DE603816C

DE603816C - Circuit arrangement for the transition from a symmetrical electrical arrangement to an asymmetrical one, in particular in the case of high-frequency arrangements

Info

Publication number: DE603816C
Application number: DEL80864D
Authority: DE
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1932-04-01
Filing date: 1932-04-01
Publication date: 1934-10-09

Description

Der Übergang von einer symmetrischen elektrischen Anordnung zu einer unsymmetrischen bereitete bisher große Schwierigkeiten, da man nicht vermeiden konnte, daß S durch die Ankopplung des unsymmetrischen Systems das symmetrische System auch unsymmetrisch wurde. Wenn man beispielsweise von einer Gegentaktsenderstufe zu einem einseitig geerdeten Antennensystem übergehen wollte, so geschah dies gewöhnlich einfach durch induktive Ankopplung der Antenne an die Gegentaktstufe. Die Unsymmetrie des Systems Antenne — Erde überträgt sich aber auf die Gegentaktstufe und belastet diese infolgedessen ungleichmäßig, wodurch auch noch andere Nachteile auftreten, die die Vorzüge der Gegentaktstufe zunichte machen können.The transition from a symmetrical electrical arrangement to an asymmetrical one has caused great difficulties so far, since it was not possible to avoid that S caused by the coupling of the unbalanced System the symmetrical system also became asymmetrical. For example, if you wanted to move from a push-pull transmitter stage to a one-sided grounded antenna system, this usually happened simply by inductive coupling of the antenna to the push-pull stage. The asymmetry of the antenna-earth system, however, is transferred to the push-pull stage and is loaded as a result, these are uneven, which also leads to other disadvantages, which can destroy the advantages of the push-pull stage.

Nach der Erfindung wird der Übergang einer symmetrischen elektrischen Anordnung zu einer unsymmetrischen durch eine Brückenschaltung bewirkt, in deren Diagonale die unsymmetrische Anordnung liegt, während in den vier Zweigen abwechselnd Spulen und Kondensatoren liegen, deren Blindwiderstände einander gleich groß sind. Die erfindungsgemäße Übergangsschaltung ist in Abb. 1 dargestellt, in der die Spulen und Kondensatoren mit w bezeichnet sind. R ist die unsymmetrische Anordnung, z. B. ein am linken Ende geerdeter Belastungswiderstand. Die symmetrische Anordnung ist mit den Außenleitern an die Punktet und B und mit dem Mittelleiter, der den Symmetriepunkt bildet, an E angeschlossen. Ein vollständiges Schaltbild einschließlich einer symmetrischen Anordnung ist in der Abb. 3 dargestellt, in der beispielsweise die symmetrische Anordnung aus einer Gegentaktsenderstufe besteht. Die beiden Röhren sind mit R_x und R₂ bezeichnet. Der Schwingungskreis S besteht in bekannter Weise aus einer Spule, deren Mittelpunkt über die Drossel Dr der Anodenstrom zugeführt wird, und aus einem Doppelkondensator, dessen Rotor geerdet ist. Die unsymmetrische Anordnung besteht aus einem einseitig geerdeten Antennensystem. Die Antenne ist mit dem Punkt L und die Erde mit dem Punkt E verbunden.According to the invention, the transition from a symmetrical electrical arrangement to an asymmetrical one is effected by a bridge circuit in whose diagonal the asymmetrical arrangement lies, while in the four branches there are alternating coils and capacitors whose reactances are equal to one another. The transition circuit according to the invention is shown in Fig. 1, in which the coils and capacitors are denoted by w. R is the unbalanced arrangement, e.g. B. a load resistor grounded at the left end. The symmetrical arrangement is connected with the outer conductors to Punktet and B and with the central conductor, which forms the symmetry point, to E. A complete circuit diagram including a symmetrical arrangement is shown in Fig. 3, in which, for example, the symmetrical arrangement consists of a push-pull transmitter stage. The two tubes are labeled R _x and R _2. The oscillating circuit S consists in a known manner of a coil, the center of which is supplied with the anode current via the choke Dr , and of a double capacitor, the rotor of which is grounded. The asymmetrical arrangement consists of an antenna system grounded on one side. The antenna is connected to point L and the earth to point E.

