DE2302171A1 - Als impedanzwandler arbeitender baluntransformator - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. "Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

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V.St.A.

Als Impedanzwandler arbeitender Baluntransformator

Die Erfindung betrifft einen als Impedanzwandler arbeitenden Baluntransformator mit einem Magnetkern hoher Permeabilität, der mit einer Balunwicklung mit einem erdunsymmetrisehen und einem symmetrisehen Anschluß versehen ist.

Ein Baluntransformator ist bekanntlich eine Anordnung, die eine erdunsymmetrische Impedanz in eine symmetrische Impedanz umwandelt. Gewisse Baluntransformatoren ermöglichen keine Wandlung des Impedanzwertes, sie transformieren eine erdunsymmetrische Impedanz lediglich in eine symmetrische Impedanz, während andere Baluntransformatoren die erdunsymmetrische Impedanz in eine symmetrische Impedanz unterschiedlichen Wertes wandeln. Ein solcher Baluntransformator arbeitet dann zusätzlich als Impedanzwandler.

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Bei bisher bekannten Anordnungen hat man die Bandbreite dadurch vergrößert, daß die Balunwicklung auf einen Magnetkern hoher Permeabilität aufgebracht wurde. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in "Antenna Engineering" von Walter L. Weeks, Seite 173, McGraw-Hill Book Company, Library of Congress-Katalogkarten-Nummer 68-13106, beschrieben. Diese bekannte Anordnung ermöglicht keine Wandlung des Impedanzwertes. In demselben Werk ist auch ein Baluntransformator mit Impedanzwandlung beschrieben. Dieser erfordert 3^e(*och zwei Kerne und wandelt die Impedanz nur in einem Verhältnis 4:1.

In einem Aufsatz mit dem Titel " Some Broadband Transformers" von C.L. Ruthroff, Proceedings of the IRE, Vol. 47, Teil 2, Seiten 1337-1342, August 1959, sind einige die Impedanzwerte wandelnde und nicht wandelnde Baluntransformatoren beschrieben, die einen einzigen Magnetkern hoher Permeabilität aufweisen. Diese Anordnungen haben nur dann zufriedenstellende elektrische Symmetrieeigenschaften, wenn ihre Windungslänge, gemessen in Einheiten der Wellenlänge, sehr gering ist. Deshalb sind sie für Hochleistungsübertragungen nicht geeignet, bei denen Kerne großen Querschnitts und damit Wicklungen beachtlicher Länge erforderlich sind. Die von Ruthroff beschriebenen Baluntransformatoren für geringere Leistungen haben eine Bandbreite, die für viele Anwendungsfälle unnötiger Weise begrenzt ist. Deshalb besteht das Bedürfnis für einen Breitband-Baluntransformator, mit dem auch eine Wandlung der Impedanzwerte möglich ist, Ferner soll dieser Transformator nicht die Einschränkungen bekannter Anordnungen aufweisen.

Die Erfindung schafft einen diese Erfordernisse erfüllenden Baluntransformator, indem eine Anordnung der eingangs genannten Art derart ausgebildet wird, daß die Balunwicklung eine erste Teilwicklung auf einem ersten Teil des Magnetkerns zwischen dem erdunsymmetrischen Anschluß und einer Unter-

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brechungsstelle und eine zweite T_eilwicklung auf einem zweiten Teil des Magnetkerns zwischen der Unterbrechungsstelle und dem erdunsymmetrischen Anschluß aufweist, wodurch an der Unterbrechungsstelle eine symmetrische Impedanz mit dem Wert einer erdunsymmetrischen Impedanz Zy des erdunsymmetrischen Anschlusses erscheint, und daß die Teilwicklungen an symmetrisch zueinander liegenden Punkten mit einem Anschluß verbunden sind, an dem eine symmetrische Impedanz Z_ß mit einem gegenüber der Impedanz Z^ unterschiedlichen Wert erscheint.

