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"Symmetrischer Übertrager mit beliebigem
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Impedanzübertragungsverhältnis" Die Erfindung betrifft einen synmetrischen
Breitbandübertrager mit beliebig wählbarem Impedanzübertragungsverhältnis, der mehrere
Sätze von Leitungen mit verteilten Parametern enthalt, die Jeweils mittels eines
magnetischen Kerns gekoppelt sind, und bei dem die einen Enden der Leitungen - falls
die anderen Leitungsenden in Serie / parallel geschaltet sind - parallel / in Serie
verschaltet sind.
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Es sind bereits verschiedene Möglichkeiten bekannt, um eine Impedanzumwandlung
über ein breites Frequenzband auszuführen, wobei Leitungen mit verteilten Parnetern,
z. B. Koaxialleitungen oder Stegleitungen (Parallelleitungen), durch einen magnetischen
Kern gekoppelt werden. Der Nachteil dieser bekannten Breitbandübertrager besteht
darin, daß sich bei ihnen nur ganz bestimmte Impedanzübertragungsverhältnisse realihieran
lusen. lus d.r DZ 17 91 231 ist beispielsweise ein Breitbandübertrager der eingangs
genannten Art bekannt, der lediglich Impedanztransormationsverhältnisse der Form
n2:1 zuläßt, wobei n eine positive ganze Zahl ist.
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Bei diesem bekannten tibertrager sind n Sätze von Leitungen mit verteilten
Parametern und mit gleichen elektrischen Eigenschaften mit den einen Leitungsenden
durchweg in Reihe und mit den anderen Leitungsenden durchweg parallel geschaltet.
Bei Verwendung von nur einem Einlochkern müssen die Windungszahlen der durch einen
magnetischen Kern gekoppelten Leitungen nach Maßgabe einer bestimmten Formel gestaffelt
sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Breitbandübertrager
der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Realisierung beliebiger - insbesondere
auch beliebiger nichtganzzahliger - Impedanzübertragungsverhältnisse ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wellenwiderstand
ZL Jeder Leitung gemäß der Beziehung
bemessen ist, wobei R1 die Eingangs- oder Äusgangsimpedanz und R2 die Ausgangs-
oder Eingangsimpedanz des Breitbandübertrqers ist, daß die Anzahl der Leitungssätze
so gewählt ist und die einen Enden der Leitungen in der Weise teils seriell und
teils parallel verschaltet sind, daß sich eine der Impedanzen R1 oder R2 ergibt,
und daß die anderen Enden der Leitungen hinsichtlich der Schaltungsarten "seriell"
und "parallel komplementär zu den einen Enden der Leitungen verschaltet sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform mit einem Impedanzübertragungsverhältnis
von 5:1 (bzw. genauer: 50,3# zu 9,94 n ) ist dadurch gegeben, daß sechs Leitungssätze
mit einem Wellenwiderstand von rund 22,36# pro Leitung vorgesehen sind, daß die
einen Enden eines ersten und eines zweiten Leitungssatzes in Serie untereinander
und mit den parallelgeschalteten einen Leitungsenden eines dritten bis sechsten
Leitungssatzes geschaltet sind und daß ausgangsseitig die parallel verschalteten
anderen Leitungsenden des ersten und zweiten Leitungssatzes in Serie mit den anderen
Jeweils in Serie geschalteten
Leitungsenden des dritten bis sechsten
Leitungssatzes geschaltet sind. Aus Gründen der Materialeinsparung sind dabei die
Leitungen des dritten bis sechsten Leitungssatzes zweckmäßigerweise durch einen
gemeinsanen magnetischen Mehrlochkern oder durch einen Einlochkern gezogen.
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Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
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Fig. 1a zeigt einen Breitbandübertrager bestehend aus sechs Leitungssätzen
1 bis 6, wobei Jeder Leitungssatz durch einen magnetischen Kern MK, bis MK6 gezogen
ist (die Leitungen können auch auf die Kerne gewickelt sein). Die linken Leitungsenden
der Leitungssätze 1 und 2 sind in Serie, die linken Leitungsenden der Leitungssätze
3 bis 6 dagegen parallel geschaltet, wobei die Parallelschaltung der Leitungssätze
3 bis 6 den Leitungssätzen 1 und 2 seriell nachgeschaltet ist.
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Der Übertrager hat an den linksseitigen Anschlüssen eine Impedanz
R2.
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Die rechten Leitungsenden der Leitungssätze 1 bis 6 sind Jeweils komplementär
zu den jeweiligen linken Leitungsenden verschaltet, d. h. die rechten Leitungsenden
der Leitungssätze 1 und 2 sind parallel, diejenigen der Leitungssätze 3 bis 6 dagegen
in Serie geschaltet, wobei die Serienschaltung der Leitungssätze 3 bis 6 den Leitungssätzen
1 und 2 parallel geschaltet ist. Die Impedanz an den rechtsseitigen Anschlüssen
des Breitbandübertragers ist mit R1 bezeichnet. Die Leitung sätze 3 bis 6 werden
zweckmäßigerweise durch einen gemeinsamen magnetischen Ein- oder Nehrl ochkern gezogen.
