DE1089435B - Coupling arrangement largely independent of frequency over a large frequency range - Google Patents
Coupling arrangement largely independent of frequency over a large frequency rangeInfo
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine über einen großen Frequenzbereich weitgehend frequenzunabhängige Kopplungsanordnung zur Ankopplung einer ohmschen Impedanz an einen Resonator für sehr kurze elektromagnetische Wellen, unter Verwendung eines zwischengeschalteten transformierenden Leitungsabschnittes, der für eine im Betriebsbereich gelegene Frequenz eine elektrische Länge von einem Viertel der entsprechenden Wellenlänge hat. Vor allem bei Oszillatoren für sehr kurze elektromagnetische Wellen, die Leitungsresonatoren als Resonanzkreise verwenden, ist das Problem gegeben, eine Impedanz, beispielsweise einen ohmschen Verbraucher, möglichst frequenzunabhängig an einen der Leitungsresonatoren des Oszillators anzukoppeln. Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei Überlagerungsstufen für sehr kurze elektromagnetische Wellen, beispielsweise Dezimeterwellen. Gelöst werden diese Probleme im allgemeinen in der Weise, daß bei kapazitiver oder induktiver Ankopplung der äußeren Impedanz an den entsprechenden Leitungsresonator der Abstand der Kopplungssonde im Resonator von dessen kurzgeschlossenem Ende in ganz bestimmter Weise gewählt wird. Es beruht dies darauf, daß sich durch die bei Frequenzänderung eintretende Änderung der elektrischen Länge zwischen der Kurzschlußebene des Resonators und dem Ort der Koppelsonde eine kompensierende Wirkung für Änderungen des Koppelfaktors in Abhängigkeit von der Frequenz erreichen läßt. Derartige Kopplungsvorrichtungen sind jedoch dann unzureichend, wenn es sich darum handelt, in einem großen Frequenzgebiet, beispielsweise von 500 bis 1000 MHz, eine weitgehend konstante Kopplung zwischen der äußeren Impedanz und dem Leitungsresonator sicherzustellen. The invention relates to a largely frequency-independent over a large frequency range Coupling arrangement for coupling an ohmic impedance to a resonator for very short electromagnetic waves, using an intermediate transforming line section, which is for a located in the operating range Frequency has an electrical length of a quarter of the corresponding wavelength. Especially with Oscillators for very short electromagnetic waves that use line resonators as resonance circuits, the problem is that an impedance, for example an ohmic load, is as frequency-independent as possible to be coupled to one of the line resonators of the oscillator. Similar problems arise even with superimposition levels for very short electromagnetic waves, for example decimeter waves. These problems are generally solved in such a way that with capacitive or inductive coupling the external impedance at the corresponding line resonator the distance between the coupling probe in the resonator and the short-circuited one End is chosen in a very specific way. This is due to the fact that when the frequency changes occurring change in the electrical length between the short-circuit level of the resonator and a compensating effect for changes in the coupling factor depending on the location of the coupling probe from the frequency. Such coupling devices are inadequate, however, if it is a question of a large frequency range, for example from 500 to 1000 MHz, to ensure a largely constant coupling between the external impedance and the line resonator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, der es ermöglicht, vor allem diese Schwierigkeiten bei der Ankopplung an Resonatoren für sehr kurze elektromagnetische Wellen zu vermeiden. The invention is based on the object of showing a way that makes it possible, especially this To avoid difficulties in coupling to resonators for very short electromagnetic waves.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Anordnung der einleitend beschriebenen Art, in der Weise gelöst, daß bei kapazitiver Resonatorankopplung parallel zu der ohmschen Impedanz ein Parallelresonanzkreis und bei induktiver Resonatorankopplung in Reihe mit der ohmschen Impedanz ein Reihenresonanzkreis vorgesehen ist und daß die Kreisgüte und die Abstimmfrequenz des Parallelresonanzkreises oder des Reihenresonanzkreises derart in Abhängigkeit von der Ankopplungsstelle an den Resonator und vom Wellenwiderstand der Transformationsleitung gewählt sind; daß innerhalb des Betriebsbereiches eine in Abhängigkeit von der Frequenz weitgehende konstante Kopplung zwischen der Imüber einen großen FrequenzbereichAccording to the invention, this object is achieved on the basis of an arrangement as described in the introduction Kind, solved in such a way that with capacitive resonator coupling parallel to the ohmic impedance a parallel resonance circuit and, in the case of inductive resonator coupling, in series with the ohmic one Impedance a series resonant circuit is provided and that the circular quality and the tuning frequency of the parallel resonant circuit or the series resonance circuit in such a way as a function of the coupling point the resonator and the characteristic impedance of the transformation line are selected; that within the operating range a largely constant coupling between the Imüber, depending on the frequency a wide frequency range
weitgehend frequenzunabhängigelargely frequency-independent
KopplungsanordnungCoupling arrangement
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2
Dipl.-Ing. Roland- Kiene, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Roland- Kiene, Munich,
has been named as the inventor
pedanz und dem Resonator gegeben ist. Dabei empfiehlt es sich, den Wellenwiderstand des Leitungsabschnittes in der Größenordnung der Impedanz zu wählen und die wesentliche Transformation mittels der kapazitiven oder induktiven Resonatorankopplung vorzunehmen.pedanz and the resonator is given. Here recommends the characteristic impedance of the line section is of the order of magnitude of the impedance and choose the essential transformation by means of capacitive or inductive resonator coupling to undertake.
