DD155749A1 - Abzweiger fuer hochfrequenzsignale - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abzweiger fuer Hochfrequenzsignale insbesondere fuer Fernseh- und Tonrundfunksignale in Gemeinschaftsantennen- und Kabelfernsehanlagen vorzugsweise fuer solche, bei denen die UHF-Kanaele umgesetzt werden. Es ist das Ziel der Erfindung einen Wellenwiderstandsgerechten Abzweiger zu schaffen, der die geringe und nachteilige Energieausnuetzung der bekannten Widerstandsabzweiger verbessert, der mit wesentlich geringerem Aufwand hergestellt werden kann und auch bei der industriellen Produktion gut reproduzierbare elektrische Eigenschaften aufweist. Es liegt die Aufgabe zugrunde einen Abzweiger mit Spartransformator zu schaffen, der ueber den gesamten UKW- und VHF- Fernsehbereich der Stammleitung angepasst ist und eine Durchgangsdaempfung von annaehernd 1 dB hat. Die Loesung der Aufgabe besteht darin, dass zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme zwei Widerstaende gleichen Wertes eingeschaltet sind und dass zwischen diesen Widerstaenden eine Abzweigung zur Wicklung des Spartransformators erfolgt, deren anderes Ende an Masse liegt und dass eine Anzapfung am Spartransformator ueber einen weiteren Widerstand zum Abzweigausgang gefuehrt ist, dass der Spartransformator ein Widerstanduebersetzungsverhaeltnis von 9:1 besitzt und dass alle Funktionsteile des Abzweigers hochfrequenzdicht abgeschirmt sind.

Description

Titel der Erfindung

Abzweiger für Hochfrequenzsignale

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Abzweiger für Hochfrequenzsignale vorzugsweise für Fernseh- und Tonrundfunksignale in Gemeinschaftsantennen- und Kabelfernsehanlagen vorzugsweise für solche Gemeinschaftsantennen und Kabelfernsehanlagen bei denen die UHF-Kanäle in VHP-Kanäle umgesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen.

Um z.B. an einem ankommenden Kabel zur Verfügung stehende Hochfrequenzenergie auf weitere Kabel oder Leitungen, die zu verschiedenen Verbrauchern führen, aufzuteilen, werden Vorrichtungen verwendet, die in der Technik der Gemeinschaftsantennenanlagen oder Kabelfernsehanlagen als Verteiler und als Abzweiger bezeichnet werden, je nachdem, ob sie die aufzuteilende Hochfrequenzenergie in zwei oder mehr gleiche oder in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehende Energieanteile aufteilen.

Die Erfindung betrifft die zuletztgenannte Art der Energieaufteilung, die z.B. dann angewendet wird, wenn aus einer durchgehenden Leitung, Stammleitung genannt, an mindestens einer Stelle ein verhältnismäßig kleiner Energieanteil für eine Stichleitung ausgekoppelt werden soll, während der Hauptanteil der Hochfrequenzenergie über die Stammleitung weitergeführt wird.

deshalb zu diesem Zweck sogenannte Widerstandsaozweiger oenutzt. Ein solcher Widerstandsabzweiger ist ein Wellenwiderstandsgerechtes Dämpfungsglied für'den Durchgang der Stammleitung. Um einen Teil der eingespeisten Energie abzweigen zu können, werden der oder die Querwiderstände aufgeteilt. Пап erreicht damit, daß die Quellwiderstände der Abzweigausgänge gleich dem Wellenwiderstand des Durchgangsweges sind. Deshalb kann an den Abzweigausgängen nur ein sehr geringer Teil von der eingespeisten Energie entnommen werden.

Dazu muß der Forderung einer möglichst geringen Durchgangsdämpfung eines Abzweigers Vorrang gegeben werden. Üblich und vertretbar ist z.B. ein а~ = 1 dB.

