DE19782146B4

DE19782146B4 - Radiofrequenzschaltungsmodul

Info

Publication number: DE19782146B4
Application number: DE19782146A
Authority: DE
Inventors: Andrew R. Golden Valley Anderson; Glen B. St. Cloud Backes; Richard T. Circle Pines Demulling; Dominic Eden Prairie Louwagie; Todd C. Chanhassen Ortberg; Edward F. Coon Rapids Sansone
Original assignee: ADC Telecommunications Inc
Current assignee: ATX Networks Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: GB2335800B; GB2335800A; CN1240093A; US6049709A; JP4425996B2; KR20000069300A; ES2156096A1; JP2001508961A; US6650885B2; HK1022588A1; US20020004378A1; DE19782146T1; US6289210B1; CN1122427C; ES2156096B1; WO1998025416A1; GB9912819D0; BR9713678A; US8244203B2; US20080014898A1

Abstract

Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks, wobei "Aufteilen" definitionsgemäß auf bestimmte passive Schaltungsfunktionen, umfassend eine oder mehrere der Funktionen Aufteilen, Kombinieren, Abzweigen, Hinzugeben, Entzerren oder gerichtetes Verbinden von Radiofrequenz-Netzwerksignalen eingeschränkt ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
mindestens ein Modul (10; 10'; 10'') zum Empfangen und Aufteilen von Radiofrequenz-Netzwerksignalen, wobei das Modul ein ein umschlossenes inneres abgrenzendes Gehäuse (12; 12'; 12'') aufweist;
wobei das Gehäuse (12; 12'; 12'') eine Rückseite (16; 16'; 16'') aus elektrisch leitfähigem Material und eine Vorderseite (14; 14'; 14'') aufweist;
eine Mehrzahl an der Rückseite (16; 16'; 16'') des Gehäuses (12; 12'; 12'') befestigte Koaxialverbindungselemente (40-0 bis 40-8; 40-0' bis 40-2'; 40-0'' bis 40-6''), wobei eine Außenabschirmung der Verbindungselemente elektrisch mit der Rückseite (16; 16', 16'') des Gehäuses (12; 12'; 12'') gekoppelt ist;
eine in dem Inneren des Gehäuses angeordnete Leiterplatte (44; 44'; 44'') zum Ausführen der Aufteil-Funktionen, wobei die Leiterplatte mit den Koaxialverbindungselementen...

Description

1. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Schaltungen für Breitbandradiofrequenzsysteme (im folgenden steht RF für Radiofrequenz). Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf modulare RF-Schaltungskomponenten.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Aus der Wo 96/37971 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein ein umschlossenes Inneres abgrenzendes Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material vorgesehen ist, in dessen Innern eine Leiterplatte angeordnet ist und die Koaxialverbindungselemente an der Hinterseite des Gehäuses befestigt sind.

In der Telekommunikationsindustrie, insbesondere bei der Videoübertragung, werden Breitband-RF-Signale (das heißt zwischen 5 MHz bis 1 GHz) über Koaxialleiter von einer Ausgangsstation zu Verbrauchern übertragen. An der Ausgangsstation (Headend) des Systems wird mit vielen Signalen gearbeitet, um eine große Zahl von Funktionen und Aufgaben auszuführen. Zum Beispiel können auf mehreren Koaxialkabeln laufende Signale auf einen einzigen Koaxialleiter kombiniert werden. Gleichfalls kann ein Signal auf einem Hauptkoaxialleiter in eine Mehrzahl auf Verzweigungskoaxialleitern laufende Signale aufgeteilt werden. Ferner können Signale durch Direktionalkoppler oder dergleichen einem Hauptleiter zugegeben oder von ihm entfernt werden.

Abgesehen vom Kombinieren, Aufteilen, Abzweigen oder Hinzugeben von Signalen wird die Ausgangsstation auch eine Vorrichtung zum Modifizieren von Signalen aufweisen. Zum Beispiel kann es für eine geeignete Abstimmung des Systems wünschenswert sein, Abschwächer oder dergleichen zum Abschwächen eines Signals auf einen gewünschten Pegel vorzusehen. Bei der Übertragung eines Breitband-RF-Signals über eine Länge Kabel kann ferner der Hochfrequenzbereich des Signals stärker abgeschwächt werden als ein niedrigerer Frequenzbereich des Signals. Folglich werden Entzerrer (Equalizer) zur Modifikation des Signals verwendet, um über den gesamten Frequenzbereich eine Pegelintensität zu erhalten.

Im gesamten System sind die Leistungscharakteristiken kritisch. Ein übliches Leistungskriterium ist beispielsweise die Aufrechterhaltung der Flachheit (Flatness) des Signals. Flachheit bedeutet die Aufrechterhaltung einer Pegelintensität eines Signals über seinen gesamten Frequenzbereich. Wenn zum Beispiel das Signal bei 1 Ghz um 2 dB abgeschwächt wird, wird angestrebt, das Signal auch bei der Frequenz 5 MHz um 2 dB abzuschwächen. Darüber hinaus muß das System im Hinblick auf die Impedanzanpassung abgestimmt werden.

Konventionelle Ausgangsstationen beinhalten eine große Zahl von Einrichtungen, um die obigen Funktionen aufzuführen und unterzubringen. Angestrebt wird eine Vorrichtung, die die verschiedenen bei der Ausgangsstation erforderlichen Funktionen mit einer modularen Konstruktion abdecken kann, um die Wartung und die Kabelorganisation bei der Ausgangsstation zu erleichtern. Eine solche Einrichtung muß die Leistungscharakteristiken der Ausgangsstation erfüllen und gleichzeitig eine modulare Konstruktion ermöglichen, um die Kabelorganisation und den organisatorischen Aufbau der Ausgangsstation zu verbessern.

II. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

In einer bevorzugten Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Modul zum Enthalten einer Schaltung zum Ausführen diskreter Funktionen an einem Radiofrequenzsignal. Das Modul weist ein Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material auf. Das Gehäuse hat eine Vorderplatte und eine entgegengesetzte Hinterplatte. Die Vorderplatte und die Hinterplatte sind getrennt durch entgegengesetzte Seitenwände und entgegengesetzte Abschlußwände. An der Hinterplatte ist eine Mehrzahl koaxial Verbindungselemente befestigt, wobei eine Außenabschirmung der Verbindungselemente elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist. Im Inneren ist eine Leiterplatte enthalten. Die Leiterplatte ist im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden und davon beabstandet. Die Leiterplatte weist eine Bauelementseite und eine Masseseite auf. Die Masseseite weist eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material auf, die elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist. An der Masseseite der Leiterplatte ist eine Mehrzahl Verbindungsstellen vorgese hen. Jede der Verbindungsstellen weist eine Masseverbindung zum Anschluß an die Schicht aus elektrisch leitfähigem Material auf. Die Bauelementseite der Leiterplatte weist über eine Mehrzahl Schaltungswege miteinander und mit den Verbindungsstellen verbundene Schaltungsbauelemente auf. Die Koaxialverbindungselemente sind mit den Verbindungsstellen verbunden. Die Außenabschirmungen der Verbindungselemente sind mit den Masseverbindungen der Verbindungsstellen verbunden. Bei einer Ausführungsform verbindet die Mehrzahl Koaxialkabel die einzelnen Koaxialverbindungselemente mit den Verbindungsstellen, wobei die Masseabschirmungen der Koaxialkabel mit den Außenabschirmungen der Verbindungselemente und den Masseverbindungen der Verbindungsstellen verbunden sind, und mit den zwischen der Masseseite der Leiterplatte und der gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses angeordneten Kabeln.

III. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, und zwar als Explosionsansicht (unter Weglassung der inneren Kabel) eines bodenseitigen. Endes, einer Vorderplatte und einer rechten Seitenwand eines Moduls nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

2 ist eine Ansicht der linken Seite des Moduls aus 1;

3 ist eine Ansicht der rechten Seite des Moduls aus 1;

4 ist eine Aufrißansicht der Vorderseite des Moduls aus 1;

5 ist eine Aufrißansicht der Rückseite des Moduls aus 1;

6 ist eine Ansicht des bodenseitigen Endes des Moduls aus 1;

7 ist eine Ansicht des oberen Endes des Moduls aus 1;

8 ist eine Explosionsansicht der hinteren rechten Seite und des oberen Endes des Moduls aus 1, wobei eine Abdeckung entfernt ist;

9 ist eine perspektivische Ansicht innerer Bauelemente des Moduls aus 1;

9A ist eine Draufsicht auf eine gedruckte Leiterplatte mit befestigten Bauelementen;

10 ist eine Draufsicht auf die entgegengesetzte Seite der Bauelemente aus 9;

11 ist eine Seitenquerschnittsansicht des Moduls aus 1;

12 ist eine 1 entsprechende Ansicht, die in Explositionsdarstellung ein alternatives erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigt;

13 ist eine Ansicht der rechten Seite des Moduls aus 12;

14 ist eine Ansicht der linken Seite des Moduls aus 12;

15 ist eine Aufrißansicht der Vorderseite des Moduls aus 12;

16 ist eine Aufrißansicht der Rückseite des Moduls aus 12;

17 ist eine Ansicht des bodenseitigen Endes des Moduls aus 12;

18 ist eine Ansicht des oberen Endes des Moduls aus 12;

19 ist eine perspektivische Ansicht des bodenseitigen Endes, der Vorderplatte und der rechten Seitenwand eines Moduls nach einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das in Explositionsdarstellung gezeigt ist (wobei innere Kabel weggelassen sind);

20 ist eine Ansicht der rechten Seite des Moduls aus 19;

21 ist eine Ansicht der linken Seite des Moduls aus 19;

22 ist eine Aufrißansicht der Vorderseite des Moduls aus 19;

23 ist eine Aufrißansicht der Rückseite des Moduls aus 19;

24 ist eine Ansicht des bodenseitigen Endes des Moduls aus 19;

25 ist eine Ansicht des oberen Endes des Moduls aus 19;

26 ist eine perspektivische Ansicht eines Chassis zum Halten von Modulen nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

27 ist eine perspektivische Ansicht eines Chassis zum Halten von Modulen nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und

28 ist eine perspektivische Ansicht eines Chassis zum Halten von Modulen nach einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

