DE1487401B2 - Trägerfrequenzverstärker mit Blitzschutz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker zur Übertragung von Nachrichten auf Leitungen, vorzugsweise auf Kabeln, dessen Eingang und/oder Ausgang durch Stromversorgungsweichen von der über die Leitung geführten Fernspeisespannung getrennt und durch Schutzschaltungen gegen durch Blitzeinschlag, Starkstrom- oder Funksenderbeeinfiussung hervorgerufene Überspannungen gesichert ist.

Sowohl auf Kabeln als auch auf Freileitungen treten infolge Blitzbeeinflussung im Übertragungskreis Überspannungen und Überströme auf, die die Halbleiter der angeschlossenen Geräte sehr stark überlasten würden. Pro Gewitter wurden bis zu 20 Uberspannungsimpulse über 100 Volt bei einem 20 km langen Kabel gezählt. Ein an Leitungen angeschlossenes Gerät mit Halbleitern soll deshalb mehrere tausend Überlastungen aushalten. Eine Überlastung der Transistoren kann auch bei Belastungsänderungen durch die eigene Stromversorgung hervorgerufen werden.

Bei der Fernspeisung werden möglichst viele Verstärkerstellen über die eigenen Nachrichtenleitungen von einer zentralen Stelle aus — der speisenden Verstärkerstelle — mit Energie versorgt. Meistens wird die Fernspeisung bei koaxialen Erdkabeln angewendet.

In F i g. 1 und 2 ist das Prinzip der Gleichstromreihenspeisung dargestellt, wie es bei den transistorierten Trägerfrequenz-Vierdrahtsystemen V 300, V 960 und V 2700 angewendet wird. F i g. 1 zeigt eine speisende Verstärkerstelle 5 und deren erste gespeiste Verstärkerstelle 6, F i g. 2 die letzte gespeiste Verstärkerstelle. In der speisenden Verstärkerstelle 5 ist ein Fernspeisegerät 7 eingesetzt, das einen konstanten geregelten Speisestrom in der Größe von 40 bis 90 niA — je nach System — liefert. Die an den Innenleitern liegende Fernspeisespannung ist über je 1 ΜΩ gegenüber dem Außenleiterpaar symmetriert und kann —je nach Streckenlänge und System — bis ±300 V betragen. Da aus Beeinflussungsgründen die Koaxial-Tubenaußenleiter auf schwebendem Potential liegen und vom Kabelmantel isoliert sind, ist der gemeinsame Anschluß der Außenleiterpaare über einen Widerstand von 1 ΜΩ geerdet.

Bei Beeinflussung durch parallel führende Starkstromanlagen oder -bahnen oder bei Blitzschlägen entsteht die größte Beeinflussungsspannung zwischen Tubenaußenleiter und Kabelmantel. Die Beeinflussungsspannung zwischen Tubenleiter und Tubenaußenleiter. also die Spannung im Ubertragungskreis ist im Normalfall wesentlich kleiner als die Spannung zwischen Tubenaußenleiter und Kabelmantel. Die auf dem Kabelmantel infolge Beeinflussung entstehenden Längsspannungen verursachen über die Kapazität bzw. den Wellenwiderstand des Systems Tubenaußenleiter/Kabelmantel einen Strom auf dem Tubenaußenleiter. Der Strom auf dem Tubenaußenleiter erzeugt über den Kopplungswiderstand der Tuben eine Beeinflussungsspannung im Übertragungssystem. Für den Blitzschutz des Verstärkers muß jedoch damit gerechnet werden, daß die Tube an zwei weit auseinanderliegenden Stellen Schluß mit dem Kabelmantel bekommen hat oder daß aus anderen Gründen die Tubenaußenleiter in den Verstärkerstellen geerdet sind. Der doppelte Schluß kann z. B. eine Folge eines Blitzeinschlages sein. Es entstehen in diesem Fall Blitz-Überspannungen im Ubertragungskreis bis zu einigen kV. Die Dauer der Beeinflussungsimpulse kann mehrere ms betragen.

