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Kabelverteiler für Gemeinschaftsantennenanlagen Die Erf indung betrif
f t eine Einrichtung zum Auf teilen des Ausganges eines ankommenden koaxialen
Hochfrequenzkabels auf die Eingänge mehrerer abgehender koaxialer Hochfrequenzkabel,
Insbesondere Kabelverteller für Gemeinschaftsantennenanlagen, bestehend aus drei
in Form eines Dreiecks geschalteten Anpassungswiderständen mit je einem dtn fUr
alle Kabel übereinstimmenden Wellenwiderstand gleichen Ohmwert, wobei der Innenleiter
des ankommenden Kabels an der einen Ecke und die Innenleiter zweier abgehender Kabel
an den beiden übrigen Ecken des Dreiecks angeschlossen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung dieser Art so zu verbessern,
daß man an sie zwei weitere abgehende Kabel anschließen kann, ohne- daß dadurch
der Durchgangswiderstand vergrößert wird.
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Will man mehrere Verbraucher mit einer Hochfrequenzquelle speisen,
so muß man zwischen Quelle und Verbraucher ein Netzwerk einschalten, das für die
widerstandsmäßige Anpassung sorgt. Diese Aufgabe stellt sich beispielsweise auch
bei Gemeinschaftsantennenanlagen mit einer größeren Anzahl von TeilnehmerananschlUssen.
Hier muß man unter Umständen die von der Antenne
oder von dem Antennenveretärker
kommende Zuleitung auf mehrere Stammleitungen verzweigen. Im Normalfall haben dabei
alle Kabel, nämlich die ankommende Zuleitung und die abgebenden Stammleitungen,
den gleichen Wellenwiderstand. Bei koaxialen Anlagen wird für die Kabel häufig ein
Wellenwiderstand von 60 0 gewählt. Zwischen der ankommenden Zuleitung und
den abgehenden Stammleitungen muß ein Netzwerk,. ein sogenannter Kabelverteller,
vorgesehen wordeng der die riohtige Anpan4ung der Stammleitungen an die Zuleitung
und umgekehrt herbeiführt. Mit anderen Worten sollen die Stammleitungen zusammen
mit dem Kabelverteiler am Ausgang der Antennenzuleitung wie ein Belastungswiderstand
erscheinen$ der gleich dem Wollenwiderstand der Antennenzuleitung ist.(Vorwärtaanpanzung).
Umgekehrt soll jede Stammleitung die Antennenzuleitung einschließlich des Kabelverteilern
und der daran angeschlossenen übrigen Stamleitungen als einen Widerstand sehen,
der gleich ihrem Wellenwiderstand ist.
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Eine bekannte und übliche Vertellereinrichtung besteht aus sternförmig
geschalteten Widerständen. In-Figur 1 ist ein solcher Verteiler zur Aufteilung
eines ankommenden koaxialen Nabeln auf zwei abgehende koaxiale Kabel schematisch
dargestellt. Die Einrichtung besteht aus den drei sternförmig geschalteten ohmsahen
Widerständen 1, 2 und 3. An einen der Anschlüsse A, B oder
C werden das ankommende Kabel, an die beiden übrigen Anschlüsse die beiden
abgehenden Kabel gelegt, Die drei Widerstände 1, 2 und 3 haben den
gleichen Ohmwert. In dem dargestellten Fall der Aufteilung auf zwei abgehende
Kabel hat jeder der
drei Widerstände 1, 2 und 3 einen
Wert von je 20 Q, wenn die drei angeschlossenen Kabel übereinstimmend
einen Wellenwiderstand von je 60 G besitzen. Die Durchgangsdämpfung der in
Figur 1 dargestellten Einrichtung beträgt-fUr jede Stammleitung etwa
6 dB.
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Die Sternachaltung nach Figur 1 kann man auoh erweitern und
zur Aufteilung auf drei, vier und mehr abgehende Kabel verwenden. In diesem
Fall wird eine entsprechende Anzahl von.untereinander gletohgroßen Widerständen
sternföruig geschaltet. Bei einer Aufteilung auf drei abgehende Kabel hat jeder
Widerstand einen Wort von 30 Q" während er bei einer Aufteilung auf
vier abgehende Kabel 36 a groß sein muß. Je größer die Zahl der abgehenden
K-',,l ist, um so höher wird die Durchgangsdämpt#mg. Sie erhöht sich beispielsweise
bei einer Aufteilung auf vier abgehende Kabel auf etwa 12 dB. Diese
mit der Zahl der angeschlondenen Kabel wachsende Durobgangedämptung ist ein
Nachteil der bekannten Sterneahaltung, Bekannt, aber weniger Ublich ist auch eine
Vertellerschaltung, die aus drei dreieckförmig geschalteten Widerständen gleicher
Größe besteht. Eine solche Vorteilereinrichtung fUr koaxiale Kabel ist schematisch
In Figur 2 wiedergegeben. Die drei ohmnahen Widerstände 49 5 und
6 dieser Verteilereinriohtung haben je einen oh»chen Widerstand, der
dem Wellenwiderstand der angeschlossenen Kabel entspricht. Bei Koaxialkabel mit
einem Wellenwiderstand von je 60 9 Ist also jeder der Widerstände
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und 6 60 9 groß. Die Durchgangsdämpfung beträgt
auch hier für jede der beiden abgehenden Stammleitungen etwa 6 dB.
