-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Blockieren von Gleichstrom, nämlich einen in mindestens einen zwischen einer Antenne und mindestens einem an dieser Antenne betriebenen Funkendgerät bestehenden Übertragungsweg einzufügenden Gleichstromblocker.
-
In der Hochfrequenztechnik (HF-Technik) ist es vielfach erforderlich, in die der leitungsgebundenen Übertragung eines hochfrequenten Nutzsignales dienenden Übertragungswege Gleichstromblocker einzubringen, welche die Übertragung eines Gleichstromsignals über einen entsprechenden Übertragungsweg unterbinden. Entsprechendes ist zum Beispiel bei Zuleitungen zu Eingängen von HF-Verstärkern erforderlich, um einen Gleichstrom-Offset des jeweiligen Verstärkers zu unterbinden, durch welchen der Verstärker während seines Betriebes in unerwünschter Weise vorzeitig in die Sättigung übergeht.
-
Eine entsprechende Lösung ist beispielsweise aus der
US 9 843 306 B2 bekannt. Die Druckschrift beschreibt eine Schaltungsanordnung für einen Tuner, bei welcher im Bereich des Signaleingangs zwischen einer Antenne und einem LNA (LNA = Low Noise Amplifier), also einem rauscharmen Verstärker, ein Kondensator zur Sperrung von Gleichanteilen des Empfangssignals angeordnet ist. Darüber hinaus ist gemäß der beschriebenen Lösung dem LNA noch ein Hochpass zum Sperren niederfrequenter Anteile des HF-Signals vorgeschaltet. Antennenseitig und geräteseitig ist für alle Schaltungsteile eine gemeinsame Schaltungsmasse vorgesehen.
-
Durch die
DE 31 36 462 C2 wird eine Vorrichtung zum Trennen der Verbindung zwischen zwei Koaxialkabeln in Kommunikationsanlagen beschrieben. Die Vorrichtung ist dafür vorgesehen, einen HF-Signalweg aufzutrennen, um an der Trennstelle Mess- oder Prüfgeräte in den Signalweg einfügen zu können. Hierfür ist die Trennung des Signalweges zwischen zwei an einer Seite der Vorrichtung angeordneten Koaxialanschlüssen, nämlich einem eingangsseitigen Koaxialanschluss und einem ausgangsseitigen Koaxialanschluss, ermöglicht. Über die gemeinsame Schaltungsmasse sind die Außenleiter des eingangsseitigen Koaxialanschlusses einerseits und des ausgangsseitigen Koaxialanschlusses andererseits galvanisch miteinander gekoppelt.
-
Ein anderer, im Fokus der hier beschriebenen Lösung stehender Grund besteht in der Sperrung hoher, zu einer eventuellen Zerstörung HF-technischer Komponenten führender Gleichströme, welche beispielsweise aufgrund eines Spannungsüberschlags zwischen mit einer hohen Gleichspannung beaufschlagten, Hochfrequenztechnik umfassenden Teilen technischer Systeme auftreten. Da Letzteres, wie bereits ausgeführt, den bevorzugten Einsatzfall für die Erfindung darstellt, sollen sich die nachfolgend zum Stand der Technik und der sich daraus für die Erfindung ergebenden Motivation gegebenen Erläuterungen insbesondere auf diesen Anwendungsfall beziehen. Jedoch sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf diesen Anwendungsfall nicht beschränkt ist. Vielmehr wird eine Anordnung zum Blockierung von Gleichstrom beziehungsweise ein Gleichstromblocker vorgestellt, der im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Einsatzfällen zum Schutz hochfrequenter Übertragungs-, Kommunikations- und Verarbeitungstechnik vor Gleichstrom zum Einsatz gelangen kann.
