DE1112559B

DE1112559B - Anordnung zur Ein- oder Auskopplung von Spannungen eines breiten Frequenz-bandes unter Verwendung von aus Koppel-schleifen bestehenden Richtkopplern

Info

Publication number: DE1112559B
Application number: DES68143A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hansjoerg Roesch; Horst Wohlgemuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-04-21
Filing date: 1960-04-21
Publication date: 1961-08-10

Description

Anordnung zur Ein- oder Auskopplung von Spannungen eines breiten Frequenzbandes unter Verwendung von aus Koppelschleifen bestehenden Richtkopplern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ein- oder Auskopplung von Spannungen eines breiten Frequenzbandes in eine oder aus einer durchgehenden Leitung unter Verwendung von aus Koppelschleifen bestehenden Richtkopplern von A/4 Länge, die an einem Ende mit einem Abschlußwiderstand und am anderen Ende mit einem Verbraucherwiderstand bzw. dem Innenwiderstand einer Spannungsquelle reflexionsfrei abgeschlossen sind, insbesondere zur Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen.
Es ist bekannt, für die Ankopplung von Empfangsgeräten in Gemeinschaftsantennenanlagen Richtkoppler zu verwenden. Da die Richtkoppler mit Koppelschleifen bestimmter Länge ausgebildet sind, hat die Koppeldämpfung einen starken Frequenzgang, und ihre günstigen Eigenschaften bleiben nur in - einem relativ schmalen Frequenzbereich erhalten. Wenn die elektrische Länge der Koppelschleife zu Aml4 einer Frequenz f" gewählt wird, so steigt die Koppeldämpfung zu beiden Seiten dieser Mittenfrequenz an. Bei größer werdenden Frequenzen ändert sich die Ortskurve der Koppeldämpfung nach einer periodisch verlaufenden Funktion. Dabei ergeben sich für Frequenzen, bei denen die elektrische Länge der Koppelschleife ein ungeradzahliges Vielfaches von 2/4 beträgt, besonders geringe Werte für die Koppeldämpfung, während bei einer elektrischen Länge der Koppelschleife von Vielfachen von 2/2 die Koppeldämpfung stark ansteigt. Zur Verbreiterung des durch einen Richtkoppler übertragbaren Frequenzbereichs sind Breitbandkoppler bekanntgeworden, bei denen das Verhältnis von induktiver Kopplung zu kapazitiver Kopplung wenigstens annähernd gleich dem Produkt aus dem Wellenwiderstand der Durchgangsleitung und dem Wellenwiderstand der Abzweigleitung ist und bei denen die miteinander gekoppelten Teile ein stark unterschiedliches Fortpflanzungsmaß aufweisen. Bei dem in dieser Weise aufgebauten Richtkoppler wird der Frequenzgang der Koppeldämpfung oberhalb derjenigen Frequenz, bei der die elektrische Länge der Koppelschleife größer ist als 2/4, wesentlich gleichmäßiger. Für Frequenzen, für die die Koppelschleife in ihrer elektrischen Länge kürzer erscheint als 2/4, bleibt jedoch der Anstieg der Dämpfung erhalten. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Koppelschleife mit einem Abschlußwiderstand auch im oberen zu übertragenden Frequenzbereich reflexionsfrei abgeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch für denjenigen Frequenzbereich eine Auskopplung mit geringer Dämpfung zu ermöglichen, für den die elektrische Länge der Koppelschleife unterhalb von 2/4 liegt, und dabei gleichzeitig die innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches auftretenden günstigen Eigenschaften eines Richtkopplers zu erhalten. Derartige Anordnungen sind deshalb auch für die Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen geeignet, bei denen an der Anschlußdose für den Fernsehempfang die Fernsehbänder I, III und gegebenenfalls IV und V abgenommen werden sollen. Gemäß der Erfindung wird eine Breitbandigkeit der Anordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die elektrische Länge der Koppelschleife zu einer Viertelwellenlänge einer im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegenden Frequenz derart gewählt ist, daß der Richtkoppler die obere noch zu übertragende Frequenz reit ausreichend geringer Dämpfung überträgt, und daß auf der Seite des Abschlußwiderstandes frequenzabhängige Schaltmittel vorgesehen sind, welche diese Seite des Richtkopplers für Frequenzen des unteren zu übertragenden Frequenzbereiches hochohmig erscheinen lassen, für den oberen zu übertragenden Frequenzbereich dagegen derart niederohmig sind, daß in diesem Frequenzbereich, der Richtkoppler praktisch mit dem Abschlußwiderstand reflexionsfrei abgeschlossen bleibt. Durch eine derart aufgebaute Anordnung bleiben die günstigen Eigenschaften des Richtkopplers im oberen Frequenzbereich in vollem Maße erhalten, was insbesondere im Hinblick auf die bei höheren Frequenzen auftretende größere Dämpfung der Niederführungsleitungen und die Reflexionen an den Anschlußstellen von besonderer Bedeutung ist. Da die Dämpfungskurve eines Richtkopplers, dessdn Koppelschleife wesentlich kürzer wird als A/4, stark ansteigt, müßte bei einer derartigen Anordnung für die tieferen Frequenzen eine starke Dämpfung in Kauf genommen werden. Die Koppelschleife bildet ein induktiv und kapazitiv mit der durchgehenden Leitung gekoppeltes Leitungsstück, das an einem Ende durch den Verbraucherwiderstand und am anderen Ende durch den Abschlußwiderstand abgeschlossen ist. Durch die gemäß einem Merkmal der Erfindung auf der Seite des Abschlußwiderstandes eingefügten frequenzabhängigen Schaltmittel wird das den Abschlußwiderstand enthaltende Ende der Koppelschleife bei tieferen Frequenzen hochohmig, und im Abschlußwiderstand wird keine Energie verbraucht. Bei den höheren Frequenzen ist der Widerstand dieser Schaltmittel gering, und der Richtkoppler bleibt auch an dem dem Verbraucherwiderstand abgewandten Ende reflexionsfrei abgeschlossen, so daß die günstigen Eigenschaften des Richtkopplers für diese Frequenzen voll zur Wirkung kommen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erfährt die Erfindung dadurch, daß in Reihe mit dem Abschlußwiderstand ein Serienresonanzkreis eingeschaltet sein kann, dessen Resonanzfrequenz im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegt.
Eine weitere Verbesserung der Breitbandigkeit der Anordnung ergibt sich dadurch, daß auf der Seite des Abschlußwiderstandes nach der Koppelschleife zunächst die frequenzabhängigen Schaltmittel eingefügt und parallel zur Koppelschleife und zu den frequenzabhängigen Schaltmitteln eine Querinduktivität eingeschaltet sein kann, die zusammen mit den frequenzabhängigen Schaltmitteln und der Induktivität der Koppelschleife einen Parallelresonanzkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz im unteren zu übertragenden Frequenzbereich, z. B. im Fernsehband 1, liegt. Auf diese Weise wird die Dämpfung der Kopplungsanordnung für die unteren Frequenzen weiter verringert, weil dieser Parallelkreis wie ein Saugkreis wirkt und deshalb eine verstärkte Energieauskopplung erfolgt. Die parallel zur Koppelschleife und den frequenzabhängigen Schaltmitteln eingeschaltete Querinduktivität ist zweckmäßig so gewählt, daß sie für den oberen zu übertragenden Frequenzbereich hochohmig erscheint und deshalb dort nicht störend in Erscheinung tritt.
Die Erfindung ist gleichermaßen bei in ihrer Spannung bezüglich des Massepotentials symmetrischen oder unsymmetrischen Leitungen oder Kabeln anwendbar. Bei symmetrischen Leitungen sind lediglich dementsprechend ein symmetrischer Abschlußwiderstand und eine symmetrische, aus beiden Leitungen zu koppelnde Schleife für den Richtkoppler notwendig.
Es ist ferner möglich, mit der durch die Erfindung angegebenen Kopplungsanordnung auch Spannungen eines breiten Frequenzbandes z. B. vom Ausgang eines Breitbandverstärkers auf eine Verteilungsleitung einzukoppeln.
