DE757273C

DE757273C - Arrangement for adapting a high-frequency line to a load

Info

Publication number: DE757273C
Application number: DEE50749D
Authority: DE
Inventors: Edward Cecil Cork; Joseph Lade Pawsey
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1937-01-30
Filing date: 1938-02-01
Publication date: 1953-03-02
Also published as: GB489704A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequetizleitung an eine Belastung, z. B. für die Übertragung von Fernsehsendungen. Es ist bekannt, daß es zur Vermeidung der Dämpfung der übertragenden Signale notwendig ist, den Wellenwiderstand der Energieleitung an die Impedanz des Belastungskreises anzupassen. Für diesen Zweck sind verschiedene Formen von Transformatoren bekanntgeworden. So kann z. B. ein Leitungsstück von der Länge einer Viertelwelle dazu dienen, den Wert einer Reaktanz auf einen anderen Wert zu transformieren. Es ist auch bekannt, durch eine Leitung bestimmten Wellenwiderstands von anderer Länge als λ/4 einen Scheinwiderstand in einen rein Ohmschen Widerstand bestimmter Größe zu transfoirmieren, Um eine genaue Impedanzanpassung durch einen solchen Transformator zu erhalten, ist es nötig, ein Leitungsstück zu verwenden, welches sehr genau den geforderten Wellenwiderstand besitzt. Solche genauThe invention relates to an arrangement for adapting a high frequency line to a load, e.g. B. for the transmission of television programs. It is known that in order to avoid the attenuation of the transmitted signals it is necessary to adapt the characteristic impedance of the power line to the impedance of the load circuit. Various forms of transformers have become known for this purpose. So z. B. a line piece the length of a quarter wave to transform the value of one reactance to another value. It is also known to transform an impedance into a purely ohmic resistance of a certain size through a line with a certain characteristic impedance of a length other than λ / 4 has the required wave resistance very precisely. Such exactly

vorbestimmten Werte des Wellenwiderstands sind praktisch schwer zu erhalten, indem nur gewisse diskrete Werte leicht herstellbar sind. Es ist auch bekannt, bei einer Energieleitung in einem Abstand von der Belastung von etwa einem Viertel der Arbeitswellenlänge eine Reaktanz von solchem Wert parallel zu schalten, daß die gesamteAbschlußimpedanz der Leitung, welche durch die Belastung in Verbindung to mit dieser Reaktanz und dem Leitungsstück zwischen der Reaktanz und der Belastung am Leitungsende auftritt, den richtigen Wert l>esitzt. predetermined values of the characteristic impedance are practically difficult to obtain by just certain discrete values can be easily produced. It is also known to be used in a power line at a distance from the load of about a quarter of the working wavelength one To connect in parallel a reactance of such a value that the entire terminating impedance of the line, which by the load in connection with this reactance and the line piece occurs between the reactance and the load at the end of the line, the correct value is set.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Anordnung zur Impedanzanpassung zum Gebrauch bei Hochfrequenzenergieleitungen von der Art, daß ein zusätzliches Leitungsstück benutzt wird, wobei die Anordnung gestattet, daß das zusätzliche Leitungsstück von einer Standardkonstruktion sein kann und trotzdem eine exakte Impedanzanpassung erreicht wird. Es werden also für alle möglichen Werte der anzupassenden Widerstände nur eine beschränkte Anzahl von Wellenwiderständen der Anpassungsleitungen erforderlich, was eine beträchtliche Vereinfachung der Herstellung bedeutet, da diese wenigen Leitungsarten auf Lager gehalten werden können und für alle vorkommenden Fälle anwendbar sind.The object of the present invention is an improved arrangement for impedance matching for use in high-frequency power lines of the type that an additional piece of line is used, the Arrangement allows the additional piece of tubing to be of standard construction can be and still an exact impedance matching is achieved. So it will be for all possible values of the resistances to be adjusted only a limited number of Characteristic impedances of the matching lines are required, which is a considerable simplification the production means that these few types of lines can be kept in stock and for all occurring Cases are applicable.

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequenzleitung an ' eine Belastung, bei der ein Hilfsleitungsstück von anderem Wellenwiderstand als die Hochfrequenzleitung zwischen der Hochfrequenzleitung und der Belastung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das Hilfsleitungsstück parallel oder in Reihe an einer solchen Stelle eine Impedanz eingeschaltet ist, daß die durch die beiden Teile des Leitungsstücks Q₁ bzw. Q₂ auf die Anschlußstelle der Impedanz Z übertragenen Wirkwiderstände der Energiequelle bzw. der Belastung einander gleich sind und daß die verbleibende Parallelreaktanz durch die Impedanz Z neutralisiert wird.According to the invention, an arrangement for adapting a high-frequency line to a load is provided in which an auxiliary line piece with a characteristic impedance other than the high-frequency line is provided between the high-frequency line and the load, characterized in that a Impedance is switched on, that the resistances of the energy source or the load transmitted through the two parts of the line section Q ₁ and Q ₂ to the connection point of the impedance Z are equal to one another and that the remaining parallel reactance is neutralized by the impedance Z.