Ein Baluntransformator der Erfindung hat also einen einzigen Magnetkern oder Permeabilität, auf den die Balunwicklung aufgebracht ist. Ferner kann eine Transformationswicklung zwischen der Balunwicklung und dem symmetrischen Anschluß vorgesehen sein. Diese Transformationswicklung ist dann an den genannten Anschlüssen mit der Balunwicklung verbunden, wodurch sich ein gewünschtes Impedanzverhältnis zwischen der erdunsymmetrischen Impedanz und der symmetrischen Impedanz ergibt, diese Größe wird im folgenden als Impedanztransformationsverhältnis bezeichnet. Eine hohe Bandbreite bei hoher Leistung wird dadurch erreicht, daß die Impedanztransformationswicklungen gegenüber den Balunwicklungen in noch zu beschreibender Weise einen vorgegebenen Abstand haben.

Ausführungsbeispiele eines Baluntransformators nach der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Baluntransformators nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Baluntransformators nach der Erfindung mit isolierenden Elementen,

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Fig. 3 eine Draufsicht eines weiteren Baluntransformators nach der Erfindung,.

Fig. 4 ein einfaches Diagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, . .

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Baluntransformators nach der Erfindung und

Fig. 6 und 7 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Baluntransformators nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Baluntransformator nach der Erfindung dargestellt, bei dem eine erdunsymmetrische Impedanz Z„ in eine symmetrische Impedanz Zg transformiert wird, die kleiner als die Impedanz Z_y ist. Die Balunwicklung besteht aus einem Koaxialkabel 11 mit einer charakteristischen Impedanz Z^, das in mehreren Windungen N auf einen Magnetkern 12 aufgebracht ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist N =6.

Beide Enden des Außenleiters 14 des Koaxialkabels 11 sind miteinander und mit Erde verbunden, dieser Punkt gehört zu dem erdunsymmetrischen Anschluß. Der andere erdunsymmetrische Punkt 15 ist mit dem Innenleiter 16 des Koaxialkabels 11 an dessen einem Ende verbunden. Die erdunsymmetrische Impedanz Zrj erscheint zwischen dem Punkt 15 und Erde.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Koaxialkabel in seiner Mitte aufgetrennt, wodurch eine Unterbrechungsstelle 18 gebildet ist. Der Innenleiter 16 ist von der einen Hälfte des Kabels, beispielsweise der linken Hälfte, entweder entfernt oder an der Unterbrechungsstelle 18 mit dem Außenleiter dieser Hälfte verbunden. Der Innenleiter 16 der rechten Hälfte des Kabels ist über die Unterbrechungsstelle mit dem Außenleiter 14 der linken Hälfte des Kabels 11 verbunden. Die Balunwicklung hat einen gewissen Abstand gegenüber dem Magnetkern 12, wodurch.

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dielektrische und magnetische Verluste minimal gehalten werden. Die Abstände können am besten dadurch verwirklicht werden, daß zwei elektrisch isolierende Platten 20 und 21 auf den beiden Seiten des Kerns in der in Fig. 2 gezeigten Weise angeordnet sind und die Wicklung durch Öffnungen 22 dieser Karten 20 und 21 hindurchgeführt ist.

Es ist zu erkennen, daß die Impedanz an der Unterbrechungsstelle 18 symmetrisch ist und den Wert Z_y hat. Gemäß der Erfindung sind die in Fig. 1 gezeigten Klemmen 25 und 26 des symmetrischen Anschlusses jedoch nicht an die Unterbrechungsstelle 18 angeschaltet. Sie sind hingegen mit dem Außenleiter 14 der Balunwicklung an Punkten verbunden, die gegenüber Erde einen Abstand haben, der einer vorgegebenen Windungszahl entspricht. Jeder Punkt 25 und 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Außenleiter in einem Abstand von zwei Windungen gegenüber Erde verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Außenleiter 14 des Kabels 11 als ein symmetrischer Autotransformator verwendet. Wenn die Balunwicklung, die durch den Außenleiter 14 gebildet ist, kurz ist, gerechnet in Einheiten der Wellenlänge, so steht die symmetrische Impedanz Z~ an den Punkten 25 und 26 mit der symmetrischen Impedanz Z« an der Unterbrechungsstelle 18, die gleich der Impedanz Z„ ist, in^olgendem Zusammenhang:

^Ns
In diesem Ausdruck ist -£- die Anzahl dec Windungen zwischen jedem Symmetrieanschlußpunkt und Erde, -# ist die Anzahl der Windungen zwischen der Unterbrechungsstelle 18 und Erde. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist N =4 und N =6.

