DE1934724C3

DE1934724C3 - Aperiodic switching arrangement

Info

Publication number: DE1934724C3
Application number: DE1934724A
Authority: DE
Inventors: Alberto Paris Pimentel
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1968-07-10
Filing date: 1969-07-09
Publication date: 1979-09-20
Also published as: US3596210A; FR1589070A; SE360791B; DE1934724B2; DE1934724A1; GB1255675A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aperiodische Koppelanordnung zinn Ankoppeln von η (η >3) HF-Generatoren an einen irccneinsamen Verbraucher oder von einem gemeinsamen HF-Generator an π Verbraucher, mil η ersten Anschlüssen, an die jeweils die eine Klemme eines der η HF-Generatoren bzw. Verbraucher angeschlossen ist, dessen andere Klemme an Masse liegt, und mit einem zweiten Anschluß, an den die eine Klemme des gemeinsamen Verbrauchers bzw. HF-Generators angeschlossen ist, dessen andere Klemme an Masse liegt, unter Verwendung von Leuungstransformatoren, von denen jeder durch zwei von einem Ferritkörper umgebene oder auf einen Ferritkörper aufgewickelte Leiter gebildet ist, deren Länge wesentlich kleiner als die kürzeste im Betrieb vorkommende Wellenlänge ist.The invention relates to an aperiodic coupling arrangement tin coupling η (η > 3) HF generators to an irccneinsamen consumer or from a common HF generator to π consumers, with η first connections to each of the one terminal of one of the η HF -Generators or loads is connected, the other terminal of which is connected to ground, and with a second connection to which one terminal of the common consumer or HF generator is connected, the other terminal of which is connected to ground, using Leuungstransformatoren from each of which is formed by two conductors surrounded by a ferrite body or wound on a ferrite body, the length of which is significantly smaller than the shortest wavelength occurring during operation.

Es ist eine Koppelanordnung zur Ankopplung von zwei HF-Generatoren an einen gemeinsamen Verbraucher bekannt, bei welcher zwei Leitungstransformatoren vorhanden sind, deren erste Leiter jeweils die nicht an Masse liegende Klemme des einen bzw. des anderen HF-Generators mit dem einen bzw. dem anderen Ende eines Aiis^leächswäderstande*- yc^ind^n und die zweiten Leiter der beiden Leitungstransformatoren das jeweils andere Ende des Ausgleichswiderstands mit der nicht an Masse liegenden Klemme des gemeinsamen Verbrauchers verbinden. Eine solche Koppelanordnung überträgt die Summe der von den beiden H F-Generatoren abgegebenen Leistungen vollständig zum Verbraucher, ohne daß Leistung im Ausgleichswiderstand vernichtet wird, und sie bewirkt eine vollkommene gegenseitige Entkopplung der beiden HF-Generatoren unter der Voraussetzung, daß die beiden HF-Generatoren gleichphasige Ströme gleicher Leistung liefern. Die gleiche Koppelanordnung kann auch umgekehrt als Verteiler betrieben werden, wenn der gemeinsame Verbraucher durch einen gemeinsamen HF-Generator und jeder der beiden HF-Generatoren durch einen Verbraucher ersetzt wird; in diesem Fall teilt die Koppelanordnung die vom gemeinsamen HF-Generator abgegebene Leistung gleirhmäß^:;; auf die beiden Verbraucher auf, die ebenfalls vollkommen voneinander entkoppelt sind.A coupling arrangement for coupling two HF generators to a common consumer is known, in which two line transformers are present, the first conductor of which is the non-grounded terminal of one or the other HF generator with one or the other End of an Aiis ^ leächswäderstande * - yc ^ ind ^ n and the second conductor of the two line transformers connect the other end of the balancing resistor to the terminal of the common consumer that is not connected to ground. Such a coupling arrangement transfers the sum of the power delivered by the two HF generators completely to the consumer without the power being destroyed in the balancing resistor, and it effects a complete mutual decoupling of the two HF generators, provided that the two HF generators deliver in-phase currents of the same power. The same coupling arrangement can also be operated in reverse as a distributor if the common consumer is replaced by a common HF generator and each of the two HF generators is replaced by a consumer; in this case, the coupling arrangement divides the power delivered by the common HF generator as follows ^: ;; on the two consumers, which are also completely decoupled from each other.

Es besteht oft das Bedürfnis, die von einer größeren Anzahl von HF-Generatoren abgegebenen Leistungen unter vollkommener gegenseitiger Entkopplung dieser Generatoren einem gemeinsamen Verbraucher zuzuführen oder umgekehrt die von einem gemeinsamen HF-Generator abgegebene Leistung gleichmäßig auf eine größere Anzahl von Verbrauchern aufzuteilen, wobei diese Verbraucher ebenfalls voneinander entkoppelt sind. Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine Pyramidenschaltung aus mehreren Kopplern zu bilden. Zur Ankopplung von η = 2i Generatoren an einen gemeinsamen Verbraucher (bzw. von η = 2f Verbrauchern an einen gemeinsamen Generator) benötigt man dann 2i- 1 gleiche Koppler mit jeweils zwei Eingängen, und einem Ausgang. Eine verlustfreie Addition bzw. Aufteilung der Leistung ist mit einer solchen Koppelanordnung jedoch nur dann möglich, wenn die Anzahl π der anzukoppelnden HF-Generatoren bzw. Verbraucher eine ganzzahlige Potenz 2i von 2 ist. Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, entstehen beträchtliche Einfügungsdämplungen. Ferner ist in diesem Fall der Aufwand erhöht, weil jeweils die der nächsthöheren ganzzahligen Potenz von 2 entsprechende Anzahl von Kopplern vorgesehen werden muß.There is often a need to feed the power delivered by a larger number of HF generators to a common consumer with complete mutual decoupling of these generators or, conversely, to distribute the power delivered by a common HF generator evenly to a larger number of consumers, with these consumers are also decoupled from each other. It is known to form a pyramid circuit from several couplers for this purpose. To couple η = 2i generators to a common consumer (or η = 2f consumers to a common generator), 2i- 1 identical couplers each with two inputs and one output are required. A loss-free addition or division of the power is only possible with such a coupling arrangement if the number π of the RF generators or consumers to be coupled is an integer power 2i of 2. If this requirement is not met, there will be considerable insertion loss. Furthermore, the effort is increased in this case because the number of couplers corresponding to the next higher integer power of 2 must be provided.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Koppelanordnung der eingangs angegebenen Art. die ohne Einschränkung hinsichtlich der An/.ihl der anzukopDelnden HF-Generatoren bzw VerbraucherThe object of the invention is to create a coupling arrangement of the type specified at the beginning without restriction with regard to the number of HF generators or consumers to be coupled

