CH616790A5 - Remotely fed repeater for data transmission paths - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ferngespeisten, zwischen einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen, über eine Aussenleiterverbindung miteinander verbundenen Leitung angeordneten Zwischenverstärker für insbesondere koaxiale Nachrichtenübertragungsstrecken, bei dem die Aussenleiterverbindung und ein Speisespannungsanschluss, der zugleich ein wechselspannungsmässiges Bezugspotential hat, kapazitiv verbunden sind. Ein derartiger Zwischenverstärker ist bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1 940 517 bekannt.

Bei Verstärkerstellen für Breitband-Übertragungssysteme, beispielsweise Trägerfrequenz-Leitungsverstärkern, die über die Innenleiter der verwendeten Koaxialkabel mit Gleichstrom reihenferngespeist sind, liegen die Verstärkerbezugspotentiale

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auf dem Gleichstrompotential der Kabelinnenleiter und können daher nicht unmittelbar mit den Kabelaussenleitern verbunden werden. Es wird daher im allgemeinen ein Gehäuse vorgesehen, an welches die geerdeten Aussenleiter der Koaxialkabel angeschlossen sind. Zwischen dem Verstärkerbezugspoten- 5 tial und dem Gehäuse muss eine niederohmige Wechselstromverbindung im Frequenzbereich des Übertragungsbandes vorhanden sein, die durch einen Abblockkondensator hergestellt wird.

Fig. 1 zeigt das bekannte Prinzip einer einfachen Weichen- 10 Schaltung für einen ferngespeisten Zwischenverstärker im Falle einer Gleichstromreihenspeisung. Der über den Innenleiter des Koaxialkabels 21 bzw. 22 fliessende Speisegleichstrom wird über Drosseln 51,52 um den ferngespeisten Verstärker 1 herumgeleitet und zur Erzeugung der Speisespannung U heran- >5 gezogen. Der Fusspunkt X der Drosseln liegt dabei wechsel-strommässig auf Nullpotential und ist daher bei dieser Art der Fernspeisung über einen Kondensator 3 mit dem Aussenleiter Y des Koaxialkabels verbunden. Dieser Kondensator 3 muss eine Spannungsfestigkeit von z. B. mehreren kV aufweisen, da 20 zwischen Innen- und Aussenleiter des Kabels eine erhebliche Spannungsdifferenz auftreten kann und da dieser Kondensator bei Auftreten von Überspannungen durch Gewitter usw. nicht zerstört werden darf.

Die Realisierung dieses Hochspannungskondensators ist 25 mit verschiedenen Problemen verbunden. Wegen der Hochspannungsfestigkeit muss er gewisse Mindestabmessungen aufweisen, die wiederum zu einer bei hohen Frequenzen nicht vernachlässigbaren Eigeninduktivität sowie zu Parallelresonanzen bei bestimmten Frequenzen führen. Der Wechselstrom iA im 20 Ausgangskreis muss über den Kondensator 3 fliessen und ruft dort einen Spannungsabfall uc hervor, sobald die Impedanz des Kondensators 3 nicht mehr vernachlässigbar klein ist. Diese Spannung erzeugt wiederum einen Strom iE im Eingangskreis, so dass eine Rückwirkung vom Ausgang auf den Eingang statt- 35 findet. Diese kann zu Instabilität oder mindestens zu Änderungen im Frequenzgang des Verstärkers 1 führen.

Es müssen daher, z. B. durch eine besondere Ausgestaltung des Kondensators 3, Massnahmen getroffen werden, um eine hinreichend hohe Umlaufdämpfung, d. h. eine hinreichend 40 geringe Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang, zu erzielen. Ein zu diesem Zweck speziell ausgestalteter Kondensator ist bereits in der deutschen Auslegeschrift 1 940 517 beschrieben.

Wenn der Verstärker 1 zum Ausgleich der Verstärkerfeld- 45 dämpfung eine besonders hohe Verstärkung in einem bestimmten Frequenzbereich nahe der oberen Bandgrenze aufweisen muss, kann es jedoch vorkommen, dass sich die erforderliche Umlaufdämpfung selbst durch Einsatz eines Spezialkondensa-tors nicht mehr erreichen lässt. Es ist auch nicht ohne weiteres so möglich, mehrere gleiche oder verschiedene Kondensatoren parallel zu schalten, da wiederum Parallelresonanzen auftreten können, wenn bei einer bestimmten Frequenz einzelne Elemente induktiv, andere aber noch kapazitiv wirken, so dass der beabsichtigte Effekt ins Gegenteil verkehrt wird. 55