Es ist bekannt, Fernmeldeanlagen gegen derartige Überspannungen durch Einbau von Gasspannungsableitern zu schützen (deutsche Auslegeschrift 1 158 121). Die bekannten Schaltungen genügen nicht, um Anlagen zu schützen, die mit Transistoren bestückt sind, vor allem nicht bei Verstärkern, die an Leitungen angeschlossen sind, die Fernspeisespannungen führen. Unter der Einwirkung von unzulässigen Überspannungen entsteht in der nur wenige [im starken Kristallschicht im Transistor eine hohe Feldstärke, wobei sich der Strom auf einige wenige besonders gut leitende Stellen der Schicht konzentriert und hier die Kristalle anfangen zu schmelzen. Es bilden sich leitende, durchlegierte Pfade, die erst mit größer werdender Anzahl ein Absinken der Verstärkungseigenschaften hervorrufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Transistorverstärker, deren Übertragungswege über Leitungen gehen, die Fernspeisespannungen führen, beispielsweise ferngespeiste Leitungsverstärker aber auch speisende Ver-, stärkerstellen so auszubilden, daß die Transistorverstärker und deren Stromversorgungsweichen vor-Überspannungen dauernd und sicher geschützt sind, die auf den Leitungen durch Funksender, Starkstrombeeinflussung oder durch Blitzeinschläge entstehen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe so gelöst, daß der Eingangstransistor und die nachfolgenden Transistoren durch eine Kettenschaltung von Begrenzerelementen gegenüber der Überspannung am ankommenden Leitungsende und/oder der Ausgangstransistor und die vorhergehenden Transistoren durch eine zweite Kettenschaltung von Begrenzerelementen gegenüber der Überspannung am abgehenden Leitungsende geschützt ist und daß die Begrenzerelemente so angeordnet sind, daß parallel zum betreffenden Leitungsende ein hochbelastbarer Spannungsbegrenzer mit einer hohen Ansprechspannung geschaltet ist, die höher als die Summe der Spitzenwerte der Fernspeisespannung und der Signalspannung gewählt ist, und ein hochbelastbarer Spannungsbegrenzer mit niedriger Ansprechspannung dem mit hoher Ansprechspannung parallel geschaltet, jedoch von ihm durch einen Kondensator der Stromversorgungsweiche getrennt ist.

Bei Anwendung dieser Maßnahmen tritt, insbesondere durch die günstige Kombination der Schutzschaltung mit der Stromversorgungsweiche, eine vorteilhafte Verteilung der Überlastenergie auf die beiden Typen der Spannungsbegrenzer auf. Der Kondensator der Stromversorgungsweiche wirkt im Übertragungsweg als Hochpaß, so daß bei Überspannungen auf der Leitung, die größer als die Fernspeisespannung sind, der Hauptenergieteil in dem Spannungsbegrenzer mit hoher Ansprechspannung aufgezehrt wird, womit der mit niedriger Ansprechspannung und die Teile der Stromversorgungsweiche vor Überlastung geschützt werden. Der Spannungsbegrenzer mit niedriger Ansprechspannung reagiert rasch und begrenzt die Spannung auf solche Werte, die von den nachfolgenden Elementen ohne Schaden aufgenommen werden können.

Vorteilhafterweise werden für die hochbelastbaren Spannungsbegrenzer, insbesondere für die mit niedriger Ansprechspannung, Gasspannungsableiter verwendet. Diese zeichnen sich gegenüber Funkenstrecken und Kohlespannungsableiter durch definierte Ansprechspannungen aus, die bis herunter zu etwa 90 Volt wählbar sind.

Zweckmäßigerweise ist jedem Gasspannungsableiter

ein zweiter mit gleicher Nennansprechspannung parallel geschaltet. Damit wird das Prinzip der Redundanz angewendet, womit auch nach häufigen Überlastfällen für die Schutzschaltung eine Betriebszuverlässigkeit erreicht wird, die der der übrigen Bauelemente entspricht. Um im Falle des Ausfalles eines Gasspannungsableiters durch Überlastung den Betrieb ungestört fortsetzen zu können, muß dafür gesorgt werden, daß der defekte Gasspannungsableiter hochohmig wird. Diese Bedingung erfüllen die sogenannten Knopfspannungsableiter, die eine besonders kleine Form der Gasspannungsableiter sind.

Üblicherweise wird die Fernspeisung der Leitungsverstärker bei Vierdraht-Nachrichtenverbindungen über Koaxialleitungen angewandt, über deren Innenleiter die Fernspeiseströme fließen. Bezüglich des Aufwandes an Siebmitteln und des Störabstandes gegenüber Fremdspannungen ist es am günstigsten, wenn der Kondensator, der die hochbelastbaren Spannungsbegrenzer mit hoher von denen mit niedriger Ansprechspannung trennt, in der Leitung liegt, die mit dem Außenleiter des Kabels verbunden ist, und im Zuge des stufenweisen Abbaues der Überlastenergie im Signalweg ein Übertrager angeordnet ist.

