Anordnung zur Verteilung empfangener HF-Energie mit Anschlusssteckdose zum Anschluss von Rundfunk- und /oder Fernsehgeräten an Antennenanlagen Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf bau liche Massnahmen an Anschlusssteckdosen zum An schluss von Fernsehgeräten an Antennenanlagen, durch die die elektrischen Eigenschaften dieser für den Teilnehmeranschluss in Wohnhäusern oder der gleichen bestimmten Steckdosen verbessert werden. Durch die Erfindung soll in erster Linie der Fern sehempfang auf sehr kurzen elektrischen Wellen in den Fernsehbändern IV bzw. V verbessert werden.
Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass es bereits bekannt ist, für die Ankopplung von Empfängern in Gemeinschaftsantennenanlagen soge nannte Richtkoppler zu verwenden, die für eine derartige Aufgabe wegen ihrer geringen Koppel dämpfung und der Unterdrückung von Reflexionen besonders geeignet sind. Die Auskopplung der Emp fangsenergie erfolgt dabei praktisch rückwirkungsfrei und die in den Koppelgliedern vernichtete Energie bleibt sehr gering, so dass sich für die Gesamtanlage eine gute Wirtschaftlichkeit ergibt.
Die Anordnung mit Anschlusssteckdose zum An schluss von Rundfunk- und/oder Fernsehgeräten an Antennenanlagen nach der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Richtkoppler, der ein Leitungsstück aufweist, das in den freien Raum zwischen einem oder mehreren Steckbuchsenaggre- gaten der Antennensteckdose und einem die Dose umschliessenden Aufputz- oder Unterputzgehäuse ein gebaut ist.
Zweckmässig wird der Richtkoppler auf der Chassis- oder Grundplatte der Anschlusssteck- dose gehaltert, so dass eine Dosenkappe oder der- gleichen jederzeit ungehindert abgenommen werden kann. Hierfür ist es vorteilhaft, das zum Richt- koppler gehörende Leitungsstück freitragend zwi schen dessen Anschlussklemmen in der Steckdose zu halten.
Die Anschlusssteckdosen sind insbesondere so wohl bei in ihrer Spannung bezüglich des Masse potentials symmetrischen als auch bei unsymme trischen Leitungen oder Kabel anwendbar. Insbe sondere kann der Richtkopplereinbau bei Einfach steckdosen angewendet werden, die nur zum An schluss eines Fernsehempfängers ausgebildet sind, so wie auch bei Doppelsteckdosen, die sowohl zum Anschluss von Fernsehgeräten als auch von Rund funkgeräten dienen können.
Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, dass die Anschlusssteckdose in Form einer Einfachsteckdose ausgebildet ist, die in ihrer Mitte ein konzentrisches Steckbuchsenaggregat für den Anschluss an eine kon zentrische bzw. unsymmetrische Antennenverteilungs- leitung enthält, dem der Richtkoppler in dem freien Ringraum zwischen Buchsenaggregat und Dosen wandung baulich so zugeordnet ist, dass er die un symmetrische Antennenleitung an das Buchsenaggre- gat ankoppelt.
Bei symmetrischen Systemen kann die Dose ebenfalls in Form einer Einfachsteckdose ausgebildet werden, die jedoch ein aus Parallel buchsen bestehendes Steckbuchsenaggregat für den Anschluss an eine symmetrische Antennenverteilungs- leitung enthält, dem der Richtkoppler im Raum zwischen den Buchsen und der Dosenwandung bau- lieh so zugeordnet ist, dass er die symmetrische An tennenleitung an das Buchsenaggregat ankoppelt.
Bei Doppelsteckdosen sind zwei Steckbuchsen aggregate vorgesehen, von denen vorzugsweise das eine Steckbuchsenaggregat zum Fernsehempfänger- anschluss ausgebildet und über den eingebauten Richt- koppler angekoppelt ist, während das andere Steck buchsenaggregat vorzugsweise zum Rundfunkemp fang ausgebildet und über Koppelelemente für den Mittel-, Lang- und UKW-Bereich angekoppelt ist.
Bei unsymmetrischen Systemen kann man die Anschlusssteckdose mit einem oder mehreren, vor zugsweise konzentrischen Steckbuehsenaggregaten für den Anschluss an eine konzentrische bzw. unsymme trische Antennenverteilungsleitung ausrüsten, wobei der Richtkoppler gegenüber dem Massepotential un symmetrisch in die Dose eingebaut ist.
Bei symmetrischen Systemen kann die Dose mit einem oder mehreren, vorzugsweise je aus Parallel buchsen bestehenden Steckbuchsenaggregaten für den Anschluss an eine geschirmte oder ungeschirmte Antennenverteilungsleitung ausgerüstet werden, wo bei der Richtkoppler symmetrisch gegenüber dem Massepotential in die Dose einzubauen ist. Dabei besteht zweckmässig der Richtkoppler aus zwei symmetrisch angeordneten Teilkopplern. Verschie dene Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Er findung sind anhand von Zeichnungen näher er läutert.
In Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines als Doppeldose ausgebildeten Teilnehmeranschlusses dargestellt. An der mit F bezeichneten Stelle können die Spannungen der Fernsehbereiche I, III und IV/V abgenommen werden. Cl ist ein Kondensator, L1 und L2 sind Spulen, und<I>A</I> ist ein Ohmscher Ab schlusswiderstand.
Der Anschluss der Rundfunkbe reiche erfolgt an der mit LMKU bezeichneten Klemme, die durch einen Entkopplungswiderstand <I>D</I> und einen aus Blindwiderständen L., <I>L4</I> und C2 bestehenden Kreis mit dem Innenleiter J der konzentrischen Verteilerleitung V verbunden ist. Die Dose ist schematisch durch einen gestrichelten Kreis Kr angedeutet. Im Inneren der Dose ist die Ver teilerleitung V an den Stellen 1 und 2 aufgetrennt und der als eine feste Baueinheit ausgebildete Rieht- koppler K eingeschaltet.
Die Blindwiderstände L", L4 und C2 bilden für die Frequenzen des Ultra kurzwellen-Rundfunkbereiches einen Serienresonanz kreis und für den Fernsehbereich 1 einen Parallel resonanzkreis, so dass dieser durch den Rundfunkan- sehluss nicht bedämpft wird.
In Fig. 2 ist schematisch die Ankopplung an eine in ihrer Spannung bezüglich des Massepotentials symmetrische Leitung unter Verwendung von Richt- kopplern dargestellt. Die Verteilerleitung besteht aus den Einzelleitern 3 und 4, an die Richtkoppler 5 und 6 angekoppelt sind, die auf einer Seite durch einen symmetrischen Verbraucherwiderstand 8 und auf der anderen Seite ebenfalls symmetrisch durch Abschlusswiderstände 9 und 10 und auf den oberen Frequenzbereich abgestimmten Serienresonanzkreise 11 und 12 abgeschlossen sind.
In Fig. 3 ist der mechanische Aufbau einer Anschlussdose dargestellt, wobei der Abschlussäeckel abgenommen ist. Auf dem Chassis 15 ist zu beiden Seiten die Verteilerleitung 16 angeschlossen. Der Innenleiter dieser konzentrischen Verteilerleitung ist an die Anschlussklemmen 17 und 18 geführt, an die zugleich der Innenleiter 19 des Richtkopplers 20 angeschlossen ist. Die Koppelschleife 21 ist an einem Ende mit dem Innenteil der konzentrischen An schlussbuchse 22 verbunden.
Das andere Ende kann über einen Reihenschwingkreis 23, 24 und einen Abschlusswiderstand 25 mit der auf Massepotential liegenden Aussenbuchse der Steckverbindung leitend verbunden werden. Zur Isolation der Anschlu3- klemme gegenüber dem Chassis 15 ist eine Isolier stoffplatte 26 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt eine Doppelsteckdose in Unterputz- cl in Draufsicht bei abgenommenem Deckel. Sie enthält ein konzentrisches Steckbuchsenaggregat F für den Fernsehempfängeranschluss und ein zweites konzentrisches Steckbuchsenaggregat LMKU für den Rundfunkgeräteanschluss. Die Leitungsschleife des Richtkopplers K ist dem Buchsenaggregat F räumlich zugeordnet und koppelt diese an die Verteilungs leitung an.
Zur Ankopplung des Rundfunk-Steck- buchsenaggregates dienen übliche Koppelglieder G für den Mittel-, Lang- und Ultrakurzwellenbereich. Eine solche Doppelsteckdose kann in gleicher Weise als Aufputzdose gebaut werden.
Fig. 5 zeigt eine Doppelsteckdose für symmetri sche Systeme, die ein erstes Parallelbuchsenaggregat P1 für den Fernsehempfängeranschluss und ein zweites Parallelbuchsenaggregat P., für den Rund funkempfängeranschluss enthält.
Dem Aggregat Pf sind zwei symmetrisch gegenüber dem Massepotential eingebaute Richtkoppler K, K., baulich zugeordnet, während dem Buchsenaggregat P, übliche Ankopp- lungsglieder G1, G2 symmetrisch für den Ultrakurz-, Kurz-, Mittel-, Langwellenbereich zugeordnet sind. Auch die symmetrische Richtkopplerdose kann in Aufputz- oder Unterputz-Ausführung ausgebildet werden.
Es ist zweckmässig, in der Anschlusssteckdose eine gesonderte Kammer vorzusehen, die einen geschütz ten Raum für die Aufnahme des Richtkopplers und gegebenenfalls vorhandener sonstiger Bauelemente bildet. In dieser Kammer können der Richtkoppler und die gegebenenfalls vorhandenen Bauelemente feuchtigkeitsdicht eingegossen werden. Es ist zweck mässig, die Kammer für die Aufnahme des Richt- kopplers und der Bauelemente auf der Rückseite der Dose anzubringen und die Anschlussklemme der Dose auf der Vorderseite, so dass der Kabelanschluss ohne Herausnehmen der Dose aus der Wand möglich ist.
Der Richtkoppler und die gegebenenfalls vor handenen zugehörigen Bauelemente können auch in Form einer gedruckten Schaltung ausgeführt und in die Dose eingefügt werden. Es kann auch zweck mässig sein, den für den Einbau der Dosenteile und des Richtkopplers vorgesehenen Doseneinsatz als Press- oder Spritzteil aus Kunststoff auszubilden, der einschliesslich der Kammer oder sonstiger Vorrichtun gen für die Aufnahme des Richtkopplers sowie der zugehörigen Bauelemente einteilig hergestellt ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Er weiterung des Frequenzbereiches bei Anordnungen der vorliegenden Art und bezieht sich auf eine Anord nung zur Ein- oder Auskopplung von Spannungen eines breiten Frequenzbandes in eine oder aus einer durchgehenden Leitung unter Verwendung von aus Koppelschleifen bestehenden Richtkopplern von 7/4 Länge, die an einem Ende mit einem Be lastungswiderstand und am anderen Ende mit einem Verbraucherwiderstand bzw. dem Innenwiderstand einer Spannungsquelle reflexionsfrei abgeschlossen sind, insbesondere zur Verwendung in Gemeinschafts antennenanlagen.