sp

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Daher grlltj

7-7 ffh^ - —7

Der erdunsymmetrische Strom I , der in dem Innenleiter 16 und an der Innenseite des Außenleiters 14 fließt, teilt sich in einen symmetrischen Strom I^ und einen Reststrom ,I_m, der auf der Außenseite des Außenleiters 14 der rechten und der linken Hälfte der Balunwicklung 11 fließt. Die Symmetrie der Balunwicklung, die durch die Außenseite des Außenleiters 14 gebildet ist, gewährleistet, daß die Symmetrieanschlußpunkte elektrisch gegenüber Erde bei allen Frequenzen symmetriert sind. Der Frequenzbereich, in dem Z_g im wesentlichen gleich 4/9 Z_Q ist, bestimmt sich nach dem Frequenzbereich, in dem der Strom. I_m gering gegenüber dem Strom I^ ist, Es gilt also:

. *b ²M
=

IB

Hierbei ist 2L, der Wert der Impedanz der Induktivität, die durch die Gesamtzahl der Windungen N des Außenleiters 14 der Balunwicklung 11 gebildet wird. In Fig. 1 sind sechs Windungen vorgesehen.

Bei tiefen Frequenzen, bei denen die Wicklungslänge, gerechnet in Wellenlängeneinheiten gering ist, liegt eine induktive Impedanz der Wicklung vor, und die Größe dieser Impedanz ist direkt proportional dem Produkt aus der Frequenz f, dem Kernquerschnitt A, der relativen Kernpermeabilität /U_p und des Quadrats der Gesamtzahl der Windungen, d.h. N . Bei einer hohen Frequenz f^, bei der die gesamte elektrische Länge der Balunwicklung ungefähr einer halben Wellenlänge entspricht, ist die Impedanz Z„ der Balunwicklung ohmisch, und ihr Wert

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bestimmt.sich durch die Transforraatorverluste. Bei einer noch höheren Frequenz ist die Impedanz Z., der Balunwicklurg kapazitiv, und ihre Größe fällt auf einen geringen 'tfert bei der Frequenz f~ ab, wenn die elektrische. Länge der Wicklung ungefähr einer vollen Wellenlänge entspricht. Die Größe der kapazitiven Reaktanz bei einer Frequenz f, die etwas geringer als die Frequenz f^ ist, ist proportional f~ - f und umgekehrt proportional dem Durchmesser der Balunwicklung. Deshalb wird die maximale Bandbreite für einen Baluntransformator geringer Leistung erreicht, indem ein Kern hoher Permeabilität u mit einem kleinen Querschnitt A verwendet wird, der mit einer großen Anzahl Windungen N aus einem Koaxialkabel geringen Durchmessers bewickelt ist.

Einige weitere Faktoren müssen beim Aufbau eines Baluntransformators hoher Leistung berücksichtigt werden. Diese betreffen die maximale Flußdichte in dem Magnetkern hoher Permeabilität, die dielektrische Festigkeit der Wicklungsisolation und das Erfordernis der Wärmeableitung aus dem Transformatorkern und den Wicklungen. Alle Magnetkerne hoher Permeabilität haben eine maximale zulässige Flußdichte B_m, die durch die zulässigen Nichtlinearitäten des Magnetkernmaterials bestimmt ist, welche direkt proportional mit der Flußdichte B ansteigen. In einem Baluntransformator ist die Flußdichte oder Induktion B des Magnetkerns proportional V /f·Ν ·Α, wodurch erkennbar wird, daß die maximale Induktion immer bei der niedrigsten Betriebsfrequenz auftritt.

Beim Aufbau eines Baluntransformators hoher Leistung ist die Größe V eine bekannte Funktion der Betriebsleistung und der geringstmöglichen Betriebsfrequenz f^. Diese Parameter führen zu der Forderung, daß das Produkt N ·Α so groß sein muß, daß die Induktion B bei der niedrigsten Betriebsfrequenz unter ihrem obersten Grenzwert bleibt. Oft ist es erforderlich,

