DE485204C

DE485204C - Schaltungsanordnung zur Umbildung des Scheinwiderstandes einer homogenen Leitung

Info

Publication number: DE485204C
Application number: DES75404D
Authority: DE
Inventors: Dr Richard Feldtkeller; Dr Felix Strecker
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1926-07-19
Filing date: 1926-07-21
Publication date: 1929-10-29

Description

Schaltungsanordnung zur Umbildung des Scheinwiderstandes einer homogenen Leitung Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt geworden, durch die der Scheinwiderstand einer homogenen Leitung so umgebildet werden kann, daß er annähernd konstant und reell wird. Zu diesem Zweck wird zu der Leitung eine Reihenschaltung aus einem Ohmschen Widerstand, einer Spule und mehreren Gliedern eines Kettenleiters parallel geschaltet. Diese Anordnung ist sehr kompliziert, da man eine ziemlich große Zahl von Kettenleitergliedern verwenden muß, um eine genügende Annäherung zu erzielen.
Gemäß der Erfindung läßt sich die Schaltung wesentlich vereinfachen, dadurch, daß man zu der homogenen Leitung eine Reihenschaltung parallel legt, die aus einem Ohmschen Widerstand von der ungefähren Größe des Wellenwiderstandes der Leitung bei hohen Frequenzen und einem Impedanzgebilde besteht; das widerstandsreziprok zu der sogenannten L'berschußnachbildung der homogenen Leitung ist.
Es ist bekannt, daß der Wellenwiderstand einer homogenen Leitung in erster Näherung durch einen konstanten Ohmschen Widerstand als Grundnachbildung nachgebildet werden kann, der die Größe des Wellenwiderstandes für hohe Frequenzen hat. Für -tiefere Frequenzen, deren Wert von den Leitungskonstanten abhängt, genügt diese Nachbildung jedoch nicht,- sondern es ist notwendig, die Abweichungen des Wellenwiderstandes von dem konstanten reellen Widerstand zu berücksichtigen. Dies geschieht durch eine Impedanz, die in Reihe zu dem Ohmschen Widerstand gelegt wird, und die als Überschußnachbildung bezeichnet wird. Sie kann im einfachsten Fall aus einer Kapazität bestehen. Für größere Genauigkeit sind Überschußnachbildungen aus Ohmschen Widerständen und Kapazitäten bekannt.
Bezeichnet man den kilometrischen Wert der Kapazität der Leitung mit C und der Induktivität mit L, so läßt sich demnach der Scheinwiderstand der homogenen Leitung ersetzen durch die Reihenschaltung eines Widerstandes W von der ungefähren Größe y'L-rC mit einem Gebilde J von frequenzabhängigem Scheinwiderstand. Schaltet man parallel zu dieser in Abb. i links dargestellten Kombination eine Reihenschaltung aus einem Ohmschen Widerstand, der ebenfalls die Größe W hat, und einer Impedanz J', die widerstandsreziprok zu J mit Bezug auf die Inversionspotenz W ist, so erhält man zwischen den Punkten i und z einen konstanten reellen Scheinwiderstand von der Größe W. Die Bedingung der Widerstandsreziprozität ist bekanntlich identisch mit der Bedingung, daß JJ'=uT2 ist.
Zur Erläuterung dieser Beziehungen sei verwiesen auf die Arbeit von K. 1latthies und F. Strecker im Archiv für Elektrotechnik, Band 14, S. i, 1924. Nach dem dort angegebenen Transformationsschema für widerstandsreziproke Schaltungen geht ein Scheinwiderstand R in einen Leitwert G von der gleichen Größe wie R über. Diese Gleichung bezieht sich natürlich nur auf die Maßzahlen, die sich in einem in sich widerspruchsfreien Maßsystem ergeben. Bezeichnet man den Widerstand der Schaltung mit dem Leitwert G mit R, so gilt also für die Zahlenwerte die Gleichung und aus dieser folgt die Gleichung RR=i. Geht man von dieser Zahlengleichung zu einer Größengleichung über, so sind die beiden Widerstände R und R mit der Widerstandseinheit zu multiplizieren, so daß auf der rechten Seite an Stelle der Zahl i das Quadrat der Widerstandseinheit auftritt. Bezeichnet man diese Widerstandseinheit mit W, so gilt die Größengleichung R-R=W2, welche identisch ist mit der oben angegebenen Gleichung für die beiden zueinander reziproken Scheinwiderstände j und J'. Betrachtet man z. B. den Scheinwiderstand J einer Parallelschaltung aus einem Widerstand W und einer Kapazität C worin p die Kreisfrequenz bezeichnet, und wählt man W als Inversionspotenz, so ergibt sich Man ersieht hieraus, daß J' der Scheinwiderstand einer Reihenschaltung aus dem Widerstand W und der Induktivität L = W2 C ist.