Es ist bekannt, für die Ankopplung von Emp fängern in Gemeinschaftsantennenanlagen Richtkopp- ler zu verwenden, die für eine, derartige Aufgabe wegen ihrer geringen Koppeldämpfung und der Unterdrückung von Reflexionen besonders geeignet sind. Die Auskopplung der Empfangsenergie erfolgt dabei praktisch rückwirkungsfrei und die in den Koppelgliedern vernichtete Energie bleibt sehr gering, so dass sich für die Gesamtanlage eine gute Wirt schaftlichkeit ergibt.
Da die Richtkoppler jedoch mit Koppelschleifen bestimmter Länge ausgebildet sind, haben derartige Anordnungen einen starken Frequenzgang und ihre günstigen Eigenschaften bleiben nur in einem relativ schmalen Frequenzbereich erhalten. Wenn die Länge der Koppelschleife, wie dies in der Regel üblich ist, zu A",/4 einer mittleren Frequenz f", gewählt wird, so ergibt sich nur für den Frequenzbereich zwischen f",/2 und 1,5 f", eine hinreichend niedrige Kopplungsdämpfung.
Zur Verbreiterung des durch einen Richtkoppler übertragbaren Frequenzbereiches sind Breitbandrichtkoppler bekanntgeworden, bei denen das Verhältnis von induktiver Kopplung zu kapazitiver Kopplung wenigstens annähernd gleich dem Produkt aus dem Wellenwiderstand der Durch gangsleitung und dem Wellenwiderstand der Ab zweigleitung ist und bei denen die miteinander ge koppelten Teile ein stark unterschiedliches Fort pflanzungsmass aufweisen.
Zur Einhaltung dieser Vorschriften sind Richtkoppler spezieller Bauart er forderlich, die insbesondere hinsichtlich des Aufbaues der Koppelschleifen in Form von mäander- oder zickzackförmigen Leitern einen besonderen Aufwand notwendig machen. Eine Übertragung eines grossen Frequenzbandes wird schliesslich auch dadurch er möglicht, dass die Dämpfung der Abzweigleitung im Vergleich zur Durchgangsleitung stark erhöht wird.
Dies bedeutet zwar eine Verbesserung hinsichtlich der Breite des zu übertragenden Frequenzbandes, die ausgeprägt geringe Koppeldämpfung und die hohe Sperrdämpfung für Reflexionen werden dadurch aber ungünstig beeinflusst.
Die Aufgabe besteht nun darin, die innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches auftretenden günstigen Eigenschaften eines Richtkopplers zu er halten und eine Anordnung zu schaffen, die es er möglicht, ein breites Frequenzband mit geringer Dämpfung zu übertragen. Derartige Anordnungen sind deshalb auch für die Verwendung in Gemein schaftsantennenanlagen geeignet, bei denen an der Anschlussdose für den Fernsehempfang die Fernseh bänder I, III und gegebenenfalls IV und V abge nommen werden sollen.
Dies wird dadurch erreicht, dass die elektrische Länge der Koppelschleife zu einem ungeradzahligen Vielfachen einer Viertelwel lenlänge einer im oberen zu übertragenden Frequenz bereich liegenden Frequenz derart gewählt ist, dass der Richtkoppler die obere noch zu übertragende Frequenz mit ausreichend geringer Dämpfung über trägt und dass auf der Seite des Abschlusswider- standes frequenzabhängige Schaltmittel vorgesehen sind, weiche diese Seite des Richtkopplers für Fre quenzen des unteren zu übertragenden Frequenz bereiches hochohmig erscheinen lassen,
für den oberen zu übertragenden Frequenzbereich dagegen derart niederohmig sind, dass in diesem Frequenz bereich der Richtkoppler praktisch mit dem Ab schlusswiderstand reflexionsfrei abgeschlossen bleibt. Durch eine derart aufgebaute Anordnung bleiben die günstigen Eigenschaften des Richtkopplers im oberen Frequenzbereich in vollem Masse erhalten, was insbesondere im Hinblick auf die bei höheren Frequenzen auftretende grössere Dämpfung der l',#Tie- derführungsleitungen und die Reflexionen an den Anschlussstellen von besonderer Bedeutung ist.
Da die Dämpfungskurve eines Richtkopplers, dessen Koppelschleife wesentlich kürzer wird als .1/4, stark ansteigt, müsste bei einer derartigen Anordnung für die tieferen Frequenzen eine starke Dämpfung in Kauf genommen werden. Die Koppelschleife bildet ein induktiv und kapazitiv mit der durchgehenden Leitung gekoppeltes Leitungsstück, das an einem Ende durch den Verbraucherwiderstand und am anderen Ende durch den Abschlusswiderstand ab geschlossen ist.
Durch die auf der Seite des Ab schlusswiderstandes eingefügten frequenzabhängigen Schaltmittel wird das den Abschlusswiderstand ent haltende Ende der Koppelschleife bei tieferen Fre quenzen hochohmig und im Abschlusswiderstand wird keine Energie verbraucht. Bei den höheren Frequen zen ist der Widerstand dieser Schaltmittel gering und der Richtkoppler bleibt auch an dem dem Ver braucherwiderstand abgewandten Ende reflexionsfrei abgeschlossen, so dass die günstigen Eigenschaften des Richtkopplers für diese Frequenzen voll zur Wirkung kommen.
Eine besonders vorteilhafte Aus gestaltung erfährt der Richtkoppler dadurch, dass in Reihe mit dem Abschlusswiderstand ein Serienre sonanzkreis eingeschaltet ist, dessen Resonanzfre- quenzen im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegt.
Eine weitere Verbesserung der Breitbandigkeit der Anordnung ergibt sich dadurch, dass auf der Seite des Abschlusswiderstandes nach der Koppel schleife zunächst die frequenzabhängigen Schaltmittel eingefügt und parallel zur Koppelschleife und zu den frequenzabhängigen Schaltmitteln eine Querindukti- vität eingeschaltet ist, die zusammen mit den fre- quenzabhängigen Schaltmitteln und der Induktivität der Koppelschleife einen Parallelresonanzkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz im unteren zu übertragen den:
Frequenzbereich, z. B. im Fernsehband I, liegt. Auf diese Weise wird die Dämpfung der Kopplungs anordnung für die unteren Frequenzen weiter ver ringert, weil dieser Parallelkreis wie ein Saugkreis wirkt und deshalb eine verstärkte Energieauskopp- lung erfolgt. Die parallel zur Koppelschleife und den frequenzabhängigen Schaltmitteln eingeschaltete Querinduktivität ist zweckmässig so gewählt, dass sie für den oberen zu übertragenden Frequenzbereich hochohmig erscheint und deshalb dort nicht störend in Erscheinung tritt.
Die beschriebene Anordnung ist gleichermassen bei in ihrer Spannung bezüglich des Massepotentials symmetrischen oder unsymmetrischen Leitungen oder Kabeln anwendbar. Bei symmetrischen Leitungen ist lediglich dementsprechend ein symmetrischer<B>Ab-</B> schlusswiderstand und eine symmetrische, aus beiden Leitungen koppelnde Schleife für den Richtkoppler notwendig.
Es ist ferner möglich, mit der angegebenen Kopp lungsanordnung auch Spannungen eines breiten Fre quenzbandes, z. B. vom Ausgang eines Breitband verstärkers auf eine Verteilungsleitung, einzukoppeln.
Der Richtkoppler kann innerhalb eines koaxialen Kabels oder an einer Bandleitung angebracht oder in Form einer gedruckten Schaltung oder dergleichen ausgebildet sein, die auch die frequenzabhängigen Schaltmittel enthalten kann.
Der Richtkoppler wird bei Gemeinschaftsanten- nenanlagen, z. B. für die Fernsehbänder I, III, IV, V innerhalb der Teilnehmer-Anschlusssteckdosen ange bracht, gleichgültig wie diese ausgebildet sind (z. B. Einfach- oder Doppeldose, z. B. für Rundfunk- und Fernsehanschluss). Auch Kombinationen mit weiteren Filtern oder Weichen zur Erzielung besonderer Ei genschaften sind möglich.
In Fig. 6 ist eine Antennenanlage dargestellt, die aus Fernsehantennen FI, FIII, FIV/V sowie einer Antenne U für den Ultrakurzwellenrundfunk empfang und z. B. einer Stabantenne LMK für den Lanb, Mittel-, Kurzwellenempfang besteht. Dabei kann eine oder auch mehrere der hier dargestellten Antennen je nach den örtlichen Empfangsverhält nissen entfallen. Die Zusammenschaltung der An tennen erfolgt über eine nur schematisch angedeutete Weiche W, an die sich eine z. B. koaxiale Verteiler leitung V anschliesst.
Zwischen den Antennen und der Verteilerleitung V können auch Verstärker ein- gesetzt sein. Die Verteilerleitung, die auch aus mehre ren einander parallel geschalteten Stammleitungen bestehen kann, ist am Ende durch den Widerstand Z reflexionsfrei abgeschlossen. Für die Auskopplung der Frequenzen der Fernsehbänder sind Richtkoppler vorgesehen, die aus einer parallel zum Innenleiter J der Verteilungsleitung V verlaufenden Koppel schleife K bestehen.
Diese Koppelschleife K ist an einem Ende durch den über den Antennenstecker S angeschlossenen Verbraucherwiderstand R und am anderen Ende durch den Abschlu sswiderstand A re flexionsfrei abgeschlossen. In Serie zum Abschluss widerstand A ist ein aus einem Kondensator Cl und einer Spule L1 bestehender Serien-Resonanzkreis eingeschaltet. Zwischen der Spule L1 und dem Abschlusswiderstand <I>A</I> ist eine Querinduktivität <I>L,</I> eingefügt.
Das Frequenzverhalten der Anordnung ist aus Fig. 7 ersichtlich, wo der Dämpfungsverlauf des Richtkopplers in Abhängigkeit von der Frequenz qualitativ dargestellt ist.
Die ausgezogene Kurve b bezeichnet den Verlauf der Dämpfung eines Richt- kopplers, der für den Empfang der Fernsehbänder IV/V aufgelegt ist, d. h. die elektrische Länge der Koppelschleife K beträgt etwa ein Viertel einer mitt leren Wellenlänge des Fernsehbandes IV/V. Die Dämpfung des Richtkopplers K steigt im Bereich der Fernsehbänder I und 1I stark an.
Durch die Ein schaltung des Serienresonanzkreises L1, Cl, dessen Resonanzfrequenz im Bereich der Fernsehbänder IV/V liegt, wird für die niedrigeren Frequenzen der Abschlusswiderstand A gegen Masse durch einen sehr hochohmigen kapazitiven Widerstand abgeschlossen, und dadurch ein Energieverbrauch im Widerstand A unterbunden.
Die gesamte ausgekoppelte Energie der Fernsehbänder I und III gelangt also direkt in den Verbraucherwiderstand R und die Dämpfungs- kurve entspricht etwa der mit c bezeichneten Kurve in Fig. 7. Die Frequenz, auf die der Richtkoppler und der Serienresonanzkreis L1, Cl abgestimmt ist, verhält sich zur oberen noch zu übertragenden Fre quenz zweckmässig etwa wie 1: 1,5.
