DE1911960A1

DE1911960A1 - Hochfrequentes Filter mit Trennung der Erde fuer UEberleitungen mit stromversorgten Verstaerkerschaltungen

Info

Publication number: DE1911960A1
Application number: DE19691911960
Authority: DE
Inventors: Thatch Raymond Allen; Waldhauer Frederick Donald
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1968-03-11
Filing date: 1969-03-10
Publication date: 1969-10-16
Also published as: JPS4925602B1; SE358061B; NL160454B; GB1264862A; US3530393A; BE729625A; DE1911960B2; FR2003660A1; NL6903666A; NL160454C

Description

Western Electric Company Incorporated T^atch-Waldijauer 1-5

New York, N. Y. 10007 U.S.A.

Hochfrequentes Filter mit Trennung der Erde für Überleitungen mit stromver sorgten Ver stärker s ehaltungen

Die Erfindung betrifft allgemein hochfrequente Filter kreise und im besonderen Kreise dieser Art, bei denen störende Rückkopplungsströme in den Nachrichtenübertragungsverstärkern abgetrennt werden, die von einer gemeinsamen Übertragungseinrichtung mit Signalen und Energie versorgt werden.

In typischen Übertragungssystemen werden an periodischen Punkten auf einem koaxialen Übertragungskabel Signalverstärker angeordnet, um das Informations signal zwischen dem Sender und dem Empfänger zu verstärken. Da an diesen Punkten örtliche Energiequellen nicht in einfacher Weise verfügbar gemacht werden können, ist es sehr zweckmässig, die Verstärker dadurch mit Energie zu versorgen, dass auf demselben Übertragungskabel eine Gleichspannung zusammen mit dem Informationssignal zugeliefert wird. Auf diese Weise wird im Sender eine einzige Quelle für hohe Gleichspannung verwendet, um eine Reihe von Verstärkerschaltungen auf dem Kabel zu beliefern, wobei getrennte Energiequellen oder getrennte Energieübertragungseinrichtungen unnötig werden.

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Bei dieser Art von Systemen sind am Eingang jedes Verstärkers die Gleichstromenergie -Komponente von der Wechselstromsignal-Komponente getrennt. Die Signalkomponente wird der Verstärkerschaltung im Verstärker direkt zugeführt, während die Energiekomponente einer Energieversorgungseinheit zugeführt wird, die eine geregelte Gleichspannung mit verhältnismässig niedrigem Pegel liefert, um den Verstärker mit Strom zu versorgen. Die Signalkomponente wird durch den Verstärkungsvorgang vergrössert, während die Energiekomponente durch den zur Versorgung der Verstärkerschaltung verwendeten Teil verringert wird. Am Ausgang werden die Signal- und Energiekomponenten wieder vereinigt, um auf dem Kabel zum nächsten Verstärker in der Reihe übertragen zu werden.

Die auf diese Weise durchgeführte Energieversorgung einer Reihe von Verstärkern erfordert^ dass das Erdpotential der Verstärkerschaltung vom Erdpotential des Übertragungskabeis getrennt wird. Sonst würde die hohe Gleichspannung vom Übertragungskabel an den Überbrückungskondensatoren in der Verstärkerschaltung erscheinen« Diese hohe Spannung hemmt die Arbeitsweise der Überbrückungskondensatoren und ergibt damit eine unerwünschte Verzerrung im verstärkten Signal.

Um die beiden Erdpotentiale zu trennen, enthält der Verstärker ein

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inneres; und ein äusseres Gehäuse. Das äussere Gehäuse ist mit dem Aussenleiter des koaxialen Übertragungskabels verbunden., er wird auf einer Bezugsgleichspannung gehalten, die als Kabelerde bezeichnet wird« Das innere Gehäuse,, welches das Chassi für die Verstärkerschaltung bildet, wird auf einer anderen Bezugsgleichspannung gehalten, die als Verstärkererde oder Verstärkerchassierde bezeichnet wird. Ferner werden Gleichstromsperrkondensatoren zwischen die beiden Erdspannungen am Eingang und Ausgang der Verstärkerschaltung geschaltet., um eine Gleiehspannungsdifferenz zwischen der Verstärkererde und der Kabelerde aufrechtzuerhalten, während ein Eingangs- und ein Ausgangswechselstronaübertragungsweg für das Informations signal geschaffen wird.

