DE2006721C3 - Breitbandige Gabelschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige Gabe schaltung, bei der vorzugsweise ein übertragungswe eine sehr niedrige Dämpfung aufweist.

Derartige Gabelschallungen dienen zur schein w iderstaiidsmäßig entkoppelten Zusammenschaltun von /«.ei !"bertraüungswegeii zu einem dritten ühei triigungsweg. Bei einer Gabelschaltung mit gleiche Dämpfung in beiden übertragungswagen belrägi di Dämpfung jedes übeiiragungsweges mindesten 0.35 Np. Durch die Einführung einer überset/un kann die Dämpfung eines Übertragungsweges vei ringen werden, gleichzeitig steigt die Dämpfung de /weilen !"hertrauunuswenes. Ein wesentlicher Nacl

teil derartiger unsvmmetrischer Gabelschallungen ist die Tatsache, daU übertrager mit höheren "'Übersetzungsverhältnissen verwendet werden müssen, deren breitbar.dige Dimensionierung bei steigendem übersetzungsverhähnis immer schwieriger wird. Bei vielen Anwendungen in der elektrischen Nachrichtentechnik und insbesondere in der Meßtechnik sind aber breitbandige übenragungswege mit kleiner Dämpfung unbedingt erforderlich. Beispiele hierfür sind die Anwendung von Gabelschaltungen bei der Untersuchung von PCM-Regeneratoren auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Nebensprechstörungen sowie als Meßgabeln allgemein und als Piloteinspeisegabeln in breitbandisen Trägerfrequenzsystemen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe 7ugrunde. eine Teitbandige Gabelschaltung anzugeben, die bei Verwendung von einfach zu dimensionierenden überir.igern in einem Übertragungsweg eine sehr niedriee Dämpfung aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die breubandige Gabelschaltung drei übertragungsachtpole umfaßt, von denen ic ein Anschlußpiar einen Anschluß der breitbandigcn Uabelschalt.:ne darstellt und je ein weiteres Anschlußpaar iru einem Nachbildungswidcrstand abgeschlossen ist. daß ferner der erste und der dritte Γ bertragungsachtpol ir:t den Nachbildungswiderstiinden ie eine Gabels.haltung eines ersten Typs und der zweite übert agungsui-htpol eine Gabelschaltung eines dazu äquivalenten zweiten Typs bilden, daß außerdem die ihrigen zwei Ar^r"hlußpaare beim ersten und dritten I be.tragungsachtpoi \oneinander entkoppelt sind. *··"!■ rend sie beim zweiten überlragungsachtpo! mitt'i-.muer in verbindung stehen, und daß von diesen /■/!schlußpaaren je ein Ansehlußpaar des ersten und t: tten Ü bertragungsaehtpols direkt und je ein /weites /:ischluBpaar über den /weiten übertragungsaehtpol ι . lan miteinander verbunden sind, daß eine in de.i e slen Übertragungsachtpol eingespeiste Leistung in c'eseni geteilt und im dritten übertragungsachtpo! t· oder zusammengefaßt wird und umgekehrt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß t> möglich ist. eine in eine erste Gabelschaltung eingeipc-istc Signalenergie in dieser Gabelschaltung aufzuteilen und nach übertragung über zwei getrennte I bei tragungswege in einer zweiten Gabelschaltung, die gleich der ersten aufgebaut ist. wieder zusammeniufassen. ohne daß. ideale Gabelschaltungen vorausgesetzt, ein Leistungsverlust entsteht. Die Einspeisung fines zweiten Signals bzw die Auskopplung eines 1 * 'Is des ersten Signals kann dann über einen in einen der beiden Übertragungswege e^:ngefügten übertrajungsachtpol. der eine weitere Gabelschaltung bildet, trfolgen. Die Dampfung des ersten .Signalweges über die C Men beiden Cjabelschaltungen ist trotz der eingefügten weiteren Gabelschaltung sehr gering, während der zweite Signalweg, der nur /wischen der eingefügten Gabelschaltung und einer der beiden anderen tjabelschalüingen bestehen kann, eine erhebliche IXimpfung aufweist. Dies ist aber in den meisten Anwendungsfällcn zulässig bzw sogar erwünscht, da mir der eigentliche Signalweg eines Systems möglichst wenig gedämpft weiden soll.

