DE2302171B2 - Als impedanzwandler arbeitender baluntransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen als Impedanzwandler arbeitenden Baluntransformator mit einem Magnetkern hoher Permeabilität, der mit einer Balunwicklung aus einer unsymmetrischen Leitung mit einem Mittel- bzw. Innenleiter und einem bzw. zwei Außenleitern mit einem erdunsymmetrischen und einem symmetrischen Anschluß versehen ist

Ein Baluntransformator ist bekanntlich eine Anordnung, die eine erdunsymmetrische Impedanz in eine symmetrische Impedanz umwandelt Gewisse Baluntransformatoren ermöglichen keine Wandlung des Impedanzwertes, sie transformieren eine erdunsymmetrische Impedanz lediglich in eine symmetrische Impedanz, während andere Baluntransformatoren die erdunsymmetrische Impedanz in eine symmetrische Impedanz unterschiedlichen Wertes wandeln. Die Erfindung beschäftigt sich mit Baluntransformatoren der letzteren Art, die zusätzlich als Impedanzwandler arbeiten.

Bei bisher bekannten Anordnungen hat man die Bandbreite dadurch vergrößert, daß die Balunwicklung auf einen Magnetkern hoher Permeabilität aufgebracht wurde. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in »Antenna Engineering« von Walter L. W e e k s, Seite 173, McGraw-Hill Book Company, beschrieben. Diese bekannte Anordnung ermöglicht keine Wandlung des Impedanzwertes. In demselben Werk ist auch ein Baluntransformator mit Impedanzwandlung beschrieben. Dieser erfordert jedoch zwei Kerne und wandelt die Impedanz nur in einem Verhältnis 4:1.

In einem Aufsatz mit dem Titel »Some Broadband Transformers« von C. L. R u t h r ο f f, Proceedings of the IRE, Vol. 47, Teil 2, Seiten 1337 - 1342, August 1959, sind einige die Impedanzwerte wandelnde und nicht wandelnde Baluntransformatoren beschrieben, die einen einzigen Magnetkern hoher Permeabilität aufweisen. Diese Anordnungen haben nur dann zufriedenstellende elektrische Symmetrieeigenschaften, wenn ihre Windungslänge, gemessen in Einheiten der Wellenlänge, sehr gering ist. Deshalb sind sie für Hochleistungsübertrager nicht geeignet, bei denen Kerne großen Querschnitts und damit Wicklungen beachtlicher Länge erforderlich sind. Die von R u t h r ο f f beschriebenen Baluntransformatoren für geringere Leistungen haben eine Bandbreite, die für viele Anwendungsfälle unnötigerweise begrenzt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Breitband-Baluntransformator zu schaffen, der als Impedanzwandler arbeitet und der auch als Hochleistungsübertrager geeignet ist.

Diese Aufgabe wird £;mäß der Erfindung bei einem Baiuntransformator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, diiß die Balunwicklung eine erste Teilwicklung auf einem ersten Teil des Magnetkerns zwischen dem erdunsymmetrischen Anschluß und einer Trennstelle und eine zweite Teilwicklung auf einem zweiten Teil des Magnetkerns zwischen der Trennstelle und dem erdunsymmetrischen Anschluß aufweist, daß der Mittel- bzw. Innenleiter der ersten Tei'wicklung an

der Trennstelle mit dem bzw. einem Außenleiter der zweiten Teilwicklung direkt verbunden ist, wodurch an der Trennstelle eine symmetrische Impedanz mit dem Wert einer erdunsymmetrischen Impedanz Ζ_υ des erdunsyr.imetrischen Anschlusses erscheint, und daß die Teilwicklungen an Abgriffen bei gegenüber dem erdunsymmetrischen Anschluß übereinstimmenden Windungszahlen mit Symmetrieanschlüssen verbunden sind, zwischen denen eine symmetrische Impedanz Z_B mit einem gegenüber der Impedanz Zu unterschiede chen Wert erscheint

Ein Baluntransformator nach der Erfindung hat also einen einzigen Magnetkern hoher Permeabilität, auf den die Balunwicklung aufgebracht ist. Ferner kann eine Impedanztransformationswicklung zwischen der Balunwicklung und dem symmetrischen Anschluß vorgesehen sein. Diese Transformationswicklung ist dann an den genannten Anschlüssen mit der Balunwicklung verbunden, wodurch sich ein gewünschtes Impedanzverhältnis zwischen der erdunsymmetrischen Impedanz und der symmetrischen Impedanz ergibt, diese Größe wira im folgenden als Impedanztransformationsverhältnis bezeichnet. Eine hohe Bandbreite bei hoher Leistung wird dadurch erreicht, daß die Impedanztransformationswicklungen gegenüber den Balunwicklungen in noch zu beschreibender Weise einen vorgegebenen Abstand haben.