Das der oben beschriebenen Anordnung innewohnende Problem besteht darin, dass in der Praxis kein Kondensator einen impedanzfreien Weg für das Informationssignal liefern kann. Infolge der Impedanz des Ausgangssperrkondensators fliesst ein störendes Rückkopplungssignal zwischen dem inneren und dem äusseren Gehäuse zum Eingangssperrkondensator. Dieses Rückkopplungs signal addiert sich in Reihe zu dem ankommenden Informationssignal, das auch durch den Eingangssperrkondensator geht und verzerrt es.

Bei dem Versuch den störenden Rückkopplungsstrom abzutrennen,

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wurden verschiedene Filterverfahren vorgeschlagen^ um den einfachen Sperrkondensator zu ergänzen oder zu ersetzen. Diese Filter bestehen aus einer Vielzahl von punktförmigen Schaltelementen, wie Kondensatoren, Induktivitäten, und Transformatoren. Wenn auch zahlreiche dieser Schaltungen ^/erhältnismässig kompliziert sind, arbeiten sie doch für den grössten Teil der niedrigen Frequenzen zufriedenstellend. Bei Frequenzen, oberhalb 1 bis 10 MHz arbeiten jedoch die punktförmigen Schaltelemente nicht in der gewünschten Weise. In der Praxis enthält z. B. eine Induktivität eine gewisse parasitäre Kapazität, die bei hohen Frequenzen die Eigenschaften des Elementes ändert. Diese ungeeignete Arbeitsweise der Schaltelemente setzt die Wirksamkeit 'der typischen Filterschaltungen der bisherigen Technik herab und erhöht die hochfrequente Verzerrung des Informationssignals wegen des erhöhten RückkopplungsStroms, der den Eingang ' ■ des Verstärkers erreicht.

Wenn Verstärker mit hoher Verstärkung verwendet werden, wird der Rückkopplungsstrom vergiössert, wobei die Verzerrung verstärkt wird. Bei Zeitmultiplex-Übertragungssystenien ist z. B. gewöhnlich die wirksame Verstärkung jedes RegenerierverstärkeEs sehr hoch, und zwar in der Grössenordnung von 60 db, ferner ist die Frequenz des ankommenden Impulssignals ebenfalls sehr hoch, in der Grössen-

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Ordnung von 100 MHz» Bei der verstärkten· Rückkopplimgsverzerrusig_a. die durch die hohe Verstärkung und die hohe Frequenz entsteht, muss eine grössere Anzahl -von Verstärkern in kürzeren Abständen auf dem Übertragungskabel verwendet werden, um eine naturgetreue Wiedergabe des ursprünglich übertragenen Impuls signals zu gewährleisten. Durch diese Forderung nach mehr Verstärkern werden die Kosten erhöht und der Wirkungsgrad des Systems herabgesetzt.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin_s ein einfaches kompaktes und wirtschaftliches Erdtrennungsfilter zu schaffen, das bei hohen Frequenzen einsehliesslich der Frequenzen oberhalb 1000 MHz wirksam arbeitet, um das Fliessen von störenden Rückkopplungssignalen herabzusetzen.

Wie in der Ausführung der Fig. 1 dargestellt ist_s haben gemäss der Erfindung die Eingangs- und Ausgangsteile des Verstärkerchassi einen koaxialen Aufbau. Die Eingangs- und Ausgangssperrkondensatoren 40 und 41 liegen zwischen den Enden dieser beiden Ausgänge und dem äusseren Gehäuse 12. Dadurch dass man die Leitungseigenschaften der koaxialen Ein- und Ausgänge bei hohen Frequenzen mit Vorteil verwendet, kann ein Tiefpassfilter in der unten beschriebenen Weise gebaut werden, das im Rückkopplungskreis so arbeitet, dass

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der Rückkopplungsstrom vom Eingangs sperr kondensator 40 abgeleitet wird, während der Strom im Signalkreis unbeeinflusst bleibt,

