DE2431237B2

DE2431237B2 - Ringhybrid fuer sehr kurze elektromagnetische wellen

Info

Publication number: DE2431237B2
Application number: DE19742431237
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8631 Grosswalburg Ritter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2431237A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringhybrid für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer in sich geschlossenen Leitungsschleife, an die wenigstens drei Leitungen in derartigem gegenseitigem Abstand angeschaltet sind, daß in eine der Leitungen eingespeiste elektromagnetische Wellen auf die anderen beiden Leitungen verteilt werden und die anderen der beiden Leitungen gegenseitig entkoppelt sind und fcei dem an den jeweiligen Anschlußstellen der Leitungen Reaktanz-Zweipole angeschaltet sind, die als Serienresonanzkreise wirken.

Ein solcher Ringhybrid ist in der als älteres Recht geltenden DT-PS 23 12 947 beschrieben. Dabei sind die Leitungslängen in der Leiterschleife, die zwischen den einzelnen Anschlüssen liegen, derart bemessen, daß bei einer mittleren Frequenz die Leitungen die Entkopplungsbedingung erfüllen. An den jeweiligen Anschlußstellen der Leitungen sind Reaktanzzweipole solchen Reaktanzverlaufs angeschaltet, daß durch die Reaktanziweipole bei den tieferen Betriebsfrequenzen eine elektrische Verlängerung und bei den höheren Betriebsft-equenzen eine elektrische Verkürzung der jeweils zwischen den Leitungsanschlüssen gelegenen Teile der (>o Leitungsschleife gegeben ist.

Einrichtungen der vorbezeichneten Art werden häufig auch als Leistungsteiler bezeichnet, wobei die elektrischen Leitungslängen zwischen den einzelnen Anschlußstellen innerhalb der geschlossenen Leiter- (.5 schleife je nach der Ausbildung unterschiedlich sind. In der Literatur befinden sich hierüber vor allem Aussagen in den US-Patentschriften 21 47 809 und 22 44 756.

Bei der Leistungsaufteilung bzw. Leistungsaddition ist es häufig erforderlich, gleichzeitig bestimmte Frequenzen zu sperren bzw. definiert abzuschließen. So sollen beispielsweise bei der Paraüelschaltung zweier Verstärker die erste und zweite Harmonische unterdrückt werden und bei Gegen taktmischern im Mikrowellenbereich ein definierter Abschluß der Summenfrequenz und der doppelten Oszillatorfrequenz erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine lierartige Einrichtung eine Lösung anzugeben, mit der ciie vorstehend genannten Forderungen erfüllt werden bei gleichzeitig platzsparendem Aufbau.

Diese Aufgabe wird bei einem Ringhybrid der einleitend geschilderten Art in der Weise gelöst, daß die Serienresonanzkreise für eine vorbestimmte Anzahl zu sperrender Frequenzen jeweils eine Serienresonanz aufweisen und daß die Leitungslängen und Wellenv/iderstände in der Leiterschleife, die zwischen den einzelnen Anschlüssen liegen, derart bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit den Blindleiterwerten der F eaktanzzweipole im Betriebsfrequenzbereich die Entkopplungsbedingungen erfüllt sind.

Die Reaktanzzweipole sind dabei in vorteilhafter Weise als Stichleitungen ausgebildet, von denen an den jeweiligen Anschlußstellen gegebenenfalls mehrere parallel angeschaltet sind.

in vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegens andes ist ferner vorgesehen, daß die Leitungsabschnittr zwischen den entkoppelten Ein- und Ausgängen in ir rer Mitte kapazitiv wirkende Leitungsansätze aufweisen

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt in der Zeichnung

Fig. 1 einen bekannten Ringhybrid, bei dem vier Lsitungsabschnitte zu einer geschlossenen Leiterschleife zusammengefügt sind und

F i g. 2 bis 7 Ringhybride mit erfindungsgemäßer Ausbildung.

Die bekannte Einrichtung nach F i g. 1 arbeitet in der Weis«, daß bei Einspeisung elektromagnetischer Wellen in den Anschluß 1 diese Wellen aufgeteilt werden auf die Anschlüsse 3 und 4, während der Anschluß 2 entkoppelt is\ Damit die Impedanzverhältnisse in dieser Schaltung den Anforderungen genügen, wird diese üblicherweise dtrart bemessen, daß der Schleifenteil zwischen den Anschlüssen 1 und 2 und der Schleifenteil zwischen den A ischlüssen 3 und 4 jeweils den Wellenwiderstand Z₀ aufweisen, während der Schleifenteil zwischen den Anschlüssen 1 und 3 und den Anschlüssen 2 und 4

jeweils den Wert ^'aufweisen. Die Leitungslängen der

ι *-

einzelnen Leitungsabschnitte sind dabei λ/4, wobei unter λ die mittlere Betriebsfrequenz des bei dieser Anordnung gegebenen einzigen Betriebsfrequenzbere chs verstanden wird.

Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, daß ein Vierpol, bei dem man in Abwandlung zu dem bekannten 3-dB-Hybrid die niederohmigen Leitungen des Wellenwiderstandes Z/= -*" durch einen

allgemeinen Vierpol ersetzt und an den Verzweigungspunkten Stichleitungen anordnet, bei der Mittenfrequ;nz des Hybrids die gleiche Vierpolphase θ w und den

gleichen Vierpolwellenwiderstand Zw= '"besitzt. Da-

mii: bleiben also die Eigenschaften als Leistungsteiler bei der Millenfrequenz des ursprünglichen Hybrids erhal-

ten. Wegen des Frequenzgangs des Vierpolwellenwiderstandes Zw(O und des nichtlinearen Phasengangs aer Vierpolphase θ Hofländern sich die Frequenzgänge der Leistungsaufteilung, der Entkopplung und des Reflexionsfaktors. Die entsprechend bemessenen leerlaufenden Stichleitungen stellen z. B. bei der doppelten Mittenfrequenz des ursprünglichen Hybrids Kurzschlüsse dar, so daß diese Frequenz gesperrt wird.

In Fig.2 ist eine derartige Anordnung dargestellt, wobei alle Leitungen, d.h. sowohl die einzelnen Leitungen der Leiterschleife zwischen den einzelnen Verzweigungspunkten als auch die Stichleitungen 5 bis 8 jeweils den Wellenwiderstand Z₀ aufweisen. Die elektrische Länge bzw. das Phasenmaß θ der Leitungs abschnitte zwischen den Anschlüssen 1 und 2 und 3 und 4 ist unverändert A/4 bzw. 90°, während die Leitungsabschnitte zwischen den Anschlüssen 1 und 3 sowie 2 und 4 sowie die Stichleitungen 5 bis 8 eine elektrische Länge bzw. ein Phasenmaß von A/8 bzw. 45° aufweisen. Die leerlaufenden Α,./8-Stichleitungen 5 bis 8 stellen bei der doppelten Mittenfrequenz des ursprünglichen Hybrids Kurzschlüsse dar, so daß diese Frequenz gesperrt wird. Dieser Effekt läßt sich bei einem Gegentaktmischer mil relativ kleinem Frequenzabstand der Oszillator- und Empfangsfrequenz in vorteilhafter Weise dazu verwenden, die entstehende Sunimenfrequenz t'_e+f₀ zu sperren und die doppelte Oszillatorfrequenz kurzzuschließen, und bei der Parallelschaltung zweier Verstärker läßt er sich zur Unterdrückung der ersten und zweiten Harmonischen verwenden.

Für einen Ringhybrid mit den Wellenwiderständen Zu und Zn für die Leitungsabschnitte zwischen den Anschlüssen 1 und 3 und 2 und 4 bzw. 1 und 2 und 3 und 4 und der elektrischen Länge bzw. dem Phasenmaß θι bzw. θ₂ für die einzelnen Leitungsabschnitte gelten folgende Beziehungen:

sin W₁ = .*■-- =- I - ' ^i.i

sin H₂ = |°

Bei einer Länge der Stichleitungen von A„/8 für die Unterdrückung der doppelten Mittenfrequenz beträgt die elektrische Länge bzw. das Phasenmaß 0j der Stichleitungen 45°. Für den Wellenwiderstand Z/ der Stichleitungen gilt

Z₁₁ \² I 11 / Z₀ \²

Z₁₁Z,.,= 1 - Π

Die allgemeinen mathematischen Beziehungen für die elektrische Länge bzw. das Phasenmaß H₃ und den Wellenwiderstand Z₁₃ der Stichleitungen lauten:

«3 = on ■ L

Z₍₎iZ_l3 = lan

Diese Gleichungen gelten also für den Fall, daß eine andere Frequenz als die doppelte Mittenfrequenz gesperrt werden soll. Will man nun mehrere Frequenzen sperren, so werden die Stichleitungen an den Verzweigungspunkten des Ringhybrids durch allgemeinere Reaktanz-Zweipole ersetzt, die für die zu unterdrückenden Frequenzen Dämpfungspole und für die Mittenfrequenz den Blindleitwert Bbesitzen, wobei sich B aus der Gleichung für den Wellenwiderstand ergibt, wenn man

S= ₇ setzt.

