DE2030875C3 - Schaltungsanordnung zur Herstellung einer widerstandsangepaßten netzstromsperrenden Hochfrequenzverbindung zwischen einer koaxialen Antennenleitung und dem koaxialen Eingang eines Funkgerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Herstellung einer widerstandsangepaßten Hochfrequenz-Verbindung zwischen einer koaxialen Antennenleitung vorbestimmten Wellenwiderstandes und einem wellenwiderstandsgleichen koaxialen Eingang eines Funkgerätes mit wenigstens einem Trennkondensator für die Netzstromsperriing zwischen dem Funkgerät und der Antcnnenleitung.
Zahlreiche in Gebrauch befindliche Funkempfangsgeräte, z. B. Fernsehempfänger oder Allsirom-Rundfunkempfänger, sind bekanntlich so aufgebaut, daß das Chassis galvanisch mit einem Pol des Lichtnetzes verbunden ist. Für die Güte des Empfangsergebnisses ist es besonders bei Fernsehempfängern, aber auch zur Ausnutzung der trennenden Richtwirkung der Antenne bei Rundfunkempfängern, von großer Bedeutung, daß der Empfängereingang seine Empfangsenergie nur von der mit dem Eingang über eine Hochfrequcnzleitung verbundenen Antenne, aber nicht von anderen in unerwünschter Weise als Antenne wirkenden Apparatcteilen erhält. Versuchsergebnisse, besonders mit Farbfernsehempfängern, haben gezeigt, daß die sicherste Möglichkeit eines einwandfreien Empfanges durch eine bis zum Empfängereingang durchgehende kon/.cntrische, peinlich sauber abgeschirmte Einspeisung gegeben ist. Dazu wäre es erforderlich, den Außenleiter der koaxialen Antennenleitung mit dem Chassis als dem Masseanschluß des Funkgerätes zu verbinden. Weil das Chassis aber mit einem Pol des Netzes galvanisch in Verbindung steht, wäre dies nur über einen Blockkondensator möglich.

Der Anschluß des Außenleiters der Antenncnleitung über einen Blockkondensator hat sich aber als sehr unbefriedigend erwiesen, da der vom Außenleiter als Antenne gelieferte Strom über diesen Blockkondensator fließt und der dadurch am Blockkondensator auftretende Spannungsabfall als zusätzliche Empfangsspannung in den Empfängereingang gelangt. Dieser Spannungsabfall könnte nur durch galvanische Verbindung des Außenmantels der Antennenleitung mit dem Chassis zum Verschwinden gebracht werden. Eine solche galvanische Verbindung würde aber den Aufwand eines netzseitigen Trenntransformators bedingen, was im allgemeinen aus Kostengründen abzulehnen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein ähnliches Problem der Schaffung einer Sperre für das Netzpotential dann auftritt, wenn mit einem Allstrom-Rundfunkempfänger oder mit einem Fernsehempfänger der eingangs genannten Art ein Zusatzgerät in Verbindung gesetzt werden soll. Eine Veröffentlichung, welche sich mit diesem Problem für Fernsehempfänger befaßt, ist in der Zeitschrift »Funkschau« 1970. Heft 1. auf den Seiten 29

