CH684224A5 - Vorrichtung zur galvanischen Auftrennung von Koaxialkabeln. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur galvanischen Auftrennung von Koaxialkabeln gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Bei leitergebundenen Breitband-HF-Übertragungsanlagen werden Sende- und Empfangsseite oft über Koaxialkabel miteinander verbunden. Um störende oder gar schädliche Ausgleichsströme auf den Koaxialkabeln, hervorgerufen durch Potentialunterschiede zwischen Sende- und Empfangsanlagen, durch atmosphärische Entladungen oder durch Isolationsdefekte einer Stromversorgungseinheit, zu unterbrechen, ist eine galvanische Trennung zwischen Sende- und Empfangsseite erforderlich. Diese Auftrennung soll kabelseitig erfolgen und darf die übertragungstechnischen Eigenschaften, aber auch die Schirmqualität des verwendeten Koaxialkabels nicht wesentlich verschlechtern.

Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Lösung mit Hilfe eines HF-Breitbandtransformators T mit entsprechender Durchschlagsfestigkeit und dem Übersetzungsverhältnis 1:1. Um die Schirmwirkung des Kabels K gegen Störfelder nicht erheblich zu verschlechtern, müssen die beiden schirmseitigen Transformatoranschlüsse mit einem Hochspannungskondensator C verbunden werden. Diese Verbindung muss im ganzen interessierenden Frequenzbereich eine sehr niedere Impedanz aufweisen, da der Spannungsabfall uc über dem Kondensator, erzeugt durch einen Fremdstrom is im Kabelschirm, über die Wicklungskapazitäten des Transformators in den Signalpfad eingekoppelt wird, wodurch die Abschirmqualität erheblich verschlechtert wird. Da breitbandige HF-Transformatoren eine sehr enge magnetische Kopplung haben müssen und daher eine relativ hohe Kapazität zwischen den Wicklungen aufweisen, ist eine Verringerung der Wicklungskapazität kein gangbarer Weg zur Verminderung der Einkopplung in den Signalpfad.

Die hohe Schirmqualität guter Koaxialkabel verlangt bei dieser bekannten Lösung eine derart niedere Kondensatorimpedanz, dass sie auch durch Parallelschaltung mehrerer Hochspannungskondensatoren kaum erreicht werden kann.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Lösung zur galvanischen Auftrennung von Koaxialkabeln mittels eines breitbandigen HF-Transformators anzugeben, bei welcher Lösung die Störspannung - uc der bekannten Lösung - zwischen den beiden Transformatorwicklungen klein gemacht werden kann, so dass für das notwendige HF-mässige Durchverbinden der Schirme der beiden Koaxialkabel eine vernünftig realisierbare Impedanz resultiert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des ersten Anspruches genannten Merkmale. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Die Fig. 2 ein Schaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Die Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 2: und

Die Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Trennvorrichtung.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 weist wie die bekannte Lösung einen HF-Breitbandtransformator T2, im folgenden Trenntransformator genannt, mit entsprechend hoher Durchschlagsfestigkeit und einem Übersetzungsverhältnis 1:1 auf, der zur galvanischen Trennung der beiden Koaxialkabel dient. Ferner sind ein weiterer Transformator Ti, im folgenden Zusatztransformator genannt, ebenfalls mit einem Übersetzungsverhältnis 1:1, sowie zwei Kondensatoren Ci und C2 sowie ein Widerstand R vorhanden. Der Hochspannungskondensator Ci verbindet wie der Kondensator C von Fig. 1 die beiden Kabelschirme. An diesem Kondensator liegt beim Fliessen eines Fremdstromes is im Kabelschirm eine Spannung uci an, die der Spannung uc von Fig. 1 entspricht. Im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 1 liegt jedoch nicht diese Spannung an den schirmseitigen Enden des Trenntransformators T2 an, von wo sie über die Wicklungskapazitäten dieses Transformators T2 in den Signalpfad eingekoppelt würde, sondern eine Spannung uc2, die durch einen Spannungsteiler, gebildet aus dem Zusatztransformator Ti mit seinem Lastwiderstand R und dem Kondensator C2, auf einen Bruchteil von uci heruntergeteilt ist. Das Nutzsignal wird durch den Zusatztransformator Ti nicht beeinflusst, da dessen magnetischer Fluss durch den gleichen Signalstrom in beiden gegeneinander gerichteten Wicklungen aufgehoben wird.

Im Ersatzschaltbild von Fig. 3 sind Ri und R3 die Abschlusswiderstände des Koaxialkabels und der Kondensator Ci ist als Spannungsquelle mit der Störspannung uci dargestellt. Der Lastwiderstand R2 ist notwendig, um den Serieresonanzkreis, gebildet aus der Serieschaltung der Hochspannungskondensatoren Ci und C2 und der Querinduktivität des Zusatztransformators T-i, zu bedampfen. Aus der Betrachtung von Fig. 3 ergibt sich, dass der Zusatztransformator Ti unbedingt erforderlich ist. Die Spannung uc2 könnte zwar durch geeignete Wahl von R2 und C2 klein gegen uci gemacht werden, die Spannung über R2 würde aber ohne diesen Zusatztransformator Ti direkt dem Nutzsignal überlagert. Durch den Zusatztransformator Ti mit dem Ubersetzungsverhältnis 1:1 wird die Spannung ur2 in der durch das Koaxialkabel mit den beiden Ab-schiusswiderständen Ri und R3 gebildeten Schlaufe in beide Zweige eingekoppelt, so dass ur2 = ur2' ist, wobei der durch die Punkte angezeigte Wicklungssinn so ist, dass sich diese beiden Spannungen in der Schlaufe aufheben.