Man kann ferner im Speisegleichstromweg einen Spannungswandler vorsehen, dessen Ausgang vom Eingang galvanisch getrennt ist, so dass das Bezugspotential des Zwischenverstärkers unmittelbar mit dem Kabelaussenleiter verbunden werden kann und ein Kondensator in dieser Verbindung über- 60 flüssig ist (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 2 355 014). In diesem Falle ist für jeden Zwischenverstärker ein besonderes Stromversorgungsgerät nötig. Ein derartiges Stromversorgungsgerät hat jedoch, abgesehen vom Bauteileaufwand und der Zuverlässigkeit den Nachteil, dass sein Wirkungsgrad 65 begrenzt ist, so dass Speiseenergie verloren geht und sich die Geräte zusätzlich erwärmen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gewünschte grosse

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Umlaufdämpfung bei Zwischenverstärkern zu erzielen, bei denen Abblockkondensatoren zwischen Bezugspotential und Aussenleiterverbindung vorgesehen sind.

Gemäss der Erfindung wird der Zwischenverstärker zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, dass der Verstärker in wenigstens zwei Teilverstärker aufgeteilt ist, mit je einer eigenen, zwischen dem Bezugspotential und der Aussenleiterverbindung liegenden Kapazität, und dass die Speisespannungseingänge der Teilverstärker hochfrequenzmässig voneinander entkoppelt sind. Dabei dienen als Kondensatoren insbesondere induktivitätsarme Kondensatoren mit hoher Resonanzfrequenz. Der Zwischenverstärker ist vorzugsweise ein HF-bzw. TF-Verstärker grosser Bandbreite oder ein Regenerativverstärker bzw. Regenerator eines PCM-Systems.

Durch diese Massnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine grosse Umlaufdämpfung bei geringer Signalleistungsdämpfung.

In Weiterbildung der Erfindung wird der Zwischenverstärker derart ausgebildet, dass wenigstens eine Leitungsdrossel zur Verbindung zweier aufeinanderfolgender Teilverstärker vorgesehen ist, und dass dem einen der beiden Teilverstärker das Bezugspotential über die im Hochfrequenzsignalübertra-gungsweg gelegene Leitungsdrossel und das andere Potential der Speisespannung über eine Induktivität zugeführt ist. Die Leitungsdrossel, die den Ausgang eines Teilverstärkers mit dem Eingang eines nachfolgenden Teilverstärkers verbindet, wirkt in vorteilhafter Weise für Ströme in gleicher Richtung als HF-Drossel.

Man kann dabei eine als Zweitorschaltung ausgebildete Siebschaltung vorsehen, die aus einer Leitungs- bzw. Koaxialdrossel besteht. Da wegen der Verluste bei hohen Frequenzen die Länge des Koaxkabels begrenzt ist, ist die auf diese Weise erzielbare Siebwirkung jedoch begrenzt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung lässt sich die Umlaufdämpfung des Zwischenverstärkers dadurch noch weiter erhöhen, dass wenigstens bei einer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilver-stärkern gelegenen Verbindung eine als Mehrtorschaltung ausgebildete Siebschaltung vorgesehen ist, die zusätzlich zu den beiden im Nachrichtenübertragungsweg gelegenen Toren wenigstens ein weiteres, einseitig an die Aussenleiterverbindung des Zwischenverstärkers geführtes Tor aufweist.

Durch diese Massnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Zwischenverstärker mit besonders hoher Umlaufdämpfung, bei dem die Abblockkondensatoren der Teilverstärker ohne Rücksicht auf die gewünschte Umlaufdämpfung ausschliesslich nach den Erfordernissen der Nutzsignalübertragung ausgelegt werden können.

Die Erfindung wird anhand der in den Fig. 2 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 wie eingangs bereits näher dargelegt, das bekannte Prinzip einer einfachen Weichenschaltung für einen ferngespeisten Zwischenverstärker,

Fig. 2 einen aus zwei Teilverstärkern zusammengesetzten Zwischenverstärker,

Fig. 3 eine Leitungsdrossel,

Fig. 4 das Ersatzbild für die Leitungsdrossel nach Fig. 3, Fig. 5 einen aus zwei Teilverstärkern zusammengesetzten Zwischenverstärker mit kurzgeschlossenen Leitungen in den Stromversorgungsweichen,

Fig. 6 einen Zwischenverstärker, bei dem die Teilverstärker in Kammern untergebracht sind und

Fig. 7 einen Zwischenverstärker, bei dem zwei Teilverstärker hinsichtlich ihrer Stromversorgung in Serie geschaltet sind,

Fig. 8 einen ferngespeisten Zwischenverstärker mit einer Siebschaltung zwischen zwei Teilverstärkern,

Fig. 9 ein Prinzipschaltbild des Zwischenverstärkers nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Mehrtorschaltung mit einem Übertrager, des

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sen Wicklungen jeweils einem der im Nachrichtenübertragungsweg gelegenen Tore parallel geschaltet sind,

Fig. 11 eine Mehrtorschaltung mit einem Übertrager, dessen Wicklungen jeweils in einem Längszweig des Nachrichtenübertragungsweges liegen,

Fig. 12 ein weiteres Prinzipschaltbild des Zwischenverstär-kers nach Fig. 8,

Fig. 13 eine Viertorschaltung mit einem in Längszweigen liegenden Übertrager und mit mehreren Querzweigen und

Fig. 14 eine Viertorschaltung mit einem in Längszweigen liegenden Übertrager, dessen Schirm an die Kabelaussenleiterverbindung geführt ist.