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Der Breitbandübertrager ist so dimensioniert und aufgebaut, daß die
Impedanz B1 rund 10 fl und die Impedanz R2 rund 50 # beträgt, d. h. der Übertrager
hat ein Impedanzübertragungsverhältnis von rund 5:1. - - --- -
Zu
diesem Zweck ist der Wellenwiderstand ZT der Leitungen der Leitungssätze 1 bis 6
gemaß der Beziehung
Jeweils zu rund 22,36# gewählt. Bei der gewählten verschaltung der Leitungsenden
ergibt sich daraus für die Impedanz R1 bzw.
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R2 aufg.rundet ein Wert von 9,94 bzw. 50,3# . Im Falle, daß die Sollwerte
für die Impedanzen R1 und R2, die im vorliegenden Beispiel bei 10 bzw. 50# liegen,
mit einer noch größeren Genauigkeit erreicht werden sollen, braucht - wie anhand
des Nachfolgenden klar wird - lediglich eine diesen Genauigkeitsanforderungen entsprechende
andere Anzahl von Leitungssätzen auf eine entsprechend andere Art verschaltet zu
werden. Daraus folgt, daß auf diese Weise Jedes gewünschte Paar von Ispedanzen R1
und R2 - und damit Jedes Impedanzübertragungsverhältnis - mit Jeder geforderten
Genauigkeit realisierbar ist.
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Anhand von Fig.labis c sollen im folgenden die der Erfindung zugrunde
liegenden Überlegungen näher verdeutlicht werden.
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Ein Vergleich der Fig. ib und c zeigt, daß im Falle, daß zwei Widerstande
R1 und R2 vorgegeben sind und einer dieser Widerstände - beispielsweise der Widerstand
R2 - durch ein Netzwerk aus lauter gleichen, teils parallel und teils seriell verschalteten
Widerständen R - wie in Fig. ib gezeigt - aufgebaut ist, die alle gemäß der Beziehung
dimensioniert sind, der andere dieser Widerstände R1 und R2 - im gewählten Beispiel
der Widerstand R1 - dann gerade - wie in Fig. 1c gezeigt - durch ein Widerstandsnetzwerk
darstellbar ist, das in Anzahl und Dimensionierung aus denselben Widerständen R
besteht und das lediglich hinsichtlich der Verschaltungsarten seriell bzw. "parallel"
komplementär zu dem Widerstandsnetzwerk des einen Widerstands - im Beispiel des
Widerstandes R2 - aufgebaut ist.
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Diese Überlegung wird nun entsprechend beim Aufbau eines Übertragers
der eingangs erwähnten Art angewandt, wobei tolgende Schrittfolge eingehalten wird:
In
einem ersten Schritt wird bei vorgegebenen Impedanzen R1 und R2 des Übertragers
zunächst der Wellenwiderstand ZL der zu verwendenden Leitungen gemäß der Beziehung
bestimmt.
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In einem zweiten Schritt wird eine der Impedanzen R1 bzw. R2 - wie
in Fig. ib bzw. 1c gezeigt - mit der gewünschten Genauigkeit durch ein Widerstandsnetzwerk
aus ohmschen Widerständen R approximiert, wobei jeder ohmsche Widerstand R gleich
dem Wellenwiderstand ZL der Übertrager-Leitungen gewählt ist.
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In einem dritten Schritt wird schließlich eine der Anzahl der Widerstände
R des Widerstandsnetzwerks entsprechende Anzahl von Leitungssätzen (mit dem Leitungswellenwiderstand
ZL) an den einen Leitungsenden entsprechend dem Widerstandsnetzwerk und an den anderen
Leitungsenden dazu komplementär verschaltet.
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(Daher entspricht die Verschaltung der linken Leitungsenden in Fig.
la der Verschaltung der Widerstände R in Fig. ib und diejenige der rechten Leitungsenden
in Fig. la der Verschaltung der Widerstände R in Fig. lc).
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Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Richtwerte für
die Impedanzen R1 und R2 des Übertragers die Werte 100 # und 10 # vorgegeben sind
(d. h. der Übertrager hat ein Impedanzübertragungsverhältnis von 10:1). In Fig.
2b und c sind die entsprechenden Widerstand@netzwerke dargestellt. Der Wellenwiderstand
ZL ist hier gleich 31,62#. Die Impedanzen R1 und R2 der fertigen 8chaltung liegen
damit bei rund 99,99# bzw. 9,99#. Die Leitungen der Leitungesätze 4 bis 9 einerseits
und diejenigen der Leitungssätze 10 bis 15 andererseits können jeweils durch einen
gemeinsamen magnetischen Ein- oder Nehrlochkern gezogen werden.