DE2612758A1

DE2612758A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur aufteilung von hf-leistung

Info

Publication number: DE2612758A1
Application number: DE19762612758
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Spinner; Leo Treczka
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2612758B2; FR2345853B1; FR2345853A1

Description

Dipl.-lng. Curt Wallach ^D'P'--^|n9- 6ünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 Mühchen 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 25. MOTZ 1976

Unser Zeichen: 3.5 i^j χ .

Spinner GmbH, Elektrotechnische Fabrik, 8OOO München 2 Erzgießereistraße 33

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufteilung von HF-Leistung

Beispielsweise in Sendeanlagen ist es erforderlich, eine HF-Leistung in mehrere nach Betrag und Phase gleiche Anteile aufzuteilen. Insbesondere ergibt sich dabei die Notwendigkeit einer Leistungshalbierung, beispielsweise dann wenn ein Sender seine HF-Leistung an zwei Halbantennen abstrahlen soll. Zu diesem Zweck wurden bisher entweder angepaßte T-Verteiler oder j5dB Hichtkoppler benutzt. Schwierigkeiten ergeben sich in beiden Fällen bei der Übertragung eines breiten Frequenzbandes. In derartigen Sendeanlagen wird jedoch gefordert, daß die Antennen in einem Frequenzbereich f^ : fg » 1 ϊ 2 betriebssicher arbeiten und die folgenden Bedingungen erfüllen:

1.) Die den Teilantennen über die Ausgänge des Verteilers gelieferten Leistungen sollen nach Betrag und Phase gleich sein.

2.) Die Dämpfung von jedem der Ausgänge zum Sender soll möglichst groß sein und ebenso soll eine hohe Entkopplung zwischen den nach den Antennen führenden Ausgängen vorhanden sein.

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3.) Die Anpassung in einen der Ausgänge hineingemessen soll einen möglichst geringen Reflexionsfaktor besitzen.

Die Bedingungen 2.) und 3·) werden z. Beispiel mit einem als 3dB-Richtkoppler ausgebildeten Zweifachverteiler sehr gut erfüllt. Die Dämpfung zum Sender beträgt 3dB und die gegenseitige Entkopplung der beiden Ausgänge ist größer als 25 dB. Der Reflexionsfaktor ist ebenfalls günstig und wurde in einem Ausgang mit r <0,05 gemessen. Die Bedingung 1«) wird aber bei einem derartigen 3 dB-Richtkoppler nur sehr schlecht erfüllt und Messungen haben ergeben, daß die beiden Leistungen an den Ausgängen eine Betragsdifferenz von ca. 0,6 dB und eine Phasendifferenz von ca. 45° an den beiden Seiten des Übertragungsbereiches aufweisen können.

Ein angepaßter T-Verteiler oder Vielfachverteiler erfüllt zwar die Bedingung 1.) gut und es konnten Betragsdifferenzen von weniger als 0,1 dB und eine Phasendifferenz von weniger als 5° erreicht werden. Dagegen werden die Bedingungen 2.) und 3·) schlecht erfüllt* Die Dämpfung zum Sender wurde mit nur ca. 1,85 dB festgestellt und die Entkopplung der beiden Ausgänge betrug nur ca. 5 dB* während der Reflexionsfaktor in einem Ausgang größer als 0,5 war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Energieaufteilung breitbandig derart vorzunehmen, daß sämtliche der drei genannten Bedingungen gleichzeitig in optimaler Weise erfüllt werden, d.h. unter Vermeidung der den bekannten Verteilern anhaftenden Nachteile.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die ankommende Gesamtleistung F in einem ersten 3dB-Richtkoppler in zwei um 90° phasenverschobene halbe Teilleistungen aufgeteilt wird, daß diese Teilleistung P/2 in zwei

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Mehrfachverteilern in eine der Zahl (n) der Zweige entsprechende Zahl von Teilleistungen P/2n aufgeteilt werden, und daß je zwei um 90° phasenverschobene Teilleistungen P/2n in je einem weiteren jJdB-Richtkoppler unter Phasendrehung der jeweils einen Teilleistung P₀/2n addiert werden. Dadurch entsteht jeweils eine der gewünschten Aufteilung "n" entsprechende Teilleistung P/n.

Durch die Verzweigung der Leistungen und ihre Wiedervereinigung in je einem weiteren Richtkoppler wird eine Kompensation eines jeden Phasenfehlers gewährleistet, der im ersten Richtkopjpler eingeführt wurde.

Auf diese Weise wird es möglich, eine gegebene HP-Leistung in jede Zahl von Teilleistungen aufzuteilen, wobei die Zahl der Teilleistungen von der Zahl der Zweige abhängt, die von den Mehrfachverteilern ausgehen. Eine Mehrfachaufteilung kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auch dadurch erfolgen, daß mehrere Anordnungen in Kaskade geschaltet werden, d.h. der Ausgang der weiteren Richtkoppler wird über Verteiler paarweise einer weiteren Gruppe von Richtkopplern zugeführt.