Ausführungsbeispiele eines Baluntransformators nach der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung eines Baluntransformators nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Baluntransformators nach der Erfindung mit isolierenden Platten,

Fig. 3 eine Draufsicht eines weiteren Baluntransformators nach der Erfindung,

Fig.4 ein einfaches Diagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Baluniransformators nach der Erfindung und

Fig.6 und 7 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Balantrans-, jrmators nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Baluntransformator nach der Erfindung dargestellt, mit dem eine erdunsymmetrische Impedanz Zu in eine symmetrische Impedanz Za transformiert wird, die kleiner als die Impedanz Zv ist. Die Balunwicklung besteht aus einem Koaxialkabel 11 mit einer charakteristischen Impedanz Zu das in mehreren Windungen N_p auf einen Magnetkern 12 aufgebracht ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist Np = 6.

Beide Enden des Außenleiters 14 des Koaxialkabels 11 sind miteinander und mit Erde verbunden, dieser Punkt gehört zu dem erdunsymmelrischen Anschluß. Der andere erdunsymmetrische Punkt 15 ist mit dem Innenleiter 16 des Koaxialkabels 11 an dessen einem Ende verbunden. Die erdunsymmetrische Impedanz Zv erscheint zwischen dem Punkt 15 und Erde.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist das Koaxialkabel in seiner Mitte aufgetrennt, wodurch eine Trennstclle 18 gebildet ist. Der Innenleiter 16 ist von der einen Hälfte des Kabels, beispielsweise der linken Hälfte, entweder entfernt oder an der Trennstelle 18 mit dem Außenleiter dieser Hälfte verbunden. Der Innenleiter 16 der rechten Hälfte des Kabels ist über die Trennstelle mit dem Außenleiter 14 der linken Hälfte des Kabels 11

verbunden. Die Balunwicklung hat einen gewissen Abstand gegenüber dem Magnetkern 12, wodurch dielektrische und magnetische Verluste minimal gehalten werden. Die Abstände können am besten dadurch verwirklicht werden, daß zwei elektrisch isolierende Platten 20 und 2J auf den beiden Seiten des Kerns in der in Fig.2 gezeigten Weise angeordnet sind und die Wicklung durch Öffnungen 22 dieser Platten 20 und 21 hindurchgeführt ist

Die Impedanz an der Unterbrechungsstel!» 18 ist symmetrisch und weist den Wert Zu auf. Bei dem Baluntransformator gemäß der Erfindung sind die in F i g. 1 gezeigten Klemmen 25 und 26 des symmetrischen Anschlusses nicht an die Trennstelle 18 angeschaltet. Sie sind vielmehr mit dem Außenleiter 14 der Balunwicklung an Punkten verbunden, die gegenüber dem Erdanschluß jeweils einen Abstand haben, der durch vorgegebene übereinstimmende Windungszahlen festgelegt ist Jeder Punkt 25 und 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit dem Außenleiter in einem Abstand von zwei Windungen gegenüber Erde verbunden, so daß die Windungsabstände beider Punkte zum Erdanschluß übereinstimmen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Außenleiter 14 des Kabels 11 als ein symmetrischer Autotransformator verwendet. Wenn die Balunwicklung, die durch den Außenleiter 14 gebildet ist, kurz ist, gerechnet in Einheiten der Wellenlänge, so steht die symmetrische Impedanz Zb an den Punkten 25 und 26 mit der symmetrischen Impedanz Zc, an der Trennstelle 18, die gleich der Impedanz Zu ist, in folgendem Zusammenhang:

Z_n = Z₀(NJN/ = Z_V{NJN/ (I)

N
In diesem Ausdruck ist—^- die Anzahl der Windungen

zwischen jedem Symnietrieanschlußpunkt und Erde. ' ^ ist die Anzahl der Windungen zwischen der