Da die Restspannung des Gasspannungsableiters in vielen Fällen immer noch zu hoch ist, kann es notwendig werden, zusätzlich die verbleibende Überspannungsenergie mit einer aus Halbleiterdioden bestehenden Begrenzerschaltung herabzusetzen. Da die Strombelastbarkeit von Siliziumhalbleitern bei gleicher Sperrschichtfläche wesentlich größer als von Germaniumhalbleitern ist, sind Siliziumhalbleiter für diese Aufgabe den Germaniumhalbleitern vorzuziehen. Auf Grund der Übersetzungsverhältnisse der Überträger, derart, daß die den Transistoren zugewandte Seite hochohmig ist, und der Charakteristik der Dioden ergeben diese den besten Schutz, wenn zwischen Übertrager und Transistoren begrenzt wird.

Die Feinspannungsbegrenzung mit Halbleiterdioden ist am Eingang des Verstärkers zweckmäßigerweise zwischen Eingangstransistor und Eingangsübertrager mit einer Antiparallelschaltung zweier Halbleiterdioden ausgeführt, die an der Basis des Eingangstransistors und einem Verbindungspunkt zweier in Serie geschalteter Widerstände angeschlossen ist, die den Fußpunkt der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers mit dem Wechselstrom-Nullpotential verbinden. Bei Transistorverstärkern, die über eine Anzapfung des Eingangsübertragers gegengekoppelt sind, verursacht diese Art der Feinbegrenzung der Überlastenergie am Eingang von Verstärkern die geringsten Verzerrungen des Signals, da dessen Pegel an dieser Stelle besonders niedrig liegt.

Am Ausgang des Verstärkers liegt eine günstige Möglichkeit der Fein-Spannungsbegrenzung mit Halbleiterdioden darin, an der Primärseite des Ausgangsübertragers zwei gleiche antiparallel geschaltete Serienschaltungen aus je einer im Zenerbereich arbeitenden Diode und einer im Durchlaßbereich arbeitenden Diode, die an ihrem Verbindungspunkt über je einen Widerstand über einen Spannungsteiler so vorgespannt sind, daß sie auf eine Spannung begrenzen, die größer als der größte Spitzenwert der Signalspannung ist. Der Spannungsteiler ist für den Betrieb des Verstärkers ohnedies nötig, um das Potential der Basen und damit den Arbeitspunkt der Transistoren definiert festlegen zu können. Dadurch, daß die im Durchlaßbereich arbeitenden und die im Zenerbereich arbeitenden Dioden in jeder der beiden Serienschaltungen so über Widerstände vorgespannt sind, daß im Normalfall kein Strom durch sie fließt, wird erstens erreicht, daß die Eigenkapazität der Zenerdioden wesentlich verringert wird, zweitens, daß die Begrenzung definiert bei deren Zenerspannung einsetzt, und drittens, daß bei Schädigungen der Zenerdioden bei Überlastungen derart, daß Leckströme entstehen, die Begrenzerschaltung trotzdem hochohmig bleibt und keine Verzerrungen im

ίο Übertragungsweg entstehen. .

Mit Vorteil wird in die Kollektor- oder Emitterleitung des Ausgangstransistors eine Halbleiterdiode mit hoher Sperrspannung so geschaltet, daß sie vom Kollektor- bzw. Emittergleichstrom in Durchlaßrichtung durchflossen wird. Speziell im Falle des Ausfalls der Stromversorgung, aber auch im Normalfall, gewährt bei Überspannung auf dem Kabel diese Halbleiterdiode einen zusätzlichen Schutz. In der Kollektorleitung des Ausgangstransistors verhindert die Halbleiterdiode mit hoher Sperrspannung Überströme, die über sämtliche Kollektor-Basis-Strecken fließen könnten. In der Emitterleitung des Ausgangstransistors gewährt sie dessen Emitter-Basis-Strecke einen zusätzlichen Schutz.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

F i g. 1 zeigt eine speisende Verstärkerstelle und deren erste gespeiste Verstärkerstelle;

F i g. 2 zeigt die letzte gespeiste Verstärkerstelle, die von der in F i g. 1 dargestellten speisenden Verstärkerstelle versorgt wird;

F i g. 3 zeigt einen ferngespeisten, gegen Blitzüberspannungen geschützten Transistor-Leitungsverstärker;

F i g. 4 zeigt einen ferngespeisten, gegen Blitzüberspannungen in erweiterter Form geschützten Transistor-Leitungsverstärker ;

F i g. 5 zeigt einen ferngespeisten, gegen Blitzüberspannungen geschützten Transistor-Leitungsverstärker, dessen Stromversorgungsweichen gegenüber den Darstellungen in den F i g. 1 bis 4 abgewandelt sind.