IV. BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im folgenden werden bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele anhand der verschiedenen Zeichnungen beschrieben; wobei identische Elemente durchweg identisch beziffert sind.
Zunächst wird anhand der 1 bis 11 ein erfindungsgemäßes Modul 10 beschrieben, das bestimmt ist zur Verwendung als Aufteiler/Kombinierermodul zum Aufteilen eines Hauptsignals in eine Mehrzahl Verzweigungssignale oder, alternativ, Kombinieren einer Mehrzahl Verzweigungssignale in ein gemeinsames Hauptsignal. Das Modul 10 weist ein Gehäuse mit einer Vorderplatte 14 und einer Hinterplatte 16 auf. Die Vorderplatte 14 und die Hinterplatte 16 sind getrennt durch gegenüberliegende Seitenwände 18, 20 und gegenüberliegende Endwände 22, 24. Das Gehäuse 12 besteht aus einem elektrisch leitfähigem Material. Vorzugsweise ist dieses Material nickelbeschichtetes Aluminium.
Die Seitenwand 18 und die Endwände 22, 24 sind als Kastenaufbau einstückig ausgebildet, wobei die Wände 22, 24 eine nach innen vorstehende Randleiste 26 aufweisen. Die Rückwand 16 ist mit Schrauben 28 an den Wänden 18, 22, 24 befestigt. Die Seitenwand 20 ist an der Leiste 26 mit einer Mehrzahl in ausgerichteten Bolzenlöchern der Seitenwand 20 und Gewindebolzenlöchern 32 an der Randleiste aufgenommenen Schrauben 28 befestigt.
Die Seitenwand 20 ist so bemessen, daß sie eine größere Länge als die Längsabmessung zwischen den Wänden 22, 24 aufweist, so daß sich die Enden 20a, 20b über die Enden 22, 24 hinaus als Flansche für noch zu beschreibende Zwecke erstrecken.
Die Vorderabdeckung 14 weist langgestreckte Kanten 14a, 14b auf, die sich über die Enden 22, 24 hinaus erstrecken. Die Vorderabdeckung weist ferner an einer Innenoberfläche der Abdeckung 14 eine Innenleiste 34 auf (in den 1, 8 und 11 gezeigt). Die Leiste 34 ist so bemessen, daß sie sich in das Innere des Gehäuses erstreckt, wenn die Vorderabdeckung 14 an dem Gehäuse befestigt ist.
Die Vorderabdeckung 14 und die Seitenwand 20 sind an dem Gehäuse durch die in ausgerichteten Schraubenlöchern aufgenommene Schrauben 28 befestigt. Die Schrauben 28 sind vorzugsweise in Halbzoll-Zentrumsabständen (one-half inch on-center spacings) angeordnet, um ein elektromagnetisches Auslecken zu verhindern, was Stand der Technik ist.
Die Vorderabdeckung 14 beinhaltet eine Mehrzahl Öffnungen 36, deren Funktion noch beschrieben wird und die linear entlang der Fläche 14 angeordnet sind. Ferner weist die Vorderabdeckung 14 eine so bemessene Öffnung 38 auf, daß ein Koaxialverbindungselement 41 für noch zu verdeutlichende Zwecke hindurch paßt.
An der Rückfläche 16 sind eine Mehrzahl Koaxialverbindungselemente 40-0 bis 40-8 befestigt. Die Koaxialverbindungselemente sind untereinander identisch. Solche Verbindungselemente sind Stand der Technik und weisen einen von einer geerdeten Abschirmung umgebenen Mittenleiter auf. Die geerdeten Abschirmun gen der Koaxialverbindungselemente stehen in direktem physikalischen und elektrischen Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Material der Hinterplatte 16.
Im Inneren des Gehäuses 12 ist eine gedruckte Leiterplatte 44 enthalten. Die gedruckte Leiterplatte 44 ist durch Schrauben 43 auf Pfosten 42 gehalten. Die Pfosten 42 sind elektrisch leitfähig und verbunden mit der Wand 18. Die gedruckte Leiterplatte 44 weist eine Bauelementseite 44a und eine Massenseite 44b auf (vergleiche 9). Die Massenseite 44b liegt der Wand 18 gegenüber und die Bauelementseite 44a der Wand 20. Die gedruckte Leiterplatte 44 wird durch Halterungen 42 in einer parallelen Abstandsbeziehung zwischen den Wänden 18, 20 gehalten.
An der äußeren Oberfläche der Oberfläche 44b ist eine Schicht 44c (9) aus elektrisch leitenden Material vorgesehen (etwa eine Kupferschicht).
An der Massenseite 44b der gedruckten Leiterplatte 44 sind einer Mehrzahl Koaxialkabelverbindungsstellen 48-0 bis 48-8 vorgesehen. Jede der Koaxialkabelverbindungsstellen 48-0 bis 48-8 weist eine Massenverbindung zum Verbinden der Massenabschirmung eines Koaxialkabels mit der leitfähigen Schicht 44c auf.
An der Bauelementseite 44a der gedruckten Leiterplatte 44 sind eine Mehrzahl Schaltungsbauelemente vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhalten die Bauelemente einen direktionalen Festkörper-Richtungskoppler 50 und drei Festkörper-Aufteiler/Kombinierer (splitter/combiners) 52-1, 52-2 und 52-3.
Es ist klar, daß ein Festkörper-Richtungskoppler 50 ein kommerziell erhältliches Produkt ist; ein Beispiel dafür ist der 20dB-Koppler Produktnummer CPL/20BE-08A3 von TRAK Microwave, 4726 Eisenhower Building, Tampa, FL 33634-6391. Gleichfalls sind die Festkörperaufteiler/Kombinierer 52-2 bis 52-3 kommerziell erhältliche Eins-zu-Vier-Aufteiler, und ein Beispiel dafür die die Produktnummer SPL/4BE-53D von TRAK Microwave. Der Aufteiler/Kombinierer 52-1 ist ein Eins-zu-Zwei-Aufteiler wie Produktnummer SPL/2BE-53D von TRAK Microwave.
Die Aufteiler/Kombinierer empfangen jeweils ein Signal und teilen ein RF-Signal auf in zwei Signale gleicher Stärke. Die Aufteiler/Kombinierer 52-2 und 52-1 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Gleichfalls ist der Aufteiler 52-3 in Reihe geschaltet mit dem Aufteiler 52-1, und zwar so, daß der Aufteiler 52-3 parallel zu dem Aufteiler 52-2 geschaltet ist.