Trennstelle 18 und Erde. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist /V, = 4 und N_p = 6. Daher gilt:

z_ß = z,

Der erdunsymmetrische Strom /„, der in dem Innenleiter 16 und an der Innenseite des Außenleiters 14 fließt, setzt sich aus einem symmetrischen Strom h und einem Reststrom /,„ zusammen, der auf der Außenseite des Außenleiters 14 der rechten und der linken Hälfte der Balunwicklung 11 fließt. Die Symmetrie der Balunwicklung, die durch die Außenseite des Außenleiters 14 gebildet ist, gewährleistet, daß die Symmetrieanschlußpunkte elektrisch gegenüber Erde bei allen Frequenzen Symmetrien sind. Der Frequenzbereich, in dem Zb im wesentlichen gleich 4/9 Zc ist, bestimmt sich nach dem Frequenzbereich, in dem der Strom /„, gering gegenüber dem Strom //, ist. Es gilt also:

K L

Z₁₁

Hierbei ist Zm der Wert der Impedanz der Induktivität, die durch die Gesamtzahl der Windungen N₁, des Außenleiters 14 der Balunwicklung 11 gebildet wird. In F i g. 1 sind sechs Windungen vorgesehen.

Bei tiefen Frequenzen, bei denen die Wicklungslänge, gerechnet in Wellenlängeneinheiten, gering ist, liegt

eine induktive Impedanz der Wicklung vor, und die Größe dieser Impedanz ist direkt proportional dem Produkt aus der Frequenz f, dem Kernquerschnitt A, der relativen Kernpermeabilität μ_Γ und des Quadrats der Gesamtzahl der Windungen, d. h. N_p ². Bei einer hohen Frequenz /Ά, bei der die gesamte elektrische Länge der Balunwicklung ungefähr einer halben Wellenlänge entspricht, ist die Impedanz Zm der Balunwicklung ohmisch, und ihr Wert bestimmt sich durch die Transformatorverluste. Bei einer noch höheren Frequenz ist die Impedanz Zmder Balunwicklung kapazitiv, und ihre Größe fällt auf einen geringen Wert bei der Frequenz ff ab, wenn die elektrische Länge der Wicklung ungefähr einer vollen Wellenlänge entspricht. Die Größe der kapazitiven Reaktanz bei einer Frequenz f, die etwas geringer als die Frequenz ff ist, ist proportional fr—f und umgekehrt proportional dem Durchmesser der Balunwicklung. Deshalb wird die maximale Bandbreite für einen Baluntransformator geringer Leistung erreicht, indem ein Kern hoher Permeabilität μ_Γ mit einem kleinen Querschnitt A verwendet wird, der mit einer großen Anzahl Windungen Np aus einem Koaxialkabel geringen Durchmessers bewickelt ist.

Einige weitere Faktoren müssen beim Aufbau eines Baluntransformators hoher Leistung berücksichtigt werden. Diese betreffen die maximale Flußdichte in dem Magnetkern hoher Permeabilität, die dielektrische Festigkeit der Wicklungsisolation und das Erfordernis der Wärmeableitung aus dem Transformatorkern und den Wicklungen. Alle Magnetkerne hoher Permeabilität hauen eine maximale zulässige Flußdichte B_n, die durch die zulässigen Nichtlinearitäten des Magnetkernmaterials bestimmt ist, welche direkt proportional mit der Flußdichte B ansteigen. In einem Baluntransformator ist die Flußdichte oder Induktion B des Magnetkerns proportional VJf -Np-A, wodurch erkennbar wird, daß die maximale Induktion immer bei der niedrigsten Betriebsfrequenz auftritt.

