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Anordnung zur Anschaltung mehrerer selektiver Antennenverstärker an
einen gemeinsamen Verbraucher Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anschaltung
mehrerer selektiver Antennenverstärker an einen gemeinsamen Verbraucher mittels
Verstärkerelementen.
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Durch die deutsche Patentschrift 912 582 ist eine solche Anordnung
bekannt, bei der mehrere selektive Antennenverstärker nicht mittels Verstärkerelementen,
sondern über selektive Ausgangskreise an eine als gemeinsamer Verbraucher wirkende
Sammelleitung angeschlossen sind, die an ihren beiden Enden mit einem ihrem Wellenwiderstand
gleichen Widerstand abgeschlossen ist. Durch die selektiven Ausgangskreise haben
die einzelnen Verstärker einen Ausgangswiderstand, der im jeweiligen Verstärkungsfrequenzbereich
gleich dem halben Wellenwiderstand der Sammelleitung und außerhalb des Verstärkungsbereiches
viel größer ist, so daß schädliche gegenseitige Rückwirkungen der einzelnen Verstärkerausgänge
aufeinander vermieden sind.
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In der USA.-Patentschrift 2 761022 ist bereits eine Anordnung
als vorbekannt beschrieben, bei der mehrere selektive Verstärker jeweils über eine
Auskoppelröhre an eine an beiden Enden wellenwiderstandsgleich abgeschlossene Sammelleitung
angeschlossen sind, und zwar derart, daß die Röhrenanode direkt mit der Sammelleitung
leitend verbunden ist. Die Sammelleitung bildet in diesem Fall für die Auskoppelröhre
den Ausgangswiderstand, der also gleich dem halben Wellenwiderstand der Sammelleitung
ist. Diesem Ausgangswiderstand ist aber noch für jeden weiteren angeschlossenen
Verstärker je ein Widerstand parallel geschaltet, der jeweils aus der Reihenschaltung
der Rückwärtsimpedanz und der Eingangsimpedanz der Auskoppelröhre besteht. Die Rückwärtsimpedanz
ist bei Kathodenbasissehaltung im wesentlichen durch die Gitter-Anoden-Kapazität
der Auskoppelröhre gebildet. Dieser kapazitive Widerstand ist bei Röhren nur für
die VHF-Frequenzbereiche (bis 230 MHz) so groß, daß die Parallelwiderstände einiger
zugeschalteter Verstärker noch keinen erheblichen Einfluß auf den Ausgangswiderstand
jedes angeschlossenen Verstärkers haben.
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Durch Verwendung geeigneter Auskoppeltransistoren statt der Auskoppelröhren
könnte diese unerläßliche Bedingung zwar auch für die UHF-Frequenzbereiche (bis
860 MHz) erfüllt werden, aber auch dann würde diese Anordnung nicht vorteilhafter
sein als die zuerst beschriebene Anordnung mit selektiven Ausgangskreisen.
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Die Sammelleitung hat jedoch ganz allgemein zwei wesentliche Nachteile
für die Verwendung der Verstärkeranordnungen in Gemeinschaftsantennenanlagen: 1..
An beiden Enden der Sammelleitung werden bei Gemeinschaftsantennenanlagen Stammleitungen
mit mehreren Steckdosen zum Anschluß von Empfängern angeschlossen. Wenn aber nur
eine Stammleitung benötigt wird, muß das zweite Ende mit einem Widerstand abgeschlossen
werden, der die Hälfte der verstärkten Leistung verbraucht.
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2. Die Rückwärtsanpassung der Stammleitungen ist schlecht. Wenn der
Ausgangswiderstand jedes Verstärkers im Verstärkungsfrequenzbereich an die Sammelleitung
angepaßt und dabei gleich dem halben Wellenwiderstand der Sammelleitung ist, erscheint
an jedem Stammleitungsanschluß nur der dritte Teil (20 Ohm) des Wellenwiderstandes
der Sammelleitung, mit dem der Wellenwiderstand der Stammleitung (60 Ohm) übereinstimmt.
