DE872085C - Einrichtung zur Transformation eines erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstandes - Google Patents

Einrichtung zur Transformation eines erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstandes

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DE872085C
DE872085C DET2685D DET0002685D DE872085C DE 872085 C DE872085 C DE 872085C DE T2685 D DET2685 D DE T2685D DE T0002685 D DET0002685 D DE T0002685D DE 872085 C DE872085 C DE 872085C
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DE
Germany
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resistance
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parallel
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DET2685D
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English (en)
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Alfred Dipl-Ing Ruhrmann
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Telefunken AG
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Telefunken AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/42Balance/unbalance networks
    • H03H7/422Balance/unbalance networks comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements

Description

  • Einrichtung zur Transformation eines erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstandes Es sind Anordnungen bekannt bzw. vorgeschlagen worden, die einen erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstand (koaxiale Leitung) mittels koaxialer- Leitungen in einen erdsymmetrischen Widerstand (Paralleldrahtleitung) vom 'vierfachen Wert transformieren, wie z. B. die 2!,r'2 Umwegleitüng (deutsches Patent 568 559),: die Symmetrierungsschleife zusammen mit der Transformatiönssc-hleife (Patent 743 669) und eine Gabelschaltung mit. Umpolung in dem einen Zweig.
  • Es gibt jedoch Fälle, in denen die bei diesen Anordnungen notwendigerweise mit der" Transformation verbundene Symmetrierung unerwünscht ist, wie z. B. beim Übergang von der Einröhreriendstufe eins Senders auf ein koa:dales Kabel. Hochfrequenztransformatoren,die aus zwei miteinander gekoppelten Spulen bestehen; sind meistens nicht brauchbar, weil sie infolge Streuung und Eigenkapazität einen zu geringen Frequenzbereich gleichmäßig übertragen. Eine festere Kopplung zur Verminderung der Streuung ist wegen der Gefahr des Überschlages meist nicht möglich.--.Es ist ferner bekannt, z. B. bei der Ankopplung, von Antennen an Sender, mittels eines Schwingungskreises zu transformieren (Resonanzanpassung). Hierbei tritt jedoch der Nachteil eines großen Blindleistungsbedarfes auf, was gleichbedeutend mit einer kleinen Dämpfung ist und eine gleichmäßige Übertragung nur in einem kleinen Frequenzbereich zuläßt.
  • Die -Erfindung. vermeidet diese Nachteile. Durch Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens, nämlich- durch zusätzliche Kompensationsmaßnahmen läßt sich die Breitbandigkeit noch weiter steigern, so daß die erfindungsgemäße Einrichtung in größeren Wellenbereichen für die zu transformierenden angepaßten Widerstände wie ein idealer Übertrager rhif dem Widerstandsübersetzungsverhältnis i : 4 wirkt.
  • Die Erfindung besteht darin, daß sich die von der niederohmigen Hochfrequenzanordnung kommende koaxiale Leitung K in zwei aus koaxialen Leitungen bestehende, elektrisch gleich lange Zweige a, b mit je dem doppelten Wellenwiderstand gabelt, deren Enden in Reihe geschaltet sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die den Ausgleichsstrom, der auf dem Außenleiter desjenigen Zweiges b fließt, dessen Außenleiter an seinem Ende mit dem Innenleiter des anderen Zweiges a verbunden ist, vor der Gabelstelle zum Ende des Außenleiters des anderen Zweiges a zurückführen oder seine blindbelastende Wirkung auf die am Ende des anderen Zweiges a herrschende, ihn treibende Spannung kompensieren.
  • Verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung und ihre Wirkungsweise werden im folgenden an Hand der Abbildungen beschrieben.