Die Impedanz J' kann also im einfachsten Fall aus einer Spule bestehen. Eine besondere Wirkung erhält man, wenn man J' nach Abb. 2 aus einer Spule L1 parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Widerstand y und einer Spule L2 oder nach Abb. 3 aus einer Spule L1 in Reihe mit einer Parallelschaltung aus einem Widerstand y und einer Spule L2 aufbaut.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise Anwendung finden, z. B. wenn ein Übertragungssystem oder elektrischer Apparat mit konstantem reellen Wellenwiderstand mit einer homogenen Leitung derart verbunden werden soll, daB beim Übergang der Energie von diesem Übertragungssystem auf die homogene Leitung Reflexionen vermieden werden.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Abb.4 dargestellt, und zwar handelt es sich darum, eine Pupinleitung P mit einer homogenen Leitung H so zu verbinden, daß bei der Übertragung von P nach - H keine Reflexion auftritt. Die Pupinleitung hat an sich keinen reellen konstanten Wellenwiderstand, jedoch kann man mittels eines Endnetzwerkes N für jede beliebige Anlauflänge erreichen, daß der Wellenwiderstand Z des aus N und P bestehenden Übertragungssystems von der Stelle 1-i aus gesehen für den praktisch ausgenutzten Teil des Durchlässigkeitsbereiches der Pupinleitung praktisch konstant und reell ist. Demnach werden Reflexionen vermieden, wenn der Scheinwiderstand von 1-i nach rechts gemessen reell, konstant und gleich dem Wellenwiderstand des Übertragungssystems N -f- P ist. Dies läßt sich nach der Erfindung durch die vorher beschriebene Umbildungsschaltung aus W und J' in Reihe erreichen.
Der Scheinwiderstand der rechts von 2-2 liegenden Schaltung ist gleich W, d. h. reell und konstant, und kann durch spannungübersetzende Schaltungen, z. B. durch einen Übertrager T, auf den Wert Z gebracht werden.
Derartige Schaltungen sind z. B. von Bedeutung, wenn zwischen zwei Verstärkern eine kurze Pupinleitung und eine lange homogene Leitung hintereinanderliegen. Die Reflexion nach dem Anfang der Pupinleitung wird dann beseitigt, dagegen bleiben Reflexionen nach dem Anfang der homogenen Leitung bestehen, weil die homogene Leitung bei 3-3 nicht durch ihren Wellenwiderstand abgeschlossen ist. Bei genügender Dämpfung der homogenen Leitung sind aber die am Ende bei 3-3 entstehenden Reflexionen am Anfang der homogenen Leitung nicht mehr störend.
Die Umbildung des Scheinwiderstandes einer homogenen Leitung kann auch für den Zweck der Nachbildung verwendet werden. Die Nachbildung kann, wie ohne weiteres zu sehen ist, aus einem Ohmschen Widerstand von der ungefähren Größe W bestehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur Umbildung des Scheinwiderstandes einer homogenen Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur homogenen Leitung eine Reihenschaltung aus einem Ohmschen Widerstand von der ungefähren Größe ihres Wellenwiderstandes bei hohen Frequenzen und einer zur sogenannten Überschußnachbildung der Leitung widerstandsreziproken Impedanz geschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Parallelschaltung enthaltene Impedanz aus einer Spule besteht.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Parallelschaltung enthaltene Impedanz aus einer Spule in Reihe mit einer Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstandes und einer weiteren Spule besteht. q..
Schaltungsanordnung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Parallelschaltung enthaltene Impedanz aus einer Spule parallel zu einer Reihenschalteng eines Ohmschen Widerstandes und einer weiteren Spule besteht.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, 2, 3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß der umgebildete Scheinwiderstand der homogenen Leitung durch einen Ohmschen Widerstand von der ungefähren Größe des Wellenwiderstandes der Leitung für hohe Frequenzen nachgebildet wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Leitung mit umgebildetem Scheinwiderstand unmittelbar oder durch spannungübersetzende Schaltungen (z. B. Übertrager) mit einem Übertragungssystem oder elektrischen Apparat von nahezu konstantem reellen Scheinwiderstand verbunden ist.