bis 31 unter dem Titel »Der Video-Transformator« erschienen. Dort wird für die Verbindung eines Fernsehgerätes mit einem Video-Bandgerät die Zwischenschaltung eines für die Übertragung des Videobandes bemessenen potentialtrennenden Transformators vorgeschlagen, mit dem primär- und sekundärseitig je ein zeilensynchrongesteuerter .Schalter in Reihe geschaltet ist, so daß während der Öffnungszeiten dieser Schalter das Magnetfeld des Trenntransformators abgebaut wird und in Annäherung auch die GLichstromwerte übertragen werden können. — Bei dieser bekannter. Anordnung handelt es sich jedoch nicht um das Problem der Zuführung der hochfrequenten Eingangsenergie über eine Koaxialleitung zur Vermeidung der Empfangssiorungen durch die nicht beabsichtigte Antennenwirkung bestimmter Teile der Anordnung. Daher können aus dieser Veröffentlichung keine Lehren für die Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problemes gezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art eine einwandfreie geschirmte Verbindung zwischen der Antenne und den Eingangskreisen des Funkgerätes zu schaffen, ohne daß durch einen Blockkondensator ein Spannungsabfall des von dem Außenleiter der Antennenleitung gelieferten Stromes als Empfangsenergie zu den Eingangskreisen des Gerätes gelangt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß an das Ende der Antennenleitung und an den Eingang des Funkgerätes Mittel zum Übergang von den koaxialen, also erdunsymmetrischen. Leitungen auf erdsymmetrische Leitungsstücke angeschlossen .-,ind und je einer von zwei untereinander gleichen Trennkondensatoren in jedem Leiter der die Verbindung zwischen den genannten Umsymmetriermitteln bildenden, die genannten erdsymmetrischen Leitungsstücke enthaltenden symmetrischen Leitung liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung enthalten die Umsymmetriermiltel je eine Symmetrierschleife, welche mit ihren unsymmetrischen Leitungsenden elektrische Fortsetzungen der koaxialen Antennenleitung bzw. des koaxialen Geräleanschlusses bilden und deren Außenleiter ausgehend von der unsymmetrischen Seite sich in zwei gleichartige Zweige gabeln, von denen je einer die Fortsetzung des zugehörigen Innenleiters enthält, der an den freien Enden der Zweige aus seinem zugehörigen Zweige austritt und mit dem Ende des derselben Gabelung angehörenden anderen Zweiges verbunden ist, und die Leiter der symmetrischen Leitung verbinden die Paare der freien Enden der genannten Zweige miteinander.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in welcher ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung behandelt ist, in welchem die Umsymmetriermittel durch Symmetrierschleifen gebildet werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Zusammenwirkens der durch die Symmetrierschleifen gebildeten Querinduktivitäten mit den im symmetrischen Teil der Verbindung liegenden Längskapazitäten.

In Fig. I ist eine Antenne 1 über eine koaxiale Verbindungsleitung 2 (von der in der Zeichnung, wie allgemein üblich, nur der Innenleiter dargestellt ist) mit dem unsymmetrischen Leitungsende 3 einer Symmetrierschleife verbunden, die im wesentlichen aus den Zweigen 4 und 5 besteht. Es sei hier darauf hingewiesen, daß solche Symmetrierschleifen an sich bekannt sind. beispielsweise aus der Deutschen Patentschrift 7 55 778. Der Außenleiter des unsymmetrischen Leitungsendes 3 gabHi sich am Punkt I in die beiden genannten Zweige. von denen der obere Zweig die Weiterführung des Innenleiters bis zum Ende dieses Zweiges enthält, wo dieser Innenleiter mit dem Ende des Außenleiters des unteren Zweiges verbunden ist. Die Anordnung hat die Wirkung, daß die an Punkt I vorhandene, gegen Erde unsymmetrische Eingangsspannung am Punkt II in eine gegen Erde symmetrische Eingangsspannung umgewandelt ist. Wird nach bekannten Prinzipien dafür gesorgt, daß die zwischen den Leitern der symmetrischen Leitung, beginnend am Punkt II. liegenden Induktivitäten der aus den Außenleiterzweigen 4 und 5 gebildeten Symmetrierschleife so groß bemessen sind, daß ihre induktiven Widerstände größer sind als der auf den Verbindungspunkt Il der symmetrischen Leitung übertragene Anpassungswiderstand, so kann erreicht werden, daß sich die durch die Zweige 4, 5 der Symmetrierschleife gegebene Querinduktanz für die Übertragung nicht schädlich auswirkt.

Vom Punkt Il der Fig. 1 gelangt die nun symmetrische Eingangsspannung über die Trennkondensatoren 6 und 7 und die diese Kondensatoren enthaltende symmetrische Leitung zum Punkt 111. welcher der Eingangspunkt einer weiteren Symmetrierschleife mit den Zweigen 8 und 9 ist. Diese /weite Symmetrierschleife wirkt nun umgekehrt wie die erste, indem sie die am Punkt III erscheinende erdsymmetrische Eingangsspannung wieder auf eine erdunsymmetrische Eingangsspannung am Punkt IV zurückführt.

Am unsymmetrischen Leitungsende 10 der zweiten Symmetrierschleife ist also wieder die gleiche unsymmetrische Eingangsspannung vorhanden, wie sie dem Eingang des Leitungsciides 3 auf der linken Seite zugeführt wurde. Das Leitungsende 10 kann daher unmittelbar in Form einer koaxialen Leitung mit dem koaxialen Eingang Π des Funkgerätes verbunden werden.

