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Einrichtung zur gerichteten Ein-oder Auskopplung hochfrequenter Signale
Es ist bekannt, Richtkoppler aus koaxialen Leitungen so aufzubauen, daß der Außenleiter
aufgetrennt und eine Koppelschleife in einen Schlitz in die Kabelisolation zwischen
Innen- und Außenleiter eingelegt wird. Hierzu sind mehrere Arbeitsgänge notwendig,
so daß die Herstellung großer Stückzahlen auf diese Weise unwirtschaftlich ist.
Außerdem ist eine Führung der Koppelschleife in gleichbleibendem Abstand vom Innenleiter
nicht ;gewährleistet. Es sind auch Mchtkoppeleinrichtungen bekannt, bei denen der
Außenleiter der koaxialen Leitung derart abgenommen ist, daß die innere Isolation
des Kabels unversehrt bleibt, wobei die innere Isolation des ebenfalls in Form eines
koaxialen Leiters aufgebauten Koppelleiters bis zu einer tangential an den Koppelleiter
anliegenden Fläche entfernt ist. Auch die Herstellung derartiger Richtkoppelanordnungen
ist zu umständlich. Zudem ist eine bestimmte Kopplung durch den äußeren Aufbau der
Leitungen vorgegeben, die nicht mehr variiert werden kann.
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Es ist bekannt, Richtungskoppler für unsymmetrische Leitungen in der
Art gedruckter Schaltungen aus sogenannten Micro-Strip-Leitungen aufzubauen, wobei
der Durchgangsleiter und der Koppelleiter über einer als Erdleiter wirkenden breiten
Metallfolie angeordnet sind. Ein Nachteil derartiger Anordnungen besteht darin,
daß sich der Durchgangsleiter und der Koppelleiter nur mit ihren Stirnflächen gegenüberliegen
und dadurch relativ geringe Kopplungswerte ergeben. Zur Erhöhung der Kopplung müßte
der Abstand der beiden Leiter wesentlich verringert werden, wodurch jedoch die Gefahr
von Brückenbildungen infolge von Feuchtigkeit oder durch Staubteile gegeben ist.
Außerdem erfordert eine Verringerung des Abstandes eine sorgfältigere Herstellung.
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Es sind auch Richtungskoppler für unsymmetrische Leitungen bekanntgeworden,
bei denen der Durchgangsleiter und der Koppelleiter im Inneren eines diese beiden
Leiter allseitig umschließenden rechteckigen metallischen Gehäuses angeordnet sind.
Die Außenleiter der koaxialen Kabel sind dabei mit dem Gehäuse leitend verbunden,
während der Durchgangsleiter und der Koppelleiter als parallel verlaufende gestreckte
metallische Leiter ausgebildet sind. Ein derartiger Aufbau erfordert einen relativ
großen Raumbedarf und kann wegen seiner äußeren Abmessungen nur schwer in kleinere
Bauteile eingefügt werden. Da der Durchgangsleiter und der Koppelleiter als gerade,
gestreckte Leiter ausgebildet sind, ergeben sich besonders bei größeren Wellenlängen
relativ langgestreckte Körper. Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, den Aufbau
der Richtungskoppler so zu vereinfachen, daß eine Herstellung ohne großen Aufwand
möglich ist und sieh für die konstruktive Anordnung der Richtungskoppler vielseitige
Lösungsmöglichkeiten ergeben. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, insbesondere
für Gemeinschaftsantennenanlagen, zur gerichteten Ein- oder Auskopplung hochfrequenter
Signale in eine oder aus einer aus Innenleiter und Schirm bestehenden Hochfrequenzleitung
unter Verwendung eines mit dem Innenleiter der Hochfrequenzleitung verbundenen Leiters
und eines Koppelleiters, bei der im Koppelbereich an Stelle des Schirmes eine leitend
mit diesem verbundene metallische Platte, Folie od. dgl. vorgesehen ist. Bei einer
Einrichtung dieser Art besteht gemäß der Erfindung sowohl der an den Innenleiter
der Hochfrequenzleitung anzuschließende Leiter als auch der Koppelleiter jeweils
