DE2243786C3 - Übertrager mit Widerstandstransformation - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Übertrager mit einer Widerstandstransformation von 4 :1 zwischen je einem erdsymmetrischen und einen erdunsymmetrisehen Ein- und Ausgang, bei dem zwei Paare von miteinander verketteten Spulen gleicher Windungszahlen vorgesehen sind und die Klemmen des symmetrischen Ein- bzw. Ausganges über je eine erste Spule verschiedener Spulenpaare an Erde liegen, während die beiden zweiten Spulen dieser Spulenpaare zwischen diese Klemmen und die Klemmen des erdunsymmetrischen Aus- bzw. Einganges eingeschaltet sind.

Bei transistorisierten Gegentaktstufen für Hochfrequenzverstärkung, wie sie z. B. in Kurzwellen- und 4s Fernsehsendern verwendet werden, besteht die Notwendigkeit, deren erdsymmetrisch geschaltete Einbzw. Ausgänge entweder direkt oder über abgeschirmte Speiseleitungen mit den Aus- bzw. Eingängen einseitig geerdeter vorhergehender bzw. nachfolgender Ver- so stärkerstufen zu verbinden und dabei auch Impedanzunterschiede auszugleichen.

AufgaDe der Erfindung ist es daher, einen Übertrager zu schaffen, der zusätzlich zu^r Widerstandstransformaiion die insbesondere in Eingangs- und Ausgangskrei- -,5 sen von breitbandig verstärkenden, transistorisierten Gegenlaktstufen, z. B. in breitbandigen AM-, Einseitenband-, Kurzwellen- und Fernsehsendern und in Endstufen für Mehrkanalverstärker notwendigen Symmetriereigenschaften bei unsymmetrischer Belastung in einem «0 breiten Frequenzband aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zwei Paare von miteinander verketteten Spulen gleicher Windungszahlen mit einander entgegengesetztem Wikkelsinn angeordnet sind und daß zwischen die Klein- <>s men des erdunsymmetrischen Aus- bzw. Einganges und deren vorgeschaltete Spulen der Spulenpaare zwei weitere, miteinander verkettete Spulen doppelter Win

dungszahl eingeschaltet sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es wesentlich, daß alle Spulen auf einem gemeinsamen Kern sitzen, wobei die Spulen eines Spulenpaares erfindungsgemäß von je einem Mittelleiter und einem Mantel eines Koaxialkabels gebildet werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß durch einfache und billige Maßnahmen, nämlich die Anordnung aller Spulen auf einem gemeinsamen Schalen- oder Ringkern, die Anbringung zweier zusätzlicher Spulen und die Umkehrung des Wickelsinnes zweier Spulen sowie die Erdung eines weiteren Punktes der Schaltung ein Übertrager mit einer Widerstandstransformaiion 4 :1 geschaffen wird, der gegenüber den bisher bekannten Übertragern wesentlich bessere Symmetriereigenschaften bei gegenüber Erde unsymmetrischer Belastung aufweist und die Verwendung zusätzlicher Symmetrierübertrager erübrigt, wodurch eine wesentliche Platz- und Kostenersparnis erzielbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen Breitbandverstärker, in dem zwei erfindungsgemäße Übertrager eingesetzt sind;

F i g. 2 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Übertragen- in der üblichen Darstellung unter Berücksichtiguiife des Wickelsinnes der einzelnen Wicklungen;

F i g. 3 zeigt schließlich eine konkrete Ausführung der Erfindung unter Verwendung von Koaxialkabeln.

Der in Fig.] dargestellte Gegentaktverstärker erhält sein Eingangssignal als Wechselspannung gegen Erde, seine zur Verstärkung dienenden, in Gegentakt arbeitenden Transistoren 1 und 2 sind jedoch symmetrisch zur Erde angeordnet und die Ausgangsspannung wird wieder als Spannung gegen Erde geliefert. Demgemäß ist sowohl zwischen dem Eingang 3 des Verstärkers einerseits und den Transistoren I₁ 2 andererseits als auch zwischen den letzteren und dem Ausgang 4 je ein Übertrager 5 bzw. 6 einzuschalten, der die entsprechenden Potentialumstellungen ermöglicht sowie eine Anpassung der unterschiedlichen Impedanzen aneinander bewirkt.

