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Richtungskoppler zur Ein- oder Auskopplung hochfrequenter Wechselspannungen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Richtungskoppler zur Ein- oder Auskopplung
hochfrequenter Wechselspannungen unter Verwendung eines aus Durchgangsleiter, Koppelleiter
und Basis- oder Erdleiter bestehenden Dreileitersystems, insbesondere zur Verwendung
bei Gemeinschaftsantennenanlagen.
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Es ist bekannt, Richtungskoppler durch zwei innerhalb eines bestimmten
Bereiches parallel zueinander geführte Kopplungsstücke aufzubauen, die im Inneren
eines als Schirm wirkenden Gehäuses angeordnet werden. Es sind auch Breitbandrichtungskoppler
bekanntgeworden, bei denen bei einer in der Art eines koaxialen Kabels ausgebildeten
Leiteranordnung zwischen Innenleiter und dem äußeren Schirm ein den Innenleiter
wendelförmig umschließender Koppelleiter angeordnet ist. Es sind ferner Richtungskoppler
für erdunsymmetrische Leitungen bekannt, bei denen in der Art einer gedruckten Schaltung
zwei Leiterstufen innerhalb eines bestimmten Bereiches parallel zueinander geführt
sind, die als Durchgangs- bzw. Koppelleiter wirken, während der Basis- oder Erdleiter
durch eine an der Unterseite der dielektrischen Zwischenschicht angebrachte durchgehende
leitende Platte oder Schicht gebildet wird.
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Es sind Richtungskoppler bekannt, bei denen nach einem komplizierten
Wickelschema zwei Leiter spulenartig in der Weise angeordnet sind, daß jede Windung
aus zwei halbkreisförmigen Bereichen besteht, die durch eine Koppelschleife miteinander
verbunden sind und die in gegeneinander versetzten Ebenen liegen.
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Für solche Fälle, in denen Richtungskoppler in großen Stückzahlen
benötigt werden, wie dies z. B. bei Gemeinschaftsantennenanlagen der Fall ist, sind
die bekannten Richtungskoppleranordnungen meist zu aufwendig.
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Zur Vereinfachung des Aufbaues der Richtungskoppler ist vorgeschlagen
worden, im Koppelbereich eine mit dem Schirm einer Zuführungsleitung verbundene
Platte oder Folie zu verwenden, auf der der Durchgangsleiter und der Koppelleiter
gegeneinander und gegen die metallische Platte isoliert angeordnet sind. Diese Anordnung
läßt sich durch die Erfindung weiter vereinfachen.
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Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für
Richtungskoppler anzugeben, der bei einem für eine Massenfertigung tragbaren Aufwand
eine universelle Anwendbarkeit der Richtungskopplereinrichtungen für die verschiedenen
Frequenzbereiche ermöglicht. Außerdem soll die Einhaltung bestimmter Werte für die
elektrische und magnetische Kopplung und für den Wellenwiderstand am Durchgangsleiter
und am Koppelleiter gesichert sein, wobei zur Erfüllung der verschiedenen Bedingungen
möglichst viele der einzelnen elektrischen Größen frei wählbar und nicht durch die
äußere Anordnung bereits festgelegt sein sollen. Diese Forderungen sind bei den
bekannten Anordnungen nur zum Teil erfüllt, wodurch bei der Herstellung der Richtungskoppler
entsprechende Einschränkungen in der Dimensionierung in Kauf genommen werden müssen.
Die Erfindung, welche sich auf einen Richtungskoppler der eingangs genannten Art
bezieht, ist dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Leiter des den Richtungskoppler
bildenden Dreileitersystems aus dünnen drahtförmigen Leitern bestehen, die gegeneinander
isoliert und miteinander mechanisch fest verseift sind. Bei einem derartigen Aufbau
der Koppeleinrichtung kann durch die Wahl der Durchmesser der einzelnen Leiter,
durch die Stärke und die Dielektrizitätskonstante des die Leiter umgebenden Isoliermaterials
und durch die Stärke des Schlages, mit dem die Leiter miteinander verseift sind,
eine entsprechende Einstellung der elektrischen Werte erfolgen, wobei für eine sehr
große Stückzahl stets gleichbleibende Verhältnisse erzielt werden können. Die Herstellung
der Richtungskoppler erfolgt dabei zweckmäßig so, daß ein aus drei Leitern bestehendes
Kabel größerer Länge in einem Arbeitsgang hergestellt wird und von diesem Kabel
großer Länge entsprechend kurze Stücke je nach den auszukoppelnden Frequenzen abgeschnitten
werden, die dann in entsprechende
Geräte, z. B. Weichen, Antennensteckdosen,
Verteiler oder Verstärkeranlagen, eingebaut werden. Das den Richtungskoppler bildende
Dreileitersystem kann durch einen Überzug aus isolierendem oder leitendem Materal
nach außen mechanisch und bei metallischem Überzug auch elektrisch abgeschirmt werden.