aus einem drahtförmigen Leiter, wobei die beiden Seiten gegeneinander und gegen
die metallische Platte, Folie od. dgl. isoliert und miteinander verdrillt sind und
unmittelbar auf der mit vorbereiteten Anschlußstellen für den Anschluß des Innenleiters
und den Schirm der Hochfrequenzleitung sowie für die Zuführungsleitung des Koppelleiters
versehenen metallischen Platte, Folie od. dgl. aufliegen. Durch dieAnordnung drahtförmig
ausgebildeterDurchgangs-bzw. Koppelleiter auf der metallischen Platte oder Folie
ist eine allseitige Abschirmung der Richtkoppeleinrichtung nicht erforderlich, weil
beide Leiter infolge der geringen Entfernung praktisch nur mit dieser metallischen
Platte verkoppelt sind. Dabei ist die Leiterstärke, die Stärke des Isoliermaterials
und
die Kopplung frei wählbar, so daß sich in einfacher Weise alle
wünschenswerten elektrischen Kennwerte einstellen lassen. Auch können die die Koppelanordnung
bildenden Leiter je nach den äußeren Gegebenheiten bogen- oder schleifenförmig verlaufen
und lassen sich so in einfacher Weise den äußeren Gegebenheiten anpassen. Für den
Durchgangs- und den Koppelleiter können einfache isolierte Drähte mit einem Lacküberzug
oder einem überzug aus anderem Isoliermaterial verwendet werden. Die Befestigung
der Leiter auf der metallischen Platte erfolgt vorteilhaft mittels Kleben. Durch
das Verdrillen beider Leiter bleibt der Abstand zwischen Innenleiter und Koppelleiter
konstant und entspricht der Summe der Stärke der Isolation beider Leiter. Zugleich
ergibt sich damit eine gleichmäßige Verkopplung beider Leiter mit der metallischen
Unterlage.
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Die Dicke der drahtförmigen Leiter sowie die Dielektrizitätskonstante
und die Stärke des Isoliermaterials und damit der Abstand der Leiter voneinander
und von der leitenden Platte oder Folie wird zweckmäßig derart gewählt, daß der
Eingangs-und Ausgangswiderstand der Koppeleinrichtung dem Wellenwiderstand eines
koaxialen Kabels mit z. B. 60 Ohm entspricht. Auf diese Weise ist die Einschaltung
der Koppeleinrichtung in ein solches Kabel möglich; ohne daß hierdurch eine störende
Reflexionsstelle auftritt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, in denen die Anwendung der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung
bei einer Antennensteckdose und bei einer Weichenanordnung für Gemeinschaftsantennenanlagen
gezeigt ist.
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In Fig. 1 ist eine leitende Platte 1 dargestellt, an die über Anschlußstellen
2 und 3 die Innenleiter der koaxialen Leitungen 4 und 5 angeschlossen sind. Diese
Anschlußstellen 2 und 3 sind gegen die Platte 1 isoliert. Die Außenleiter der koaxialen
Leitungen werden über eine Schelle 6 leitend mit der Platte 1 verbunden. Die Platte
1 ist in das Innere einer hier nicht dargestellten Antennensteckdose eingebaut;
wobei der Anschluß der Teilnehmergeräte über die koaxialen Steckbuchsen 7 und 8
erfolgt. Die Steckbuchse 7 dient dabei zur Auskopplung der Antennenspannungen für
den Rundfunkbereich, während an die Steckbuchse 8 die Anschlußschmr für ein Fernsehempfangsgerät
angeschlossen werden kann.
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Fig. 2 zeigt die Rückseite der in Fig. 1 dargestellten Platte
1. Die Anschlußstellen 2 und 3, die an ihrer Unterseite mit entsprechenden
Lötfahnen 2 a und 3 a versehen sind, werden über den Leiter 10 miteinander verbunden.
Dieser Leiter 10, der gegenüber der Platte 1 isoliert angeordnet ist, besteht z.
B. aus isoliertem Schaltdraht od. dgl. Mit dem Leiter 10 verdrillt ist ein weiterer
Leiter 11, der die Koppelschleife für die Auskopplung der Fernsehspannungen bildet.