In Fig. 2 ist ein Zwischenverstärker bzw. Breitbandverstärker für koaxiale Nachrichtenübertragungsstrecken gezeigt, der zwei Teilverstärker 11 und 12 enthält. Der Zwischenverstärker ist über das ankommende Koaxialkabel 21 und abgehende Koaxialkabel 22 ferngespeist, und zwar durch eine Gleichstromreihenspeisung. Während die Aussenleiter der Kabel 21 und 22 direkt miteinander verbunden sind, ist an die Innenleiter jeweils eine Stromversorgungsweiche angeschlossen, die das Nachrichtenübertragungsband, das nicht bis zur Frequenz 0 reicht, vom Speisegleichstrom trennt. Der Innenleiter des Kabels 21 ist dabei über die Drossel 51 an den Anschluss C des Speisespannungseingangs des Teil Verstärkers 11 geführt. Der andere Anschluss + liegt über die Drossel 52 am Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels 22.

Bei den Teilverstärkern 11 und 12 sind einerseits die Speisespannungsanschlüsse C bzw. D, an denen Verstärkermasse bzw. das Bezugspotential 0 liegt, über die Drossel 53, andererseits die Speisespannungsanschlüsse + über die Induktivität bzw. Drossel 54 miteinander verbunden, so dass die Speisespannungseingänge gleichstrommässig parallel geschaltet sind.

Die Drossel 54 kann durch eine zwischen Zenerdiode 4 und Drossel 52 liegende, in der Figur nicht näher dargestellte Drossel ersetzt werden, so dass der Speisespannungsanschluss + des Teilverstärkers 12 dann am Verbindungspunkt dieser Drossel mit der Drossel 52 liegt. Weiterhin kann in Abwandlung der Anordnung nach Fig. 2 der Teil Verstärker 12 unmittelbar und der Teilverstärker 11 über Drosseln gespeist werden.

Der über die Kabelinnenleiter fliessende Speisegleichstrom ruft an der Parallelschaltung der in der Figur nicht näher dargestellten, an den Speiseeingängen wirksamen, durch die Teilverstärker gebildeten Verbraucherwiderstände einen Spannungsabfall, nämlich die Speisegleichspannung hervor. Die Zenerdiode 4, die parallel zum Speiseeingang des Teilverstärkers 11 liegt, ist nicht unbedingt erforderlich und hat zweckmässigerweise eine Zenerspannung, die etwas höher als die Speisegleichspannung ist, so dass sie normalerweise nicht stromführend ist und lediglich eine spannungsbegrenzende Wirkung hat. Sie kann jedoch gegebenenfalls auch als Spannungsquelle dienen, die aus dem Speisestrom eine konstante Gleichspannung erzeugt.

Der Speiseanschluss C des Teilverstärkers 11 ist über den Kondensator 33 an die Verbindung y der Kabelaussenleiter geführt, um den Eingangskreis wechselstrommässig zu schlies-sen. Der Speiseeingang D des Teilverstärkers 12 ist über den Kondensator 34 an die Kabelaussenleiterverbindung y gelegt, um den Ausgangskreis wechselstrommässig zu schliessen.

Der Innenleiter des ankommenden Koaxialkabels 21 ist über den Kondensator 31 an den Eingang des Teilverstärkers 11 geführt. Der Ausgang des Teilverstärkers 12 ist über den Kondensator 32 an den Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels 22 angeschlossen. Weiterhin ist der Ausgang A des Teilverstärkers 11 direkt mit dem Eingang B des Teilverstärkers 12 verbunden. Die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der Teilverstärker 11 und 12 haben den Wert Z und liegen zumindest wechselstrommässig einpolig am Bezugspotential 0.

Der Strom iA im Ausgangskreis durchfliesst den Kondensator 34 und erzeugt an diesem Kondensator eine Spannung uC2-Diese verursacht ihrerseits einen Strom ix, der über den Kondensator 33 fliesst und einen Strom iE im Eingangskreis erzeugt. Die Spannung uC2 liegt aber nicht voll am Kondensator 33, sondern über einen Spannungsteiler, welcher durch den Kondensator 33, die Eingangsimpedanz des Teilverstärkers 12 und die Ausgangsimpedanz des Teilverstärkers 11 gebildet wird. Dadurch ist die Umlaufdämpfung stark erhöht.