  • In Abb. i gabelt sich die von dem erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstand kommende koaxiale Leitung K mit dem Wellenwiderstand Z in die beiden Zweige a und b von unter sich gleicher Länge mit dem Wellenwiderstand 2Z. An ihren Enden .,sind die Spannungen der beiden Zweige in Reihe geschaltet und speisen den erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstand R, der den Wert 4Z haben muß, wenn die Anordnung reflexionsfrei abgeschlossen werden soll. Auf dem Außenleiter des Zweiges a fließt kein Strom, so daß er konstantes Potential, z. B. Erdpotential, besitzt. Der andere Zweig b ist an seinem Ende mit einem Mantel i umgeben. Die Spannung am Ende des Zweiges a würde ohne den Mantel i und die Verbindung 2 einen Ausgleichsstrom über den Außen-Leiter des Zweiges b und den Außenleiter des Zweiges a zum Ende dieses Außenleiters treiben. Dieser Ausgleichsstrom würde einen Spannungsabfall längs des Außenleiters des Zweiges a zur Folge haben, der jedoch vermieden werden muß, da er das Potential des Punktes 3 gegenüber dem Punkt 4 (unten) verlagern würde. Bei Anwendung des zweiten Merkmales der Erfindung wird der Ausgleichsstrom jedoch vor der Gabelstelle über den Mantel i und die Verbindung 2 zum Ende des Außenleiters des Zweiges a zurückgeführt. Dieser Ausgleichsstrom ist notwendig, weil er eine derartige Potentialverlagerung des Außenleiters des Zweiges b bewirkt, daß dessen Innenleiter die doppelte Spannung wie die eines einzigen Zweiges gegen den Punkt 3 führt. Der Ausgleichsstrom belastet die Spannung des Zweiges a in an sich unerwünschter Weise. Da es sich jedoch bei annähernd verlustfreiem Aufbau im wesentlichen um einen Blindstrom handelt, kann seine belastende Wirkung kompensiert werden. In Abb. i geschieht dies dadurch, daß die Länge des Mantels.i gleich A/4..gemacht wird, wobei A die Betriebswellenlänge ist. Dann bildet der Mantel den an sich bekannten Z/4-Sperrtopf von Lindenblad (amerikanisches Patent 2 231839). Die Verbindung 2 ist dann stromfrei und könnte daher in diesem Falle fortgelassen werden.
  • Wird eine Transformation in einem Frequenzbereich statt bei einer einzigen Frequenz gewünscht, so tritt bei der Anordnung nach Abb. i bei einer Abweichung von der Frequenz, für die der Topf Z/4 lang ist, parallel zum Zweig a eine Blindbelastung auf, die die Spannung dieses Zweiges gegenüber der Spannung des anderen Zweiges b zusätzlich belastet. Hierdurch wird der Anpassungszustand der Anordnung gestört.
  • Um die Blindbelastung auch für die abweichenden Frequenzen kompensieren zu können, muß der andere Zweig b mit einem Topf derselben Reaktanz (gleiche Länge A/4 und gleicher Wellenwiderstand ZT) belastet werden. Da jedoch beide Leiter dieses Topfes Spannung gegenüber Erde führen, muß er gemäß Abb. 2 im Innern des Innenleiters 5 des Zweiges a untergebracht werden. Dazu ist es notwendig, den Durchmesser des Innenleiters 5 und gleichzeitig zur Aufrechterhaltung des Wellenwiderstandes den Durchmesser des Außenleiters 6 im gleichen Verhältnis zu vergrößern.
  • Zur Kompensation der parallel zu der hochohmigen Seite auftretenden Blindbelastung, die bei Verwendung von Sperrtöpfen gemäß Abb. i und 2 annähernd den Verlauf der Reaktanz eines Parallelresonanzkreises hat, kann man nun in an sich bekannter Weise mittels eines Längsgliedes 7 zu einem L-Glied oder durch weitere Hinzufügung eines Quergliedes 8 von gleicher Reaktanz wie die der erwähnten zu kompensierenden Blindbelastung (hier also eines Topfes) zu einem z-Glied ergänzen (deutsches Patent 743 669). Die Reaktanz des Längsgliedes 7 muß hier annähernd die Frequenzabhängigkeit der Reaktanz eines Reihenresonanzkreises haben, kann also entweder durch einen solchen Kreis oder in an sich bekannter Weise durch eine angepaßte A/4 lange Leitung (amerikanisches Patent 2 2318319) vom Wellenwiderstand 4Z oder, wie an sich vorgeschlagen, -durch eine fehlangepaßte, A/2 lange Leitung, deren Wellenwiderstand größer als 4Z ist, gebildet werden. Man wird einen Reihenresonanzkreis verwenden, wenn der erforderliche Wellenwiderstand einer koaxialen Leitung zu groß ist, nämlich über etwa 140 Ohm liegt.