In F i g. 1 ist eine speisende Verstärkerstelle 5 mit

dem Sendeverstärker V3, dem Empfangsverstärker VA und der Fernspeisespannungsquelle 7 und die erste gespeiste Verstärkerstelle 6 mit dem Leitungsverstärker Vl der Hin- und dem Leitungsverstärker Vl der Gegenrichtung dargestellt sowie die Koaxialkabel der Hin-und Gegenrichtung angedeutet.
Innerhalb der speisenden Verstärkerstelle 5 ist dem

Ausgang des Sendeverstärkers V2> ein Übertrager Ü3 nachgeschaltet, dessen Sekundärseite über den Kondensator C9 mit dem Innenleiter des abgehenden Kabelendes 8 verbunden ist. Der Fußpunkt der Sekundärseite des Übertragers t/3 ist über den Kondensator ClO an den Außenleiter des Kabelendes 8 geführt und mit dem Fußpunkt der Drossel Z. 6 verbunden, deren anderer Anschluß mit dem Innenleiter des Kabelendes 8 verbunden ist. In gleicher Art ist das ankommende Kabelende 9 der Gegenrichtung in der

6c speisenden Verstärkerstelle 5 über zwei Kondensatoren, eine parallel zum Übertragungsweg gelegene Drossel Ll und einen Übertrager (JA an den Eingang des Empfangsverstärkers VA angeschlossen. Der Pluspol des Fernspeisegerätes 7 ist mit dem Fußpunkt der Drossel L 6, der Minuspol mit dem Fußpunkt der Drossel Ll verbunden. Die Außenleiter der Kabelenden 8 und 9 sind gemeinsam an Symmetrierwiderstände des Fernspeisegerätes 7 geführt.

Innerhalb der ersten gespeisten Verstärkerstelle 6 ist der Innenleiter des ankommenden Kabelendes 1 mit einem der Anschlüsse der Drossel Ll und über den Kondensator Cl mit dem Eingang des Verstärkers Vl verbunden, dessen Ausgang über den Kondensator C3 mit einem der Anschlüsse der Drossel Ll und dem Innenleiter des abgehenden Kabelendes 2 verbunden ist. Der Außenleiter des abgehenden Kabelendes 1 ist über den Kondensator Cl mit dem Fußpunkt der Drossel Ll, mit dem ersten der zwei Stromversorgungsanschlüsse und den erdseitigen Anschlüssen des Ein- und Ausganges des Verstärkers Vl verbunden, die ihrerseits über den Kondensator CA mit dem Fußpunkt der Drossel Ll und über den Kondensator C5 mit dem Außenleiter des abgehenden Kabelendes 2 verbunden sind. Der Verbindungspunkt zwischen der Drossel Ll und dem Kondensator C4 ist mit dem zweiten Stromversorgungsanschluß und über eine Zenerdiode mit dem ersten Stromversorgungsanschluß verbunden. Der Verstärker Vl der Gegenrichtung ist analog zu dem Verstärker Vl zwischen das ankommende Kabelende 11 und das abgehende Kabelende 10 der Gegenrichtung geschaltet. Die Außenleiter der vier Kabelenden 1, 2, 10, 11 sind miteinander verbunden.

In F i g. 2 ist die letzte gespeiste Verstärkerstelle dargestellt, deren Verstärker Vl und Vl der Hin- und Gegenrichtung ähnlich wie in F i g. 1 dargestellt sind, jedoch folgt auf den Längskondensator C5 in der erdseitigen Leitung des Übertragungsweges ein Trennübertrager Ü5, dessen Sekundärwicklung am Innen- und Außenleiter des abgehenden Kabelendes 12 angeschlossen ist. Analog liegt im Übertragungsweg des ankommenden Kabelendes 13 der Gegenrichtung zum Eingang des Verstärkers Vl ein Trennübertrager i/6, dessen Primärwicklung am Innen- und Außenleiter des ankommenden Kabelendes 13 angeschlossen ist.