Beim Aufbau eines Baluntransformators hoher Leistung ist die Größe V₁₁ eine bekannte Funktion der Betriebsleistung und der geringstmöglichen Betriebsfrequenz fi. Diese Parameter führen zu der Forderung, daß das Produkt N_p ■ A so groß sein muß, daß die Induktion B bei der niedrigsten Betriebsfrequenz unter ihrem obersten Grenzwert bleibt. Oft ist es erforderlich, Leiter mit großem Durchmesser und niedrigem Widerstand zu verwenden, und zwar insbesondere für die Balunwicklung, und den Baluntransformator in ein öl hoher dielektrischer Festigkeit einzutauchen, um den geforderten Isolationswiderstand zwischen den Wicklungen zu verwirklichen und die Wärme von den Wicklungen und dem Kern abzuführen. Die Dielektrizitätskonstante des Öls verringert die Frequenz fr, bei der die Balunwicklung die Länge einer vollen Wellenlänge hat, und der große Durchmesser der Wicklung verringert die Impedanz Zm bei Frequenzen, die etwas unterhalb der Frequenz /Hiegea Das öl und der Durchmesser der Wicklungsleiter haben jedoch bei niedrigen Frequenzen keine merkliche Wirkung auf die Impedanz Zm.

Das normale Ergebnis dieser Überlegungen besteht darin, daß ein Baluntransformator hoher Leistung einen Kern mit großem Querschnitt A wenige Windungen N_p und eine große Wicklungslänge aufweist, so daß, verglichen mit einem Baluntransformator geringer Leistung, die untere Grenzfrequenz angehoben wird und die obere Grenzfrequenz niedriger wird, wodurch sich eine verringerte Gesamtbandbreite ergibt In Fig.3 ist ein Baluntransformator nach der Erfindung dargestellt, der eine symmetrische Impedanz Zb erzeugt, die größer als die erdunsymmetrische Impedanz Zu ist. Die bei der Anordnung nach F i g. 3 mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 übereinstimmenden Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dieser Baluntransformator enthält außer der Balunwicklung 11 eine symmetrische Impedanzwandelwicklung 30, die aus Leiterteilen 31 und 32 besteht und die

ίο Anschlußpunkte 25 und 26 über die Trennstelle 18 hinweg mit dem Außenleiter 14 verbindet. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, besteht die symmetrische Impedanzwandelwicklung 30 aus einem Leiter 31, der um den linken Teil des Kerns gewickelt ist und den Anschlußpunkt 26 mit dem Außenleiter 14 auf der rechten Seite der Trennstelle verbindet, sowie aus einem Leiter 32, der um die rechte Seite des Kerns gewickelt ist und den Anschlußpunkt 25 mit dem Außenleiter 14 auf der linken Seite der Trennstelle verbindet.

Wenn die elektrische Länge der Wicklung 30 klein gegenüber der Wellenlänge ist, so ist die symmetrische Impedanz Zb an den Punkten 25 und 26 abhängig von der symmetrischen Impedanz Z_c an der Trennstelle 18, damit aber auch von der erdunsymmetrischen Impedanz Zu die gleich der Impedanz Za ist, nach der Beziehung

Z_n =

(4)

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind

Np = 6 Windungen vorgesehen, da von der Trennstelle

18 bis nach Erde jeweils drei Windungen vorgesehen

sind. N₅ beträgt 18, da die Gesamtzahl der Windungen von jeder symmetrischen Anschlußklemme bis nach Erde aus sechs Windungen der symmetrischen

Impedanzwandelwicklung 30 und drei Windungen der

Balunwicklung 11 besteht, so daß sich insgesamt neun

Windungen ergeben. Es gilt daher:

Z_n = (!8/6(²Z₁, = 9Z₁,

(5)

Da die Balunwicklung il und die Impedanzwandelwicklung 30 symmetrisch gegenüber Erde angeordnet sind, sind die Anschlußpunkte für den symmetrischen Anschluß bei allen Frequenzen gegenüber Erde elektrisch symmetriert. Die untere Frequenzgrenze

dieser Anordnung ist durch die Impedanzverhältnisse und die Leistungsverhältnisse bestimmt, wie sie für die in F i g. 1 gezeigte Anordnung bereits beschrieben wurden. Die Impedanzanpassung dieses Baluntransformators bei hohen Frequenzen wird ferner durch den Abfall der Impedanz Z_M der Balunwicklung bei den hohen Frequenzen bestimmt, gleiches gilt für die zuvor beschriebene Balunanordnung. Ein zusätzlicher Gesichtspunkt ist jedoch bei dem Baluntransformator nach Fig.3 zu berücksichtigen, da dort die symmeirische Impedanzwandelwicklung 30 vorgesehen ist