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Die Vertellereinrichtung nach Figur 2 hat den Nachteil, daß sie nur
zur Aufteilung auf zwei abgehende Kabel geeignet Ist. Sie bietet also gegenüber
der Sternschaltung nach Figur 1 keinerlei Vorteile und hat daher auch keine
praktische Bedeutung erlangt. Die Erfindung zeigt jedoch einen Wgg"wie die bekannte
Dreieckschaltung nach Figur 2 so abgeändert werden kann,- daß sie auch zur Aufteilung
auf drei oder vier abgehende Stammleitungen geeignet ist und dabei den Vorteil bringt,
daß die Durchgangsdämpfung fUr alle vier abgehenden Stammleitungen nicht größer
Ist als für die bekannte Aufteilung auf zwei Leitungen, also nur einen annähernden
Wert von 6 dB hat. Damit ist die erfindungegemäße Einrichtung dem bekannten
sternförmigen Verteiler auf drei oder vier abgehende Stammleitungen Uberlegen.
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Die Erfindung geht aus von dem in Figur 2 dargestellten bekannten
Kabelverteller, der aus drei in Form eines Dreiecks geaohalteten Anpassungswiderständen
bestehtg wobei der Innenleiter das
ankommenden Kabels an der einen Ecke und
die Innenleiter zweler abgehender Kabel an den beiden übrigen Ecken des.Drelecks
angeschlossen worden.
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Die Erfindung besteht darin, daß wenigstens einer der beiden Anpassungswiderstände,
die der Anschlußstelle für das ankommende Kabel benachbart sind, durch den Eingangswiderstand
des symmetrischen Endes eines Symmetriergliedes gebildet ist, an dessen
unsymmetrischem
Ende der Eingang eines weiteren abgehenden Kabels angeschlossen werden kann.
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Nach dem Erfindungsvorschlag werden also entweder einer oder zwei
der ohmsohen Anpassungewiderstände durch Symmetrierglieder ersetzt. Dabei sind die
symmetrischen Enden der Symmetrierglieder an den entsprechenden Eaken das Dreiecke
angeschlossenp während das unsymmetrische Ende der Symmetrierglieder zum Anschluß
je eines abgehenden Kabels dient, Für das Wesen der Erfindung sind Ausführung und
Bauart der Symmetrierglieder von untergeordneter Bedeutung. Es muß lediglich darauf
geachtet werden, daß das symmetrische Ende des Symmetriergliedes einen Widerstand
hat, der dem Widerstand des von dem Symmetrierglied ersetzten ohmachen Widerstandes
entspricht. Bei einem Kabelverteller für 60 O-Kabel muß daher der Eingangswiderstand
am symmetrischen Ende jedez Symmetriergliedes gleich 60 Q sein. Da im Normalfall
auch die am unsymmetrischen Ende angeschlossenen abgehenden Kabel einen Wellenwiderstand
von 60 a
haben werden, muß auch das unsymmetrieche Ende des Symmetriergliedes
einen Widerstandzwert dieser Größe aufweisen.
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Wenn also im Normalfall das Symmetrierglied an beiden Enden den gleichen
Widerstand zeigen soll, verwendet man zweokmäßigerweise als Symmetrierglied eine
Doppelleitung, die einen Wellenwiderstand dieses Wertes hat. Aus Doppelleitungen
gebildete Symmetrierglieder sind an sich bekannt. Zur Verbesserung der Symmetrierwirkung
kann diese Doppelleitung auch zu einer Spule aufgewickelt sein
und
gegebenenfalls einen hochpermeablen Kern, z. B. einen Ferritkern, haben. Die Ausrührung
den aus einer Doppelleitung gebildeten Symmetriergliedes hängt weitgehend
von dem Frequenzbereich ab, rür den der erfindungsgemäße Kabelverteiler bestimmt
Ist. Für sehr hohe Frequenzen, beispielsweise für die Fernsehfrequenz-
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berolohe, genügt unter Umständen ein kurzes StUok Doppelleitung, das durch
einen Forritkern geführt Ist. Je länger der Ferritkern ist, um so weiter nach unten
erstreokt sich der umeymmetrierte Frequenzbereloh.