Zur Unterscheidung der einzelnen Leiter ist es zweckmäßig, diese z. B. durch entsprechende
farbige Isolierstoffüberzüge oder durch verschiedenfarbige an "den Leitern entlang
laufende Fäden zu kennzeichnen. Die den Richtungskoppler bildenden Leiter werden
zweckmäßig so fest miteinander verseht bzw. mif einem Überzug versehen, daß eine
Bewegung der Leiter gegeneinander und damit eine Änderung des elektrischen Konstanten
nicht mehr möglich ist. Mit einem derartigen Richtungskoppler lassen sich Anschlüsse
sowohl an koaxiale, d. h. erdunsymmetrische, als auch an erdsymmetrische Leitungen
oder Anlagen herstellen. Bei koaxialen Anordnungen wird der Durchgangsleiter des
Richtungskopplers mit dem Innenleiter verbunden, während der Basis- oder Erdleiter
an den Außenleiter oder Schirm des Koaxialkabels angeschlossen ist und am Koppelleiter
an einem Ende ein Abschlußwiderstand und am anderen Ende der jeweilige Verbraucher
angeschlossen wird. Bei symmetrischen Anlagen, z. B. einer symmetrischen Doppelleitung,
werden zwei Richtungskoppler derart in die aufgetrennte Doppelleitung eingefügt,
daß jeweils der Durchgangsleiter mit einem der Leiter der symmetrischen Leitung
verbunden ist, während die beiden Basis- oder Erdleiter an eine gegebenenfalls vorhandene
Abschirmung der Doppelleitung angeschlossen werden können.
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An Hand von Zeichnungen sind der Aufbau und die Anwendung des gemäß
der Erfindung aufgebauten Richtungskopplers näher erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen
in Seitenansicht bzw. im Schnitt das aus Leitern 1, 2 und 3 mit den isolierenden
Überzügen 4, 5 und 6 bestehende Kabel, wobei alle drei Leiter in ihrem äußeren Aufbau
gleich und auch mit einem gleich starken Dielektrikum umgeben sind. Jeder der Leiter
1, 2 und 3 besteht aus einem dünnen Draht, und die gesamte Anordnung ist mit entsprechendem
Schlag miteinander verseilt. Dabei ergeben sich je nach den geforderten Werten für
die Kopplung und den Wellenwiderstand der einzelnen Leitungszweige vielfältige Möglichkeiten
für den Aufbau des Kabels und die Einhaltung der Koppel- und Wellenwiderstandsbedingungen.
Da einer der Leiter das Basis-oder Erdsystem für die gesamte Anordnung bildet, kann
der isolierende Überzug für diesen Leiter auch weggelassen werden, so daß dann die
Richtungskoppleranordnung aus einem blanken Draht und zwei isolierten Drähten besteht.
Dadurch wird gleichzeitig auch, da sich der Abstand zwischen den Leitern verringert,
eine stärkere Verkopplung des Koppel- und des Durchgangsleiters mit dem Erdleiter
erzielt. Durch die fabrikmäßige Herstellung eines derartigen Dreileiterkabels sind
auch für große Längen die daraus hergestellten Richtungskoppler elektrisch konstant
und für alle Richtungskoppler gleich.
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In Fig. 3 ist die Anwendung eines aus drei miteinander verseilten
Leitern bestehenden Richtungskopplers zur Auskopplung hochfrequenter Wechselspannungen
aus einem koaxialen Leitersystem dargestellt. Eine derartige Anordnung kann z. B.
in einer Antennensteckdose oder in einer Weiche bei Gemeinschaftsantennenanlagen
eingebaut sein. Die koaxiale Leitung wird dabei an der Auskoppelstelle unterbrochen,
wobei zwischen die beiden Leitungsteile 10 a und 10b die aus drei miteinander verseilten
Leitern 12, 13 und 14 bestehende Richtungskopplereinrichtung eingefügt wird, deren
Aufbau dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Dreileiterkabel entspricht. Der Leiter
13 bildet dabei den Durchgangsleiter und ist an beiden Enden über Kabelverbindungen
15 und 16 an den Innenleiter 17 a und 17 b der Kabel 10 a und 10
b
angeschlossen. Für die Weiterführung des als Basis-oder Erdleiter verwendeten
äußeren Schirmes 18 a bzw. 18 b der koaxialen Kabel wird der Erdleiter 12
verwendet, der ebenfalls über Klemmverbindungen 19 und 20 angeschlossen ist. Der
als Koppelleiter verwendete Leiter 14 wird an einem Ende mit einem Abschlußwiderstand21
in der Regel reflexionsfrei abgeschlossen, während über eine Anschlußklemme 22 ein
zu einem hier nicht dargestellten Verbraucher führendes Anschlußkabel23 angeschlossen
ist. Die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Leitungsteilen sind der übersichtlicheren
Darstellung wegen weiter auseinandergezogen. In der Praxis werden jedoch zur Herstellung
möglichst reflexionsfreier Anschlüsse die einzelnen Leitungen näher zusammengeführt,
was durch die Verwendung eines aus drei drahtförmigen Leitern bestehendes Richtungskopplersystems
erleichtert wird. Die dargestellte Richtungskoppleranordnung läßt sich, da sie in
sich vollkommen flexibel ist, auch bogen- oder schleifenförmig anordnen, wodurch
bei sehr geringem Platzbedarf auch Richtungskoppler für größere Wellenlängen in
dieser Weise aufgebaut werden können. Die einzelnen einen Richtungskoppler bildenden
Kabelstücke werden zweckmäßig auf einem Chassis oder einer Platte 24 angeordnet,
die nur gestrichelt angedeutet ist. Sie trägt gleichzeitig auch die Anschlußstellen
für die durchgehende und die abzweigende Leitung und kann je nach den vorliegenden
Anforderungen gestaltet werden.