Die elektrische Verbindung der Bauelemente 50 und 52-1 bis 52-3 ist gegeben durch eine Mehrzahl Schaltungspfade 53 (9A), die in der Oberfläche 44a enthalten sind, wobei die Schaltungspfade die Bauelemente 50, 52-1 und 52-3 mit den Koaxialverbindungsstellen 48-0 bis 48-8 verbinden. Die Schaltungspfade verbinden die Bauelemente und die Verbindungsstellen so, daß das Verbindungselement 40-0 verbunden ist mit dem Richtungskoppler 50, wobei ein Anteil des Signals von dem Richtungskoppler 50 abgezweigt wird über das Kabel 41-1 zu dem Koaxialüberwachungsverbindungselement 41. Der Koppler 50 liefert vorzugsweise ein -20dB-Überwachungssignal.
Das Hauptsignal aus dem Richtungskoppler 50 tritt durch den Aufteiler/Kombinierer 52-1, der das Hauptsignal aufteilt in zwei Signale, wobei eines entlang den Schaltungspfaden zu dem Aufteiler/Kombinierer 52-2 läuft und das andere zu dem Aufteiler/Kombinierer 52-3. Jeder der Aufteiler 52-2 und 52-3 teilt ein Signal in vier Signale auf; was zu insgesamt acht zu den Verbindungsstellen 48-1 bis 48-8 geführten Verzweigungssignalen führt.
Im vorstehenden Abschnitt wird beschrieben, wie ein Signal aus dem Verbindungselement 40-0 in den Richtungskoppler läuft, dann schließlich aufgeteilt und zu den Verbindungselementen 40-1 bis 40-8 weitergeleitet wird. Wenn der Richtungskoppler 50 in dem in 3 gezeigten Schema angeordnet wird, führt ein solcher Signalausbreitungspfad zum Verlust einer Überwachungsfunktion am Überwachungsanschluß 41. Bei dem in 3 dargestellten Schema werden die in die Verbindungselemente 40-1 bis 40-8 einlaufenden Signale abgeschwächt und zu einem Hauptsignal kombiniert, das dann durch den Richtungskoppler 50 zu dem Ausgangsanschluß 40-0 geleitet wird. Dann wird ein Anteil des Hauptsignals von dem Richtungskoppler 50 zu dem Überwachungsanschluß 41 geleitet, so daß das Signal überwacht werden kann. Wenn angestrebt wird, ein Signal zur Aufteilung in auf die Verbindungselemente 40-1 bis 40-8 verteilte Verzweigungssignale zu dem Verbindungselement 40-1 zu leiten, kann ein anderer Richtungskoppler 50 so vorgesehen sein, daß ein Signal aus dem Verbindungselement 40-0 an dem Anschluß 41 überwacht werden kann.
Bevor die Verzweigungssignale zu den Verbindungsstellen geleitet werden, laufen sie durch Abschwächungsbauelemente. Die Abschwächungsbauelemente sind untereinander identisch und weisen ein Basiselement 60-1 bis 60-8 auf, das an der Bauelementseite 44a der gedruckten Leiterplatte 44 entlang einer Vorderkante 44d der gedruckten Leiterplatte befestigt ist, wobei die Basiselemente 60-1 bis 60-8 in ein lineares Muster angeordnet sind.
Eine Mehrzahl Abschwächer-Steckverbindungselemente 64-1 bis 64-8 sind dazu vorgesehen, lösbar mit einzelnen Basiselementen 60-1 bis 60-8 verbunden zu werden. Die Abschwächer-Steckverbindungselemente 64-1 bis 64-8 bewirken eine Abschwächung jedes einzelnen der zu den Verbindungselementen 40-1 bis 40-8 geleiteten Verzweigungssignale.
Die Abschwächer-Steckverbindungselemente und die Basiselemente sind kommerziell erhältliche Produkte, beispielsweise wie die unter den Produktnummern F-7520-A (für einen 20 dB-Abschwächer) von Communication Associates 1750 T-Coleman Road, Anniston, AL 36207 verkauften. Die Steckverbindungselemente 64-1 bis 64-8 können einzeln so ausgewählt werden, daß sie das Signal in einem bestimmten, individuellen Umfang (discrete amount) abschwächen. Zum Beispiel kann ein Steckverbindungselement „Null" eingesetzt werden in ein Basiselement für eine 0 dB-Abschwächung. Nach Wunsch des Technikers kann alternativ das 0 dB-Steckverbindungselement ersetzt werden durch ein 15 dB-Steckverbindungselement, um das Signal um 15 dB abzuschwächen. Im Ergebnis kann jede der Verzweigungsschaltungen mit einer durch den Techniker wunschgemäß ausgewählten individuellen Abschwächung versehen werden. Die Löcher 36 an der Vorderplatte 14 sind so ausgelegt und bemessen, daß sich jedes der Abschwächer-Steckverbindungselemente durch einzelne Löcher 36 erstreckt, um von einer Bedienungsperson gegriffen werden zu können. Folglich kann die Bedienungsperson ein Abschwächer-Steckverbindungselement entfernen und ersetzten, ohne Zugang zum Inneren des Gehäuses 12 zu haben.
Für einen Schutz vor dem Auslecken elektromagnetischer Störungen ist die Vorderseite 14 mit einer die Anordnung der Löcher 36 umgebenden abnehmbaren Abdeckung 100 versehen. Zwischen der Abdeckung 100 und der Platte 14 ist eine verformbare leitfähige Abdichtung 102 vorgesehen (eine mit Silberpartikeln versehene Silikondichtung). Gewindeverbindungseinrichtungen 104 an der Abdeckung 100 sind ausgerichtet mit Gewindelöchern an den Pfosten 106, so daß die Abdeckung 100 an der Platte 14 durch Eindrehen der Gewindeverbindungseinrichtung 104 in die Pfosten 106 befestigt werden kann. Wenn die Gewindeverbindungseinrichtung 104 angezogen wird, drückt sich die Kante der Abdeckung 100 in die Dichtung 102, um dadurch die Dichtung 102 gegen die Platte 14 zu drücken und eine wirksame Abschirmung von elektromagnetischen Störungen zu bewirken.