  • Um eine nach außen abgeschlossene Anordnung zu erhalten, läßt sich das Ende des linken Zweiges a auf das Ende des recht Zweiges b gemäß Abb. 3 setzen. Hier ist an Stelle des Reihenresonanzkreises 7 in Abb. 2 eine koaxiale Leitung 9 verwendet.
  • In Abb.4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Zweig b ist hier nicht mit einem Mantel i wie in Abb. i umgeben, sondern der Ausgleichsstrom wird über die Erde zum Ende des Zweiges a zurückgeleitet. Der Zweig b ist etwa A/4 lang, so daß er bei der Welle Z für die Spannung des Zweiges a keine Blindbelastung darstellt. Die bei abweichenden Frequenzen auftretende Blindbelastung des Zweiges a wird für den Zweig b durch den Parallelresonanzkreis io nachgebildet, da es bei dieser Ausführung kaum in Frage kommt, den Zweig a auf einem A/4 langen Stück, wie in Abb. 2, aufzuweiten, um eine A/4 lange kurzgeschlossene Leitung mit gleichem Wellenwiderstand gegen Erde wie der des Außenleiters des Zweiges b unterzubringen.
  • Die Ausführungsform nach Abb-@ ist für lange Wellen geeignet. Die Leitung des Zweiges b ist nämlich hier zur Erzielung einer genügend großen Induktivität als Spule ausgebildet. Die Spule ii dient am Ende des Zweiges b zur Nachbildung der induktiven Belastung, die der Außenleiter des Zweiges b für den Zweig a darstellt. Um die gesamte Induktivität zu erhöhen, sind die beiden Spulen b und 1i miteinander gekoppelt. An Stelle der dargestellten Breitbandkompensation durch Ergänzung der Anordnung zu einem Hochpaß-z-Glied wird es wegen der großen verteilten Kapazitäten des spulenförmigen Teiles des Zweiges b und der Spule ii und der dadurch hervorgerufenen Schwingkreiseigenschaften in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Anordnung zu einem Bandpaß-7r-Glied zu ergänzen.
  • Die Rückleitung des Ausgleichsstromes erfolgt in Abb. 5 durch die Erde, um einen Spannungsabfall auf dem Außenleiter des Zweiges a zu vermeiden. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß das Ende 13 des Zweiges a unmittelbar neben dem Punkti2 in leitender Berührung angeordnet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den oberhalb der Erde dargestellten Teil mit oder ohne die Kompensationselemente 7 und 8 in einen Abschirmkasten zu setzen. Dann brauchen die Punkte 12 und 13 nicht nebeneinanderzuliegen, da das vom Ausgleichsstrom erzeugte Magnetfeld innerhalb der Abschirmung bleibt und in der vom Zweig a und dem Boden des Abschirmkastens gebildeten Schleife zwischen den Punkten 12 und 13 keine Spannung induzieren kann.