eine verlustfreie Ankopplung mit gegenseitiger Entkopplung ermöglicht.enables loss-free coupling with mutual decoupling.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß π Leitungstransformatoren vorgesehen sind, daß das eine Ende des ersten Leiters jedes Leitungstransformator mit einem der η ersten Anschlüsse und das entsprechende Ende des zweiten Leiters mit dem zweiten Anschluß verbunden ist, daß ein Widerstandsnetzwerk mit η in Sternschaltung oder in Ringschaltung geschalteten Widerständen vorgesehen ist, und daß an jede de/· η Klemmen des Widerstandsnetzwerks das andere Ende des ersten Leiters eines Leitungstransformators und das andere Ende des zweiten Leiters des nächsten Leitungstransformators angeschlossen sind.According to the invention, this object is achieved in that π line transformers are provided, that one end of the first conductor of each line transformer is connected to one of the η first connections and the corresponding end of the second conductor is connected to the second connection, that a resistor network with η in Star connection or resistors connected in ring connection is provided, and that the other end of the first conductor of a line transformer and the other end of the second conductor of the next line transformer are connected to each de / · η terminals of the resistor network.

Unter den gleichen Voraussetzungen wie bei den bekannten Koppelanordnungen bewirkt die erfindungsgemäße Koppelanordnung eine verlustfreie Ankopplung jeder beliebigen Anzahl von HF-Generatoren an einen gemeinsamen Verbraucher oder einer beliebigen /-ιΠΖαιιι von »cruTuuCncrn 3Γί einen gemeinsamen HF-Generator. Der Aufwand ist jeweils an die Anzahl der anzukoppelnden HF-Generatoren bzw. Verbraucherangepaßt. Under the same conditions as in the case of the known coupling arrangements, the inventive Coupling arrangement a lossless coupling of any number of HF generators a common consumer or any / -ιΠΖαιιι from »cruTuuCncrn 3Γί a common HF generator. The effort is in each case adapted to the number of HF generators or consumers to be coupled.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the figures. It shows

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Koppelanordnung mit zwei Eingängen,Fig. 1 is a circuit diagram of a known coupling arrangement with two entrances,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Koppelanordnung mit η Eingängen, F i g. 3 ein der Erläuterung dienendes Diagramm undF i g. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the coupling arrangement according to the invention with η inputs, FIG. 3 is an explanatory diagram and FIG

F i g. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgernäßen Koppelanordnung mit η Eingängen. F i g. 4 shows a circuit diagram of a further embodiment of the coupling arrangement according to the invention with η inputs.

Die in F i g. 1 dargestellte Koppelanordnung dient zur Ankopplung von zwei Hochfrequenzgeneratoren 1 und 2 an einen gemeinsamen Belastungswiderstand 5. Die eine Klemme jedes Hochfrequenzgenerators 1, 2 und des Belastungswiderstands 5 liegt in Masse. Die andere Klemme 8 de- Hochfrequenzgenerators 1 ist über den ersten Leiter 31 einer Leitung 6 mit dem einen Ende 41 eines Ausgleichwiderstands 4 verbunden, und die andere Klemme 9 des Hochfrequenzgenerators 2 ist über den ersten Leiter 32 einer Leitung 7 mit dem anderen Ende 42 des Ausgleichswiderstands 4 verbunden. Der zweite Leiter 33 der Leitung 6 verbindet q?.s Ende 42 des Widerstands 4 mit der freien Klemme 43 des Belastungswiderstands 5, urd der zweite Leiter 34 der Leitung 7 verbindet das Ende 41 des Widerstands 4 ebenfalls mit der Klemme 43 des Belastungswiderstandes 5. Die Leitung 6 ist von einer Ferrithülse 51 umgeben, und die Leitung 7 ist von einer Ferrithülse 52 umgeben.The in F i g. 1 shown coupling arrangement is used to couple two high-frequency generators 1 and 2 to a common load resistor 5. One terminal of each high-frequency generator 1, 2 and of the load resistor 5 is in mass. The other terminal 8 of the high frequency generator 1 is on the first conductor 31 of a line 6 connected to one end 41 of a balancing resistor 4, and the other Terminal 9 of the high-frequency generator 2 is via the first conductor 32 of a line 7 to the other end 42 of the balancing resistor 4 connected. The second conductor 33 of the line 6 connects q? .S end 42 of the Resistor 4 with the free terminal 43 of the load resistor 5, urd the second conductor 34 of the Line 7 also connects end 41 of resistor 4 to terminal 43 of the load resistor 5. The line 6 is surrounded by a ferrite sleeve 51, and the line 7 is surrounded by a ferrite sleeve 52 surround.