-
In der Automotivtechnik, so insbesondere in der Zugtechnik, kommen verbreitet extern an Fahrzeugen angeordnete Antennen zum Einsatz, welche mit hochfrequenter Empfangs- und Sendetechnik im Inneren des Fahrzeugs in einer Wirkverbindung stehen. Die elektrische Antennenmasse ist hierbei im Allgemeinen mit elektrisch leitenden Außenteilen der Fahrzeugverkleidung galvanisch verbunden. Auch endgeräteseitig, also auf Seiten der an einer solchen Antenne betriebenen Geräte, besteht eine galvanische Verbindung aller auf Masse liegender Teile der Geräteelektronik, welche gegebenenfalls darüber hinaus mit elektrisch leitenden Teilen der inneren Fahrzeugverkleidung oder -einrichtung galvanisch verbunden sein können. Im Zugverkehr werden dabei mittels einer Mehrzahl von Antennen oder mittels einer sogenannten Multifeed-Antenne Signale, welche unter Nutzung unterschiedlichster Funkübertragungstechniken empfangen werden, über entsprechende, durch die Fahrzeugaußenhaut geführte Übertragungswege den Geräten im Fahrzeuginneren, also letztlich Funkendgeräten, zugeführt und umgekehrt Sendesignale der Funkendgeräte den Antennen zur Abstrahlung zugeleitet.
-
So kommen beispielsweise in der Zugtechnik für die Datenübertragung Funktechniken wie GSM, LTE, GPS, WLAN und TETRA-Funk zum Einsatz, wobei die eingesetzte GSM-Technik insbesondere auch den in speziellen Frequenzbändern des GSM, im sogenannten GSM-R, abgewickelten Zugfunk umfasst. Hierbei können sich gleichspannungsbezogen, beispielsweise durch statische Aufladungen zwischen den metallischen Außenteilen des Fahrzeugs und der gerätetechnischen Masse des Fahrzeuginneren, wenn auch häufig nur temporär, sehr hohe Potenzialunterschiede ergeben, die sich ohne das Vorhandensein von Gleichstromblockern aufgrund von Spannungsüberschlägen unter anderem durch das Fließen hoher Gleichströme in den Übertragungswegen zwischen externer Antenne beziehungsweise externen Antennen und innerer Gerätetechnik entladen und dabei zur Zerstörung von Übertragungswegen und Gerätetechnik führenkönnten.
-
Derartig hohe Gleichströme würden zumeist zu einer Zerstörung der im Fahrzeug verwendeten HF-technischen Geräte führen. Die bisher zur Verhinderung dessen in der Fahrzeugtechnik eingesetzten Gleichstromblocker sind ebenso, wie auch andernorts im Zusammenhang mit dem Einsatz von HF-Technik verwendete Gleichstromblocker koaxial ausgebildet. Hierbei sind beidseits an den Enden des koaxialen Gleichstromblockers vorgesehene, mit ihrer äußeren Einfassung (Außenleiter) auf Masse liegende Koaxialbuchsen durch einen zwischen ihnen angeordneten Nichtleiter des Gleichstromblockers galvanisch voneinander getrennt. Zwischen den Innenleitern der Koaxialbuchsen ist zur Gleichstromtrennung ein kapazitives Element, nämlich ein Kondensator oder ein Gleichströme gegen Masse abführender Hochpass, angeordnet.
-
Die koaxiale Bauform der nach dem Stand der Technik gebräuchlichen Gleichstromblocker stellt insoweit eine günstige Bauform dar, als mit ihr keine besonderen hochfrequenztechnischen Herausforderungen beziehungsweise Probleme verbunden sind. Allerdings weist sie den Nachteil auf, dass die Gleichstromblocker unter anderem dadurch, dass ihre Koaxialanschlüsse an den einander gegenüberliegenden axialen Enden der koaxialen Anordnung angeordnet sind, eine vergleichsweise große Bauhöhe aufweisen. Zudem hat es sich in der Praxis gezeigt, dass entsprechende koaxiale Gleichstromblocker bei ihrer Verwendung in der Fahrzeugtechnik häufig nur schwierig oder unzureichend befestigt werden können. Letzteres ist besonders dann nachteilig, wenn, wie in der Bahntechnik, aufgrund des Einsatzes unterschiedlicher Funktechnologien eine Mehrzahl derartiger Gleichstromblocker verbaut wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zum Blockieren von Gleichstrom bereitzustellen, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Ein entsprechender Gleichstromblocker soll dabei eine kompakte Bauform aufweisen, als eigenständige beziehungsweise zusätzlich einzubringende Einrichtung einfach in bestehende Systeme einzufügen sein, für Techniker beim Einbau und bei der Wartung einfach zugänglich und handhabbar sein sowie darüber hinaus aber dennoch alle HF-technischen Anforderungen erfüllen und insbesondere auch für den Schutz HF-technischer Einrichtungen vor hohen Gleichströmen eingesetzt werden können.