Ein solches Dämpfungsglied mit a^ = 1 dB ist z.B. mit dreisternförmig verbundenen Widerständen zu realisieren, wobei

die nicht miteinander verbundenen Anschlüsse der Widerstände einmal am Eingang, einmal am Ausgang und einmal an Masse liegen. So könnte z.B. der Eingangswiderstand R- = 4,3 Ohm, der Ausgangswiderstand ІЦ = 4,3 Ohm und der an Masse liegende Widerstand Rp = 652 Ohm sein. Bei Zy,, 75 Ohm ergibt das a~ = 1 dB. Aus dieser Darstellung folgt ein W-Abzweiger mit zwei Abzweigausgängen in T-Schaltung mit folgenden Werten: 2^_v = 75 Ohm, Z^ = 75 Ohm, a_D = 1 dB a Abzw. = 25. dB Die Realisierung sieht z.B. wie folgt aus: Ein Eingangswiderstand R.. = 4,3 Ohm, ein Ausgangswiderstand Ro = 4,3 Ohm, je einen geteilten Y/iderstand Rp von 1265 Ohm zwischen. Sternpunkt und ersten Abzweigausgang und von 80 Ohm zwischen eröten Abzweigausgang und Masse und von 1265 Ohm zwischen Sternpunkt und zweiten Abzweigausgang und von 80 Ohm zwischen dem zweiten Abzweigausgang und !.lasse.

Dabei ist Z_Qu = 75 Ohm = Z^.

Z_L = 75 Ohm = Z^, Z_a = 75 Ohm = Z-. erster Abzwei^ausgang Z = 75 Ohm = Ζ-, zweiter Abzweigausgang_o Dies gilt bei Abschluß mit Z-J-

Bei einer Durchgangsdämpfung von 1 dB werden 20,63% von der eingespeisten Leistung an den Widerständen in der Dämpfungsschaltung verbraucht.

Diese Teilleistung von 20,63$ steht damit maximal zum Abzweigen zur Verfügung. Bei dem beschriebenen W-Abzweiger werden von diesen 20,63% an beiden Abzweigausgängen zusammen 3,065% abgezweigt. Diese abgezweigten Leistungen betragen effektiv 0,6324% bezogen auf die in den Abzweiger eingespeiste Eingangsleistung, Diese Werte treffen zu auf die Widerstandsabzweiger Bernburg 3018.12 Aus der DT - AS IO467O6 ist eine ähnliche Anordnung bekannt. In Abb. 2 ist eine weitere bekannte Anordnung gezeigt, bei der die Spannungsübersetzung durch einen Transformator erfolgt. Dabei tritt jedoch auch eine Herabsetzung des Wellenwiderstandes ein. Um den Innenwiderstand der Ausgangsklemme gleich dem Wellenwiderstand des Kabels zu machen,ist ein Widerstand in die Abzweigleitung eingeschaltet. Ein weiterer in die Durchgangsleitung nach der Abzweigung eingeschalteter Widerstand dient zur Reflektionsvermeidung. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß ein Hochfrequenztransformator für eine große Frequenzbandbreite wegen Streuung und Wicklungskapazitäten einen großen Aufwand erfordert. In der Praxis würde daher trotz der großen Leistungsverluste meistens die Widerstandsabzweigung vorgezogen.

Die in der DT-AS 1276146 beschriebene Abzweigschaltung, die einen ohmschen Entkopplungswiderstand und einen zur Anpassung dienenden Übertrager aufweist, dessen Fußpunkt über einen Kondensator mit Masse verbunden ist, wobei der Blindwiderstand des Kondensators bei den Frequenzen des Lang-, Mittel- und" Kurzwellenbereiches einen solchen Wert annimmt, daß der Übertrager keine Wirkung mehr hat und im wesentlichen nur noch der Entkopplungswiderstand wirksam"ist, kann jedoch ЗО die für Gemeinschaftsantennenanlagen gestellten Forderungen hinsichtlich gu^er Dämpfungseigenschaften innerhalb eines weiteren Frequenzbereiches für Abzweiger»nicht erfüllen. • Aus der DT-AS 1284490 ist eine Abzweiganordnung in Form einer Brückenschaltung bekannt, deren eine Diagonale den Ausgang des ankommenden Hochfrequenzkabels und deren andere Diagonale ein Ohmscher Widerstand mit dem Wert des Wellenwiderstandes der Hochfrequenzkabel sind, deren zwei diagonal

gegenüber-liegende Zweige der Brücke die Eingänge der abgehenden Kabel und die beiden restlichen Zweige ohmsche Widerstände sind.