Da durch die Einfügung einer weiteren Gabelschaltung in einen der rbertragungswege zwischen den ersten beiden Gabelschaltungen eine Phasendrehung der Signalenergie in diesem t'bertragungsweg erfolgen kann, ist es vorteilhaft, in den direkten

Verhjndungsu-eg zwischen je einem AnschluSpaar des ersten und dritten übertrag'ingsachtpols einen phasendrehenden Allpaß einzufügen, der die Phasendrehung des zweiten übertraaungsachtpols im andren Verbindungsweg nachbildet, damit die Signalencrgien der beiden Verbindungswege in der ersten bzw. dritten Gabelschaltung phasenrichtig zusammengefaßt werden können. Durch diese Maßnahme wird die Breitbandigkeit der Gabelschaltung noch weiter erhöht.

Eine Gabelschaltung des ersten Typs kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß ein Differenzübertrager und ein zwischen zwei entgegengesetzte Enden der beiden Wicklungen, beispielsweise dem Anfang der ersten und dem Ende der zweiten Wicklung des Differenzübertragers geschalteter Nachbüdungswiderstand vorgesehen ist. duß ferner das freie Ende der ersten Wicklung zusammen mit dem Anfang der zweiten Wicklung ein erstes Anschlußpaar bilde:, und daß die beiden mit dem Nachbikiungswiderstand verbundenen Wicklungsenden tbenfalls jeweils mit dem Anfang der zweiten Wicklung die beiden übrigen Anschlußpaare darstellen, die voneinander entkoppelt Mnd. aber mit dem ersten Ansclilußpaar in Verbindung stehen.

Eine Gabelschaltung zweiten Typs, die /u der ersten Gabelschaltung äquivalent ist. kann \orteilhaAerweise dadurch realisiert werden, daß die Gabelschaltung einen Differenzübertrager, dessen beide Wicklungen im gleichen Wickelsinn in Serie geschaltet sir-i und einen ir.it dem Verbindungspunkt der beiden Wicklungen des Differenzübertragers verbundenen Nachbild ungswidersiand enthält, daß ferner die beiden freien Enden der Wicklungen ein erstes Anschlußpaar und jeweils ein freies Wicklungsende mit dem freien Ende des Nachbildungswiderstandes die beiden übrigen Anschlußpaare der Gabelschaltung bilden, die voneinander entkoppelt sind, aber mit dem ersten Ansehlußpaar in Verbindung stehen.

Bei Verwendung dieser Gabelschaltung ip einer breilbandigen Gabelschaltung ist es /weckmuBig. die Ankopplung des ersten Anschlußpaares nicht galvanisch, sondern induktiv über eine weitere Wicklung auf dem Differenzübertrager vorzunehmen.

Durch diese Maßnahme ergibt sich die Möglichkeit, in der breilbandigen Gabelschaltung die DH'ferenzübertragcr des zweiten und des dritten Übertragungsachtpols derart zu einem gemeinsamen übertrager zusammenzufassen, daß die Ankopplungswickiung des Dilfereii/überiragers des zweiten übertraguiij-sachtpols die zweite Wicklung des DilTerenzübertrajWrs des dritten überiragungsachlpols bildet.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine sehr vorteilhafte Gabelschaltung, bei der der dem zweiten und dritten Übertragungsachtpol gemeinsame übertrager drei Wicklungen umfaßt, von denen die erste angezapft und über einen Nachbildungswidcrstund mit einer Hezugsleituni: verbunden ist. an die auch der Anfang der zweiten Wicklung angeschaltet ist, bei der ferner das Ende der zweiten Wicklung über einen weiteren Nachbildungswiderstand mit dem Anfang der dritten Wicklung verbunden ist. und bei der das Ende der ersten Wicklung und der Anfang der dritten Wicklung zusammen mit der Bezugsleitung je ι.··:ι Anschlußp.iar bilden, die mit den beiden voneir. 'luier entkoppelten Anschlußpaaren des ersten l."i>)(.;■'.ragungsachtpoles verbunden sind, dessen erstes Ansehlußpaar einen Anschluß der breitbandigen Gabelschaltung bildet, deren übrige Anschlüsse durch den