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Leiter mit großem Durchmesser und niedrigem Widerstand zu verwenden, und zwar insbesondere für die Balunwicklung, und den Baluntransformator in ein Öl hoher dielektrischer Festigkeit einzutauchen, um den geforderten Isolationswiderstand zwischen den Wicklungen zu verwirklichen und von den Wicklungen und dem Kern die Wärme abzuführen. Die Durchlässigkeit des Öls verringert die Frequenz f^, bei der die Balunwicklung die Länge einer vollen Wellenlänge hat, und der große Durchmesser der Wicklung verringert die Impedanz Zj, bei Frequenzen, die etwas unter der Frequenz f_f liegen. Das Öl und der Durchmesser der Wicklungsleiter haben jedoch bei niedrigen Frequenzen keine merkliche Wirkung auf die Impedanz

Das normale Ergebnis dieser Überlegungen besteht darin, daß ein Baluntransformator hoher Leistung einen Kern mit großem Querschnitt A, wenige Windungen N und eine große Wicklungslänge aufweist, so daß, verglichen mit einem Baluntransformator geringer Leistung, die untere Grenzfrequenz angehoben wird und die obere Grenzfrequenz niedriger wird, wodurch sich eine verringerte Geeamtbandbreite ergibt.

In Fig. 3 ist ein Baluntransformator nach der Erfindung dargestellt, der eine symmetrische Impedanz Z„ erzeugt, die größer als die erdunsymmetrische Impedanz Z^ ist. Die bei der Anordnung nach Fig. 3 derjenigen nach Fig. 1 und 2 entsprechenden Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dieser Baluntransformator enthält außer der Balunwicklung 11 eine Transformationswicklung 30 für die symmetrische Impedanz, die aus Leiterteilen 31 und 32 besteht, welche die Anschlußpunkte 25 und 26 mit dem Außenleiter 14 an der Unterbrechungsstelle 18 verbinden. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besteht die symmetrische Transformationswicklung 30 aus einem Leiter 31, der um den linken Teil des Kerns gewickelt ist und den Anschlußpunkt 26 mit dem Außenleiter 14 auf der rechten Seite der

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Unterbrechungsstelle verbindet. Ferner ist der Leiter 32 vorgesehen, der um die rechte Seite des Kerns gewickelt ist und den Anschlußpunkt 25 mit dem Außenleiter 14 auf der linken Seite der Unterbrechungsstelle verbindet.

Wenn die elektrische Länge der Wicklung 30 klein gegenüber der Wellenlänge ist, so ist die symmetrische Impedanz Zg an den Punkten 25 und 26 abhängig von der symmetrischen Impedanz Z_G an der Unterbrechungsstelle 18, damit aber auch von der erdunsymmetrischen Impedanz Z^, die gleich der Impedanz Z~ ist, nach der Beziehung

²B - WV² <⁴>

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind N =6 Windungen vorgesehen, da von der Unterbrechungsstelle 18 bis nach Erde

da jeweils drei Windungen vorgesehen sind. N_s=18,/die Gesamtzahl der Windungen von jeder symmetrischen Anschlußklemme bis nach Erde aus sechs Windungen der Transformationswicklung 30 und drei Windungen der Balunwicklung 11 besteht, so daß sich insgesamt neun Windungen ergeben. Es gilt daher:

Z_B = (18/6)% = 9Zy (5)

Da die Balunwicklung 11 und die Transformationswicklung 30 symmetrisch gegenüber Erde angeordnet sind, sind die Anschlußpunkte für den symmetrischen Anschluß bei allen Frequenzen gegenüber Erde elektrisch symmetriert. Die untere Frequenzgrenze dieser Anordnung ist durch die Impedanzverhältnisse und die Leistungsverhältnisse bestimmt, wie sie für die in Fig. 1 gezeigte Anordnung bereits beschrieben wurden. Die Impedanzanpassung dieses Baluntransformators bei hohen Frequenzen wird ferner durch den Abfall der Impedanz Z-, der Balunwicklung bei den hohen Frequenzen bestimmt, gleiches gilt für die zuvor

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beschriebene Balunanordnung. Ein zusätzlicher Gesichtspunkt ist jedoch bei dem Baluntransformator nach Fig. 3 zu berücksichtigen, da dort die Impedanztransformationswicklung 30 vorgesehen ist.