-
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- oder Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
-
Die zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Anordnung zum Blockieren von Gleichstrom, nämlich der erfindungsgemäße Gleichstromblocker, weist mindestens einen Ein- und Ausgänge der Anordnung bereitstellenden Anschlussport auf. Dieser mindestens eine Anschlussport wird durch ein Anschlusspaar, das heißt durch zwei Koaxialanschlüsse, ausgebildet. Über einen ersten dieser Koaxialanschlüsse ist der Gleichstromblocker, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bereits bekannt, mittels eines Kabels antennenseitig in einen zwischen einer Antenne und mindestens einem an dieser Antenne betriebenen Funkendgerät bestehenden Übertragungsweg einzufügen. Über den zweiten Koaxialanschluss des den mindestens einen Anschlussport ausbildenden Anschlusspaares ist der Gleichstromblocker mittels eines weiteren Kabels endgeräteseitig in den vorgenannten Übertragungsweg einfügbar. Dabei ist der Außenleiter des ersten Koaxialanschlusses bei in den Übertragungsweg eingefügtem Gleichstromblocker galvanisch mit der antennenseitigen Masse sowie der Außenleiter des zweiten Koaxialanschlusses galvanisch mit der von der antennenseitigen Masse galvanisch getrennten endgeräteseitigen Masse verbunden. Die Innenleiter der Koaxialanschlüsse des Anschlusspaares sind über mindestens einen Verbindungsleiter mit mindestens einem in diesen Verbindungsleiter eingefügten kapazitiven Element miteinander verbunden.
-
Hierbei ist die Anordnung erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die beiden Koaxialanschlüsse eines Anschlussports und damit eines Anschlusspaares an derselben Seite der Anordnung und in derselben Richtung ausgerichtet angeordnet sind. Der durch die Innenleiter dieser beiden Koaxialanschlüsse und den mindestens einen diese Innenleiter miteinander verbindenden Verbindungsleiter gebildete eigentliche Signalleiter, über welchen die zwischen der Antenne und dem mindestens einen Funkendgerät ausgetauschten hochfrequenten Signale geführt werden, ist dabei im Abschnitt zwischen den durch den Anschlussport, das heißt das Anschlusspaar, gebildeten Ein- und Ausgängen so geführt, dass er bezüglich seines Verlaufs in der solchermaßen ausgebildeten Anordnung eine Richtungsänderung von 180° erfährt. Demgemäß tritt der Signalleiter aus dem Gleichstromblocker, wie auch durch die gleichseitige Anordnung der Koaxialanschlüsse bedingt, auf derselben Seite aus, auf welcher er auch in den Gleichstromblocker eintritt.
-
Aufgrund der Anordnung der Anschlussports auf derselben Seite des Gleichstromblockers und der damit verbundenen Richtungsänderung des deren Innenleiter einbeziehenden Signalleiters, weist der Gleichstromblocker eine planare, sehr kompakte Bauform mit einer vergleichsweise geringen Einbauhöhe auf, welche zudem die Befestigung der gesamten Anordnung an den Einrichtungen eines mit ihr ausgestatteten Systems begünstigt. Auch wenn der mehrfache scharfe Richtungswechsel des Signalleiters eigentlich aus HF-technischer Sicht auf gewisse Bedenken stößt, konnte jedoch in Versuchen überraschenderweise gezeigt werden, dass die gesamte Anordnung dennoch mit einer sehr geringen Einfügedämpfung realisierbar ist.
-
An dieser Stelle sollen einige Erläuterungen bezüglich des vorstehend und auch in den Patentansprüchen häufiger verwendeten „mindestens“ erfolgen. Zunächst ist festzustellen, dass der Gleichstromblocker mindestens einen Anschlussport, das heißt gegebenenfalls auch mehrere Anschlussports aufweist. Unter Verwendung dieses einen oder eines von gegebenenfalls mehreren Anschlussports ist der Gleichstromblocker mittels entsprechender, mit den Koaxialanschlüssen zu verbindender Koaxialkabel in mindestens einen Übertragungsweg zwischen einer Antenne (Hochfrequenzantenne) und mindestens einem, an dieser Antenne betriebenen Funkendgerät einzufügen. Diese Aussage bezieht sich darauf, dass an der vorgenannten HF-Antenne unter Nutzung ein und derselben Funktechnologie, also desselben Frequenzbandes, gegebenenfalls auch mehrere Funkendgeräte betrieben werden können. In einem solchen Fall verzweigt sich der Übertragungsweg, betrachtet ausgehend von der Antenne in Richtung der mehreren, im gleichen Frequenzband an ihr betriebenen Funkendgeräte, hinter der Antenne, nämlich vorzugsweise hinter dem zwischen der Antenne und den Funkendgeräten angeordneten Gleichstromblocker. Letzterer ist insoweit mittels eines Ports im Grunde gleichzeitig in mehrere Übertragungswege, nämlich in jeden zwischen der Antenne und einem der Funkendgeräte ausgebildeten Übertragungsweg, eingefügt.