Das beschriebene Gerät führt Aufteiler/Kombiniererfunktionen aus, wobei das Verbindungselement 40-0 ein Hauptverbindungselement und die Verbindungselemente 40-1 bis 40-8 Verzweigungsverbindungselemente sind. In anderen Worten: ein dem Verbindungselement 40-0 zugeführtes Signal wird in den Verbindungselementen 40-1 bis 40-8 zugeleitete acht gleiche Signale aufgeteilt. Ferner kann das Hauptsignal über das vorne liegende Verbindungselement 41 überwacht werden.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind alle Verbindungselemente 40-0 bis 40-8 mit den Verbindungsstellen 48-0 bis 48-8 über Koaxialkabel 70-0 bis 70-8 so verbunden, daß die Masseabschirmung des Koaxialkabels elektrisch verbunden ist mit der Masseabschirmung der jeweiligen Verbindungselemente 40-0 bis 40-8 sowie mit der leitfähigen Schicht 44c.
Bei RF-Schaltungen ist die Impedanzanpassung kritisch. Die Parallelschaltung der elektrisch leitfähigen Schicht 44c mit der Seitenwand des Gehäuses 12 bildet eine kleine Kapazität. Ferner stellt die Abstandsanordnung der Schaltungspfade 53 zu der gegenüberliegenden Seitenwand 20 eine sehr geringe Kapazität dar. Ka pazitäten zwischen dem Gehäuse und den Schaltungsbauelementen werden als parasitäre Reaktanzen bezeichnet. Ferner gibt es natürliche Kapazitäten oder Reaktanzen von Bauelementen auf der Leiterplatte 44. Die Pfade 53 werden zum Ausgleich der Kapazitäten abgestimmt. Die Pfade 53 werden abgestimmt durch Einstellen der Größe der Schaltungspfade 53 in solcher Weise, daß sie eine zum Ausgleich der parasitären Reaktanzen und der Leiterplattenreaktanzen geeignete Induktivität bilden. Es ist klar, daß die geometrische Bemessung von Schaltungspfaden auf eine gewünschte Impedanz hin im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Ferner werden die Kabel 70-0 bis 70-8 zwischen der Masseoberfläche 44c der Leiterplatte 44 und der gegenüberliegenden Seitenwand 18 des Gehäuses 12 durchgeführt. Durch Verlegen der Kabel 70-0 bis 70-8 an dieser Seite der Leiterplatte 44 und Vermeiden einer Anordnung der Kabel in der Nachbarschaft eines der Schaltungsbauelemente oder Schaltungspfade können unerwünschte Reaktanzen vermieden werden.
Mit der obigen Struktur kann die gewünschte Schaltungsfunktion in modularer Ausführung erzielt werden. Ferner erlaubt neben der Impedanzanpassung von Schaltungsbauelementen die Auswahl und Anordnung der Bauelemente ein Hochleistungsmodul mit durchgängiger Impedanzanpassung und der gewünschten Flachheit (flatness) eines Signals im Breitbandfrequenzbereich.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, weist die Vorderleiste 34 eine Mehrzahl an der Leiste 34 montierte und so angeordnete Federkontakte 35 auf, daß sie gegen die elektrisch leitfähige Schicht 44c anliegen, wenn die Abdeckung 14 auf das Gehäuse gesetzt wird, um einen verbesserten elektrischen Kontakt zwischen der leitfähigen Schicht 44c und der Abdeckung 14 sicherzustellen, so daß alle Elemente geerdet sind, wenn mit den hinteren Verbindungselementen Koaxialkabel verbunden werden.
Um das Signal darüber hinaus zu schützen, ist die Vorderabdeckung 100 vorgesehen in einem Vorderende 14 zum Abdecken und Umschließen aller sich durch die Löcher 36 erstreckender Abschwächersteckverbindungselemente 64-1 bis 64-8. Die Abdeckung 100 verhindert elektromagnetische Störungen, die anderenfalls durch sich durch die Löcher 36 erstreckende unabgedeckte Steckverbindungs elemente 64 verursacht würden.
Die vorstehende Diskussion anhand der 1 bis 11 beschreibt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für ein RF-Modul mit Aufteilerfunktionen und Überwachungsfunktionen. 12 bis 18 illustrieren die Erfindung anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels, und zwar einer Entzerrerschaltung (equalizer circiut). In einer Entzerrerschaltung wird ein Entzerrerbauelement dazu verwendet, an den Rändern der RF-Bandbreite den gleichen Abschwächungsgrad zu gewährleisten. In Entsprechung zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind gleich numerierte Elemente in 12 bis 18 unter Zusatz eines Apostrophs numeriert, um zwischen den Ausführungsbeispielen zu unterscheiden.
In 12 weist ein Modul 10' ein Gehäuse mit einer Basis 18' und Endwänden 22', 24' auf. Das Modul 10' weist ferner eine Vorderplatte 14' und Rückplatte 16' auf. Eine Seitenabdeckung 20' schließt das Modul 10' ab.
Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gibt es erfindungsgemäß eine gedruckte Leiterplatte 44' mit Schaltungsbauelementen. Die Leiterplatte 44' wird in einem Parallelabstand zwischen der Seitenwand 20' und der unteren Seitenwand 18' gehalten, und zwar durch Haltepfosten 42' und zugeordnete Schrauben 43'.
Im Hinblick auf die Entzerrerschaltung beinhalten die Schaltungsbauelemente einen Richtungskoppler 50' und ein lösbar an einem Basiselement 60' befestigtes Entzerrerbaulement 64'. Der Entzerrer 64' kann durch eine Öffnung 36' in der Vorderwand 14' entfernt oder ersetzt werden.
Die Rückwand 16' enthält Koaxialverbindungselemente 40-0' 40-1' und 40-2'. (Nicht dargestellte) Koaxialkabel erstrecken sich von den Koaxialverbindungselementen 40-0' bis 40-2' aus und unterhalb der gedruckten Leiterplatte 44' in gleicher Weise wir zuvor beschrieben. Ferner enthält die Leiterplatte 44' wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel eine der Oberfläche 18' gegenüberliegende und elektrisch mit ihr verbundene elektrisch leitfähige Schicht. Ferner sind die Schal tungspfade an der oberen Oberfläche der Leiterplatte 44' zum Impedanzausgleich ausgelegt, wie zuvor beschrieben.