Eine weitere Brückenanordnung zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie in zwei Anteile bei der je zwei der zwischen den Endpunkten der ersten Diagonale in Reihe liegenden Zweige der Brückenschaltung durch die Gesamtwicklung je eines als Spartransformator geschalteten breitbandigen Leitungsübertragers gebildet sind und jede Gesamtwicklung mit einer Anzapfung versehen ist, die die beiden Endpunkte der zweiten Diagonale der Brückenschaltung darstellen, ist aus der DT-OS 1934156 bekannt.

Derartige Brückenanordnungen haben jedoch den Nachteil an sich, daß sie in ihrer ersten Ausführungsform naturgemäß die bekannten hohen Verluste aufweisen und in ihrer anderen Ausführungsform nicht die z.B. bei einer Kabelfernsehanlage zu fordernde Breitbandigkeit von etwa 40 - 900 MHz erreichen. Weiterhin ist an diesen Brückenanordnungen nachteilig, daß an einein der beiden Ausgänge unsymmetrische Leitungen nur über ein Symmetrierglied angeschlossen werden können.

Es ist weiterhin bekannt geworden, zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie in zwei unterschiedliche Energieanteile eine Kopplungsvorrichtung mit richtungsabhängiger Entkopplung (Richtungskoppler) zu verwenden, bei der ein zu "einer durchgehenden Leitung gehörender Leiter und ein einen bestimmten Energieanteil auskoppelnder Leiter auf einem Abschnitt, der einer VierteIweilenlänge der zu übertragenden Frequenz entspricht, induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt sind. An dem Eingang .der Kopplungsvorrichtung kann beispielsweise die ankommende Stammleitung einer Gemeinschaftsantennenanlage, .an einen ersten Ausgang die abgehende Stammleitung und einen zweiten Ausgang eine den ausgekoppelten kleineren Energieanteil führende Stichleitung angeschlossen sein. Mit dieser bekannten Kopplungsvorrichtung ist zwar der Vorteil verbunden, daß. der zweite Ausgang (Stich) gegenüber dem ersten Ausgang mit einer höheren Dämpfung entkoppelt sein kann als gegenüber dem Eingang, daß also der den kleineren Energiean-

teil aufnehmende Verbraucher gegenüber der ankommenden Stammleitung weniger entkoppelt ist als gegenüber der abgehenden Stammleitung und dem z.B. daran angeschlossenen Verbraucher. Da jedoch die Länge der zu koppelnder Leiter der Kopplungsvorrichtung von der Frequenz der Hochfrequenzenergie abhängig ist, bleiben die Entkopplungseigenschaften der Vorrichtung nur innerhalb eines verhältnismäßig schmalen Frequenzbereiches konstant. Eine in der DT-AS 2025615 beschriebene Vorrichtung zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie in zwei Energieanteile die als Richtungskoppler - Abzweiger unter Beachtung der in der DT-AS 1257907 beschriebenen Merkmale aufgebaut ist, löst wohl das Problem der Breitbandigkeit, aber der in der DT-AS 2025615 -beschriebene breitbandige Richtungskoppler - Abzweiger ist leider..nur für solche Anwendungsfälle geeignet, in denen die Abzweigdämpfung mehr als 10 dB beträgt. Für Anwendungsfalle, in denen eine kleinere Abzweigdämpfung erforderlich ist, kann er nicht kostensparend hergestellt werden. Derartige Anwendungsfälle können jedoch insbesondere bei Kabelfernsehanlagen gegeben sein, wenn die Abzweigungen entsprechend der Teilnehmerzahl optimal und damit kostensparend dimensioniert werden sollen.