Allgemein fliesst infolge des sogenannten "Hauteffekts" bei hohen Frequenzen der gesamte Strom auf der Oberfläche eines Metalls, wobei das elektromagnetische Potential im Inneren des Metalls Null beträgt. Insbesondere fliesst bei einer koaxialen Übertragungseinrichtung bei hohen Frequenzen der Signalwechselstrom auf der äusseren Oberfläche des Mittelleiters und induziert einen gleichen und entgegengesetzten Rückstrom auf der inneren Oberfläche des Aussenleiters. Das elektromagnetische Potential im Inneren des Aussenleiters beträgt Null. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Unterscheidung zwischen dem Inneren des Aussenleiters und der inneren Oberfläche des Aussenleiters für die spätere Diskussion im Auge ) behalten werden sollte.

Nach dem selben Prinzip sind bei der vorliegenden Erfindung der Signalstrom und der Rückstrom in den koaxialen Ein- und Ausgängen des Verstärkerchassi bei hohen Frequenzen gleich und entgegengesetzt, Der Signalstrom fliesst auf der äusseren Oberfläche des Mittelleiters^ während der Rückstrom auf der inneren Oberfläche des Aussenleiters fliesst. Wieder ist das elektromagnetische Potential innerhalb des

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Aussenleiters Null. Deswegen muss der Rückkopplungsstrom in den koaxialen Teilen des Verstärkerchassi auf der äusseren Oberfläche des Aussenleiters fliessen. Durch das Fliessen des Rückkopplungsstroms in einem getrennten Weg auf der äusseren Oberfläche wird ein elektromagnetisches Feld um diese Oberfläche erzeugt. Da das elektromagnetische Potential innerhalb des Aussenleiters Null beträgt, erzeugt ein um die äussere Oberfläche angebrachter f err omagnetis eher Kern ein elelctroraagnetisches Gegenfeld und wirkt als Induktivität in Reihe mit dem Rückkopplungsstrom, um dessen Fliessen zu hemmen, während der Rückstrom auf der inneren Oberfläche des koaxialen Aufbaus unbeeinflusst bleibt. Theoretisch kann die Impedanz dieser Kerninduktivität so gross gemacht werden, dass der Rtickkopplungsstrom innerhalb der Toleranz bleibt, doch bestehen praktische Grenzen, z.B. die Grosse des Kerns, die dessen Wirksamkeit hemmen.

Bei einer Ausführung der Erfindung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, sind vielfache Kerne in Reihe auf den koaxialen Ein- und Ausgängen des Verstärkerchassi angeordnet, ferner sind Parallelkondensatoren zwischen den Kernen und zwischen dem Verstärkerchassi und dem äusseren Gehäuse angebracht. Die Kerninduktivitäten hemmen das Fliessen des RückkopplungsStroms, während die Parallelkondensatoren den Strom vom Eingang ableiten. Die vielfachen aus Kernen

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und Kondensatoren bestehenden Teile wirken in der Tat gemeinsam als Tiefpassfilter. Da der Filtereffekt dieser Anordnung durch Hinzufügen weiterer Teile vergrössert werden kann, kann der am Eingang des Verstärkers erscheinende Rückkopplungs strom auf einen beliebig kleinen Wert herabgesetzt werden, auch wenn die Verstärkung des Verstärkers hoch ist. Überdies wurde festgestellt, dass dieses Filter im Frequenzbereich, der unterhalb 100 kHz beginnt und sich bis 1000 MHz erstreckt, wirksam arbeitet.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung haben ebenfalls Teile des äusseren Gehäuses koaxialen Aufbau und sind mit induktiven Kernen versehen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, liegen die Parallelkondensatoren zwischen den Kernen auf den koaxialen Ein- und Ausgängen des Verstärkerchassi und den Kernen auf dem inneren Gehäuse. Die dargestellte Anordnung arbeitet in der gleichen Weise wie sie oben beschrieben wurde, abgesehen davon, dass durch das Hinzufügen der Kerne auf dem äusseren Gehäuse ein wirksameres Filter entsteht, um den störenden Rückkopplungsstrom von dem Eingangssperrkondensator abzuleiten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen;

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Fig. 1 eine teilweise bildliche und teilweise schematische Darstellung eines Verstärkers, der die Erfindung verkörpert;

Fig. 2 ein Teilschema des Ausgangsteils des in Fig. 1 dargestellten Verstärkers und

Fig. 3 eine teilweise bildliche und teilweise schematische Darstellung eines Verstärkers, bei dem eine andere Ausführung der Erfindung verwendet wird.