Anfang der ersten Wicklung des Übertragers und durch das Ende der dritten Wicklung des Übertragers jeweils zusammen mit der Bezugsleitung gebildet werden.

Diese breitbandige Gabelschaltung kann entweder s als Gabelschaltung mit zwei Eingängen und einem Ausgang betrachtet werden oder als Gabelschaltung mit einem Eingang und zwei Ausgängen.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer brcitbandigen Gabelschaltung nach der Erfindung.

F i g. 2a und F i g. 2b zwei zueinander äquivalente Gabelschaltungen zur Realisierung der übertragungsachtpole des Blockschaltbildes von Fig. 1.

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer breithandigen Gabelschaltung nach der Erfindung,

Fig. 4 ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Gabelschaltung nach der Erfindung.

Das Blockschaltbild der Gabelschaltung nach F i g. 1 enthält drei Gabelschaliungen darstellende Übertragungsachtpole APl. AP2 und 4P3, von deren vier Anschlußpaaren je ein Anschlußpaar A 12. ,4 23, /132 mit einem Nachbildungswidcrstand RX 1 bzw. 2s RX2 und RN3> abgeschlossen ist und je ein Anschlußpaar/4 U. A21. .431 je einen Anschluß der breitbandigen Gabelschaltung darstellt. Weiterhin kann zwischen den Übertragungsachtpolen AP\ und 4P3 noch ein phasendrehender Allpaß P eingefügt sein. wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist Die drei Übertragungsachtpole müssen grundsätzlich der Bedingung genügen, daß jeweils zwei Anschlußpaare voneinander entkoppelt sind. Im Blockschaltbild nach F i g. 1 sollen jeweils die sich gegenüberliegenden Anschlußpaare der Übertragungsachtpole voneinander entkoppelt sein. Von den voneinander entkoppelten Anschlüssen der Übertragungsachtpole .4Pl und APi sind die Anschlüsse .413 und .433 direkt oder gegebenenfalls über den Allpaß P und die Anschlüsse .4 14 und .434 über den Übertragungsachtpol .4P2 mit den Anschlußpaaren A 22 und A 24 miteinander verbunden. Der Allpaß P dient zur Nachbildung der Phasendrehung, die in die Übertragungsachtpole 4Pl bzw. .4P3 eingespeiste Signalenergien im übertragungsachtpol AP2 erfahren. Eine in die Klemmen .4 11 des Übertragungsachtpols .4Pl bzw. in die Klemmen .431 des Übertragungsachtpols -4P3 eingespeiste Signalenergie wird in den Ubertragungsachtpolen geteilt und einerseits direkt oder gegebenenfalls über den phasendrehenden Allpaß und andererseits über den übertragungsachtpoi .4P2 zum Übertragungsachtpol .4P3 bzw. .4Pl geführt und wieder zusammengefaßt. Die Klemmen /4 21 des Übertragungsachtpols .4P2 stehen nur mit den dem Übertragungsachtpol .4 P 3 zügewandten Klemmen .4 24 bzw. mit dem Nachbiidungswiderstand RN2 in Verbindung. Eine an den Klemmen/421 eingespeiste Signalenergie kann daher nur zum Übertragungsachtpol .4P3 bzw. zum Nachbildungswiderstand RN 2 gelangen. Somit stellt die Gabelschaltung nach F i g. 1 entweder eine Gabelschaltung mit zwei Eingängen, nämlich AiI und /121 und einen Ausgang .4 31 oder eine Gabelschaltung mit einem Eingang ,4 31 und den beiden Ausgängen .4 21 und A 11 dar.