Der Richtkoppler kann innerhalb eines koaxialen Kabels oder an einer Bandleitung angebracht oder in Form einer gedruckten Schaltung od. dgl. ausgebildet sein, die auch die frequenzabhängigen Schaltmittel enthalten kann.
Der Richtkoppler wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei Gemeinschaftsantennenanlagen, z. B. für die Fernsehbänder I, III, IV, V, vorteilhaft innerhalb der Teilnehmer-Anschlußsteckdosen angebracht, gleichgültig, wie diese ausgebildet sind (z. B. Einfach- oder Doppeldose, z. B. für Rundfunk- und Fernsehanschluß). Auch Kombinationen mit weiteren Filtern oder Weichen zur Erzielung besonderer Eigenschaften sind möglich.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, welche die Anwendung des Erfindungsgedankens bei Gemeinschaftsantennenanlagen zeigen.
In Fig. 1 ist eine Antennenanlage dargestellt, die aus FernsehantennenFI, FIII, F1V/V sowie einer Antenne U für den Ultrakurzwellenrundfunkempfang und z. B. einer Stabantenne LMK für den Lang-, Mittel-, Kurzwellenempfang besteht. Dabei können eine oder auch mehrere der hier dargestellten Antennen je nach den örtlichen Empfangsverhältnissen entfallen. Die Zusammenschaltung der Antennen erfolgt über eine nur schematisch angedeutete Weiche W, an die sich eine z. B. koaxiale Verteilerleitung V anschließt. Zwischen den Antennen und der Verteilerleitung V können auch Verstärker eingesetzt sein. Die Verteilerleitung, die auch aus mehreren einander parallel geschalteten Stammleitungen bestehen kann, ist am Ende durch den Widerstand Z reflexionsfrei abgeschlossen. Für die Auskopplung der Frequenzen der Fernsehbänder ist ein Richtkoppler vorgesehen, der aus einer parallel zum Innenleiter J der Verteilungsleitung V verlaufenden Koppelschleife K besteht. Diese Koppelschleife K ist an einem Ende durch den über den Antennenstecker S angeschlossenen Verbraucherwiderstand R und am anderen Ende durch den Abschlußwiderstand A reflexionsfrei abgeschlossen. In Serie zum Abschlußwiderstand A ist ein aus einem Kondensator C1 und einer Spule L1 bestehender Serienresonanzkreis eingeschaltet. Zwischen der Spule L1 und dem Abschlußwiderstand A ist eine Querinduktivität L2 eingefügt. Das Frequenzverhalten der Anordnung ist aus Fig. 2 ersichtlich, wo der Dämpfungsverlauf des Richtkopplers in Abhängigkeit von der Frequenz qualitativ dargestellt ist. Die ausgezogene Kurve b bezeichnet den Verlauf der Dämpfung eines Richtkopplers, der für den Empfang der Fernsehbänder IV/V ausgelegt ist, d. h., die elektrische Länge der Koppelschleife K beträgt etwa ein Viertel einer mittleren Wellenlänge des Fernsehbandes IV/V. Die Dämpfung des Richtkopplers K steigt im Bereich der Fernsehbänder 1 und III stark an. Durch die Einschaltung des Serienresonanzkreises L1, C1, dessen Resonanzfrequenz im Bereich der Fernsehbänder IV/V liegt, wird für die niedrigeren Frequenzen der Abschlußwiderstand A gegen Masse durch einen sehr hochohmigen kapazitiven Widerstand abgeschlossen und dadurch ein Energieverbrauch im Widerstand A unterbunden. Die gesamte ausgekoppelte Energie der Fernsehbänder 1 und III gelangt also direkt in den Verbraucherwiderstand R, und die Dämpfungskurve entspricht etwa der mit c bezeichneten Kurve in Fig. 2. Die Frequenz, auf die der Richtkoppler und der Serienresonanzkreis L1, Cl abgestimmt sind, verhält sich zur oberen noch zu übertragenden Frequenz zweckmäßig etwa wie 1:1,5. Durch die Querinduktivität L2 ergibt sich zusammen mit den Elementen C1 und L1 und der verteilten Kapazität und Induktivität der Koppelschleife K ein Parallelresonanzkreis, der als Saugkreis wirkt und zweckmäßig auf eine mittlere Frequenz im Fernsehband I abgestimmt ist. Der Verlauf der Dämpfung bei dieser Anordnung ist mit d bezeichnet (strichpunktierte Linie). Dabei ergibt sich ein Anstieg der Dämpfung im UKW-Rundfunkbereich, so daß diese Frequenzen durch die Fernsehanschlüsse nur wenig bedampft werden.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich; die entsprechend aufgebauten Richtkoppler zur Zusammenschaltung von einzelnen Stammleitungen an eine Hauptleitung zu verwenden.