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Als besonders wirkungsvollen Symmetrierglied fUr den erfindungs-,
gemäßen Zweck hat sich eine Koaxialleitung erwiesen, die durch einen ringförmigen
Ferritkern geführt oder auf einen Ferritkern aufgewiakelt ist. Bei Kabelverteilern
fUr die Fermsehbereiche braucht dIese Koaxialleitung nur wenige Zentimeter lang
zu sein. Die Verwendung einer Koaxialleitung als, Symmetrierglied bringt den Vorteil,
daß durch den Ubergeschobenen Ferritkern nur das Feld das gleichsinnig zum Strom
den Innenleiters fließenden Mantelstromes ausgelöscht wird. Das Nutzfeld
im Innenraum der Leitung wird dagegen nicht beeinflußt, weil dieses Nutzfeld vollständig
von der äußeren Mantelwelle getrennt ist.
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In Ausnahmefällen kann man das Symmetrierglied auch in bekannter Weise
gleichzeitig zur Widerstandstransformation verwenden. Man ist dann in der Lage,
an den Kabelverteiler auch ein oder zwei abgehende Kabel anzuschließen, die einen
von den übrigen Kabeln abweichenden Wellenwiderstand haben. Die Widerstandstransformation
erfolgt
dann in bekannter Weise dadurohp daß man die Doppelleitung bzw. die Koaxialleitung
des Symmetriergliedes X/4 lang macht und den Wellenwiderstand so wählt, daß er das
geometrische Mittel des fUr das symmetrische Ende vorgeschriebenen Wertes und
des Wellenwiderstandes des am unsymmetriaohen Ende anzuschlie-Benden Kabels
ist.
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Es hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungegemäßen Kabelverteiler
für vier abgehende Kabel die Durchgangedämp:rung nicht größer ist als bei dem bekannten
Kabelverteller mit drei ohmschen Widerständen In Dreleekschaltung fUr nur zwei abgehende
Kabel.
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Die Figuren 3, 4 und 5 der Anmeldungszeichnung zeigen drei
AusfUhrunk,(#,---1->ieispiele der erfindungeggmäßen Einrichtungj, während die Figul.eil
ü, 7 und 8 der Veranschaulichung der widerstandsmäßigen Anpassungsverhältnisse
dienen.
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In Figur 3 ist eine Einriahtung zur Aufteilung eines ankommenden
Kabels auf drei abgehende Kabel dargestellt. Der Innenleiter des ankommenden Kabels,
beispielsweise einer Antennenzuleitung einer Gemeinschaftsantennenanlage, wird bei
A angeschlossen, während die Innenleiter der drei abgehenden Kabel, beispielsweise
dreier Stammleitungen einer Gemeinschaftsantennenanlage, mit den Punkten B, C und
D verbunden werden.
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Diese erfindungsgemäße Einrichtung unterscheidet sich von dem bekannten
Kabelverteller nach Figur 2 lediglich dadurch, daß der eine ohmsche Widerstand,
nämlich 4, der der Anschlußstelle A für das ankommende Kabel benachbart ist,
durch ein Symmetrierglied 7,9
ersetzt ist, indem dessen symmetrisches
Ende mit den Punkten A und B der Einrichtung verbunden ist, Das Symmetrierglied
besteht aus einem Koaxialkabel 7 mit einem Wellenwiderstand von
60 g. Dieser Wellenwiderstand Ist gleich dem Ohmwert der Wideratände
5 und 6 und stimmt mit den Wellenwiderstäriden der bei
A,
Bg C und D anzu8chliegenden Koaxialkabel überein.
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Es wurde gefunden, daß bei einer Gemeinaohattsantennenanlage fUr die
Fernsehberelche 1, 1119 IV und V die Koaxialleitung 7 nicht länger
als vier bis fünf Zentimeter zu sein braucht, während der Ubergeschobene ringförmige
Ferritkern 9 eine'Länge von etwa drei Zentimeter haben kann.