Es ist an sich aus der schweizerischen Patentschrift 303 063 ein Bandpaßfilter bekannt, bei dem mehrere Parallelresonanzkreise über Viertelwellenlängenleitungen gekoppelt sind. Die. Viertel wellenlängenkopplung soll dabei sicherstellen, daß der Durchlaßbereich des Filters breiter wird als die Bandbreite des einzelnen Resonanzkreises.It is in itself from the Swiss patent specification 303 063 a band-pass filter known in which several parallel resonance circuits over quarter-wave lines are coupled. The. Quarter wavelength coupling is intended to ensure that the pass band of the filter becomes wider than the bandwidth of the individual resonance circuit.
Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich demgegenüber um eine andere Problemstellung, nämlich die Ankopplung einer ohmschen Impedanz an einen Resonator weitgehend frequenzunabhängig zu gestalten. Die Lösung dieses andersartigen Problems geschieht auch durch eine andersartige Ausbildung und Bemessung der Gesamtschaltung.In contrast, the subject matter of the invention is another problem, namely the coupling of an ohmic impedance to one To design resonator largely independent of frequency. The solution to this different problem also happens through a different design and dimensioning of the overall circuit.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, näher erläutert. : Exemplary embodiments of the invention, which are shown in FIGS. 4 and 5, are explained in more detail below. :
Die z. B. aus einem Koaxialleitungsresonator ausgekoppelte Hochfrequenzenergie wird durch den transformierten Abschlußwiderstand bzw. VerbraucherThe z. B. decoupled from a coaxial line resonator High frequency energy is transformed by the terminating resistor or consumer
009 608/237009 608/237
bestimmt, der dem Innenwiderstand des Topfkreises parallel liegt. Ein derartiger bekannter Resonator ist in der Fig. 1 schematisch wiedergegeben, in der mit A der Außenleiter, mit / der Innenleiter, mit K der ICurzschlußschieber, mit C die Ankoppelkapazität und mit Ra der Verbraucherwiderstand bezeichnet ist. Für einen solchen Resonator errechnet sich der transformierte Belastungswiderstand Ra' bei kapazitiver Ankopplung zudetermined, which is parallel to the internal resistance of the pot circle. Such a known resonator is shown schematically in FIG. 1, in which A denotes the outer conductor, / the inner conductor, K denotes the short-circuit slide, C denotes the coupling capacitance and R a denotes the consumer resistance. For such a resonator, the transformed load resistance R a 'is calculated with capacitive coupling
cos*cos *
wobei α die Länge zwischen Ankoppelpunkt und dem Spannungsmaximum in cm ist. Der frequenzabhängige Teil F der Formel, bezogen auf eine Frequenz fv ist dannwhere α is the length between the coupling point and the stress maximum in cm. The frequency-dependent part F of the formula, based on a frequency f v is then
COS'COS '
Ι2πα f_ Ι2πα f_
\ h 'T\ h 'T
TiTi
4040
In der Fig. 2 sind die hieraus sich ergebenden Kurven für einige Werte —-.— als Parameter darge-In FIG. 2, the resulting curves are - - for some values. - shown as a parameter
A1 A 1
stellt. Bei kapazitiv verkürzten Kreisen sind in beiden Gleichungen die Zähler mit sin2 \-^~) zu multiplizieren,represents. In the case of capacitively shortened circles, the numerators in both equations are to be multiplied by sin 2 \ - ^ ~),
wobei / die noch verbleibende Länge des Koaxialkreises ist.where / the remaining length of the coaxial circle is.
