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Breitbandübertrager
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Die Erfindung betrifft einen Breitbandübertrager mit einem Magnetkern
und wenigstens einer damit verbundenen Wicklung.
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Bei Richtfunk- und Koaxialsystemen für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten
sowie in der Übertragungsmeßtechnik werden Breitbandübertrager zur gegenseitigen
Anpassung von Systemkomponenten mit unterschiedlichem Eingangswiderstand benötigt.
Die Breitbandübertrager dienen dabei als Impedanzwandler zur Anpassung beispielsweise
von Wellenwiderständen von 50 Ohm und von 75 Ohm. An die Breitbandübertrager werden
hohe Anforderungen hinsichtlich eines stetigen Verlaufes der Betriebsdämpfung und
der Betriebsgruppenlaufzeit gestellt. Zusätzlich soll auch der Übersetzungsfehler
im Übertragungsbereich von beispielsweise 10 bis 1000 19Hz klein gehalten werden.
Der Übertragungsbereich wird dabei insbesondere durch die Streuinduktivität des
Übertragers und durch die Wicklungskapazität verringert.
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Bekannte Breitbandübertrager für den betrachteten Frequenzbereich
werden vorzugsweise als drahtbewickelte Ring- oder Mehrlochkerne aufgebaut. Dabei
wird neben der Verwendung getrennter Primär- und Sekundärwicklungen häufig die Sparübertragerausführung
entsprechend Fig. 1a verwendet. Bei dieser Ausführung ist die einzige Wicklung in
einen ersten Teil w1 und einen zweiten Teil w2 unterteilt, wobei die Endanschlüsse
des letzteren die Primäranschlüsse des Übertragers darstellen. Einer dieser Anschlüsse
(b1) bildet gleichzeitig einen Sekundäranschluß, während der andere Primäranschluß
(a1) mit dem einen Anschluß des ersten
Wicklungsteiles verbunden
ist. Der andere Anschluß dieses ersten Wicklungsteiles stellt den zweiten Sekundäranschluß
des Übertragers dar. Bei den bekannten Breitbandübertragern ist es üblich, deren
Streuinduktivität Ls, die in der Fig. 1a zur Verdeutlichung getrennt dargestellt
ist, durch einen zusätzlichen Kondensator Ck zu kompensieren, der eine Tiefpaßkompensation
bewirkt. Dieses LC-Glied bestimmt die obere Übertragungsgrenze des Breitbandübertragers.
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Die Eigeninduktivität L des Breitbandübertragers bestimmt dessen untere
Übertragungsgrenze. Eine Verschiebung dieser unteren Übertragungsgrenze zu niedrigeren
Frequenzen wird durch eine hochpaßartige Kompensation mittels eines zweiten Kondensators
C2 entsprechend Fig. 1b erreicht. In der Fig. 1b ist neben diesem zweiten Kondensator
dessen Eigeninduktivität Lc dargestellt, die sich zur Streuinduktivität Ls des Breitbandübertragers
addiert und damit die Tiefpaßkondensation entsprechend Fig. la stört. Durch diese
Eigeninduktivität wird die obere Übertragungsgrenze wieder nach unten verschoben
und damit die Bandbreite wieder verringert.
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Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht also darin, einen
möglichst breitbandigen Übertragungsbereich dadurch zu erhalten, daß der Einfluß
der Eigeninduktivität des zweiten Kondensators auf die Tiefpaßkompensation des Breitbandübertragers
zumindest verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Breitbandübertrager mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Von besonderem Vorteil
bei der erfindungsgemäßen Lösung ist dabei neben dem vergleichsweise einfachen Aufbau
der geringe Aufwand. Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Breitbandübertragers
sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 beschrieben.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. In der Zeichnung sind in Fig. 1 Ersatzschaltbilder des Breitbandübertragers
nach dem Stande der Technik und des erfindungsgemäßen Breitbandübertragers, Fig.
2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Breitbandübertragers mit wicklungsintegriertem,
bedrahtetem Hochp aßkompensationskondensator und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Breitbandübertragers mit wicklungsintegrierten Hochpaßkompensationskondensator
in Chipform dargestellt.
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In der Fig. 1 sind die Ersatzschaltbilder von Breitbandübertragern
dargestellt, wobei die Breitbandübertrager jeweils als sogenannte "Sparübertrager"
aufgebaut sind. Die einzige Wicklung ist dabei in einen ersten und einen zweiten
Teil w1, w2 aufgeteilt, die am ersten Primäranschluß al miteinander verbunden sind.