-
Was den mindestens einen, die Innenleiter der Koaxialanschlüsse eines Anschlusspaares beziehungsweise Anschlussports verbindenden Verbindungsleiter anbelangt, bedarf es sicherlich keiner näheren Erläuterungen dazu, dass die Innenleiter der Koaxialanschlüsse gegebenenfalls auch durch mehrere derartiger Verbindungsleiter miteinander verbunden sein können, wobei jedoch die eine oder die mehreren insoweit bestehenden Verbindungen stets über ein kapazitives Element, also über einen oder mehrere Kondensatoren, geführt sind. Klarstellend sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass im Kontext dieser Beschreibung und der Patentansprüche unter einer galvanischen Trennung das Fehlen elektrisch leitender Verbindungen verstanden wird, über welche ein Gleichstrom übertragen werden könnte. Insoweit stellt eine galvanische Trennung eine ausschließlich gleichstrombezogene oder gleichstrommäßige Entkopplung/Trennung dar, wohingegen eine galvanische Verbindung eine elektrisch leitende, die Übertragung von sowohl von Gleichstrom als auch von Wechselstrom, inklusive hochfrequenter elektrischer Signale, ermöglichende Verbindung meint.
-
In Abhängigkeit der Gegebenheiten des jeweils mit dem Gleichstromblocker zu schützenden Systems oder sonstiger Randbedingungen kann der Gleichstromblocker unmittelbar zwischen einer Antenne und einem an dieser betriebenen Funkendgerät in den betreffenden Übertragungsweg eingefügt sein beziehungsweise werden. Üblicherweise sind aber zwischen beispielsweise der HF-Antenne und im Inneren des Zuges an dieser Antenne betriebenen Funkendgeräten auch noch Verstärkereinrichtungen angeordnet. Vorzugsweise werden dabei entsprechende Verstärker ebenfalls mittels des Gleichstromblockers geschützt. Gleichwohl kann aber der Gleichstromblocker entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall, wiederum betrachtet aus der Richtung der Antenne in Richtung eines an dieser betriebenen Funkendgerätes, vor einem oder nach einem, in dem Übertragungsweg zwischen Antenne und Funkendgerät(en) angeordneten Verstärker angeordnet sein. Aus diesem Grunde wird bei der Darstellung der Erfindung allgemein davon gesprochen, dass der Gleichstromblocker - nämlich ungeachtet dessen, wo ein eventueller Verstärker angeordnet ist - einerseits antennenseitig und andererseits endgeräteseitig in den Übertragungsweg eingefügt beziehungsweise einzufügen ist.
-
Entsprechend einer bevorzugten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der mindestens eine die Innenleiter der Koaxialanschlüsse des mindestens einen Anschlussports, also eines Anschlusspaares, miteinander verbindende Verbindungsleiter als eine Leiterbahn auf einer Leiterplatte ausgebildet, mit welcher die Innenleiter der betreffenden Koaxialanschlüsse vorzugsweise durch eine Lötverbindung verbunden sind.
-
Entsprechend ihrer grundsätzlichen Ausbildung ist bei der zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Anordnung, wie bereits ausgeführt, ein erster Koaxialanschluss eines einen Anschlussport ausbildenden Anschlusspaares bei in den Übertragungsweg eingefügtem Gleichstromblocker galvanisch mit der antennenseitigen Masse verbunden, wohingegen der andere, also der zweite Koaxialanschluss des betreffenden Anschlusspaares, galvanisch mit der von der antennenseitigen Masse galvanisch getrennten endgeräteseitigen Masse verbunden ist. Hierbei kann es gänzlich an einer irgendwie gearteten Verbindung zwischen antennenseitiger Masse und endgeräteseitiger Masse fehlen. Dies hat aber zur Folge, dass die antennenseitige Masse und die endgeräteseitige Masse im Verhältnis zueinander gewissermaßen als schwimmende Massen ausgebildet sind, also ein voneinander verschiedenes elektrisches Potenzial aufweisen können. Da Derartiges aber eher unerwünscht ist, wird bei einer bevorzugten Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Gleichstromblockers zumindest HF-mäßig für einen Potenzialausgleich zwischen antennenseitiger und endgeräteseitiger Masse gesorgt. Zu diesem Zweck sind bei der betreffenden Ausbildungsform des Gleichstromblockers die antennenseitige und die endgeräteseitige Masse über mindestens ein kapazitives Element HF-mäßig miteinander gekoppelt.
