DE3119939C2

DE3119939C2 - Schaltungsanordnung zur Anpassungsmessung mit einem Richtkoppler

Info

Publication number: DE3119939C2
Application number: DE19813119939
Authority: DE
Inventors: Helmut 1000 Berlin Krebs
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3119939A1

Abstract

Insbesondere zur Abstimmung von Antennen wird eine Schaltungsanordnung zur Anpassungsmessung mit einem Richtkoppler aus konzentrierten Bauelementen benötigt, der auch noch bei kleinen Fehlanpassungen eine ausreichend hohe Vorlaufspannung bei Einspeisung durch einen Meßsender liefert, so daß eine oszillographische Anzeige möglich ist. Hierzu enthält der in einer Übertragungsleitung angeordnete Richtkoppler einen Stromwandler mit einem sekundärseitig angeschlossenen ohmschen Spannungsteiler (R, R) und einer Belastung durch Impedanzen (Z, Z) entsprechend dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (1, 2). Zur Kompensation des Fehlwinkels des belasteten Stromwandlers (L, w) ist ein einziger Serienkondensator (C) vorgesehen, zwischen der Ader (1) der Übertragungsleitung (1, 2), in welcher sich der Stromwandler (L, w) befindet, und dem symmetrischen Abgriffpunkt (Kompensationspunkt K) des ohmschen Spannungsteilers. Dabei ist eine bestimmte Bemessung der genannten Bauelemente einzuhalten.

Description

a) zum einen symmetrisch zur anderen Ader (2) je eine dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (1,2) entsprechende Impedanz Z, an der jeweils eine der Vor- bzw. Rücklaufspannung proportionale Meßspannung/Uy, Ur) abfällt,

b) zum anderen je ein ohmscher Widerstand (R) symmetrisch zu einem Kompensationspunkt (K), dem über einen zu einem zwischen den Adern (1,2) der Übertragungsleitung liegenden kapazitiven Spannungsteiler (CX, C2) gehörenden uud an die erste Ader (1) angeschlossenen Kondensator (Ci) eine von der Übertragungsleitung abgeleitete Kompensationsspannung zugeführt ist und an dem ein weiterer Kondensator (C2) des kapazitiven Spannungsteilers (Ci, C2) liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß in Abänderung der vorgenannten Schaltung der weitere Kondensator (C2) des kapazitiven Spannungsteilers (Ci, C2) entfällt und daß die Bauelemente dimensioniert sind nach den Beziehungen:

w= R/Zund Ci = URZ.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombinatio: mit einem Oszillographen, dem die Meßspannungen (Uv, Ur) als Strahlablenkspannungen zugeführt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, wie im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegeben.

Eine solche Schaltungsanordnung kann zur Abstimmung einer Antenne verwendet werden. Dabei wird auf der zur Antenne führenden Übertragungsleitung die vorlaufende Spannung Uv und die rücklaufende Spannung Ur gemessen und durch die Antennenabstimmung dafür gesorgt, daß Ur=0 wird.

Durch die DE-OS 2146 962 ist eine hiermit hinsichtlich Einsatzzweck und Grundaufbau vergleichbare Schaltungsanordnung bekannt, mittels derer wahlweise elektrische Größen meßbar sind, die entweder der zum Verbraucher fortschreitenden oder von ihm reflektierten Leistung proportional sind. Zur optimalen Anpassung ist auch hierbei darauf zu achten, daß die fortschreitende Leistung immer einen maximalen und die reflektierte Leistung immer einen minimalen Meßwert ergibt Im Übertragungsweg zwischen Sender und Last befindet sich hierbei ein Stromwandler, dessen Sekundärwicklung über im Widerstandswert miteinander übereinstimmende ohmsche Widerstände mit Masse verbunden sind. Zwischen Übertragungsweg ut, rj Masse

ίο sind weiterhin zwei variable kapazitive Spannungsteiler geschaltet, deren jeweiliger Teilerpunkt mit je einem der Sekundärwicklungsenden verbunden sind. Durch Einstellung der Teilerverhältnisse ist die jeweils optimale Anpassung erzielbar.

is In Fig. la ist eine Schaltungsanordnung ähnlicher Art dargestellt In einer Übertragungsleitung mit den beiden Adern 1 und 2 und der Spannung U ist in der Ader 1 als Übertrager ein Stromwandler 3 eingesetzt mit der sekundären Induktivität L und Windungszahl w.

Die Übertragungsleitung 1, 2 führt zu einem Verbraucher, beispielsweise einer Antenne, deren Wellenwiderstand dem Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung so angepaßt sein soll, daß sich ein Stehwellenverhältnis s von 1 ergibt Sekundärseitig ist der Stromwandler 3 symmetrisch zur Ader 2 mit zwei Impedanzen Z entsprechend dem Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung belastet An diesen Impedanzen Z fällt die Meßspannung Uv bzw. Ur ab. Außerdem sind an die Sekundärseite des Stromwandlers 3 zwei untereinander gleiche ohmsche Widerstände R symmetrisch zu einem Kompensationspunkt K angeschlossen. Diesem Kompensationspunkt wird über einen kapazitiven Spannungsteiler Ci, CZ der zwischen den Adern 1, 2 der Übertragungsleitung liegt eine Kompensationsspannung zugeführt