Der Zusatztransformator Ti muss ein möglichst breitbandiger HF-Transformator sein, dessen Bandbreite das ganze Störfrequenzspektrum abdecken sollte. Er kann im Prinzip den gleichen Aufbau haben, wie der Trenntransformator.

Fig. 4 zeigt eine besondere einfache Ausführungsform des Zusatztransformators T1. Er besteht hier aus einem Koaxialkabelabschnitt 1, über den einer oder mehrere Ferritringkerne 2 geschoben sind. Die Wicklungen des Trenntransformators T2 sind dabei wieder zwischen Innen- und Aussenleiter

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der benachbarten Kabelenden angeschlossen. Der Kondensator C2, ist wie bei Fig. 2 zwischen die schirmseitigen Wicklungsenden geschaltet, während der Kondensator Ci zwischen den Schirm des ankommenden Kabels und den Schirm des abgehenden Kabels geschaltet ist. Weil die Ferritringkerne mit HF-Verlusten behaftet sind, übernehmen diese Kerne die in Fig. 2 und 3 durch R bzw. R2 bewirkte Bedämpfung des Serieresonanzkreises. In der gezeigten Form weisen die beiden Wicklungen des Zusatztransformators Ti je eine Windung auf, bei geeigneter Wahl der Ferritkerne wäre es jedoch auch möglich, das Koaxialkabel mehrmals durch die Öffnung der Ringkerne durchzuführen, so dass eine höhere Windungszahl erreichbar wäre.

Die Bandbreite des Zusatztransformators in der Ausführungsform nach Fig. 4 kann durch geeignete Wahl der Ringkerne, gegebenenfalls durch eine Kombination von Ringkernen unterschiedlicher Eigenschaften beeinflusst werden.

Durch das Einfügen des zusätzlichen Transformators mit Bedämpfung des Serieresonanzkreises kann eine galvanische Auftrennung von Koaxialkabeln erreicht werden, bei welcher die Schirmwirkung des Koaxialkabels nicht wesentlich verschlechtert wird ohne gleichzeitig eine unrealistisch hohe Anzahl von parallelgeschalteten Hochspannungskondensatoren für die HF-mässige Durchverbindung der Schirme der Koaxialkabel verwenden zu müssen.

In der bevorzugten Ausführungsform des Zusatztransformators nach Fig. 4 bringt die Verwendung eines Koaxialkabelabschnittes mit darübergescho-benen Ferrit-Ringkernen einen nur geringen Mehraufwand gegenüber der Lösung gemäss dem Stande der Technik.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur galvanischen Auftrennung von Koaxialkabeln in Breitband-Übertragungsanlagen mittels eines HF-Trenntransformators mit zwei Wicklungen, bei welcher Vorrichtung die Abschirmungen des aufzutrennenden Koaxialkabels (K) zur Aufrechterhaltung der guten Schirmwirkung des Koaxialkabels mittels eines Kondensators (C) HF-mässig durchverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wicklung des Trenntransformators (T2) zwischen Innenleiter und Schirm des einen Koaxialkabels angeschlossen ist, dass das schirm-seitige Ende der genannten einen Wicklung des Trenntransformators über einen ersten Kondensator (Ci) mit der Abschirmung des andern Koaxialkabels verbunden ist, dass das gleiche schirmseitige Ende über einen zweiten Kondensator (C2) sowohl mit dem schirmseitigen Ende der andern Wicklung des Trenntransformators als auch über eine Wicklung eines zusätzlichen Transformators (Ti) mit zwei Wicklungen mit der genannten Abschirmung des genannten andern Koaxialkabels verbunden ist, dass die andere Wicklung des Zusatztransformators mit dem Innenleiter des andern Koaxialkabels verbunden ist und mit der genannten andern Wicklung des Trenntransformators in Serie geschaltet ist, und dass Mittel zur Dämpfung des aus der Serieschaltung der beiden Kondensatoren und der Querinduktivität des Zusatztransformators bestehenden Serieresonanzkreises vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Trenntransformator (T2) als auch der Zusatztransformator (T1) ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 aufweisen, dass die Wicklungen des Zusatztransformators derart angeschlossen sind, dass ein Nutzsignal durch diesen Transformator nicht beeinflusst wird, da dessen magnetischer Fluss durch den gleichen Signalstrom in beiden gegeneinander gerichteten Wicklungen aufgehoben wird, und der durch einen Störstrom (is) in der genannten einen Wicklung bewirkte Spannungsabfall (UR2) eine Kompensationsspannung (ur2') in der andern Wicklung bewirkt, und dass die Dämpfung des genannten Serieresonanzkreises durch einen zur genannten einen Wicklung des Zusatztransformators parallelgeschalteten Widerstand (R) bewirkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Zusatztransformator aus einem Abschnitt eines Koaxialkabels (1) mit einem oder mehreren über den Aussenmantel geschobenen Ferritringkernen (2) besteht, dass die genannte eine Wicklung dieses Transformators aus der Abschirmung des Koaxialkabelabschnittes und die genannte andere Wicklung aus dem Innenleiter dieses Abschnittes besteht, und dass die Dämpfung des genannten Serieresonanzkreises durch die HF-Verluste der Ringkerne bewirkt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ferritringkerne so dimensioniert sind, dass ein Koaxialkabelabschnitt mehrmals durchgefädelt werden kann, so dass ein Zusatztransformator entsteht, dessen Wicklungen mehrere Windungen aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ferritkernringe (2) mit unterschiedlichen Charakteristiken auf den Koaxialkabelabschnitt aufgeschoben sind, um die erwünschte Bandbreite des Zusatztransformators (T1) zu erreichen.

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