Diese Wicklung und der Außenleiter 14 der Balunwicklung 11 bilden eine aus zwei Leitern bestehende Übertragungsleitung. Wenn die Länge dieser Leitung ein beträchtlicher Bruchteil einer Wellenlänge ist, so ist es zur Erzielung einer reflexjonsfreien Übertragung längs dieser Leitung erforderlich, die charakteristische Impedanz Zo dieser Leitung so einzustellen, daß sie mit dem Impedanzwert längs der symmetrischen Impedanzwandelwicklung in Zusammenhang steht, der sich von Zc = Zu an der Trennstelle bis Zb ändert, wobei er im Ausfuhrungsbeispiel gleich 9Zu an den symmetrischen Anschlußpunkten 25 und 26 ist

Die charakteristische Impedanz einer aus zwei Leitern bestehenden Übertragungsleitung ist eine Funktion des Logarithmus des Verhältnisses des gegenseitigen Leiterabstandes zu ihren Durchmessern. Bei einer Anordnung nach der Erfindung werden die Durchmesser nicht geändert. Der Abstand zwischen den Leitern wird jedoch verändert, indem die Abstände zwischen den Windungen der Balunwicklung und den Windungen der Impedanztransformationswicklung 30 von der Trennstelle 18 in Richtung der Anschlüsse 25 und 26 erhöht werden.

Zum Betrieb bei Frequenzen, bei denen die elektrische Länge der symmetrischen Transformationswicklung geringer als ungefähr 1/3 der Wellenlänge ist, reicht es aus, wenn die mittlere charakteristische Impedanz der äquivalenten Übertragungsleitung gleich

gemacht wird. Zum Betrieb bei höheren Frequenzen ist es erforderlich, die charakteristische Impedanz Z₀ kontinuierlich von dem Wert Z_u/2 an der Trennstelle längs der Wicklung bis zu einem Wert Zß/2 an den symmetrischen Anschlüssen zu ändern. Dies wird durch Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der Balunwicklung 11 und den benachbarten Windungen der symmetrischen Impedanzwandelwicklung 30 erreicht. Diese Verhältnisse können besser an Hand der Fig.4 erklärt werden. Dort ist die aus zwei Leitern bestehende Übertragungsleitung, die durch den Außenleiter 14 der Balunwickiung 11 und die Impedanzwandelwicklung 30 gebildet ist, durch Leiter 11 a und 30a dargestellt. Zur Änderung der charakteristischen Impedanz dieser Leitung wird der Abstand zwischen den beiden Leitern von einem Ende 33 bis zum anderen Ende 34 der Leitung erhöht. Die isolierenden Platten 20 und 21, die in F i g. 2 gezeigt sind, eignen sich besonders gut zur Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der Wicklungen. Dies erfolgt durch Anordnung geeigneter Öffnungen 22 in jeder Platte und Führung der Wicklung durch diese öffnungen hindurch.

Die Länge der symmetrischen Impedanzwandelwicklung 30 nimmt, in Wellenlängeneinheiten gerechnet, bei höheren Frequenzen zu. Sie erreicht ferner einen beachtlichen Wert, wenn ein großer Magnetkern für hohe Leistungen verwendet wird. Durch Einstellung der Abstände zwischen den Windungen der beiden Wicklungen wird jedoch die Auswirkung der Länge der symmetrischen Impedanzwandelwicklung wesentlich verringert, so daß der Baluntransformator nach der Erfindung bei hoher Frequenz und bei hoher Leistung betrieben werden kann.

In Fig.3 ist jeder der Leiter der Transformationswicklung 30 auf eine andere Hälfte des Kerns 12 gewickelt Falls erwünscht, kann jeder Leiter einige Windungen auf jeder Kernhälfte aufweisen. Dies kann sich dahingehend vorteilhaft auswirken, daß die Spannungsdifferenz zwischen einander benachbarten Windungen der Balunwicklung und der Transformationswicklung minimal gehalten wird, so daß auch die dielektrische Beanspruchung der Windungsisolation minimal ist Eine solche Wicklungsanordnung kann auch zur Erzielung der gewünschten Variation der charakteristischen Impedanz Zo der Transformationswicklung vorteilhaft sein.