Der, in Fig. 1 dargestellte Verstärker wird mit einer Gleichstromenergiekomponente und einem Signalwechselstrom über den Mittelleiter 11 von der Quelle 10 beliefert. Bei einem derartigen System stellt die Quelle 10 das von einem entfernten Sender ankommende koaxiale Übertragungskabel dar, während die Belastung 35 den Empfänger oder den nächsten Verstärker in der Reihe darstellt.

Das äussere Gehäuse 12 des Verstärkers wird auf einer Bezugsgleichspannung 16 gehalten, die Kabelerde genannt wird, während das innere Gehäuse 13 auf einer anderen Bezugsgleichspannung 15 gehalten wird, die mit Verstärkererde oder Chassierde bezeichnet wird. Das innere Gehäuse 13 wird auch das Verstärkerchassi genannt, weil es ein Chassi für die Verstärkerschaltung 14 bildet, die die an die Eingänge 21 und 22 angelegte Signalkomponente verstärkt. Der

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Verstärkerschaltung 14 wird über die Eingangsleiter 23 und 24 Energie zugeführt.

Wie im einzelnen unten beschrieben wird, gibt es zwei divergierende Stromwege innerhalb des Verstärkers, der in Fig. 1 dargestellt ist. Der eine Stromweg, der für die Energiekbmponente bestimmt ist, geht vom Mittelleiter 11 über die Filter 25, 28., 31 und 32 zur Belastung 35 und kehrt über das äussere Gehäuse 12 zurück. Der andere Stromweg für die Wechselstromsignalkomponente i geht von der Quelle 10 über den Kondensator 27 zum Eingang der Verstärkerschaltung 14 und kehrt über das innere Gehäuse 13 und den Kondensator 40 zur Quelle 10 zurück. Die verstärkte Signalkomponente Ai am Aus-

gang der Verstärkerschaltung 14 geht über den Kondensator 34 zur Belastung 35 und kehrt über den Kondensator 41 und das innere Gehäuse 13 zurück.

Die Signal- und die Energiekomponente werden im Trennfilter 25 getrennt, um das Signal zu den Eingängen 21 und 22 und die Energie zu den Eingängen 23 und 24 des Verstärkers 14 zu liefern. Im Trennfilter 25 wird die Wechselstromsignalkomponente durch die Induktivität 26 gesperrt und geht über, den Kondensator 27 zu den Eingängen 21 und 22^ während die Energiekomponente durch den Kondensator 27 gesperrt wird und über die Induktivität 26 zum Trennfilter 28 gfeht,

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Die Zener-Dioden 29 und 30 am Ausgang des Filters 28 liefern eine geregelte Spannung an den Eingängen 23 und 24, um die Verstärkerschaltung 14 mit Energie zu versorgen. Die Energiekomponente geht dann durch das Trennfilter 31 und das Trennfilter 32 und kehrt zum. Mittelleiter 11 zurück, um sich mit der verstärkten Signalkomponente am Ausgang der Verstärkerschaltung 14 wieder zu vereinigen. Im Trennfilter 32 geht die verstärkte Signalkomponente der Verstärkerschaltung 14 durch den Kondensator 34 und wird durch die Induktivität 33 gesperrt, während die Energiekomponente vom Trennfilter 31 durch die Induktivität 33 geht und durch den Kondensator 34 gesperrt wird. Somit werden am Ausgang des Energietrennfilters 32 die Gleichstromkomponente und die Wechselstromsignalkomponente zur Übertragung zur Belastung 35 oder zum nächsten Verstärker in der Reihe wieder vereinigt. Die Gleichstromkomponente wird um einen geringen Betrag verringert, der verwendet wird, um den Verstärker 14 mit Energie zu versorgen, während die Signalkomponente um den Verstärkungsfaktor A vergrössert wird.