Dieser Koppelleiter 11 ist an einer Stelle an die Lötfahne 8a angelötet, die mit
dem Innenteil der koaxialen Steckbuchse 8 aus Fig. 1 leitend verbunden ist. Das
ändere Ende des Koppelleiters 11 ist mit einem Abschlußwiderstand 12 reflexionsfrei
abgeschlossen, der dem Wellenwiderstand der Koppelleiteranordnung entspricht. Die
Auskopplung der Spannungen für den Rundfunkbereich, die über einen Tiefpaß 9 ausgekoppelt
werden, erfolgt an der Lötfahne 7a, die mit dem Innenteil der Steckbuchse 7 verbunden
ist. Der Wellenwiderstand der Koppelanordnung wird durch den Wert der Dielektrizitätskonstante
des Isoliermaterials, die Dicke der Leiter 10 und 11 sowie deren Abstand voneinander
und von der leitenden Platte 1 festgelegt. Um eine reflexionsfreie Einschaltung
dieser Antennendose in den Verlauf der Verteilerleitungen 4 und 5 zu ermöglichen,
muß der an der Anschlußstelle 3 und 2 in Fig. 1 zu messende Eingangswiderstand der
Koppelanordnung etwa dem Wellenwiderstand der Verteilerleitungen 4 und 5 entsprechen.
Dies wird durch geeignete Dimensionierung der Leiter 10 und 11 und deren Isoliermaterial
erreicht. Die Einschaltung der Koppeleinrichtung erfolgt so, daß die zunächst durchgehende
koaxiale Leitung an der Einschaltstelle aufgetrennt und die Außenhülle von den Außenleitern
entfernt wird. Der Innenleiter wird dementsprechend ebenfalls abisoliert und mit
den Anschlußstellen 2 und 3 verbunden, während durch Anziehen der Klemmschelle 6
die Verbindung der Außenleiter mit der leitenden Platte 1 hergestellt wird. Die
Länge der Koppelschleife 11 im koppelnden Bereich beträgt etwa A,/4 einer mittleren
Frequenz, die im oberen zu übertragenden Frequenzbereich liegt. Bei der Auskopplung
der Fernsehbänder I, III und IV/V wird die Länge der Koppelschleife so ausgelegt,
daß sie einer mittleren Frequenz des Fernsehbandes IV/V entspricht. Dadurch ergibt
sich für die Frequenzen des Fernsehbandes IV/V die geringste Koppeldämpfung, während
für die Frequenzbereiche der Fernsehbänder I und III eine höhere Koppeldämpfung
in Kauf genommen werden muß. Die erhöhte Koppeldämpfung für die Fernsehbänder I
und III wird aber durch erhöhte Dämpfung der Niederführungsleitungen für die höheren
Fernsehbänder ausgeglichen, so daß an den Anschlußstellen eine im wesentlichen gleiche
Antennenspannung für alle Fernsehbereiche zur Verfügung steht.
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In Fig. 3 und 4 ist die Anwendung der erfindungsgemäß aufgebauten
Koppeleinrichtung bei einer Antennenweiche dargestellt. Diese Antennenweiche dient
z. B. zur Zusammenschaltung der von verschiedenen Antennen oder Antennenverstärkern
bzw. Umsetzern kommenden koaxialen Leitungen 20 und 21 auf eine gemeinsame Verteilerleitung
22. Hierzu ist wiederum eine leitende Platte 23 vorgesehen, die in der Art eines
U-förmig gebogenen Chassis aufgebaut sein kann, wobei an ihrer Oberfläche vorbereitete
Anschlußstellen 24; 25 und 26 für die Innenleiter der koaxialen Leitungen vorgesehen
sind. Der Anschluß der Außenleiter der koaxialen Leitungen an die leitende Platte
23 erfolgt über die Kabelschellen 27 und 28. Fig. 4 zeigt die Unterseite der in
Fig. 3 dargestellten Koppeleinrichtung. An den Anschlußstellen 24, 25 und 26 aus
Fig. 3 sind an der Unterseite und gegen die leitende Platte 23 isoliert Lötösenanschlüsse
26a, 25 a und 24 a angebracht. An der Lötöse 24 a ist der Leiter 28
angeschlossen, dessen anderes Ende mit der Lötöse 26a leitend verbunden ist. Die
Koppelschleife 29 ist an die Lötöse 25a angeschlossen und an ihrem anderen Ende
mit dem Widerstand 30 reflexionsfrei abgeschlossen, dessen eines Ende an die leitende
Platte 23 angelötet ist. Aufbau und Wirkungsweise der Koppeleinrichtung sind ähnlich
wie bei Fig. 1 und 2. Die Leiter 28 und 29 liegen ebenso wie die Leiter 10 und 11
unmittelbar auf der metallischen Platte 23 bzw. 1.