Diese Wicklung und der Außenleiter 14 der Balunwicklung 11 bilden eine aus zwei Leitern bestehende Übertragungsleitung. Wenn die Länge dieser Leitung ein Bruchteil einer, Wellenlänge ist, so ist es zur Erzielung einer reflexionsfreien Übertragung längs dieser Leitung erforderlich, die charakteristische Impedanz Zq dieser Leitung so einzustellen, daß sie mit dem Impedanzwert längs der Transformationswicklung in Zusammenhang steht, der sich von Zq=Z^, an der Unterbrechungsstelle bis Zg ändert, wobei er dann gleich 9Z^ an den symmetrischen Anschlußpunkten 25 und 26 ist. .

Die charakteristische Impedanz einer aus zwei Leitern bestehenden Übertragungsleitung ist eine Funktion des Logarithmus des Verhältnisses des Abstandes zwischen den beiden Leitern und ihrer Durchmesser. Bei einer Anordnung nach der Erfindung werden die Durchmesser nicht geändert. Der Abstand zwischen den Leitern wird jedoch verändert, indem die Abstände zwischen den Windungen der Balunwicklung und den Windungen der ImpedanzrtraiBformationswicklung 30 von der Unter brechungssteile 18 in Richtung der Anschlüsse 25 und 26 erhöht wird.

Zum Betrieb bei Frequenzen, bei denen die elektrische Länge der symmetrischen Transformationswicklung geringer als ungefähr i/3 der Wellenlänge ist, reicht es aus, wenn die mittlere charakteristische Impedanz der äquivalenten Übertragungsleitung gleich (Zg*Zy)¹' ²/2 gemacht wird. Zum Betrieb bei höheren Frequenzen ist es erforderlich, die charakteristische Impedanz Z_Q kontinuierlich von dem Wert Z„/2 an der Unterbrechungsstelle längs der Wicklung bis zu einem Wert Z_ß/2 an den symmetrischen

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Anschlüssen zu ändern. Dies wird durch Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der Balunwicklung 11 und den benachbarten Windungen der Transformationswicklung 30 erreicht. Diese Verhältnisse können besser anhand der Fig. 4 erklärt werden. Dort ist die aus zwei Leitern bestehende Übertragungsleitung, die durch den Außenleiter 14 der Balunwicklung 11 und die Transformationswicklung 30 gebildet ist, durch Leiter 11a und 30a dargestellt. Zur Änderung der charakteristischen Impedanz dieser Leitung wird der Abstand zwischen den beiden Leitern von einem Ende 33 bis zum anderen Ende 34 der Leitung erhöht. Die isolierenden Platten 20 und 21, die in Fig. 2 gezeigt sind, eignen sich besonders gut zur Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der Wicklungen. Dies erfolgt durch Anordnung geeigneter Öffnungen 22 in jeder Karte und Führung der Wicklung durch diese Öffnungen hindurch.

Die Länge der Symmetrierungs- und Impedanztransformationswicklung 30 nimmt, in Wellenlängeneinheiten gerechnet, bei höheren Frequenzen zu. Sie erreicht einen beachtlichen Wert, wenn ein großer Magnetkern für hohe Leistungen verwendet wird. Durch Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der beiden Wicklungen wird jedoch die Auswirkung der Länge auf die Transformationswicklung wesentlich verringert, so daß der Baluntransformator bei hoher Frequenz und bei hoher Leistung betrieben werden kann.

In Fig. 3 ist jeder der Leiter der Transformationswicklung 30 auf eine andere Hälfte des Kerns 12 gewickelt. Falls erwünscht, kann jeder Leiter einige Windungen auf jeder Kernhälfte aufweisen. Dies kann sich dahingehend vorteilhaft auswirken, daß die Spannungsdifferenz zwischen einander benachbarten Windungen der Balunwicklung und der Transformationswicklung minimal gehalten wird, so daß auch die dielektrische Beanspruchung der Windungsisolation minimal ist. Eine solche Wicklungsanordnung

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kann auch zur Erzielung der gewünschten Variation der charakteristischen Impedanz Zq der Transforraationswicklung vorteilhaft sein.

Eine derartige Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, die einen leistungsstarken Baluntransformator mit einer symmetrischen Impedanz Z_ß zeigt, die gleich 49/4 Z_y ist. Bei diesem Baluntransformator sind die Unterbrechungsstelle 18 und die Transformationswicklung 30 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Magnetkerns 12 angeordnet. Spannungsdifferenzen zwischen einander benachbarten Windungen der beiden Wicklungen sind im gesamten Baluntransformator minimal gehalten. Die dielektrische Beanspruchung der Wicklungsisolation auf dem Kern ist daher gleichfalls minimal. Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise dann anzuwenden, wenn die obere Leistungsgrenze des Baluntransformators durch die zulässige dielektrische Beanspruchung bestimmt ist.