Die Kondensatoren 40 und 41 sind zwischen das äussere Gehäuse 12 und das innere Gehäuse 13 geschaltet, um einen Wechselstromrückweg für das Informationssignal am Eingang und Ausgang der Verstärkerschaltung 14 zu liefern. Insbesondere ergibt der Kondensator 40

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einen Rückweg für das Signal von der Quelle 10 zum Eingang der Verstärkerschaltung 14, während der Kondensator 41 einen Rückweg für das Signal vom Ausgang des Verstärkers 14 zur Belastung 35 ergibt. Beide Sperr kondensator en 40 und 41 sperren die verhältnis massig hohe Gleichstromenergiekomponente gegen die Quelle 10, so dass sie nicht an den Eingängen 21 und 22 der Verstärkerschaltung

™ 14 erscheint. Wie oben angegeben, war die einzige Gleichspannung,

die zur Versorgung der Verstärkerschaltung 14 benutzt wurde, die verhältnismässig geringe geregelte Spannung, die durch die Zener-Dioden 29 und 30 an die Eingänge 23 und 24 geliefert wird. Das äussere Gehäuse 12 ergibt einen getrennten Weg für die Versorgungsgleichspannung von der Quelle 10 zur Belastung 35, so dass die Gleichspannung der Quelle 10 nur um den verhältnismässig kleinen Betrag verringert wird, der zur Versorgung des Verstärkers 14 be-

> nutzt wird.

Bei praktisch arbeitenden Systemen können die Sperrkondensatoren 40 und 41 keinen impedanzfreien Weg für den rückführenden Wechselstrom am Eingang und Ausgang der Verstärkerschaltung ergeben. Wegen dieser Impedanz fliesst ein störender Rückkopplungs strom vom Ausgangs sperr kondensator 41 üüer das äussere Gehäuse 12, den Eingangs sperr kondensator 40 und das innere Gehäuse 13. Das

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Fliessen des RückkopplungsStroms bewirkt einen Spannungsabfall am Kondensator 40, der sich in Reihe zu dem Signalrüekstrom der Quelle 10 addiert. Diese Addition der Rückkopplungs spannung am Kondensator 40 bewirkt eine Verzerrung im Signal am Eingang der Verstärkerschaltung 14.

Bei hohen Frequenzen bewirkt die zu den Kondensatoren 40 und 41 gehörige parasitäre Induktivität ein Anwachsen ihrer Impedanz und eine Vergrösserung des Rückkopplungsstroms. Wenn ferner Verstärker mit hoher Verstärkung in der Verstärkerschaltung 14 verwendet werden, flies st mehr Signalstrom über den Ausgangssperrkondensator 41. Wegen der Impedanz des Kondensators 41 bewirkt diese Vergrösserung des Signalstroms ihrerseits, dass mehr Rückkopplungsstrom zum Eingangs sperr kondensator 40 fliesst.

Bei der Ausführung der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt ist, haben die Eingangs- und Ausgangsteile des Verstärker chassis einen koaxialen Aufbau, um die Leitungseigenschaften des koaxialen Aufbaus bei hohen Frequenzen mit Vorteil zu verwenden. Durch Anwendung dieses Aufbaus zusammen mit einer Vielzaiil von aus Kondensatoren und Kernen bestehenden Teilen, die durch die Kondensatoren 45, 46 und 47 und durch die ferromagnetischen Kerne 48, 49, 50 und 51 darge-

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stellt sind, kann der Rückkopplungsstrom, der durch die Sjperrkondensatoren 40 und 41 fliesst, auf einen beliebig niedrigen Wert herabgesetzt werden. Wie unten eingehender beschrieben wird, hindern die Kerne 48, 49, 50 und 51 das Fliessen des Rückkopplungsstroms, während die Parallelkondensatoren 45, 46 und 47 den Rückkopplungsstrom vom Eingangssperrkondensator 40 ableiten.

Zur Erläuterung zeigt Fig. 2 ein vergrössertes Bild des Ausgangs des in Fig. 1 dargestellten Verstärkerehassi. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass infolge des symmetrischen Aufbaus des in Fig. 1 dargestellten Verstärkers die für den Ausgang angegebene Anordnung und Erläuterung in gleicher Weise auch für den Eingang gilt.