Die Pfeile 11, 12, 13, 14 zeigen die Richtung des vom Generator 1 erzeugten Stromes an, und die Pfeile 21, 22, 23, 24 zeigen die Richtung des vom Generator 2 erzeugten Stromes an, wobei angenommen wird, daß die Generatoren 2 und 1 in Phase sind und daß die Leitungen und Anschlüsse bezüglich der Wellenlänge kleine Abmessungen besitzen.The arrows 11, 12, 13, 14 show the direction of the dated Generator 1, and the arrows 21, 22, 23, 24 show the direction of the generator 2 generated current, assuming that the generators 2 and 1 are in phase and that the Lines and connections have small dimensions with regard to the wavelength.

Die innere Impedanz der Generatoren, I, 2 ist vorzugsweise gleich dem Wellenwiderstand der Leitungen 6, 7, dessen Wert seinerseits gleich dem doppelten Wert des Ausgleichswiderstandes 4 und des Belastungswiderstandes 5 ist. Der Wellenwiderstand der Leitungen kann offensichtlich an die anderen Impedanzen der Schallung mit um so geringerer Genauigkeit angepaßt werden, je kürzer diese gegen die Wellenlänge sind.The internal impedance of the generators, I, 2 is preferably equal to the characteristic impedance of the lines 6, 7, the value of which in turn is equal to twice the value of the balancing resistor 4 and the load resistor 5. The wave resistance of the lines can obviously be matched to the other impedances of the sound with less accuracy, the shorter these are compared to the wavelength.

Die beiden Leiter 31, 33 bzw. 32, 34 jeder Leitung 6 bzw. 7 bilden einen Leitungstransformator bekannter Art. Die Ferritkörper 51 und 52 dienen in der üblichen Weise zur hochfrequenzmäßigen Trennung zwischen dem Eingang und dem Ausgang jedes Leitungstransformators sowie gegen Masse und zur Symmetrierung der Ströme in jedem Leiter, insbesondere wenn die Leitung als Koxialleitung ausgebildet ist. Die Ferritkörper können verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise diejenige von Hülsen, welche jede Leitung umgehen,The two conductors 31, 33 and 32, 34 of each line 6 and 7 form a line transformer known Art. The ferrite bodies 51 and 52 are used in the usual way for high-frequency separation between the input and output of each line transformer as well as to ground and for balancing the Currents in every conductor, especially if the line is designed as a coaxial line. The ferrite body can have different shapes, for example that of sleeves that bypass each conduit,

to wie in Fig. 1 gezeigt, oder von Ringkernen, auf welche die Leitungen gewickelt sind.to as shown in Fig. 1, or of toroidal cores to which the cables are wound.

Die Widerstände 4 und 5 haben einen ohmschen Wert, der gleich der Hälfte des Wellenwiderstandes der Leitungen 6 und 7 ist. Es besteht daher Anpassung, da diese Widerstände so aufgefaßt werden können, als ob sie jeweils aus zwei parallelen Widerständen mit doppeltem Wert bestünden, von denen der eine Widerstand der einen Leitung und der andere Widerstand der anderen Leitung zuger, inet ist.The resistors 4 and 5 have an ohmic value which is equal to half the characteristic impedance of the lines 6 and 7. Therefore, there is matching, since these resistors can be regarded as if they consist each of two parallel resistors with double value of which the other line is Zug, inet of a resistance of a lead and the other resistor.

:r, Die in Fig. i dargestellte bekannte K.oppelanordnung ersetzt in vorteilhafter Weise für hohe Frequenzen früher verwendete Anordnungen auf der Grundlage von Transformatoren, deren Wicklungskapazitäten den Frequenzbereich begrenzen. Bei einer Koppelanord- : r, The i shown in Fig known K.oppelanordnung replaced advantageously arrangements previously used for high frequencies on the basis of transformers whose winding capacitances limit the frequency range.. With a coupling arrangement

r> nung mit Leitungstransformatoren sind diese Kapazitäten im Wellenwiderstand der Leitung enthalten, und sie wirken aperiodisch, wodurch ein Betrieb bei viel höheren Frequenzen möglich ist.
Aus F i g. 1 ist leicht zu ersehen, daß diese AnordnungWith line transformers, these capacitances are contained in the characteristic impedance of the line, and they have an aperiodic effect, which means that operation at much higher frequencies is possible.
From Fig. 1 it is easy to see that this arrangement

jn die üblichen Eigenschaften von Kopplern aufweist:jn has the usual properties of couplers:

— Wenn die von den Generatoren 1 und 2 abgegebenen Ströme, welche jeweils durch die Pfeile 11, 12, 13, 14 bzw. 21, 22, 23, 24 dargestellt sind, gleich und in Phase sind, wird die Energie vollständig im Widerstand 5 verbraucht, und der Leistungsverlust im Widerstand 4 ist Null, da dort die Ströme gleich und entgegengesetzt gerichtet sind.- If the currents delivered by the generators 1 and 2, which are indicated by the arrows 11, 12, 13, 14 and 21, 22, 23, 24 are shown, the same and are in phase, the energy is completely consumed in resistor 5, and the power loss in resistor 4 is zero, since there the currents are directed equally and in opposite directions.

— Wenn die Ströme gleich sind und entgegengesetzte _w Phase aufweisen, ist die Energieverteilung umgekehrt, nämlich Leistungsverlust Null im Widerstand 5 und vollständiger Energieverbrauch im Widerstand 4.- If the currents are equal and have opposite _w phase, the energy distribution is reversed, namely zero power loss in resistor 5 and total energy consumption in resistor 4.

