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Anordnung zur Umsymmetrierung von elektrischen Spannungen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Umsymmetrierung von elektrischen Spannungen,
bei der eine unsymmetrische (symmetrische) Spannungsquelle eine mit einem symmetrischen
(unsymmetrischen) Belastungswiderstand angepaßt abgeschlossene Koaxialleitung speist.
Bekannte Anordnungen dieser Art weisen vielfach eine Symmetrierungsschleife auf,
die aus einem endseitigen Abschnitt der von der unsymmetrischen Spannungsquelle
gespeisten Koaxialleitung und einer Abzweigung des Außenleiters besteht, die bei
gleicher elektrischer Länge am Zeitungsende so zusammengeführt sind, daß der abgezweigte
Außenleiter den Innenleiter kontaktiert. Der symmetrische Belastungswiderstand ist
dabei zwischen die Enden des Außenleiters und des abgezweigten Außenleiters geschaltet.
Nachteilig ist hierbei der relativ komplizierte Aufbau der Anordnung und die erforderliche
Baugröße, die insbesondere eine Verwendung im Bereich größerer Wellenlängen
unwirtschaftlich machen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
genannten Nachteile der bekannten Anordnungen der eingangs genannten Art zu vermeiden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der koaxiale
Außenleiter
von einem Ferritrohr umgeben ist und daß ein auf Massepotential
liegendes Wandungs-, insbesondere Chassisteil gemeinsam mit der Koaxialleitung einen
Abschnitt eines weiteren Zeitungssystems bildet, der auf ein Viertel der Betriebswellenlänge
abgestimmt ist.
Wesentliche Vorteile der Erfindung liegen
darin, daß trotz des relativ einfachen und kompakten Aufbaus der Anordnung
eine große Unsymmetriedämpfung auf der symmetrischen Seite erreichbar ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt Fig.1
ein Ersatzschaltbild für die gesamte Anordnung nach der Erfindung, Fig.2 ein Ersatzschaltbild
für das aus der Koaxialleitung und dem auf Massepotential liegenden Wandungs-bzw.
Chassisteil gebildete, weitere Zeitungssystem. In Fig.1 ist eine Spannungsquelle,
die an den Klemmen 1, 2 eine unsymmetrische Wechselspannung U erzeugt, durch drei
gleichfrequente Ersatzspannungsquellen 3, 4 und 5 veranschaulicht. Von diesen erzeugen
die Spannungsquellen 3 und 4 symmetrische Teilspannungen von der Größe U/2 und die
Spannungsquelle 5, die zwischen dem Verbindungspunkt der beiden ersten und
Masse liegt, eine unsymmetrische Teilspannung von der Größe U/2. Nimmt man
bei vorgegebener Gleichphasigkeit der Teilspannungen eine durch die Spannungspfeile
in Fig.1 angedeutete Polarität an, so liegt die Klemme 2 zu jedem Zeitpunkt
auf Massepotential. Somit ist die gedachte unsymmetrische Spannungsquelle
von der Größe U den drei gezeichneten Ersat$spannungsquellen äqui-valent.
Die Klemmen 1 und 2 sind mit dem Innenleiter 6 und den Außenleiter
7 einer Koazialleitung verbunden, die ausgangsseitig mit ihrem Wellenwiderstand
Z angepaßt abgeschlossen ist. Dabei ist Z als symmetrischer Belastungswiderstand
ausgebildet und besteht im einzelnen aus zwei in Serie geschalteten Widerständen
von der Größe Z/2, deren Verbindungspunkt auf Massepotential gelegt ist. Mit 8 ist
ein auf Massepotential liegendes Wandungs-, insbesondere
Chassisteil
angedeutet, das gemeinsam mit der Koazialleitung 6, 7 ein weiteres Zeitungssystem
bildet,-welches den Wellenwiderstand Z' aufweist.
