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Anordnung für eine Verzweigungsschaltung nach dem Prinzip einer Maxwell-Wien-Brücke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für eine Verzweigungsschaltung, welche
nach dem Prinzip einer Maxwell-Wien-Brücke aufgebaut ist und deren Arme, welche
das Brückenverhältnis bestimmen, als koaxialeLeitungsstücke ausgebildet sind. Die
Erfindung geht aus von. einer bekannten Anordnung dieser Art, in deren ersten Brückenarm
ein am Ende offenes erstes Leitungsstück eingeschaltet ist und deren zweiter Brückenarm
einen ersten koaxialen LeitungsanschluB enthält, in deren dritten Brückenarm ein
zweites unddrittes Leitungsstück eingeschaltet sind, die an einem Ende ineinander
übergehen, während ihre freien Enden mit AbschluBmitteln versehen sind, und der
vierte Brückenarm einen zweiten und jede Brückendiagonale einen dritten bzw. vierten
koaxialen Leitungsarm enthält und . zur Herstellung des Brückengleichgewichtes die
wirksame Länge einer oder mehrerer koaxialer Leitungsstücke veränderbar ist.
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Eine nach diesem Prinzip in der angegebenen Weise aus koakialen Leitungsstücken
aufgebaute Brückenanordnung ist in der französischen Patentschrift i 050 130
beschrieben und kann nach den, Angaben dieser Patentschrift dazu verwendet werden,
zwei getrennte und gegeneinander entkoppelte Eingänge mit einem gemeinsamen Ausgang
oder zwei getrennte und gegeneinander entkoppelte Ausgänge mit einem gemeinsamen
Eingang. zu koppeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter
Verwendung des bekannten Prinzips einer aus koaxialen Leitungsstücken aufgebauten
Maxwell-Wien-Brücke eine Anordnung zu schaffen, in welcher ebenfalls zwei Eingänge
unter Aufrechterhaltung der Entkopplung zwischen ihnen mit wenigstens einem Ausgang
gekoppelt sind oder, umgekehrt, zwei Ausgänge unter Aufrechterhaltung der Entkopplung
zwischen ihnen mit wenigstens einem Eingang gekoppelt werden können, jedoch in beiden
Fällen so, daß das Verhältnis zwischen den Energiebeträgen, welche den beiden Eingängen
entnommen und zusammengeführt werden oder auf die beiden Ausgänge verteilt werden,
willkürlich geregelt werden kann.
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Ausgehend von einer Anordnung für eine Verzweigungsschaltung nach
dem Prinzip einer Maxwell-Wien-Brücke der angegebenen bekannten Art wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zur wahlweisen Verteilung bzw. Umschaltung der
Energieübertragung von den Eingängen auf die beiden Ausgänge der Brücke dem zweiten
oder dritten Leitungsstück (welche in den genannten dritten Brückenarm eingeschaltet
sind) eine wirksame Länge gleich einer Viertelwellenlänge erteilt und dieses Leitungsstück
infolgedessen außer Wirkung gesetzt ist, daß ferner die Umschaltwirkung durch Änderung
der wirksamen Längen der übrigen genannten Leitungsstücke in einem Bereich dieser
Längen von Null bis zu einer Viertelwellenlänge in der Weise bewirkt wird; daß im
Falle der wirksamen Länge Null der erste koaxiale Leitungsanschluß mit dem vierten
koaxialen Leitungsanschluß und der zweite koaxiale Leitungsanschluß mit dem dritten
verbunden ist, daß aber im Falle der wirksamen Länge gleich einer Viertelwellenlänge
der erste mit dem dritten und der zweite mit dem vierten in Verbindung steht.
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Zum Zweck der Erleichterung des Verständnisses der Erfindung und um
darzulegen, wie diese praktisch verwendet werden kann, wird nachfolgend auf die
Zeichnung Bezug genommen, in welcher Fig. z das Schaltbild eines Netzes darstellt,
welches auf dem Prinzip einer Maxwell-Wien-Brücke beruht; Fig. 2 zeigt eine Anordnung
mit aus koaxialen Leitungsstücken aufgebauten Impedanzelementen auf der Grundlage
des Schaltbildes der Fig. i in der speziellen Ausbildung für die Verwirklichung
der Erfindung; Fig. 3 zeigt ein Schaltbild, welches der Anordnung nach Fig. 2 äquivalent
ist; Fig. q. zeigt in einem Blockschaltbild eine Anwendungsmöglichkeit der Verzweigungsschaltung
nach Fig. 2.
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Die in Fig. i dargestellte Schaltung enthält den ohmschen Widerstand
i, die Kapazität 2, den ohmschen Widerstand 3 und die Induktivität q..