Dem Ausgangswiderstand eines Verstärkers ist nämlich noch der Abschlußwiderstand
am anderen Ende der Sammelleitung parallel geschaltet. Durch die schlechte Rückwärtsanpassung
können auf der Stammleitung mehrfach reflektierte Wellen auftreten, die bei langen
Stammleitungen im Fernsehbild Fehler (Leitungsgeister) verursachen können.
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Durch die Erfindung ist die Aufgabe gelöst, bei einer Anordnung zur
Anschaltung mehrerer selektiver Antennenverstärker an einen gemeinsamen Verbraucher
mittels Verstärkerelementen die geschilderten Nachteile der Sammelleitung zu vermeiden.
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Die Erfindung besteht darin, daß in einer solchen Anordnung bei Verwendung
von Transistoren als Verstärkerelemente diese in einem besonderen Gehäuse, in das
die selektiven Verstärker einsetzbar sind, so räumlich angeordnet sind, daß die
Verbindungsleitungen
von den Ausgangselektroden der Transistoren
zu dem Anschlußpunkt des gemeinsamen Verbrauchers (Sternpunkt) eine elektrisch vernachlässigbar
kleine Länge aufweisen, so daß die Transistoren im wesentlichen aperiodisch betrieben
sind.
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Durch die deutsche Auslegeschrift Nr. 1183 554 sind zwar Hochfrequenzverstärker
mit einem ohmschen Widerstand im Ausgangskreis des letzten Transistors bekannt,
aber diese Verstärker haben nicht die folgenden, bei der erfindungsgemäßen Anordnung
notwendigen Eigenschaften: a) Die Verbindungsleitungen von den Ausgangselektroden
der Transistoren zum Sternpunkt sind nur wenige Millimeter lang, damit ihre Länge
auch für UHF (bis 860 MHz) elektrisch vernachlässigbar klein ist. Diese kurzen Leitungslängen
sind dadurch erreicht, daß die Ausgangstransistoren in einem besonderen Gehäuse
in entsprechend kleinen Abständen voneinander und vom Sternpunkt fest eingebaut
sind. Mehrere Röhren könnten wegen ihrer Größe und ihrer Wärmeentwicklung nicht
so dicht beieinander angeordnet werden.
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b) Die Ausgangstransistoren sind an den angeschlossenen Verbraucher,
der in der Praxis einen Widerstand von ungefähr 60 Ohm darstellt, möglichst gut
angepaßt, damit durch die Ausgangstransistoren noch eine möglichst hohe Verstärkung
erreicht werden kann. Dies trifft bei den bekannten Hochfrequenztransistorverstärkern
nach der deutschen Auslegeschrift 1183 554 und der Anordnung mit Auskoppelröhren
nach der USA.-Patentschrift 2 761022 nicht zu. In beiden Fällen ist der angeschlossene
Verbraucherwiderstand klein gegenüber dem Ausgangsinnenwiderstand der Ausgangstransistoren
bzw. -röhren.
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c) Die Ausgangstransistoren haben zwischen der Eingangs- und Ausgangselektrode
eine so kleine Kapazität, daß die erforderliche hohe Rückwärtsimpedanz vorhanden
ist.
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Bei der Verwendung für Antennenanlagen zum Fernsehempfang hat die
erfindungsgemäße Anordnung gegenüber der bekannten Anordnung mit selektiven Ausgangskreisen
noch zwei weitere Vorteile: Auch der Anschluß von zwei Verstärkern für direkt benachbarte
Kanäle ist möglich, während bei der bekannten Anordnung wegen der erforderlichen
Selektivität der Ausgangskreise für VHF mindestens ein Kanal und für UHF mindestens
drei Kanäle zwischen den Kanälen zweier Verstärker liegen müssen.
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Wenn die Empfangsspannung in einem Kanal so groß ist, daß sie nicht
verstärkt zu werden braucht, kann die entsprechende Antenne direkt an die Eingangselektrode
des Ausgangstransistors angeschlossen werden, weil dessen große Rückwärtsimpedanz
eine ausreichende Entkopplung bewirkt. Bei der bekannten Anordnung mit selektiven
Ausgangskreisen ist zum Anschluß einer Antenne ohne Verstärker ein besonderes selektives
Filter erforderlich.