— Wenn einer der Generatoren, beispielsweise der 4-3 Generator 2, keinen Strom abgibt, wird die vom Generator 1 gelieferte Energie in zwei gleichen Teilen auf die Widerstände 4 und 5 aufgeteilt. An diesen Widerständen entstehen somit Spannungsabfälle gleicher Größe, die bezüglich der Ausgangs-- If one of the generators, for example the 4-3 Generator 2, does not deliver any power, the from Generator 1 divided the energy supplied into two equal parts between resistors 4 and 5. At these resistances thus result in voltage drops of the same magnitude, which are related to the output

ji) klemmen des Generators 2 gegenphasig in Serie liegen. Unabhängig von der Impedanz des Generators 2 liegt somit an dessen Klemmen die Spannung Null. Die beiden Generatoren sind also gegenseitig vollkommen entkoppelt.ji) clamp the generator 2 in phase opposition in series lie. Regardless of the impedance of the generator 2, the voltage is applied to its terminals Zero. The two generators are therefore completely decoupled from one another.

v> _ Wenn die Rolle der Generatoren 1, 2 und des Verbrauchers "ι vertauscht wird, d. h. wenn 1 und 2 Energieverbra'icher der gleichen Impedanz wie die Generatoren wurden und 5 ein Generator mit der gleichen Impedanz wie der Belastungswiderstandv> _ If the role of the generators 1, 2 and the consumer "ι is reversed, that is, when 1 and 2 Energieverbra'icher the same impedance as the generators were, and 5, a generator having the same impedance as the load resistance

^hl) wird, dessen Platz er einnimmt, so wird de^r vom Generator 5 gelieferte Strom in gleichen Anteilen auf die beiden Verbraucher 1 und 2 aufgeteilt, und die beiden Verbraucher sind gegenseitig vollkommen entkoppelt. ^hl) is the space it occupies, it is de ^r from the generator 5 supplied power in equal proportions to the two consumers 1 and 2 split and the two consumers are completely decoupled from each.

Die nachfolgende erläuterte erfindungsgemäße Koppelanordnung hat die gleichen Eigenschaften, erstreckt auf eine beliebige Anzahl von Eingängen.The coupling arrangement according to the invention explained below has the same properties, extended to any number of inputs.

Die in I' i g. 2 dargestellte Koppi'lanordnung dient zur Ankopplung von /ι Generatoren um einen genieinsanien Verbraucher, der durch einen Hclastungswidcrsiand W, dargestellt ist. Von den η Generatoren sind nur die beiden ersten Cieneratoren Cf₁. Ci₂. die beider let/ten Generatoren Ct_n ι, (7_niind ein beliebiger dazwischenliegender Generator G₁ dargestellt. Die Koppehinordnung enthalt η l.cilungstransformatoren eier in I" ig. I dargestellten Art mit jeweils zwei parallelen Leitern und einem l'erriikörper. von denen ebenfalls nur die beiden ersten l.eitungstransformatoren L₁, /..>. die beiden let/ten l.eitungstransformatoren /.„ ι. /.„ und ein da/wisehenliegendcr l.citungstransformalor /., t'arge stellt sind. Schließlich ist ein Widerstandsnetzwerk 15 mit /J in einem geschlossenen Ring /usammengeschalteten Widerständen vorhanden, von denen wiederum nur die beiden ersten Widerstände Ri. Ri. die beiden letzten Widerstände R₁, ι. R_n und ein dazwischenliegender Widerstand R₁ dargestellt sind. Das Widerstandsnetzwerk 15 hat somit η Klemmen, die durch die Verbindungspunkte zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Widerständen gebildet sind.The in I'i g. The coupling arrangement shown in FIG. 2 is used to couple / ι generators to a genieinsanien consumer, which is represented by a load resistor W. Of the η generators, only the first two generators are Cf ₁ . Ci ₂ . the last two generators Ct _n ι, (7 _n iind any intermediate generator G ₁ shown. The coupling arrangement contains η cooling transformers of the type shown in I "ig. I, each with two parallel conductors and a l'erriikbody. von which also only have the first two line transformers L ₁ , / ..>. the two last line transformers /. "ι. /." and a l.citungstransformalor /., t'arge there. Finally, there is a resistor network 15 with / J in a closed ring / connected resistors, of which only the first two resistors Ri, Ri, the last two resistors R ₁ , ι. R _n and an intermediate resistor R ₁ are shown Resistor network 15 thus has η terminals which are formed by the connection points between two successive resistors.

Die eine Klemme jedes der Generatoren Ri bis /{„und die eine Klemme des Bclastungswiderstands R, liegt an Masse.One terminal of each of the generators Ri to / {„and the one terminal of the load resistor R is connected to ground.

Die freie (d. h. nicht an Masse liegende) Klemme des Generators G₁ ist über den ersten Leiter des l.citungstransformators l.\ mit der zwischen den Widerständen R\ und R₂ liegenden Klemme des Widerstandsnetzwerks 15 verbunden, und in entsprechender Weise sind die freien Klemmen der folgenden Generatoren G₂ bis G_n über den ersten Leiter eines der Leitungstransformatoren L₂ bis L_n mit jeweils der nächsten Klemme des Widerstandsnetzwerks 15 verbunden, so daß schließlich die freie Klemme des letzten Generators G_n über den ersten Leiter des Leitungstransformators /.„ mit der Klemme zwischen dem letzten Widerstand R_n und dem ersten Widerstand R\ verbunden ist.The free (ie not connected to ground) terminal of the generator G ₁ is connected via the first conductor of the l.citungstransformators l. \ To the terminal of the resistor network 15 between the resistors R \ and R _{2, and the free} Terminals of the following generators G ₂ to G _n connected via the first conductor of one of the line transformers L ₂ to L _n with the next terminal of the resistor network 15, so that finally the free terminal of the last generator G _n via the first conductor of the line transformer /. "Is connected to the terminal between the last resistor R _n and the first resistor R \.

