DE1541393A1 - Breitband-Hybride - Google Patents

Description

Angolaerin;

Hughes Aircraft Company Centinela and Teale Street Culver City, Ca₀, USA

Stuttgart, den 3. Oktober 1966 P H82 S/kg

Breitband-Hybrlde

Erfindung bezieht eich auf Ubertragungsayeteme für HochfrequenawQllen und betrifft speziell eine Breitband-Kopplungsanordnung, die allgemein als Hybride bekannt

_BAD

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Eine &«r nützlichsten und in vielen Fällen wesentliche Schaltungeanordnung, die in Systemen zur Wellenübertragung vorwendet wird, 1st die sogenannte Hybride. Bisher haben Hybriden in Leistungsteilern, Richtungskoppler!!, Betektoren und vielen verschiedenartigen Systemen zur Nachrichtenübertragung Anwendung gefunden»

Wie ea eine Vielzahl von Zweoken gibt, für die Hybriden geeignet sind, gibt es auch eine Vielzahl von !tarnen, die solche Hybriden angenommen haben. Bisher reichten diese Formen von Transformatoranordnungen mit vielen, miteinander gekoppelten Wicklungen bis zu den wohl bekannten magischen T. In dem Maße, wie brauchbare Frequenzen eich in den Bereich der kürzeren Mikrowellen ausdehnten, haben sich viele der bekannten Hybriden als unbefriedigend herausgestellte

Außer den Grenzen, die bekannten Hybriden durch die An« forderungen höherer Arbeitefrequenzen gesetzt worden sind, haben aioh Grenzen durch die Forderung nach größerer Bandbreite ergeben» So hat sich bei manchen modernen Breitband-Antennen und Breitband-Empfängern dae Bedürfnis nach einer Abstimmung über Frequenzbereiche ergeben, bei denen die örenzfreqv.enzen la Verhältnis von 10:1 oder mehr stehen.

* CfO-

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Die meisten bekannten Hybriden sind nicht in der Lage, in ein·« derart weiten Frequenzbereich zu arbeiten₀

Während dft« Problem der Ausdehnung dee brauchbaren Frequenabereiohee auf Hybriden die Aufmerksamkeit der meisten Bntwiokier gefunden hat, erfüllen die geläufigen Schaltungsanordnungen nicht die Anforderungen an die Bandbreite, die gegenwärtig in der Technik gestellt werden. So haben beispielsweise die üblichen aus Hohlleitern bestehenden Hybriden wegen der ihnen eigenen unteren Grenzfrequenz und dem Auftreten mehrerer Schwingungeformen bei höheren .

Frequenzen nur eine begrenzte Bandbreite ο Hybriden in Form üblicher Spulenanordnungen sind hinsichtlich Ihre.r Frequenz wegen der ihnen eigenen Windungekapazität und Selbstinduktivität ebenfalls begrenzt.

Bor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, demgegenüber eine Hybride zu schaffen, deren Arbeitefrequenzbereich und Bandbreite erhöht 1st. Zugleich eoll sich die erfinclungsgemäßn Breitband-Hybride durch ihren einfachen Aufbau und ihre laichte öeretellbarkeit auszeichnen₀

Dieee Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine neuartige Kombination miteinander gekoppelter und entkoppelter Abochnitta van Hcohfrequenz-Übertragungsleitungen erzielte

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Bel einer Grundform der vorliegenden Erfindung alnd svei miteinander gekoppelte Abschnitte von Übertragungt^eitungen vorgesehen, bei denen das Ende eines jeden Absohnittea nlt einem Ende eines Abschnittes einer entkoppelten Übertragungsleitung verbunden ist. Das freie Ende eines jeden der vier Leitungsabschnitte bildet eines der, Tore (Polpaare) der Hybride. Im allgemeinen sind die Langen aller vier Leltungsabachnitte im wesentlichen gleioh und werden bestimmt durch die erste ?requens des vorgesehenen Arbeitsbereiches·

Der Bereich der möglichen Arbeitefrequenzen umfaßt theoretisch alle Frequenzen, die oberhalb der vorbestimmten unteren Grenifrequene liegen* Die Breltbandigkeit wird durch die gekoppelten Leitungeabeohnltte gewährleistet, die oich als im wesentlichen ideale reflektionsfreie Transformatoren verhalten. In dem AuamaS, wie die «wischen ihnen vorgesehenen Verbindungen vom Idealarustand abweichen, weicht auch die Wirkungsweise der erfindungsgemttflen Hybride von der Theorie ab„