Eine derartige Anordnung ist in F i g. 5 dargestellt die einen Hochleistungs-Baluntransformator mit einer symmetrischen Impedanz Z_B zeigt die gleich 49/4 Zuist Bei diesem Baluntransformator sind die Trennstellc 18 und die Transformationswicklung 30 auf einander gegenüberliegenden Seite des Magnetkerns 12 angeordnet. Spannungsdifferenzen zwischen einander benachbarten Windungen der beiden Wicklungen sind im gesamten Baluntransformator minimal gehalten. Die dielektrische Beanspruchung der Wicklungsisolation und des Kerns ist daher gleichfalls minimal. Das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise

ίο dann anzuwenden, wenn die obere Leistungsgrenze des Baluntransformators durch die zulässige dielektrische Beanspruchung bestimmt ist.

Die Erfindung ist nicht auf Baluntransformatoren mit Wicklungen aus Koaxialkabel beschränkt. Falls erwünscht kann die Balunwicklung auch eine halbe Wicklung aufweisen, die aus einer unsymmetrischen Dreidrahtleitung besteht, bei der der Mittelleiter den Mittelleiter der Übertragungsleitung bildet und die beiden Außenleiter parallel zum Außenleiter der

Übertragungsleitung liegen. Die andere Hälfte der Balunwicklung besteht dann aus einem einzigen Leiter. Eine solche Anordnung ist in F i g. 6 dargestellt. Die Balunwicklung ist mit 40 bezeichnet, die Dreidrahtleitung ist mit 41 bezeichnet. Der Mittelleiter ist mit 42, die Außenleiter sind mit 43 und 44 bezeichnet. Die Übertragungsleitung 41 ist auf den Kern 12 ausgehend vom erdunsymmetrischen Ende aus aufgewickelt, wo auch der Mittelleiter 42 mit dem erdunsymmetrischen Anschlußpunkt 15 verbunden ist, während die Leiter 43 und 44 geerdet sind. An der Trennstelle 45 sind die Enden der beiden Außenleiter über einen Leiterteil 45a miteinander verbunden und liegen ferner an dem symmetrischen Anschluß 25, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Diese zeigt eine Seitenansicht des in F i g. 6 dargestellten Baluntransformators und verdeutlicht die elektrischen Verbindungen an dem symmetrischen Ende 45.

Der Mittelleiter 42 ist mit dem Einzelleiter 46 verbunden, der die andere Hälfte der Balunwicklung bildet, ferner liegt er an der anderen symmetrischen Anschlußklemme 26. Der Einzelleiter 46 ist auf die andere Hälfte des Kerns aufgewickelt, sein anderes Ende ist geerdet. Er hat eine Induktivität pro Längeneinheit, die gleich der Induktivität pro Längeneinheit der beiden Außenleiter 43 und 44 ist.

Der Baluntransformator mit der Dreidraht-Übertragungsleitung hat den Vorteil gegenüber einem Baluntransformator mit einer Wicklung aus Koaxialkabel, daß höhere Werte der charakteristischen Impedanz Zu der Balunwicklung erreicht werden können, während ein großer Durchmesser des Mittelleiters beibehalten wird. Der in F i g. 6 gezeigte Baluntransformator entspricht dem Spezialfall Zb = Zu, so daß keine Impedanztransformation eintritt Wenn mit diesem Baluntransformator eine symmetrische Impedanz Zb erzeugt werden soll, die kleiner als Zu ist so wird ein symmetrischer Anschlußpunkt mit dem Leiter 46, der andere mit den Leitern 43 und 44 verbunden, wie dies auch ähnlich in Fig. 1 dargestellt ist Andererseits kann die in Fig.6 gezeigte Anordnung auch so betrieben werden, daß die Impedanz Zb größer als die Impedanz Zu ist indem man symmetrische Impedanztransformationswicklungen

vorsieht wie sie in F i g. 3 und 5 gezeigt sind

Vorstehend wurden einige Ausführungsformen von Baluntransformatoren beschrieben, mit denen ein Hochleistungsbetrieb und/oder ein breitbandiger Betrieb verwirklicht werden kann, wobei zugleich auch eine Impedanztransformation stattfindet Ein gemeinsa-

