-
Vorrichtung zur Kopplung einer in bezug auf das Erdpotential unsymmetrisch
ausgebildeten Hochfrequenzanordnung an eine symmetrisch ausgebildete Anordnung Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrischen Ankopplung eines relativ
zu seinen Erdungspunkten unsymmetrisch ausgebildeten Hochfrequenzkreises an einen
symmetrisch gegen Erde konstruierten Kreis. Symmetrisch wird in dieser Beschreibung
ein Kreis genannt, bei dem n-stromdurchflossene Punkte gegenüber Erde gleich große,
um
phasenverschobene Spannungen führen, z. B. die beiden Gitteranschlüsse einer Gegentaktröhrenschaltung,
eine -n-Phasenleitung, eine Doppeldrahtleitung, eine Dipolantenne. Unsymmetrisch
wird z. B. ein Kreis genannt, dessen Anschlußklemmen gegenüber Erde verschieden
große Spannungen bzw. Ströme führen, was z. B. bei einem zwischen Gitter und geerdeter
Kathode angeordneten Hochfrequenzkreis einer Röhrenschaltung, einer konzentrischen
Rohrleitung, einer geerdeten Antenne u. ä. der Fall ist.
-
Die Erfindung wird an folgendem Beispiel erläutert In der Abb. r ist
die Kopplung einer konzentrischen Rohrleitung z an eine Doppeldrahtleitung 2 dargestellt.
Gemäß der Erfindung wird die konzentrische Rohrleitung z in zwei Leitungen 3 und
4 verzweigt, deren Außenleiter an den Punkten 5 und 6 geerdet oder nur unter einander
verbunden sind. Zur Vermeidung von Strahlung ist es notwendig, daß die Doppeldrahtleitung
2 gegenüber Erde vollständig symmetrisch ist und die Ströme auf den beiden Drähten
gleich groß und entgegengesetzter Phase sind. Die Phasenopposition wird durch einen
Längenunterschied der Leitungen 3 und .4 von einer halben Wellenlänge erreicht.
Dadurch, daß die Endpunkte 5 und 6 der Übergangsleitungen miteinander verbunden
sind, weisen an dieser Stelle die Innenleiter dieser Übergangsleitungen Spannungen
auf, die gegenüber Erde gleich groß und in der Phase entgegengesetzt sind. Die Erdungen
an den Stellen 5 und 6 zusammen mit der Erdung des Außenleiters von z bedingen,
daß überall auf den Außenrohren das Potential gleich Null ist.
-
In Abb.2 ist gezeigt, wie ein nicht in der Mitte geerdeter Schwingkreis
an eine symmetrische Rohrleitung angekoppelt wird. Erdung nur an den Enden 5, 6
der Verzweigungsleitung würde im allgemeinen eine Störung auf die Spannungsverteilung
im Schwingkreis nach sich ziehen. Um dies zu vermeiden, wird die Anordnung so getroffen,
daß die Erdungen 5, 6 am Außenleiter in einem Abstand einer ungeraden
Zahl
Viertelwellenlängen vom Anschlußpunkt des Schwingungskreises liegen. Am günstigsten
ist eine Anordnung, bei der jede Leitung 3, `4 einmal in einer Entfernung
(vgl. 7, 8) vom Anschlußpunkt an den Hochfrequenzkreis und ein anderes Mal am Ende
5, 6 geerdet ist. Die Erdung in einer Entfernung von vom Hochfrequenzanschlußpunkt
stellt einen
praktisch unendlich hohen Erdungswiderstand dar, wodurch eine Beeinflussung der
Spannungsverteilung des Schwingkreises vermieden wird. -Abb.3 zeigt die Anwendung
der Erfindung zur Kopplung einer Antenne mit einem in Gegentakt geschalteten Röhrensender.
-
Um eine Anpassung zwischen den beiden miteinander gekoppelten Geräten
zu erreichen, können in der Schaltung die bekannten Mittel vorgesehen sein. So ist
z. B. in Abb. 4 der Wellenwiderstand der beiden Übergangsleitungen 13 und 14 längs
ihrer Länge in kleinen Schritten abgestuft, wodurch Reflexionen an den Anschlußstellen
vermieden werden. Die gesamte Änderung des Wellenwiderstandes Z längs den Leitungen
ist so groß gemacht, daß am 'Verzweigungspunkt -die beiden parallel geschalteten
Leitungen einen Widerstand darstellen, der gleich dem Wellenwiderstand Z der konzentrischen
Rohrleitung ii ist, während an den Enden der Leitungen 13 und 14 ihre Wellenwiderstände
halb so groß sind wie der der Leitung 12, Z # 3. Wenn, wie hierbei angenommen wurde,
die Leitung 12 sich am Anfang wie ein Widerstand von der Größe ihres Wellenwiderstandes
verhält, so sind durch die beschriebene Maßnahme Reflexionen längs der Leitung vermieden.