Die Fig. 2 a und 2 b zeigen zwei zueinander äquivalente Gabelschaltungen. mit denen die Übertragungsachtpole .4P 1 bis .4P3 realisiert werden können.

Die Wicklungsanfänge der Differenzübcrlrager ii diesen Schaltungen sind mit einem Punkt bezeichnet Wicklungsanfang und -ende können aber vertausch werden, wenn dies hei beiden Wicklungen gleichzeiti; geschieht. Die VVellenvviderstände der Anschlußpaar, der Gabelschaltunaen sind mit Zl ... /3 bezeichne! dabei ist Z2 = Z 3 = I 2 Zl.

Die Gabelschaltung nach F i g. 2a enthält cim·.·: üiffercn/übertrager mit den Wicklungen 111 und <;'. und den Nachbildlinuswiderstand RX. Die Schaltung stellt ein T-Glied dar. in dessen L.ängs/weigen du beiden Wicklungen des Differenzübertragers und 11 dessen Querzweig der Nachbildlingswiderstand R \ liegt. Die beiden freien Enden dei Wicklungen b'ldei das erste Anschlußpaar der Gabelschaltung, die Ui' rigen zwei Anschlußpaare der Gabelschaltung werdci von je einem freien Ende der Wicklungen des DiIL rcnzübertragers und dem freien Ende des Nachlv dunuswiderstandes gebildet. An Stelle der gaiv.ir.i sehen Ankopplung des ersten Anschlußpaares an do: Differenzübcrtiasier kann auch eine induktive \u kopplung über eine Ankopplung .wicklung vorgeselk ■ sein.

Die Gabelschaltung nach F i g. 2 b enthält vviedci ii; den Differenzübertrager mit den Wicklungen /11 ui: ti2 und einen Nachbildungswidcrstand Λ.Ν". IX Nachbildungswiderstand R V ist mit zwei cntgo_vr gesetzten Enden der Wicklungen des Differen/üiv; tragers, beispielsweise mit dem Anfang der WicUun: Ji! und dem Ende der Wicklung n2 verbunden. W Anfang der Wicklung 112 stellt dann einen Be/ii.¹ punkt dar. der jeweils einen Anschluß der drei " schlußpaare der Gabelschaltung darstellt. Der /\u '. Anschluß des ersten Anschlußpaares i>i dann d; Ende der ersten Wicklung, der zweite Anschluß d.. zweiten Anschlußpaares der mit dem Nachbildung:· widerstand verbundene Anfang der ersten Wickhjn und der zweite Anschluß des dritten AnschluUpaare das mit dem Nachbüdungswideislund verbunden·. Ende der zweiten Wicklung des Differenzübertragers

Ein zweckmäßiges Ausfuhrungsbeispiel zur Reali· sierung des Blockschaltbildes nach Fin. 1 zeii; F i g. 3. D;e Übertragungsachtpole AP1 und AP3 sin*. durch Gabelschaltungen nach Fig 2b realisiert wahrend der Übertragungsachtpol .4P2 eine Gabel· schaltung nach F i g. 2a enthält, deren eines Anschlußpaar über die Wicklung «32' induktiv angekoppelt ist Auch in dieser Gabelschaltung kann, wie gestrichel angedeutet, ein phasendrehender Allpaß P zwischer den ubertragungsachtpolen .4Pl und .4P3 eingefügi sein, der die Phasendrehung im übertraaunssachtpo .4P2 nachbildet.