Die Erfindung ist nicht auf Baluntransformatoren mit Wicklungen aus Koaxialkabel beschränkt. Falls erwünscht, kann die Balunwicklung auch eine halbe Wicklung aufweisen, die aus einer unsymmetrischen Dreidrahtleitung besteht, bei der der Mittelleiter den Mittelleiter der Übertragungsleitung bildet und die beiden Außenleiter parallel zum Außenleiter der Übertragungsleitung liegen. Die andere Hälfte der Balunwicklung besteht dann aus einem einzigen Leiter. Eine solche Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Balunwicklung ist mit 40 bezeichnet, die Dreidrahtleitung ist mit 41 bezeichnet. Der Mittelleiter ist mit 42, die Außenleiter sind mit 43 und 44 bezeichnet. Die Übertragungsleitung 41 ist auf den Kern- 12 ausgehend vom erdunsymmetrischen Ende aus aufgewickelt, wo auch der Mittelleiter 42 mit dem erdunsymmetrischen Anschlußpunkt 15 verbunden ist, während die Leiter 43 und 44 geerdet sind. An der Unter-

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brechungssteile 45 sind die Enden der beiden Außenleiter über einen Leiterteil 45a miteinander verbunden und liegen ferner an dem symmetrischen Anschluß 25, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Diese zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 6 dargestellten Baluntransformators und verdeutlicht die elektrischen Verbindungen an dem symmetrischen Ende 45.

Der Mittelleiter 42 ist mit dem Einzelleiter 46 verbunden, der die andere Hälfte der Balunwicklung bildet, ferner liegt er an der anderen symmetrischen Anschlußklemme 26. Der Einzelleiter 46 ist auf die andere Hälfte des Kerns aufgewickelt, sein anderes Ende ist geerdet. Er hat eine Induktivität pro Längeneinheit, die gleich der Induktivität pro Längeneinheit der beiden Außenleiter 43 und 44 ist.

Der Baluntransformator mit der Dreidraht-Übertragungsleitung hat den Vorteil gegenüber einem Baluntransformator mit einer Wicklung aus Koaxialkabel, daß höhere Werte der charakteristischen Impedanz Z,, der Balunwicklung erreicht werden können, während ein großer Durchmesser des Mittelleiters beibehalten wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der in Fig. 6 gezeigte Baluntransformator keine Impedanztransformation ermöglicht. Dies bedeutet, daß Zg=Zy ist. Falls erwünscht, kann jedoch auch eine symmetrische Impedanz Z„ erzeugt werden, die kleiner als Z|j ist, indem ein symmetrischer Anschlußpunkt mit dem Leiter 46, der andae mit den Leitern 43 und 44 verbunden wird, wie dies auch ähnlich in Fig. 1 dargestellt ist. Ferner kann die in Fig. 6 gezeigte Anordnung auch so betrieben werden, daß die Impedanz Z_ß größer als die Impedanz Z^ ist, indem symmetrische Impedanztransformationswicklungen vorgesehen sind, wie sie in Fig. 3 und 5 gezeigt sind.