Die Koaxialkabel erstrecken sich zwischen der Leiterplatte 44' und der Oberfläche 18' aus zuvor diskutierten Gründen. Die Schaltungspfade an der Leiterplatte 44' sind so angeordnet, daß ein aus 40-0' einkommendes Signal zu dem Entzerrer und dann zu dem Richtungskoppler 50' geleitet wird. Ferner kann das separate einkommende Signal von dem Verbindungselement 40-1' zu dem Richtungskoppler 50' geleitet werden, in den das Signal aus dem Entzerrer 64' eingekoppelt wird, wobei das Kopplungssignal zu dem Ausgangsverbindungselement 40-2' geleitet wird. Im Inneren des Gehäuses ist eine Halterung 51' montiert, um den Entzerrer 64' in der notwendigen Ausrichtung auf das Basiselement 60' zu zuführen. Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel deckt eine Abdeckung 100' gemeinsam mit einer Dichtung 102' zum Verhindern elektromagnetischer Störungen die Vorderplatte 14' ab.
Alle weiteren Merkmale des Moduls 10' entsprechen dem Modul 10 einschließlich der äußeren Abmessungen und Strukturelemente des Moduls, so daß das Modul 10' in einem Chassis gegen ein Modul 10 austauschbar ist. Ferner weist das Modul 10' die gleiche Impedanzanpassung und Kombination von parasitären Reaktanzen auf, wie zuvor im Hinblick auf das Modul 10 erwähnt. Folglich ist die Erfindung aus dem Modul 10 auch in dem Modul 10' enthalten, wobei das Modul 10' ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Anwendung mit einem Entzerrerbauelement darstellt. Es ist klar, daß die Entzerrerbauelemente 64' kommerziell erhältliche Produkte sind. Ein Beispiel hierfür ist die Produktnummer G75-000 von ADC Broadband Communications Division, 999 Research Parkway, Meridan, CT 06450.
Die 19 bis 25 illustrieren ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zum Einsatz in einem Richtungskoppler mit sechs Anschlüssen. Die Richtungskoppler werden eingesetzt zum Aufteilen oder Addieren mehrerer Signale. Entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Elemente gleich numeriert, wobei ein Doppelapostroph hinzugefügt ist, um zwischen den Ausführungsbeispielen zu unterscheiden.
Gemäß den 19 bis 25 weist ein Modul 10'' ein Gehäuse 12'' mit einer Basis 18'' und Abschlußwänden 22'', 24'' auf. Das Modul 10'' weist ferner eine Vorderplatte 14'' und eine Rückplatte 16'' auf. Eine Seitenabdeckung 20'' schließt das Modul 10'' ab.
Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist erfindungsgemäß eine gedruckte Leiterplatte 44'' mit Schaltungsbauelementen vorgesehen. Die gedruckte Leiterplatte 44'' ist zwischen der Seitenwand 20'' und der unteren Seitenwand 18'' durch Haltepfosten 42'' und zugeordnete Schrauben 43'' parallel und im Abstand gehalten.
Die Schaltungsbauelemente beinhalten sechs Richtungskoppler 50-1'' bis 50-6'' mit jeweils einzeln zugeordneten Abschwächersteckverbindungselementen 64-1'' bis 64-6'', die an den einzelnen Basiselementen 60-1'' bis 60-6'' lösbar befestigt sind. Jedes der Abschwächersteckverbindungselemente 64-1'' bis 64-6'' kann durch Öffnungen 36'' in der Vorderwand 14'' entfernt oder ersetzt werden.
Die Rückwand 16'' enthält Koaxialverbindungselemente 40-0'' bis 40-6''. Von jedem der Koaxialverbindungselemente 40-0'' bis 40-6'' aus erstrecken sich Koaxialkabel unterhalb der gedruckten Leiterplatte 44'' in gleicher Weise wie in Bezug auf das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel in 1 beschrieben. Ferner weist die Leiterplatte 44'' wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel eine elektrisch leitfähige Schicht auf, die der Oberfläche 18'' gegenüberliegt und mit ihr elektrisch verbunden ist. Ferner sind an der oberen Oberfläche der Leiterplatte 44'' Schaltungspfade mit Impedanzausgleich vorgesehen, wie zuvor beschrieben.
Die Koaxialkabel erstrecken sich aus zuvor beschriebenen Gründen zwischen der Leiterplatte 44'' und der Oberfläche 18''. Die Schaltungspfade auf der Leiterplatte 44'' sind so angeordnet, daß sechs einlaufende Signale separat mit einem jeweiligen Verbindungselement 40-1'' bis 40-6'' verbunden und durch die jeweiligen Abschwächer 64-1'' bis 64-6'' in die Richtungskoppler 50-1'' bis 50-6'' geleitet werden können, wo die sechs Signale zu dem zu dem Verbindungselement 40-0'' geleiteten gemeinsamen Ausgangssignal zusammengeführt werden. Wie beim vorheri gen Ausführungsbeispiel bedeckt eine Abdeckung 100'' gemeinsam mit einer Dichtung 102'' zur Verhinderung von elektromagnetischen Störungen die Vorderplatte 14''.
Sämtliche Merkmale des Moduls 10'' entsprechen denjenigen der Merkmale 10, 10' einschließlich der äußeren Abmessungen und Strukturmerkmale (tabs) der Module, so daß die Module 10'', 10' und 10 in einem gemeinsamen Chassis gegeneinander austauschbar sind. Ferner hat das Modul 10'' die gleiche Impedanzanpassung und zuvor erwähnte Kompensation der parasitären Reaktanzen wie das Modul 10. Folglich ist die Erfindung gemäß den Modulen 10 und 10' auch im Modul 10'' verkörpert, wobei das Modul 10'' ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Anwendung bei einer Richtungskopplerschaltung mit sechs Anschlüssen darstellt.