In F i g. 3 ist der Außenleiter des ankommenden Koaxial-Kabelendes 1 mit dem Außenleiter des abgehenden Koaxial-Kabelendes 2 verbunden. Der Innenleiter des ankommenden Koaxial-Kabelendes 1 ist über den Kondensator Cl mit dem Eingang des Verstärkers Vl verbunden, dessen Ausgang über den Kondensator C3 mit dem Innenleiter des abgehenden Koaxial-Kabelendes 2 verbunden ist. Parallel zum ankommenden Kabelende 1 liegt der Gasspannungsableiter Al, dem ein zweiter Gasspannungsableiter Al parallel geschaltet, jedoch von ihm durch den Kondensator Cl getrennt ist, der in der erdseitigen Leitung liegt, die mit den Außenleitern der Kabel verbunden ist. Parallel zum Gasspannungsableiter A1 liegt die Drossel L1, deren erdseitiger Anschluß mit dem erdseitigen Anschluß des Einganges und Ausganges des Verstärkers Vl verbunden ist. Parallel zum abgehenden Leitungsende 2 liegt der Gasspannungsableiter A 4, dem ein Gasspannungsableiter A 3 parallel geschaltet, jedoch von ihm durch den Kondensator C5 getrennt ist, der in der erdseitigen Leitung liegt, die mit den Außenleitern der Kabelenden 1, 2 verbunden ist. Parallel zu dem Gasspannungsableiter A3 liegt eine Serienschaltung aus der Drossel L 2 und dem erdseitig gelegenen Kondensator C4, deren Verbindungspunkt mit einem der Stromversorgungsanschlüsse verbunden ist. Der andere Stromversorgungsanschluß ist mit dem erdseitigen Anschluß des Einganges des Verstärkers Vl verbunden. Parallel zu den beiden Stromversorgungsanschlüssen liegt die Zenerdiode Zl.

In F i g. 4 sind das ankommende Kabelende 1, das abgehende Kabelende 2, die Gasspannungsableiter A 1, Al, A3 und A4, die Kondensatoren Cl, C2, C3, C4 und C5, die Drosseln Ll und Ll genauso wie in F i g. 1 geschaltet. Zusätzlich liegt zu den Gasspannungsableiter!! Al, Al, A3 und A4 jeweils ein zweiter Gasspannungsableiter A5, A6, Al und AS parallel. Im Übertragungsweg sind dem Kondensator C2 ein Filter, bestehend aus den Induktivitäten L3 und LA und den Kondensatoren C6 und Cl, weiter

ίο ein Vorentzerrungsnetzwerk 3 und ein Eingangsübertrager Ül nachgeschaltet. Es folgt der Verstärker mit drei in Emitterschaltung arbeitenden npn-Transistoren Tl, r2omd T3, dessen Abschluß durch den Ausgangsübertrager Ül gebildet wird. Im Über-

tragungsweg sind dem Ausgangsübertrager Ül ein Filter, bestehend aus der Induktivität L 5 und dem Kondensator CS, nachgeschaltet, dem die bereits erwähnte Schaltung, bestehend aus den Kondensatoren C3 und C4 und der Drossel Ll, folgt. Die beiden Übertrager Ül und Ül besitzen jeweils an der dem Verstärker zugewandten Seite eine Anzapfung. Diese Anzapfungen sind über einen Gegenkopplungsvierpol 4 miteinander verbunden. Ein Anschluß der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers Ül ist an die Basis des Eingangstransistors Tl angeschlossen. Der andere, erdseitige Anschluß dieser Sekundärwicklung ist über eine Serienschaltung zweier Widerstände R1 und R1 mit dem Verbindungspunkt zweier Spannungsteilerwiderstände R5 und R6 verbunden.

Eine Antiparallelschaltung zweier Siliziumdioden D1 und Dl ist an der Basis des Eingangstransistors Tl und an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R1 und R1 angeschlossen. Die Primärwicklung des Ausgangsübertragers Ül ist mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Γ3 verbunden. Der andere erdseitige Anschluß der Primärwicklung des Ausgangsübertragers Ül ist über einen Widerstand i?7 mit der Masse des Verstärkers verbunden, die ihrerseits über Widerstände mit den Kollektoren der Transistoren Π und T 2, mit den erdseitigen Anschlüssen der Gasspannungsableiter Al, A6, A3 und Al, mit den erdseitigen Anschlüssen der Primärwicklung des Eingangsübertragers Ül und der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers Ül und mit dem Widerstand R6 verbunden ist. Zwischen dem Kollektor des Ausgangstransistors T3 und der Masse des Verstärkers liegen ■zwei gleiche antiparallelgeschaltete Serienschaltungen aus zwei Siliziumdioden. In der ersten Serienschaltung hegen die Diode DA und die Zenerdiode Z2, wobei die Kathode der Diode DA mit der Masse des Verstärkers und die Kathode der Zenerdiode Z 2 mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden sind. In der zweiten Serienschaltung liegen die Diode D3 und die Zenerdiode Z3, wobei die Kathode der Diode D3 mit dem Kollektor des Transistors Γ3 und die Kathode der Zenerdiode Z3 mit der Masse des Verstärkers verbunden sind. Der Verbindungspunkt der Diode DA und der Zenerdiode Z2 ist über einen Widerstand R3 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R 5 und R6 verbunden. Der Verbindungspunkt der Diode D3 und der Zenerdiode Z3 ist über einen Widerstand RA ebenfalls mit dem Verbindungspunkt der Widerstände RS und R6 verbunden. Der andere Anschluß des Widerstandes R5 ist über je einen Widerstand mit den Emittern der Transistoren Tl, Tl und Γ3 und über eine Serienschaltung aus einer Drossel und einem Widerstand RS mit dem Verbindungspunkt zwischen der Drossel Ll und dem Kondensator C4 verbunden.