Die Hybride nach der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung von Koaxialleitungen, Faralleldrahtleitungen oder Ubertragungoleitungen anderen Aufbaues verwirklicht werden, Wegen der vielen Vorteile» die Bandleitungen inne wohnen, werden jedoah verschiedene Auaführungabeiepiele der vorliegenden Erfindung beschrieben_t die In Bandleitungsteohnik aufgebaut εindo

BAD ORIGINAL

ο / β

ί? Q 9 8 ( 3 / Π 9 ft a

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, In der die Erfindung anband der in der Zeichnung dargestellten Auaführungabeiapiele näher beschrieben und erläutert wird» Ee »eigens

Figo 1 da« aehematieche Bliokeohaltbild einer Hybride,

Figo 2 ein schematiecbee Diagramm einer Ausführungeform der Erfindung,

Figo 3 eine graphische Darstellung ier Impedans~Charak~ terlatik der Aueführung«form nach Fig. 2, .

Fig« 4 eine Draufsicht auf eine weitere AuefUhrungeform der Erfindung, die von Bandleitungen Gebrauch macht,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V durch einen Teil der Ausführungeform nach Figo 4»

Fig* 6 ein Schaubild der Ausführungβform nach Flg. 4

sur Teranaohaullchung der volletändig montierten Hybride,

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Fig* 7 ein sohematisohee Diagramm einer dritten AuefUhrungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine Draufaioht auf die Ausfübrungsfora nach Pig. 7, bei der Bandleitungen Verwendung finden..

Wie das schematisierte Blookeohaltbild nach Fig. 1 veran-Bchaulioht, weist eine Hybride 10 zwei Paare konjugierter Tore 1 und 3 bzw. 2 und 4 auf. Unter Tor (port) let ein Polpaar zu veratehen, das den Anschluß einer Ubertragungsleitung ermöglicht. Eine ideale bikonjugierte Hybride arbeitet in solcher Weise, daß die Energie, die dem Tor 1 oder dem Tor 3 zugeführt wird, vollständig auf die Tore 2 und 4 übertragen wird, während eine direkte übertragung τοη Tor 1 nach Tor 3 und umgekehrt nicht stattfindet. Entsprechend wird die Energie, die dem Tor 2 oder dem Tor 4 zugeführt wird, gänzlich auf die Tore 1 und 3 übertragen, während zwischen den Toren und 4 keine direkte Übertragung stattfindet.

Die Phasonrelation zwischen den Spannungen, die an den verschiedenen Toren dtr Hybrid· 10 erscheinen, hängt davon ab, welches Tor als Eingang benutzt wird. Sin· ideale Hybride kann so gestaltet werden, daß die Ausgangesignale an den Toren 2 und 4 um 180° außer Phase sind, wenn dl· Energie dem Tor 1 zugeführt wird, während dieea Spannungen in Phase wenn die Energiezufuhr am Tor 3 erfolgt«

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Bel der in FIg₃ 2 dargestellten Ausftihrungsform der Erfindung umfaßt die Hybride zwei Paare von Abschnitten τοπ Übertragungeleitungen, von denen die Abschnitte 20 und 21 des ersten Paares miteinander gekoppelt und die Abschnitte 22 und 23 des zweiten Paares voneinander ent» koppelt sind. Jeder Leitungsabscbnitt hat eine effektive elektrische Länge 1. Bas eine Ende des Leitungsabschnittee let an der Stelle 24 mit dem Ende des Leitungeabschnittes verbunden. Ähnlich ist ein Ende des Leitungsabschnittee 2t mit einem Ende des Leitungsabschnittes 22 an der Stelle 25 leitend verbundene Die anderen Enden der Leitungsabschnitte 20» 21, 22 und 23 bilden die Tore 1, 2, 3 und 4 der Hybride, die den ebenso bezeichneten Toren der Hybride nach Fig. 1 entsprechen.

Jedes der miteinander nicht gekoppelten Leitungeabschnitte 22 und 23 hat über seine ganze Länge einen gleichförmigen Wellenwiderstand Z_Q, Dagegen verändert sich der Wellenwiderstand der miteinander gekoppelten Leitungsabschnitte 20 und 21 stetig von einem Ende zum anderen, wie es später noch im einzelnen erläutert wird ο

Wegen der Symmetrie- der Hybride nach Pig- 2 wird ihre Wirkungsweise zweckmäßig anhand von gerader und ungerader