Durch Parallelschaltung eines Parallelresonanzkreises zu dem Verbraucherwiderstand Ra läßt sich ein bestimmtes Frequenzverhalten der Parallelschaltung erreichen, deren stärkerer Widerstandsabfall gegenüber Bandmitte, so wie in der Fig. 3 angedeutet, auch die Frequenzabhängigkeit des transformierten Widerstandes vergrößert, da Ra' = VRa ■ By parallel connection of a parallel resonant circuit with the load resistor R A, a certain frequency characteristics of the parallel circuit can be achieved, the stronger resistance drop from band center, as indicated in Fig. 3, also increases the frequency dependence of the transformed resistance as R a '= VR a ■
Diese stärkere Frequenzabhängigkei wirkt sich beim Erfindungsgegenstand jedoch positiv aus. Durch die Ankopplung der Parallelschaltung aus dem Parallelresonanzkreis und dem Verbraucher, so wie in der Fig. 4 gezeigt, über eine A/4 lange Transformationsleitung wird eine Umkehrung des Frequenzganges der Parallelschaltung bewirkt. Durch Wahl der Güte Q und Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, des Wellenwiderstandes und der Länge der Transformationsleitung kann ein frequenzabhängiger Widerstand erzeugt werden, der den an Hand der Fig. 2 erläuterten Frequenzgang der Auskopplung genau kompensiert, da er hierzu gegensinnig ist. In gleicher Weise kann bei induktiver Ankopplung an einen Topfkreis die Frequenzabhängigkeit der Kopplung durch einen mit dem Verbraucher in Reihe liegenden Serienresonanzkreis und eine λ/4 lange Transformationsleitung kompensiert werden.However, this stronger frequency dependency has a positive effect on the subject matter of the invention. By coupling the parallel circuit from the parallel resonant circuit and the consumer, as shown in FIG. 4, via an A / 4 long transformation line, the frequency response of the parallel circuit is reversed. By choosing the quality Q and resonance frequency of the resonance circuit, the characteristic impedance and the length of the transformation line, a frequency-dependent resistance can be generated which precisely compensates for the frequency response of the coupling explained with reference to FIG. 2, since it is opposite to this. In the same way, with inductive coupling to a pot circle, the frequency dependency of the coupling can be compensated for by a series resonant circuit in series with the consumer and a λ / 4 long transformation line.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die Frequenzabhängigkeit des Faktors F stark von ^? abhängig.As can be seen from FIG. 2, the frequency dependence of the factor F is strongly on ^? addicted.
Für die Kurven 30° und 40° würde es sich empfehlen, die Resonanzfrequenz des Parallelresonanzkreises etwa in das Minimum der Kurven zu legen. Für die Kurven 20° und 0° legt man hingegen die Resonanzfrequenz des Paratfeiresonanzkreises vorteilhaft in die Gegend des oberen Endes des Betriebsbereichs, z. B.For the curves 30 ° and 40 ° it would be advisable to use the resonance frequency of the parallel resonance circuit to lay roughly in the minimum of the curves. On the other hand, the resonance frequency is set for the curves 20 ° and 0 ° of the Paratfeiresonanzkreises advantageously in the area of the upper end of the operating range, z. B.
bei X- = 2,0. Durch Wahl der Kreisgüte Q des Resonanzkreises ist dann der Kurvenverlauf nach Fig. 3 dem für eine möglichst exakte Kompensation erforderlichen Verlauf anzupassen.at X- = 2.0. By choosing the circular quality Q of the resonance circle, the curve shape according to FIG. 3 is then to be adapted to the curve required for the most exact compensation possible.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei kapazitiver Resonatorankopplung der Resonator mittels Kurz-■schlußschieberabstimmung und bei induktiver Resonatorankopplung der Resonator mit einer Längenabstimmung, z. B. des Innenleiters, oder mit einer kapazitiven Abstimmung versehen ist.Furthermore, it is advantageous if, in the case of a capacitive resonator coupling, the resonator is tuned by means of a short-circuit slide valve and with inductive resonator coupling the resonator with a length adjustment, z. B. the inner conductor, or is provided with a capacitive vote.