Wegen des sogenannten "Hauseffekts¹¹ ist der verstärkte Signalstrom Ai gleich und entgegengesetzt wie der Belastungsrüekstrom L· auf der inneren Oberfläche 42 des koaxialen Teils des Verstärkerchassis, das in Fig. 2 dargestellt ist. Das elektromagnetische Potential und das resultierende elektromagnetische Feld im Inneren des koaxialen Teils beträgt Null. Somit muss der Rückkopplungs strom i„ auf der aus s er en Oberfläche 43 fliessen. Dieses getrennte Fliessen des Rückkopplungsstroms erzeugt ein resultierendes elektromagnetisches Feld um die äussere Oberfläche 43 des in Fig. 2 dargestellten, koaxialen

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Teils derart, dass die ferromagnetischen Teile 50 und 51 bewirken, dass sich die äussere Oberfläche 43 wie eine Reihe von Induktivitäten verhält, die das Fliessen des Rückkopplungsstroms i hemmen, während die Signal- und Belastungsrückströme Ai und i unbeein-

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flusst bleiben. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird i von i am Ver-

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bindungspunkt 60 abgetrennt und fliesst auf dem äusseren Gehäuse 12 entlang. Am Verbindungspunkt 61 vereinigt sich i mit dem Strom (i_T - L₁), um den Strom i_T zu bilden, der auf der äusseren Kante 44 zur inneren Oberfläche 42 des koaxialen Ausgangs fliesst.

Fig. 1 zeigt ein vollständiges Bild, das das Fliessen des Rückkopplungsstroms vom Ausgangs sperr kondensator 41 zum Eingangssperrkondensator 40 darstellt. Am Punkt 60 wird der Rückstrom i_T von

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der Belastung 35 geteilt. Der grösste Teil des Stroms i_T flieest

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über den Sperr kondensator 41 zum Verstärkerchassi 13 zurück. Der Rest des Stroms, der als Rückkopplungsstrom i„ bezeichnet ist, fliesst auf dem Weg im äusseren Gehäuse 12. Wenn die durch die Kerne 48, 49, 50 und 51 und die Kondensatoren 45, 46 und 47 entstandene Induktivität nicht vorhanden wäre, würde dieser ganze Rüekkopplungs strom L^ über den Eingangs sperr kondensator 40 zum Eingang des Verstärkerchassi fliessen. Dieser Rückkopplungsstrom würde über den Weg auf dem Verstärkerchassi 13 zum Ausgang

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zurückkehren und sich am Punkt 61 mit dem Strom i vereinigen. Wenn der Kückkopplungs strom durch den Sperrkondensator 40 fliesst, wird eine Spannung erzeugt, die sich zur Signalspannung der Quelle addiert. Diese Spannung erzeugt eine Verzerrung am Eingang der Verstärkerschaltung 14 und seiiafct. die Güte und die Wirksamkeit des Systems herab .

Die Kondensatoren 45, 46 und 47 und die ferromagnetischen Kerne 48/ 49, 50 und 51 hindern das Fliessen des Rückkopplüngs Stroms und leiten ihn vom Eingangs sperr kondensator 40 ab, dadurch dass der Rückkopplüngs strom an den Verbindungspunkten 63, 65 und 67 geteilt wird. Dieser Teilungsvorgang kann folgendermassen beschrieben werden. Wenn man den Strom i am Verbindurigspnnkt 63 betrachtet, so gibt es zwei mögliche Wege für den Strom, um zum Verbindungspunkt-62 zu gelangen. Ein Weg führt direkt über den Kondensator 47, während der andere Weg über den Kondensator 46 und den induktiven Kern 50 führt. Da der Kondensator 47 bei hohen Frequenzen dem Rückkopplungswechselstrom eine viel geringere Impedanz bietet, fliesst der grösste Teil des Stroms z.B. etwa 95 % direkt über den Kondensator 47 zum Verbindungspunkt 62, während nur ein kleiner Teil, der mit α. bezeichnet ist, zum Verbindungspunkt 65 fliesst. Am Verbindungspunkt 65 gibt es wiederum zwei mögliche Wege für