In Fig. 3 ist der Aufbau eines als Doppeldose ausgebildeten Teilnehmeranschlusses dargestellt. An der mit F bezeichneten Stelle können die Spannungen der Fernsehbereiche I, III und IV/V abgenommen werden. Die Wirkungsweise der Ankopplung ist an Hand von Fig. 1 bereits erläutert worden. Der Anschluß der Rundfunkbereiche erfolgt an der mit LMKU bezeichneten Klemme, die durch einen Entkopplungswiderstand D und einen aus Blindwiderständen L3, L4 und C2 bestehenden Kreis mit dem Innenleiter J der konzentrischen Verteilerleitung V verbunden ist. Die Dose ist schematisch durch einen gestrichelten Kreis Kr angedeutet. Im Innern der Dose ist die Verteilerleitung V an den Stellen 1 und 2 aufgetrennt und der als eine feste Baueinheit ausgebildete Richtkoppler K eingeschaltet. Die Blindwiderstände L3, L4 und C2 bilden für die Frequenzen des UKW-Rundfunkbereiches einen Serienresonanzkreis und für den Fernsehbereich I einen Parallelresonanzkreis, so daß dieser durch den Rundfunkanschluß nicht bedampft wird.
In Fig. 4 ist die Ankopplung an eine in ihrer Spannung bezüglich des Massepotentials symmetrische Leitung unter Verwendung von Richtkopplern dargestellt. Die Verteilerleitung besteht aus den Einzelleitern 3 und 4, an die Leiter 5 und 6 angekoppelt sind, die auf einer Seite durch einen symmetrischen Verbraucherwiderstand 8 und auf der anderen Seite ebenfalls symmetrisch durch Abschlußwiderstände 9 und 10 und auf den oberen Frequenzbereich abgestimmte Serienresonanzkreise 11 und 12 abgeschlossen sind.
In Fig. 5 ist der mechanische Aufbau einer Anschlußdose dargestellt, wobei der Abschlußdeckel abgenommen ist. Auf dem Chassis 15 ist zu beiden Seiten die Verteilerleitung 16 angeschlossen. Der Innenleiter dieser konzentrischen Verteilerleitung ist an die Anschlußklemmen 17 und 18 geführt, an die zugleich der Innenleiter 19 des Richtkopplers 20 angeschlossen ist. Die Koppelschleife 21 ist an einem Ende mit dem Innenteil der konzentrischen Anschlußbuchse 22 verbunden, während das andere Ende über den Reihenschwingkreis 23, 24 und den Abschlußwiderstand 25 mit der auf Massepotential liegenden Außenbuchse der Steckverbindung leitend verbunden ist. Zur Isolation der Anschlußklemmen gegenüber dem Chassis 15 ist eine Isoliersto$platte 26 vorgesehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Ein- und Auskopplung von Spannungen eines breiten Frequenzbandes in eine oder aus einer durchgehenden Leitung unter Verwendung von aus Koppelschleifen bestehenden Richtkopplern, deren Länge im koppelnden Bereich A/4 beträgt und die an einem Ende mit einem Abschlußwiderstand und am anderen Ende mit einem Verbraucherwiderstand bzw. dem Innenwiderstand einer Spannungsquelle reflexionsfrei abgeschlossen sind, insbesondere zur Verwendung in Gemeinschaftsantennenanlagen, da-durch gekennzeichnet, daß die elektrische Länge der Koppelschleife (K) zu einer Viertelwellenlänge einer im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegenden Frequenz derart gewählt ist, daß der Richtkoppler die obere noch zu übertragende Frequenz mit ausreichend geringer Dämpfung überträgt, und daß auf der Seite des Abschlußwiderstandes (A) frequenzabhängige Schaltmittel vorgesehen sind, welche diese Seite des Richtkopplers für Frequenzen des unteren zu übertragenden Frequenzbereiches hochohmig erscheinen lassen, für den oberen