-
Für den bevorzugten Einsatzzweck, nämlich zum Zweck des Einfügens des Gleichstromblockers in den Übertragungsweg zwischen einer auf dem Fahrzeugdach eines Zuges angeordneten Antenne und mindestens einem im Inneren des Zuges betriebenen Funkendgerät, ist der Gleichstromblocker derart ausgelegt, dass er für an den Ein- und Ausgängen seines mindestens einen Anschlussports anstehende Gleichspannungen von bis zu 3 kV das Fließen eines Gleichstroms in dem Übertragungsweg zuverlässig verhindert.
-
Wie die vorstehenden Ausführungen erkennen lassen, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Gleichstromblocker, abweichend von den aus dem Stand der Technik bekannten koaxialen Gleichstromblockern, um eine planar ausgebildete Einheit beziehungsweise Baugruppe. Entsprechend bevorzugter Ausbildungsformen ist die planare Anordnung dabei derart ausgebildet, dass die Enden der beiden gemeinsam ein Anschlussport ausbildenden Koaxialanschlüsse in gleicher Länge von der Anordnung aufragen, die Koaxialanschlüsse also gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind. Sofern der Gleichstromblocker mehrere Anschlussports aufweist, gilt dies vorzugsweise sowohl in Bezug auf jeden einzelnen dieser Ports als auch für die Ports insgesamt, so dass demnach im letztgenannten Fall alle Koaxialanschlüsse des Gleichstromblockers in gleicher Länge gegenüber, einer Außenfläche der Seite des Gleichstromblockers aufragen, an welcher die Koaxialanschlüsse angeordnet sind.
-
Anhand von Zeichnungen und zugehörigen Erläuterungen soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung gegeben werden. Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
- 1: eine mögliche Ausbildungsform des Gleichstromblockers mit mehreren Anschlussports in einer isometrischen Darstellung,
- 2: die Ausbildungsform gemäß 1 in einer Draufsicht auf die Anschlussports des Gleichstromblockers,
- 3: die Ausbildungsform gemäß 1 und 2 in isometrischer Darstellung, betrachtet von der den Anschlussports abgewandten Seite,
- 4: die Ausbildungsform gemäß 3 in der Draufsicht bei Entfernung einer Leiterplatte,
- 5: die in 4 entfernte Leiterplatte,
- 6: die Leiterplatte gemäß 5 mit Blick auf die Stirnkante einer Längsseite.
-
Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Gleichstromblockers in einer isometrischen Darstellung mit Blick auf deren Anschlussports 3, 4; 3', 4'; 3", 4". Vorliegend handelt es sich um einen Drei-Port-Blocker, also um eine Ausbildungsform mit drei Anschlussports 3, 4; 3', 4'; 3", 4" beziehungsweise drei diese Anschlussports 3, 4; 3', 4'; 3", 4" ausbildenden, jeweils als Ein- und Ausgänge fungierenden Anschlusspaaren. Ein jeweiliger Anschlussport 3, 4; 3', 4'; 3", 4" ist durch ein Anschlusspaar mit einem in der oberen Bildhälfte dargestellten Koaxialanschluss 3; 3'; 3" und einem ihm gegenüber angeordneten, in der unteren Bildhälfte dargestellten Koaxialanschluss 4; 4'; 4" gebildet. Über die jeweils oberen Koaxialanschlüsse 3; 3'; 3" wird der Gleichstromblocker entsprechend der darauf angebrachten Beschriftung (siehe hierzu auch 2) mittels jeweils eines mit ihnen zu verbindenden Koaxialkabels antennenseitig in einen jeweiligen Übertragungsweg eingefügt. Ein jeweiliger oberer Koaxialanschluss 3; 3'; 3" bildet insoweit einen Eingang für über eine (nicht gezeigte) Antenne empfangene Signale und einen Ausgang für von mindestens einem (ebenfalls nicht gezeigten Funkendgerät) ausgesendete, über die Antenne abzustrahlende Signale. Entsprechend dienen die jeweils unten dargestellten Koaxialanschlüsse 4; 4'; 4" in Verbindung mit entsprechenden Koaxialkabeln der endgeräteseitigen Einfügung des Gleichstromblockers in einen jeweiligen Übertragungsweg und somit als Ausgang für über die nicht dargestellte Antenne empfangene, mindestens einem (nicht gezeigten) Funkendgerät zuzuführende Signale sowie als Eingang von dem mindestens einen Funkendgerät ausgesendeter, über die Antenne abzustrahlender Signale.
