-
Hochfrequenzanlage, bei der ein Widerstand, dessen Ohmsche Komponente
einen vorgegebenen Größtwert hat, durch Wandlung seines Blind- und Wirkwertes mittels
eines mit zwei Regelgliedern ausgestatteten Vierpolnetzwerkes auf einen bestimmten
Wert gebracht ist Die Erfindung betrifft vorzugsweise die Ausbildung. der Anpassungsglieder
einer Antenne, die unmittelbar bzw. über ein Kabel an den Senderausgang anzupassen
ist. Im Falle einer Verbindung des Senders mit der Antenne über ein Kabel ist es
dabei gleichgültig, ob das Anpassungsnetzwerk zwischen Senderausgang und Kabel oder
zwischen Kabel und Antenne geschaltet ist, wenn die zu lösende Aufgabe in der Wandlung
des Blind- und Wirkwertes eines Widerstandes, dessen Ohmsche Komponente einen vorgegebenen
Größtwert hat, in einen Widerstand bestimmten Wertes gesehen wird. Der bestimmte,
in seinem Wert gegebene Widerstand ist derjenige, mit dem der Senderausgang abzuschließen
ist; er ist in der Regel ohmisch und hat zum Beispiel den Betrag von 6o Ohm. Die
Antenne stellt an ihrem Fußpunkt einen komplexen Widerstand dar, dessen Ohmsche
Komponente von dem Verhältnis der Antennenlänge zur Senderfrequenz abhängt. Die
Erfindung
bezieht sich auf denRegelfälI, daß die .Grenzwerte dieser Ohmschen Komponente des
Antennenwiderstandes vorgegeben sind.
-
Um einen Widerstand durch Wandlung seines Blind-und Wirkwertes in
einen anderen Widerstand bestimmten Wertes überzuführen, verwendet man Vierpolnetzwerke.
Zur Anpassung einer Antenne an einen mit einem bestimmten Widerstand abzuschließenden
Senderausgang, zur Wandlung also eines Widerstandes, dessen Ohmsche Komponente einen
vorgegebenen Größtwert hat (Antennenwiderstand), in einen Widerstand, der in seiner
Größe vorgegeben ist (Senderabschlußwiderstand), wird z. B. ein Vierpol in Gestalt
eines n-Gliedes lt. Fig. x verwendet. Der. Eingangsscheinwiderstand an den Klemmen
i muß im -abgestimmten Zustand gleich dem Widerstand sein, mit dem der Sender abzuschließen
ist. Das erste Querglied I des Vierpols ist ein Variometer; das Längsglied II besteht
aus einem regelbaren Kondensator 3 und einem Variometer q., die in Reihe geschaltet
und durch. Kupplung 5 ihrer Einstellmittel eine kontinuierliche Veränderung ihres
resultierenden Blindwiderstandes zwischen einem induktiven und einem kapazitiven
Grenzwert ermöglichen. Das zweite Querglied III besteht aus einem Kondensator. Die
Bemessung dieses Kondensators ist, wenn die Blindleistungsaufnahme des Vierpols
auf das im jeweiligen Falle mögliche Mindestmaß beschränkt bleiben -soll, umständlich
und verhältnismäßig schwierig zu gewinnen, weil, wie ohne weiteres einleuchtend
ist, bei einem nach Voraussetzung möglichen induktiven Abschlußwiderstand eine Parallelresonanz
entstehen kann, so daß ein solcher Abschlußwiderstand mittels derRegelglieder I
und II nicht auf den gewünschten Eingangswert gebracht werden kann.
-
Von diesem Nachteil frei ist die erfindungsgemäße Ausbildung des für
die gleichen Anpassungsbedingungen und unter Einhaltung des gleichen Aufwandes zu
beimessenden Vierpols; der erfindungsgemäße, ebenfalls mit zwei Regelgliedern ausgestattete
Vierpol wird gleichwertig einem T-Glied ausgeführt, dessen Längsglieder die regelbaren
sind und dessen Quergliedsbemessung die Bedingung kleinster Blindwiderstandsaufnahme
durch den Vierpol erfüllt.