26 zeigt ein erstes Chassis 200 zum Unterbringen einer Mehrzahl Module 10. Das Chassis 200 weist horizontal voneinander beabstandete Seitenwände 202, 204 und vertikal voneinander beabstandete Oberseiten und Bodenwände 206, 208 auf. Die Oberseiten- und Bodenwände 206, 208 sind um einen dem Abstand zwischen den Abschlußwänden 22, 24 des Moduls 10 im wesentlichen gleichen Abstand voneinander entfernt.
Die Oberseitenwand 206 und die Bodenwand 208 weisen eine Mehrzahl vertikal ausgerichtete Ausnehmungen 210 auf. Die Ausnehmungen 210 sind so bemessen, daß sie die bevorstehenden Flansche 20a, 20b des Moduls 10 gleitend aufnehmen können, so daß das Modul gleitend in den Rahmen 200 eingeschoben werden kann, wobei die Module 10 vertikal angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es zwölf vertikal ausgerichtete Ausnehmungen 210, so daß in den Rahmen 200 zwölf Module eingeschoben werden können. Da die Flansche 20a, 20b der Module 10 gegenüber einer Längsebene der Module 10 versetzt sind, sind die Ausnehmungen 210 gegenüber Modulaufnahmeräumen versetzt, so daß der gesamte offene Raum zwischen den Seitenwänden des Rahmens mit Modulen ausgefüllt werden kann. Ferner sind die Ausnehmungen 10 um einen so ausgewählten Abstand voneinander entfernt, daß beim gleitenden Einschieben von Modulen in den Rahmen benachbarte Module mit einem kleinen Abstand zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden benachbarter Module 10 angeordnet werden.
An den vorstehenden Strukturmerkmalen 14a, 14b der Vorderwände 14 der Module 10 sind Verriegelungsschrauben 214 vorgesehen. Entsprechende Verriegelungsgewindelöcher 216 sind sowohl an der Oberseitenwand 206 als auch an der Bodenwand 208 des Rahmens 200 vorgesehen. Die Schrauben 214 sind an den Strukturmerkmalen 14a, 14b nicht zentrisch angeordnet. Statt dessen sind sie gegenüber einer mittigen Längsachse der Vorderwand 14 lateral versetzt. Die Löcher 216 sind gleichermaßen versetzt, so daß ein Modul 10 nur in der gewünschten Orientierung in den Rahmen 200 gesetzt und nicht um 180° verdreht in falscher Orientierung eingeschoben werden kann. Der Rahmen 200 weist ferner eine aufgehängte Abdeckung 218 auf, die vorzugsweise transparent ist, so daß eine Bedienungsperson das Innere sehen kann. An der Hinterseite des Chassis 200 sind Kabelsortierklammern 220 vorgesehen.
Gelegentlich möchte ein Käufer, der Module 10 möglicherweise die Module 10 in horizontaler Anordnung statt. in der vertikalen Anordnung aus 26 verwenden. Ein alternativen Chassis 200' zum Halten der Module 10 in horizontaler Ausrichtung ist in 27 gezeigt. Gemäß 27 weist das Chassis 200' horizontal beabstandete Seitenwände 202', 204' und vertikal beabstandete Oberseiten- und Bodenwände 206' 208' auf. Mittig und parallel zu den Seitenwänden 202', 204' ist eine Zwischenwand 209' vorgesehen. Der Abstand zwischen jeder der Seitenwände 202', 204' und der Mittenwand 209' ist dem Abstand zwischen den Abschlußwänden 22, 24 des Moduls 10 gleich.
Jede der Seitenwände 202', 204' und der Mittenwand 209' weisen eine Mehrzahl horizontal ausgerichtete Ausnehmungen 210' auf. Die Ausnehmungen 210' sind so bemessen, daß sie die vorstehenden Flansche 20a, 20b des Moduls 10 gleitend aufnehmen, so daß ein Modul gleitend in den Rahmen 200' eingeschoben werden kann, wobei das Modul 10 horizontal angeordnet wird.
In dem in 27 gezeigten Ausführungsbeispiel gibt es sechs Paare horizontal ausgerichtete Ausnehmungen 210' an beiden Seiten der Mittenwand 209', so daß der Rahmen 200' insgesamt zwölf Module enthalten kann. Folglich bieten die Chassis 200 und 200' einer Bedienperson die Möglichkeit, die exakt gleiche Zahl von Modulen 10 nach Wunsch der Bedienperson entweder horizontal oder vertikal unterzubringen.
Ferner sind die Verriegelungsschrauben 214 der Module ausgerichtet mit Verriegelungslöchern 216' an den Seitenwänden 202', 204' und der Mittenwand 209'. Da die Schrauben 214 an den Strukturmerkmalen 14a, 14b nicht zentrisch angeordnet sind und die Löcher 216' in den Modulaufnahmeräumen nicht zentrisch angeordnet sind, muß das Modul 10 in dem Rahmen 200 in der gewünschten Orientierung angeordnet werden und kann nicht um 180° in eine falsche Orientierung verdreht sein. Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel aus 26, weist der Rahmen 200' aus 27 eine aufgehängte Abdeckung 218' und Kabelsortierklammern 220' auf.
Schließlich zeigt 28 ein Chassis 200'', das dann eingesetzt werden kann, wenn eine Bedienperson nicht insgesamt zwölf Module, sondern statt dessen nur eine geringere Zahl von Modulen haben möchte. Das Chassis 200' hält zwei Module 10 in einer horizontalen Ausrichtung Seite an Seite und weist Montageklammern 201 zur Montage an einer Rahmenstruktur auf, so daß die Bedienperson nach Wunsch Paare von Modulen anstelle von zwölf Modulen 10 auf einmal montieren kann. Der Rahmen 200'' ist dem Rahmen 200' dadurch ähnlich, daß er zwischen Seitenwänden 202'' und 204'' eine Zwischenwand 209'' aufweist, wobei die Verriegelungsschrauben 214 in (nicht dargestellt) Löcher der Wände 202'', 204'' und 209'' aufgenommen werden.