-
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Gleichstromblocker in Form einer sehr kompakten planaren Anordnung realisiert. Die Koaxialanschlüsse eines jeweiligen Anschlussports 3, 4; 3', 4'; 3", 4" sind dabei jeweils auf derselben Seite der Anordnung montiert und ragen demgemäß in derselben Richtung von dieser oder, genauer gesagt, von der Außenfläche 17 der Anordnung in jeweils gleicher Höhe h; h' auf. In der 1 tatsächlich zu erkennen sind im Grunde nur die jeweiligen Außenleiter 5, 6; 5', 6'; 5", 6" der Koaxialanschlüsse. Die ungefähre Lage der Innenleiter 7, 8; 7', 8'; 7", 8" der Koaxialanschlüsse ist durch entsprechende Bezugszeichen lediglich angedeutet.
-
Im Wesentlichen besteht die Anordnung aus einem Metallblock 13 und aus einer Metallplatte 14. In den Metallblock 13 sind mehrere Ausnehmungen an unterschiedlichen Stellen hineingefräst. Unmittelbar galvanisch verbunden mit dem Metallblock 13, welcher mit anderen Teilen der antennenseitigen Masse 1 in einen leitenden Kontakt zu bringen ist, sind die Außenleiter 5; 5'; 5" der einer antennenseitigen Einfügung des Gleichstromblockers in einen Übertragungsweg dienenden Koaxialanschlüsse 3; 3'; 3". In den Metallblock 13 ist eine Ausnehmung hineingefräst, in welche die Metallplatte 14, von dem Metallblock 13 durch eine Zwischenplatte 15 aus einem Isolator getrennt, eingefügt ist. Bei der Metallplatte 14 handelt es sich um die endgeräteseitige Masse 2, genauer gesagt, um einen Teil der endgeräteseitigen Masse 2, also um eine bei in den Übertragungsweg eingefügtem Gleichstromblocker mit der Masse des oder der Endgeräte in einen galvanischen Kontakt zu bringende Metallfläche. Mit diesem Masseelement galvanisch verbunden sind die Außenleiter 6; 6'; 6" der zur endgeräteseitigen Einfügung des Gleichstromblockers in einen jeweiligen Übertragungsweg dienenden Koaxialanschlüsse 4; 4'; 4".
-
An ihren, den Rändern des die antennenseitige Masse 1 ausbildenden beziehungsweise galvanisch mit ihr verbundenen Metallblocks zugewandten Rändern ist die Metallplatte 14 als Element endgeräteseitigen Masse 2 durch einen entsprechenden Spalt in definierter Breite von ca. 3 mm gegenüber dem Metallblock 13 beabstandet. Im Falle einer Gleichstromblockung in Bezug auf Gleichspannungen von bis zu 3 kV beträgt der Abstand zwischen der Metalplatte 14 und dem Metallblock 13, abgesehen von ihren einander zugewandten, aber durch die isolierende Zwischenplatte 15 voneinander getrennten Oberflächen an jeder Stelle der Anordnung zirka 3 mm. Die Zwischenplatte 15 kann aufgrund ihres Bestehens aus PTFE (Polytetrafluorethylen) und ihrer daraus resultierenden guten Isolationseigenschaften eine gegenüber der Breite des Spaltes 18 geringere Dicke aufweisen.