Die erfindungsgemäße Übergangsschaltung stellt trotz der Verwendung von Wechselstromwiderständen in den einzelnen Zweigen einen Ohmschen Widerstand zwischen den Punkten A und B (Abb. 1) dar. Dieser Ohmsche Widerstand belastet die symmetrische Anordnung, wie· es erforderlich ist, symmetrisch, d. h. in dem Mittelleiter fließt kein Ausgleichstrom. Mit der Brücke läßt sich gleichzeitig wie mit einem Tratisformator durch die Wahl der Größe der Blindwiderstände eine Anpassung des Belastungswiderstandes R an die symmetrische Anordnung erzielen.Despite the use of alternating current resistors in the individual branches, the transition circuit according to the invention represents an ohmic resistance between points A and B (Fig. 1). This ohmic resistance loads the symmetrical arrangement, as required, symmetrically, ie flows in the center conductor no equalizing current. With the bridge, as with a Tratisformator, an adaptation of the load resistance R to the symmetrical arrangement can be achieved through the choice of the size of the reactances.

Diese drei Behauptungen werden nachstehend an Hand des Vektordiagrammes und einer Rechnung bewiesen. Zunächst soll zur besseren Übersicht die Wirkungsweise anThese three assertions are explained below with reference to the vector diagram and proven by an invoice. First of all, for a better overview, the mode of operation should be mentioned

Hand des Vektordiagrammes erklärt werden, indem das Zustandekommen des Diagrammes erläutert wird.Hand of the vector diagram can be explained by the creation of the Diagram is explained.

Zunächst werden die beiden Spannungen U (Abb. i) nebeneinander aufgetragen (Abb. 2). Da sie in bezug auf den Mittelleiter gegenphasig sind, herrscht zwischen den Außenleitern die Summe der Einzelspannungen. Der linke obere Kondensator in Abb. 1 wird vom Strom /₃ durchflossen, der der zugehörigen Spannung U um 90 ° voreilt und dessen Größe durch die Spannung U und die Größe des Kondensators gegeben ist. Der Vektor J₃ ist in Abb. 2 vom Punkt b aus aufgetragen. Der Strom J₄ in der linken unteren Spule eilt der zugehörigen Spannung U um 90 ° nach. Er ist wegen der gleich großen Spannung und wegen des gleichen Widerstandes, wie vorausgesetzt ist, genau so groß wie J₃, aber gegenphasig. Der Vektor /₄ ist in Abb. 2 vom Punkt b aus nach unten hin aufgezeichnet. First, the two voltages U (Fig. I) are plotted side by side (Fig. 2). Since they are out of phase with respect to the center conductor, the sum of the individual voltages prevails between the outer conductors. The upper left capacitor in Fig. 1 is traversed by the current / ₃ , which leads the associated voltage U by 90 ° and whose size is given by the voltage U and the size of the capacitor. The vector J ₃ is plotted in Fig. 2 from point b. The current J ₄ in the lower left coil lags the associated voltage U by 90 °. Because of the equally large voltage and because of the same resistance, as is assumed, it is exactly as large as J ₃ , but in phase opposition. The vector / ₄ is plotted in Fig. 2 from point b downwards.