Durch die Quer induktivität L., ergibt sich zusammen mit den Elementen Cl und L1 und der verteilten Kapazität und Induktivität der Koppelschleife K ein Parallel resonanzkreis, der als Saugkreis wirkt und zweck mässig auf eine mittlere Frequenz im Fernsehband I abgestimmt ist. Der Verlauf der Dämpfung bei dieser Anordnung ist mit d bezeichnet (strichpunk tierte Linie). Dabei ergibt sich ein Anstieg der Dämp fung im UKW-Rundfunkbereich, so dass diese Fre quenzen durch die Fernsehanschlüsse nur wenig be- dämpft werden.
In Gemeinschaftsantennenanlagen, bei denen die einzelnen Teilnehmer über gemeinsame Verteilerlei tungen versorgt werden, können durch die von den Oszillatoren der Empfangsgeräte ausgehenden Ober wellen Störungen bei anderen Empfangsgeräten her vorgerufen werden. Dies gilt besonders für solche Fälle, in denen die einzelnen Teilnehmer verschiedene Programme gleichzeitig empfangen. So kann z. B. beim Empfang einer Sendung innerhalb des Fernseh bandes III diese erste Oberwelle des Oszillators dieses Empfangsgerätes in das Fernsehband IV/V fallen und bei einem auf diesen Bereich abgestimmten G2r@t Störungen hervorrufen.
Es ist bekannt, zur gegenseitigen Entkopplung der Empfangsgeräte die Ankopplung der Teilnehmer an die Verteilerleitung über Ohmsche Widerstände vor zunehmen, deren Wert so zu bemessen ist, dass die Störungen ausreichend bedämpft werden. Es ist auch möglich, durch die Einschaltung von auf die Stör frequenz abgestimmten Filtern zwischen dem Emp fangsgerät und der Verteilerleitung die Störungen von der Verteilerleitung und damit von den anderen Emp fangsgeräten fernzuhalten.
Bei der Entkopplung mit tels Ohmscher Widerstände wird neben der Unter drückung der Störungen auch eine starke Bedämp- fung der Nutzenergie vorgenommen, so dass der Nutzpegel entsprechend stark angehoben werden muss, was einen grossen Aufwand an Verstärkern zur Folge hat. Durch die Entkopplung mittels die Oberwellen sperrender Filter ist zwar eine selektive Bedämpfung möglich; gleichzeitig werden aber auch diejenigen Nutzspannungen mit gesperrt, die im Be reich der Störfrequenzen liegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, dem die Auf gabe zugrunde liegt, diesen Schwierigkeiten, in mög lichst einfacher Weise zu begegnen und trotz starker Bedämpfung der Störspannungen eine möglichst ge ringe Schwächung für die Nutzfrequenzen zu erzielen, bezieht sich auf eine Fernsehempfangseinrichtung für mehr als einen an eine gemeinsame Verteilerleitung angeschlossenen Teilnehmer unter Verwendung von Richtkopplern zur Auskopplung der Fernsehanten- nenspannungen für die einzelnen Teilnehmer und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppeldämpfung und die Richtdämpfung der einzelnen Richtkoppler derart gewählt sind, dass für jeden Richtkoppler die Summe sowohl aus dem Wert seiner eigenen Koppel dämpfung und dem Wert der Richtdämpfung jedes der zwischen ihm und der Antenne liegenden Richt- koppier als auch aus dem Wert seiner eigenen Richt- dämpfung und der Koppeldämpfung jedes der zwi schen ihm und dem Ende der Verteilerleitung liegen den Richtkoppler mindestens so gross gewählt ist,
dass von einem Empfangsgerät ausgehende Störun gen bei anderen Geräten mit Sicherheit nicht mehr störend in Erscheinung treten.
Durch die Einhaltung dieser Bedingungen für die Dämpfungswerte nach beiden Seiten ist ein störungsfreier Empfang gewährleistet, unabhängig von der Zahl der Teilnehmer und der von ihnen empfangenen Programme. Es können also gleich zeitig Sendungen der Fernsehbänder I, III und IV/V empfangen werden. Die Koppeldämpfung und die Richtdämpfung sind dabei unter Berücksichtigung des Frequenzganges so auszulegen, dass für die gering sten Werte der Koppel- und der Richtdämpfung, d. h. in den oberen Frequenzbereichen, eine aus reichende Gesamtdämpfung gewährleistet ist.
Im Ge- gensatz zu den bekannten Entkopplungsmassnahmen ist im vorliegenden Falle der vorgeschriebene Dämp- fungswert durch die Summe zweier getrennter Dämp- fungswerte festgelegt, nämlich der Richtdämpfung und der Koppeldämpfung. Mit Koppeldämpfung ist dabei diejenige Dämpfung bezeichnet, die bei der Auskopp- lung der von der Antenne in Richtung auf das Ende der Verteilerleitung laufenden Energie auftritt.
Der gleiche Wert wie für die Auskopplung der Nutz energie aus der Verteilerleitung ergibt sich auch bei der Einkopplung der von den Oszillatoren kommen den Störenergie auf die Verteilerleitung, sofern die Störenergie in Richtung auf die Antenne ausgekoppelt wird. Umgekehrt bezeichnet die Richtdämpfung den jenigen Dämpfungswert, der bei der Auskopplung einer vom Ende der Verteilerleitung in Richtung auf die Antenne fliessenden Energie auftritt. Für die Einkopplung von Störenergie von den Teilnehmern in Richtung auf das Ende der Verteilerleitung gilt der gleiche Dämpfungswert wie für die Richtdämp fung.
Es ist also stets die Dämpfung des Richt- kopplers für den Energieübergang von der Antenne auf den Empfänger und vom Empfänger in Richtung auf die Antenne gleich gross und wird mit Koppel dämpfung bezeichnet. Ebenso ist die Dämpfung beim Energieübergang der vom Ende der Verteilerleitung in Richtung auf die Antenne fliessenden bzw. vom Empfänger in Richtung auf das Ende der Verteiler leitung ausgekoppelten Energie gleich gross und wird als Richtdämpfung bezeichnet.
Ausgehend von dieser Erkenntnis ist es möglich, die Summe der beiden Dämpfungswerte so gross zu halten, dass für die Störung eine ausreichende Bedämpfung vorhanden ist, ohne dass die Bedämpfung der Nutzenergie zu grosse Werte annimmt. Hierzu wird zweckmässig die Richtdämpfung möglichst gross und die Koppeldämp fung möglichst klein gewählt.
Für die Nutzspannun-, gen ist nur die Koppeldämpfung wirksam, für die Störspannungen dagegen die Summe der Koppel dämpfung und der Richtdämpfung. So kann z. B. die Koppeldämpfung auf den Wert 6 db eingestellt wer den, während die Richtdämpfung 35 db beträgt und sich für die resultierende Dämpfung der Störungen ein Wert von 41 db ergibt. Eine ausreichende Störun terdrückung hat sich für Dämpfungswerte etwa in der Grössenordnung von 40 db ergeben.
Es lassen sich aber auch höhere oder niedrigere Gesamtdämp fungen erzielen, je nach den für die jeweiligen Anla gen geltenden Vorschriften.
In Fig. 8 ist eine Gemeinschaftsantennenanlage mit einer Antenne LMKU für den Empfang des Lang-, Mittel-, Kurz- und Ultrakurzwellen-Rundfunk- bereiches und Antennen FI, FIII, FIV/V für den Fernsehempfang dargestellt, wobei die Indizes I, III, IV/V die entsprechenden Fernsehbänder bezeichnen.
Je nach den örtlichen Gegebenheiten können einige dieser Antennen fehlen bzw. für einzelne Bänder auch mehrere Kanalantennen vorhanden sein. Die Fernsehantennen werden über eine Weichenanord nung 27 zusammengeschaltet und über eine weitere Weiche 28 zusammen mit der LYKU-Antenne an die Verteilerleitung 29 angeschlossen. Diese Leitung ist als koaxiale Leitung ausgeführt, wobei nur der Innenleiter dieser Leitung gezeichnet ist. Das Ende der Verteilerleitung 29 ist durch einen Ohmschen Widerstand 30 reflexionsfrei abgeschlossen.
Für den Anschluss der Teilnehmer im Fernsehbereich sind Richtkoppler 31 bis 34 vorgesehen, deren Koppel schleife an einem Ende durch Ohmsche Widerstände 31a bis 34a reflexionsfrei abgeschlossen ist. Am anderen Ende der Koppelschleife sind die Steck buchsen 31b bis 34b angeschlossen, die bei koaxialen Verteilerleitungen aus konzentrisch aufgebauten Buchsen bestehen. Der Anschluss der Fernsehgeräte 31c bis 34c erfolgt über die Anschlussschnüre 31d bis 34d, in die vor dem Empfängereingang Symme trieglieder S eingeschaltet sind. Beim Betrieb z. B.
des Fernsehempfängers 32c innerhalb des Fernseh bandes III gelangen die vom Oszillator dieses Gerätes ausgehenden Oberwellen über die Anschlussschnur 32d und den Richtkoppler 32 auf die Verteilerleitung 29.
Es soll zunächst die in Richtung auf die Antenne über den Richtkoppler 32 ausgekoppelte Störenergie betrachtet werden. Beim Auskoppeln dieser Energie in Richtung auf die Antenne ergibt sich beim Richt- koppler 32 die sogenannte Koppeldämpfung (z. B. 6 db). Sofern der Fernsehempfänger 31 auf einen Kanal des Fernsehbandes IV/V eingestellt ist, kann die vom Gerät 32c ausgehende erste Oberwelle der Oszillatorspannung zu Störungen führen.
Da die von dem Richtkoppler 32 ausgekoppelte Energie jedoch in Richtung vom Ende der Verteilerleitung 29 auf die Antenne läuft, wird sie von dem Richtkoppler 31 stark gedämpft, und zwar um den Wert der Richt- koppler (z.
B. 35 db). Es ergibt sich also unabhängig von zusätzlichen Bedämpfungswerten durch Leitungs stücke, Symmetrierübertrager oder dergleichen bei den angegebenen, tatsächlich erreichbaren Einzel werten eine Gesamtstördämpfung grösser als 40 db, so dass Störungen praktisch nicht mehr in Erschei nung treten können.
Bei der Einkopplung von Störenergie des Emp fangsgerätes 32 in Richtung auf das Ende der Ver teilerleitung 29 ergibt sich eine Einkoppeldämpfung entsprechend der Richtdämpfung des Richtkopplers 32, also etwa 35 db. Bei der Auskopplung dieser Störenergie durch eines der nachfolgenden Empfangs geräte, z. B. das Empfangsgerät 33c, ergibt sich als Dämpfungswert die Koppeldämpfung, also etwa 6 db, so dass auch die in dieser Richtung ausgekoppelte Energie keine Störungen hervorruft.