Die Bezeichnungen der Elemente der Schaltung ir F i g. 3 entsprechen denen des Blockschaltbildes nacr F i g. 1 und denen der Gabelschaltungen nach F i g. 2; und F 1 g. 2b mit dem Unterschied, daß in den Bezeichnungen für den Wellenwiderstand der Anschlußpaan. und in den Bezeichnungen der Wicklungen des Differenzübertragers die Nummer des übertragungsachtpoles der Nummer des Wellenwiderstandes bzw. dei Wicklung vorangestellt ist.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, können die Übertragerwicklungen «32 und η 32' zu einer Wicklung zusammengefaßt werden, die Differenzübertrager der übertragungsachtpole AP2 und .4P3 können dann zu einem einzigen übertrager Tl mit einem gemeinsamen Kern zusammengefaßt werden. Dies zeigt die F 1 g. 4. bei der der Allpa G P. wie in Fiel und F i e. 3

/wischen das Ende der Wicklung /ι 11 und den Anfang

der Wicklung »i31 eingefügt sein kann. . "Ii

Die Bezeichnungen der F i g. 4 einsprechen denen " ' ⁺

der F i g. 3. Für dieDimensionierung der breitbandigen

Gabelschaltung gellen folgende Gleichungen, denen s „22

aus Cirunden der fjbcrsichtlichkeil die Bedingungen ,, ■ -"

., -,, ,Ϊ " n31 <r(l t irl

/Il = /31 = Z, ,, = ^ - κ und ,^ -= ; nil m31 «22

zugrunde gelegt werden. und für die Dämpfung

fctonn gilt

_Z21 =Z f .. "13 =1 2InFl ₊

RN\ = RN3 = ü Z

..₂ '5 «23 - 1'2In(I ι ü)(

RNl = / "

'(I +Ii)(I +a) ü\2 = /

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Breitbandige Gabelschaltung mit vorzugsweiseeinem übertragungsweg sehr niedriger Dämpfung, gekennzeichnet durch drei übertragungsachtpole (.4Pl. .4P2. AP3). von denen je ein Anschlußpaar (.4 11. .4 21. .4 311 einen Anschluß der breitbandigen Gabelschaltung darstellt und je ein weiteres Anschlußpaar (.4 12, /123. .4 32) mit einem Nachbildungswiderstand IRS1. RS 2. RS3) abgeschlossen ist, von denen ferner der erste (.4Pl! und dritte (.4P3) Übertragungsachtpol mit den Nachbildungswiderständen je une Gabelschaltung eines ersten Typs und der zweite Überiragungsachtpol (APl) eine Gabelschaltung eines da/u äquivalenten zweiten Typs bilden und außerdem die übrigen zwei Anschlußpaare (.413. .4 14 bzw. j4 33. .4 34) beim ersten und dritten übertragungs-Bchtpol (.4Pl bzw. .4P3) voneinander entkoppelt sind, wahrend sie beim zweiten übertragungsachtfiol (APl) miteinande: h\ Verbindung stehen, und wobei von diesen Anschlußpaaren je ein Anschlußpaar (A 13 bzw. .4 33) des ersten und dritten Übertragungsachtpols (,4Pl bzw. .4P3) direkt und je ein zweites Anschlußpaar (.4 14 bzw. .4 34| über den «weiten Übertragungsachtpol (4P2) derart miteinander verbunden sind, daß eine in den ersten Übertragungsachtpol (.4Pl) eingespeiste Leistung in (diesem geteilt und irn dritten übcrtragungsachtpol (-4P3) wieder zusammengefaßt wird, und umgekehrt (Fig. 1).

2. Breitbandige Gabelschaltung nach Anspruch !. dadurch gekennzeichnet, daß in den direkten Verbindungsweg zwischen je einem Anschlußpaar des ersten (APl) und dnUen (.4P3) Übertragungsachtpols ein phasendrehender Allnaß (P) eingefugt ist. der die Phasendrehung des zweiten übertragungsachtpols (.4P2) nachbildet (F i g. i und ?).