Die Umlaufdämpfung kann dadurch noch weiter erhöht werden, dass der Hochpassweg bzw. Signalweg zwischen den Teilverstärkern 11 und 12 als Leitungsdrossel ausgebildet wird. Die Leitungsdrossel besteht dabei, wie in Fig. 3 näher dargestellt, insbesondere aus einem Koaxialkabel mit aufgeschobenen Ferritringen. Durch die Leitungsdrossel wird, abgesehen von parasitären Effekten, keine Dämpfung des Übertragungsweges verursacht. Da die Leitungsdrossel im Ersatzschaltbild nach Fig. 4 gleichsinnige Wicklungen besitzt, erzeugt der zu übertragende Signalstrom in beiden Wicklungen entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder, die sich aufheben. Für Ströme in gleicher Richtung B-A, D-C wirkt die Anordnung dagegen als HF-Drossel.

Die Leitungsdrossel stellt über den Aussenleiter die Verbindung der Anschlüsse C und D her, so dass die Drossel 53 dabei entfällt.

Die übrigen erforderlichen Induktivitäten werden vorzugsweise mit Ferritringen oder -perlen realisiert.

Bei sehr breitbandiger Übertragung kann eine Verwendung von ausgangsseitig kurzgeschlossenen Koaxialleitungen bzw. Stichleitungen anstatt konzentrierter Induktivitäten bzw. Drosseln günstig sein. Eine derartige Ausgestaltung ist in Fig. 5 gezeigt. Verwendung finden dabei Stichleitungen entsprechender Länge mit einer X/4-Resonanz, die insbesondere bei oder oberhalb der oberen Grenzfrequenz des Systems liegt, in dem der Zwischenverstärker Verwendung findet. Solche Stichleitungen stellen bei tiefen Frequenzen ebenfalls im wesentlichen Induktivitäten dar.

Die Stichleitungen 510 und 520 ersetzen die Drosseln 51 und 52 nach Fig. 2. Die parallele Stichleitung 540 tritt an die Stelle der Drossel 54 und kann durch eine serielle Stichleitung 540' ersetzt sein. Die Leitungsdrossel 55, die im HF-Signalüber-tragungsweg zwischen den Teilverstärkern 11 und 12 liegt, verbindet die Anschlüsse C und D.

Beim konstruktiven Aufbau ist insbesondere darauf zu achten, dass direkte Verkopplungen zwischen dem Ein- und Ausgang vermieden werden. Eine Masseverbindung zwischen den Teilverstärkern 11 und 12 darf nur über die Verbindung Y der Kabelaussenleiter erfolgen.

Dies lässt sich entsprechend Fig. 6 auf besonders vorteilhafte Art durch eine Anordnung der Teilverstärker 11 und 12 in getrennten Kammern erreichen, die ihrerseits durch isolierte Unterbringung in weiteren Kammern gegeneinander entkoppelt sind. Dabei ist für eine ausreichende Hochspannungsfestigkeit zwischen der Kabelaussenleiterverbindung Y und den Innenkammerwänden Xi bzw. X2ZU sorgen.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Zwischenverstärker, bei dem die Teil ver stärker zwecks Entkopplung der Hochspannungskondensatoren in einem Kammersystem untergebracht sind, ist eine Aussenkammer vorgesehen, die als Gesamtschirm des Lei-tungsversträrkers mit den Aussenleitern des ankommenden und des abgehenden Koaxialkabels 21 bzw. 22 verbunden ist und die Kabelaussenleiterverbindung herstellt. Diese äussere Kammer ist durch eine Trennwand in zwei äussere Teilkammern unterteilt. In diesen äusseren Teilkammern ist jeweils eine Innenkammer untergebracht, die von der Aussenkammer hochspannungsfest isoliert ist. In der einen inneren Teilkammer ist der Teilverstärker 11, in der anderen inneren Teilkammer der Teilverstärker 12 untergebracht.

Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass die Kapa4

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zitäten bzw. Kondensatoren 33 und 34 zumindest teilweise durch die Kapazitäten zwischen den Kammerwänden und -böden der ineinandergeschachtelten Kammern gebildet werden können.