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Zwischen der Verbindung der Induktivität q. mit dem Widerstand i und
der Verbindung des Widerstandes 3 mit der. Kapazität 2 ist ein Eingangsanschluß
5 vorgesehen. Ein weiterer Eingangsanschluß 6 befindet sich zwischen der Verbindung
der Induktivität q. mit dem Widerstand 3 und der Verbindung des Widerstandes i mit
der Kapazität 2. Um die Abgleichbedingung der Brücke zu erfüllen, sind die ohmschen
Widerstände i und 3 einander gleich gewählt und die Blindwiderstände 2 und q. derartig
bemessen, daß ihre Absolutwerte untereinander gleich und auch gleich demjenigen
der Widerstände i und 3 sind. Wenn die Brücke in dieser Weise abgeglichen ist, so
ergibt die Widerstandsmessung in jeder Brückendiagonale einen Widerstandswert in
der Größe des Widerstandes i oder 3. In dieser Anordnung können die Widerstände
i und 3 als Ausgangselemente des Netzes verwendet werden. Es ist zu bemerken, daß
es auch möglich ist, bei EinhnItung der angegebenen Abgleichbedingung, die Widerstände
i und 3 als Eingangselemente des Netzes zu verwenden, wobei die erwähnten Klemmen
5 und 6 als Ausgangsanschlüsse dienen.
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In den Fig. 2 und 3 ist eine aus koaxialen Leitungsstücken entsprechend
der Erfindung aufgebaute Anordnung einer Verzweigungsschaltung dargestellt, welche
in der Art einer Maxwell-Wien-Brücke entsprechend der in Fig. i dargestellten Schaltung
ausgebildet ist. Der Widerstand i der Fig. i ist durch dem. koaxialen Leitungsanschluß
7 ersetzt, dessen Innenleiter mit 7A und dessen Außenleiter mit 7B bezeichnet ist.
Die Kapazität :2 der Fig. i wird durch das koaxiale Leitungsstück 8 mit dem Innenleiter
8A und Außenleiter 8B vertreten. Das freie Ende des Leitungsstückes 8 endet bei
9 ohneAbschlußimpedanz, d.h., es istelektrisch offengelassen. Die Länge h des Leitungsstückes
8 ist derartig bemessen, da.B sich der gewünschte Blindwiderstand ergibt, der in
bekannter Weise auch von dem Wellenwiderstand der Leitung 8 abhängt. Ein zweiter
koaxialer Leitungsanschluß io mit dem Innenleiter foA und dem Außenleiter ioB ersetzt
den Widerstand 3 der Fig. i.
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Die Induktivität der Verzweigungsschaltung wird durch ein Paar von
koaxialen Leitungsstücken i i und 12 gebildet. Das Leitungsstück ii ist bei x3_
abgeschlossen, während das Leitungsstück 12 bei 14 abgeschlossen ist. Die Längen
der Leitungsstücke i i und 12 sind mit 1, und 1" bezeichnet. Diese Längen l2 und
1s sind unter Berücksichtigung der Wellenwiderstände der Leitungen so bemessen,
daß der für den zugehörigen Brückenarm sich ergebende Blindwiderstand die Abgleichbedingungen
erfüllt. Die Eingangsanschlüsse 5 und 6_ sind durch ein weiteres Paar von koaxialen
Leitungsanschlüssen 15 und 16 mit den Innenleitern 15A bzw. 16A und den Außenleitern
i5B bzw. 16B ersetzt.
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Es hat sich ergeben, daß bei Einhaltung der Abgleichbedingung eine
gleichmäßige Energieverzweigung auf beide Ausgänge eintritt, wenn die Länge
11 des koaxialen Leitungsstückes 8 etwa gleich einer Achtelwellenlänge. gewählt
wird, wobei die Längen 12 und 1s der. Leitung i i und 12 etwas größer sein müssen
als dieser Wert.
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Die Verzweigungsschaltung nach den Fig.2 und 3 kann auch als Umschalter
benutzt werden. Zu diesem Zweck wird das Leitungsstück 12 dadurch
außer
Wirkung gesetzt, daß seine Länge 1,
gleich einer Viertelwellenlänge gewählt
wird. Der Kurzschluß am Leitungsende überträgt sich auf den Anfang der Leitung i2
dann derartig, daß die Leitung an ihrem Eingang einen nahezu unendlich großen Widerstand
darstellt und mithin nur noch die Wirkung hat, den Innenleiter des Anschlusses 15
gegen seinen Außenleiter zu isolieren. Außerdem ist die Länge 1, der Leitung
i i einstellbar gemacht, indem der Abschluß 13 in Gestalt eines in Längsrichtung
des Leitungsstückes verschiebbaren Kurzschlußschiebers ausgebildet ist. Außerdem
ist der Innenleiter 8A der Leitung 8 rohr- oder stabförmig ausgebildet und innerhalb
einer Hülle verschiebbar angeordnet, welche den Innenleiter 15A des koaxialen Leitungsanschlusses
15 bildet.