Die erdsymmetrischen Anschlußklemmen der Übertrager 5,6 sind mit den Buchstaben A und B, der Erdanschluß mit E und die erdunsymmetrische Anschlußklemme mit dem Buchstaben C bezeichnet. Die Erdanschlüsse £der Übertrager 5 bzw. 6 sind wechselstrommäßig durch Kapazitäten 7 bzw. 8 hergestellt, die eine Trennung des Wechselspannungssignals von den über diese Erdanschlüsse zuzuführenden Speise-Gleichspannungen der Transistoren 1 und 2, nämlich der Basisspannung LJb am Übertrager 5 und der Betriebs-(Kollektor-)Gleichspannung am Übertrager 6 ermöglichen.

Im einzelnen ist der erfindungsgemäße Übertrager in der in F i g. 2 dargestellten Weise aufgebaut:

Die erdsymmetrischen Anschlußklemmen A und B des Ein- bzw. Ausganges sind über je eine erste Spule Ll bzw. L2 zweier, mit einander entgegengesetztem Wickelsinn angeordneter Paare von miteinander verketteten Spulen LX, LV und L2, LT an die Klemme E, die zumindest wechselstrommäßig Erdpotential führt, angeschlossen. Die beiden zweiten Spulen LY und L2' dieser Spulenpaare Li, LY und L2, LT führen von den Anschlußklemmen A und B über die Spulen L3 bzw. IJi' zu den erdunsymmetrischen Klemmen C und £des Aus- bzw. Einganges. Die Spulen L3 und ZJ', die im Beispiel aus Mittclleiter und Mantel eines Koaxialkabels mit einem Wellenwidersland von 50 Ohm bestehen, haben die doppelte Windungszahl der Spulen LX,

LV und Ll, L2\ die untereinander gleiche Windungszahlen aufweisen und aus Mittelleiter und Mantel eines Koaxialkabels mit einem Wellenwiderstand von 25 Ohm bestehen.

Allgemein gilt, daß in zwei fest miteinander gekoppelten Wicklungen einer Spule rrvt großer Längsinduktivität sowie bei einem idealen Übertrager jeweils entgegengesetzt gerichtete, gleich große Ströme fließen.

Bei erdsymmetrischer Belastung des niederohmigen Ein- bzv/ Ausganges, d.h., bei gleich großen Impedan- ig zen zwischen Anschlußklemme A und Erde sowie zwischen Anschlußklemme B und Erde werden daher alle aus Koaxialkabel» geformten, fest miteinander gekoppelten Spulen bifilar, d. h. entgegengesetzt von gleich großen Strömen durchflossen und bringen daher weder ; im einzelnen noch in ihrer Gesamtheit eine magnetisierende Wirkung auf den Kern des Übertragers hervor.

Daher tritt eine Spannungs- und Stromverteilung nur auf Grund der Werte der Wellenwiderstände und Windungslängen der einzelnen Spulen ein.

Ein von einer Stromquelle, z. B. einer Verstärkerstufe gelieferter hochfrequenter Strom fließt über die Anschlußklemme C, durch die Spulen L3 und LV, über einen ersten Verzweigungspunkt D zur Anschlußklemme B und von dieser über die angeschlossene Last zu- :< rück zur Anschlußklemme A und über einen zweiten Verzweigungspunkt F, durch die Spulen L2' und LV über die Anschlußklemme F. zur Stromquelle zurück.

Ein gleich großer Strom fließt auf Grund der oben besprochenen Regel vom zweiten Verzweigungspunkt Fdiirch die Spule L\ zur Erde und von dieser durch die Spule L2 zum ersten Verzweigungspunkt D und ebenfalls über Anschlußklemme B über die Last und über die Anschlußklemme A zurück zum zweiten Verzweigungspunkt F. In der Last fließt also ein Strom, der ;<; doppelt so groß ist als der von der Stromquelle, z. B. einer Verstärkerstufe, gelieferte Strom. Bei einem Übertrager bedeutet ein Verhältnis von 1 :2 zwischen den Ein- und Ausgangsströmen ein Verhältnis zwischen den zugehörigen Widerständen von 4:1.