Wie eingangs erwähnt, besteht sehr häufig das Problem, eine gegebene Sendeleistung zu halbieren und durch zwei Antennen zur Hälfte abzustrahlen. In diesem speziellen Fall wird das Verfahren nach der Erfindung in der Weise durchgeführt, daß die von dem ersten jSdB-Richtkoppler abgenommenen zwei um phasenverschobenen halben Teilleistungen P/2 in zwei T-Verteilern in vier Viertelleistungen P/4 aufgeteilt werden, und daß je zwei um 90° phasenverschobene Viertelleistungen P/4 in je einem weiteren JdB-Richtkoppler unter Phasendrehung der jeweils einen Viertelleistung zu jeweils einer Halbleistung P/2 addiert werden.

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Sehaltungstechnisch wird die gestellte Aufgabe allgemein ' dadurch gelöst, daß die Anschlüsse 2, 3 des am Anschluß 1 mit der Gesamtleistung gespeisten ersten JdB-Richtkopplers mit den Eingängen zweier Mehrfachverteiler verbunden sind, daß die Ausgänge des ersten Verteilers mit den Anschlüssen 3 weiterer Richtkoppler verbunden sind, während die Ausgänge des zweiten Verteilers an die Anschlüsse 2 dieser weiteren Richtkoppler angeschaltet sind, und daß an den Anschlüssen 1 dieser weiteren Richtkoppler die Teilleistungen P/n abgenommen werden. Die spezielle Aufgabe der Halbierung einer Leistung wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an zwei kreuzweise gegenüberliegende Ausgänge des ersten Richtkopplers zwei T-Verteiler angeschlossen sind, deren Ausgänge paarweise in Je einem weiteren Richtkoppler in der V/eise vereinigt werden, daß sie kreuzweise gegenüberliegenden Eingängen zugeführt werden. Durch die beiden ausgangsseitig angeschlossenen Richtkoppler wird nicht nur bewirkt, daß die 90°-Phasenversehiebung des ersten Richtkopplers in der V/eise aufgehoben wird, daß an den Ausgängen des so gebildeten Zweifachverteilers gleiche Phasen stehen, sondern es werden auch die eingeführten Phasenfehler kompensiert. Der erste Richtkoppler, dem die Gesamtleistung P_Q zugeführt wird, muß natürlich für diese Leistung bemessen sein. Dagegen brauchen die übrigen Richtkoppler jeweils nur für die Teilleistungen P₀Zn dimensioniert zu werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Schaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten Zweifachverteilers für Leistungshalbierung.

Im Verteilereingang wird ein 3 dB-Richtkoppler K benutzt, an dessen Anschluß 1 die volle Sendeleistung P_Q gelegt wird, während der Anschluß 4 mit dem Abschlußwiderstand R_Q abgeschlossen ist. Die Anschlüsse 2 und 3 des Richtkopplers K_Q sind mit angepaßten T-Verteilern V₁ bzw. V₂ über zwei elektrisch gleichlange Zuleitungen verbunden. Die Ausgänge der Verteiler V₁ bzw. Vg

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«ind über vier elektrisch gleich lange Leitungen mit zwei weiteren, einander gleichen 3 dB-Richtkopplern K₁ und K₂ verbunden. Dabei sind die beiden Ausgangsleitungen des Verteilers V₁ an die Eingänge 3 der Richtkoppler K₁ bzw. Kg angeschlossen, die in ihren Anschlüssen 4 mit gleichen Abschlußwiderständen R₁ bzw. R₂ abgeschlossen sind.

Die Ausgangsleitungen des Verteilers V₂ sind an die Klemmen der Richtkoppler K₁ bzw. Kg angeschlossen, an deren Klemmen die halbe elektrische Leistung Pq/2 abgenommen wird.

Die Funktion der Schaltungsanordnung ist die folgende: . .

Die dem Richtkoppler K- am Anschluß 1 angebotene HF-Leistung P wird an den Anschlüssen 2 und 3 mit einer Phasendifferenz von 90° als halbe Leistung Pq/2 abgenommen. Diese halbe Leistur wird in den T-Verteilern V₁ und V₂ nochmals geteilt in vier Viertelleistungen P_/^* wobei die beiden von dem Verteiler V₂ ausgehenden Viertelleistungen gegenüber den vom Verteiler V₁ ausgehenden Viertelleistungen um 90° verschoben sind. Diese t Viertelleistungen werden den Richtkopplern K₁ und K₂ an den Anschlüssen 2 und 3 zugeführt. Am Ausgang 1 der Richtkoppler K₁ und K₂ erscheint nunmehr jeweils die halbe Leistung P_Q/2 mit gleicher, aber gegenüber der Eingangsleistung P_Q um 90° verschobener Phasenlage. Die reflektierte Leistung jeder Halbantenne wird mit je ein Viertel von den Abschlußwiderständen R₁ und R₂ aufgenommen.