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Zwischen der Begrenzerschaltung, bestehend aus den anschlüsse des Verstärkers Vl und über die Drossel L 2 Dioden £>3, 04, Z2, Z3 und und dem Kollektor zum Innenleiter des Kabelendes 2. Der geregelte Ferndes Ausgangstransistors T3. ist eine Diode 05 strom und der Innenwiderstand der Stroinversorgungsgeschaltet, deren Kathode mit dessen Kollektor ver- anschlüsse sind so gewählt, daß an den Stromversorbunden ist. 5 gungsanschlüssen ein Spannungsabfall von etwa 18 V

F i g. 5 unterscheidet sich von F i g. 3 im wesent- entsteht. Da die ZenerdiodeZl eine Zenerspannung liehen dadurch, daß an Stelle der Trennkondensatoren von etwa 20 V hat, fließt durch sie im Normalfall kein Cl und C3 die Trennübertrager Ül und Ü8 ange- Strom. Sie dient vielmehr als Schutz des Verstärkers ordnet sind. Der erdseitige Anschluß der Induktivität Vl, wenn sich durch Störungen irgendwelcher Art der L1 ist mit einem der Stromversorgungsanschlüsse des io Fernspeisestrom kurzzeitig oder länger andauernd Verstärkers Vl und über einen Kondensator CIl mit über eine Sicherheitsgrenze erhöhen sollte.
den Außenleitern der Kabelenden 1 und 2 verbunden; In F i g. 4 ist die Schaltung der F i g. 3- näher aus-

der erdseitige Anschluß der Induktivität Ll ist mit geführt. Zum Zwecke der höheren Betriebssicherheit dem anderen Stromversorgungsanschluß des Ver- sind den Gasspannungsableitern A1 und A 4 die Gasstärkers Vl und über einen Kondensator CU mit 15 spannungsableiter A 5 und A 8 mit einer Nennansprechden Außenleitern der Kabelenden 1 und 2 ver- spannung von ebenfalls 600 V parallel geschaltet. Die bunden. Nennansprechspannung der Gasspannungsableiter A 2,

In F i g. 1 und 2 sind als Teile einer Trägerfrequenz- A6, A3 und Al beträgt 90 V. Bei jedem Überlastungskabelstrecke speisende und/oder gespeiste Verstärker- impuls spricht von den jeweils direkt parallelgeschalstellen dargestellt, die Verstärker Vl bis V4 enthalten, 20 teten Gasspannungsableitern nur einer an.
deren Eingang und/oder Ausgang durch Stromver- Die Feinspannungsbegrenzung der Siliziumdioden

sorgungsweichen von der über die Innenleiter der Dl und Dl wirkt an der Stelle des kleinsten Signal-Koaxialkabel geführten Fernspeisespannung getrennt pegels zwischen Eingangsübertrager Ül und Einsind. Es sind dies der Ausgang des Sendeverstärkers V3, gangstransistor Tl, insbesondere wenn wie in diesem der Eingang des Empfangsverstärkers VA und jeweils 25 Ausführungsbeispiel über den Eingangsübertrager Ül Ein- und Ausgang der ferngespeisten Leitungsverstär- gegengekoppelt wird. Die Spannungsbegrenzerschalker Vl und Vl. Aus Gründen der Einheitlichkeit sind tung zwischen Ausgangstransistor T3 und Ausgangsdie Verstärker Vl und Vl in der letzten gespeisten übertrager Ül besteht aus zwei Zenerdioden Z2 und Verstärkerstelle nach F i g. 2 wie alle anderen ge- Z3 mit einer Zenerspannung von etwa 10 V und speisten Leitungsverstärker Vl und Vl aufgebaut und 30 zwei normalen Siliziumdioden. Der Fußpunkt der enthalten die gleichen Stromversorgungsweichen. beiden aus Siliziumdioden bestehenden Serienschal-