3. Breitbandige Gabelschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung ersten Typs einen Differenzübertrager und einen /wischen zwei entgegengesetzte Enden der beiden Wicklungen (nl. nl). beispielsweise dem Anfang der ersten {nl) und dem Ende der zweiten Wicklung (»2| des Differenzübertragers geschalteten Nachbildungswiderstand (RS') enthält, daß ferner das freie Ende der ersten Wicklung zusammen mit dem Anfang der zweiten Wicklung ein erstes Anschlußpaar bildet und daß die beiden mit dem Nachbildungswiderstand verbundenen Wicklungsenden ebenfalls jeweils mit dem Anfang der zweiten Wicklung die beiden übrigen Anschlußpaare darstellen, die voneinander entkoppelt sind, aber mit dem ersten Anschlußpaar in Verbinduni: stehen (Fig. 2b).

4. Breitbandige Gabelschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung Jrweiten Typs einen Differenzühertrager. dessen beide Wicklungen l/i i. »2) im gleichen Wickelsinn in Serie geschaltet sind, und einen mit dem Vci'lvindungspunkt der beiden Wicklungen des Dille; n/-llbert ragers verbundenen Naehbildungswidei stand ((!RA') enthält, daß ferner die beiden freien Enden der Wicklungen ein erstes Anschlußpaar und jeweils ein freies Wicklungsende mil dem freien Ende des Nachbildungswiderslandes das /weife bzw. dritte Anschlußpaar der Gabelschaltung bilden.

die voneinander entkoppelt sind, aber mit dem ersten Anschlußpaar in Verbindung stehen (Fig. 2al.

5.3reitbandige Gabelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daU die Ankopplung des ersten Anschiuiipaares an die Gabelschaltung induktiv über erweitere Wicklung auf dem Gabelübertrager erfoiu"..

6. Breitbandige Gabelschaltung nach einem de·: vorhersehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal?, die Differenzübertrager des zweiten und dritten übertragungsachipols (.4P2. .4P3) derar: zu einem gemeinsamen Übertrager (72) zusammengefaßt sind, daß die Ankopplungswicklung de-Differenzübertragers des zweiten übertragung-achtpols die zweite Wicklung (»32) des Differenz Übertragers des dritten Übertragungsachtpols bi; Jet (Fig. 4).

⁷. Breitbandige Gabelschaltung nach Anspruch γ

dadurch gekennzeichnet, daß der dem zweiten mW. dritten Übertragungsachtpol (.4P2. .4P3) gemeinsame übertrager (72) drei Wicklungen umfai.'-von denen die erste (»21. η 11) angezapft und übe einm Nachbildungsvviderstand [RS 2) mit eiiu Bezugsleitung verbunden ist. an die auch der V fang der /weiten Wicklung («32) angeschaltet :-. daß ferner das Ende der zweiten Wicklung i/i.v! über einen weiteren Nachbildungswiders!, uv. {RS 3) nut dem Anfang der dritten Wicklung (»3i · verbunden ist. und daü das Ende der ersten W ick lung 1/121. Ji221 und der Anfang der dritten Wick lung (»311 zusammen mit der Bczugsleitung je e Anschlußpaar bilden, die mit den Seiden vonei·- ander entkoppelten Anschlußpuaren des erste übei'iragungsachtpols (.4Pl) verbunden sind, dosen erstes Anschlußpaar einen Anschluß ι.4 111 de· breitbandigen Gabelschaltung bildet, deren übrig.· Anschlußpaare (All. AM) durch den Anfang de ersten Wicklung i?t21. 1122) des Übertragers (7 2 ui ;d durch das Ende der dritten Wicklung (»31! de· !"berlragers (72) jeweils zusammen mit der Bc zugsleitung gebildet werden (F i g. 4).

H. Breilbandigc Gabelschaltung nach einem de vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet duic'r zwei Eingänge und einen Ausgang

^k). Breitbandige Gabelschaltung nach einem de vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durcl einen Eingang und zwei Ausgänge.