Bei der Anordnung nach Fig.2 sind an den Leitungsabschnitten zwischen den entkoppelten Ein- und Ausgängen in deren Mitte kapazitiv wirkende Leitungsansätze 9 und 10 angebracht, mit welchen eine geringfügige Variation der Leistungsaufteilung möglich ist. Dabei sind Länge und Wellenwiderstand der betreffenden Leitungsabschnitte und der Wellenwiderstand der Stichleitungen mit geringfügiger Abweichung von ihrem Normalwert zu bemessen. Eine nachträgliche Korrektur bzw. ein nachträglicher Abgleich auf die exakte Mittenfrequenz ist durch eine Änderung der Länge der Stichleitungen 5 bis 8 möglich.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ringhybrid sind die an den einzelnen Verzweigungsstellen angeordneten Reaktanz-Zweipok, welche bei den zu unterdrückenden Frequenzen Dämpfungspole besitzen, mit B\ (f) und ß> (f), bezeichnet. Die Wellenwiderstände zwischen den Anschlüssen 1 und 3 und 2 und 4 sind mit Zu und ihre elektrische Länge bzw. das Phasenmaß ist mit θι

bezeichnet, der Wellenwiderstand der Leitungsabschnitte zwischen den Anschlüssen 1 und 2 und 3 und 4 mit Zu und deren elektrische Länge bzw. Phasenmaß mit θ₂.

Die F i g. 4 und 5 zeigen je ein Ausführungsbeispiel eines Ringhybrids mit Stichleitungen, bei dem die Frequenzen /Oo, = 2/₂und Λ» ₂ = 2f₀ unterdrückt werden sollen. Im ersten Ausführungsbeispiel sind an jeder Verbindungsstelle der einzelnen Leitungsabschnitte jeweils zwei Stichleitungen angeordnet, von denen jeweils eine an jedem Verbindungspunkt einen Dämpfungspol auf der Frequenz 2 f_c und eine einen Dämpfungspol auf der Frequenz 2 /Ό besitzt. Bei der anderen Ausführungsform nach F i g. 5 sind an den Verzweigungsstellen am Anschluß 3 und 4 jeweils zwei Slichleitungen angeordnet, von denen jeweils eine einen Dämpfungspo¹ auf der Frequenz 2 f_c und auf der Frequenz 2 Z₀ besitzt, während an den Verzweigungsstellen bei den Anschlüssen 1 und 2 nur jeweils eine Stichleitung angeordnet ist, die einen Dämpfungspol auf derFrequeri7.2 /"_cbzw.2 /Όbesitzt.

In entsprechender Weise sind in den Fig. b und 7 zwei Ausführungsformen eines Ringhybrids mit Stichleitungen dargestellt, bei dem die Frequenzen /»ι= 2/",,, und /Oo, = 3/",,, gesperrt werden sollen. Die Stichleitungen an den Verbindungsstellen besitzen hierbei Dampfungspole auf den zu unterdrückenden Frequenzen 2 f,„ und 3 /„, bei zwei Stichleitungcn an einem Verzweigungspunkt und 2 f_m bzw. 3 f,„ bei einer Stichleitung an einem Verzweigungspunkl.

Hier/u 1

Claims

Patentansprüche:

1. Ringhybrid für sehr kurze elektromagnetische Weilen, bestehend aus einer in sich geschlossenen Leitungsschleife, an die wenigstens drei Leitungen in derartigem gegenseitigem Abstand angeschaltet sind, daß in eine der Leitungen eingespeiste elektromagnetische Wellen auf die anderen beiden Leitungen verteilt werden und die anderen der beiden Leitungen gegenseitig entkoppelt sind und bei dem an den jeweiligen Anschlußstellen der Leitungen Reaktanz-Zweipole angeschaltet sind, die als Serienresonanzkreise wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienresonanzkreise für eine vorbestimmte Anzahl zu sperrender Frequenzen jeweils eine Senenresonanz aufweisen und daß die Leitungslängen und Wellenwiderstände in der Leiterschleife, die zwischen den einzelnen Anschlüssen liegen, derart bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit den Blindleitwerten der Reaktanz-Zweipole im Betriebsfrequenzbereich die Entkopplungsbedingungen erfüllt sind.

2. Ringhybrid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz-Zweipole als Stichleitungen ausgebildet sind, von denen an den jeweiligen Anschlußstellen gegebenenfalls mehrere parallel angeschaltet sind.

3. Ringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsabschnitte zwisehen den entkoppelten Ein- und Ausgängen in ihrer Mitte kapazitiv wirkende Leitungsansätze aufweisen.