. Die Induktivität 53 in Fig. 2 bzw. die Leitung 540' in Fig. 5 5 und 6 können in der einen und/oder der anderen Innenkammer und/oder auch zwischen den Kammern angeordnet sein. Die Durchführung der mit der Stichleitung 540' verdrosselten Leitung durch die Innenkammerwände a, c muss dabei mindestens bezüglich der Wand der Innenkammer, in der sich diese Stich- 10 leitung (oder Drossel) befindet, hinreichend kapazitätsarm sein, wogegen die Durchführung durch die Aussenkammertrennwand eine hohe Kapazität zur Entkopplung aufweisen soll und vorzugsweise als hochspannungsfester Durchführungskondensator ausgeführt ist. 15

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Realisierung der Drosseln durch kurzgeschlossene Leitungen ist bei Verwendung von Koaxialleitungen darauf zu achten, dass Innen- und Aussenleiter auf der jeweils richtigen Seite angeschlossen werden. 20

Zum Beispiel darf bei der Leitung 540' der Aussenleiter nicht mit der durch die Innenkammerwand a führenden Leitung verbunden sein, da der Aussenleiter eine relativ grosse Streukapazität gegen die Innenkammer X2 aufweist, welche die Stichleitung 540' überbrücken würde. 25

Wird im dargestellten Beispiel keine Leitungsdrossel 55 vorgesehen, so wird die Masseverbindung G-D ebenfalls verdrosselt und die Verbindung A-B kapazitätsarm durchgeführt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2,5 und 6 ist jeweils eine Parallelspeisung, beim Ausführungsbeispiel nach 30 Fig. 7 dagegen eine Serienspeisung der Teilverstärker vorgesehen.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Teilverstärker 11 und 12 in einem Kammersystem entsprechend Fig. 6 untergebracht. Abweichend von Fig. 6 sind die 35 Teilverstärker jedoch mit ihren Speisespannungseingängen nicht parallel, sondern in Serie geschaltet, wobei parallel zu jedem der beiden Speisespannungseingänge eine eigene Zener-diode 41 bzw. 42 geschaltet ist. Die Serienschaltung der beiden Speisespannungseingänge ist über den Aussenleiter der Lei- 40 tungsdrossel 55 hergestellt. Dieser Aussenleiter ist mit der Innenkammer, in der der Teilverstärker 12 untergebracht ist, verbunden, auf der anderen Seite dagegen von der Innenkammer des Teilverstärkers 11 isoliert. Auch durch die Trennwand zwischen den beiden Aussenkammern ist die Leitungsdrossel 45 isoliert hindurchgeführt. Zwischen jeder der beiden Innenkammern und der Aussenkammertrennwand sind jeweils Ferritkerne 55 auf die Koaxialleitung, die den Ausgang des Teilverstärkers 11 mit dem Eingang des Teilverstärkers 12 verbindet, aufgesetzt. 50

Die in Fig. 7 gezeigte Serienspeisung weist zwar einen höheren Gesamtspannungsabfall auf, sie hat aber den Vorteil,

dass keine zusätzliche Durchführung für den Gleichstrom erforderlich ist, der, wie in Fig. 7 gezeigt, in diesem Falle über die Leitungsdrossel fliessen kann. 55

Der Gleichstrom kann aber andererseits anstatt über eine Leitungsdrossel über eine separate verdrosselte Leitung geführt werden.

In der Beschreibung der Fig. 1,2,5,6 und 7 wurde jeweils vorausgesetzt, dass die Betriebsspannungsanschlüsse der Teil- 60 Verstärker (mit 0 und + bezeichnet) kapazitiv miteinander verbunden sind. Durch den entsprechenden Verblockungskondensator 35 wird der Ausgangskreis des Teilverstärkers 11 wechselstrommässig geschlossen.

In Fig. 8 ist ein Zwischenverstärker gezeigt, der weitgehend 65 mit dem nach Fig. 2 übereinstimmt. Die Betriebsspannungsanschlüsse der Teilverstärker (mit 0 und + bezeichnet) sind, was in der Figur nicht näher dargestellt ist, kapazitiv miteinander verbunden.

Abweichend von Fig. 2 ist das zwischen den Teilverstärkern 11 und 12 angeordnete Siebglied 5 als Viertorschaltung ausgebildet und liegt mit dem Tor 6 am Ausgang des Teilverstärkers 11 und mit dem Tor 7 am Eingang des Teilverstärkers 12.

Die weiteren Tore 8 und 9 sind einpolig miteinander verbunden und mit dem Verbindungspunkt 98 an die Kabelaussenleiterverbindung geführt. Der andere Anschluss liegt bei Tor 9 am Speisespannungsanschluss C des Teilverstärkers 11, bei Tor 8 am Speisespannungsanschluss D des Teilverstärkers 12.

Fig. 9 zeigt den in Fig. 8 dargestellten Zwischenverstärker bzw. Unterflurverstärker im Prinzip. Dabei sind nur die für das HF-Signal notwendigen Verbindungen dargestellt, nicht jedoch der Weg für den Fernspeisegleichstrom, der aus Fig. 1 hervorgeht. Die Kondensatoren 33 und 34 sind die Weichen-trennelemente, die die Tubenaussenleiter zum Verstärker hin auftrennen. Die Kondensatoren 33 und 34 liegen im Signalweg und stellen daher einen unerwünschten Kopplungswiderstand zwischen Ausgangskreis und Eingangskreis dar. Ein Mass für die Verkopplung ist die Weichen-Umlaufdämpfung.