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In der Ausführungsform nach Figur 4 ist auch der andere, dem Anschlußpunkt
A fUr das ankommende Kabel benachbarte ohmaohe Widerstand 5 durch
ein Symmetrierglied 8., 10 ersetzt" so daß diese Ausführung zum Anschluß
von vier abgehenden Koaxialkabeln geeignet ist. Die Innenleiter dieser vier abgehenden
Kabel werden bei Bi C$ D und E angeschlossen, Das-Symmetrierglied
8, 10
entspricht vollständig dem Symmetrierglied 7, 9 und braucht daher
nicht weiter erläutert zu werden.
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Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Kabelverteller
nach den Figuren 3 und 4 für einen Frequenzbereieh von 5 MHz bis etwa
1000 MHz gut geeignet Ist, An den Anschlußpunkten D und
B
wurde eine Durchgangsdämpfung von 6 dB, an den Anschlußpunkten B
und C eine Durchgangedimpf'tmg von etwa 7 dB gemessen. Die geringe
Durchgangsdämpfung des erfindungegemäßen Kabelverteilers
ist darauf
zurückzuführen, daß die Hälrte der Energie, die in den Widerständen 4 und
5 der bekannten Dreieckschaltung naah Figur 2 verlorenging, für die beiden
zusätzlichen Ausgänge bei D und E
nutzbar gemacht wird.
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Die Figur 5 zeigt noch eine Abänderung der in Figur 4 dargestellten
Ausführung, duroh die sämtliche Anschlüsse des Kabelverteilern auch fUr niedrige
Frequenzen, also tUr Frequenzen unterhalb von 5 MHz, sowie für Gleichstrom
durchlässig gemacht werden. Diese abgeänderte AusfUhrungsform ist daher für Gemeinschafteantennenanlagen
geeignet, die nicht nur die Fernsehbereiche, sondern auch die Lang-9 Mittel- und
Kurzwellenbereiche übertragen und bei denen beispielsweise von jeder Stammleitung
aus eine Gleichstromverbindung zu dem Antennenverstärker für Speise- oder Steuerströme
vorhanden sein soll.
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Zu diesem Zweck ist der unsymmetrische Ausgang des Symmetriergliedes
7e 9 durch eine Selbstinduktion 12 überbrückt, die für die Frequenzen von
5.bis 1000 MHz eine hohe, fUr die darunter liegenden Frequenzen dagegen eine
kleine Impedanz hat. Außerdem sind die Außenleiter der Koaxialleitungen
7 und 8 am ausgangsseitigen Ende nicht galvanisch, sondern Uber eine
Kapazität 11
mit der Erde verbunden. Diese Kapazität 11 von beispielsweise
1 nF bedeutet fUr die Frequenz von 5 bis 1000 MHz eine hohe,
fÜr die darunter liegenden Frequenzen dagegen eine kleine Impedanz.
Der
erfindungsgemäße Kabelverteller bewirkt in jeder Richtung eine vollkommene Widerstandaanpassung.
Für die Vorwärtlsanpassung geht dies ohne weiteres aus Figur 6 hervor, wo
die Widerstände dargestellt sind, wie sie das ankommende Kabel am Anachlußpunkt
A
sieht. R 7 und R8 sind die Eingangswiderstände am symmetrischen Ende
der Symmetrierglieder 7, 9 und 8e 10, während R B und R C die Wellenwiderstände
der an den Dreieckspunkten B und C angeaohlossenen abgehenden Kabel sind.
R 6 ist der Widerstandswert des ohmsahen Widerstandes 6.
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Da definitionagemäß alle fünf Widerstandswerte R7 , R8. RB.,
R, und R 6 gleichgroß, beispielsweise 60 Q$ sindg sieht das bei
A angeschlossene 60 a-Kabel die In Figur 6 dargestellte Widerstandsanordnung
mit einem Widerstand von 60 a.
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In Figur 7 sind in ganz älmlicher Weise die Widerstandsverhältnißse
dargestellt., wie sie ein am Dreieckspunkt B angeschlossenes abgehendes Kabel sieht.
Auch hier stellt man sofort fest, daß das bei B angeschlossene 60 U-Kabel
die fünf Widerstände insgesamt als eitlen Widerstand von 60 a empfindet.
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Schließlich sind noch in Figur 8 die von den Anschlußpunkten
79
und V* des symmetrischen Endes des Symmetriergliedes 7, 9 her gesehenen
Widerstandsverhältnisse dargestellt, Da alle fünf Widerstände der Figur
8 den gleichen Wert von 60 0 haben, Ist auch der von den Punkten
7' und 7" rückwärts gesehene Gesamtwiderstand gleich 60 g.
Aus
den Figuren 7 und 8 ergibt sich somit, daß von allen vier Anschlußpunkten
fUr die abgehenden Kabel aus gesehen die widerstandsmäßige Rückwärteanpassung richtig
Ist,