DE1232284B - Frequenzselektive Anordnung zur UEbertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03h

HOIp

Deutsche KL: 21g-34

Nummer: 1232 284

Aktenzeichen: M13124IX d/21 g

Anmeldetag: 26. Februar 1952

Auslegetag: 12. Januar 1967

Die Erfindung befaßt sich mit einer frequenzselektiven Anordnung zur Verwendung bei sehr hohen Frequenzen, insbesondere für Filter der Leitungsbauart, bei welcher an Stelle von punktförmig verteilten Impedanzen Längen einer Hochfrequenzleitung verwendet werden. Ein solches Filter besitzt einen Durchlaßbereich und eine ausgesprochene Polstelle.

Bei den bisher verwendeten frequenzselektiven Anordnungen obiger Bauart ist es allgemein üblich, die geforderten Charakteristiken der Frequenzselektivität mit Hilfe von einer oder mehreren in Serie oder parallel geschalteten Stichleitungen zu erzielen. F i g. 1 zeigt ein typisches Beispiel dieser Art für den Fall, daß eine Frequenz Z₁ gesperrt und eine benachbarte Frequenz /₂ durchgelassen werden soll.

Nach F i g. 1 ist an eine Hauptübertragungsleitung, welche aus einem konzentrisch in einem äußeren Rohrleiter MO angeordneten inneren Rohrleiter Ml besteht, parallel eine abgezweigte Stichleitung angeschlossen, die aus einem inneren Leiter Tl besteht, welcher in einem äußeren Leiter TO konzentrisch verläuft. Die Stichleitung besitzt eine größere Länge I₁ und eine kürzere Länge I₂, von welchen jede an dem entfernten Ende kurzgeschlossen oder offen sein kann. Wenn die größere Länge am Ende offen ist, beträgt ihre Länge ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge bei der Sperrfrequenz; wenn sie kurzgeschlossen ist, beträgt ihre Länge ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge bei dieser Frequenz. Die kurze Länge I₂ besitzt bei der Durchlaßfrequenz einen Blindwiderstand, welcher demjenigen der großen Länge möglichst weitgehend gleich und entgegengesetzt ist.

Diese Anordnung hat den erheblichen praktischen Mangel, daß auf Grund des Grenzwertes des mögliehen Wellenwiderstandes der Übertragungsleitung, aus welcher die Stichleitung besteht, die von der Stichleitung gebildete Impedanz für die Durchlaßfrequenz /₂ notwendigerweise weit unter dem theoretisch erforderlichen Wert liegt und demgemäß ein erheblicher Verlust auftritt, sogar wenn die größere Länge I₁ sehr lang gemacht wird. Dieser typische Fehler ist auch bei anderen bekannten Anordnungen mit abgezweigter Stichleitung vorhanden.

Es ist auch eine Anordnung bekannt, bei der an Übertragungsleitungen angeschaltete Netzwerke aus Leitungsstücken zur breitbandigen Anpassung, insbesondere von Antennen, an Sender dienen. Diese Filteranordnung hat jedoch ganz beträchtliche Verluste, da die Verbindungsleitungen A/4 lang sind.

Die Erfindung bezweckt, diese Fehler zu vermindern und verbesserte sowie wirksame Filter oder ähn-Frequenzselektive Anordnung zur Übertragung
sehr kurzer elektromagnetischer Wellen

Anmelder:

The Marconi Company, Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Boleslaw Marian Sosin, Chelmsford, Essex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 26. Februar 1951,

vom 28. November 1951 (4688)

liehe Anordnungen der erwähnten Art zu schaffen, bei welchen die Verluste auf eine annehmbare Größe herabgesetzt werden, ohne übertrieben lange und unhandliche Stichleitungen verwenden zu müssen.

Bei einer frequenzselektiven Schaltungsanordnung zur Übertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, bei welcher die Hauptleitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Anordnung zumindest eine T-förmige Stichleitung aufweist, deren auf die Hauptleitung einwirkender Scheinwiderstand in vorgeschriebenem Frequenzabstand einen extrem niedrigen und einen sehr hohen Scheinwiderstand zeigt, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Länge /₃ des Abschnittes der T-förmigen Stichleitung, welche die beiden anderen Abschnitte, dieser Stichleitung mit der Hauptleitung verbindet, von einem Viertel oder dem ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlängenwerte abweicht, welchen Frequenzen innerhalb des Bereiches entsprechen, der sowohl die Frequenz Z₁ umfaßt, bei welcher die Stichleitung an ihrem Verbindungspunkt mit der Hauptleitung den niedrigsten Scheinwiderstandswert erreicht, als auch die Frequenz/2, bei welcher am Stichleitungsanschluß ein sehr hoher Scheinwiderstandswert auftritt, während für die Längen I₁ und I₂ der beiden anderen Abschnitte der T-förmigen Stichleitung je nach ihrem Abschluß die folgenden Beziehungen gelten:

609 757/321

Abschnitt mit der Länge I₁

Abschnitt mit der Länge I₂

am Ende offen:

h + I₃ ^ — 4

am Ende kurzgeschlossen:

_ «A₂

I₁

am Ende kurzgeschlossen:

am Ende kurzgeschlossen:

am Ende offen:

, , , (β + I)A₂

I₁ + /₂ «ti

4
am Ende offen:

I₁ + 4 - "^A

dabei bedeutet

A₁ die aus der Frequenz Z₁ ermittelbare Wellenlänge, A₂ die der Frequenz /₂ entsprechende Wellenlänge, η eine ungerade Zahl.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden die bei frequenzselektiven Anordnungen störenden Eigenverluste auf ein solches Maß herabgesetzt, wie es bei den bisher bekannten Filteranordnungen nicht möglich war.

Bei der Durchlaßfrequenz weist der Eingangswiderstand der an die Übertragungsleitung angeschlossenen Filteranordnung Parallelresonanzverhalten auf. Da die Verluste mit dem Quadrat des Stromes wachsen, sind in einer reflektierend abgeschlossenen Leitung die Leitungsverluste hauptsächlich auf Stellen maximalen Stromes konzentriert. Durch die Bemessung entsprechend den Lehren der Erfindung wird erreicht, daß die Länge I₃ der Verbindungsleitung ungleich einer Viertelwellenlänge bei der gewünschten Sperrfrequenz ist; genauer gesagt wird die Länge von dem genauen ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge durch das Vorhandensein der Länge/₂ etwas abweichen. Dann wird die Länge I₂ kurzgeschlossen, und I₁ + I₂ erhalten eine Länge von etwa einem ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge bei der Durchlaßfrequenz, wobei diese Länge von dem genauen ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge durch das Vorhandensein der Länge I₃ etwas abweicht. Wenn I₁ kurzgeschlossen wird, erhält I₁ + I₃ eine Länge, die etwa ein gerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge bei der Sperrfrequenz beträgt, und wenn I₂ ebenfalls kurzgeschlossen wird, erhält I₁ + I₂ eine Länge, die etwa ein gerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge bei der Durchlaßfrequenz beträgt. Sofern der Abschnitt I₂ am

Ende offen ist, besitzt er eine Länge, welche sich um -j-

— bezogen auf die Durchlaßfrequenz — von dem Fall unterscheidet, bei dem I₂ am Ende kurzgeschlossen ist.

Bei diesen Anordnungen ist unter sonst gleichen Umständen das Verhältnis von I₂:1₁ viel größer als bei der bekannten Anordnung nach F i g. 1, und praktisch werden bei derselben Länge der Stichleitung die Verluste bei einer erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu einer bekannten Anordnung nach F i g. 1 auf etwa ein Viertel oder weniger vermindert. Außerdem werden von der Verbindungsstelle mit der Hauptübertragungsleitung hohe Ströme ferngehalten, und zwischen praktischer und theoretischer Ausführung läßt sich eine weitergehende Übereinstimmung erzielen als bei bekannten Anordnungen.

F i g. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer T-Stichleitung, welche in die Hauptübertragungsleitung in Serie geschaltet ist, anstatt parallel, wie in F i g. 2. In F i g. 3 sind dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2, so daß Fig. 3 ohne weiteres verständlich ist.

Die »reziproke« T-Stichleitung kann an Stelle der »geraden« T-Stichleitung als alternative Ausführung der Erfindung verwendet werden. F i g. 4 und 5 zeigen reziproke T-Anordnungen, welche parallel an die Hauptleitung angeschlossen sind. Nach der Darstellung in F i g. 4 und 5 haben diese Anordnungen nicht das Aussehen von T-GIiedern, sie sind es jedoch tatsächlich, wie sich aus F i g. 2 a und 4 a ergibt. F i g. 2 a ist das entsprechende Blockschaltbild der Stichleitung der F i g. 2 und 3, während F i g. 4 a das entsprechende Blockschaltbild der Stichleitung nach F i g. 4 und 5 ist. In den F i g. 2, 2 a, 3, 4, 4a und 5 sind gleiche Bezugszeichen verwendet, um den Vergleich zu erleichtern. Bei der reziproken T-Stichleitung haben die Längen der verschiedenen Teile die gleichen Werte wie die entsprechenden Längen der geraden T-Stichleitung; das entfernte Ende des entsprechenden Teiles der reziproken T-Stichleitung ist jedoch kurz geschlossen, wenn jenes der geraden T-Stichleitung offen ist, und umgekehrt. Eine reziproke T-Stichleitung kann auch in Reihe mit der Hauptleitung angeordnet werden, jedoch kann in diesem Fall die Anordnung einer isolierenden Stichleitung erforderlich sein.