Im allgemeinen ist es möglich, ein Stück einer Energieleitung oder eines Kabels von irgendeiner Standardkonstruktion zu wählen, welche das Hilfsleitungsstück bilden soll, das näherungsweise den richtigen Wellenwiderstand besitzt, um die Energieleitung und die Belastung anzupassen. Dann kann man die Länge des Hilfsleitungsstücks und die zusätzliehe ßelastungsimpedanz, welche entweder parallel oder in Reihe zwischen den Enden der Hilfsleitung eingeschaltet wird, so wählen, daß genaue Impedanzanpassung herrscht. In den meisten Fällen wird man eine Länge des Hilfsleitungsstücks von einem Viertel der Arbeitswelle brauchen.In general, it is possible to use a length of power line or cable from to choose any standard construction which is to form the auxiliary pipe section that has approximately the correct wave impedance to the power line and the Adjust load. Then you can determine the length of the auxiliary line piece and the additional Select the load impedance, which is switched on either in parallel or in series between the ends of the auxiliary line, that there is an exact impedance matching. In most cases you will get a length of the Need auxiliary line piece from a quarter of the working shaft.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung soll im folgenden an Hand der Abbildungen geschehen: In Abb. ι bezeichnet 3 eine Energieleitung oder ein Kabel, durch welches eine Belastung 5 von einer Quelle 4 gespeist wird. Es sei angenommen, daß der Wellenwiderstand der Leitung 3 nicht der Belastung 5 angepaßt sei. Zur Erzielung einer wirksamen Anpassung ist ein Hilfsleitungsstück oder Kabelstück 6 zwischen die Leitung 3 und die Belastung 5 eingeschaltet, welches annähernd die Länge eines Viertels der Arbeitswellenlänge hat und welches einen Wellenwiderstand Z₀ besitzt, durch den die Impedanz am Punkt A₁ B annähernd auf die zur Anpassung an die Belastung 5 notwendige Impedanz am Punkt C, D transformiert wird. Um eine exakte Anpassung zu erzielen, ist eine Belastungsimpedanz Z von geeigneter Größe parallel zu der Hilfsleitung an einer bestimmten Steile eingeschaltet. Die elektrischen Abstände der Impedanz Z von den Enden der Hilfsleitung sind mit Q₁ und Q₂ bezeichnet.A more detailed description of the invention is given below with reference to the figures: In Fig. Ι 3 denotes a power line or a cable through which a load 5 is fed from a source 4. It is assumed that the characteristic impedance of the line 3 is not adapted to the load 5. To achieve an effective adaptation, an auxiliary line piece or piece of cable 6 is connected between the line 3 and the load 5, which is approximately the length of a quarter of the working wavelength and which has a characteristic impedance Z ₀ , through which the impedance at point A ₁ B approximately to the to adapt to the load 5 necessary impedance at point C, D is transformed. In order to achieve an exact match, a load impedance Z of suitable size is switched on parallel to the auxiliary line at a certain point. The electrical distances between the impedance Z and the ends of the auxiliary line are denoted by Q ₁ and Q _2.

Es soll z. B. ein Widerstand r bei C, D in einen Widerstand R bei A, B transformiert werden. Dies wird dann erreicht, wenn die durch die Leitungsstücke Q₁ bzw. Q₂ auf die Stelle von Z übertragenen Widerstände gleich sind und die verbleibenden Parallelreaktanzen durch den Wert von Z neutralisiert werden. Bei der Annahme von verlustlosen Leitungen gelten dann, wie sich zeigen läßt, folgende Bedingungen:It should z. B. a resistor r at C, D can be transformed into a resistor R at A, B. This is achieved when the resistances transferred to the point of Z through the line sections Q ₁ and Q ₂ are equal and the remaining parallel reactances are neutralized by the value of Z. When assuming lossless lines, the following conditions then apply, as can be shown:

ι — tg Q₁ ctg (Θ₁ + ι - tg Q ₁ ctg (Θ ₁ +

I + CtI + Ct

Θ₂))Θ ₂ ))

ι ^ι ^

rRrR

(i)(i)

ctg<9₂ ctg <9 ₂

Im Fall, daß Z in der Mitte der Hilfsleitung eingeschaltet ist, also wenn Q₁-Q₂=Q ist, lauten diese Bedingungen:In the event that Z is switched on in the middle of the auxiliary line, i.e. when Q ₁ _{-Q 2} = Q , these conditions are:

RrRr

tg² Θ = 4^- tg ² Θ = 4 ^ - (3)(3)

—/Z₀ tg 2 Θ - / Z ₀ tg 2 Θ

(4)(4)

Das heißt Z ist ein Kondensator mit diesem Wert der Reaktanz.That means Z is a capacitor with this value of reactance.