-
Die günstigen Voraussetzungen für die Bemessung des Quergliedes des
in der soeben gekennzeichneten, durch Fig. 2 schematisch veranschaulichten 'Weise
ausgebildeten Vierpols erhellen aus nachfolgender Betrachtung: Bei einem durch den
äußeren, an den Klemmen 2 liegenden Stromkreis, z. B. eine Antenne, gegebenen Abschlußwiderstand
R' = x -[- j y soll der Eingangswiderstand an den Klemmen i, der im
allgemeinen ein Scheinwiderstand von der Größe w + jv ist, reell, also
v = 0, und gleich W, also w = W, sein. Der Eingangswiderstand verändert
mit der Größe des Längsgliedes II (jb) seine Ohmsche und seine Blindkomponente.
Bei richtiger Dimensionierung des Quergliedes III (jc) wird der Eingangswiderstand
auch die Größe W + jv annehmen. Der regelbare Blindwiderstand des Längsgliedes
I (ja) gestattet es dänh, die Blindkomponente jv, ohne W zu verändern, gleich
Null zu machen. Bei Veränderung des Blindwiderstandswertes ja des Längsgliedes I
wird der Betrag des Eingangswiderstandes ein Minimum für v = 0. Die Abstimmung des
Längsgliedes I kann also sehr leicht unter der bei einem Sender in der Regel gegebenen
Voraussetzung, daß der Innenwiderstand des Generators ohmisch ist, z. B. nach dem
Kriterium Minimum der Eingangsspannung (an 'den Klemmen i) oder Maximum des Eingangsstromes,
erfolgen. Dieses einfache Abstimmkriterium ist für die praktische Bedienung des
gemäß der Erfindung ausgebildeten Anpassungsvierpols sehr vorteilhaft.
-
Der Abstimmvorgang des Vierpolnetzwerkes erfolgt dann Praktisch in
.der Weise, daß man durch Regeln des Längsgliedes I den Eingangswiderstand dauernd
auf einem Minimum (Minimum der Eingangsspannung) hält, während durch Regeln des
Längsgliedes II der Eingangsscheinwiderstand des Netzwerkes so lange verändert wird,
bis der Eingangswiderstand w die gewünschte Größe W besitzt, was z. B. aus der richtigen
Stromaufnahme der Senderendstufe geschlossen werden kann.
-
Für die Bemessung des Quergliedes III ergeben sich die folgenden einfachen
Beziehungen, aus denen sich der optimale Wert des Blindwiderstandes des Quergliedes
II unmittelbar explizit errechnen läßt.
-
Der Blindwiderstandswert jb des Längsgliedes 1I und die Blindwiderstandskomponente
j y des den Vierpol an den Klemmen 2 abschließenden Widerstandes R' seien
zu dem Blindwiderstand jb" = jb + jy zusammengefaßt. Für die Bedingung v
= 0 ergibt sich dann für den Eingangswiderstand w = W folgende Beziehung
Daraus folgt für b und a:
Für a und b ergeben sich nur dann reelle Werte, wenn der Ausdruck-unter
der Wurzel größer als 0 ist, d. h. nur dann sind ja und jb reine Blindwiderstände;
dieses ist der Fall für
Daraus ergibt sich die gesuchte Größe C für den Blindwiderstand des Quergliedes
III
Dieser Wert stellt unter den besagten bzw. gegebenen Voraussetzungen den günstigsten
Wert für das Querglied III dar; die Blindwiderstandsaufnahme durch den Vierpol ist
bei diesem Wert ein Minimum.
-
Ist das Vierpolnetzwerk für Betriebsfrequenzen zu bemessen, die einen
größeren Bereich überstreichen,
so ergibt sich auch für das erfindungsgemäße
Vierpolnetzwerk im Vergleich z. B. mit dem Anpassungsvierpol gemäß Fig. i der wesentliche
Vorteil in Gestalt eines grundsätzlich günstigeren Verhältnisses der Blindleistung
zur übertragenen Wirkleistung.
-
Ein praktisches Ausführungsbeispiel wird durch das schematische Schaltbild
der Fig. 3 veranschaulicht. Die Längsglieder I und 1I sind dabei so aufgebaut, daß
sie aus einem veränderbaren Kondensator 3 bzw. 6 und einem Variometer q. bzw. 5
bestehen, deren Einstellmittel derart miteinander gekuppelt sind, daß sich eine
kontinuierliche Veränderung des resultierenden Blindwiderstandes zwischen einem
induktiven und einem kapazitiven Grenzbetrag ergibt. Bei einer solchen Ausführung
ergibt sich auch der Vorzug, daß die Blindleistungsaufnahme des Anpassungsvierpols,
soweit diese von den Längsgliedern abhängt, am geringsten bleibt. Die Längsglieder
I und II sind durch die Abschirmungen 7 und 8, die an das Potential des Verbindungspunktes
der drei Glieder I, 1I und IIl gelegt sind, abgeschirmt, so daß keine Querkapazität
zwischen den Längsgliedern I und II und dem durchgehenden Verbindungsleiter des
Anpassungsvierpols auftreten kann.
