DE2431237C3 - Ringhybrid für sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

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 bei 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 Reaktanzzweipole bei den tieferen Betriebsfrequenzen eine elektrische Verlängerung und bei den höheren Betriebsfrequenzen eine elektrische Verkürzung der jeweils zwischen den Leitungsanschlüssen gelegenen Teiie der Leitungsschleife gegeben ist.

Einrichtungen der vorbezeichneten Art werden häufig auch als Leistungsteiler bezeichnet, wobei die elektrischen Leitungslängen zwischen den einzelnen Anschlußstellen innerhalb der geschlossenen Leiterschleife 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 Parallelschaltung zweier Verstärker die erste und zweite Harmonische unterdrückt werden und bei Gegentaktmischern im Mikrowellenbereich ein definierter Abschluß der Summenfrequenz und der doppelten Oszillatorfrequenz erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine ίο derartige Einrichtung eine Lösung anzugeben, mit der die 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 Wellenwiderstände in der Leiterschleife, die zwischen den einzelnen Anschlüssen liegen, derart bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit den Blindleiterwerten der Reaktanzzweipole 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 ErfinJungsgegenstandes ist ferner vorgesehen, daß die Leitungsabschnitte zwischen den entkoppelten Ein- und Ausgängen in ihrer Mitte kapazitiv wirkende Leitungsansätze aufweisen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 einen bekannten Ringhybrid, bei dem vic Leitungsabschnitte 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 Weise, daß bei Einspeisung elektromagnetischer Wellen in den Anschluß I diese Wellen aufgeteilt werden auf die Anschlüsse 3 und 4, während der Anschluß 2 entkoppelt ist. Damit die Impedanzverhältnisse in dieser Schaltung den Anforderungen genügen, wird diese üblicherweise derart bemessen, daß der Schleifenteil zwischen den Anschlüssen 1 und 2 und der Schleifenteil zwischen den Anschlüssen 3 und 4 jeweils den Wellenwiderstand Zn aufweisen, während der Schleifenteil zwischen den Anschlüssen 1 und 3 und den Anschlüssen 2 und 4

jeweils den Wert ?^! aufweisen. Die Leitungslängen der

einzelnen Leitungsabschnitte sind dabei A/4, wobei unter λ die mittlere Betriebsfrequenz des bei dieser Anordnung gegebenen einzigen Betriebsfrequenzbereichs 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 Wellen Widerstandes Z/.= _|7" durch einen allgemeinen Vierpol ersetzt und an den Verzweigungspunkten Stichleitungen anordnet, bei der Mittenfrequenz des Hybrids die gleiche Vierpolphase θμ/und den

^ft* gleichen Vierpolwellenwiderstand Zw= ''besitzt. Damit bleiben also die Eigenschaften als Leistungsteiler bei der Mittenfrequenz des ursprünglichen Hybrids erhal-

ten. Wegen des Frequenzgangs des Vierpolwellenwiderstandes Zw(f) und des nichtlinearen Phasengangs der Vierpolphase θ umändern 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 dargestallt, wobei alle Leitungen, d.h. sowohl die einzelnen Leitungen tier 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 Leitungsabschnitte zwischen den Anschlüssen 1 und 2 und 3 und 4 ist unverändert λ/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 A„/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 mit relativ kleinem Frequenzabstand der Oszillator- und Empfangsfrequenz in vorteilhafter Weise dazu verwenden, die entstehende Summenfrequenz f_c+ /ö 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 Zu. 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 Θ, bzw. 0> für die einzelnen Leitungsabschniite gelten folgende Beziehungen:

sin f-J, —-

sin (-)-, =

A,

Bei einer Länge der Stichleilungen von λ,,/8 für die Unterdrückung der doppelten Mittenfrequenz beträgt die elektrische Länge bzw. das Phasenmaß θ ι der Stichleitungen 45°. Für den Wellenwiderstand Zn der Stichleitungen gilt

ZJZ₁., = 1-12 4 l/l - (/"Y + 2 Il - \(l» Y

Die allgemeinen mathematischen Beziehungen für die elektrische Länge b/w. das Phasenmaß (·)_λ und den Wellenwiderstand Z₁₃ der Stichleitungen lauten:

r-λ, = 90 ■ ^s-

Z₀IZ_1-3 = tan (90 -

1 -12 +

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 ß besitzen, wobei sich Saus der Gleichung für den Wellenwiderstand ergibt, wenn man

S= ^ 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 L situngsabschnitte 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-Zweipole, welche bei den zu unterdrückenden Frequenzen Dämpfungspole besitzen, mit B, (f)und B2 (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 O₂.

Die Fig.4 und 5 zeigen je ein Ausführungsbeispiel eines Ringhybrids mit Stichleitungen, bei dem die Frequenzen /V» 1=2/2 und Λ»₂ = 2/ö unterdrückt werden sollen. Im ersten Ausführungsbeispiel sind an jeder Verbindungsstelle der einzelnen Leitungsabschniite 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 f_n besitzt. Bei der anderen Ausführungsform nach Fig. 5 sind an den Verzweigungsstellen am Anschluß 3 und 4 jeweils zwei Stichleitungen angeordnet, von denen jeweils eine einen Dämpfungspol auf der Frequenz 2 f_c und auf der Frequenz 2 /0 besitzt, während an den Verzweigungsstellen bei den Anschlüssen 1 und 2 nur jeweils eine Stichleitung angeordnet ist, die einen Dämpfungspol auf der Frequenz 2 /_tbzw. 2 Λ besitzt.

In entsprechender Weise sind in den Fig.6 und 7 zwei Ausführungsformen eines Ringhybrids mit Stichleitungen dargestellt, bei dem die Frequenzen /Oo, = 2f„, und /°°> = 3/'„, gesperrt werden sollen. Die Stichleitungen an den Verbindungsstellen besitzen hierbei Dämpfungspole auf den zu unterdrückenden Frequenzen 2 /)„ und 3 f„, bei zwei Slichlcitungcn an einem Verzweigungspunkt und 2 /„, bzw. 3 f,„ bei einer Stichleitung an einem Verzweigungspunkt.

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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 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 Serienresonanz 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 zwischen den entkoppelten Ein- und Ausgängen in ihrer Mitte kapazitiv wirkende Leitungsansätze aufweisen.