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den Strom, um den Verbindungspunkt 64 zu erreichen. Einer führt direkt über den Kondensator 46, während der andere über den Kondensator 45 und die durch den Kern 49 entstehende Induktivität führt. Da der Kondensator 46 eine geringe Impedanz liefert, während die durch den Kern 49 entstehende Induktivität eine viel höhere Impedanz liefert, fliessen ungefähr 95 % durch den Kondensator 46. Nur ein kleiner Teil, der mit ß bezeichnet ist, fliesst zum Verbindungspunkt 67. Derselbe Teilungsvorgang findet am Verbindungspunkt 67 statt, wo wiederum 95 % des Rüekkopplungs Stroms durch den Parallelkondensator 45 fliessen. Somit fliesst nur ein sehr kleiner Teil des ursprünglichen Rückkopplungs Stroms i„, der hier mit ö bezeichnet ist, durch den Sperrkondensator 40 zurück. In diesem Fall, wo vier Kerne und drei Parallelkondensatoren verwendet werden, betragt der durch den Sperrkondensator 40 fliessende Rückkopplungs strom 0, 05 χ O₄ 05 χ Ö, 05 des ursprünglichen Stroms i . Man sieht daher,

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dass durch Hinzufügen von mehr Kernen und Kondensatoren der Rückkopplungsstrom in sehr einfacher Weise bis zu einer beliebigen Grenze herabgesetzt wird. In der Tat wirken die. vielfachen aus Kernen und Kondensatoren bestehenden Teile als Tiefpassfilter, um das Fliessen des hochfrequenten Rückkopplungsstroms zu hemmen und ihn abzuleiten.

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Da der in Fig. 1 dargestellte Verstärker einen symmetrischen Aufbau hat, gilt die oben für das Fliessen des RückkopplungsStroms vom Ausgang zum Eingang gegebene Erläuterung in gleicher Weise auch für die Rückkopplungsströme, die vom Eingang zum Ausgang fliessen. Wegen dieser Symmetrie kann der Verstärker 14 irgendein bekannter Zweiwegverstärker sein. Ala»· weitere Variante kann der Verstärker 14 ein Regenerierverstärker sein, der in Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystemen hoher Geschwindigkeit verwendet wird.

Die Trennfilter 28 und 31 können irgendwelche Tiefpassfilter bekannter Art sein. Ihre Funktion besteht lediglich darin, zu verhindern, dass Rückkopplungs sir öme zwischen den Energietrennfilterii 25 und 32 fliessen. Wie oben beschrieben wurde, liefern die Zener -Dioden29 und 30 jeweils eine geregelte Gleichspannung zwischen den Energieversorgungseingängen 23 und 24. Bei einem typischen arbeitenden System, bei dem der Verstärker 14 ein Transistorverstärker ist, liefert jede der Zener-Dioden 29 und 30 6 Volt in Bezug auf das Verstärkerchassi 15. Somit beträgt am gesamte Gleichspannung zwischen den Energieversorgungseingängen 23 und 24 des Verstärkers 14 etwa 12 Volt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung der Erfindung haben Teile

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des äusseren Gehäuses 12 koaxialen Aufbau. Die in Fig. 3 dargestellten Elemente entsprechen den in Fig. 1 in gleicher Weise bezifferten Elementen. Die Kerne 75 und 76 sind auf dem koaxialen Teil des äusseren Gehäuses am Eingang des Verstärkers hinzugefügt, während die Kerne 77 und 78 auf den koaxialen Teilen des äusseren Gehäuses am Ausgang des Verstärkers hinzugefügt sind. Die Kerne 75, 76, 77 und 78 arbeiten in gleicher Weise wie die oben beschriebenen Kerne 48, 49, 50 und 51. Die Verbindungspunkte 63 und 67 an den Kondensatoren 47 und 45 in Fig. 1 entsprechen den Verbindungspunkten 80 und 81 in Fig. 3. Wie ersichtlich, sind die Verbindungen für die Kondensatoren 45 und 47 in der dargestellten Weise zwischen den Kernen 76, 77 und 78 hergestellt derart, dass ein zusätzlicher StromteilungsefEekt entsteht. Wenn somit z.B. der Rückkopplungs strom i zum Verbindungspunkt 80 in Fig. 3 kommt, gibt es im wesentlichen zwei Wege, die er gebrauchen kann, um den Verbindungspunkt 62 zu erreichen. Der eine führt direkt über den Kondensator 47, während der andere über den Kern 78, den Kondensator 46 und den Kern 50 führt. Der grösste Teil des Stroms fliesst wegen dessen niedrigerer Impedanz über den Kondensator 47. Man sieht daher, dass die in Fig-3 dargestellte Anordnung wegen der grösseren Anzahl von Kernen im Rückkopplungs weg als wirksameres Filter arbeitet.