Der zweite Leiter des Leitungstransformators L\ verDinaet ate Memme zwiscnen den widerstanden Ki und R_n mit der nicht an Masse liegenden Klemme des gemeinsamen Belastungswiderstandes /?_o und in gleicher Weise verbinden die zweiten Leiter der folgenden Leitungstransformatoren L₂ bis L_n die jeweils nächste Klemme des Widerstandsnetzwerks 15 mit der gleichen Klemme des gemeinsamen Belastungswiderstandes R^ The second conductor of the line transformer L \ verDinaet ate Memme between the resisted Ki and R _n with the terminal of the common load resistance /? _o and in the same way connect the second conductors of the following line transformers L ₂ to L _n the respective next terminal of the resistor network 15 with the same terminal of the common load resistor R ^

Bei jedem beliebigen Leitungstransformator L₁ ist also das eine Ende des ersten Leiters an die freie Klemme des zugeordneten Generators G₁ und das entsprechende Ende des zweiten Leiters an die freie Klemme des gemeinsamen Belastungswiderstindes R_c angeschlossen, während die anderen Enden der beiden Leiter durch den zugeordneten Widerstand R₁ überbrückt sind.In any line transformer L ₁ , one end of the first conductor is connected to the free terminal of the associated generator G ₁ and the corresponding end of the second conductor is connected to the free terminal of the common load resistor R _c , while the other ends of the two conductors are connected through the associated resistor R _{1 are} bridged.

Die Bedingungen für die Anpassung der Generatoren G] bis G_n und für ihre gegenseitige Entkopplung sowie die in den Ausgleichswiderständen R\ bis R_n verbrauchte Leistung werden unter der Annahme bestimmt, daß jeder der Generatoren G\ bis G_n einen Strom /abgibt, dessen Richtung in F i g 2 durch einen Pfeil dargestellt ist. und daß dieser Strom sich auf einen Strom /i durch den jeweils zugeordneten Widerstand R\ bis R_n und einen nicht dargestellten Strom / aufteilt, weicher in umgekehrter Richtung durch die Summe der (n— 1) anderen Widerstände fließt; für den Generator G₁ ist der abgegebene Strom mit /'bezeichnet, der sich auf einen Sirom /Ί im Widerstand R, und einen Strom /' in den (n I) anderen Widerständen aufteilt. Is uilt dann offensichtlich:The conditions for the adaptation of the generators G] to G _n and for their mutual decoupling as well as the power consumed in the balancing resistors R \ to R _n are determined on the assumption that each of the generators G \ to G _n delivers a current / its Direction in F ig 2 is shown by an arrow. and that this current is divided into a current / i through the respectively assigned resistor R \ to R _n and a current /, not shown, which flows in the opposite direction through the sum of the (n- 1) other resistances; for the generator G ₁ , the output current is denoted by / ', which is divided into a Sirom / Ί in the resistor R, and a current /' in the (n I) other resistors. Is uilt then obviously:

/ I / I

i ii i

IlIl IlIl

Der l'feil IO stellt die Slromrichtiing der Summe der Ströme /und /dar. nämlich:The l'feil IO represents the Slromrichtiing the sum of the Currents / and / dar. namely:

(H 1) / im Widerstand R, (H 1) / in the resistor R,

undand

fn- 2) (ι + i') in den Widerständen R₁ bis R. mit Ausnahme von R₁. fn- 2) (ι + i ') in the resistors R ₁ to R. with the exception of R ₁ .

Wenn I - I und daher / = /' in jedem der .Ausgleichswiderslände ist. so ergibt sich daraus, da 1.1 der StromIf I - I and therefore / = / 'in each of the equalization opposing lands. so it follows that 1.1 is the current

gleich dem in umgekehrter Richtung fließenden Strom (n— ']) i ist. und daß der Energieverlust in den Ausglcichswiderständcn Ri bis R_n Null ist unter den Bedingungen, daß die Generatoren G\ bis G_n in Phase befindliche Mochfrequcnzsignale abgeben und die gleiche innere Impedanz besitzen, und daß die Leitung jedes Leilungstransformators und die zugehörigen Anschlüsse eine Gesamtlänge aufweisen, welche wesentlich kleiner als die Wellenlänge der Signale ist.is equal to the current (n— ']) i flowing in the opposite direction. and that the energy loss in the balancing resistors R 1 to _{R n is} zero under the conditions that the generators G 1 to G _n output high frequency signals in phase and have the same internal impedance, and that the line of each split transformer and the associated connections have an overall length which is much smaller than the wavelength of the signals.

Wenn R die für jeden Generator gleich große innere Impedanz ist. so muß der für die Widerstände R\ bis R_n gleich große ohmsche Wert r und der Wert des Belastungswiderstandes R₁ so gewählt sein, daß jeder Generator angepaßt und bezüglich der anderen Generatoren entkoppelt ist.If R is the internal impedance that is the same for each generator. the ohmic value r , which is the same for the resistors R \ to R _n , and the value of the load _{resistance R 1 must} be selected so that each generator is adapted and decoupled with respect to the other generators.

Die Anpassungsbedingung wird erfüllt, wenn die 5>umme der impedanzen. Detracntet vomoenerator aus. gleich R ist. d. h. wenn gilt:The matching condition is fulfilled if the 5> sum of the impedances. Detected from the generator. is equal to R. ie if the following applies:

Zu der Entkopplungsbedingung gelangt man. indem man annimmt, daß die an die Klemmen des Generators Gj durch die anderen Quellen angelegte Spannung Null ist, wobei man /' = 0 macht.One arrives at the decoupling condition. assuming that the voltage applied to the terminals of generator Gj by the other sources is zero, making / '= 0.