-
Der Spalt 18 kann mit einer speziellen, eine Rinne bildenden Dichtmasse ausgefüllt sein, die zusätzlich hochisolierend wirkt, jedoch vor allem verhindern soll, das Feuchtigkeit unter das PTFE der Zwischenplatte 15 kriechen kann und dadurch die Spannungsfestigkeit an dieser Stelle geschwächt wird. Eine solche Rinne ist für die Funktionalität im Grunde nicht erforderlich, sofern die Anordnung in Regionen mit geringer Luftfeuchte eingesetzt wird. Liegt jedoch die Luftfeuchte im Einsatzgebiet zwischen 40 % und 80 %, wie zum Beispiel in Teilen Asiens und tropischen Gebieten, könnte sich durch Temperaturwechsel Kondensat ausbilden, wobei sich dann eine entsprechende Rinne als vorteilhaft erweist - ja wohl sogar erforderlich macht, damit eventuelles Kondensat über sie abfließen kann.
-
Die Metallplatte 14 der endgeräteseitigen Masse weist ihrerseits mehrere Ausnehmungen auf, in welche Bohrungen eingebracht sind, über welche die Metallplatte 14 mittels von einem Isolatorelement 19 umgebener Schrauben ohne galvanischen Kontakt an dem Metallblock 13 der antennenseitigen Masse befestigt ist. Die Schrauben greifen hierbei, was jedoch aus der Darstellung nicht ersichtlich ist, in Gewinde des Metallblocks 13 ein, wobei aber durch die die Schrauben umgebenden ringförmigen Isolatorelemente 19 mit einer Ringbreite von vorzugsweise ebenfalls mindestens 3 mm eine galvanisch leitende Verbindung zwischen der Metallplatte 14 und dem Metallblock 13 verhindern. Für Gleichstromblocker gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel konnten in Versuchen, trotz der mehrfach wechselnden Erstreckungsrichtung des Signalleiters, überraschenderweise in Bezug auf die im Zusammenhang mit den gebräuchlichsten Funkübertragungstechniken, wie GSM-P (GSM-Übertragung im öffentlichen GSM-Netz), LTE, WLAN und TETRA-Funk, verwendeten Frequenzbereiche, also auch für hohe Bandbreiten, geringe Einfügedämpfungen von ≤ 0,3 dB nachgewiesen werden.
-
Die 2 zeigt die Ausbildungsform gemäß der 1 nochmals in einer Draufsicht. Zu erkennen sind dabei die auch der Orientierung dienenden Beschriftungen „Antenne“ und „Radio“, welche die antennenseitige („Antenne“) beziehungsweise die endgeräteseitige („Radio“) Masse kennzeichnen. Die Anordnung weist insgesamt eine hohe Breitbandigkeit bezüglich der von ihr nicht geblockten, sondern zu übertragenden Hochfrequenzsignale auf, wobei sie im Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 6.000 MHz (also 6 GHz) eine sehr geringe Einfügedämpfung (auch als Durchgangsdämpfung bezeichnet) aufweist. Für HF-Signale mit einer Frequenz von 100 MHz konnte eine Einfügedämpfung von ca. 0,1 dB erreicht werden, wobei diese Dämpfung mit steigenden Frequenzen auf maximal 3 dB bei 6.000 MHz ansteigt.
-
Die 3 zeigt die Ausbildungsform des Gleichstromblockers gemäß den 1 und 2, gewissermaßen von dessen Unterseite, in einer isometrischen Darstellung. In dieser Darstellung sind die Innenleiter 7, 8; 7', 8'; 7", 8" der Koaxialanschlüsse zu erkennen, welche je Anschlussport 3, 4; 3', 4'; 3", 4" über je einen auf einer Leiterplatte 11; 11'; 11" aufgebrachte und über ein kapazitives Element 10; 10'; 10" (Kondensator, hier nicht gezeigt - siehe 5 und 6) geführte Verbindungsleiter 9; 9'; 9" miteinander verbunden sind. Die Leiterplatten 11; 11'; 11" sind jeweils in einer in den Metallblock 13 hineingefrästen Ausnehmung angeordnet und - in der Figur ist dies nur bei der rechten der drei Leiterplatten 11; 11'; 11" erkennbar gemacht - über Schrauben mit den darunterliegenden Masseelementen, das heißt der antennenseitigen Masse einerseits und der endgeräteseitigen Masse andererseits, verbunden beziehungsweise an diesen befestigt. Dabei sind die Schrauben durch (nicht näher erkennbare) Durchkontaktierungen hindurchgeführt, über welche von den darunterliegenden Masseelementen eine galvanische Verbindung zu Masseelementen hergestellt wird, welche die Schrauben umgeben und durch entsprechende Metallflächen auf der auch den Verbindungsleiter 9; 9'; 9" tragenden Oberfläche der Leiterplatte 11; 11'; 11" ausgebildet sind.