Wie bereits einleitend erwähnt, kann die Lehre nach der Erfindung immer dann vorteilhaft angewendet werden, wenn es sich darum handelt, über einen extrem großen Frequenzbereich eine konstante Kopplung zu erzwingen. Vor allem ist dieses Problem dann gegeben, wenn es sich um die Zuführung einer konstanten Hochfrequenzenergie zu einem Frequenzumsetzer für sehr kurze elektromagnetische Wellen handelt. Eine Anwendung dieser Art ist in der Fig. 5 gezeigt. Es handelt sich hierbei um einen Frequenzumsetzer für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bei dem im Innern eines Außenleiters A ein Lecherleitungssystem LL angeordnet ist, dessen offene Enden über in einer Gegentaktschaltung angeordnete Richtleiter RL mit dem Außenleiter A verbunden sind. Die beiden Leiter der Lecherleitung werden einerseits für die Empfangsschwingung in Gleichtakt gegenüber dem Außenleiter erregt, und zwar mittels einer Breitbandeinkopplung BK1 die aus einem Reihenresonanzkreis oder einem π-Glied besteht. Die Zuführung der Überlagerungsschwingung erfolgt in der Weise, daß von dem angedeuteten Resonanztorraum RR des Überlagerungsoszillators kapazitiv ausgekoppelt wird und die ausgekoppelte Energie über eine Λ/4-Leitung Z gemäß einem Merkmal der Erfindung in das hierfür als Parallelresonanzkreis aufzufassende Lechersystem der Überlagerungsstufe eingespeist wird. Dieses Lechersystem ist durch die Richtleiter belastet, welche die im wesentlichen reine ohmsche Impedanz bilden. Der Wellenwiderstand der A/4-Leitung liegt in der Größenordnung der durch die Richtleiter gebildeten Impedanz. Die Transformationsleitung kehrt den Verlauf der Richtleiterimpedanz in Abhängigkeit von der Frequenz um und kompensiert durch entsprechende Wahl des Wellenwiderstandes der Transformationsleitung Z die Frequenzabhängigkeit der kapazitiven Koppelsonde im Resonator des durchstimmbaren Überlagerungsoszillators. As already mentioned in the introduction, the teaching according to the invention can always be used advantageously when it is a matter of forcing a constant coupling over an extremely large frequency range. This problem arises above all when it comes to supplying constant high-frequency energy to a frequency converter for very short electromagnetic waves. An application of this type is shown in FIG. This is a frequency converter for very short electromagnetic waves, in which a Lecher line system LL is arranged inside an outer conductor A , the open ends of which are connected to the outer conductor A via directional conductors RL arranged in a push-pull circuit. The two conductors of the Lecher line are excited on the one hand for the reception oscillation in common mode with respect to the outer conductor, by means of a broadband coupling BK 1 which consists of a series resonance circuit or a π element. The superposition oscillation is supplied in such a way that the indicated resonance gate space RR of the superposition oscillator is capacitively decoupled and the decoupled energy is fed via a Λ / 4 line Z according to a feature of the invention into the hole system of the superposition stage, which is to be understood as a parallel resonance circuit for this purpose. This Lechersystem is loaded by the directional conductors, which form the essentially pure ohmic impedance. The wave impedance of the A / 4 line is in the order of magnitude of the impedance formed by the directional conductor. The transformation line reverses the course of the directional conductor impedance as a function of the frequency and compensates for the frequency dependence of the capacitive coupling probe in the resonator of the tunable local oscillator by selecting the characteristic impedance of the transformation line Z accordingly.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES63519A DE1089435B (en) | 1959-06-19 | 1959-06-19 | Coupling arrangement largely independent of frequency over a large frequency range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES63519A DE1089435B (en) | 1959-06-19 | 1959-06-19 | Coupling arrangement largely independent of frequency over a large frequency range |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1089435B true DE1089435B (en) | 1960-09-22 |
Family
ID=7496442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DES63519A Pending DE1089435B (en) | 1959-06-19 | 1959-06-19 | Coupling arrangement largely independent of frequency over a large frequency range |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1089435B (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH303063A (en) * | 1952-06-20 | 1954-11-15 | Patelhold Patentverwertung | Bandpass filter for microwaves with adjustable passband. |
-
1959
- 1959-06-19 DE DES63519A patent/DE1089435B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH303063A (en) * | 1952-06-20 | 1954-11-15 | Patelhold Patentverwertung | Bandpass filter for microwaves with adjustable passband. |
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