Diese Spannung ist die Summe der Spannung U^ welche an den Klemmen des Belastungswiderstands /?_c auftritt, und der Spannung U₁ mit entgegengesetztem Vorzeichen, weiche an den Klemmen des Widerstands R₁ auftritt. Es gilt offensichtlich:This voltage is the sum of the voltage U ^ which at the terminals of the load resistor /? _c occurs, and the voltage U ₁ with the opposite sign, which occurs at the terminals of the resistor R _1. Obviously:

U_c = (n-\)IRc
und U _c = (n - \) IRc
and

U₁ = (n-\)ir.U ₁ = (n - \) ir.

Die Entkopplung wird gewährleistet, wenn LZ₁- = U₁ ist. d. h. I Rc = /r.-mitThe decoupling is guaranteed when LZ ₁ - = U ₁ . ie I Rc = /r.-with

foiut daraus:foiut from it:

*' = η ■ * '= η ■

Mit diesem Wert von A*, ergibt sich gemäß Gleichung (I )dic f-Orderiing:With this value of A *, we get according to the equation (I) dic f-ordering:

r - R. (3) r - R. (3)

Wenn die Bedingungen (2) und (3) erfüllt sind, kann iiuin die Energieverteilung /wischen den BelastungswiderMänden /?, und den η Ausgler.'hswidersländcn R\ bis H„ untersuchen. Die Gcsamtl-istung P.\ der η Generatoren C)\ bis G'„ist gleich:If the conditions (2) and (3) are fulfilled, the energy distribution iiuin / wipe the BelastungswiderMänden / ?, and the η Ausgler.'hswidersländcn R \ to H "examine. The total distribution P. \ of the η generators C) \ to G '"is the same:

Die an der Belastung aufgenommene Leistung /', ist gegeben durchThe power consumed at the load / ', is given by

(H I)/ 1 /T(H I) / 1 / T

Die in den Ausgleichswiderständen verbrauchte Gesamtleistung /^ergibt sich zuThe total power consumed in the balancing resistors / ^ results in

Man sieht, daß die abgegebene Gesamtleistung im Belastungswiderstand R₁ aufgenommen wird, wenn /'= /. d.h.. wenn die Generatoren aüe die gleiche Leistung erzeugen.It can be seen that the total power output is absorbed in the load resistor R ₁ when / '= /. ie. if the generators all produce the same power.

Ls ist interessant, den Abfall /7„der vom Verbraucher aufgenommenen Leistung zu kennen, welcher beim •\uslall eines Generators auftritt,d. h. für /' = 0.Ls interesting, the waste / 7 "that of the consumer to know the power consumed, which occurs when a generator fails, d. H. for / '= 0.

Ls ergibt sich folgender Leistungsabfall (in Dc/ibel):Ls results in the following drop in performance (in Dc / ibel):

In L i g. J ist eine Kurve 16 aufgezeichnet, welche den Leistungsabfall p„ als Funktion der Anzahl η der vorhandenen Eingänge nach der obigen Gleichung wiedergibt. Es sind außerdem Kurven 17 und 18In L i g. J a curve 16 is plotted, which reproduces the power drop p " as a function of the number η of the inputs present according to the above equation. There are also turns 17 and 18

Verbraucher aufgenommenen Gesamtleistung bezüglich der von einem Generator G, abgegebenen Leistung P₁ darstellen, wenn dieser Generator G₁ einen Strom V abgibt, der im Verhältnis a = /'//kleiner als der Strom / ist. und zwar für a = 0,8 (Kurve 17) und für a = 0,7 (Kurve 18), was einer Leistungsabgabe des Generators von ungefähr einem Drittel bzw. der Hälfte der Nennleistung entspricht. Diese Kurven haben die Geraden 19 bzw. 20 als Asymptoten.Consumers represent the total power consumed in relation to the power P ₁ delivered by a generator G, if this generator G ₁ delivers a current V which is smaller than the current / in the ratio a = / '//. namely for a = 0.8 (curve 17) and for a = 0.7 (curve 18), which corresponds to a power output of the generator of approximately one third or half of the nominal power. These curves have the straight lines 19 and 20 as asymptotes.

Sie werden erhalten, indem man hypothetisch setzt:They are obtained by hypothetically setting:

P, =P, =

P =P =

P, -P, -

Dr = Dr =

woraus folgtFrom which follows

/ItT/ ItT

^Pt ~~ h(2« - 1Γ+Τ1 -~ ^Pt ~~ h (2 «- 1Γ + Τ1 - ~

Die Kurve 16 zeigt, daß der gesamte Leistungsabfall bei Ausfall einer Quelle auf maximal I db begrenzt ist, wenn die Anzahl der Eingänge wenigstens gleich 5 ist.Curve 16 shows that the total drop in power in the event of a source failure is limited to a maximum of I db, if the number of inputs is at least 5.

Die Kurven 17 und 18 zeigen, daß, wenn einer der Generatoren eine Leistung unterhalb der Nennleistung abgibt, der Abfall der zum Verbraucher aufgenommenen Leistung, berechnet in db bezüglich der von diesem einen Generator abgegebenen Leistung, kleiner als 1 db ist, wenn der fehlerhafte Generator G₁ ungefähr die Hälfte seiner Leistung abgibt, und der Leistungsverlust ist vernachlässigbar, wenn der fehlerhafte Generator wenigstens zwei Drittel der Nennleistung abgibt.Curves 17 and 18 show that if one of the generators delivers a power below the nominal power, the drop in power consumed to the consumer, calculated in db with respect to the power delivered by this one generator, is less than 1 db if the faulty generator G ₁ delivers approximately half of its power, and the power loss is negligible if the faulty generator delivers at least two thirds of the nominal power.

Daraus folgt, daß Unterschiede von 10 bis 20%, welche praktisch zwischen den verschiedenen Quellen bestehen können, für eine solche Koppelanordnung keine wesentlichen Einfügungsdämpfungen bzw. Verluste mit sich bringen.It follows that differences of 10 to 20%, which are practical between the different sources may exist, no significant insertion losses or losses for such a coupling arrangement entail.