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Antennenverstärker dürfen nur bis zu einer solchen Größe ihrer Ausgangsspannung
ausgesteuert werden, daß die Spannung aller derjenigen durch Intermodulation entstehenden
Störfrequenzen, die in den Frequenzbereich des Verstärkers fallen, so klein bleibt,
daß keine sichtbaren Empfangsstörungen entstehen.
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Der dazu erforderliche Intermodulationsabstand ist für Kanalverstärker,
die nur in einem Fernsehkanal verstärken, wesentlich kleiner als für Bereichsverstärker,
die für einen ganzen Fernsehbereich ausgelegt sind und gleichzeitig Signale in zwei
oder mehr Fernsehkanälen verstärken können. In den bekannten Anordnungen mit selektiven
Ausgangskreisen können Kanal- und Bereichsverstärker beliebig zusammengeschaltet
werden, weil nur die Intermodulationsabstände in den einzelnen Verstärkern einzuhalten
sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung treffen jedoch an den direkt parallelgeschalteten
Ausgangselektroden der eingebauten Transistoren alle empfangenen Kanäle zusammen.
Bei der Basisschaltung, bei der der Emitter Eingangs- und der Kollektor Ausgangselektrode
des Transistors ist, ist jedoch die Intermodulation an der Kollektor-Basis-Strecke
um so viel schwächer als diejenige an der Emitter-Basis-Strecke, daß die erste trotz
des Zusammentreffens aller empfangenen Kanäle praktisch nicht die Aussteuerungsgrenze
bestimmt, sondern die zweite. Unter dieser Voraussetzung muß der Intermodulationsabstand
der Emitter-Basis-Strecken der Ausgangstransistoren gleich dem der anzuschließenden
selektiven Verstärker sein. Man kann deshalb für ein Gehäuse mit eingebauten Ausgangstransistoren
verschiedene Ausgangsspannungen angeben, die für alle Verstärkerplätze gelten, und
deren Höhe davon abhängt, ob in dem eingesetzten Verstärker Signale von einem, zwei
oder mehr Kanälen verstärkt werden.
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In der Figur ist die Prinzipschaltung eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung wiedergegeben. Die Kollektoren von vier Ausgangstransistoren
1 bis 4 sind über sehr kurze Verbindungsleitungen mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt
5 (Sternpunkt) verbunden, an den ein Koaxialkabel 6 angeschlossen ist. Dieses ist
am anderen Ende mit einem Abschlußwiderstand 7 versehen, der gleich dem Wellenwiderstand
des Koaxialkabels 6 ist. An dem unterbrochen gezeichneten Koaxialkabel 6 können
mehrere Antennensteckdosen zum Anschluß von Rundfunk- und Fernsehempfängern angeschlossen
sein.
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Die Emitter der Transistoren 1 bis 4 sind mit Klemmen 8 bis
11 verbunden, an die jeweils ein Verstärker 12 bis 15 angeschlossen
ist. An die Eingangsklemmen 16 bis 19 der Verstärker 12 bis 15 wird jeweils eine
Empfangsantenne- angeschlossen. Der Anschlußpunkt 5 ist über eine Drossel
20 mit der Gleichspannungsquelle UB verbunden. Weitere Bauelemente,
die zum Betrieb der Transistoren 1 bis 4 erforderlich sind, sind in der Figur nicht
dargestellt.
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So fehlen z. B. alle Schaltungselemente, die an den Basen und Emittern
der vier Transistoren 1 bis 4 angeschlossen sind.
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Die vier Transistoren 1 bis 4 mit den zugehörigen Bauelementen der
Gleichspannungsquelle UB und den Anschlußklemmen 8 bis 11 und 5 sind in einem
besonderen Gehäuse eingebaut. Die Verstärker 12 bis 15 sind als Einsätze ausgeführt,
die wahlweise in dieses Gehäuse eingesetzt werden können. Die Verstärker 12 bis
15 können einen ganzen Fernsehfrequenzbereich, je einen Fernsehkanal oder einen
Tonrundfunkbereich verstärken. Die zulässige Ausgangsspannung an den eingebauten
Transistoren 1 bis
hängt davon ab, welche Signale jeweils in den
eingesetzten Verstärkern verstärkt werden.