  • Zur Verringerung des Raumbedarfes bei langen Wellen kann es zweckmäßig sein, an Stelle von koaxialen Leitungen in den Zweigen Spulen mit oder ohne quergeschaltete Kapazitäten zu verwenden, wie Abb. 6 zeigt. Der Zweig b wird durch zwei Spulen 14 und 15 mit den Induktivitäten L1 und L2 nachgebildet, von denen L1 die Induktivität des in Abb. 5 als Spule ausgebildeten Außenleiters ist, während L2 die Induktivität des zugehörigen Innenleiters darstellt. Die Kopplung beider Spulen muß in an sich bekannter Weise (deutsches Patent 724 131) so groß bemessen werden, daß die Gegeninduktivität M gleich der Induktivität L1 ist. Der Zweig a wird durch die Spule 16 nachgebildet. Zur besseren Nachbildung der Leitungseigenschaften kann man zwischen die Spulen 14 und 15 und zwischen die Spule 16 und Ende Kondensatoren schalten, die die Leitungskapazitäten nachbilden. Der Wellenwiderstand und das Phasenmaß der Zweige a und b müssen einander gleich sein. Die Spule 17 dient zur induktiven Belastung des Zweiges b in gleicher Weise wie die Spule ii in Abb. 5. Die Elemente 7 und 8 dienen wieder zur Kompensation der parallel zur hochohmigen Seite erscheinenden induktiven Belastung durch Ergänzung zum 7v-Glied.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Transformation eines erdunsymmetrischen Hochfrequenzwiderstandes im Verhältnis i : q. auf einen ebenfalls erdunsymmetrischen Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von dem niederohmigen Hochfrequenzwiderstand kommende koaxiale Leitung in zwei aus koaxialen Leitungen bestehende, elektrisch gleich lange Zweige (a, b) mit j e dem doppelten Wellenwiderstand gabelt, deren Enden in Reihe geschaltet sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die den Ausgleichsstrom, der auf dem Außenleiter desjenigen Zweiges (b) fließt, dessen Außenleiter an seinem Ende mit dem Innenleiter des anderen Zweiges (a) verbunden ist, vor der Gabelstelle zum Ende des Außenleiters des anderen Zweiges (a) zurückführen oder seine blindbelastende Wirkung auf die am Ende des anderen Zweiges (a) herrschende, ihn treibende Spannung kompensieren.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i mit Kompensation der blindbelastenden Wirkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter des einen Zweiges (b), der an seinem Ende mit dem Innenleiter des anderen Zweiges (a) verbunden ist, mit einem 4q.-Sperrtopf umgeben ist, wobei ). die mittlere Betriebswellenlänge ist (Abb. i bis 3).
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des einen Zweiges (b), dessen Außenleiter mit dem Innenleiter des anderen Zweiges (a) verbunden ist, durch eine Reaktanz belastet ist, die genau oder annähernd so groß ist wie die den anderen Zweig (a) belastende, den Ausgleichsstrom führende Reaktanz. q..
  4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zweig (b), dessen Außenleiter mit dem Innenleiter des anderen Zweiges (a) verbunden ist, etwa eine viertel Wellenlänge lang ist und daß dieser andere Zweig (a) zur Abschirmung in die Erde eingegraben ist (Abb. q.).
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines gegenüber dem Wellenwiderstand der Leitungen der Zweige genügend großen induktiven Widerstandes die Leitung des Zweiges (b), dessen Außenleiter mit dem Innenleiter des anderen Zweiges (a) verbunden ist, als Spule ausgebildet ist (Abb. 5).
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den einen Zweig (b) belastende Reaktanz nach Anspruch 3 aus einer Spule besteht, die zur Erhöhung der die hochohmige Seite belastenden Gesamtinduktivität mit der von der Leitung des anderen Zweiges (a) gebildeten Spule nach Anspruch 5 gekoppelt ist (Abb. 5).
  7. 7. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von koaxialen Leitungen in den Zweigen Spulen mit oder ohne quer geschaltete Kapazitäten verwendet werden (Abb.6). B. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der Fehlanpassung der parallel zur hochohmigen Seite erscheinende induktive Widerstand durch Parallelschalten eines Kondensators kompensiert wird. g. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der Fehlanpassung in einem breiten Frequenzband die parallel zur hochohmigen Seite erscheinende Induktivität durch Hinzufügung einer Kapazität zu einem Hochpaß-L-Glied oder durch weitere Hinzufügung einer der genannten Induktivität etwa gleichen Induktivität zu 'einem Hochpaßz-Glied ergänzt wird. -i o. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der Fehlanpassung. in einem breiten Frequenzband die parallel zur hochöhmigen Seite- erscheinende Reaktanz mit der Frequenzabhängigkeit der Reaktanz eines Parallelresonanzkreises durch Hinzufügung eines Reihenresonanzkreises mit etwa der gleichen Resonanzfrequenz zu einem Bandpaß-L-Glied oder durch weitere Hinzufügung einer der genannten Reaktanz etwa gleichen Reaktanz zu einem Bandpäß-z-Glied ergänzt wird.
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