Die gleichen Eigenschaften können auch dann erzielt werden, wenn in dem Widerstandsnetzwerk 15 die Widerstände R\ bis R_n nicht in Form eines geschlossenen Ringes.sondern sternförmig geschaltet sind.The same properties can also be achieved if the resistors R \ to R _n in the resistor network 15 are not connected in the form of a closed ring but rather in a star shape.

In F i g. 4 sind alle Bestandteile der Koppelanordnung in gleicher Weise wie in Fig. 2 ausgebildet, mit Ausnahme des Widerstandsnetzwerks 15, in welchem die Widerstände R\ bis R_n sternförmig mit einem gemeinsamen Punkt A geschaltet sind.In Fig. 4, all components of the coupling arrangement are designed in the same way as in FIG. 2, with the exception of the resistor network 15, in which the resistors R \ to R _{n are} connected in a star shape with a common point A.

Es sind nur die beiden ersten Widerstände R\, /?2, die drei letzten Widerstände /?„-2, R_n ι. Rn und zwei dazwischenliegende Widerstände R₁. ι, Rj dargestellt. Die freien Enden dieser Widerstände bilden die η Klemmen des Widerstandsnetzwerks 15. Wie im Fall von Fig. 2 ist mit jeder dieser Klemmen das dem Generator abgewandte Ende des ersten Leiters eines Leitungstransformators und das dem gemeinsamen Belastungswiderstand R_c abgewandte Ende des zweiten Leiters des folgenden Leitungstransformators verbunden. Infolge der Sternschaltung liegen aber nun zwischen diesen Anschlüssen jedes Leitungstransformators jeweils zwei Widerstände, die über den Sternpunkt A in Reihe geschaltet sind. So sind die beiden Leiter des ersten Leitungstransformators Li durch die beiden Widerstünde ^D- ^l>r"l R ok<Tocn|iUtcnn Ale· UniAon 1 i>\t^r There are only the first two resistors R \, /? 2, the last three resistors /? "- 2, R _n ι. Rn and two resistors R _{1 in between} . ι, Rj shown. The free ends of these resistors form the η terminals of the resistor network 15. As in the case of FIG. 2, with each of these terminals the end of the first conductor of a line transformer facing away from the generator and the end of the second conductor of the following line transformer facing away from the common load resistor R _c tied together. As a result of the star connection, there are now two resistors between these connections of each line transformer, which are connected in series via the star point A. The two conductors of the first line transformer Li are thus due to the two resistances ^D - ^{l> r} "l R ok <Tocn | iUtcnn Ale · UniAon 1 i> \ t ^ r

des zweiten Leitungstransformators L2 durch die Widerstände Ri und R\ und die beiden Leiter des letzten Leitungstransformators durch die beiden Widerstände R_n und R_n ·. Allgemein gilt für jeden beliebigen Leitungstransformator L„ daß seine beiden Leiter durch die Widerstände RjUnd Rj-] abgeschlossen sind.of the second line transformer L2 through the resistors Ri and R \ and the two conductors of the last line transformer through the two resistors R _n and R _n ·. In general, it applies to any line transformer L " that its two conductors are terminated by the resistors Rj and Rj-] .

Unter den gleichen Annahmen wie im Fall der F i g. 2 kann man die Anpassungsbedingung für die Koppelanordnung von F i g. 4 wie folgt schreiben:Under the same assumptions as in the case of FIG. 2 one can see the adaptation condition for the switching network from F i g. 4 write as follows:

R,R,

die entsprechende F.ntkopplungsbedingung erhält man stets, indem man schreibtthe corresponding decoupling condition is always obtained by writing

nunmehr jedoch mit:but now with:

woraus folgtFrom which follows

V₁ = in- \)IR_C: Vj = 2Ir. V ₁ = in- \) IR _C : Vj = 2Ir.

(n- \)R_C = 2r: (n- \) R _C = 2r:

uns den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich dannusing equations (4) and (5) then results

R = R =

Man sieht, daß R, den gleichen Wert behält wie bei der vorher beschriebenen Anordnung, aber r bekommt einen anderen Wert.It can be seen that R i retains the same value as in the previously described arrangement, but r is given a different value.

Diese Anordnung weist, was die Energiebilanz anbetrifft genau die gleichen Eigenschaften auf wie die vorher beschriebene Anordnung.This arrangement has exactly the same properties as the in terms of the energy balance previously described arrangement.

Es ist ersichtlich, daß die in den Widerständen Ki bis R_n verbrauchte Leistung Null ist, wenn die η Generatoren in Phase den gleichen Strom abgeben (d. h. wenn /' = I). da jeder Widerstand von der Summe der zwei gleichen Ströme / in entgegengesetzten Richtungen durchflossen wird.It can be seen that the power consumed in the resistors Ki to R _n is zero when the η generators deliver the same current in phase (ie when / '= I). since every resistance is traversed by the sum of the two equal currents / in opposite directions.

Wenn /' # /, verbrauchen nur die Widerstände R₁ und Rj-] eine von Null verschiedene Energie D'r. welche gegeben ist durchIf / '# /, only the resistors R ₁ and Rj-] consume a non-zero energy D'r. which is given by

In Verbindung mit Gleichung (6) folgt daraus:In connection with equation (6) it follows:

Daraus folgt D'r = Dr, die Kurven in Fi g. 3 gelten daher ebenfalls für diese Anordnung.From this it follows that D'r = Dr, the curves in FIG. 3 therefore also apply to this arrangement.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen wurde angenommen, daß die Generatoren gleiche Impedanzen R besitzen. Es ist aber ersichtlich, daß die Koppelanordnung auch für den Fall bestimmt werdenIn the two embodiments described, it was assumed that the generators have the same impedances R. It can be seen, however, that the coupling arrangement can also be determined for the case

ίναιιιι, uau am- l^iiv-iciv. uuc^uviiuki, vu«.· _u»*...w . ίναιιιι, uau am- l ^ iiv-iciv. uuc ^ uviiuki, vu «. · _u » * ... w.

