DE757273C - Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequenzleitung an eine Belastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequetizleitung an eine Belastung, z. B. für die Übertragung von Fernsehsendungen. Es ist bekannt, daß es zur Vermeidung der Dämpfung der übertragenden Signale notwendig ist, den Wellenwiderstand der Energieleitung an die Impedanz des Belastungskreises anzupassen. Für diesen Zweck sind verschiedene Formen von Transformatoren bekanntgeworden. So kann z. B. ein Leitungsstück von der Länge einer Viertelwelle dazu dienen, den Wert einer Reaktanz auf einen anderen Wert zu transformieren. Es ist auch bekannt, durch eine Leitung bestimmten Wellenwiderstands von anderer Länge als λ/4 einen Scheinwiderstand in einen rein Ohmschen Widerstand bestimmter Größe zu transfoirmieren, Um eine genaue Impedanzanpassung durch einen solchen Transformator zu erhalten, ist es nötig, ein Leitungsstück zu verwenden, welches sehr genau den geforderten Wellenwiderstand besitzt. Solche genau

vorbestimmten Werte des Wellenwiderstands sind praktisch schwer zu erhalten, indem nur gewisse diskrete Werte leicht herstellbar sind. Es ist auch bekannt, bei einer Energieleitung in einem Abstand von der Belastung von etwa einem Viertel der Arbeitswellenlänge eine Reaktanz von solchem Wert parallel zu schalten, daß die gesamteAbschlußimpedanz der Leitung, welche durch die Belastung in Verbindung to mit dieser Reaktanz und dem Leitungsstück zwischen der Reaktanz und der Belastung am Leitungsende auftritt, den richtigen Wert l>esitzt.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Anordnung zur Impedanzanpassung zum Gebrauch bei Hochfrequenzenergieleitungen von der Art, daß ein zusätzliches Leitungsstück benutzt wird, wobei die Anordnung gestattet, daß das zusätzliche Leitungsstück von einer Standardkonstruktion sein kann und trotzdem eine exakte Impedanzanpassung erreicht wird. Es werden also für alle möglichen Werte der anzupassenden Widerstände nur eine beschränkte Anzahl von Wellenwiderständen der Anpassungsleitungen erforderlich, was eine beträchtliche Vereinfachung der Herstellung bedeutet, da diese wenigen Leitungsarten auf Lager gehalten werden können und für alle vorkommenden Fälle anwendbar sind.

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequenzleitung an ' eine Belastung, bei der ein Hilfsleitungsstück von anderem Wellenwiderstand als die Hochfrequenzleitung zwischen der Hochfrequenzleitung und der Belastung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das Hilfsleitungsstück parallel oder in Reihe an einer solchen Stelle eine Impedanz eingeschaltet ist, daß die durch die beiden Teile des Leitungsstücks Q₁ bzw. Q₂ auf die Anschlußstelle der Impedanz Z übertragenen Wirkwiderstände der Energiequelle bzw. der Belastung einander gleich sind und daß die verbleibende Parallelreaktanz durch die Impedanz Z neutralisiert wird.

Im allgemeinen ist es möglich, ein Stück einer Energieleitung oder eines Kabels von irgendeiner Standardkonstruktion zu wählen, welche das Hilfsleitungsstück bilden soll, das näherungsweise den richtigen Wellenwiderstand besitzt, um die Energieleitung und die Belastung anzupassen. Dann kann man die Länge des Hilfsleitungsstücks und die zusätzliehe ßelastungsimpedanz, welche entweder parallel oder in Reihe zwischen den Enden der Hilfsleitung eingeschaltet wird, so wählen, daß genaue Impedanzanpassung herrscht. In den meisten Fällen wird man eine Länge des Hilfsleitungsstücks von einem Viertel der Arbeitswelle brauchen.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung soll im folgenden an Hand der Abbildungen geschehen: In Abb. ι bezeichnet 3 eine Energieleitung oder ein Kabel, durch welches eine Belastung 5 von einer Quelle 4 gespeist wird. Es sei angenommen, daß der Wellenwiderstand der Leitung 3 nicht der Belastung 5 angepaßt sei. Zur Erzielung einer wirksamen Anpassung ist ein Hilfsleitungsstück oder Kabelstück 6 zwischen die Leitung 3 und die Belastung 5 eingeschaltet, welches annähernd die Länge eines Viertels der Arbeitswellenlänge hat und welches einen Wellenwiderstand Z₀ besitzt, durch den die Impedanz am Punkt A₁ B annähernd auf die zur Anpassung an die Belastung 5 notwendige Impedanz am Punkt C, D transformiert wird. Um eine exakte Anpassung zu erzielen, ist eine Belastungsimpedanz Z von geeigneter Größe parallel zu der Hilfsleitung an einer bestimmten Steile eingeschaltet. Die elektrischen Abstände der Impedanz Z von den Enden der Hilfsleitung sind mit Q₁ und Q₂ bezeichnet.