Claims

Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks, wobei "Aufteilen" definitionsgemäß auf bestimmte passive Schaltungsfunktionen, umfassend eine oder mehrere der Funktionen Aufteilen, Kombinieren, Abzweigen, Hinzugeben, Entzerren oder gerichtetes Verbinden von Radiofrequenz-Netzwerksignalen eingeschränkt ist, wobei die Vorrichtung aufweist: mindestens ein Modul (10; 10'; 10'') zum Empfangen und Aufteilen von Radiofrequenz-Netzwerksignalen, wobei das Modul ein ein umschlossenes inneres abgrenzendes Gehäuse (12; 12'; 12'') aufweist; wobei das Gehäuse (12; 12'; 12'') eine Rückseite (16; 16'; 16'') aus elektrisch leitfähigem Material und eine Vorderseite (14; 14'; 14'') aufweist; eine Mehrzahl an der Rückseite (16; 16'; 16'') des Gehäuses (12; 12'; 12'') befestigte Koaxialverbindungselemente (40-0 bis 40-8; 40-0' bis 40-2'; 40-0'' bis 40-6''), wobei eine Außenabschirmung der Verbindungselemente elektrisch mit der Rückseite (16; 16', 16'') des Gehäuses (12; 12'; 12'') gekoppelt ist; eine in dem Inneren des Gehäuses angeordnete Leiterplatte (44; 44'; 44'') zum Ausführen der Aufteil-Funktionen, wobei die Leiterplatte mit den Koaxialverbindungselementen (40-0 bis 40-8; 40-0' bis 40-2'; 40-0'' bis 40-6'') elektrisch verbunden ist; wobei die Leiterplatte (44; 44'; 44'') weiterhin zumindest ein lösbares Steckverbindungselement (64-1 bis 64-8; 64'; 64-1'' bis 64-6'') aufweist; wobei die Vorderseite (14; 14'; 14'') des Gehäuses eine Öffnung (36; 36'; 36'') aufweist, wobei sich das Steckverbindungselement (64-1 bis 64-8; 64'; 64-1'' bis 64-6'') durch die Öffnung hindurch erstreckt, so daß ein Bediener dieses entfernen und ersetzen kann, und das mindestens eine Steckverbindungselement (64-1 bis 64-8; 64'; 64-1'' bis 64-6'') mindestens einen Abschwächer zum Abschwächen des Radiofrequenz-Signals aufweist oder das mindestens eine Steckverbindungselement mindestens einen Entzerrer (64') zum Entzerren des Radiofrequenz-Signals aufweist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12; 12'; 12'') aus elektrisch leitendem Material besteht.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (51') angrenzend an die Öffnung vorgesehen ist, um die Führung des Steckverbindungselements beim Durchstecken durch die Öffnung zu unterstützen.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (14; 14'; 14''), abgesehen von der Öffnung (36, 36', 36'') für das Steckverbindungselement (64-1 bis 64-8; 64'; 64-1'' bis 64-6''), die Leiterplatte (44; 44'; 44'') im wesentlichen bedeckt.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (14; 14'; 14'') aus einem elektrisch leitenden Material besteht:
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (12; 12'; 12'') eine abnehmbare Abdeckung (100; 100'; 100'') zum Abdecken des Steckverbindungselements (64-1 bis 64-8; 64'; 64-1'' bis 64-6'') vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung der Aufteil-Funktionen vorgesehene Radiofrequenzschaltung eine Aufteil-Schaltung aufweist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung der Aufteil-Funktionen vorgesehene Radiofrequenzschaltung eine Kombinier-Schaltung aufweist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (12; 12'; 12'') ein Koaxialüberwachungsverbindungselement (41) vorgesehen ist und daß die Leiterplatte (44; 44'; 44'') mindestens einen Richtungskoppler zum Abzweigen eines Anteils eines Radiofrequenz-Signals zu dem Koaxialüberwachungsverbindungselement aufweist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialüberwachungsverbindungselement (41) von der Vorderseite des Gehäuses (12; 12'; 12'') zugänglich ist.
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Chassis (200; 200'; 200'') mit Aufnahmeräumen zum Aufnehmen und Halten einer Mehrzahl von Modulen (10; 10'; 10'').
Vorrichtung zum Aufteilen eines Radiofrequenz-Netzwerks gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Moduls Flansche (20a, 20b; 20a', 20b'; 20a'', 20b'') aufweist, die sich von dem Gehäuse (12) erstrecken und daß die Aufnahmeräume des Chassis (200; 200'; 200'') zu den Flanschen korrespondierende Ausnehmungen (210; 210') aufweisen, wobei jeder Flansch des Moduls von einer Ausnehmung aufgenommen wird.