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mes Merkmal aller Baluntransformatoren dieser Art besteht darin, daß ein einziger Kern vorgesehen ist, auf den die Balunwicklung aufgewickelt ist. An einer Trennstellle der Balunwicklung erscheint eine symmetrische Impedanz Zc die gleich der erdunsymmetrischen Impedanz Ziy ist. Bei den meisten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die symmetrischen Anschlüsse mit der Balunwicklung an Punkten verbunden, die nicht an der Trennstelle liegen, so daß sich eine symmetrische Impedanz Zb ergibt, die kleiner als die erdunsymmetrische Impedanz (Fig. 1) ist. Ferner ist eine Verbindung der symmetrischen Anschlüsse über eine Impedanztransformationswicklung mit der Trennstelle möglich (Fig.3 und 5). Für Betrieb bei hohen Frequenzen und/oder hoher Leistung sind die Abstände zwischen der Balunwicklung und der Impedanztransfor-

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'5 mationswicklung so eingestellt, daß die Auswirkung der Länge der Impedanztransformationswicklung, gerechnet in Einheiten der Wellenlänge bei höheren Frequenzen, minimal gehalten ist. Ferner kann auch ein großer Magnetkern verwendet werden. Um die dielektrische Beanspruchung und die Magnetkernverluste möglichst gering zu halten und die Abstände zwischen den Wicklungen einstellen zu können, werden zwei mit Öffnungen versehene isolierende Platten verwendet, die auf den beiden Seiten des Kerns angeordnet sind (F i g. 2), wobei die verschiedenen Wicklungen durch die Öffnungen der Platten hindurchgeführt sind. Es wurden auch Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen entweder ein Koaxialkabel oder eine Dreileiter-Übertragungsleitung für die Balunwicklung verwendet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

QA&

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Als Impedanzwandler arbeitender Balun transformator mit einem Magnetkern hoher Permeabilitat, der mit einer Balunwicklung aus einer unsymmetrischen Leitung mit einem Mittel- bzw. Innenleiter und einem bzw. zwei Außenleitern mit einem erdunsymmetrischen und einem symmetrischen Anschluß versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Balunwicklung (11) eine erste Teilwicklung auf einem ersten Teil des Magnetkerns (12) zwischen dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) und einer Trennstelle (18) und eine zweite Teilwicklung auf einem zweiten Teil des Magnetkerns (12) zwischen der Trennstelle (18) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) aufweist, daß der Mittel- bzw. Innenleiter (16) der ersten Teilwicklung an der Trennstelle (18) mit dem bzw. einem Außenleiter (14) der zweiten Teilwicklung direkt verbunden ist, wodurch an der Trennstelie (18) eine symmetrische Impedanz mit dem Wert einer erdunsymmetrischen Impedanz Zu des erdunsymmetrischen Anschlusses (15) erscheint, und daß die Teilwicklungen an Abgriffen bei gegenüber dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) übereinstimmenden Windungszahlen mit Symmetrieanschlüssen (25, 26) verbunden sind, zwischen denen eine symmetrische Impedanz Zb mit einem gegenüber der Impedanz Zu unterschiedlichen Wert erscheint.

2. Baluntransformator nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Windungszahl -^der Balunwicklung (11) zwischen der Trennstelle (18) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) gegenüber der

Windungszahl -^- zwischen jedem Symmetrieanschluß (25, 26) und dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) unterschiedlich ist.

3. Baluntransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieanschlüsse (25, 26) einen vorgegebenen übereinstimmenden Windungsabstand gegenüber dem erdunsymmetrischen Anschluß (15) haben und mit der jeweiligen Teilwicklung direkt verbunden sind.

4. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Stirnseiten des Magnetkerns (12) anliegend jeweils eine isolierende Platte (20,21) mit darin vorgesehenen Windungsöffnungen (22) vorgesehen ist und daß die Balunwicklung (U) durch die Windungsöffnungen (22) hindurchgeführt ist.

5. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Symmetrieanschluß (25, 26) über eine Impedanztransformationswicklung (30) mit den Abgriffen verbunden ist.

6. Baluntransformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Impedanztransformationsteilwicklungen (31, 32) übereinstimmender Windungszahl vorgesehen sind.

7. Baluntransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Impedanztransformationswicklung (30) durch Windungsöffnungen der isolierenden Platten (20, 21) hindurchgeführt ist, so f>.s daß sich vorbestimmte Abstände zwischen der Impedanztransformationswicklung (30) und dem Magnetkern (12) und den Windungen der Balunwicklung (11) und der Impedanztransformationswicklung (30) ergeben.

8. Baluntransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Balunwicklung (11) aus Koaxialkabel besteht