In den DT-AS 2161620, DT-AS 2219234 sind weitere richtungsabhängige Breitbandübertrager in Gabelschaltung beschrieben. Diese als Differenzübertrager ausgebildeten Verteiler, die als Zweifach-Verteiler bei 4 dB Durchgangsdämpfung eine Entkopplung von. etwa 20 dB aufweisen, lassen sich jedoch nur als Verteiler mit 2ⁿ (d.h. 2,4,8,16 usw,) Ausgängen verwirklichen. Dies gilt auch für die aus Antennenpionier 1970 Nr. 77 S.4, und DT-AS 1257907 bekannten Anordnungen, bei denen Hochfre-

ЗО quenzenergie mittels eines Differenztransformators auf lediglich zwei Verbraucher aufgeteilt wird. Zur Entkopplung der Ausgänge wird ein Hochfrequenztransformator mit gegeneinander entkoppelten Wicklungen verwendet. Auch die in der DT-AS 2423112 beschriebene Anordnung zur Aufteilung von Hochfrequenzenergie auf zwei oder mehr Verbraucherausgänge, verwendet Hochfrequenztransformatoren mit gegeneinander entkoppelten Wicklungen.

Diese gegenseitige Endkopplung wird jedoch nur wirksam, wenn das übersetzungsverhältnis der Hochfrequenztransformatoren gleich 1 ist, Alle diese Anordnungen haben eines gemeinsam, sie sind aufwendig und teuer .in der Herstellung. Selbst die in der DT-OS 2534444 beschriebene Abzweigvorrichtung mit Differenztransformator, durch die wohl einige Mängel der bekannten Anordnungen zum Teil beseitigt werden, hat trotzdem noch den Liangel der Aufwendigkeit an sich, z.B. die drei Übertrager und die aus den Dimensionierungsverhältnissen resultierende schwierige und teuere Herstellungstechnologie. Die gilt analog auch für den in der DT-OS 2703258 beschriebenen Abzweiger nach dem Richtkopplerprinzip mit unterschiedlichen Rohrkernübertragern.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung einen Wellenwiderstansgerechten Abzweiger zu schaffen, der die beschriebene geringe und nachteilige Energieausnützung beim Abzweigen verbessert, der gegenüber den bekannten Anordnungen mit wesentlich geringeren Aufwand hergestellt werden kann und der auch bei der industriel· len Produktion gut reproduzierbare elektrische Eigenschaften aufweist.

Darlegung des V/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abzweiger für Hochfrequenzsignale zu schaffen,'der über den gesamten UKV/- und VHF-Ferasehbereicn der Stammleitung angepaßt ist und eine Durchgangsdämpfung von annähernd 1 dB hat und der mit einem Hochfrequenztransformator, der als Spartransformator ausgebildet ist, versehen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme zwei Widerstände gleichen Wertes eingeschaltet sind und daß zwischen diesen Widerständen eine Abzweigung zur Wicklung des Spartransformators erfolgt,

deren anderes Ende an !,lasse liegt und daß eine Anzapfung am Spartransformator über einen weiteren Widerstand zum Abzweigausgang geführt ist, daß der Spartransformator ein Widerstandsübersetzungsverhältnis von 9 : 1 besitzt und daß alle Funktionsteile des Abzweigers hochfrequenzdicht abgeschirmt sind. Bei einem Abzweiger mit zwei Abzweigausgängen führt die Anzapfung am Spartransformator über je einen parallel zueinander angeordneten Widerstand zu je einem Abzweigausgang.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläut ert _e

In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Abzweigers mit zv/ei Abzweigausgängen.

Fig* 2 Diagramme der gemessenen Werte der Durchgangsdämpfung, der Auskoppeldämpfung und der Entkopplungsdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz.

