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Anordnung zur Kopplung zweier Hochfrequenzstufen für kurze Wellen
Die Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung für kurze Wellen, die insbesondere
für Kurzwellenverstärker großer Leistung geeignet sind. Es ist bekannt, die einzelnen
Hochfrequenzstufen von Kurzwellensendern über abgeschirmte Leitungen direkt galvanisch
miteinander zu koppeln. Das eine Ende der Koppelleitung ist dabei an den Anodenkreis
der einen Stufe, das andere Ende an den Gitterkreis bzw. an das Röhrengitter der
darauffolgenden Stufe angeschlossen. Da die Leitung daher stets durch einen kapazitiven
Blindwiderstand, nämlich die Gitterkapazität der Röhre und die meist vorhandenen
Kapazitäten der Neutralisationsbrücke oder die Ableitungskapazitäten für Oberwellen
abgeschlossen ist, wird auf den Anodenkreis der vorhergehenden Stufe ein kapazitiver
Blindwiderstand übertragen, der die für den Anodenkreis erforderliche Blindleistung
steigert und der außerdem frequenzabhängig ist.
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Da die Koppelleitung bei derartigen Kurzwellenverstärkern im Verhältnis
zur Wellenlänge stets kurz ist, bei Sendern für etwa 15 m Wellenlänge niemals über
io bis 2o°, d. h. 1/s6 bis 1/1s Wellenlänge, bleibt der kapazitive Abschlußwiderstand
auch unter Berücksichtigung der Transformationseigenschaften der Leitung kapazitiv,
so daß durch geringe Änderungen der Längenbemessung keine anderen Verhältnisse erzielt
werden können. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Kopplung zweier Stufen über
eine solche kurze Leitung derart
auszubilden, daß die Größe ,der
auf den Anodenkreis der einen Stufe übertragenen Kapazität so klein wie möglich,
d. h. der übertragene kapazitive Blindwiderstand so groß wie möglich ist. Diese
Aufgabe läßt sich durch die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis lösen, daß
nämlich der übertragene Blindwiderstand bei Veränderung des Wellenwiderstandes der
Koppelleitung ein Maximum durchläuft. Man müß danach den Wellenwiderstand der Koppelleitung
so wählen, daß der übertragene Blindwiderstand ein Maximum ist, d. h. daß die übertragene
Kapazität den kleinstmöglichen Wert annimmt. Hierdurch wird sowohl die für den Anodenkreis
notwendige Blindleistung herabgesetzt als auch eine zusätzliche Frequenzabhängigkeit
der Kopplung vermieden. Gemäß der Erfindung ist daher eine Anordnung zur Kopplung
zweier Hochfrequenzstüfen für kurze Wellen über.eine als Vierpol geschaltete, gegen
die Wellenlänge kurze koaxiale Doppelleitung, insbesondere für Ultrakurzwellenverstärker
großer Leistung; dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der Doppelleitung
größenordnungsmäßig gleich dem - Eingangsblindwiderstand der zweiten Stufe ist.