BAD

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Anregungezuetände behandelt« Eine ine einzelne gehende Beschreibung dieeer Art der Analyse Ibt in den Aufeats γόη J. Reed und O. J. Wheeler "A Method- of Analyeie of Symmetrical Pour-Port Networks", veröffentlicht in den IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-4, PP. 246-252, Oktober 1956, behandelt. ZUa Zwecke der Analyse wird, wie in der Zeichnung dargestellt, jedes Tor der Hybride mit einer dem Wellenwiderstand Zq gleichen Impedanz abgeschlossen, von done η praktisch jede" den Innenwiderstand eines Generators oder einer Last daretellen kann. Ein Generator 26 für gerade Anregungezuetände und ein Generator 27 für ungerade Anregungezuetände, von denen jeder ein normalisiertes Ausgangssignal von 0,5 U (U a Einheitsgröße) aufweist, sind in Serie zwischen das Tor 1 und seinem entsprechenden Absohlußwiderstand einge« Behaltetο Sin Generator für gerade AnregungBzustände mit einem Auegangssignal ν,η 0,5 U und ein Generator 29 für ungerade Anregungezuetände mit einem Ausgangssignal von -0,5 U sind in Serie zwischen das Tor 2 und seinem entsprechenden Abschlußwiderstand eingeschaltet. Aus dem überlagerungeprirszip ergibt sich, daß die Kombination der Generatoren 26, 27, 28 und 29 einem Generator äquivalent ist, der an dae Tor 1 angeachloasen ist und oin Ausgangseignal irit ck-»r Einhe.itygrößs U aufweist·.

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Die miteinander gekoppelten XeitungeaTaechnitte 20 und 21 eind ao auegebildet, daß die Quadratwurzel aus dem Produkt ihrer Wellenwideratände für die geraden und ungeladen Anregungszustand« auf ihrer ganzen Länge Z₀ iat. Die Wellenwiderstände für die geraden und ungeraden Anrogungaeuatände der Auaführungaform nach Fig. 2 sind in Fig. 3 graphiaoh dargestellt» In Fig, 3 iat die Größe der Wellenwideratände der Leitungsabsohnitte als Funktion dee Abstandea χ länge dieser Leitungen aufgetragen« Am linken Ende der Hybride, alao an den Toren 1 und 2, eind die Wellenwiderstände der

geraden und ungeraden Anregungejsuatände jeweils gleich Zq. Das heißt« daß die Leitungaabaohnitte 20 und 21 bei χ » 0 entkoppelt eind.

Beim Fortschreiten länge der Leitungeabschnitte 20 und 21 in Richtung auf die Verbindungsstellen 24 und 25 nimmt der Wellenwiderstand Zq für die geraden Anregungezustände fortlaufend zu, wie es durch die Kurve '30 veranschaulicht wird, bis er bei χ « 1 den Wert ZqA annimmt, Andererseita nimmt der Wellenwiderstand Z_Qu für die ungeraden Anregunge-Eustände fortlaufend ab_f wie es die Kurve 31 zeigt, bie er bei χ * 1 den Wert k2_Q annimmt. Das Verhältnie der gekoppelten Ausgangssignale der Hybride wird durch den Parameter k bestimmt, der kleider als Sina iat„ Wio oben angegeben, ist

BAO

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- ίο -

für alle Wert« von χ »riechen χ ■ O bie χ - 1.

Α» den Steilen 24 und 25 alnd die gekoppelten Leitungeabeohnitte 20 und 21 nit entkoppelten Leitungsabeohnitten 22 und 2? verbunden. Die Wellenwiderstand© der Leitungaabsohnitte 22 und 23, die durch die Kurve 32 dargestellt eind₉ sind jeweils auf ihrer gansen Länge von χ ■ 1 bis χ * 21 « Z₀.

Die gekoppelten Leitungsabschnitte 20 und 21 dienen im Idealfall als leflektione freie Sirene format oren für die geraden und ungeraden Anregungssustände im gesamten Betriebe-Frequenzbande Ea 1st daher offensichtlich, daß sloh innerhalb der Hybride fortpflanzende Wellen nur an den Verbindungsstellen 24 und 25, an dsnen ein Sprung im Wellenwiderstand vorhanden let, teilweise reflektiert werden» In de« Maße, wie das Verhalten, tatsächlicher Übertragungeleitungen von dem angenommenen Ideal abweicht, weicht auch die WIr-

der erfindungsgemäfien Hybridθ von der la folgenwiedergegebenen Theorie ab» Durch Anwendung der richtigen Konatruktionstechnik, die dem Fachmann bekannt 1st, können jedGch die Fehler, die durch nicht ideale Elemente eingeführt werden» auf einora Minimum gehalten werden»

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Wie in den oben erwähnten Aufsatz von Reed und Wheeler ausgeführt ist, können die Koeffizienten dar Streumatrix für eine Schaltung, welche die Symmetrie der Hybride nach Figo 2 aufweiet, leicht mit Hilfe der Reflektione- und Tranemissions-Koeffizienten der geraden und ungeraden Anregungetuetände auegedrückt werden. Infolge der Syeattrit können diese Koeffizienten beetimmt werden, indem die Struktur als Kombination xon swei in Kaskade geschalteten Leitungeabschnitten betrachtet wird« Auf diese Weise ergeben sich die folgenden Koeffizienten der Streumatrix:

5₁₁ - S₂₂ « 0,5 (R_lg + «_luK

5₁₂ -0,5 (R_1g - R_1u),

(2)

5₁₃ - 0,5 (T_1g ~ T_1u) und

0,5 <T_{lg +} I₁₁₁).