Diese genannten Ein- und/oder Ausgänge der- Ver tungen. liege auf Nullpotential, gegen das der Verbinstärker sollen gegenüber Überspannungen auf den dungspunkt der bei den Spannungsteilerwiderstäaden Kabeln durch Schutzschaltiingen nach der Erfindung R5 und R6 eine Spannung von etwa —9^fV<«aufweist, geschützt werden. 35 die über die beiden -Widerstände R3 und RA mit

In F i g. 3 ist der Leitungsverstärker Vl zwischen je einem Wert von 1OkQ .die Siliziumdioden D3, den Kabelenden 1 und 2 mit der beispielsweisen An- DA, Zl und Z3 vorspannt. Im Normalfall fließt wendung je einer Überspannungsschutzschaltung am kein Strom durch die Dioden, die Eigenkapazität Eingang und am Ausgang des Verstärkers Vl darge- und eventuelle Leckströme der Zenerdioden werden stellt. Da im Ausnahmefall die Fernspeisespannung 40 jedoch wesentlich verringert. Ab Spannungen zwischen zwischen Innen- und Außenleiter bis zu 600 V be- Kollektor des Ausgangstransistors und dem Nulltragen kann, ist die Nennansprechspannung der zum potential, die die Summe aus der Zenerspannung jeweiligen Kabelende 1 und 2 parallelliegenden Gas- (10 V) der Zenerdioden Z2, Z3 und der Durchlaßspannungsableiter auf 600 V festgesetzt. Auf der schwellspannung (etwa 0,7 V) der Siliziumdioden Eingangsseite bilden die Kondensatoren Cl und C2 45 D3, DA überschreitet, wird die Begrenzerschaltung und die DrosselLl, auf der Ausgangsseite die Kon- niederohmig. Der Widerstand/?? am Fußpunkt der densatoren C3, C4 und C5 und die Drossel Ll die Primärseite des Ausgangsübertragers Ül stellt für die jeweilige Stromversorgungsweiche. Da an den nach- Dioden D3, DA, Zl, Z3 einen Schutz gegen Übergeschalteten Gasspannungsableitern Al und A3 mit lastung dar und erhöht wesentlich deren Wirksamniedriger Ansprechspannung im Normalfall nur die 50 keit. Ebenso stellt der Widerstands im Fernspeise-Signalspannung anliegt, ist deren Nennansprechspan- Stromkreis zusammen, mit den Gasspannungsableinung auf den niedrigstmöglichen Wert von 90 V fest- tern A3 und Al einen Schutz für die Zenerdiode Zl gelegt. Die Kondensatoren 1 und 5 trennen nicht dar, die eine Zenersp'annung von etwa 20 V hat und nur die Fernspeisegleichspannung von den Gas- ihrerseits den Stromversorgungseingang des Verspannungsableitern A1 und A 3 und den nachfolgenden 55 stärkers schützt.

Bauteilen ab, sondern stellen auch einen Hochpaß mit In F i g. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der

einer Grenzfrequenz von etwa 50 kHz dar. Dadurch Anwendung der Überspannungsschutzschaltung nach ergibt sich beispielsweise bei Prüfung der Schutz- . der Erfindung dargestellt. Die Funktion der Kondenschaltung durch einen Prüfimpuls von 100 ν/μβ, er- satoren C2 und C3, die im Übertragungsweg der zeugt durch einen Impulsgenerator, der die natür- 60 Innenleiter der Kabelenden 1 und 2 die Fernspeiselichen Verhältnisse nachbildet, eine maximale Span- spannung vom Ein- bzw. Ausgang des Verstärkers Vl nungam Gasspannungsableiter Al bzw. AA von 700V abtrennen, wird von den Übertragern Ül und US nach 7 μ&, während am Gasspannungsableiter A1 bzw. mit übernommen. Der Fernspeisestrom fließt auch A3 die Spannung nur bis zu 3 μβ auf einen Wert von hier über die Drosseln Ll und Ll und wird durch 180 V ansteigt. 65 die Kondensatoren CIl und C12 gesiebt. Anordnung