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Wenn die Längen 1, und h der Leitungen i i und 8 gleich Null gewählt
werden, ist der Anschluß 15 mit dem Anschluß 7 verbunden, während gleichzeitig der
Anschluß io mit dem Anschluß 16 in Verbindung steht. Wenn die Längen 12 und
1,
gleich einer Viertelwellenlänge gewählt werden, steht der Anschluß 15 mit
dem Anschluß io und der Anschluß 7 mit dem Anschluß 16 in Verbindung. Auf diese
Weise wird durch eine Änderung der Längen 12 und 11 um eine Viertelwellenlänge eine
Umschaltwirkung innerhalb der Verzweigung erzielt. Diese Umschaltwirkung geht allmählich
vonstn.tten, und bei jedem Zwischenwert der Längen 1, und 1i besteht eine teilweise
Energieübertragung von beiden Eingängen auf beide Ausgänge. Es ist bemerkenswert,
daß infolgedessen während des Umschaltvorganges der Verzweigung die Energieübertragung
nicht unterbrochen wird und daß bei jeder Zwischenstellung des Schalters die beiden
Eingänge der Verzweigungsschaltung gegeneinander entkoppelt sind mit Rücksicht auf
die Abgleichbedingung der Brücke.
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Anstatt die Länge 1" des Leitungsstückes i2 gleich einer Viertelwellenlänge
zu machen und die Länge 1, zu verändern, kann auch die Länge 1, der Leitung i i
gleich einer Viertelwellenlänge gemacht und die Länge 1s verändert werden.
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Die mechanischen Anordnungen, welche für die gleichzeitige Bewegung
des Kurzschlußschiebers 13 und des Innenleiters 8A erforderlich sind, bilden keinen
Teil der Erfindung. Sie können beispielsweise in geeigneter Weise angeordnete Stoßstangen
enthalten, welche durch Schraubengewinde od. dgl. entweder von Hand oder durch mechanische
Übertragungsmittel angetrieben werden. Die Bewegung des Kurzschlußschiebers und
des Innenleiters kann mit Hilfe einer Stange aus dielektrischem Material auf den
Innenraum übertragen werden.
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Fig. q. stellt die Anwendung einer Anordnung entsprechend der Erfindung
auf die Parallelschaltung der Generatoren bzw. Sender 17 und 18 dar. Die als Schalter
wirkende Verzweigung ist mit i9 bezeichnet. Der Generator 17 ist mit dem
Anschluß 15 und der Generator 18 ist mit dem Anschluß 16 verbunden. Den gemeinsamen
Verbraucher bildet die Antenne 2o, welche mit dem Anschluß io. der Verzweigung verbunden
ist, während der Anschluß 7 mit dem Ausgleichswiderstand 2 1 in Verbindung steht.
Auf diese Weise wird die Ausgangsenergie der Generatoren auf dem Wege über die Verzweigung
auf die gemeinsame Antenne 2o übertragen. Unter normalen Arbeitsbedingungen ist
die Phase der Ausgangsenergie jedes Senders so eingestellt, daß die zur Verfügung
stehende Gesamtenergie durch die als Schalter wirkende Verzweigung i9 vollständig-zu
der Antenne 2o geführt wird. Unter diesen Umständen wird in dem Ausgleichswiderstand
2i keine Energie verzehrt. Diese Art der Parallelschaltung der Sender mit Hilfe
der angegebenen Verzweigungsschaltung erlaubt die Inbetriebsetzung des einen Senders
unabhängig von dem Betriebszustand des anderen Senders. Wenn einer der Sender ausfällt,
arbeitet der andere Sender weiter. Die Hälfte der Ausgangsenergie des verbleibenden
Senders wird jedoch nun in dem Ausgleichswiderstand 21 verbraucht, und infolgedessen
sinkt die auf die Antenne 2o übertragene Leistung auf ein Viertel ihres vorherigen
Wertes. Durch die Einstellung der Verzweigung auf eine der Extremlagen, d. h. auf
eine Einstellung, wo die Längen. 1" und 11 entweder Null oder gleich einer Viertelwellenlänge
sind, wird die volle Ausgangsleistung, des noch arbeitenden Senders auf die Antenne
2o übertragen. Gleichzeitig wird der ausgefallene oder abgeschaltete Sender mit
dem Ausgleichswiderstand 21 verbunden, so daß an diesem Sender nun alle notwendigen
Reparaturen vorgenommen werden können. Der Sender kann geprüft und wieder zum Arbeiten
gebracht werden, ohne daß dabei eine Unterbrechung der Übertragung der Ausgangsenergie
des anderen Senders zur Antenne erforderlich ist.