In den vorstehenden Gleichungen sind R₁ und R_1u die Reflektione-Koeffieienten und T₁ und T_1u die Transmissione-K:effizienten für die geraden bzw. ungeraden Anregungszustände.

_BA0

Sio Streukoeffizienten S.,, S₃₃ und Sj, können dadurch gefunden werden, daß man den Zustand betrachtet, bei dem die Generatoren 26, 27, 28 und 29 an die Tore 3 und 4 angeschlossen sind. Dann ergibt sich

S₃₃ » S₄₄ «0,5 (R_2g + R_2u) und „

S₄₃ « 0,5 (R_2g - R_2u)·

Die übrigen Streukoeffizienten können aus den Gleichungen (2) und (3) und aus der Symmetrie des Netzwerkes bestimmt werden. Demnach ist

⁸13 " ^S24

Sg,,

U)

Der Reflektione-Koeffizient am Tor 1 für die geraden Anregungezustände ergibt sich als Funktion des Wellen Widerstandes und des Kopplunge-Koeffizienten zu Z - ^O '

(5)

^Z0

Darin ist Q gleich der effektiven elektrischen Länge der Leitungeabschnitte und damit gleich dem Produkt aus der pbaeenkonetanten der Leitung und ihrer körperlichen Länge 1«

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Es ist ersichtlich; daß die Gleichung (5) einfach als Reflektions-Koeffizient einer Leitung betrachtet werden kann, welche den Wellenwiderstand Z₀Zk aufweist und mit der Impedanz Zq abgeschlossen ist, und dessen Phase um das doppelte der elektrischen Länge der Leitung' verzögert istο Ee kann weiter gezeigt werden, daß Ζ« "* kZ/\ ι i_

^H1u ^{s R}1g°

Xn gleicher Weise wird gefunden, daß

2g

und

(6)

(7) (8)

für die ötreumatrix

41

^ST2 ^S13 ³H

S₃₂ S₃₃ S₃₄
^S42 ^S43 ^S44

der AuefUhrungeform naoh Figo 2 ergibt sich durch die Kombination der Gleichungen (2) bis (8) und vereinfachen

-A

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in der

und

O -* ο

O β β O

exp (-

14 -

O /3

2k

1/2

Γ+k

βχρ |-

(9)

(10) (11)

Vergleich der Gleichung (9) mit der Streumatrix eines magischen T (eiohe zum Beispiel in "Principlea of Microwave Circuits", Μ.Ιοϊο Had» Lab. Series, Band 8, McGraw-Hill, New York, 1948, Seiten 447 und folg.) ist ersichtlich, daß die Anordnung nach Pig, 2 einem solchen magischen X elektrisch äquivalent iat. Bas heißt, daß alle vier Tore angepaßt sind und da£ eine vollständige Isolation zwischen konjugiertan Toren besteht. Außerdem ist *relobtlieh, daS das Verhältnis der Auegangssignale <K> /ß bei Anwendung der Erfindung durch die Auswahl eines geeigneten Wertes des Parameters k leicht gewählt werdan können»

Wie oben im Zusammenhang mit der idealen Hybride nach Pig. 1 erwähnt, wird die Wejlenanergie gänslich den Toren 2 und 4

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zugeführt, wenn das Tor 1 angeregt wirdο In den meisten Fällen ist es iweekmäßig, Hybriden zu verwenden, ie denen die Energie gleiohaäßig auf die beiden Auegangetor« aufgeteilt wird. Eine sololn Hybride wird allgemein ^tt3 db Hybride« genannt. Das heißt, daß die Ausgangsspannungen an den Toren 2 und 4 den Wert 0,707 U hat, wenn dem Tor 1 Wellenenergie mit einer Spannungeamplitude von 1 U zugeführt wird· Bei . einer solchen Struktur ergibt eioh R₁ zu 0,707· Beim Einsetzen dieses Wertes in die Gleichungen (5) und (1), ergeben sich k m 0,1717 und Z_Q - 5,83Z₀ bei χ ■ 1.