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Vorstellend wurden einige Ausführungsformen von Baluntransformatoren beschrieben, mit denen ein Hochleistungsbetrieb und/oder ein breitbandiger Betrieb verwirklicht werden kann,' wobei gegebenenfalls auch eine Impedanztransformation stattfindet. Ein gemeinsames Merkmal aller Baluntransformatoren dieser Art besteht darin, daß ein einziger Kern vorgesehen ist, auf den die Balunwicklung aufgewickelt ist. An einer Unterbrechungsstelle der Balunwicklung erscheint eine symmetrische Impedanz Z«, die gleich der erdunsymmetrischen Impedanz Zy ist. Bei den meisten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die symmetrischen Anschlüsse mit der Balunwicklung an Punkten verbunden, die nicht an der Unterbrechungsstelle liegen, so daß sich eine symmetrische Impedanz Z_ß ergibt, die kleiner als die erdunsymmetrische Impedanz (Fig. 1) ist. Ferner ist eine Verbindung der symmetrischen Anschlüsse über eine Impedanztransformationswicklung mit der Unterbrechungsstelle möglich (Fig. 3 und 5). Für Betrieb bei hohen Frequenzen und/oder hoher Leistung sind die Abstände zwischen der Baluiw icklung und der Impedanztransformationswicklung so eingestellt, daß die Auswirkung der Länge der Impedanztransformationswicklung, gerechnet in Einheiten der Wellenlänge bei höheren Frequenzen, minimal gehalten ist. Ferner kann auch ein großer Magnetkern verwendet werden. Um die dielektrische Beanspruchung und die Magnetkernverluste möglichst gering zu halten und die Abstände zwischen den Y/icklungen einstellen zu ,können, werden zwei mit öffnungen versehene isolierende Platten verwendet, die auf den beiden Seiten des Kerns angeordnet sind (Fig. 2), wobei die verschiedenen Wicklungen durch die öffnungen der Platten hindurchgeführt sind. Es wurden auch Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen entweder ein Koaxialkabel oder eine Dreileiter-Übertragungsleitung für die Balunwicklung verwendet ist.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   ( 1. Als Impedanzwandler arbeitender Baluntransfprmator mit einem Magnetkern hoher Permeabilität, der mit einer Balunwicklung mit einem erdunsymmetrischen und einem symmetrischen Anschluß versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Balunwicklung (11) eine erste Teilwicklung auf einem ersten Teil des Magnetkerns (12) zwischen dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) und einer Unterbrechungsstelle (18) und eine zweite Teilwicklung auf einem zweiten Teil des Magnetkerns (12) zwischen der Unterbrechungsstelle (18) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) aufweist, wodurch an der Unterbrechungsstelle, (18) eine symmetrische Impedanz mit dem Wert einer erdunsymmetrischen Impedanz Z^ des erdunsymmetrischen Anschlusses (15) erscheint, und daß die Teilwicklungen an symmetrisch zueinander liegenden Punkten mit einem Anschluß (25, 26) verbunden sind, an dem eine symmetrische Impedanz Zg mit einem gegenüber der Impedanz unterschiedlichen Wert erscheint.
2. 2. Baluntransformator naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl -# der Balunwicklung (11) zwischen der Unterbrechungsstelle (18) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) gegenüber der Windungszahl -£■ zwischen jedem der symmetrisch zueinander liegenden Punkte (25, 26) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) unterschiedlich ist, so daß zwischen der Impedanz Zg und der Impedanz Zy die folgende Beziehung gilt:

   ²B =

   ^Ns

   ^JU

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3. 3. Baluntransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrisch zueinander liegenden Punkte einen vorgegebenen übereinstimmenden Windungsabstand gegenüber dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) haben und mit der jeweiligen Teilwicklung direkt verbunden sind, wobei folgende Beziehungen gelten:

   ^NS<^Np

   ^ZB<^ZU

   ²B =

   'U
4. 4. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Seiten des Magnetkerns (12) jeweils eine isolierende Platte (20, 21) mit darin vorgesehenen Windungsöffnungen (22) vorgesehen ist, daß die Windungsöffnungen (22) einen vorgegebenen Abstand zueinander und zum Magnetkern (12) aufweisen und daß die Balunwicklung (11) durch die Windungsöffnungen (22) hindurchgeführt ist.
5. 5. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Symmetrieanschluß (25, 26) über Impedanztransformationswicklungen (30) mit den symmetrisch zueinander liegenden Punkten verbunden ist, so daß die Impedanz Zg größer als die Impedanz Zrj ist.

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6. 6. Baluntransformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Transformationsieilwicklungen (31, 32) übereinstimmender Windungszahl -^r vorgesehen sind und daß die folgenden Beziehungen gelten:

   ι 2

   ¹V
7. 7. Baluntransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Impedanztransformationswicklung (30) durch
   Windungsöffnungen der isolierenden Platten (20, 21) hindurchgeführt sind, so daß vorbestimmte Abstände zwischen der Impedanztransformationswicklung (30) und dem Magnetkern (12)
   und den Windungen der Balunwicklung (11) und der Impedanztransformationswicklung (30) vorgesehen sind.
8. 8. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Balunwicklung (11) aus
   Koaxialkabel besteht.

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