Die niedrigsten Werte für die Auskoppeldämp- funergeben sich für diejenige Frequenz, für die die'-Länge der Koppelschleife gleich A/4 ist. Da die Dämpfung der Verteilerleitungen mit wachsender Frequenz zunimmt, ist es zweckmässig, die Richt- koppler auf etwa A,/4 einer mittleren Frequenz des obersten zu übertragenden Frequenzbereiches auszu legen.
Bei der dargestellten Anlage ist diese Mitten- frequenz etwa 600 MHz und liegt im Band IV/V. Mit abnehmender Frequenz nimmt die Koppeldämp fung für die Richtkoppler zu und auch die Richt- dämpfung steigt etwa im gleichen Masse an.
Für eine sichere Unterdrückung der Störspannungen der Oszillatoren muss deshalb bei der höchsten zu über tragenden Frequenz, d. h. im vorliegenden Falle für die Fernsehbänder IV/V, die Summe aus Richtdämp- fung und Koppeldämpfung mindestens dem geforder ten Wert zur Störunterdrückung, d. h. etwa 40 db, entsprechen. Für die anderen Bereiche ergibt sich damit von selbst eine ausreichend grosse Bedämpfung der Störungen.
Bei Verwendung von Richtkopplern innerhalb einer Gemeinschaftsantennenanlage, bei der alle Richtkoppler die gleichen Richtdämpfungs- und Kop- peldämpfungswerte aufweisen, ist die Forderung nach einer ausreichenden gegenseitigen Entkopplung und Unterdrückung von Störungen immer dann gewähr leistet, wenn für jeden einzelnen Richtkoppler die Summe aus seiner eigenen Richtdämpfung und seiner eigenen Koppeldämpfung bei der höchsten zu über tragenden Frequenz mindestens dem geforderten Wert entspricht.
Die beschriebene Anordnung gestattet insbeson dere auch dann einen störungsfreien Empfang, wenn die Empfangsgeräte nicht, wie bisher üblich, ge trennte Eingänge für die Fernsehbänder I/III sowie das Fernsehband IV/V enthalten, sondern nur mit einem einzigen Antennenanschluss für alle Fernseh bereiche versehen sind. Eine Anordnung dieser Art ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel mit unsymme trischen Verteilerleitungen beschränkt, sondern kann in gleicher Weise auch bei symmetrisch aufgebauten Anlagen Verwendung finden.
Da die Antennenenergie längs der Leitung in folge der Leitungsdämpfung und durch die Energie auskopplung der Teilnehmer immer kleiner wird, werden besonders bei grösserer Teilnehmerzahl die am weitesten von der Antenne entfernten Teilnehmer mit zu wenig Energie versorgt. Dieser Mangel lässt sich dadurch beheben, dass die Koppeldämpfung der Richtkoppler in Richtung auf das Ende der Verteilerleitung zunimmt, und zwar etwa in dem Masse, in dem durch Leitungsdämpfung und Ener- gieauskopplung eine Schwächung der Antennen spannung längs der Leitung auftritt. Damit ist dann der für jeden Teilnehmer ausgekoppelte Energie anteil etwa gleich gross und bleibt längs der Leitung konstant.
Zur Störunterdrückung muss dann die Richtdämpfung der Richtkoppler in Richtung auf das Ende der Verteilerleitung zunehmen, so dass die Summe aus Richtdämpfung und Koppel dämpfung den geforderten Wert nicht unterschreitet. Der Wert der Richtdämpfung kann auch für alle Richtkoppler gleich gross gewählt werden, wobei die Summe aus dem Wert der kleinsten Koppel dämpfung und der konstanten Richtdämpfung min- destens den zur Störunterdrückung erforderlichen Wert erreichen muss.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die bauliche Ausführung der für den vorliegenden Zweck benutzbaren Richtkoppler, die aus einem äusseren Schirm und zwei im Inneren dieses Schirmes angeordneten Innenleitern bestehen. Es sind Richt- koppleranordnungen bekannt, bei denen ein Koppel leiter über eine bestimmte Länge längs einer durch gehenden Leitung geführt ist, wodurch bei Ein haltung bestimmter Koppelbedingungen eine rich tungsabhängige Auskopplung von Energie möglich ist.
Derartige Anordnungen werden deshalb be sonders in der Messtech nik zur Feststellung des Vor/Rückverhältnisses, von längs einer Leitung lau fenden Wellen benutzt. Der Aufbau derartiger Richt- koppler für Messzwecke muss sehr sorgfältig vorge nommen werden. Die Koppelschleife wird meist in einem gesonderten Gehäuse untergebracht, das an beiden Enden mit Anschlussmöglichkeiten für Kabel versehen ist. Diese Richtkoppler sind für einen be stimmten Frequenzbereich ausgelegt und nicht für alle Betriebsfälle verwendbar.
Es ist auch bekannt, durch nachträgliches Ein fügen eines Koppelleiters in ein koaxiales Kabel Richtkoppler herzustellen. Beim Aufbau von Richt kopplern aus Kabeln mit einem äusseren Schirm und einem im Inneren dieses Schirmes angeordneten Innenleiter muss die Koppelschleife in einem be stimmten Bereich parallel zum Innenleiter geführt werden. Da die Koppelschleife zwischen dem Innen leiter und dem Aussenleiter angeordnet werden muss, ist es z. B. möglich, einen derartigen Richtkoppler so herzustellen, dass der Aussenleiter längs eines.
bestimmten Bereiches aufgeschnitten wird, wobei die zwischen Innen- und Aussenleiter liegende Isolation mit einer entsprechenden Vertiefung zur Aufnahme des Koppelleiters zu versehen ist. Nach dem Ein legen des Koppelleiters kann die Schnittstelle am äusseren Schirm z. B. durch Löten oder durch Über legen eines leitenden Geflechtes oder Bleches wieder verschlossen werden. Derartige Koppelanordnungen erfordern zu ihrer Herstellung einen grossen Arbeits aufwand und ergeben wegen der nicht gleichmässigen Führung der Koppelschleife keine so ausgeprägten Richteigenschaften, wie sie bei Richtkopplem nor malerweise zu erwarten sind.
Zur Erzielung einer gleichmässigen Kopplung längs des ganzen Koppelbereiches ist bei einer be kannten Richtkoppeleinrichtung der Aussenleiter eines Hochfrequenzkabels ganz oder zum Teil entfernt und in diesem Bereich der ebenfalls aus einem koaxialen Kabel hergestellten Koppelleiter auf die Aussenseite der Isolierung der koaxialen Leitung aufgelegt. Hierzu ist bei dem als Koppelleiter wir kenden Koaxialkabel die Isolation bis zu einer tan- gential an den Innenleiter anliegenden Fläche ent fernt. Der Abstand zwischen den Innenleitern der beiden Kabel ist damit durch die Dicke des Iso lationsmaterials des einen Kabels festgelegt und bleibt im Koppelbereich konstant.
Die beiden Kabel werden mit einer leitenden Umspinnung oder einem Blech umgeben, das gegen Ende des Koppelbereichs mit den Aussenleitern der beiden koaxialen Kabel ver bunden ist. Auch für diese Koppelanordnung ergibt sich eine relativ umständliche Herstellungsweise, wo bei auch der Grad der gegenseitigen Verkopplung der beiden Innenleiter durch die Dicke des Iso lationsmaterials festgelegt ist und damit von den jeweils verwendeten Kabeln abhängt.
Diese Nachteile lassen sich dadurch vermeiden, dass ein relativ kurzes Kabelstück von einem Kabel grösserer Länge abgeschnitten ist, bei dem die beiden innerhalb des Schirmes liegenden Leiter als durch gehende Innenleiter vorzugsweise mit im Vergleich zu ihrem Abstand vom Schirm geringem gegen seitigem Abstand derart angeordnet sind, dass der Wellenwiderstand der Leiteranordnung, gemessen zwi schen dem einen Innenleiter und dem Schirm, etwa den gleichen Wert aufweist wie zwischen dem zweiten Innenleiter und dem Schirm, wobei dieser Wellen- widerstandswert etwa dem herkömmlicher koaxialer Kabel entspricht und vorzugsweise 60 Ohm beträgt,
so dass dieses kurze Kabelstück in einer Steckdose in den Verlauf einer koaxialen Hochfrequenz-Ener- gieleitung reflexionsfrei einschaltbar und dort als Richtkoppler verwendbar ist.
Im Gegensatz zu den für Messzwecke verwende ten, von vornherein als selbständige Baueinheiten ausgebildeten Richtkopplern und den durch beson dere Massnahmen aus einem koaxialen Kabel durch Einführen eines Koppelleiters hergestellten Richt- kopplern wird demnach ein besonderes Richtkopp- lerkabel von grösserer Länge verwendet, von dem Leitungsstücke entsprechender Länge abgeschnitten werden können, die sich in den Anschlusssteckdosen einbauen lassen.
Damit sind zunächst die sich bei Richtkopplern daraus ergebenden Schwierigkeiten vermieden, dass die Länge der Koppelschleife in einer bestimmten Beziehung zur ausgekoppelten Wel lenlänge stehen soll. Es werden meist Koppelschlei fen von etwa A/4 Länge verwendet, weil sich für die der Wellenlänge A, entsprechende Frequenz die geringste Koppeldämpfung ergibt. Durch das Richt- kopplerkabel erübrigt sich eine umfangreiche Lager haltung, weil für jede Frequenz die entsprechenden Richtkoppler einfach durch Abschneiden von Kabel stücken passender Länge zu erhalten sind.
Die Her stellung eines solchen Kabels lässt sich im wesent lichen mit den in der Kabeltechnik üblichen Ver fahren bewerkstelligen, wobei zum Unterschied ge genüber den aus koaxialen Kabeln nachträglich her gestellten Richtkopplern für jeden Richtkoppler die gleichen Daten gelten, weil das Kabel in einem ein heitlichen Arbeitsgang hergestellt ist.
Das Mass der gegenseitigen Kopplung zwischen den beiden Innen leitern sowie die Welleüwiderstandsbedingung lassen sich mit hoher Genauigkeit einhalten, während es bei den bekannten, aus koaxialen Kabeln nach träglich hergestellten Richtkopplern, durch irgend- welche Zufälligkeiten bei der Montage mitbestimmt wird. Arbeiten am Kabel sind, abgesehen von der Vorbereitung der Anschlussstellen für die Einschal tung in eine Anschlusssteckdose, nicht notwendig.
Für die Einhaltung der Wellenwiderstandsbedin- gung, nach der der Wellenwiderstand, gemessen zwi schen den beiden Innenleitern und dem äusseren Schirm, jeweils den gleichen Wert ergeben und etwa dem eines gewöhnlichen koaxialen Kabels entspre chen soll, ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Der Wellenwiderstand zwischen dem Schirm und den Innenleitern ist vom Durchmesser des Schirmes und der Innenleiter sowie deren gegenseitigen Ab stand abhängig. Eine weitere Beeinflussung des Wel lenwiderstandes ist durch die Wahl der Dielektrizi- tätskonstante des zwischen den einzelnen Leitern angeordneten Isolationsmaterials möglich.