Die Hybride nach Fig. 2 und die anderen noch zu beschreibenden Ausführungeformen der Erfindung verhalten sich wie Hoehpässe. Damit iet gemeint, daß der Arbeitsfrequenzbereioh theoretisch alle Frequenzen von einer bestimmten niederen Frequenz, die Grenzfrequenz genannt wird, bis zu unendlich hohen Frequenzen umfaßt. In der Praxis 1st die untere Grenzfrequenz duroh die Länge und die Konstruktion der gekoppelten Leitungeabechnitte 20 und 21 bestimmt. Die obere Frequenz des Arbeitsbereiches ist vornehmlich durch die Größe und Gestaltung der Verbindungsstellen 24 und 25 bestimmt. Um die obere Grenzfrequenz zu erhöhen, sollten die Verbindungen 24 und 25 ao klein wie nur möglich gemacht werden.

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Bei richtiger Konstruktion verhalten eiob die gekoppelten Leitungsabsohnitte 20 und 21 ale ideale Transformatoren für die oben beschriebenen geraden und ungeraden Anregungssustände. Das heißt, daß sie sich von ihren den Toren 1 und I benachbarten Stellen zu den Verbindungestellen "24 und 25 hin ständig zusammenlaufen.. Die Konstruktion von sieh verjüngenden Übertragungeleitungen bildet für sioh den Gegenstand vieler einschlägiger Entwioklungenc Bs hat sioh gezeigt, daß befriedigende Ergebnisse erzielbar sind, wenn die gekoppelten Leitungen 20 und 21 in der Weise in Querschnitt verjüngt werden, wie es von R. V. Klopfenstein in seinem Aufsatz "A Transmission Line Taper of Improved Design", veröffentlicht in der Proceedings of the I.R.Eo, Band 44, Nr. 1, Seiten°31 bis 35, Januar 1956 vorgeschlagen worden ist.

Als Beispiel wurde eine Hybride konstruiert, die von der von Klopfenstein in dem genannten Aufsatz vorgeschlagenen Leitungsverjüngung Gebrauch maohteο Die dem Tor 2 rügeführte Leistung wurde so gewählt, daß sie um 8,36 db unter der dea Tor 1 zugeführten Leistung lag. Die Größe des Reflektions-Koeffizienten R₁ entsprach demnach 0,383= Daraus ergab

ο 'β

sich für k * 0,446 und für Z_Q » 2,24Zq₀ Das Maximum der

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HauptSchwankungen (ripple) im Verhältnis der gekoppelten Ausgangssignale wurde willkürlich mit -40 db gewählt. Bei einer solchen Konstruktion betrug die Länge 1 der Leitungeabsohnitte das 0,844-fache der Wellenlänge bei der unteren Grenzfrequenz» Es sei erwähnt, daß die Längen 1 etwas vermindert werden können, wenn erhöhte Schwankungen δη der Größe und der Phase der Ausgangssignale der Hybride in Kauf genommen werden. Unter den gleichen Voraussetzungen können auoh andere Verjüngungskonstruktionen, wie lineare oder exponentiell Verjüngungen für dia Leitungsabsohnitte 20 und 21 mit einigem Erfolg benutzt werden= Wenn beispielsweise eine lineare Verjüngung verwendet wird, kann eine etwas größere Länge 1 für die gleiche untere Grenzfrequenz erforderlich seln₀

Es wurde bereits erwähnt, daß eine Hybride naoh Figo 2 vorteilhaft mit Hilfe von Bandleitungselementen verwirklicht werden kann. Sine solche Aasführungsform ist in Fig. 4 in Draufsicht gezeigte Wie allgemein bekannt, umfassen Bandleitungen im allgemeinen dünne bandförmige Glieder aus elektrisch leitendem Material, die auf eine dielektrische oder einen solchen iröger aufgebracht sind» Der dielektrische Träger ist seinerseits parallel zu und isoliert von einer oder zwei ausgedehnten leitenden Oberflächen angeordnet, die "Maseeebanen" genannt werden.