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Jeder Teil des Ver stärker ch as si oder des äusserenGehäuses kann koaxialen Aufbau haben. Die Kondensatoren 45/46 und 47 können auf jeden dieser koaxialen Teile entweder mit den Kernen 48, 49, 50 und 51 verwendet werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, oder mit den Kernen 75, 76, 77 und 78, v/ie es in Fig. 3 dargestellt ist, um die oben eingehend beschriebene Filterwirkung zu erzeugen.

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Claims

«4,1

Patentansprüche

1 1. Hochfrequentes Filter zur Trennung der Erde, um eine erste Einrichtung mit. einer ersten Bezugsgleichspannung von einer zweiten Einrichtung mit einer zweiten Bezugsgleichspannung zu trennen, bestehend aus

einem Innen- und einem Aussenleiter, die koaxial zueinander angeordnet sind und die ein Eingangsende und ein Ausgangsende aufweisen,, wobei das Eingangsende mit der ersten Einrichtung verbunden ist, die auf der ersten Bezugsgleichspannung liegt, einem Kopplungskondensator, der zwischen das Aus gangsende des Aussenleiters und die zweite Einrichtung geschaltet ist, die auf der zweiten Bezugsgleichspannung liegt, so dass ein Wechselstromsignalweg von der ersten zur zweiten Einrichtung entsteht derart, dass sich das Wechselstromsignal auf der äusseren Oberfläche des Innenleiters und auf der inneren Oberfläche des Aussenleiters befindet, dadurch gekennzeichnet, dass

vielfache induktive Kerne um die äussere Oberfläche des Innenleiters angeordnet sind, um das Fliessen von störenden Strömen auf der äusseren Oberfläche zu hemmen, während der Wechselstrom unbeeinflusst bleibt, und

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vielfache Parallelkondensatoren zwischen die induktiven Kerne und zwischen dem Aussenleiter und die zweite Einrichtung geschaltet sind, die sich auf der zweiten Bezugs gleichspannung befindet, um die störenden Ströme von der ersten Einrichtung abzuleiten.
2. Verstärker mit teilweise koaxialem Aufbau und mit einem Eingang und einem Ausgang, bestehend aus

einem koaxialen Eingangskabel, um den Eingang des Verstärkers sowohl ein Wechselstromsignal als aueh eine Versorgungsgleichspannung zuzuführen,

einem koaxialen Ausgangskabel, um einen Übertragungsweg vom Ausgang des Verstärkers zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Kondensator zwischen den Eingang des Verstärkers und das koaxiale Eingangskabel bzw. den Ausgang des Verstärkers und das koaxiale Ausgangskabel geschaltet sind, um einen Wechselstromweg am Eingang und am Ausgang des Verstärkers zu liefern und um die Bildung des Rückkopplungsstromwggs vom Aus·* gang zum Eingang des Verstärkers zu bewirken und ein aus vielfachen Teilen bestehendes Filter, die jeweils einen dritten Kondensator und einen induktiven Kern enthalten, in Beziehung zum koaxialen Teil des Verstärkers so angeordnet ist, dass die Kerne in den Teilen das Fliessen des Rückkopplungsstroms hemmen und be-

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wirken, dass der Strom durch die Kondensatoren in den Teilen geleitet wird, so dass der durch den ersten Kondensator fliessende Rückkopplungs strom herabgesetzt wird.

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