Die bekannten Abzweigstichleitungen, wie sie in F i g. 1 beispielsweise dargestellt sind, oder die reziproke Anordnung (bei welcher zwei Stichleitungen in Reihe liegen) besitzen die schon erwähnten Mängel. Die Erfindung vermeidet, indem die zwischengeschaltete Länge 4 der Übertragungsleitung hinzugefügt wird, um die bekannte Anordnung in eine T-Stichleitung zu verwandeln, diese Mängel, wobei die Frequenzabhängigkeit verändert wird und die Verluste sehr klein gemacht werden können.

In allen Fällen kann I₃ irgendeine Länge haben, die

von -r oder einem Vielfachen davon abweicht. In 4

allen obengenannten Fällen kann, indem man für /₃ einen passenden Wert wählt, die Frequenz/_l5 bei welcher die Impedanz annähernd null ist, willkürlich entweder unterhalb oder oberhalb der Frequenz /₂ gewählt werden, bei welcher die Impedanz annähernd unendlich ist.

Für irgend zwei bestimmte Frequenzen f_x und /₂ in einem der Fälle der obigen Tabelle können die Längen I₁, I₂ und 4 frei gewählt werden, derart, daß die Bandbreite bei Z₁ allmählich von weit auf schmal geändert werden kann und die Bandbreite bei /₂ allmählich von schmal auf weit geändert werden kann. Mit anderen Worten können für die Längen I₁, I₂ und 4 Werte gewählt werden, welche bei J₁ ein breites Band und bei /₂ ein schmales Band, oder umgekehrt, oder irgendeinen Zwischenzustand der Bandbreite ergeben, wobei eine Verbreiterung des Bandes bei Z₁ von einer Einengung des Bandes bei /₂ begleitet ist, und umgekehrt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Frequenzselektive Schaltungsanordnung zur Übertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, bei welcher die Hauptleitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Anordnung zumindest eine T-förmige Stichleitung aufweist, deren auf die Hauptleitung einwirkender Scheinwiderstand in vorgeschriebenem Frequenzabstand einen extrem niedrigen und einen sehr hohen Scheinwiderstand zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (Z₃) des Abschnittes der T-förmigen Stichleitung, welche die beiden anderen Abschnitte dieser Stichleitung mit der Hauptleitung verbindet, von einem Viertel oder dem ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlängenwerte abweicht, welchen Frequenzen innerhalb des Bereiches entsprechen, der sowohl die Frequenz (Z₁) umfaßt, bei welcher die Stichleitung an ihrem Verbindungspunkt mit der Hauptleitung den niedrigsten Scheinwiderstandswert erreicht, als auch die Frequenz (Z₂), bei welcher am Stichleitungsanschluß ein sehr hoher Scheinwiderstandswert auftritt, während für die Längen (I₁ und /₂) der beiden anderen Abschnitte der T-förmigen Stichleitung je nach ihrem Abschluß die folgenden Beziehungen gelten:

Abschnitt mit der Länge I₁

Abschnitt mit der Länge /₂

am Ende offen

am Ende kurzgeschlossen:

am Ende kurzgeschlossen:

am Ende

4 + kurzgeschlossen:

_ (B + I)A₂

am Ende offen:

(n + I)A₂

k + h «*

am Ende offen:
ηλ₂

h + k «*

dabei bedeutet

X₁ die aus der Frequenz f_x ermittelbare Wellenlänge,

A₂ die der Frequenz /₂ entsprechende Wellenlänge,

η eine ungerade Zahl.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung der Hauptleitung parallel geschaltet ist.

3. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Stichleitung, daß diese mit der Hauptleitung in Reihe liegt.

4. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung in reziproker Form verwirklicht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 457 911;
USA.-Patentschriften Nr. 2 321 521, 2 128 400.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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