Die für den Erfolg wesentliche Wirkung der Anordnung besteht nun darin, daß eine auf dem Außenleiter der Antennenleitung 2 induzierte erdunsymmetrische Spannung, die zwischen dem Außenleiter des unsymmetrischen Schleifenendes 3 und Erde bzw. Masse wirksam wird, als unsymmetrische Spannung über die Außenleiter der Zweige 4 und 5 zum Punkt Il gleichphasig übertragen wird und infolgedessen keinen Anteil zu der zwischen den Punkten Il und III übertragenen symmetrischen Spannung bildet. Wird nun zwischen den Punkten IH und IV die Umsymmetrierung wieder auf erdunsymmetrische Spannung vollzogen, so ist die erdunsymmetrische Ausgangsspannung am Punkt IV von den vom Außenleiter der Antennenleitung 2 gelieferten Komponenten vollständig befreit.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß zur vollständigen Abschirmung der Symmetrierschleifen nach außen eine leitende Hülle 19 vorgesehen ist, die auf ihrer rechten Seite mit dem Gerätechassis 20 galvanisch verbunden ist. An der linken Seite der Hülle ist ein Durchführungskondensator mit dem Dielektrikum 14 angedeutet, dessen äußere Belegung mit der Hülle 19 und dessen innere Belegung mit dem Außenleiter des Leitungsstükkes 3 in Verbindung steht. Für die an diesem Durchführungskondensator stehende Spannung gilt das gleiche, was schon für die vom Außenleiter der

Antennenleitung 2 gelieferte Eingangsspannung gesagt wurde, daß sie nämlich als unsymmetrische Spannung nicht auf den Punkt IV am rechten Linde der Anordnung übertragen wird.

Um >r^:t möpüchst kleinen geometrischen Ausmaßen der Symmetrierschleiien auszukommen, ist in F i g. I gezeigt, daß in dem vom Magnetfeld der Zweige der Symmetrierschleifen durchsetzten Raum je ein die magnetische Permeabilität erhöhender Körper 12 bzw. 13 angeordnet ist. Diese Körper können aus einem für die Verwendung bei Hochfrequenz geeigneten Ferrit bestehen.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Anwendung von Symmetrierschleifen zum Umsymmetrieren von einer erdunsymmetrischen auf eine erdsymmetrischc Anordnung oder umgekehrt bekannt ist. Hierzu sei beispielsweise auf die Deutsche Patentschrift 7 43 669 hingewiesen, in der eine Anordnung mit zwei hintereinandergeschalteten Symmetrierschleifen gezeigt ist, die im Aufbau der in F i g. 1 dargestellten Anordnung ähnlich ist. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß man Anordnungen mit Symmetrierschleifen bisher nur zum Zwecke der Umsymmetrierung (oder in abgewandelter Form mit Transformationsschleifen zur Widerstandstransformation) verwendet hat, jedoch nicht für Anordnungen, bei denen auf beiden Seiten koaxiale Leitungsanschlüsse desselben Wellenwiderstandes vorauszusetzen sind. Diese bekannten Anordnungen konnten daher keine Anregung zur Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problemes der Potentialtrennung bei Netzstromversorgung liefern.

Aus den an sich bekannten Zusammenhängen der Umsymmetrierung mit Symmetrierschleifen geht hervor, daß die symmetrischen Anpassungswiderstände an den Punktenil und III ebenso groß sind, wie die Anpassungswiderstände an den Punkten I und IV. Betragen die letzteren, wie es allgemein üblich ist, 60 Ω so sind die Anpassungswiderstände an den Punkten II und 111 auch 60 Ω.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die rechte Symmetrierschleife mit den Zweigen 8 und 9 über die galvanische Verbindung der leitenden Hülle 19 mit dem Außenmantel des unsymmetrischen Schleifenendes 10 ebenfalls mit einem Pol des Versorgungsnetzes galvanisch verbunden ist. Außerdem ist die linke Symmetrierschleife mit den Zweigen 4 und 5 über ihr unsymmetrisches Leitungsende 3 unmittelbar mit dem Außenleiter der Antennenleitung 2 galvanisch in Verbindung. Die Trennkondensatoren 6 und 7 müssen demnach so bemessen sein, daß sie die genügende Sicherheit gegen das Durchschlagen der Netzspannung zur Antennenleitung bieten.

Es ist vorteilhaft, die Kapazitäten dieser Trennkondensatoren 6 und 7 als Längsglieder eines die Schleifeninduktivität als Querglieder enthaltenden s aufzufassen und derartig zu bemessen daß in diesem π-Glied für ripc mittlere Frequenz -Jivorgeschenen Arbeitsfrequenzbereiches die Querinduktanzen durch die kapazitiven Längswiderstände korn pensiert sind.