In Fig. Ib ist ein Ersatzschaltbild für die Schaltungsanordnung nach Fig. la gezeigt aus dem ersichtlich ist wie eine Spannung U₁₁ jeweils an einem der Abgriffe 4,5 proportional zur Spannung {/entsteht

Fig. Ic zeigt ein weiteres Ersatzschaltbild, aus

welchem sich ergibt wie eine Spannung 2Uj zwischen den Klemmen 4 und 5 proportional zu dem Strom U/Zw an der Sekundärseite des Stromwandlers 3 entsteht

Damit nun die in F i g. 1 dargestellten Verhältnisse

■»5 wirklich eintreten und die Rücklaufspannung Ur tatsächlich zu 0 wird, für den Fall, daß alle Z untereinander gleich sind, müssen die Bauelemente so bemessen sein, wie es sich aus der folgenden Berechnung ergibt, in welcher U_u= U-, mit dem Ziel

5Ϊ¹ gesetzt wurde, daß Ur zu 0 wird; die in der Berechnung auftauchenden Größen 0 und T sind willkürlich gewählte Abkürzungen zur Vereinfachung des Rechenganges.

Cl
Cl +Cl

1 +

; ω = Kreisfrequenz ,

Jω (Cl+ Cl) (Z +R) 1 +

juT

ü =

Z + R

1 +

2ZR

Jw (Z + R) L

1 +

Cl

Z + R Cl+Cl

jvT Cl

Z + R ' Cl + Cl Zw

_T _ (CX+Cl) (Z+ R) _ L(Z + R)

2ZR

Cl +Cl = ZR

Es hat sich nun bei der Anwendung einer Schaltungsanordnung nach F i g, la gezeigt, daß bei der Abstimmung einer Antenne bei Einspeisung der Spannung U durch einen Meßsender sich ein unpraktisch geringes Verhältnis der Vorlauf- zur Speisespannung U im abgestimmten Zustand ergibt Dies erschwert die Abstimmung, insbesondere bei Einstreuung von Fremdsendern.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die eine erleichterte Anpassungsmessung und Abstimmung erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1. Vereinfacht ausgedrückt liegen der Erfindung folgende Überlegungen zugrunde:

Insbesondere zur Abstimmung von Antennen wird eine Schaltungsanordnung zur Anpassungsmessung mit einem Richtkoppler aus konzentrierten Bauelementen benötigt, der auch noch bei kleinen Fehlanpassungen eine ausreichend hohe Rücklaufspannung bei Einspei- -° sung durch einen Meßsender liefert, so daß eine osziilographische Anzeige möglich ist Hierzu enthält der in einer Übertragungsleitung angeordnete Richtkoppler einen Stromwandler mit einem sekundärseitig angeschlossenen ohmschen Spannungsteiler und einer Belastung durch Impedanzen entsprechend dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung. Zur Kompensation des Fehlwinkels des belasteten Stromwandlers ist ein einziger Serienkondensator vorgesehen, zwischen der Ader der Übertragungsleitung, in welcher sich der Stromwandler befindet und dem symmetrischen Abgriffpunkt (Kompensationspunkt K) des ohmschen Spannungsteilers. Dabei ist eine bestimmte Bemessung der genannten Bauelemente einzuhalten.

Aufgrund des hohen Verhältnisses der Vorlaufspan- >^r> nung Uv zur Speisespannung U bei angepaßtem Abschluß der Übertragungsleitung 1, 2 läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise kombinieren mit einem Oszillographen, dem die Meßspannungen, nftmlicb die Vorlaufspannung Uy und die Rücklaufspannung i/« als Strahlablenkspannungen zugeführt werden. Dadurch ist eine sehr leicht bedienbare Meßanordnung geschaffen, die aufgrund der oszillographischen Anzeige den Anpassungszustand leicht erkennen läßt, und zwar bis hinunter zu kleinen Fehlanpassungen und selbst noch dann, wenn nicht unbeachtliche Einstreuungen von Fremdsendern vorhanden sind. Zugleich ist der Aufbau der Schaltungsanordnung einfach.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zugeordneten Ersatzschaltbildern in Entsprechung zur F i g. 1. Man sieht an Fig.2b, daß der ehemals in Fig. Ib vorgesehene kapazitive Spannungsteiler CX-CI(wobei C2 noch die Reihenschaltung von R/2 und ZlI parallel geschaltet war) nun in F i g. 2b ersetzt ist durch einen Spannungsteiler CX—R/2—Z/Z

Damit nun auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2a im abgestimmten Zustand tatsächlich die Rücklaufspannung zu 0 wird, muß auch hier wieder dafür gesorgt werden, daß U_u—L. ist indem die Bauelemente entsprechend dem Ergebnis r.er folgenden Berechnung bemessen werden:

JL

Z + R

1+-

y<aC(Z+Ä)
Λ 1

1 +

jmT

w Z+R

1+-

2ZR

ja (Z+R) L

1+-

JmT

Z + R

Cl (Z + R)

L (Z+R) L

2ZR ' ZR '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Anpassungsmessung mit einem Richtkoppler aas konzentrierten Bauelementen mit einem übertrager, dsssen Spannungsübersetzungsverhältnis w und sekundär wirksame Induktivität L ist und dessen Primärsehe in einer ersten Ader (1) einer Übertragungsleitung liegt und an dessen Sekundärwicklungsenden geschaltet sind;