Die Anordnung der beiden Innenleiter des Richt- kopplerkabels erfolgt vorteilhaft derart, dass einer der Innenleiter bezüglich des äusseren Schirmes ko axial verläuft und der zweite Innenleiter den ko axialen Innenleiter wendelförmig umschlingt. Der ko axiale Innenleiter ist dabei vorteilhaft mit einer dünnen Isolierschicht umgeben, auf der der zweite Innenleiter als Blankdraht wendelförmig aufgewickelt ist.
Dadurch lässt sich der gegenseitige Abstand der beiden Innenleiter in einfacher Weise konstant hal ten, während bei einfacher Parallelführung der beiden Innenleiter beim Umgiessen mit Isoliermaterial diese gegeneinander verschoben werden können. Zugleich ergibt sich für den wendelförmig verlaufenden Leiter, der in diesem Falle als Koppelleiter verwendet wird, ein grösseres Phasenmass als für den koaxial ver laufenden Innenleiter. Die Isolierschicht auf dem koaxialen Innenleiter besteht vorteilhafterweise aus einem sehr dünnen Geflecht, das auf dem Innen leiter z. B. durch Umspinnen aufgebracht wird.
Die Dielektrizitätskonstante des zwischen dem wendelförmig verlaufenden Innenleiter und dem äu sseren Schirm liegenden Isoliermaterials soll dabei zweckmässig grösser sein als die Dielektrizitätskon- stante des Isoliermaterials zwischen dem koaxialen und dem wendelförmig verlaufenden Innenleiter.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit für die Anordnung der Innenleiter 'bei dem Richtkoppler- kabel besteht darin, dass die beiden Innenleiter mit einander verdrillt sind und beide symmetrisch be züglich der Achse des äusseren Schirmes verlaufen. Dadurch sind beide Leiter bezüglich des äusseren Schirmes gleichwertig und die Einhaltung der Wel- lenwiderstandsbedingung ist besonders einfach. Aller dings müssen in diesem Falle die beiden Innenleiter z.
B. durch eine Umspinnung mit Isoliermaterialien verschiedener Farbe oder dergleichen äusserlich von einander unterschieden werden, damit bei der Ein schaltung in eine koaxiale Leitung die beiden Leiter in der richtigen Zuordnung angeschlossen werden.
Fig. 9 zeigt im Längsschnitt ein Stück eines Richtkopplerkabels, so dass die beiden Innenleiter 35 und 36 freigelegt sind. In Fig. 10 ist dieses Kabel im Querschnitt dargestellt. Der Innenleiter 35 ist mit Isoliermaterial, z. B. in Form eines Geflechtes, umgeben, während der Innenleiter 36 als Blank draht auf den Innenleiter 35 aufgewickelt ist. Der Innenleiter 35 verläuft koaxial zu dem äusseren Schirm 37. Zwischen den Innenleitern 35 und 36 und dem äusseren Schirm 37 liegt das Isoliermaterial 38, durch welches gleichzeitig die beiden Innen leiter in ihrer Lage bezüglich des Schirmes 37 fest gelegt sind. Durch eine Schutzhülle 39 ist der Schirm 37 nach aussen abgedeckt.
Der Wellenwiderstand, gemessen zwischen dem koaxialen Innenleiter 35 und dem äusseren Schirm 37 und zwischen dem wendelförmig verlaufenden Innenleiter 36 und dem Schirm 37 ist so gewählt, dass ein Stück dieses Kabels als Richtkoppler in einer Steckdose in eine koaxiale Leitung einschaltbar ist. Für koaxiale Kabel herkömmlicher Bauart beträgt dieser Wellenwider standswert 60 Ohm. Die magnetische und die elek trische Kopplung zwischen den beiden Innenleitern 35 und 36 soll dabei so gewählt werden, dass das Verhältnis von magnetischer Kopplung zu elek trischer Kopplung gleich dem Produkt aus dem Wellenwiderstand der Durchgangsleitung 35 und der Koppelleitung 36 ist.
Da im vorliegenden Fall diese beiden Wellenwiderstände gleich gross sein sollen, ist das Verhältnis von magnetischer Kopplung zu elektrischer Kopplung gleich dem Quadrat des Wel lenwiderstandes einer der Leiteranordnungen. Der Abstand der beiden Innenleiter 35 und 36 von einander ist im Vergleich zu ihrem Abstand vom äusseren Schirm 37 sehr gering. An sich ist diese Anordnung der Innenleiter bezüglich des äusseren Schirmes in diesem Falle unsymmetrisch, weil der wendelförmig verlaufende Innenleiter 36 einen ge ringeren Abstand vom äusseren Schirm 37 aufweist als der Innenleiter 35.
Die Unsymmetrie ist aber wegen des relativ grossen Abstandes der Innenleiter vom Schirm nicht sehr gross und kann durch ge eignete Massnahmen so weit verringert werden, dass die Leiteranordnung im Rahmen der erforderlichen Genauigkeit einer symmetrischen Anordnung ent spricht. Eine dieser Massnahmen besteht darin, dass der wendelförmige Innenleiter 36 einen geringeren Durchmesser erhält als der koaxial verlaufende In nenleiter 35.
Fig. 11 zeigt im Längsschnitt ein Stück eines Richtkopplerkabels, dessen Innenleiter 40 und 41 symmetrisch bezüglich des äusseren Schirmes 43 ver laufen. Dieses Kabel ist in Fig. 12 im Querschnitt dargestellt. Die beiden Innenleiter 40 und 41 sind miteinander verdrillt. Der Raum zwischen den Innen leitern 40 und 41 und dem Schirm 43 ist durch Isoliermaterial 42 gefüllt. Auf dem Schirm 43 ist ein Schutzüberzug 44 angebracht. Die beiden Innen leiter 40 und 41 sind mit einem dünnen isolierenden überzug versehen, wobei die beiden Innenleiter durch äussere Merkmale so zu kennzeichnen sind, dass bei der Einschaltung in einer Steckdose in eine koaxiale Energieleitung, z.
B. die Verteilerleitung einer Gemeinschaftsantennenanlage, die Zuordnung der einzelnen Leiter zueinander in der richtigen Rei henfolge vorgenommen werden kann. Da bei diesem Kabel die beiden Innenleiter 40 und 41 symmetrisch bezüglich des äusseren Schirmes 43 verlaufen, ist die Einhaltung der Wellenwiderstandsbedingung, dass der Wellenwiderstand zwischen jedem der Innen leiter und dem äusseren Schirm gleich gross sein soll, in einfacher Weise einzuhalten.
Bei Gemeinschaftsantennenanlagen, für die die Anwendung des Richtkopplerkabels mit besonderem Vorteil möglich ist, muss ein relativ grosser Frequenz bereich aus der Verteilerleitung ausgekoppelt werden. Für den Anschluss der Fernsehgeräte soll dabei die Übertragung des gesamten Fernsehbereiches mit einem einzigen Richtkoppler möglich sein. Hierzu ist es vorteilhaft, die Länge des Richtkopplers etwa zu @/4 einer Frequenz zu wählen, die im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegt.
Bei Über tragung der Fernsehbänder I, III und IV/V wird diese Frequenz, für die die Länge des Richtkopplers A./4 beträgt, und dieser deshalb die geringste Kop peldämpfung aufweist, etwa bei 600 MHz liegen. Für die Frequenzen der Fernsehbänder I und III ergibt sich damit allerdings ein Anstieg der Koppel dämpfung, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, dass die Leitungsdämpfung mit wachsender Frequenz zu nimmt.
Damit würden dann bei gleich grossen -Aus gangsspannungen der Antennenverstärker oder der Antennen den einzelnen Teilnehmern in den oberen Frequenzbereichen durch die erhöhte Leitungsdämp fung geringere Antennenspannungen zur Verfügung stehen als für die niedrigeren Frequenzbe reiche.
Durch den Anstieg der Koppeldämpfung für die niedrigeren Frequenzen und die Erhöhung der Leitungsdämpfung für die hohen Frequenzen ergeben sich insgesamt an den Antennenanschlussdosen für alle Frequenzbereiche im wesentlichen etwa gleich grosse Ausgangsspannungen. Fig. 13 zeigt in einer einen Richtkoppler enthaltenden, nicht erfindungs gemässen Einrichtung, die jedoch sinngemäss auf eine Anschlusssteckdose übertragbar ist, ebenfalls im Schnitt ein in den Verlauf einer koaxialen Leitung 45, z.
B. einer Verteilerleitung einer Gemeinschafts antennenanlage eingeschaltetes Stück 46 eines Richt- kopplerkabels .entsprechend Fig. 9 und 10. Es lässt sich in gleicher Weise z. B. auch ein Stück eines Richtkopplerkabels verwenden, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Das Richtkopplerkabelstück 46 ist auf einem Montageblech 47 oder dergleichen befestigt, wobei für den Anschluss des Innenleiters 48 der Leitung 45 und für den Innenleiter 49 der Abzweigleitung 50 isolierte Anschlussklemmen 51, 52 und 53 vorgesehen sind. Die Aussenleiter bzw.
Schirme der Kabel 45, 46 und 50 sind leitend miteinander verbunden, wie es durch die einge zeichneten Drahtstücke 54 bis 56 angedeutet ist. Die leitende Verbindung der Aussenleiter kann aber auch über Klemmschellen und das Montageblech 47 erfolgen. Bei der dargestellten Anordnung wird für die Abzweigleitung 50 im wesentlichen nur Ener gie ausgekoppelt, die von links nach rechts läuft, während von den von rechts nach links laufenden Energieanteilen praktisch nichts in die Abzweiglei tung 50 gelangt. Der Innenleiter 57 des Richtkopp- lerkabelstückes ist mit dem Innenleiter 48 der Lei tung 45 verbunden, die z.
B. die Verteilerleitung einer Gemeinschaftsantennenanlage bildet. Der zweite Innenleiter 58 des Richtkopplerkabelstückes 46 ist an einem Ende mit dem Widerstand 59 reflexions frei abgeschlossen, während am anderen Ende der Innenleiter 49 der Abzweigleitung 50 angeordnet ist. Das Richtkopplerkabelstück 46 bildet zweck mässigerweise zusammen mit dem Montageblech 47 und den Anschlussstellen 51, 52, 53 eine fertige Baueinheit. Bei einer Anschlusssteckdose erfolgt der Anschluss der Abzweigleitung 50 über eine Steck buchse, die dann die Klemme 53 ersetzt.
Das Richt- kopplerstück 46 wird dabei in der Antennenan- schlusssteckdose selbst angeordnet.
Die Anwendung des Richtkopplerkabels ist auch nicht auf Anlagen mit erdunsymmetrischen, z. B. koaxialen Leitungen, beschränkt, sondern es kann auch bei symmetrischen Doppelleitungen Verwen dung finden. Dabei wird in jeden der beiden Leiter der Doppelleitung ein entsprechendes Stück des Richtkopplerkabels eingeschaltet; für eine Auskop- pelstelle sind also zwei Teil-Richtkoppler notwendig.
Arrangement for the distribution of received RF energy with connection socket for connecting radio and / or television sets to antenna systems The invention relates in particular to structural measures on connection sockets for connecting television sets to antenna systems, through which the electrical properties of these for subscriber connection in residential buildings or the same particular outlets to be improved. The invention is primarily intended to improve television reception on very short electrical waves in television bands IV and V, respectively.