Man sieht, daß die Hilfsleitung in Verbindung mit der Belastung Z den Widerstand r am Ausgang der Leitung auf den Widerstand R an dem Eingang der Leitung transformiert, so daß die gewünschte Impedanzanpassung erreicht wird. Die Länge der Leitung mit diesen Transformationseigenschaften ist bei gegebenem Wellenwiderstand Z₀ durch die Gleichung (3) bestimmt und die benötigte Parallelreaktanz, welche in die Leitung ein-It can be seen that the auxiliary line in connection with the load Z transforms the resistance r at the output of the line to the resistance R at the input of the line, so that the desired impedance matching is achieved. The length of the line with these transformation properties is _{determined by equation (3) for a given characteristic impedance Z 0} and the required parallel reactance that enters the line.

geschaltet werden muß, durch die Gleichung^). Diese Parallelreaktanz kann die Form einer konzentrierten Reaktanz (Kondensator) besitzen, oder sie kann ihrerseits durch ein Leitungsstück mit dem benötigten Reaktanzwert dargestellt sein, welches mit der Hilfsleitung rechtwinklig verbunden ist und ein T-Leitungs-Netzwerk darstellt. Wenn die Impedanz der Belastung¹ 5 nicht rein ohmisch ist, ist es möglich, durch Variationen der Belastungsimpedanz Z und der Anschlußpunkte dieser Impedanz eine solche Kompensation zu erreichen, daß am Punkte, B eine rein Ohmsche Impedanz auftritt.must be switched by the equation ^). This parallel reactance can have the form of a concentrated reactance (capacitor), or it can in turn be represented by a line section with the required reactance value, which is connected at right angles to the auxiliary line and represents a T-line network. If the impedance of the load ¹ 5 is not purely resistive, it is possible to achieve such compensation by variations in the load impedance Z and the terminal points of the impedance that a purely resistive impedance occurs at the points B.

Abb. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, wobei die Belastungsimpedanz Z in Reihe in, die Hilfsleitung eingeschaltet ist. In diesem Fall sind die elektrischen Längen von O₁ und Θ₂ so zu wählen, daß an derFig. 2 shows an application example of the invention, the load impedance Z in series in, the auxiliary line is switched on. In this case, the electrical lengths of O ₁ and Θ ₂ are to be chosen so that at the

Stelle Z die Komponente des Ohmschen Reihenwiderstands der durch die Belastung¹5 abgeschlossenen Leitung 6>₂ gleich der Komponente des Ohmschen Reihenwiderstands der durch die Energieleitung abgeschlossenen Leitung O₁ ist und daß die in Reihe addierten reaktiven Komponenten dieser Impedanzen durch den Wert der Reaktanz Z neutralisiert sind.Place Z is the component of the ohmic series resistance of the line 6> ₂ ^{terminated by the load 1} 5 equal to the component of the ohmic series resistance of the line O ₁ terminated by the power line and that the reactive components of these impedances added in series are neutralized by the value of the reactance Z. are.

Wenn gewünscht, kann die Impedanz Z in Abb. 2 die Form eines Leitungsstücks besitzen, welches von einem Leiter der Energieleitung abzweigt und zu benachbarten Enden der Leitungsstücke Θ_χ und Θ₂ führt.If desired, the impedance Z in Fig. 2 can have the form of a line section which branches off from a conductor of the power line and leads to adjacent ends of the line sections Θ _χ and Θ ₂ .

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Arrangement for adapting a high-frequency line to a load, in which an auxiliary sleitungsstück of a different characteristic impedance than the high-frequency line is provided between the high-frequency line and the load, characterized in that an impedance is connected in parallel or in series in the auxiliary line piece at such a point that the resistances of the energy source or the load transmitted through the two parts of the line section {ß _x or Θ ₂ ) to the connection point of the impedance (Z) are equal to each other and that the remaining series or parallel reactance is neutralized by the impedance (Z) .

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the additional Load impedance is formed by a power line piece.

To differentiate the subject matter of the state of technology are in the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specification No. 515 121,

SS7 39 ² ;

French Patent No. 742 537; U.S. Patent No. 2,041,378.

1 sheet of drawings