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./ο

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DIe Draufsicht naoh Fig. 4 zeigt einen dünnen ebenen Träger 40 aus einem dielektrischen Werkstoff, auf den die leitenden Glieder, die einen Leiter der Leitungaabschnitte der Hybrid· bilden, aufgedruckt, goäet, aufgeklebt oder auf andere Weise befestigt sind. Die Bezugszeichen, welche die Leitungsabsohnitte 20, 21, 22,und 23 bezeichnen, wurden von Fig. 2 auf Fig. 4 übertragen, um die entsprechenden leitenden Glieder au bezeichnen«. Es lot jedoch zu beaohten, daß in Fig. 2 diese Bezugszahlen sich auf Leitungsebaobnitte beziehen, während sie in Fig. 4 nur einen·Leiter der entspreohenden Leitungsabschnitte bezeichnen» Es versteht sich jedoch, daß der andere Leiter von der Massenebene oder den Maeaenebenen gebildet wird, die parallel zu dem Träger 40 angeordnet werden«

Die Leitungselemente 20, 21, 22 und 23 sind, auf eine Fläche des Trägers 40 aufgebracht. Um die gewünsohte Änderung im WeHenwiderstand der miteinander gekoppelten Leitungen eu erhalten, nimmt die Breite der Elemente 20 und 21 von dem an die Tore 1 und 2 angrenzenden Abschnitten zu den Verbindungsstellen 24 und 25 abo Die Änderung in der gegenseitigen Kopplung der Glieder 20 und 21 wird durch eine Änderung ihres körperlichen Abatandes bewirkt. Demnach sind dio Elemente 20 und 21 an ihren entkoppelten Enden nahe den

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Toren 1 und 2 relativ weit voneinander entfernt, während eie im Bereioh der Verbindungsetellen 24 und 25 dicht benachbart sind.

Wie aue dem Teilquerschnitt nach Figo 5 ereiobtlich, aind zwei im wesentlichen parallele leitende Maeeeebenen 50 und 51 oberhalb und unterhalb dea Trägere 40 angeordnet» Sie werden mit Hilfe von dielektrischen Platten 52 und 53 im Abstand von dem Träger 40 gehalten» Nach dem Zusammenbau ergibt sich eine Schichtstruktur, bei der die leitenden Elemente 20, 21, 22 und 23 in der Mitte liegen. Obwohl die Fig. 4 und 5 leitende Elemente 20 bis 23 «eigen, die an dem Träger 40 befestigt aind» ist es offensichtlich, daß es eich hier nur um ein Beispiel handelt. S^att dessen ist es möglich, die leitenden Elemente an der dielektrischen Platte 52 oder 53 anzubringenο In diesem Falle könnte auf den Träger 40 verzichtet werden« Da sich auch dann die gesamte Anordnung zwischen den beiden leitenden Haeseebenen 50 und 51 befindet, bleibt die Gesamtstruktur im wesentlichen die gleiche.

Zugunsten einer deutlichen Darstellung wurde die Dicke des Trügers 40 ebenso wie die Dicke dor Elemente 20 und 21 in Figρ 4 etwas übertrieben^ Wie oben erwähnt, wird der Abstand dieser Elemente durch das gewünschte Maß der

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■ - 20 Kopplung bestimmt ο

Pig. 6 zeigt ein Schaubild der Ausführungsform naoh Fig. 4 naoh tolletändiger Montage» Wie aus Figo 6 eraichtlioh, werden die Masseebenen 50 und 51 und die Zwischenschichten 52 und 53 aus dielektrischem Werkstoff mit Hilfe geeigneter Mittel, wie den Schrauben 60 zusammengehalten. Zur Verbindung der Tore 1, 2, 3 und 4 mit nioht näher dargestellten Leltunge-

ο elementen einer Schaltungsanordnung sind Koaxialsteoker 61, 62, 63 und 64 vorgesehen. Weitere öohraüben 651 die eich zwischen den Maeseebenen 50 und 51 erstrecken, sind vorgesehen, um die Kopplung zwischen den leitenden Gliedern 20 und 22 sowie 21 und 23 zu vermindern,. In der Praxis mag es schwierig oder umständlich sein, eine 3 db Hybride in der Weise herzustellen, wie es Figo 4 zeigte Dies liegt daran, daß ein sehr hohes Maß gegenseitiger Kopplung zwischen den gekoppelten Leitun^sabsohnitten 20 und 21 im Bereich der Verbindungsstellen 24 und 25 erforderlich ist. Wenn der Abstand zwischen diesen Gliedern genügend klein gemaoht werden kann, kann der benötigte Kopplungs-Koeffizieiit ereielt werdenο In der Praxis 1st jedoch der Minimalabstand duroh mechanische Erfordernisse begrenzt. Aus diesen Gründen mag ea vorteilhaft sein_p eine Hybride herzustellen, in der zwei der Anordnung nach FIg₀ 4 entsprechende Anordnungen in einer

'.) 0 9 Oi 3 / 0 9 0 9

Kaskadenschaltung kombiniert sind« Bine derartige Anordnung iet als floheaatieohes Diagramm in Fig. 7 veraneohaulioht»