-
Die praktische Ausgestaltung der Längsglieder I und II wird zweckmäßigerweise
so gewählt, daß das Variometer q. bzw. 5 einen möglichst niedrigen Anfangswert hat
und auch im Regelbereich des Kondensators 3 bzw. 6 einen kleinen Wert behält, so
daß eine merkliche Zunahme des Selbstinduktionswertes erst erfolgt, wenn in der
einen Regelrichtung der Kondensator seinen maximalen Kapazitätswert bereits erreicht
hat.
-
Zur praktischen Durchführung der Bedienung des in der erfindungsgemäßen
Weise aufgebauten Anpassungsvierpols wird gemäß einem weiteren Teil der Erfindung
eine Anzeigevorrichtung verwendet, die mittels eines Strommessers die sich vom Soll
ergebende Abweichung des Verhältnisses anzeigt, das zwischen der Richtspannung,
die proportional der Eingangsspannung des Vierpols ist, und derjenigen, die proportional
der Eingangsstromstärke ist, vorhanden ist.
-
Zur Erläuterung dient das schematische Schaltbild der Fig. q.. U1
sei eine Spannung, die durch Gleichrichtung aus der Eingangsspannung U1' an den
Klemmen i gewonnen wird. U1 = k1 - U1'. U2 sei eine Spannung, die
z. B. mittels eines Stromwandlers und nachfolgender Gleichrichtung aus dem durch
die Eingangsklemmen = hindurchfließenden Eingangsstrom il gewonnen wird. U2
= k2' il.
-
Es ist dann
wenn W' der Eingangsscheinwiderstand ist. Werden die Richtspannungen U und U2 in
der aus Fig. q. ersichtlichen Weise an die aus den Widerständen 1q. und 15 und dem
Meßinstrument 13 gebildete Brückenschaltung gelegt, so wird die Klemmenspannung
des Instrumentes 13 Null, wenn U, R2 = U2 R1 ist, wobei R1 der Wert des Widerstandes
1q. und R2 der Wert des Widerstandes i5 ist. Es ist dann
Das Verhältnis R1 : R2 wird so gewählt, daß es dem gewünschten Ohmschen Eingangswiderstand
w = W nach folgender Beziehung entspricht:
Für W'= W sei U positiv, was durch einen entsprechenden Ausschlag
des Instrumentes 13 angezeigt wird. Durch Verändern des Längsgliedes I wird, wie
oben ausgeführt, der Ausschlag des Instrumentes auf ein Minimum gebracht, was bedeutet,
daß der Eingangsscheinwiderstand W' jeweils auf ein Minimum und damit gleichzeitig
ohmisch wird. Es wird nun das Längsglied II in dem Sinn geregelt, daß der Zeigerausschlag
des Instrumentes 13 nach 0 hin tendiert. Danach wird durch Regeln des Längsgliedes
I der Zeigerausschlag wieder auf ein Minimum und so nach und nach durch Regeln der
Längsglieder 1I und I der Zeigerausschlag zum Verschwinden gebracht.
-
Bekanntlich können Vierpole unter Beibehaltung gleicher elektrischer
Eigenschaften verschiedenartig aufgebaut sein. So ist es möglich, einen in Form
eines T-Gliedes aufgebauten Vierpol in ein elektrisch gleichwertiges -,v-Glied umzuwandeln.
Im vorliegenden Falle bleiben bei einer solchen Umwandlung des Erfindungsgegenstandes
dessen dimensionierungstechnische Vorteile gewahrt; denn die Berechnung des zu bemessenden
Gliedes des Vierpols, bei einem z-Glied also des Längsgliedes, bleibt im Prinzip
die gleiche wie zuvor, da beim Ansatz gegenüber dem oben ausgeführten Berechnungsbeispiel
an die Stelle der Widerstands`verte lediglich die Leitwerte der einzelnen Blindwiderstände
zu treten brauchen. Ein Ausführungsbeispiel eines 7c-Gliedes, das demjenigen gemäß
Fig. 3 in der gekennzeichneten Weise gleichwertig ist, wird durch Fig. 5 veranschaulicht,
wobei die sich sinngemäß entsprechenden Teile jeweils die gleichen Bezugszeichen
erhalten haben.