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Es sind schon Kopplungseinrichtungen mit einer zwischen zwei Hochfrequenzstufen
liegendenKoppelleitung bekannt, deren Länge mit der übertragenen Wellenlänge vergleichbar
ist. Diese Leitung ist an die zu koppelnden Stufen so angeschlossen, daß die zwischen
den Eingangs- und zwischen den Ausgangsklemmen liegenden Impedanzen gleich dem Wellenwiderstand
der Leitung sind, so daß keine stehenden Wellen auf der Leitung erzeugt werden und
daher auch keine Transformation zustande kommt. Dagegen handelt es sich bei der
Erfindung um eine gegen, die Wellenlänge kurze Leitung, deren Transformationseigenschaften
in der oben angegebenen Weise gewählt sind. Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen
im folgenden näher erläutert: Die Abb: r zeigt eine Röhre- R1, deren Anodenkreisspule
L über eine Koppelleitung K mit dem Gitterkreis einer Röhre R2 gekoppelt ist. Die
Koppelleitung K, die etwa ro bis 2o elektrische Grade lang sei, enthält einen Außenleiter
und einen Innenleiter J. Dieser Innenleiter ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
derErfindung mit demAnodenkreis der Röhre R1 nicht direkt, sondern über eine zusätzliche
Koppelkapazität verbunden, um einerseits eine geeignete Spannungsteilung der Anodenwechselspannung
der Röhre R1 vornehmen zu. können und anderseits eine galvanische Trennung zwischen
dem auf Hochspannung liegendenAnodenkreis und dem Innenleiter der Koppelleitung
zu erreichen. :Diese zusätzliche Koppelkapazität - wird durch einen Leiter B gebildet,
der sich in das Innere des hohlen Innenleiters J erstreckt; hierdurch werden sämtliche
Streukapazitäten vermieden. Die Erfindung besteht nun darin, den Wellenwiderstand
der Leitung K, d. h. das Durchmesserverhältnis des Innenleiters J und des Außenleiters,
auf einen optimalen Wert zu bringen. Dieses Optimum zeigt die Abb. 2, bei der der
übertragene Blindwiderstand X in Abhängigkeit von dem Wellenwiderstand W der Koppelleitung
dargestellt ist. Hier ist für die Koppelleitung eine Länge von r5'° vorausgesetzt.
Wie man sieht, durchläuft der übertragene Blindwiderstand ein Maximum, dessen Lage
sich rechnerisch ermitteln läßt. Die Leitung von der Länge l sei als verlustlos
vorausgesetzt. Bezeichnen die Indizes z bzw. 2 den Anfang bzw. das Ende der Leitung,
so gelten für die Spannungen U und,Ströme I die Leitungsgleichungeen
U1= U2cosa+ jL.W sing,
Dabei bedeutet W den Wellenwiderstand,
das Phasenmaß der Leitung. Ist die Leitung mit dem kapazitiven Blindwiderstand -jX2
abgeschlossen, ist U2 = - j X2I2, also Ui --- -jI1X2 cos a -f- jI. W sin
a,
Der Eingangsblindwiderstand X1 wird somit
Durch Differentiation und Nullsetzen des Differentialquotienten erhält man
Bei den angestrebten sehr kurzen Leitungen ist a ein so kleiner Winkel, daß der
Bruch auf der rechten Seite annähernd Eins wird. Also W r'# X2.
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Das Maximum des übertragenen Blindwiderstandes liegt also etwa an
der Stelle, wo der Wellenwiderstand gleich _ dem Abschlußblindwiderstand der Koppelleitung
ist.
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In den meisten Fällen ist jedoch außer der Bedingung einer minimalen
übertragenen Kapazität noch die Bedingung nach geeigneten Transformatiönseigenschaften
der Leitung zu erfüllen, d. h. die von dem Anodenkreis der einen Stufe auf den Gitterkreis
der anderen Stufe übertragene Spannung soll nicht zu stark transformiert werden.
Auch für diese Transformationseigenschaften ist der Wellenwiderstand der Leitung
von Einfluß, so daß ein Kompromiß zu schließen ist, der der Forderung nach größtmöglichem
übertragenen Blindwiderstand und nach geeigneten Transformationseigenschaften, d.
h. einer möglichst geringen Spannungstransformation gerecht wird. Durch die Spannungstransformation
soll dabei die vomAnodenkreis abgenommene Spannung höchstens um 2o 1/a geändert
werden. Auf diese Weise erhält man als günstigen Wert für das Verhältnis
X,: W etwa den Wert 2. Hierbei weicht
der Wert des übertragenen
Blindwiderstandes nur um den v ernachlässigbar kleinen Betrag von 4,21/o von dem
optimalen Wert ab.
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Schließlich soll noch erwähnt werden, daß die Frequenzabhängigkeit
des Spannungsteilers im Anodenkreis der Röhre R1 durch passende Bemessung der Drossel
Dr im Gitterkreis der Röhre R2 kompensiert «-erden kann, so daß die Kopplung der
beiden Röhren für einen weiten Wellenbereich frequenzunabhängig ist.