Sind die Widerstände, die durch die Übergangsleitungen 13 und 14 aneinander anzupassen
sind, sehr verschieden, so darf die Länge der Leitungen 13 und 14 einen gewissen
Betrag nicht unterschreiten. Für die Ausführung ist dies kein Nachteil. Es muß nur
der Längenunterschied der Leitungen 13 und 14 immer eine ungerade Zahl Halbwellen
betragen.
-
Eine andere bekannte Anpassungsschaltung läßt sich in einfacher Weise
im Rahmen der Erfindung anwenden. Eine Leitung der Länge
deren Wellenwiderstand W ist und die am Ende durch einen Ohmschen Widerstand R geschlossen
ist, verhält sich am Anfang wie ein Widerstand r, der mit R und
W durch die Gleichung R ^r = W verknüpft ist.
-
Um die Transformatorwirkung derartiger Leitungsstücke auf die vorliegende
Erfindung anzuwenden, muß die Länge der Leitungen 3 und 4 in Abb. 1 eine ungerade
Zahl Viertelwellenlängen betragen. Gleichzeitig muß nach wie vor der Längenunterschied
der Leitungen eine ungerade Zahl Halbwellen betragen. Die Länge der Leitung 3 wird
für den vorliegenden Fall beispielsweise gleich
die Länge der Leitung 4 gleich
angenommen. Ist W1 der Wellenwiderstand der Leitung i und WZ der Wellenwiderstand
der Leitung 2 und sollen diese beiden Leitungen reine fortschreitende Wellen aufweisen,
so beträgt der Belastungswiderstand der rechten Seiten jeder der Leitungen 3 und
.4
während jede dieser Leitungen auf der linken Seite einen Widerstand 2 W1 darstellen
muß, damit der Substitutionswiderstand der beiden an dieser Stelle parallel geschalteten
Übergangsleitungen gleich W, sei. Infolgedessen wird der Wellenwiderstand W34 der
Leitungen 3 und 4 gefunden aus der Gleichung:
Für den Fall, daß die Leitung 2 nicht ganz symmetrisch gegenüber Erde ist, müssen
die Wellenwiderstände der Leitungen 3 und 4 entsprechend anders gewählt werden.
Der angenommene Längenunterschied von einer ungeraden Zahl Viertelwellen gilt nur
für den Fall, daß die Übergangsleitungen Ohmsche Widerstände in neue Ohmsche Widerstände
transformieren. Soll dagegen mit diesen Leitungen z. B. eine induktive Impedanz
an eine Ohmsche Belastung angepaßt werden, so muß die Länge der Übergangsleitungen
entsprechend anders gewählt werden. Die Anwendung solcher Anpassungsvorrichtungen
kann auch räumlich getrennt von den erfindungsgemäßen Symmetriekopplungskreisen
in Serie mit denselben erfolgen.
-
Für verschiedene Zwecke ist die Erzeugung von hochfrequentem Mehrphasenstrom
aus Einphasenstrom und umgekehrt die Erzeugung von Einphasenstrom aus Mehrphasenstrom
von Wichtigkeit. Gemäß der Erfindung kann dieses in einfacherWeise mit einer in
der Abb.5 dargestellten Anordnung geschehen. Bei dieser Anordnung, die den Übergang
vonDrehstrom auf Einphasenstrom veranschaulicht, sind verzweigte Übergangsleitungen
23, 24 und 25 vorgesehen in solcher Art, daß der Längenunterschied zwischen den
Leitungen 23 und 24
der Längenunterschied zwischen den Leitungen 23 und 25
beträgt. Die Enden der Außenleiter 23, 24, 25 sind in diesem Falle nicht geerdet,
sondern nur miteinander verbunden dargestellt.
-
Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Leitungen und
ihre Verzweigungen strahlungsfrei ausgeführt,. und die erwünschten Phasenverschiebungen
werden durch entsprechende Wahl ihrer geometrischen Längen erzielt.
Selbstverständlich
können die Phasenverschiebungen auch durch entsprechende Wahl der elektrischen Längen
der Verzweigungsleitungen, durch Anwendung geeigneter Phasenverschiebungsmittel
verursacht werden, insbesondere bei Anordnungen für Betrieb mit längeren Wellen,
in welchem Falle auch die Strahlungsfreiheit der Stromleiter nicht vornehmlich durch
Anwendung von Lecher-Drahtsystemen oder konzentrischen Rohrleitungen bedingt ist.