Bei der Anordnung nach Fig, 7 sind zwei im wesentlichen identische 8,36 db Hybriden in Kaskade geschaltet, um eine Hybride su bilden, die eine 3 db Geeamtoharakteristlk,aufweist e Die Hybride 70, welche die gekoppelten Leitung*» abschnitte 20 und 21 sowie die ungekoppelten Leitungaabschnitte 22 und 23 umfaßt, ist mit einer zweiten Hybride verbunden, welche entsprechende Leitungeabschnitte 20', 21·, 22' und 23° aufweist. Die Anordnungen 70 und 71 sind dadurch miteinander verbunden, daß das Tor 1 der Hybride 70 mit dem Tor 4 der Hybride 71 und das Tor der Hybride 70 mit dem Tor der Hybride 71 verbunden ist. Die Tore der resultierenden 3 db Hybride umfassen die Tore 1 und 3 des Schaltungstelles 71 und die *ore 2 und 4 des Schaltungeteiles 70, die ihrerseits den Toren 1", 3"» 2" und 4" der Geaamthybrid· bilden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ergibt sich, daß dl· ausgekoppelten Signale an den Toren 2" und 4^N durch -2di,fl

bzw« <k² -£ gegeben sind. Unter Vernachlässigung Schal tungsverluaten muß die von der Hybride abgegebene leistung gleich der zugeführtβη Leistung sein. Infolgedtβ··α muß dL +|0 » 1 sein und es ergibt sich für ein· Hybrid·

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mit einer 3 db Gesamtoharakteristik Ck su 0,382 und β »u 0,925»

Auoh die Aueführungeform naoh Pig. 7 kann duroh die Verwendung von Bandleitungselementen verwirklicht werden. Sine entsprechende Anordnung ist in Fig* 8 in Draufsicht dargestellte Wie aus Fig. 8 ersiohtlich, sind die Mittelleiter der Bandleitungen auf die gegenüberliegenden Seiten eines dielektrischen !Trägers 80 aufgebracht und mit den Bezugszahlen bezeichnet, die den Bezugszahlen der entsprechenden Leietungeabsohnitte in Fig. 7 gleich sind. Zwischen den Toren 1" und 4" befindet sich die Serienschaltung der leitenden Elemente 20', 20 und 23» Zwischen den Toren 3^N und 2^H sind entsprechend in Serie die leitenden Elemente 22·, 21· und 21 gesohaltet. Die Elemente 22* und haben gleichförmige Abmessungen und bilden entkoppelte Leitungen. Die Leitungselemente 20 und 21 sind andererseits sich verjüngende Leitungen und miteinander gekoppelt, wie es auch die Elemente 20' und 21* sind» Koaxialsteoker Θ1, 82, 83 und 84 bilden bequeme Mittel, um die Tore 1", 3", 2^M und 4^tt der Hybride naoh Figo 8 mit äuBeren, nicht näher dargestellten Schaltung«teilen, wit Signalquellen und Verbrauchern, verbindenο

Um die Sohaltungsverluete zu vermindern und den Aufbau der Ausführungsform nach Fig« 8 zu vereinfachen, wurden die

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Leitungsabschnitte 22 und 23* fortgelassen, Bas Weglassen dieser Abeohnltte hat keine nachteilige Wirkung auf _β das Verhalten dieser Ausführungsform, denn beide Leltungsabschnitte haben die gleiohe Länge und sind ungekoppelt. Daa Entfernen der beiden Absohnltte hat die einfache Wirkung, die Phase der ausgekoppelten Signale der Hybride um den gleichen Betrag vorzuverlegen

In der Draufsicht nach.Fig. 8 sind die leitenden Masseebenen nicht dargestellt. Wie bei der Ausftihrüngsform nach EIg, ist wenigstens eine leitende Masseebene vorgesehen, die sich in einer zum Träger 80 im wesentlichen parallele Ebene erstreckt. Die fertig montierte Anordnung kann beispielsweise der Anordnung nach Fig. 6 gleichen. V-' dar zwei parallele Masseebenen su einer einheitlichen Struktur beispielsweise mittels Schrauben zusammengefaßt sind, die einer Schichtanordnung gleicht und bei der der Träger 80 in der Mitte liegt.

Es versteht sich, daß die ^ben beschriebenen Ausführungen formen nur eine kleine Anzahl von vielen möglichen speziellen Auaführungaformen veranschaulichen» welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklichen, Ea kann eine Vielzahl verschiedener anderer Ausführung3formen nach der

>A

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Erfindung verwirklicht werden, ohne den Rahmen der Erfindung su verlassen» Bei solchen speziellen Aus» führungβformen der Erfindung können einseine der Erfindungsmerkmale fUr eich oder mehrere in beliebiger Kombination Anwendung finden.