zu übertragenden Frequenzbereich dagegen derart niederohmig sind, daß in diesem Frequenzbereich der Richtkoppler praktisch mit dem Abschlußwiderstand (A) reflexionsfrei abgeschlossen bleibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Abschlußwiderstand (A) ein Serienresonanzkreis (L1, Cl) eingeschaltet ist, dessen Resonanzfrequenz im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Koppelschleife (K) und den frequenzabhängigen Schaltmitteln eine Querinduktivität (L2) eingeschaltet ist, die zusammen mit den frequenzabhängigen Schaltmitteln und den verteilten Induktivitäten und Kapazitäten der Koppelschleife einen auf den unteren zu übertragenden Frequenzbereich abgestimmten Parallelresonanzkreis bildet.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum Kondensator (Cl) der Induktivität (L1) und der Koppelschleife (K) geschaltete Querinduktivität (L2) derart gewählt ist, daß ihr Blindwiderstand im oberen zu übertragenden Frequenzbereich hochohmig ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz, auf die der Richtkoppler abgestimmt ist, sich zu der oberen noch zu übertragenden Frequenz etwa wie 1: 1,5 verhält.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtkoppler in Form einer gebogenen oder gewundenen Leitungsschleife od. dgl. und die zum Koppelkreis gehörenden Schaltelemente in das Innere einer Teilnehmersteckdose von Gemeinschaftsantennenanlagen, z. B. für die Fernsehbänder I, 11I, IV/V und das UKW-Rundfunkband, eingebaut sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtkoppler und die zum Koppelkreis gehörenden Schaltelemente in eine Einfachsteckdose eingebaut sind, deren Steckbuchsenaggregat zum Fernsehempfängeranschluß ausgebildet und über den Richtkoppler angekoppelt ist. B.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtkoppler und die zum Koppelkreis gehörenden Schaltelemente in eine Doppelsteckdose mit zwei Steckbuchsenaggregaten eingebaut sind, von denen das eine Steckbuchsenaggregat zum Fernsehempfänger ausgebildet und über den Richtkoppler angekoppelt ist, während das andere Steckbuchsenaggregat zum Rundfunkempfang ausgebildet und überKoppelelemente für den Mittel-, Lang- und Ultrakurzwellenbereich angekoppelt ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß einer mit einem oder mehreren, vorzugsweise konzentrischen Steckbuchsenaggregaten ausgerüsteten Teilnehmersteckdose an eine konzentrische bzw. unsymmetrische Verteilungsleitung der in die Dose eingebaute Richtkoppler und die zum Koppelkreis gehörenden Schaltelemente gegenüber dem Massepotential unsymmetrisch angeordnet sind.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß einer mit einem oder mehreren, vorzugsweise Je aus zwei Parallelbuchsen bestehenden Steckbuchsenaggregaten ausgerüstetenTeilnehmersteckdose an eine geschirmte oder ungeschirmte symmetrische Verteilungsleitung der Richtkoppler und die zum Koppelkreis gehörenden Schaltelemente symmetrisch gegenüber dem Massepotential angeordnet sind.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung für die Aufschaltung von Breitbandverstärkern auf Verteilungsleitungen.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtkoppler und gegebenenfalls die zugehörigen frequenzabhängigen Schaltmittel in Form einer gedruckten Schaltung aufgebaut sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1005 146.