Es soll z. B. ein Widerstand r bei C, D in einen Widerstand R bei A, B transformiert werden. Dies wird dann erreicht, wenn die durch die Leitungsstücke Q₁ bzw. Q₂ auf die Stelle von Z übertragenen Widerstände gleich sind und die verbleibenden Parallelreaktanzen durch den Wert von Z neutralisiert werden. Bei der Annahme von verlustlosen Leitungen gelten dann, wie sich zeigen läßt, folgende Bedingungen:

ι — tg Q₁ ctg (Θ₁ +

I + Ct

Θ₂))

ι ^

rR

(i)

ctg<9₂

Im Fall, daß Z in der Mitte der Hilfsleitung eingeschaltet ist, also wenn Q₁-Q₂=Q ist, lauten diese Bedingungen:

Rr

tg² Θ = 4^- (3)

—/Z₀ tg 2 Θ

(4)

Das heißt Z ist ein Kondensator mit diesem Wert der Reaktanz.

Man sieht, daß die Hilfsleitung in Verbindung mit der Belastung Z den Widerstand r am Ausgang der Leitung auf den Widerstand R an dem Eingang der Leitung transformiert, so daß die gewünschte Impedanzanpassung erreicht wird. Die Länge der Leitung mit diesen Transformationseigenschaften ist bei gegebenem Wellenwiderstand Z₀ durch die Gleichung (3) bestimmt und die benötigte Parallelreaktanz, welche in die Leitung ein-

geschaltet werden muß, durch die Gleichung^). Diese Parallelreaktanz kann die Form einer konzentrierten Reaktanz (Kondensator) besitzen, oder sie kann ihrerseits durch ein Leitungsstück mit dem benötigten Reaktanzwert dargestellt sein, welches mit der Hilfsleitung rechtwinklig verbunden ist und ein T-Leitungs-Netzwerk darstellt. Wenn die Impedanz der Belastung¹ 5 nicht rein ohmisch ist, ist es möglich, durch Variationen der Belastungsimpedanz Z und der Anschlußpunkte dieser Impedanz eine solche Kompensation zu erreichen, daß am Punkte, B eine rein Ohmsche Impedanz auftritt.

Abb. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, wobei die Belastungsimpedanz Z in Reihe in, die Hilfsleitung eingeschaltet ist. In diesem Fall sind die elektrischen Längen von O₁ und Θ₂ so zu wählen, daß an der

Stelle Z die Komponente des Ohmschen Reihenwiderstands der durch die Belastung¹5 abgeschlossenen Leitung 6>₂ gleich der Komponente des Ohmschen Reihenwiderstands der durch die Energieleitung abgeschlossenen Leitung O₁ ist und daß die in Reihe addierten reaktiven Komponenten dieser Impedanzen durch den Wert der Reaktanz Z neutralisiert sind.

Wenn gewünscht, kann die Impedanz Z in Abb. 2 die Form eines Leitungsstücks besitzen, welches von einem Leiter der Energieleitung abzweigt und zu benachbarten Enden der Leitungsstücke Θ_χ und Θ₂ führt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Anpassung einer Hochfrequenzleitung an eine Belastung, bei der ein Hilf sleitungsstück von anderem Wellenwiderstand als die Hochfrequenzleitung zwischen der Hochfrequenzleitung und der Belastung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das Hilfsleitungsstück parallel oder in Reihe an einer solchen Stelle eine Impedanz eingeschaltet ist, daß die durch die beiden Teile des Leitungsstücks {ß_x bzw. Θ₂) auf die Anschlußstelle der Impedanz (Z) übertragenen Wirkwiderstände der Energiequelle bzw. der Belastung einander gleich sind und daß die verbleibende Reihen- oder Parallelreaktanz durch die Impedanz (Z) neutralisiert wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Belastungsimpedanz durch ein Energieleitung'sstück gebildet ist.

   Zur Abgrenzung des Ernndungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschriften Nr. 515 121,

   SS7 39²;

   französische Patentschrift Nr. 742 537; USA.-Patentschrift Nr. 2 041 378.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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