In dem Prinzipschaltbild gemäß Fig. 1 ist die Eingangsklemme des Abzweigers mit 1, die Ausgangsklenrne mit 2 und der Abzweigausgang mit 3 bezeichnet. Ein Widerstand 4 und ein Widerstand 5 sind in Reihe zwischen Eingangsklemme 1 und Ausgangsklemme 2 angeordnet. Zwischen den Widerständen 4 und 5 erfolgt die Abzweigung 6 zur Wicklung 7 des Spartransformators 8. Das andere Ende 9 der Wicklung 7 des Spartransformators 8 liegt an Masse 10. Eine Anzapfung 11 am Spartransformator 8 ist über einen weiteren Widerstand 12 zum Abzweigausgang 3 geführt. Soll der Abzweiger mit zwei Abzweigausgängen 3 ausgerüstet sein, wie in Fig. 1 veranschaulicht, dann führt die Anzapfung 11 am Spartransformator 8 über je einen paral-IeI zueinander angeordneten Widerstand 12 zu je einem Abzweig-' ausgang 3. Der Spartransformator 8 besitzt ein Widerstandsübersetzungsverhältnis von 9:1. Zur Vermeidung von Störstrahlungen sind alle Funktionsteile des Abzweigers hochfrequenzdicht abgeschirmt. Wird die Schaltung mit folgenden Dimensionierungen aufgebaut, erfolgt die Ausnützung der Energie

Zum Abzweigen, gegenüber den eingangs beschriebenen Beispiel um den Paktor 7·94£? 8 erhöht, bzw. verbessert. Der Widerstand 4 ist R₁ = 4,3 Ohm Der Widerstand 5 ist R₂ = 4,3 Ohm

Die Widerstände 12 sind Z_Qu = 2 χ Ra = 68 Ohm Eingangs seit ig Z^ = 75 Ohm =

Ausgangsseit ig Z τ = 75 Ohm =

Abzweigseitig 2 χ Zt = 75 Ohm

Bei einem Widerstandsübersetzungsverhältnis von 9 · 1 und bei Abschluß der Abzweigausgänge mit Z-. = 75 Ohm erfolgt eine Widerstandstransformation von:

^r = ²L + ²Qu_{x ü =} 5, Ohm 4- 68 Ohm _{χ g =} ^₅ ^ 2 2

Dieser transformierte Widerstand bildet den Querwiderstand der benutzten Dämpfungsschaltung.

R₃ = 652 Ohm R₁^ = 643,5 Ohm R₃ & R_Tr

In Fig. 2 sind die Diagramme der gemessenen Werte des Abzweigers in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Die Durch·

gangsdämpfung ist mit 13 bezeichnet, die Auskoppeldämpfung mit 14, und die Entkopplungsdämpfung mit 15. Wie aus den Diagrammen erkennbar, bewegt sich die Durchgangsdämpfung über den gesamten UKW- und VHF-Fernsehbereich nahezu konstant bei 1 dB.

Die Auskoppeldämpfung zwischen 15 und 16,5 dB und die Entkopplung sdämpfung zwischen 30 dB und 25 dB. Dieser erfindungsgemäße Abzweiger ist mit sehr geringem Aufwand herstellbar und auch bei industrieller Massenproduktion sind seine, die Gewähr für einwandfreie Funktion bildenden elektrischen Werte gut reproduzierbar.

Claims (2)

Erfindungsanspruch

1. Abzweiger für Hochfrequenzsignale mit einem als Spartransformator ausgebildeten Hochfrequenztransformator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Eingangsklemme (1) und Ausgangsklemme (2) zwei Widerstände (4,5) gleichen Wertes eingeschaltet sind und daß zwischen diesen Widerständen (4,5) eine Abzweigung (6) zur Wicklung (7) des Spartransformators (8) erfolgt, deren anderes Ende (9) an !.lasse (10) liegt und daß eine Anzapfung (11) am Spartransformator (8) über einen weiteren Widerstand (12) zum Abzweigausgang (3) geführt ist, daß der Spartransformator (8) ein Widerstandsübersetzungsverhältnis von 9 ' 1 besitzt und daß alle Punktionsteile des Abzweigers hochfrequenzdicht abgeschirmt sind.

2· 15 Abzweiger nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfung (11) am Spartransformator (8) über je einen parallel zueinander angeordneten Widerstand (12) zu je einem Abzweigausgang (3) führt.

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