CH684224A5 - Device for DC isolation of coaxial cables - Google Patents
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Abstract
Description
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CH 684 224 A5 CH 684 224 A5
2 2nd
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur galvanischen Auftrennung von Koaxialkabeln gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches. The present invention relates to a device for the galvanic separation of coaxial cables according to the preamble of the first claim.
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. In the case of wire-bound broadband RF transmission systems, the transmitting and receiving sides are often connected to one another via coaxial cables. In order to interrupt disturbing or even harmful equalizing currents on the coaxial cables, caused by potential differences between transmitting and receiving systems, by atmospheric discharges or by insulation defects in a power supply unit, a galvanic isolation between the transmitting and receiving side is required. This separation should take place on the cable side and must not significantly impair the transmission properties, but also the shielding quality of the coaxial cable used.
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. 1 shows a known solution using an HF broadband transformer T with a corresponding dielectric strength and a transmission ratio of 1: 1. In order not to significantly degrade the shielding effect of the cable K against interference fields, the two shield-side transformer connections must be connected to a high-voltage capacitor C. This connection must have a very low impedance in the entire frequency range of interest, since the voltage drop uc across the capacitor, generated by an external current is in the cable shield, is coupled into the signal path via the winding capacitances of the transformer, as a result of which the shielding quality deteriorates considerably. Since broadband RF transformers must have a very tight magnetic coupling and therefore have a relatively high capacitance between the windings, a reduction in the winding capacitance is not a viable way to reduce the coupling into the signal path.
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. In this known solution, the high shielding quality of good coaxial cables requires such a low capacitor impedance that it can hardly be achieved even by connecting several high-voltage capacitors in parallel.
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. It is an object of the present invention to provide a new solution for the galvanic separation of coaxial cables by means of a broadband HF transformer, in which solution the interference voltage - uc the known solution - between the two transformer windings can be made small, so that the necessary HF - moderate connection of the shields of the two coaxial cables results in a reasonably realizable impedance.
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. This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of the first claim. An embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, for example.
In der Zeichnung zeigt: The drawing shows:
Die Fig. 2 ein Schaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung; 2 shows a circuit diagram of the device according to the invention;
Die Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 2: und 3 shows an equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 2: and
Die Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Trennvorrichtung. Fig. 4 shows a preferred embodiment of the separating device.
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. The device according to FIG. 2, like the known solution, has an HF broadband transformer T2, hereinafter called an isolating transformer, with a correspondingly high dielectric strength and a transmission ratio of 1: 1, which is used for the electrical isolation of the two coaxial cables. Furthermore, a further transformer Ti, hereinafter referred to as additional transformer, also with a ratio of 1: 1, as well as two capacitors Ci and C2 and a resistor R are present. The high-voltage capacitor Ci connects like the capacitor C of FIG. 1 the two cable shields. When an external current is flowing, a voltage uci is applied to this capacitor in the cable shield, which corresponds to the voltage uc of FIG. 1. In contrast to the circuit according to FIG. 1, however, this voltage is not present at the shield-side ends of the isolating transformer T2, from where it would be coupled into the signal path via the winding capacitances of this transformer T2, but rather a voltage uc2 which is formed by a voltage divider Additional transformer Ti with its load resistor R and the capacitor C2, is divided down to a fraction of uci. The useful signal is not influenced by the additional transformer Ti, since its magnetic flux is canceled by the same signal current in both windings directed against each other.
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. 3, Ri and R3 are the terminating resistors of the coaxial cable and the capacitor Ci is shown as a voltage source with the interference voltage uci. The load resistor R2 is necessary in order to vaporize the series resonance circuit, which is formed from the series connection of the high-voltage capacitors Ci and C2 and the shunt inductance of the additional transformer T-i. 3 shows that the additional transformer Ti is absolutely necessary. The voltage uc2 could indeed be made small by uci by suitable choice of R2 and C2, but the voltage across R2 would be superimposed directly on the useful signal without this additional transformer Ti. By means of the additional transformer Ti with the transmission ratio 1: 1, the voltage ur2 in the loop formed by the coaxial cable with the two terminating resistors Ri and R3 is coupled into both branches, so that ur2 = ur2 ', the winding sense indicated by the dots is that these two tensions cancel each other out in the loop.
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. The additional transformer Ti must be a broadband HF transformer, the bandwidth of which should cover the entire interference frequency spectrum. In principle, it can have the same structure as the isolating transformer.
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 4 shows a particularly simple embodiment of the additional transformer T1. It consists here of a coaxial cable section 1, over which one or more ferrite ring cores 2 are pushed. The windings of the isolating transformer T2 are again between the inner and outer conductors
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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. of the neighboring cable ends connected. The capacitor C2 is connected between the shield-side winding ends as in FIG. 2, while the capacitor Ci is connected between the shield of the incoming cable and the shield of the outgoing cable. Because the ferrite ring cores are subject to HF losses, these cores take over the damping of the series resonance circuit which is caused by R and R2 in FIGS. 2 and 3. In the form shown, the two windings of the additional transformer Ti each have one turn, but with a suitable choice of the ferrite cores, it would also be possible to route the coaxial cable several times through the opening of the ring cores, so that a higher number of turns could be achieved.
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. The bandwidth of the additional transformer in the embodiment according to FIG. 4 can be influenced by a suitable choice of the ring cores, optionally by a combination of ring cores with different properties.
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. By inserting the additional transformer with damping of the series resonance circuit, a galvanic separation of coaxial cables can be achieved, in which the shielding effect of the coaxial cable is not significantly deteriorated without simultaneously using an unrealistically high number of high-voltage capacitors connected in parallel for the HF connection of the shields of the coaxial cables have to.
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. In the preferred embodiment of the additional transformer according to FIG. 4, the use of a coaxial cable section with ferrite ring cores pushed over it results in only a slight additional outlay compared to the solution according to the prior art.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH377091A CH684224A5 (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Device for DC isolation of coaxial cables |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH377091A CH684224A5 (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Device for DC isolation of coaxial cables |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH684224A5 true CH684224A5 (en) | 1994-07-29 |
Family
ID=4263119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH377091A CH684224A5 (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Device for DC isolation of coaxial cables |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH684224A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002028039A1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for transmitting a high-frequency binary data stream via an electrically isolated communications path |
-
1991
- 1991-12-18 CH CH377091A patent/CH684224A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2002028039A1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for transmitting a high-frequency binary data stream via an electrically isolated communications path |
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PUE | Assignment |
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