Der Weg des Fernspeisestromes verläuft vom Innen- und Funktion der Gasspannungsableiter Al bis AA leiter des Kabelendes 1 über die Drossel Ll, an der und der Kondensatoren Cl und C5 sind die gleichen ZenerdiodeZl vorbei über die Stromversorgungs- wie in dem Ausführungsbeispiel in der F i g. 3.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Transistorverstärker zur Übertragung von Nachrichten auf Leitungen, vorzugsweise auf Kabeln, dessen Eingang und/oder Ausgang durch Stromversorgungsweichen von der über die Leitung geführten Fernspeisespannung getrennt und durch Schutzschaltungen gegen durch Blitzeinschlag, Starkstrom- oder Funksenderbeeinflussung hervorgerufene Überspannungen gesichert ist', dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstransistor und die nachfolgenden Transistoren durch eine Kettenschaltung von Begrenzerelementen gegenüber der Überspannung am ankommenden Leitungsende (1) und/oder der Ausgangstransistor und die vorhergehenden Transistoren durch eine zweite Kettenschaltung von Begrenzerelementen gegenüber der Überspannung am abgehenden Leitungsende (2) geschützt sind und daß die Begrenzerelemente so angeordnet sind, daß parallel zum betreffenden Leitungsende (1, 2) ein hochbelastbarer Spannungsbegrenzer (Al, A4) mit einer hohen Ansprechspannung geschaltet ist, die höher als die Summe der Spitzenwerte der Fernspeisespannung und der Signalspannung gewählt ist, und ein hochbelastbarer Spannungsbegrenzer (Al, A3) mit niedriger Ansprechspannung dem mit hoher Ansprechspannung parallel geschaltet, jedoch von ihm durch einen Kondensator (Cl, CS) der Stromversorgungsweiche getrennt ist.

2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die hochbelastbaren Spannungsbegrenzer mit hoher und/oder niedriger Ansprechspannung Gasspannungsableiter verwendet sind.

3. Transistorverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasspannungsableiter (Al, A4) mit hoher Ansprechspannung und/oder dem Gasspannungsableiter (A2, A3) mit niedriger Ansprechspannung jeweils ein zweiter Gasspannungsableiter des gleichen Typs parallel geschaltet ist.

4. Transistorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichten über Koaxialkabel übertragen werden, über deren Innenleiter die Fernspeiseströme fließen, daß der Kondensator (CI, C5), der die hochbelastbaren Spannungsbegrenzer mit hoher von denen mit niedriger Ansprechspannung trennt, in der Leitung liegt, die mit dem Außenleiter des Kabels verbunden ist, und daß im Signalweg zum Transistorverstärker (Kl) ein Übertrager ((Jl, Ü2) liegt, an dessen den Transistoren zugewandte Seite eine aus Halbleiterdioden bestehende ,Spannungsbegrenzerschaltung angeordnet ist.

5. Transistorverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Verstärkers zwischen dem Eingangstransistor (Tl) und dem Eingangsübertrager (Ül) die Spannung mit einer Antiparallelschaltung zweier Halbleiterdioden (Dl, D2) begrenzt wird, die an der Basis des Eingangstransistors (Tl) und an einem Verbindungspunkt zweier in Serie geschalteter Widerstände (Rl, R2) angeschlossen ist, die den Fußpunkt der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers (Ül) mit Wechselstrom-Nullpotential verbinden.

6. Transistorverstärker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Verstärkers zwischen dem Ausgangstransistor (T3) und dem Ausgangsübertrager (Ü2), an dessen Primärseite angeschlossen, die Spannung durch eine Gruppe von vier vorgespannten Halbleiterdioden (D3, D4, Z2, Z3) auf einen Wert größer als der größte Spitzenwert der Signalspannung begrenzt wird und daß die Gruppe der Halbleiterdioden aus zwei gleichen antiparallel geschalteten Serienschaltungen aus je einer im Zenerbereich arbeitenden Diode (Z 2, Z 3) und einer im Durchlaßbereich arbeitenden Diode (D3, D4) besteht, die an ihrem Verbindungspunkt über je einen Widerstand (R3, R4) über einen Spannungsteiler (R5, R6) so vorgespannt sind, daß im Normalfall kein Strom durch sie fließt.

7. Transistorverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kollektor- oder der Emitterleitung des Ausgangstransistors (T3) eine Halbleiterdiode (D S) mit hoher Sperrspannung so geschaltet ist, daß sie vom Kollektor- bzw. Emittergleichstrom in Durchlaßrichtung durchflossen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen