DE889025C - Vorrichtung zur ueber einen breiten Frequenzbereich angepassten Kopplung eines Verbrauchers an den inneren Widerstand eines Generators - Google Patents

Description

(WiGBI. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. SEPTEMBER 1953

N 248g Villa j 21 a*

Generators

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur über einen breiten Frequenzbereich angepaßten Kopplung eines Verbrauchers an den inneren Widerstand eines Generators mittels Übertragungsleitungen.

Solche Vorrichtungen werden z. B. bei Kurzwellensendern verwendet, bei denen ein Generator mit einem inneren Widerstand Ri einem Verbraucher mit dem Widerstand R_u, z. B. einer Antenne, Energie liefern muß. Es ist bereits vorgeschlagen worden, in einem solchen Fall den Generator E mit dem Verbraucher R₁₁ über vier hintereinandergeschaltete Übertragungsleitungen mit einer Länge einer viertel Wellenlänge zu verbinden (s. Fig. ι der Zeichnung). Es ist dabei unter einer Leitung mit einer Länge einer viertel Wellenlänge eine Leitung zu verstehen, deren Länge ein Viertel der Wellenlänge λ der bei der Fortpflanzung der vom Generator E erzeugten Schwingung längs der Leitung auftretenden Wellen ist. Im bekannten Fall müssen die Wellenwiderstände Z_x, Z₂, Z₃ und Z₄ der einzelnen Übertragungsleitungen derart gewählt werden, daß der Beziehung

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entsprochen ist, damit der Generator E dem Verbraucher R_n die Höchstenergie liefert. Hierbei waren die Bestrebungen ausschließlich auf Anpassung bei einer einzigen Frequenz gerichtet, d, h. für jene Fre-

quenz, bei der die Übertragungsleitungen gerade eine Länge einer viertel Wellenlänge haben. Für Schwingungen einer anderen Frequenz, also einer anderen Wellenlänge, besteht keine Anpassung, und dem Verbraucher wird nicht die maximal mögliche Energie zugeführt.

In den am häufigsten vorkommenden Fällen, wie z. B. bei Rundfunk- und Fernsehsendern, wird vom Generator E nicht eine einzige Frequenz erzeugt, sondem ein je nach den Umständen mehr oder weniger breites Frequenzband, und es ist in solchen Fällen erwünscht, daß für das ganze Frequenzband der Verbraucher R_n an den inneren Widerstand Ri des Generators angepaßt ist. Die Erfindung bezweckt, letzteres

: „ zu verwirklichen.

Nach der Erfindung werden bei einer Vorrichtung zur über einen breiten Frequenzbereich angepaßten Kopplung eines Verbrauchers an den inneren Widerstand eines Generators mittels dreier oder mehrerer hintereinande'rgeschalteter Übertragungsleitungen je mit einer Länge I von einem Viertel der der mittleren Frequenz des Frequenzbereiches entsprechenden Wellenlänge, wobei die Wellenwiderstände der Leitungen derart gewählt sind, daß für die erwähnte mittlere Frequenz Anpassung vorhanden ist, die Wellenwiderstände im Zusammenhang mit den beiden aneinander anzupassenden Widerständen derart gewählt, daß in dem Ausdruck für die Impedanz W_n an den Eingangsklemmen der mit dem Generator verbundenen Übertragungsleitung mit dem Wellenwiderstand Z_n

w=z

^a°

^{cotg ψ +} ^^2cotg2

5₀ + O₁ cotg ψ + b ₂ cotg² φ + b₃ cotg^{3 cotg4 ψ +}

cotg* φ +"

wobei φ = —ß- ■ I und λ = die Wellenlänge der zu

übertragenden Schwingungen ist, die Verhältnisse -—-, ^- ... bis auf eines einander gleich sind.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, bei dem ein Generator E mit einem inneren Widerstand Ri über drei hintereinandergeschaltete Übertragungsleitungen je mit einer Länge I und Wellenwiderständen Z₁, Z₂ und Z₃ einen Verbraucher R_n mit Energie beliefert, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Für die zwischen den Eingangsklemmen 1 — 1, 2 — 2 bzw. 3 — 3 der Übertragungsleitungen auftretenden Impedanzen W₁, W_% und W₃ gelten die folgenden Beziehungen:

R_u cotg φ + JZ₁

7 ^wi ^cotg f "*~ i^z*

'* Z₂ cotg φ + JW₁' _ IF₂ cotg ψ+ /Z₃.

(1) (2) (3)

Z₃ cotg ψ

Nach Substitution von (i) und (2) in (3) ergibt sich: U₀-^-Ci₁ cotg φ -j- Ci₂ cotg² φ + a₃ cotg

b₀ + \ ^c°tg 95+^2 cotg² φ + b₃ cotg³ φ

(4)

Ci₁ = Z₂ K_n Z₃ SSj₁₁, (Z₁ -J- Z₂) a₂ = JZ₁Z₂ (Z₁ + Z₂) + JZ₁Z₂Z₃

₀ j_2u

S₁ = -Z₁ ²Z₃-Z₁Z₂ (Z₁ + Z₂) ö₂ = /Z₃ R_n (Z₁ + Z₂) + JZ₁Z₂R_n O₃ = Z₁Z₂Z₃

und ψ = -^- ■ / und λ = Wellenlänge der Schwingungen.

Die Koeffizienten a₀, Ci₁ usw. sind von den Wellenwiderständen Z₁, Z₂ und Z₃ abhängig, über die noch nicht verfügt worden ist. Im Ausdruck 4 für W₃ verfügt man also noch über drei Variable, denen drei Bedingungen auferlegt werden können.

Die erste Bedingung ist die, daß für die der mittleren Frequenz des zu übertragenden, vom Generatorii erzeugten Frequenzbereiches zugeordnete Wellenlänge, bei der die Übertragungsleitungen je eine Länge einer viertel Wellenlänge haben, Anpassung erhalten ist.

Für I = — ist φ =
4 ^ψ

, so daß also

Bei Anpassung muß W₃ = Ri sein, so daß die erste Bedingung erfüllt ist, falls

- -Z ^S.

Wenn im Ausdruck (4) die Verhältnisse der

(5)

a_n a-t

b₀' O₁
einander alle gleich wären, d. h.

usw.

\ h h h '

wo c eine Konstante ist, so wäre die Eingangsimpedanz W₃ = cZ₃

für sämtliche Frequenzen konstant. Dies würde aber zu drei Beziehungen zwischen den WellenwiderständenZj, Z₂ und Z₃ führen, und es kann infolge der Beziehung 5 nur noch zwei Bedingungen entsprochen werden. Die

Verhältnisse der Koeffizienten -p- usw. können also nur

O₀

bis auf eines einander gleichgemacht werden. Dem-

entsprechend wird nach der Erfindung als zweite und dritte Bedingung

gestellt.

Wenn die Bedingungen (5) und (6) erfüllt sind, so wird zwar nicht für sämtliche Frequenzen Anpassung erhalten, aber jedenfalls für einen breiten Frequenzbereich, was meistens den in der Praxis gestellten Anforderungen gerecht wird.

Setzt man

und Z₂ = qR_u
so folgt aus den Beziehungen (5) und (6)

Z₃ = — R_u

W_n = Z_n

a₀ + a_x cotg φ + a₂ cotg² φ + a₃ cotg³ φ + a_t cotg⁴ φ + ... b₀ + \ cotg ψ + δ₂ cotg² φ + b₃ cotg³ φ + b_i cotg⁴ ψ + ...

Der Zähler und der Nenner dieser Ausdrücke enthalten je η -f- ι Glieder, und es wird über η Variable, d. h. die η Wellenwiderstände, verfügt. Außer der Bedingung, daß Anpassung für die mittlere Frequenz des zu übertragenden Frequenzbereiches erhalten wird, können

also noch η der Verhältnisse -7^- unter sich gleichere

gemacht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Vorrichtung zur über einen breiten Frequenzbereich angepaßten Kopplung eines Verbrauchers an den inneren Widerstand eines Generators mittels drei oder mehrerer hintereinandergeschalteter Übertragungsleitungen je mit einer Länge I von einem Viertel der der mittleren Frequenz des zu übertragenden Frequenzbereichs entsprechenden Wellenlänge, wobei die Wellenwiderstände der Übertragungsleitungen derart gewählt sind, daß für die genannte mittlere Frequenz Anpassung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenwiderstände im Zusammenhang mit den beiden aneinander anzupassenden Widerständen gleichzeitig derart gewählt sind, daß in dem Ausdruck für die Impedanz W_n an den Eingangsklemmen der mit dem Generator verbundenen Übertragungsleitung mit dem Wellenwiderstand Z_n

   W_n = Z_n -.

   a₀ + O₁ cotg φ + g₂ cotg⁸ φ + a_s cotg ³ φ + «₄ cotg⁴ φ + ... b₀ + \ cotg ψ + b₂ cotg² ψ + b₃ cotg³ φ + δ₄ cotg⁴ φ + ...

   Auf die gleiche Weise, wie oben abgeleitet, kann dargetan werden, daß eine Anpassung über einen breiten Frequenzbereich eines Verbrauchers R_n an einen Generator E mit einem inneren Widerstand R_t auch mit mehr als drei Übertragungsleitungen möglich ist. Bei η Übertragungsleitungen gilt für die Eingangsimpedanz W_n, gemessen zwischen den Klemmen der mit dem Generator verbundenen Leitung mit dem Wellenwiderstand Z_n, der Ausdruck

   WO φ

   I und λ = die Wellenlänge der zu

   übertragenden Schwingungen ist, die Verhältnisse a_n a_n-

   K' Κ — ι
   bis auf eines einander gleich sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   & 5375- 8.53