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Über die Richtkoppeleinrichtung werden die Antennen, Antennenverstärker
oder Umsetzer rückwirkungsfrei
auf die gemeinsame Leitung 20 aufgeschaltet,
wobei sie gegenseitig entkoppelt sind und etwa auftretende Störungen nicht auf die
andere Anlage einwirken können. Bei Verwendung z. B. von symmetrischen Antennenniederführungsleitungen
ergeben sich an Stelle der erdunsymmetrischen, koaxialen Leitungen 21 und 22 erdsymmetrische
Leitungsanordnungen. In diesem Falle kann an der Weichenanordnung zunächst ein Symmetrierübertrager
angeordnet werden, der die von den Antennen und deren symmetrischen Niederführungsleitungen
gelieferte ebenfalls symmetrische Spannung in eine unsymmetrische Spannung umsetzt.
Nach diesem Symmetrierübertrager kann dann die Koppeleinrichtung unter Verwendung
der Richtkoppler zugeschaltet werden. Dabei ist dann zweckmäßig die symmetrische
Mitte der Symmetrierübertrager mit der leitenden Platte 23 des Chassis der Weichenanordnung
zu verbinden.
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Es ist aber auch ohne Einschaltung von Symmetrierübertragungen möglich,
die dargestellten Anordnungen für erdsymmetrische Anlagen zu verwenden. Dabei wird
jedem Leiter der symmetrischen Doppelleitung eine eigene Koppelschleife zugeordnet.
Die metallische Platte bildet dabei das Nullpotential und kann mit dem gegebenenfalls.
vorhandenen Schirm der symmetrischen Leitung verbunden werden. Die drahtförmigen
Leiter sind dabei zweckmäßig paarweise auf einer gemeinsamen Platte, Folie od. dgl.
angeordnet.
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Für die Koppelleiter und den an den Innenleiter der koaxialen Leitungen
angeschlossenen zweiten drahtförmigen Leiter ergeben sich verschiedene Möglichkeiten
in ihrer äußeren Ausgestaltung. Es lassen sich hierzu isolierte Drähte, z. B. mit
einem Überzug aus Lack oder einer Kunststoffisolierung, verwenden. Es ist auch in
manchen Fällen vorteilhaft, nur einen der Leiter mit einem isolierenden überzug
zu versehen und dafür an der leitenden Platte einen gesonderten Überzug aus Isoliermaterial
anzubringen. Besonders zum Schutz der Leiteroberfläche ist es ferner mitunter günstig,
sowohl die leitende Platte als auch die beiden Leiter mit Isoliermaterial zu überziehen.
Die Auswahl der geeigneten und am günstigsten erscheinenden Möglichkeit wird dadurch
bestimmt, daß die Wellenwiderstandsforderung für die Anpassung der Weichenanordnung
bzw. der Antennensteckdose an die koaxiale Verteilerleitung eingehalten werden soll.
Es läßt sich auch durch die Verwendung von Isolationsmaterialien mit größeren Verlusten
für den Koppelleiter eine Vergrößerung der Breitbandigkeit der Anordnung erzielen,
wobei allerdings die Koppeldämpfung und die Durchgangsdämpfung dementsprechend ansteigen.
Bei besonders hohen Frequenzen, z. B. im Fernsehband IV/V, kann es vorkommen, daß
Verluste durch Strahlung auftreten. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die beiden
Leiter zwischen zwei leitenden Platten anzuordnen und dadurch die Strahlungsverluste
entsprechend herabzusetzen.