Bestünde zwischen den Kondensatoren 33 und 34 bzw. von Anschluss 62 nach Anschluss 72 eine durchgehende Verbindung, so würde - da die Tubenaussenleiter über die Verbindung y leitend miteinander verbunden sind - die EMK E2 des Verstärkers 12 einen Strom sowohl über den Kondensator 34 als auch über den Kondensator 33 verursachen. Der Strom durch den Kondensator 33 steht in unmittelbarer Beziehung zur U mlaufdämpfung.

Zwischen den beiden Teilverstärkern 11 und 12 befindet sich die als Mehrtorschaltung mit den Toren 6 bis 9 ausgebildete Siebschaltung 50. Eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung besteht nun darin, dass es wesentlich darauf ankommt, die Dämpfung von Tor 8 nach Tor 9 möglichst gross zu machen, während andererseits die Signalübertragung von Tor 6 nach Tor 7 möglichst nicht beeinträchtigt werden soll. Je höher die Impedanz zwischen den Klemmen 62 und 72 dieser Mehrtorschaltung ist, desto höher ist die Umlaufdämpfung.

Die für die Dämpfung der Siebschaltung 50 massgeblichen Umstände gehen aus Fig. 9 und 12 hervor. Die Umlaufdämpfung au beträgt a.. U0

u

U.

Bezeichnet man mit a die Spannungsdämpfung des Siebgliedes, so gilt bei betriebsmässigem Abschluss

ü2 -

CT" " e •

Bezeichnet man mit P die Impedanz der aus dem Kondensator 34 und dem Widerstand R'2 bestehenden Parallelschaltung, so gilt ferner

U2=U2 zfp

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Ui, e u.

P«R.

U1 U+PUR-i+Z)

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K ~ Xz+PTVR^+TJ

au=a-ln K (4)

Der Zusammenhang zwischen der Umlaufdämpfung au und der Vierpoldämpfung der Siebschaltung 50 zwischen den betriebsmässig abgeschlossenen Toren 8 und 9 geht aus Gleichung (4) hervor. Im Faktor K ist der kapazitive Widerstand des Weichentrennkondensators 34 enthalten, während die Dämpfung a abhängig ist vom Wert der Kapazität 33. Geht z. B. die Kapazität C2 des Kondensators 34 gegen °°, so geht -In K gegen +°° und damit läuft auch die Umlaufdämpfung au gegen 00. Dasselbe wird erreicht beim Übergang der Kapazität Ci gegen In diesem Fall geht die Spannungsdämpfung a gegen «> und damit auch wiederum die Umlaufdämpfung au.

Man sieht jedoch auch aus der Gleichung (4), dass selbst bei relativ grossen K - d. h. kleinen Kapazitäten Ct bzw. C2 der Weichenkondensatoren 33 und 34 - die Umlaufdämpfung au durch entsprechende Werte der Spannungsdämpfung a auf den gewünschten Wert angehoben werden kann. Dadurch ist es möglich, die Weichentrennkondensatoren 33 und 34 ausschliesslich nach den Erfordernissen der Nutzsignalübertragung auszulegen. Die Wirkung der Siebschaltung 50 ist um so grösser, je höher die Impedanz der Weichen-Trennkondensato-ren 33 und 34 ist, bzw. je kleiner die Kapazitäten sind.

Mit der Dämpfung der Viertorschaltung bestimmt man die Umlaufdämpfung au. Der dabei erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, dass man grössere Übertragungsbandbreiten als ohne zwischengeschaltete Viertorschaltung erhalten kann. Wählt man im Hinblick auf sehr grosse Bandbreiten die Trennkondensatoren 33 und 34 nur so gross, dass die Eigenresonanz möglichst noch oberhalb der Nutzbandgrenze liegt, so können sich im Übertragungsband zu geringe Werte der Umlaufdämpfung ergeben. Durch die Siebschaltung 50 ergibt sich eine Erhöhung der Umlaufdämpfung, ohne dass die obere Grenzfrequenz herabgesetzt wird. Ausserdem ergibt sich ein günstiger Signal-Störabstand.

Bei Aufteilung des Zwischenverstärkers bzw. Unterflur-Gerätes in n Teilverstärker werden zweckmässigerweise n-1 Mehrtorschaltungen eingeschaltet. Die Unterflureinheiten werden zweckmässigerweise sorgfältig gegeneinander geschirmt, um insbesondere kapazitive Verkupplungen zu vermeiden.

Fig. 10 zeigt für den Zwischenverstärker nach Fig. 8 ein

Siebglied 50, das einen Übertrager 56 im Nachrichtenübertragungsweg enthält. Der Übertrager 56 ist dabei mit seiner Primärwicklung an die Anschlüsse 61 und 62 des Tores 6 angeschlossen. Die Sekundärwicklung ist an die Anschlüsse 71 und 72 des Tores 7 gelegt.