Die gleich großen Ströme bedingen in den gleichen Spulen L\ und L2 auch gleich große Spannungsabfälle, so daß zwischen Erde und erstem Verzweigungspunkt D einerseits und zwischen Erde und zweitem Verzweigungspunkt F andererseits einander gleich große, ent- 4·, gegengesetzte Potentialdifferenzen auftreten, so daß die beiden Verzweigungspunkte D, Fund damit die Anschlußklemmen A, B bezüglich Erde symmetrisches Potential aufweisen.

Bei diesem ungestörten Zustand mit erdsymmetrischer Last bildet diese zusammen mit den beiden Spulen Ll und L2 eine über die Spulen LV und L2' aptrespeiste, abgeglichene Brücke, bei der in der über trde verlaufenden Diagonale kein Strom fließt.

Bei unsymmetrischer Belastung ist diese Brücke aber nicht abgeglichen und der über die Diagonale fließende Unsymmetriestrom fließt entweder durch die Spule L2 zu und über die Last zur Klemme A oder er fließt von der Klemme ßüber die Last zu und durch die Spule Li ab, je nachdem, ob der mit der Klemme A oder der Klemme B verbundene Teil der Last eine kleinere Impedanz aufweist. Der Stromkreis schließt sich in beiden Fällen durch die Spulen L2' und L3', über die Stromquelle und durch die Spulen L3 und LV, wobei sich in den Spulen £3 und Li' die magnetisierende Wirkung des Unsymmetriestromes auf den Kern des Übertragers aufhebt, in den übrigen, vom Unsymmetriestrom durchflossenen Spulen, nämlich LV, L2 und L2' bzw. L\, LV und LT aber summiert. Daher wirkt die Anordnung für den Unsymmetriestrom als Drossel, wodurch dieser sehr klein gehalten wird.

Die zur Erzielung dieser günstigen Wirkung vorgenommene Erdung der Verbindungsleitung zwischen den Spulen H und Ll erfordert noch eine erfindungsgemäße Anordnung, nämlich die neuartige Einschaltung der Spulen L3 und L3', durch die die Potentiale der dem erdunsymmetrischen Eingang näher liegenden Anschlüsse der Spulen LV und LT um einen Betrag, der vorteilhaft der halben Eingangsspannung entspricht, verschoben werden. Eine Veränderung in der Widerstandstransformation von 4 : ) tritt deshalb nicht auf, da diese zusätzlichen Spulen aus einem Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm gewickelt sind und daher der Übergang in die restliche Schaltung ohne Sprung des Wellenwiderstandes erfolgt. Einem Betrachter, der die Schaltung von den. dem erdunsymmetrischen, höherohmigen Eingang näher liegenden Abschlüssen der Spulen LV und LT aus betrachtet, zeigt sich diese nämlich als Reihenschaltung zweier Spulen mit einem Wellenwiderstand von je 25 Ohm, also mit einem Eingangswiderstand von 50 Ohm. Ein Betrachter hingegen, der die Schaltung von den Klemmen A, B aus betrachtet, sieht eine Parallelschaltung von zwei Spulen, deren Wellenwiderstand je 25 Ohm beträgt. Damit ergibt sich für diesen Betrachter ein Eingangswiderstand von 12,5 Ohm.

Auch daraus ist wieder die Widerstandstransformation von 4 : 1 ersichtlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Übertrager mit einer Widerstandstransformation von 4 :1 zwischen je einem erdsymmetrischen und einem erdunsymmetrischen Ein- und Ausgang, bei dem zwei Paare von miteinander verketteten Spulen gleicher Windungszahlen vorgesehen sind und die Klemmen des erdsymmetrischen Ein- bzw. Ausganges über je eine erste Spule verschiedener Spulenpaare an Erde liegen, während die beiden zweiten Spulen dieser Spulenpaare zwischen diese Klemme und die Klemmen des erdunsymmetrischen Aus- bzw. Einganges eingeschaltet sind, d a durch gekennzeichnet, daß die zwei Spulenpaare mit einander entgegengesetztem Wickelsinn angeordnet sind und daß zwischen die Klemmen des erdunsymmetrischen Aus- bzw. Einganges und deren vorgeschalteten Spulen der zwei Spulenpaare zwei weitere miteinander verkettete Spulen doppelter Windungszahl eingeschaltet sind.

2. Übertrager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spulen auf einem gemeinsamen Kern sitzen.

3. Übertrager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen jedes Spulenpaares aus je einem Mittelleiter und einem Mantel eines Koaxialkabels bestehen.

IS