The invention assumes that it is already known to use so-called directional couplers for coupling receivers in communal antenna systems, which are particularly suitable for such a task because of their low coupling attenuation and the suppression of reflections. The decoupling of the receiving energy takes place practically without any reaction and the energy destroyed in the coupling links remains very low, so that the overall system is economical.
The arrangement with connection socket for the connection of radio and / or television sets to antenna systems according to the present invention is characterized by a directional coupler which has a line piece that gates into the free space between one or more socket assemblies of the antenna socket and one surrounding the socket Surface-mounted or flush-mounted housing is built in.
The directional coupler is expediently held on the chassis or base plate of the connection socket, so that a socket cap or the like can be removed unhindered at any time. For this it is advantageous to hold the line section belonging to the directional coupler in a self-supporting manner between its connection terminals in the socket.
The connection sockets are in particular so well applicable in their voltage with respect to the ground potential symmetrical as well as unsymme metric lines or cables. In particular, the directional coupler installation can be used with single sockets that are only designed to connect to a television receiver, as well as double sockets that can be used to connect televisions as well as radio equipment.
An advantageous solution is that the connection socket is designed in the form of a single socket, which contains a concentric socket unit in its center for connection to a concentric or asymmetrical antenna distribution line, which the directional coupler wall in the free annular space between the socket unit and sockets is structurally assigned in such a way that it couples the asymmetrical antenna line to the socket unit.
In symmetrical systems, the socket can also be designed in the form of a single socket, which however contains a socket unit consisting of parallel sockets for connection to a symmetrical antenna distribution line, to which the directional coupler in the space between the sockets and the socket wall is assigned that it couples the symmetrical antenna cable to the socket assembly.
In double sockets, two socket units are provided, of which one socket unit is preferably designed for the television receiver connection and is coupled via the built-in directional coupler, while the other socket unit is preferably designed for radio reception and via coupling elements for the medium, long and VHF area is coupled.
In asymmetrical systems, you can equip the socket with one or more, preferably concentric socket aggregates for connection to a concentric or asymmetrical antenna distribution line, with the directional coupler installed in the socket un symmetrically with respect to the ground potential.
In symmetrical systems, the socket can be equipped with one or more socket assemblies, preferably each consisting of parallel sockets, for connection to a shielded or unshielded antenna distribution line, where the directional coupler must be installed in the socket symmetrically with respect to the ground potential. The directional coupler expediently consists of two symmetrically arranged sub-couplers. Various embodiments of the subject matter of the invention He are explained in more detail with reference to drawings.
1 shows the schematic structure of a subscriber line designed as a double socket. The voltages for TV areas I, III and IV / V can be picked up at the point marked F. Cl is a capacitor, L1 and L2 are coils, and <I> A </I> is an ohmic terminating resistor.
The broadcasting areas are connected to the terminal labeled LMKU, which is connected to the concentric inner conductor J by a decoupling resistor <I> D </I> and a circle consisting of reactances L., <I> L4 </I> and C2 Distribution line V is connected. The can is indicated schematically by a dashed circle Kr. Inside the box, the distribution line V is separated at points 1 and 2 and the directional coupler K, which is designed as a fixed structural unit, is switched on.
The reactances L ″, L4 and C2 form a series resonance circuit for the frequencies of the ultra shortwave radio range and a parallel resonance circuit for the television range 1 so that it is not attenuated by the radio connection.
In FIG. 2, the coupling to a line which is symmetrical in its voltage with respect to the ground potential using directional couplers is shown schematically. The distribution line consists of individual conductors 3 and 4, to which directional couplers 5 and 6 are coupled, which are connected on one side by a symmetrical consumer resistor 8 and on the other side also symmetrically by terminating resistors 9 and 10 and series resonance circuits 11 and 12 that are tuned to the upper frequency range Are completed.
In Fig. 3 the mechanical structure of a junction box is shown, with the end cap is removed. The distribution line 16 is connected on both sides of the chassis 15. The inner conductor of this concentric distribution line is led to the connection terminals 17 and 18, to which the inner conductor 19 of the directional coupler 20 is also connected. The coupling loop 21 is connected at one end to the inner part of the concentric connection socket 22.
The other end can be conductively connected via a series resonant circuit 23, 24 and a terminating resistor 25 to the external socket of the plug connection which is at ground potential. To isolate the connection terminal from the chassis 15, an insulating material plate 26 is provided.
Fig. 4 shows a double socket in flush-mounted cl in plan view with the cover removed. It contains a concentric socket unit F for the television receiver connection and a second concentric socket unit LMKU for the radio connection. The line loop of the directional coupler K is spatially assigned to the socket assembly F and couples it to the distribution line.
Conventional coupling elements G for the medium, long and ultra-short wave range are used to couple the radio socket assembly. Such a double socket can be built in the same way as a surface-mounted socket.
Fig. 5 shows a double socket for symmetric cal systems, which contains a first parallel socket unit P1 for the television receiver connection and a second parallel socket unit P., for the radio receiver connection.
Two directional couplers K, K., installed symmetrically with respect to the ground potential, are structurally assigned to the unit Pf, while the socket unit P is assigned conventional coupling elements G1, G2 symmetrically for the ultra-short, short, medium, and long-wave range. The symmetrical directional coupler socket can also be designed as a surface-mounted or flush-mounted version.
It is useful to provide a separate chamber in the connection socket, which forms a protected space for receiving the directional coupler and any other components that may be present. The directional coupler and any components that may be present can be cast in a moisture-proof manner in this chamber. It is advisable to mount the chamber for the directional coupler and the components on the back of the box and the connection terminal of the box on the front, so that the cable connection is possible without removing the box from the wall.
The directional coupler and any associated components that may be present can also be designed in the form of a printed circuit and inserted into the box. It can also be useful to design the socket insert provided for the installation of the socket parts and the directional coupler as a molded or injection-molded part made of plastic, which is made in one piece, including the chamber or other Vorrichtun conditions for receiving the directional coupler and the associated components.
Another embodiment relates to an extension of the frequency range in arrangements of the present type and relates to an arrangement for coupling or decoupling voltages of a wide frequency band into or from a continuous line using directional couplers of 7/4 length consisting of coupling loops that are completed reflection-free at one end with a loading resistor and at the other end with a load resistor or the internal resistance of a voltage source, especially for use in community antenna systems.
It is known to use directional couplers for the coupling of receivers in communal antenna systems, which are particularly suitable for such a task because of their low coupling attenuation and the suppression of reflections. The decoupling of the received energy takes place practically without any reaction and the energy destroyed in the coupling elements remains very low, so that the overall system is economical.
However, since the directional couplers are designed with coupling loops of a certain length, such arrangements have a strong frequency response and their favorable properties are only retained in a relatively narrow frequency range. If the length of the coupling loop, as is usually the case, is chosen to be A ", / 4 of a mean frequency f", then only results for the frequency range between f ", / 2 and 1.5 f", a sufficiently low coupling loss.
To widen the frequency range that can be transmitted by a directional coupler, broadband directional couplers have become known in which the ratio of inductive coupling to capacitive coupling is at least approximately equal to the product of the characteristic impedance of the through line and the characteristic impedance of the branch line and in which the parts coupled together are a strong have different levels of reproduction.
In order to comply with these regulations, directional couplers of a special type are required, which make a special effort, especially with regard to the structure of the coupling loops in the form of meander or zigzag conductors. A transmission of a large frequency band is finally also made possible by the fact that the attenuation of the branch line is greatly increased compared to the through line.
Although this means an improvement in terms of the width of the frequency band to be transmitted, the markedly low coupling attenuation and the high blocking attenuation for reflections are adversely affected.
The task now is to keep the favorable properties of a directional coupler occurring within a certain frequency range and to create an arrangement that allows it to transmit a wide frequency band with little attenuation. Such arrangements are therefore also suitable for use in community antenna systems in which the television bands I, III and possibly IV and V are to be removed from the junction box for television reception.
This is achieved in that the electrical length of the coupling loop is selected to be an odd multiple of a quarter wave length of a frequency lying in the upper frequency range to be transmitted such that the directional coupler transmits the upper frequency still to be transmitted with sufficiently low attenuation and that on the Frequency-dependent switching means are provided on the side of the terminating resistor, which make this side of the directional coupler appear to be high-resistance for frequencies in the lower frequency range to be transmitted,
for the upper frequency range to be transmitted, on the other hand, have such a low resistance that in this frequency range the directional coupler remains practically non-reflective with the terminating resistor. With an arrangement constructed in this way, the favorable properties of the directional coupler in the upper frequency range are retained in full, which is particularly important in view of the greater attenuation of the l ', # trough guide lines and the reflections at the connection points that occur at higher frequencies.
Since the attenuation curve of a directional coupler, the coupling loop of which is significantly shorter than .1 / 4, rises sharply, with such an arrangement a strong attenuation would have to be accepted for the lower frequencies. The coupling loop forms an inductively and capacitively coupled line piece with the continuous line, which is closed at one end by the consumer resistor and at the other end by the terminating resistor.
Due to the frequency-dependent switching means inserted on the side of the terminating resistor, the end of the coupling loop containing the terminating resistor has a high resistance at lower frequencies and no energy is consumed in the terminating resistor. At the higher Frequen the resistance of this switching means is low and the directional coupler remains reflection-free even at the end facing away from the consumer resistance, so that the favorable properties of the directional coupler for these frequencies come into effect.
The directional coupler is particularly advantageous in that a series resonance circuit is connected in series with the terminating resistor, the resonance frequencies of which are in the upper frequency range to be transmitted.
A further improvement in the broadband capability of the arrangement results from the fact that on the side of the terminating resistor after the coupling loop, the frequency-dependent switching means are first inserted and parallel to the coupling loop and the frequency-dependent switching means, a shunt inductance is switched on, which together with the frequency-dependent switching means and the inductance of the coupling loop forms a parallel resonance circuit, whose resonance frequency is transmitted in the lower:
Frequency range, e.g. B. in TV band I is. In this way, the damping of the coupling arrangement for the lower frequencies is further reduced, because this parallel circuit acts like a suction circuit and therefore increased energy decoupling takes place. The shunt inductance switched on in parallel to the coupling loop and the frequency-dependent switching means is expediently chosen so that it appears to be high-resistance for the upper frequency range to be transmitted and therefore does not appear disturbing there.
The arrangement described can be used equally with lines or cables that are symmetrical or asymmetrical in terms of their voltage with respect to the ground potential. In the case of symmetrical lines, only a symmetrical terminating resistor and a symmetrical loop coupling from both lines are necessary for the directional coupler.
It is also possible with the specified Kopp treatment arrangement and voltages of a wide Fre quenzband, z. B. from the output of a broadband amplifier to a distribution line to couple.
The directional coupler can be attached within a coaxial cable or on a ribbon line or in the form of a printed circuit or the like, which can also contain the frequency-dependent switching means.