Der andere Anschluß des ersten Wicklungsteiles w1 wird durch den ersten Sekundäranschluß
a2 gebildet, während der andere Anschluß des zweiten Wicklungsteiles w2 den zweiten
Primär- und den zweiten Sekundäranschluß b1, b2 bilden. In der Fig. 1a handelt es
sich um einen einleitend bereits erwähnten Breitbandübertrager nach dem Stande der
Technik mit zusätzlich dargestellter Streuinduktivität Ls und einem ersten Kompensationskondensator
C1, der die beiden Sekundäranschlüsse a2, b2 miteinander verbindet. Der erste Kondensator
dient dabei zur tiefpaaartigen Kompensation der Streuinduktivität Ls.
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In der Fig. 2 ist der Breitbandübertrager nach der Fig. 1 in bekannter
Weise sekundärseitig durch einen zweiten Kondensator C2 ergänzt, zur Verdeutlichung
ist dessen Eigeninduktivität Lc zusätzlich mit dargestellt, auch diese Figur
ist
einleitend bereits erläutert worden.
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In der Fig. 1 c handelt es sich um das Ersatzschaltbild des erfindungsgemäßen
Breitbandübertragers bei dem nunmehr die Eigeninduktivität Lc des zweiten Kompensationskondensators
C2 Teil der Induktivität L der Übertragerwicklung, und zwar im speziellen Falle
des ersten Wicklunsteiles w1 ist.
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Durch das Einbeziehen der Eigeninduktivität des zweiten Kondensators
C2 in die wirksame Übertragerinduktivität ergibt sich die auch im Falle der Fig.
1b erreichte hochpaßartige Kompensation mit Erweiterung des unteren Übertragungsbereiches
des Breitbandübertragers jedoch nunmehr, ohne die obere Bandgrenze schädlich zu
beeinflussen.
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Die in der Fig. 2 dargestellte Übertrageranordnung enthält einen die
Wicklung tragenden Ringkern Rk, der auf eine Leiterplatte Lp montiert ist. Der erste
Wicklungsteil w1 wird durch einen mit Anschlußdrähten versehenen Kondensator C2'
gebildet, der durch die innere Öffnung des Ringkernes gesteckt ist und dessen Anschlüsse
al, a2 auf der Leiterplatte befestigt sind. Mit dem Anschluß al ist ausserdem der
zweite Wicklungsteil w2 verbunden, dessen anderer Anschluß b1 , b2 ebenfalls auf
der Leiterplatte Lp angeordnet ist. Im Schnittbild ist erkennbar, daß der zweite
in die Wicklung integrierte Kondensator C2' mit seinen Drahtanschlüssen al, a2 eine
einzige Windung bildet, die den ersten Wicklungsteil w1 darstellt und somit Teil
der wirksamen Induktivität des Übertragers ist. In der vorliegenden Ausführung dient
der Übertrager zur Impedanzwandlung von 50 auf 75 Ohm. Für andere Impedanzen können
sich an den Kondensator C2' weitere Windungen anschließen. Durch den Kondensator
C2' ist der eine Anschluß der Sekundärseite bereits gleichstrommäßig von der Primärseite
abgetrennt. Zur vollständigen ohmschen Trennung von Primär- und Sekundärseite kann
anstelle des Sparübertrageraufbaues auch ein Aufbau mit getrennten Wicklungen vor-
genommen
werden.
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In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Übertrageranordnung
mit einem Chipkondensator dargestellt. Es wird wiederum ein Ringkern Rk verwendet,
der auf einer Leiterplatte Lp angeordnet ist. Die Leiterplatte trägt zusätzlich
zu den Anschlüssen al, a2, bl, b2 für die Wicklung auch einen Chipkondensator, der
sich auf der Leiterplatte im Innern des Ringkernes Rk befindet und der außerhalb
des Ringkernbereiches mit der Kaschierung der Leiterplatte an den beiden Anschlußstellen
al , a2 verlötet ist. Damit wurde ein Aufbau geschaffen, der den Ansprüchen an einen
zweckmäßigen Aufbau auch im Frequenzbereich um 1 GHz Rechnung trägt. Der Aufbau
ist entsprechend Fig. 2 in Sparübertragerausführung, es wird ebenso wie bei der
Fig. 2 für den ersten Wicklungsteil w1 nur eine Windung verwendet, die sich aus
dem Chipkondensator C2" und den Verbindungen zum zweiten Wicklungsteil w2 ergibt.
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Die Integration eines Kondensators zur Kompensation störender Induktivitäten
bei einem Breitbandübertrager kann anstelle der gezeigten Ausführungsformen auch
in einfacher Weise dadurch geschehen, daß ein stirnkontaktierter Wickelkondensator
aufgebracht und als Wicklungsteil verwendet wird.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen sind die Kondensatoren C2' bzw.
C2" jeweils nur einmal im Übertrager vorgesehen. Es ist aber ohne weiteres möglich,
in jedem Wicklungsteil einen integrierten Kondensator vorzusehen, oder getrennte
Primär- und Sekundärwicklungen vorzusehen, die jeweils einen Kompensationskondensator
enthalten.
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5 Patentansprüche 3 Figuren