Nun wird die Annahme gemacht, daß die Behauptung der symmetrischen Belastung, also daß J_E gleich Null ist, richtig ist. Wenn diese Annahme zutrifft, muß sich das vollständige Diagramm schließen, also alle Vektorsummen müssen stimmen. Die Annahme muß gemacht werden, da die Größen und Richtungen der Ströme J₃ J₁ und J₂ noch unbekannt sind. Es läßt sich aber dann der den Widerstand R durchfließende Strom J_R ermitteln. Seine Richtung ist in Abb. 1 von links nach rechts angenommen. /₃ müßte sich hiernach zusammensetzen aus /₄ und J%. Also muß Jß doppelt so groß wie einer der Ströme J₃ und J₄ sein. Es besteht an sich auch die Möglichkeit, daß /^ gleich Null ist, jedoch erkennt man bei Weiterverfolgung eines Diagrammes auf dieser Grundlage, daß dann auch die Spannungen U gleich Null sein müßten, was jedoch nicht der Fall ist, da diese Spannungen gegeben sind. Im Punkt L laufen die Ströme J₁, J₂ und J_R zusammen, und zwar ist J₂ die Resultierende aus den beiden Strömen J₁ und /_Λ. Die Richtungen der Ströme J₁ und J₂ sind nun dadurch bestimmt, daß J₁ im Punkt A mit /₃ zusammen 7 ergeben muß und daß J₂ im Punkt B zusammen mit /₄ ebenfalls den Strom / ergibt. Deshalb müssen die Ströme J₁ und J₂ dem Betrage nach gleich sein. Das Dreieck a-b-c ist also gleichschenkelig. Die Ströme in den Zweigen setzen sich, wie gesagt, an den Punkten A und B zu J zusammen, der in Richtung der Spannung U fällt. Die Belastung ist also rein ohmisch. ^ Die Spannungen W-J₁ und wJ₂ stehen auf den zugehörigen Strömen senkrecht. Der Strom J₁ eilt der Spannung w · J₁ um 90⁰ nach und J_s der Spannung w · J₂ um 90⁰ vor.The assumption is now made that the assertion of symmetrical loading, that is, that J _{E is} equal to zero, is correct. If this assumption is correct, the complete diagram must close, so all vector sums must be correct. The assumption must be made because the magnitudes and directions of the currents J ₃ J ₁ and J _{2 are} still unknown. However, the current J _R flowing through the resistor R can then be determined. Its direction is assumed in Fig. 1 from left to right. / ₃ would have to be composed of / ₄ and J%. So Jß must be twice as large as either of the streams J ₃ and J ₄ . There is also the possibility that / ^ is equal to zero, but if you follow a diagram on this basis, you will see that the voltages U would then also have to be equal to zero, which is not the case because these voltages are given. At point L the streams J ₁ , J ₂ and J _R converge, namely J _{2 is} the resultant of the two streams J ₁ and / _Λ . The directions of the currents J ₁ and J ₂ are now determined by the fact that J ₁ at point A with / ₃ together must result in 7 and that J ₂ at point B together with / ₄ also results in the current /. Therefore the currents J ₁ and J ₂ must be equal in magnitude. The triangle abc is therefore isosceles. As already mentioned, the currents in the branches combine at points A and B to form J , which falls in the direction of voltage U. So the load is purely ohmic. ^ The voltages WJ ₁ and wJ ₂ are perpendicular to the associated currents. The current J ₁ lags the voltage w · J ₁ by 90 ⁰ and J _{s leads} the voltage w · J ₂ by 90 ⁰ .

Die Größe der Spannungen ist dadurch gegeben, daß ihre vektorielle Summe gleich der Spannung 2 · U ist. Die Spannung R · J_R ergibt sich daraus, daß die vektorielle Summe aus R· Jr und U gleich der Spannung w · J₁ sein muß. Die Spannung R - J_R fällt in Richtung des Stromes J_R, was auch der Fall sein muß, da R ein Ohmscher Widerstand ist.The magnitude of the voltages is given by the fact that their vector sum is equal to the voltage 2 · U. The voltage R · J _R results from the fact that the vector sum of R · Jr and U must be equal to the voltage w · J ₁ . The voltage R - J _R falls in the direction of the current J _R , which must also be the case since R is an ohmic resistance.

Durch das endgültige Diagramm ist also die Richtigkeit der gemachten Annahmen bewiesen. Auch durch die Rechnung läßt sich dies nachweisen. Es müssen hierzu die Gleichungen für die Ströme an den einzelnen Knotenpunkten sowie die Gleichungen für die Zusammensetzung der Einzelspannungen aufgestellt werden:The final diagram thus proves the correctness of the assumptions made. This can also be proven by the invoice. The equations must be used for this for the currents at the individual nodes and the equations for the composition of the individual voltages be set up:

Punkte / =/₃ + /iPoints / = / ₃ + / i

^B / — /4 + /2 ^B / - / 4 + / 2

L Jz = Jr+ /1 L Jz = Jr + / 1

- E ... Je + J_s = Ji + Jr - E ... Je + J _s = Ji + Jr

Strecke A-E ZJ = — j^: · w · J₃ Segment AE ZJ = - j ^: w J ₃

- E-B U = j-w.J₄ - EB U = jw.J ₄

Dreieck A-E-L: J-W-J₁ = U+R-J_R - E-B-L: U = R.J_R+(-J-W-J₂). Triangle AEL: JWJ ₁ = U + RJ _R - EBL: U = RJ _R + (- JWJ ₂ ).