Bei einem praktisch ausgeführten Zweifachverteiler dieser Bauart ergab sich als höchste Abweichung in dem betrachteten Frequenzbereich eine Betrag3differenz von weniger als 0,1 dB und eine Phasendifferenz von weniger als 5 · Die Entkopplung der beiden auf die Antennen geschalteten Ausgänge betrug mehr als 25 dB und die Dämpfung zum Sender 3 dB· Die Reflexion von einem Aus-

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gang zum Sender betrug weniger als 0,05.

Soll die zur Verfugung stehende Gesamtleistung in mehr als zwei Teilleistungen aufgeteilt werden, dann müssen die Verteiler V^ und V₂ je soviele Ausgänge η aufweisen, wie es der gewünschten Aufteilung entspricht und diese Ausgänge werden paarweise einer entsprechenden Anzahl η von Richtkopplern zugeführt.

Patentansprüche :

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.j Verfahren zum Aufteilen von HP-Leistung in ^ mehrere nach Betrag und Phase im wesentlichen gleiche Anteile,

dadurch gekennzeichnet, daß die ankommende Gesamtleistung P in einem ersten jJdB-Richtkoppler in zwei um 90° phasenverschobene halbe Teilleistungen aufgeteilt wird, daß diese halben Teilleistungen P_Q/2 in zwei Mehrfachverteilern in eine der Zahl (n) der Zweige entsprechende Zahl von Teilleistungen P_Q/2n aufgeteilt werden und daß je zwei um 90° phasenverschobene Teilleistungen P_Q/2n in je einem weiteren 3dB-Richtkoppler unter Phasendrehung der jeweils einen Teilleistung P_o/2n zu jeweils einer Teilleistung P_Q/n addiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

zum Aufteilen von HP-Leistung in zwei gleiche Hälften,

dadurch gekennzeichnet, daß die von dem ersten ^dB-Richtkoppler abgenommenen zwei um 90° phasenverschobenen halben Teilleistungen P_Q/2 in zwei T-Verteilern in vier Viertelleistungen P₀A aufgeteilt werden, und daß je zwei um 90° phasenverschobene Viertelleistungen P_Q/4 in je einem weiteren ^dB-Richtkoppler unter Phasendrehung der jeweils einen Viertelleistung zu jeweils einer Halbleistung P_Q/2 addiert werden.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, . dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (2, 3) des am Anschluß (1) mit der Gesamtleistung gespeisten ersten 3dB-Richtkopplers (K_Q) mit den Eingängen zweier Mehrfachverteiler (V₁, V₂) verbunden sind, daß die Ausgänge des ersten Verteilers (V-,) mit den Anschlüssen (3) weiterer Richtkoppler verbunden sind, während die Ausgänge des Verteilers (Vp) an die Anschlüsse (2) dieser weiteren Richtkoppler angeschaltet sind, "und daß an den Anschlüssen (1) der weiteren Richtkoppler jeweils die Teilleistung P /n abgenommen wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (2, 3) des am Anschluß (1) mit der Gesamtleistung P_Q gespeisten ersten 3dB-Richtkopplers (K_Q) mit den Eingängen zweier T-Verteiler (V·,, Vp) verbunden sind, daß die Ausgänge des ersten Verteilers (V₁) mit den Anschlüssen (3) zweier weiterer Richtkoppler (K-,, Kp) verbunden sind, während die Ausgänge des zweiten Verteilers (Vp) an die Anschlüsse (2) der weiteren Richtkoppler (K₁, K₂) angeschaltet sind, und daß an den Anschlüssen (1) der weiteren Richtkoppler (K₁, K₂) die halbe Leistung P_Q/2 abgenommen wird.·

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeic hnet,

daß die Anschlüsse (4) der 3dB-Richtkoppler ( (K , K₁* K₂) mit einem Widerstand R bzw. R₁ bzw, R₂ abgeschlossen sind, die dem Wellen-Widerstand des 3dB-Richtkopplers entsprechen.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen den Ausgängen (2) bzw. (3) des Richtkopplers (K ) und den Verteilern (V₁ bzw. Vp) elektrisch gleich lang sind.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeic hnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen den Verteilern (V₁ bzw. V₂) und den Eingängen (2 bzw. 3) der Richtkoppler (K₁ bzw. K₂) elektrisch gleich lang sind.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die 3dB-Richtkoppler (K_Q, K₁ und K₂) in Dämpfungsverlauf, Phase und Reflexionsverhalten gleich sind.

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die T-Verteiler (V₁ und Vg) elektrisch gleich sind.

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10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die 3dB-Richtkoppler (K_Qt K₁, K₂) in ihrer Kopplung in an sich bekannter Weise einstellbar sind.

11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere An Ordnungen in Kaskade geschaltet sind.

12. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtkoppler K_Q in den Dimensionen für die Leistung P , und die Richtkoppler K₁ ... K

p
für ο ausgelegt sind.

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