-
Die 4 zeigt die Ausbildungsform gemäß der 3 nochmals in einer Draufsicht, wobei in dieser Ansicht die rechte der drei, jeweils die Innenleiter 7, 8; 7', 8'; 7", 8" der Koaxialanschlüsse verbindenden Leiterplatten 11; 11'; 11" entfernt wurde. In der Darstellung erkennbar ist ein Bereich 16 größerer Dicke der Metallplatte 14, mit welchem diese, die Zwischenplatte 15 aus dem Isolator durchragend, in die zur Aufnahme der hier in der Abbildung entfernten Leiterplatte 11 in den Metallblock 13 hineingefräste Ausnehmung hineinragt. Hierdurch werden die Metallelemente der antennenseitigen Masse 1 und der endgeräteseitigen Masse 2 am Boden der zur Aufnahme der (nicht dargestellten) Leiterplatte 11 in den Metallblock 13 eingebrachten Ausnehmung auf ein einheitliches Höhenniveau gebracht, so dass die Leiterplatte 11 dort zu Montage eben aufliegt.
-
Durch die Kombination aus Metallblock 13 und Metallplatte 14 mit dazwischen angeordneter isolierender Zwischenplatte 15 ist im Grunde ein Plattenkondensator gebildet, der als solches schon als Gleichstromblocker wirkt. Mittels des die Metallelemente im Bereich der Ausnehmung für die Leiterplatte 11 auf ein einheitliches Höhenniveau bringenden Bereichs 16 der Metallplatte 14 werden aber unter anderem auch Unebenheiten und Sprünge für die Leiterplatte 11 vermieden, die zu HF-technischen Fehlanpassungen und hohen Dämpfungswerten für die hochfrequenten Nutzsignale führen könnten. Zudem wird durch eine der Oberfläche des Bereiches 16 der Metallplatte 14 zugewandte Metallisierung der Leiterplatte 11 und mindestens ein in eine Unterbrechung dieser Metallisierung eingefügtes kapazitives Element 12 (siehe 6) bei montierter Leiterplatte 11 HF-mäßig ein Potenzialausgleich zwischen antennenseitiger und die endgeräteseitiger Masse erreicht.
-
Die 5 zeigt in einer bezüglich der 3 und 4 nicht maßstäblichen Darstellung eine der die Innenleiter 7, 8; 7', 8'; 7", 8" der Koaxialanschlüsse mittels des aufgebrachten Verbindungsleiters 9; 9'; 9" miteinander verbindenden Leiterplatten 11; 11'; 11". In dieser Darstellung erkennbar, ist das zur Gleichstromentkopplung, das heißt zur Gleichstromsperrung in den Verbindungsleiter 9; 9'; 9" eingefügte kapazitive Element 10; 10'; 10" (Kondensator).
-
In der 6 ist die Leiterplatte 11 (11'; 11") gemäß der 5 nochmals mit Blick auf die Kante einer ihrer Längskanten dargestellt. Auf ihrer, bei der Montage in der Anordnung gemäß den 3 und 4 den Masseelementen zugewandten Seite ist die Oberfläche der Leiterplatte 11 (11'; 11") weitgehend vollständig metallisiert. Jedoch ist diese Metallfläche in einem mittleren Bereich der Längserstreckung der Leiterplatte 11 (11'; 11") über die gesamte Breite der Leiterplatte 11 (11'; 11") hinweg (also ausgehend von deren in der Abbildung in der Draufsicht zu sehenden Längskante bis zu der ihr gegenüberliegenden Längskante) unterbrochen, wobei zwischen den durch die Unterbrechung gebildeten Enden der Metallisierung ein oder mehrere kapazitive Elemente 12 (12'; 12") eingefügt sind. Somit wird bei montierter Leiterplatte 11 (11'; 11") bewerkstelligt, dass die antennenseitige Masse 1 und die endgeräteseitige Masse 2 dasselbe Potenzial aufweisen, aber voneinander galvanisch getrennt bleiben, da über die sie verbindende Metallfläche der Leiterplatte 11 (11'; 11") aufgrund der in deren Unterbrechung eingefügten kapazitiven Elemente 12 (12'; 12") keine Gleichströme fließen können.