Aus diesen Gleichungen können die unbekannten Ströme J₃ J₁, J₂, J₃, J₄, J% und J_E berechnet werden, indem die Gleichungen nach den unbekannten aufgelöst werden. Diese Rechnung soll hier nicht wiedergegeben werden, weil sie zu umfangreich ist. Es ergibt sich daraus folgendes:From these equations, the unknown currents J ₃ J ₁ , J ₂ , J ₃ , J ₄ , J%, and J _E can be calculated by solving the equations for the unknown. This calculation should not be reproduced here because it is too extensive. The result is the following:

__ 2-U-R __ 2-UR

W*W *

__ 2-U-R . U_ Ji~ _W2 1' _w __ 2-UR . U_ Ji ~ _W 2 1 ' _w

τ — ²-^u-^R , · Ε. τ - ² - ^u - ^R , · Ε.

Js-i■ —Js-i ■ -

τ ~ ■ ^u τ ~ ■ ^u

, . 2-U,. 2-U

Je=- 0. Each = - 0.

Aus diesen Gleichungen kann man nun folgendes ersehen:The following can now be seen from these equations:

i. Der Widerstand, den die ganze Brückenschaltung bildet und der an der Spannung 2-U liegt, also "5i. The resistance that the entire bridge circuit forms and that is connected to the voltage 2-U , ie "5

^S ~ ^S ~

2 · U- W² 2 · U- W ²

2-U-R ⁼Έ' R_s ist also ein Ohmscher Widerstand. Das 2-UR ⁼ Έ 'R _s is therefore an ohmic resistance. That

Übersetzungsverhältnis ist durch die Größe der Blindwiderstände w bestimmt.The transformation ratio is determined by the size of the reactances w .

2. Da J_E = ο ist, also kein Ausgleichstrom fließt, muß die Belastung eine symmetrische sein.2. Since J _E = ο, i.e. no equalizing current flows, the load must be symmetrical.

3. /3-J-J₄ = O (s. Abb. 2).3. / 3-JJ ₄ = O (see Fig. 2).

4. Hieraus ergibt sich bei Einsetzung in die oben angegebene Gleichung für Punkt A:4. This results in insertion into the above equation for point A :

/ = — /₄ + J₁, also J + J₄ = J₁./ = - / ₄ + J ₁ , so J + J ₄ = J ₁ .

J₁ ist, wie das Vektordiagramm zeigt, die Resultierende von J und J₄. Entsprechendes läßt sich für J₂ zeigen.As the vector diagram shows, J ₁ is the resultant of J and J ₄ . The same can be shown for J ₂ .

Die drei oben aufgestellten Behatiptungen, daß die erfindungsgemäße Brücke einen rein Ohmschen Widerstand darstellt, daß sie bei Anschluß an die symmetrische Anordnung diese symmetrisch belastet und daß sich verschiedene Übersetzungen erzielen lassen, sind hiermit bewiesen.The three above stated Behatiptungen that the bridge according to the invention is pure Ohmic resistance represents that it is when connected to the symmetrical arrangement these are loaded symmetrically and that different translations can be achieved hereby proven.

In Abb. 4 ist noch ein anderes Beispiel für die Anwendung der Erfindung dargestellt. Die Gegentäktsenderstufe ist hier über eine Energieleitung mit der Brücke verbunden. In diesem Fall muß die Brücke an den Wellenwiderstand der Energieleitung, die auch eine symmetrische Anordnung darstellt, angepaßt werden.FIG. 4 shows yet another example of the application of the invention. the The counter-sender stage is connected to the bridge via a power line. In In this case, the bridge must be connected to the wave impedance of the power line, which is also a represents symmetrical arrangement, be adapted.

Claims

Patent claims:

ι. Circuit arrangement for the transition from a symmetrical, electrical arrangement to an asymmetrical, especially in the case of high-frequency arrangements, characterized in that the asymmetrical Arrangement in one diagonal of a bridge circuit, the four branches of which alternate with coils and capacitors with the same alternating current resistances exist.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that a One-sided grounded antenna system that forms a diagonal by connecting the antenna with a point and the earth with the Opposite point of the bridge circuit is connected, and that the outer conductor of a Gegenentäktsenderstufe to the other two Points are connected while the center conductor is at the grounded point of the bridge.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the Connection of the counteracting transmitter stage to the bridge circuit via a power line he follows.

1 sheet of drawings