Tcusaer deo Iniuiiilcd tor» 30 giiküi l.ontinuierliqiu ti (5?) b?,v. dlsl-oni.3iniici*licli( >n (53) Verlauf -Jini.

IUn andere-ο -Verfahren zur F.rhal turifj ediic»« I'abolff]iodß .i'iit d([:. oiwiinr^hirii TKipedanzvifrlnuf in·· dri (Jf-brauch oinop oder r*f»liT^%tjr<>ii Dielcktrika_t k:i "d«n dui'oh die Vuhi «ei Ha^f:? ■ f(ll»(.iif:1«ij · *<:n u;;ri.* ο«*:!" -it:i^: i-rU^fihir.-tfrfH.-r άοι Di < IrA- i ril· ti div λ cri.clij (;d(;iirr« Ir ] ('d''r,i-.wrrt( e3'haji(n vordem l· oma t .

BAD 00981A/070S

Claims (2)

1. - θ - PUN 1079

   PATENTANSPRÜCHE ι

   (iy Vorrichtung, die aus einem elektrischen Glied mit einem Widerstand Z besteht, insbesondere aua einem Kabel zur Uebertragung hochfrequenter elektrischer !signale und einem damit verbundenen Kabelglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelglied zur Vf.-rbeBSerung der ynrungcharakteristik hochfrequenter Signale einen in der Achsenrichtung des Kabelglieds wechselnden Wellenwiderstand Z¹ nattier als Funktion des Abstands x, gemessen vom Anfang dea Kabelglieds her, im wesentlichen durch Z_Q . gegeben wird, wobei F(t) die Sprungcharakteristik des

   elektrischen Glieds für einen JCinheitssprung darstellt und χ die Beziehung χ ■ ^ vt erfüllt, wobei ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektrischen Signale im Kabelglied darstellt.
2. 2. Kabelglied gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass der Wellenwiderstand Z¹ einen kontinuierlichen Verlauf hat. 5. Kabelglied gemäße Anspruch 1, dndurch gekennzeichnet,

   dass der Wellenwiderstand Z* einen diskontinuierlichen Verlauf hat.

   4· Kabelglied gemäss Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelglied ein koaxiales Kabelglied mit einem Innerleiter mit Aussendurchmesser d und einem Außenleiter mit Innendurchmesser dp, ist, wobei das Verhältnis der Durchmesser an gewiesen Stellen oder an jeder stelle des Kabelglieds durch die Beziehung

   Z· - 60 In 4| \ΠΕ bestimmt ist. dl v £

   0098U/070S

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