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Claims (6)

1. - 2S - "

   Patentansprüche

   / 1/ Breitband-Hybrid©, daduroh gekennzeichnet, daß sie Bindeetene vier Abschnitte (20, 21, 22 und 23) einer Hochfrequenss-Übertragungsleitung umfaßt und das erste Ende des ersten Abschnittes (20) mit dem ersten Ende eine* «weiten Abschnittes (23) sowie das erste Bnde einte dritten Abschnittte (21) mit dem ersten Bude eines vierten Abschnittes (22) elektrisch leitend verbunden ist, daß der erste und der dritte Abschnitt (20 bzwo 21) mindestens über einen wesentlichen Teil ihrer Länge elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind und daß die zweiten Enden der Abschnitte mit entsprechenden Toren (1, 2, 3 bzw, 4) der Hybride verbunden sind»
2. 2) Hybride nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand dee ersten und des dritten Leitungsabsohnittes (20 bzw« 21) eich längs dieser Leitungeabechnitte verändert, während der Wellenwiderstand des zweiten und dee dritten Leitungsabechnittes (22 bzw. 23) im wesentlichen gleich bleibt.

   ORIGINAL INSPECTED

   P C " ⁿ "· '" ) 3 ° ^{α β}' 37^9-0 9' '

   - 26 -
3. 3) Hybrid· nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gtkenntelohnet, daß die gegenseitige Kopplung wischen des ersten und den dritten Leitungeabsohnitt (20 bzw. 21) von eint« Minimum in Bereich ihrer zweiten Enden bis au einen . im Bereich ihrer ersten Enden sunimatV
4. 4) Hybrid« nach eine« der vorhergehenden Aneprüohe, dadureh

   gftkennseiühntt, daß sie einen oder mehr Eben· leitende Sienente (50 und 51) aufweist und die Leitungsabaohnitt· (20 bis 23) von leitenden Bändern im .wesentlichen gleicher Länge gebildet werden, die parallel zu und isoliert von den ebenen Elementen angeordnet sind und von denen das Ende dee ersten Bandes mit einem Ende des zweiten Bandet, und das Ende des dritten Bandes mit dem Ende des vierten Bandes leitend verbunden ist, daß das ^,r«te u^d das dritte

   b?w* 21) im wesentlichen^«äj.«: gleiche Breite,_; die länge ihrer Längs^lohtung von dem zweite!*^ s Endle turn ersten Ende hin abnimmt, daß der Abstand dem ersten und dec zweiten Band im Bereich ihrer End«ii ab größten ist und ebenfalls in Richtung auf ihre zweiten Enden stetig abnimmt» während das «weite und da» dritte Band (23 bzw. 22) auf ihrer ganzen Länge im wesent~ Reiche Bre-ite^;aufweiflen>- -uom^ee ®m ptottJ&aß. (δ ml-fr den ioren der Hyb%!&fc

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5. 5) Hybrid· neoh «ine» d«r vorhergehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, daß sw·! Paar· Jewell· miteinander gekoppelter Leitungeebeohnitte (20* und 21* bsv. 20 und 21), ▼on denen jeder einen sieh länge dteeee Abschnitt·· rerändernden Wellenwiderstand aufweist, und swel entkoppelte Leitungeabsobnitte (22* und 25) alt über ihrer Länge gleichbleibenden Wellenwiderstand Torgeeehen eind und dal ein erste· End· dee er·ten Leitungsabaohnitt·· (20*) d·· er«t«n gekoppelten Paar·· alt einem «weiten Ende de· •raten Abeohnittee (20) d·· «weiten gekoppelten Paare·, •in «rat·· End· d·· anderen Iieltungeabschnlttee (21) de· ■weiten gekoppelten Paare· alt eine« «weiten Inde de· anderen Abeohnittee (21') de· ersten gekoppelten Paaree» ein eretee End· dee ereten entkoppelten Abeohnittee (22·) alt d«a «raten Ende des anderen Abschnitt·· (21') dee ersten gekoppelten Paare· und ein eretee Ende dee eweiten entkoppelten Abeohnittee (23) alt dem ereten Ende dee eveten Abeohnittee (20) «See «weiten gekoppelten Paaree ▼erbunden eind und daß die übrigen «weiten Enden der Leltungeabechnltte die fore (iⁿ bis 4") der Anordnung bilden.
6. 6) Hybride nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens «wei der Anordnungen naoh einem der vorhergehenden Anoprüohe in Kaekaden-'eohaltung umfaßt.

   BAD 909843/0909

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