The directional coupler is used in communal antenna systems, e.g. B. for TV bands I, III, IV, V within the subscriber connection sockets, regardless of how they are designed (z. B. single or double socket, z. B. for radio and television connection). Combinations with other filters or switches to achieve special properties are also possible.
In Fig. 6 an antenna system is shown, which received from television antennas FI, FIII, FIV / V and an antenna U for ultra-short wave broadcasting and z. B. a rod antenna LMK for Lanb, medium, short wave reception. One or more of the antennas shown here can be omitted depending on the local reception conditions. The interconnection of the antennas is carried out via an only schematically indicated switch W, to which a z. B. coaxial distributor line V connects.
Amplifiers can also be used between the antennas and the distribution line V. The distribution line, which can also consist of several trunk lines connected in parallel, is terminated without reflection at the end by the resistor Z. For decoupling the frequencies of the television bands, directional couplers are provided which consist of a coupling loop K running parallel to the inner conductor J of the distribution line V.
This coupling loop K is completed at one end by the consumer resistor R connected via the antenna connector S and at the other end by the terminating resistor A re. In series with the termination resistor A, a series resonance circuit consisting of a capacitor Cl and a coil L1 is switched on. A shunt inductance <I> L, </I> is inserted between the coil L1 and the terminating resistor <I> A </I>.
The frequency behavior of the arrangement can be seen from FIG. 7, where the attenuation curve of the directional coupler is shown qualitatively as a function of the frequency.
The solid curve b denotes the course of the attenuation of a directional coupler which is applied for the reception of the television bands IV / V, i. H. the electrical length of the coupling loop K is about a quarter of a mitt sized wavelength of the television band IV / V. The attenuation of the directional coupler K increases sharply in the area of the television bands I and 1I.
By switching on the series resonant circuit L1, Cl, the resonance frequency of which is in the range of TV bands IV / V, the terminating resistor A is closed to ground by a very high-value capacitive resistor for the lower frequencies, and energy consumption in resistor A is thereby prevented.
The total decoupled energy of TV bands I and III thus reaches the consumer resistance R and the attenuation curve corresponds approximately to the curve marked c in FIG. 7. The frequency to which the directional coupler and the series resonant circuit L1, C1 is tuned behaves expediently about 1: 1.5 to the upper frequency still to be transmitted.
The cross inductance L., together with the elements Cl and L1 and the distributed capacitance and inductance of the coupling loop K, results in a parallel resonance circuit that acts as a suction circuit and is appropriately tuned to a medium frequency in the television band I. The course of the damping in this arrangement is denoted by d (dashed and dotted line). This results in an increase in the attenuation in the VHF broadcasting range, so that these frequencies are only slightly attenuated by the television connections.
In communal antenna systems in which the individual participants are supplied via shared distribution lines, the harmonics emanating from the oscillators of the receiving devices can cause interference in other receiving devices. This is especially true in cases in which the individual participants receive different programs at the same time. So z. B. when receiving a broadcast within the television band III this first harmonic of the oscillator of this receiving device fall into the television band IV / V and cause interference with a G2r @ t tuned to this area.
It is known, for mutual decoupling of the receiving devices, to couple the subscribers to the distribution line via ohmic resistors, the value of which is to be dimensioned so that the interference is sufficiently attenuated. It is also possible to keep the interferences away from the distribution line and thus from the other receiving devices by switching on filters matched to the interference frequency between the receiving device and the distribution line.
When decoupling by means of ohmic resistors, in addition to suppressing the interference, the useful energy is also strongly attenuated, so that the useful level has to be increased correspondingly, which results in a large amount of amplifiers. The decoupling by means of filters blocking the harmonics enables selective damping; At the same time, however, those useful voltages are also blocked that are in the area of interference frequencies.
Another embodiment, which is based on the task of meeting these difficulties in the simplest possible manner and despite strong damping of the interference voltages to achieve the lowest possible attenuation for the useful frequencies, relates to a television receiving device for more than one to a common Distribution line connected subscribers using directional couplers to decouple the television antenna voltages for the individual subscribers and is characterized by
that the coupling attenuation and the directional attenuation of the individual directional couplers are chosen such that for each directional coupler the sum of both the value of its own coupling attenuation and the value of the directional attenuation of each of the directional couplers located between it and the antenna and the value of its own Directional attenuation and the coupling attenuation of each between it and the end of the distribution line, the directional coupler is selected to be at least as large as
that interferences emanating from a receiving device will certainly no longer be a nuisance to other devices.
By observing these conditions for the attenuation values on both sides, interference-free reception is guaranteed, regardless of the number of participants and the programs they receive. So broadcasts from TV bands I, III and IV / V can be received at the same time. The coupling attenuation and the directional attenuation are to be designed, taking into account the frequency response, so that for the lowest values of the coupling and directional attenuation, i.e. H. In the upper frequency ranges, sufficient overall attenuation is guaranteed.
In contrast to the known decoupling measures, in the present case the prescribed attenuation value is determined by the sum of two separate attenuation values, namely the directional attenuation and the coupling attenuation. Coupling attenuation denotes that attenuation that occurs when the energy flowing from the antenna towards the end of the distribution line is decoupled.
The same value as for decoupling the useful energy from the distribution line is also obtained when coupling the interference energy from the oscillators onto the distribution line, provided that the interference energy is decoupled in the direction of the antenna. Conversely, directional attenuation denotes the attenuation value that occurs when an energy flowing from the end of the distribution line in the direction of the antenna is coupled out. The same attenuation value applies to the coupling of interference energy from the participants towards the end of the distribution line as to the directional attenuation.
The attenuation of the directional coupler for the energy transfer from the antenna to the receiver and from the receiver in the direction of the antenna is always the same and is referred to as coupling attenuation. Likewise, the attenuation during energy transfer of the energy flowing from the end of the distribution line in the direction of the antenna or coupled out from the receiver in the direction of the end of the distribution line is the same and is referred to as directional attenuation.
On the basis of this knowledge, it is possible to keep the sum of the two attenuation values so large that sufficient attenuation is present for the disturbance without the attenuation of the useful energy assuming too great values. For this purpose, the directional attenuation is expediently selected as large as possible and the coupling attenuation as small as possible.
Only the coupling attenuation is effective for the useful voltages, whereas the sum of the coupling attenuation and the directional attenuation is effective for the interference voltages. So z. B. the coupling attenuation is set to the value 6 db, while the directional attenuation is 35 db and the resulting attenuation of the interference results in a value of 41 db. Sufficient interference suppression has been found for attenuation values in the order of 40 db.
However, higher or lower total attenuation can also be achieved, depending on the regulations applicable to the respective systems.
8 shows a community antenna system with an antenna LMKU for the reception of the long, medium, short and ultra-short wave radio range and antennas FI, FIII, FIV / V for television reception, the indices I, III, IV / V denote the corresponding television bands.
Depending on the local conditions, some of these antennas may be missing or several channel antennas may be available for individual bands. The television antennas are interconnected via a switch arrangement 27 and connected to the distribution line 29 via a further switch 28 together with the LYKU antenna. This line is designed as a coaxial line, only the inner conductor of this line is shown. The end of the distribution line 29 is terminated without reflection by an ohmic resistor 30.
Directional couplers 31 to 34 are provided for connecting the participants in the television sector, the coupling loop of which is closed at one end by ohmic resistors 31 a to 34 a without reflection. At the other end of the coupling loop, the plug sockets 31b to 34b are connected, which consist of concentric sockets in the case of coaxial distribution lines. The television sets 31c to 34c are connected via the connecting cords 31d to 34d, in which symmetry members S are switched on in front of the receiver input. When operating z. B.
of the television receiver 32c within the television band III, the harmonics emanating from the oscillator of this device reach the distribution line 29 via the connecting cord 32d and the directional coupler 32.
The interference energy coupled out in the direction of the antenna via the directional coupler 32 should first be considered. When this energy is coupled out in the direction of the antenna, the directional coupler 32 results in what is known as coupling attenuation (eg 6 db). If the television receiver 31 is set to a channel of the television band IV / V, the first harmonic of the oscillator voltage emanating from the device 32c can lead to interference.
Since the energy decoupled by the directional coupler 32 runs in the direction from the end of the distribution line 29 to the antenna, it is strongly attenuated by the directional coupler 31 by the value of the directional coupler (e.g.
B. 35 db). Thus, regardless of additional attenuation values from line pieces, balancing transformers or the like, the specified, actually achievable individual values result in a total interference attenuation greater than 40 dB, so that interference can practically no longer appear.
When interfering energy from the receiving device 32 is coupled in towards the end of the distributor line 29, there is coupling attenuation corresponding to the directional attenuation of the directional coupler 32, ie approximately 35 db. When decoupling this interference energy through one of the following receiving devices, z. B. the receiving device 33c, results as the attenuation value the coupling attenuation, that is about 6 db, so that the energy decoupled in this direction does not cause any interference.
The lowest values for the coupling out attenuators result for the frequency for which the length of the coupling loop is equal to A / 4. Since the attenuation of the distribution lines increases with increasing frequency, it is advisable to set the directional coupler to about A, / 4 of a mean frequency of the uppermost frequency range to be transmitted.
In the system shown, this center frequency is around 600 MHz and lies in band IV / V. As the frequency decreases, the coupling attenuation for the directional coupler increases and the directional attenuation also rises to about the same extent.
For a reliable suppression of the interference voltages of the oscillators, therefore, at the highest frequency to be transmitted, i. H. In the present case for TV bands IV / V, the sum of directional attenuation and coupling attenuation is at least the required value for interference suppression, d. H. about 40 db. For the other areas, this automatically results in a sufficiently large attenuation of the interference.
When using directional couplers within a communal antenna system, in which all directional couplers have the same directional attenuation and coupling attenuation values, the requirement for adequate mutual decoupling and suppression of interference is always guaranteed if the sum of its own directional attenuation for each individual directional coupler and its own coupling attenuation at the highest frequency to be transmitted at least corresponds to the required value.
The arrangement described allows interference-free reception in particular if the receiving devices do not contain separate inputs for TV bands I / III and TV band IV / V, as was previously the case, but are provided with a single antenna connection for all TV areas . An arrangement of this type is not limited to the illustrated embodiment with asymmetrical distribution lines, but can also be used in the same way in symmetrically constructed systems.
Since the antenna energy along the line is getting smaller and smaller as a result of the line attenuation and the energy decoupling of the participants, the participants furthest away from the antenna are supplied with too little energy, especially with a larger number of participants. This deficiency can be remedied by increasing the coupling attenuation of the directional couplers towards the end of the distribution line, approximately to the extent that line attenuation and energy decoupling cause a weakening of the antenna voltage along the line. This means that the proportion of energy decoupled for each participant is approximately the same and remains constant along the line.
To suppress interference, the directional attenuation of the directional couplers must then increase in the direction of the end of the distribution line so that the sum of directional attenuation and coupling attenuation does not fall below the required value. The value of the directional attenuation can also be selected to be the same for all directional couplers, with the sum of the value of the smallest coupling attenuation and the constant directional attenuation having to reach at least the value required for interference suppression.