Die Anschlüsse 62 und 98 des Tores 9 sind über die Impedanz 58 miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen 72 und 98 des Tores 8 liegt die Impedanz 59.

Ein zwischen den Wicklungen des Übertragers 56 gelegener Schirm ist unmittelbar an den Anschluss 98 angeschlossen. Andererseits kann es zweckmässig sein, zwischen Schirm und Anschluss 98 einen Kondensator vorzusehen. Dieser Kondensator kann insbesondere eine der Impedanzen 58 und 59 sein.

Bei den in den Fig. 11,13 und 14 gezeigten Siebgliedern ist jeweils ein Übertrager 57,571 bzw. 572 mit seinen Wicklungen so in den Nachrichtenübertragungs weg gelegt, dass die eine Wicklung zwischen den Anschlüssen 61 und 71, die andere Wicklung zwischen den Anschlüssen 62 und 72 liegt. Die Tore 6 und 7 sind daher über die beiden Wicklungen des Übertragers 57,571 bzw. 572 galvanisch miteinander verbunden, so dass in diesem Fall die Drossel 52 in Fig. 8 entfallen kann.

Entsprechend Fig. 11 sind wie bei dem Siebglied nach Fig. 10 die Anschlüsse 62 und 98 des Tores 9 über die Impedanz 58 miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen 72 und 98 des Tores 8 liegt die Impedanz 59.

Bei dem Siebglied nach Fig. 13 ist die zwischen den Anschlüssen 62 und 72 liegende Wicklung des Übertragers 572 mit drei Anzapfungen versehen, die jeweils über eine der Impedanzen 580,581 und 590 an die Kabelaussenleiterverbindung y geführt sind. Gegenbenenfalls kann eine andere Zahl von Anzapfungen, z. B. eine Anzapfung vorgesehen sein. Zusätzlich können eines oder beide der Wicklungsenden bzw. der Anschlüsse 62 und 72 über je eine Impedanz an den Anschluss 98 geführt sein.

Die bei den Siebgliedern nach Fig. 10,11 und 13 vorgesehenen Impedanzen 58,59,580,581,590 sind vorzugsweise induktivitätsarme Kondensatoren. Die Kapazität dieser Kondensatoren wird unter Berücksichtigung der Eigenresonanz zweckmässigerweise derart bemessen, dass sich im interessierenden Frequenzbereich ein Maximum an Umlaufdämpfung ergibt.

Bei dem in Fig. 14 gezeigten Siebglied ist der Übertrager 571 mit einem Schirm versehen, der mit der einen, zwischen den Anschlüssen 62 und 72 liegenden Wicklung kapazitiv gekoppelt ist. Dieser Schirm ist unmittelbar an die Kabelaussenleiterverbindung y geführt. Vorzugsweise kann als Übertrager ein triaxiales Kabel bzw. ein Koaxialkabel mit weiterem Schirm dienen.

Die anhand der Ausführungsbeispiele beschriebene Aufteilung und Entkopplung lässt sich in entsprechender Weise auf mehr als zwei Stufen anwenden. Bei geeigneter Ausführung von Eingangs- und/oder Endstufe können die Kondensatoren 31 und/oder 32 entfallen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

616790 PATENTANSPRÜCHE

1. Ferngespeister, zwischen einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen, über eine Aussenleiterverbindung miteinander verbundenen Leitung angeordneter Zwischenverstärker für insbesondere koaxiale Nachrichtenübertragungsstrek-ken, bei dem die Aussenleiterverbindung und ein Speisespan-nungsanschluss, der zugleich ein wechselspannungsmässiges Bezugspotential hat, kapazitiv verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker in wenigstens zwei Teilverstärker (11,12) aufgeteilt ist, mit je einer eigenen, zwischen dem Bezugspotential und der Aussenleiterverbindung liegenden Kapazität (33,34), und dass die Speisespannungseingänge (0, +) der T eilverstärker (11,12) hochfrequenzmässig voneinander entkoppelt sind.

2. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Parallelspeisung der Teilverstärker (11,12) derart, dass einer der Teilverstärker (11) unmittelbar an einer Speisequelle liegt und wenigstens ein weiterer Teilverstärker (12) über je eine, in den Stromzuführungen gelegene Induktivität (53,54) an die Speisequelle angeschlossen ist (Fig. 2).

3. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leitungsdrossel (55) zur Verbindung zweier aufeinanderfolgender Teilverstärker (11, 12) vorgesehen ist, und dass dem einen der beiden Teilverstärker (12) das Bezugspotential (0) über die im Hochfrequenzsig-nalübertragungsweg gelegene Leitungsdrossel (55) und das andere Potential (+) der Speisespannung über eine Induktivität (540) zugeführt ist (Fig. 5).

4. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, wobei die Kabelinnenleiter jeweils über eine Induktivität an die Speisespannungsanschlüsse geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gegen das Bezugspotential (0) Spannung führende Speiseanschluss (+) von einem Teilverstärker (11) über eine Induktivität an den Speiseeingang eines weiteren Teilverstär-kers (12) geführt ist, wobei die Induktivität (540,540°) in der Kabelinnenleiterverbindung oder in der Zuführung zwischen Kabelinnenleiterverbindung und Speiseanschluss des weiteren Teilverstärkers liegt.

5. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilverstärker (11,12) in getrennten Kammern angeordnet sind, und dass die Kammern ihrerseits in weiteren Kammern, insbesondere hochspannungsmässig, isoliert untergebracht sind (Fig. 6).

6. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kammern eine gemeinsame Trennwand haben.

7. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch eine kapazitätsarme Durchführung der verdrosselten Leitung durch die Innenkammerwand.

8. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung durch die Aussenkammertrennwand eine höhere Kapazität als jene durch die Innenkammerwand aufweist, insbesondere als hochspannungsfester Durchführungskondensator ausgebildet ist.

9. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten wenigstens zum Teil als ausgangsseitig kurzgeschlossene Koaxialleitungen ausgebildet sind, und dass die Koaxialleitung jeweils derart angeschlossen ist, dass die Streukapazität zwischen Aussenlei-ter und Innenkammer die Stichleitung nicht überbrückt.

10. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Serienspeisung der Teilverstärker (11,12).

11. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei einer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilverstärkern gelegenen Verbindung eine als Mehrtorschaltung ausgebildete Siebschaltung (50) vorgesehen ist, die zusätzlich zu den beiden im Nachrichtenübertragungsweg gelegenen Toren (6,7) wenigstens ein weiteres, einseitig an die Aussenleiterverbindung des Zwischenverstärkers geführtes Tor (8,9) aufweist.

12. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebschaltung (50) als Viertorschaltung ausgebildet ist, und dass die Viertorschaltung, die mit einem ersten Tor (6) am Ausgang des einen (11) und mit einem zweiten Tor (7) am Eingang des anderen Teil Verstärkers (12) liegt, ein drittes und ein viertes mit je einem Anschluss (98) an der Kabelaussenleiterverbindung (y) liegendes Tor (8,9) aufweist, und dass die Viertorschaltung einen zwischen dem ersten und dem zweiten Tor (6,7) angeordneten Übertrager (56,57) enthält, und dass die jeweils über eine der Kapazitäten (33,34) an Bezugspotential liegenden Anschlüsse (62,72) des ersten und des zweiten Tores (6,7) zugleich Anschlüsse des dritten und des vierten Tores (8,9) sind (Fig. 9,10,11 ).

13. Zwischen Verstärker nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (56) mit einer Primärwicklung am ersten Tor (6) und mit einer Sekundärwicklung am zweiten Tor (7) liegt (Fig. 10), und dass die jeweils über eine der Kapazitäten (33,34) an Bezugspotential liegenden Anschlüsse (62,72) des ersten und des zweiten Tores (6,7) jeweils über eine Impedanz (58,59) mit dem an die Kabelaussenleiterverbindung (y) geführten Anschluss des dritten bzw. vierten Tores (8,9) verbunden sind (Fig. 10).

14. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (57) zwei Wicklungen enthält, über die das erste und das zweite Tor (6,7) galvanisch miteinander verbunden sind, und dass von den beiden Wicklungen die eine zwischen den kapazitiv an Bezugspotential geführten Anschlüssen (62,72) und die andere zwischen den weiteren Anschlüssen (61,71) des ersten und des zweiten Tores (6,7)

liegt (Fig. 11).

15. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wicklung des Übertragers (57, 572) mit wenigstens einem Ende und/oder mit wenigstens einer Anzapfung über eine Impedanz (58,59,580,581,590) an die Kabelaussenleiterverbindung (y) geführt ist (Fig. 11,13).

16. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (571 ) mit einem mit der einen Wicklung kapazitiv gekoppelten Schirm versehen ist, und dass der Schirm mit der Kabelaussenleiterverbindung (y), insbesondere unmittelbar verbunden ist (Fig. 14).

17. Zwischen Verstärker nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (56) mit einem zwischen den Wicklungen gelegenen Schirm versehen ist, und dass der Schirm, insbesondere über einen Kondensator, an die Kabelaussenleiterverbindung (y) geführt ist (Fig. 10),

18. Zwischenverstärker nach Patentanspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Impedanzen (58,59,580,581,590) ein induktivitätsarmer Kondensator ist.