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Eingangsimpedanzen voneinander verschieden sind. In diesem Fall sind die Ausgleichswiderstände ebenfalls verschieden, und für η Eingänge werden die η entsprechenden Werte durch ein Gleichungssystem mit η Unbekannten erhalten.Input impedances are different from each other. In this case the balancing resistances are also different, and for η inputs the values corresponding to η are obtained by a system of equations with η unknowns.

Bis hierher wurde angenommen, daß alle Generatoren gleichphasige Ströme liefern. Durch Beeinflussung der gegenseitigen Phasenlagen der von den Generatoren gelieferten Ströme können jedoch besondere Wirkungen erzielt werden. Durch Änderung der Phase jedes Generators um 180° ist es insbesondere möglich, an dem gemeinsamen Verbraucher η + 1 verschiedene Leistungswerte O, P.7P... η P zu erzielen, wenn P die für alle Generatoren gleiche Leistung eines Generators ist. Die restliche Leistung wird dann in den Ausgleichswiderständen verbraucht. Up to this point it has been assumed that all generators deliver currents in phase. By influencing the mutual phase positions of the currents supplied by the generators, however, special effects can be achieved. By changing the phase of each generator by 180 °, it is in particular possible to achieve different power values O, P.7P ... η P at the common consumer η + 1, if P is the same power of a generator for all generators. The rest of the power is then consumed in the balancing resistors.

Wie im Faii von Fig. ^; können die rCuppelariOidnurigen von F i g. 2 und 4 auch als Verteiler verwendet werden, wenn der gemeinsame Belastungswiderstand Rc durch einen gemeinsamen Generator und jeder der Generatoren G\ bis G_n durch einen Verbraucher ersetzt wird. Die Koppelanordnung bewirkt dann eine gleichmäßige Aufteilung des vom gemeinsamen Generator gelieferten Stroms auf die π Verbraucher, und die Verbraucher sind gegeneinander entkoppelt.As in the case of Fig ^.; can the rCuppelariOidnurigen from F i g. 2 and 4 can also be used as distributors if the common load resistance Rc is replaced by a common generator and each of the generators G \ to G _{n is} replaced by a consumer. The coupling arrangement then effects an even distribution of the current supplied by the common generator to the π consumers, and the consumers are decoupled from one another.

Unter dem Gesichtspunkt der Herstellung können die Leitungen aus Koaxialleitungen, Streifenleitungen oder Drahtlitzen bestehen. Die Leiter jedes Leitungstransfor mators können auf einen eigenen Ferritring gewickelt sein, oder die Leiter mehrerer oder aller Leitungstransformatoren können auf einen gemeinsamen Ferritring gewickelt sein. Die Leiter jedes Leitungstransformators können auch von einer Ferrithülse umgeben sein.From the point of view of manufacture, the lines may be composed of coaxial lines, strip lines or Wire strands exist. The head of each line transformer can be wound on its own ferrite ring or the conductors of several or all of the line transformers can be connected to a common ferrite ring be wrapped. The conductors of each line transformer can also be surrounded by a ferrite sleeve.

Bei mehreren Prototypen wurden Einfügungsdänipfungen von höchstens einigen 10 db und eine Entkopplung zwischen den Eingängen von mehr als 30 db in einem Frequenzbereich von 5 Oktaven gemessen.In several prototypes, insertions were made of at most a few 10 db and a decoupling between the inputs of more than 30 db in measured over a frequency range of 5 octaves.

Diese Eigenschaften sind praktisch unabhängig von der Frequenz, solange die verwendeten I ;itungenThese properties are practically independent of the frequency as long as the instructions used

kurzshort

Hierzu 4 Blatt /.L-ichnunszcnFor this purpose 4 sheets /

Claims

Patent claims:

t. Aperiodic coupling arrangement for coupling η (η > 3) HF generators to a common consumer or from a common HF generator to π consumers, with π first connections to which one terminal of one of the η HF generators or consumers is connected is, the other terminal of which is grounded, and having a second terminal to which the one terminal of the common consumer or HF generator is connected, the other terminal of which is grounded, using line transformers, each of which is through two of one A conductor surrounded by ferrite bodies or wound on a ferrite body is formed, the length of which is significantly smaller than the shortest wavelength occurring in operation, characterized in that η line transformers (L \ to L _n ) are provided that one end of the first conductor of each line transformer one of the η first connections and the corresponding end of the second conductor connected to the second connection en is that a resistor network (15) with η in star connection or in ring connection resistors (R \ to R _n ) is provided, and that at each of the π terminals of the resistor network (15) the other end of the first conductor 'ines line transformer and the other end of the second conductor of the next line transiormaior are connected.

2. Aperiodic coupling arrangement according to claim I, characterized in that the HF generators or consumers connected to the first connections have the same impedance corresponding to a resistor R , that the common consumer or HF generator connected to the second connection has an impedance of the Value R / n , and that each resistor of the resistor network (15) has the value R / n \ ma with a star connection, the value R (n- I) / π with a ring connection.

3. Aperiodic coupling arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the head of several line transformers are wound on a common ferrite body.

4. Aperiodic coupling arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the The conductors of the line transformers consist of wire strands.

5. Aperiodic coupling arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the head of the Line transformers are designed using stripline technology.

6. Aperiodic coupling arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the two Heads of each line transformer are formed by a coaxial cable.