Another exemplary embodiment relates to the structural design of the directional couplers which can be used for the present purpose and which consist of an outer screen and two inner conductors arranged in the interior of this screen. Directional coupler arrangements are known in which a coupling conductor is guided over a certain length along a continuous line, so that when certain coupling conditions are met, a direction-dependent decoupling of energy is possible.
Such arrangements are therefore used in particular in measurement technology to determine the front / back ratio of waves running along a line. The construction of such directional couplers for measurement purposes must be carried out very carefully. The coupling loop is usually housed in a separate housing, which is provided with connection options for cables at both ends. These directional couplers are designed for a certain frequency range and cannot be used for all operating situations.
It is also known to produce directional couplers by adding a coupling conductor in a coaxial cable. When constructing directional couplers from cables with an outer screen and an inner conductor arranged inside this screen, the coupling loop must be guided in a certain area parallel to the inner conductor. Since the coupling loop must be arranged between the inner conductor and the outer conductor, it is z. B. possible to produce such a directional coupler so that the outer conductor along a.
A certain area is cut open, the insulation between the inner and outer conductors being provided with a corresponding recess for receiving the coupling conductor. After inserting the coupling conductor, the interface on the outer screen z. B. be closed again by soldering or by placing a conductive mesh or sheet metal. Such coupling arrangements require a large amount of work to produce them and, because of the non-uniform guidance of the coupling loop, do not result in such pronounced directional properties as are normally to be expected with directional couplers.
To achieve uniform coupling along the entire coupling area, the outer conductor of a high-frequency cable is wholly or partially removed in a known directional coupling device and placed in this area of the coupling conductor also made of a coaxial cable on the outside of the insulation of the coaxial line. For this purpose, in the coaxial cable acting as a coupling conductor, the insulation is removed up to an area tangentially adjacent to the inner conductor. The distance between the inner conductors of the two cables is thus determined by the thickness of the insulation material of one cable and remains constant in the coupling area.
The two cables are surrounded by a conductive wrapping or a sheet metal that is connected to the outer conductors of the two coaxial cables towards the end of the coupling area. This coupling arrangement also results in a relatively cumbersome production method, where the degree of mutual coupling of the two inner conductors is determined by the thickness of the insulation material and thus depends on the cables used.
These disadvantages can be avoided in that a relatively short piece of cable is cut off from a cable of greater length, in which the two conductors lying within the screen are arranged as continuous inner conductors, preferably with a small mutual spacing compared to their distance from the screen, that the wave resistance of the conductor arrangement, measured between the one inner conductor and the screen, has approximately the same value as between the second inner conductor and the screen, this wave resistance value roughly corresponding to that of conventional coaxial cables and preferably 60 ohms,
so that this short piece of cable in a socket in the course of a coaxial high-frequency power line can be switched on without reflection and used there as a directional coupler.
In contrast to the directional couplers used for measurement purposes, which are designed from the outset as independent structural units, and the directional couplers made from a coaxial cable by inserting a coupling conductor through special measures, a special directional coupler cable of greater length is used, with more corresponding line sections Length can be cut, which can be built into the connection sockets.
This initially avoids the difficulties arising therefrom in directional couplers that the length of the coupling loop should have a certain relationship to the coupled-out Wel length. Most coupling loops of about A / 4 length are used because the lowest coupling loss results for the frequency corresponding to the wavelength A. The directional coupler cable eliminates the need for extensive storage because the corresponding directional couplers can be obtained for each frequency simply by cutting off pieces of cable of the appropriate length.
The manufacture of such a cable can essentially be done with the usual methods in cable technology, with the same data for each directional coupler, in contrast to the directional couplers subsequently made from coaxial cables, because the cable is carried out in a uniform operation is made.
The degree of mutual coupling between the two inner conductors and the wave resistance condition can be adhered to with high accuracy, while with the known directional couplers made from coaxial cables afterwards, it is determined by any randomness during assembly. Apart from preparing the connection points for connection to a connection socket, there is no need to work on the cable.
There are various possibilities for compliance with the wave resistance condition, according to which the wave resistance, measured between the two inner conductors and the outer screen, should result in the same value and roughly correspond to that of a normal coaxial cable. The wave resistance between the screen and the inner conductors is dependent on the diameter of the screen and the inner conductor as well as their mutual distance. The wave resistance can be influenced further by choosing the dielectric constant of the insulation material arranged between the individual conductors.
The two inner conductors of the directional coupler cable are advantageously arranged such that one of the inner conductors runs coaxially with respect to the outer screen and the second inner conductor loops helically around the coaxial inner conductor. The coaxial inner conductor is advantageously surrounded by a thin insulating layer, on which the second inner conductor is helically wound as bare wire.
As a result, the mutual distance between the two inner conductors can be kept constant in a simple manner, while with simple parallel guidance of the two inner conductors when they are encapsulated with insulating material, they can be displaced against one another. At the same time, the helically extending conductor, which is used in this case as a coupling conductor, has a greater phase measure than for the inner conductor running coaxially ver. The insulating layer on the coaxial inner conductor advantageously consists of a very thin braid that is on the inner conductor z. B. is applied by spinning.
The dielectric constant of the insulating material lying between the helically extending inner conductor and the outer shield should expediently be greater than the dielectric constant of the insulating material between the coaxial and the helically extending inner conductor.
Another advantageous possibility for the arrangement of the inner conductors in the directional coupler cable is that the two inner conductors are twisted with one another and both run symmetrically with respect to the axis of the outer screen. As a result, both conductors are equivalent in terms of the outer shield and compliance with the wave resistance condition is particularly easy. All things must in this case, the two inner conductors z.
B. be externally differentiated from each other by a wrapping with insulating materials of different colors or the like, so that the two conductors are connected in the correct assignment when a circuit is in a coaxial line.
9 shows, in longitudinal section, a piece of a directional coupler cable, so that the two inner conductors 35 and 36 are exposed. In Fig. 10 this cable is shown in cross section. The inner conductor 35 is covered with insulating material, for. B. in the form of a braid, while the inner conductor 36 is wound onto the inner conductor 35 as a bare wire. The inner conductor 35 runs coaxially to the outer screen 37. Between the inner conductors 35 and 36 and the outer screen 37 is the insulating material 38, through which the two inner conductors are fixed in their position with respect to the screen 37 at the same time. The screen 37 is covered from the outside by a protective cover 39.
The wave resistance, measured between the coaxial inner conductor 35 and the outer screen 37 and between the helically extending inner conductor 36 and the screen 37 is selected so that a piece of this cable can be switched into a coaxial line as a directional coupler in a socket. For coaxial cables of conventional design this wave resistance value is 60 ohms. The magnetic and electrical coupling between the two inner conductors 35 and 36 should be chosen so that the ratio of magnetic coupling to electrical coupling is equal to the product of the wave resistance of the through line 35 and the coupling line 36.
Since in the present case these two wave resistances are supposed to be the same, the ratio of magnetic coupling to electrical coupling is equal to the square of the wave resistance of one of the conductor arrangements. The distance between the two inner conductors 35 and 36 from one another is very small compared to their distance from the outer screen 37. In itself, this arrangement of the inner conductors with respect to the outer screen is asymmetrical in this case because the helically extending inner conductor 36 is at a smaller distance from the outer screen 37 than the inner conductor 35.
The asymmetry is not very large because of the relatively large distance between the inner conductors and the screen and can be reduced by suitable measures so that the conductor arrangement corresponds to a symmetrical arrangement within the required accuracy. One of these measures is that the helical inner conductor 36 has a smaller diameter than the coaxially extending inner conductor 35.
Fig. 11 shows in longitudinal section a piece of a directional coupler cable whose inner conductors 40 and 41 run symmetrically with respect to the outer screen 43 ver. This cable is shown in cross section in FIG. The two inner conductors 40 and 41 are twisted together. The space between the inner conductors 40 and 41 and the screen 43 is filled by insulating material 42. A protective cover 44 is attached to the screen 43. The two inner conductors 40 and 41 are provided with a thin insulating coating, the two inner conductors are to be characterized by external features so that when switched on in a socket in a coaxial power line, z.
B. the distribution line of a community antenna system, the assignment of the individual conductors to each other in the correct order can be made. Since the two inner conductors 40 and 41 in this cable run symmetrically with respect to the outer screen 43, compliance with the wave resistance condition that the wave resistance between each of the inner conductors and the outer screen should be the same can be easily observed.
In communal antenna systems, for which the directional coupler cable can be used with particular advantage, a relatively large frequency range has to be decoupled from the distribution line. To connect the television sets, it should be possible to transmit the entire television range with a single directional coupler. For this purpose, it is advantageous to choose the length of the directional coupler to be about ¼ of a frequency that is in the upper frequency range to be transmitted.
When transmitting the television bands I, III and IV / V, this frequency, for which the length of the directional coupler is A./4, and this therefore has the lowest Kop peld attenuation, are around 600 MHz. For the frequencies of TV bands I and III, however, this results in an increase in coupling attenuation, although it must be taken into account that the line attenuation increases with increasing frequency.
With the same output voltages of the antenna amplifiers or antennas, the individual participants in the upper frequency ranges would then have lower antenna voltages available than for the lower frequency ranges due to the increased line attenuation.
As a result of the increase in the coupling attenuation for the lower frequencies and the increase in the line attenuation for the high frequencies, the output voltages at the antenna connection sockets are essentially the same for all frequency ranges. Fig. 13 shows in a directional coupler containing, not fiction, according to device, which can, however, analogously to a connection socket, also in section in the course of a coaxial line 45, for.
B. a distribution line of a community antenna system switched on piece 46 of a directional coupler cable. According to FIGS. 9 and 10. It can be z. B. also use a piece of directional coupler cable, as shown in FIG. The directional coupler cable piece 46 is fastened to a mounting plate 47 or the like, insulated connection terminals 51, 52 and 53 being provided for the connection of the inner conductor 48 of the line 45 and for the inner conductor 49 of the branch line 50. The outer conductor or
Shields of the cables 45, 46 and 50 are conductively connected to one another, as indicated by the wire pieces 54 to 56 which are drawn. The conductive connection of the outer conductors can, however, also take place via clamps and the mounting plate 47. In the arrangement shown, only energy is coupled out for the branch line 50, which runs from left to right, while practically nothing of the energy components running from right to left enters the branch line 50. The inner conductor 57 of the directional coupler cable piece is connected to the inner conductor 48 of the line 45 which z.
B. forms the distribution line of a community antenna system. The second inner conductor 58 of the directional coupler cable piece 46 is completed reflection-free at one end with the resistor 59, while the inner conductor 49 of the branch line 50 is arranged at the other end. The directional coupler cable piece 46 expediently forms a finished structural unit together with the mounting plate 47 and the connection points 51, 52, 53. In the case of a connection socket, the branch line 50 is connected via a plug socket, which then replaces the terminal 53.
The directional coupler piece 46 is arranged in the antenna connection socket itself.
The directional coupler cable is also not to be used for systems with unbalanced earth, e.g. B. coaxial lines, but it can also be used in symmetrical double lines. A corresponding piece of the directional coupler cable is switched on in each of the two conductors of the double line; two partial directional couplers are therefore necessary for one decoupling point.