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Wird nun die von den Ersatzepannungsquellen 3 und 4 herrührende symmetrische
Speisespannung U 1s an die Eingangsklemmen 1, 2 der Koaxialleitung 6, 7 gelegt,
so ergibt sich eine symmetrische Ausgangsspannung U2, an der Serienschaltung der
Widerstände Z/2.
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Das Ersatzschaltbild nach Fig.2 zeigt die Verhältnisse für den Unsymmetriestrom,
der von der unsymmetrischen Teilspannung U1u = U/2 der Teilapannungsquelle 5 herrührt.
Für diesen sind der Innenleiter 6 und der Außenleiter 7 parallel geschaltet und
stellen den einen Leiter des Leitungssystems mit dem Wellenwiderstand Z' dar, während
das auf Massepotential liegende Wandung:- bzw. Chassisteil 8@ den zweiten Leiter
bildet. In Fig.2 ist dies in der Weise veranschaulicht, daß die Leiter 6 und 7 gemeinsam
den Innenleiter, das Wandungsteil 8 den Außenleiter einer Koa$ialleitung mit Z'
bilden. Am Ausgang der in Fig.2 dagestellten Koaxialleitung mit Z' liegt der Widerstand
R', der sich als Parallelschaltung der beiden Widerstände Z/2 nach Fig. 1 darstellt
und somit einem Wert von Z/4 entspricht. An R' fällt bei Einspeisung mit U1u die
Ausgangsspannung U 2u ab. Bemißt man den Abschnitt der in Fig.2 dargestellten Koaxialleitung
zu einem Viertel der Betriebswellenlänge, so ergibt sich für die absoluten Betrage
der ausgangsseitigen Spannungen U2, und U2u folgende Bedingung:
Das bedeutet, daß eine große Unsymmetriedämpfung auf der
symmetrischen
Seite nur dann erreicht werden kann, wenn R' möglichst klein und Z' möglichst groß
gemacht werden. R' entspricht dabei einem festen Wert von Z/4, doch kann Z' durch
ein in Figur 1 schematisch dargestelltes, den Außenleiter 7 umgebendes Ferritrohr
9 in vorteilhafter Weise
vergrößert werden.
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Hierbei ist zu beachten, daß das Ferritrohr 9 für die Zeitungsparameter
der Koaxialleitung 6, 7 bezüglich des Symmetriestroms keinen Einfluß hat, da die
im Ferritkörper aufgebauten magnetischen Feldlinien, die von dem Strom durch den
Innenleiter 6 und dem Strom durch den Außenleiter 7 herrühren, gegensinnig und gleich
stark sind und sich somit aufheben. Für den Unsymmetriestrom entsprechend Fig.2,
der die Leiter 6 und 7 in gleicher Richtung durchfließt, stellt der Ferritkörper
dagegen eine Induktivität dar, die den Wert von Z' um den Faktor
d.h. um die Wurzel aus der relativen Permeabilitätskonstante des Ferrits, vergrößert.
Neben der Verbesserung der Symmetrieruns wird durch die Anordnung des Ferritrohres
in der beschriebenen Weise erreicht, daß sich die Länge Ä'/4 des in Fig.2 dargestellten
Koaxialleitungsabschnitts des Wellenwiderstandes Z' bei einer gegebenen Frequenz
gegenüber der unbelasteten Koaxialleitung verringert, wodurch auch die Baulänge
der Gesamtanordnung kleiner wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ergaben sich bei
einer Bemessung der Leitungslänge der Koaxialleitung Z' entsprechend der geometrischen
Mittenfrequenz für einen Frequenzbereich von einer Oktave ausgangsseitige Spannungen,
die bei einer Messung gegenüber Masse um weniger als 10%
voneinander abwichen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ergaben sich Ausgangsspannungen zwischen
250 und 310 MHz mit einer Unsymmetrie kleiner als 5%.
Die symmetrierende
Wirkung der Anordnung nach der Erfindung bleibt auch für den Fall erhalten, daß
die Spannungsquelle in Umkehrung der bisherigen Darstellung auf der symmetrischen
Seite angeordnet ist und auf einen unsymmetrischen Belastungswiderstand arbeitet.