Diese Zusammenhänge werden durch l· i g. 2 verdeutlicht. Darin sind übereinstimmende Teile mit der gleich: 11 Bezugs/eichen versehen wie in Fig. 1. Fig. 2 stelli im wesentlichen den mittleren Teil der Fig. 1 zwischen den Anschiußpunkten !I und III dar. Die au den beiden äußeren Suiten dieses Mittelstücke! vorhandenen Teile werden in Fig. 2 elektrisch gleich wertig vertreten durch die eingezeichneten Anpas sungswiderstände i5 und 16, welche den auf diese Punkte übertragenen Widerständen (Antennenwiderstund u.id Eingangswiderstand des Funkgerätes) entsprechen. Die Induktivität der Symmetrierschleife mil den Zweigen 4 und 5 ist in Fig. 2 mit 4, 5, die induktivität der Symmetrierschleife mit den Zweigen 8 und 9 ist in Fig. 2 mit 8, 9 bezeichnet. Zwischen den Punkten Il und III liegen dann die Leiter 17 und 18 der symmetrischen Verbindungsleitung, welche die Trennkondensatoren 6 und 7 enthalten. Man erkennt, daß die Querinduktivitäten 4, 5 und 8, 9 zusammen mit den Längskapazitäten der Kondensatoren 6 und 7 ein ;r-Filterglied bilden, welches Für eine mittlere Frequenz des zu übertragenden Arbeitsfrequenzbereiches in Resonanz sein soll, um optimale Übertragungseigenschaften zu sichern.

Bei Versuchen mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung haben sich besonders die Empfangseigenschaften handelsüblicher Farbfernsehempfänger wesentlich verbessern lassen, indem Störungen durch die unerwünschte Antennenwirkung des Außenleiters der koaxialen Antennenleitung unterbunden wurden. Dadurch konnte nicht nur eine Verbesserung hinsichtlich der Ausschaltung sogenannter Geister erzielt werden sondern es wurde auch eine Verbesserung der Auflösung in der Feinstruktur beobachtet, weil durch die unerwünschte Antennenwirkung der Antennenleitung eine Verschmierung mehrerer zeitlich aufeinanderfolgender Bilder eintrat, die die Auflösung herabsetzte.

Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann in sehr kostensparender Weise mit Hilfe der Technik gedruckter Schaltungen verwirklicht werden, wobei eine die erforderlichen Leitungen als Druckmuster tragende Leiterplatte so im Innern der leitenden Hülle 19 untergebracht ist. daß dadurch elektrisch in Annäherung die Verhältnisse koaxialer Leitungen nachgeahmt werden. Da die Anordnung dann wesentlich kostensparender ist als ein netzseitiger Trenntransformator, befriedigt sie ein echtes vorhandenes Bedürfnis.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Herstellung einer widerstandsangepaßten Hochfrequenz-Verbindung zwischen einer koaxialen Antennenleitung vorbestimmten Wellenwiderstandes und einem wellenwiderstandsgleichen koaxialen Eingang eines Funkgerätes mit wenigstens einem Trennkondensator für die Netzstromsperrung zwischen dem Funkgerät und der Antennenleitung, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende der Antennenleitung (2) und an den Eingang (11) des Funkgerätes Mittel zum Übergang von den koaxialen, also erdunsymmetrischen, Leitungen auf erdsymmetrische Leitungsstücke angeschlossen sind und je einer von zwei untereinander gleichen Trennkondensatoren (6, 7) in jedem Leiter (17, 18) der die Verbindung zwischen den genannten Umsymmetriermitteln bildeiiden, die genannten erdsymmetrischen Leitungsstücke enthaltenden symmetrischen Leitung liegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsymmetriermittel je eine Symmetrierschleife enthalten, welche mit ihren unsymmetrischen Leitungsenden (3 und U) elektrische Fortsetzungen der koaxialen Antennenleitung (2) bzw. des koaxialen Geräteanschlusses (11) bilden und deren Außenleiter ausgehend von der unsymmetrischen Seite sich in zwei gleichartige Zweige (4 und 5 bzw. 8 und 9) gabeln, von denen je einer die Fortsetzung des zugehörigen Innenleiters enthält, der an den freien Enden der Zweige aus seinem zugehörigen Zweige (4 bzw. 8) austritt und mit dem Ende des derselben Gabelung angehörenden anderen Zweiges (5 bzw. 9) verbunden ist, und daß die Leiter (17, 18) der symmetrischen Leitung die Paare der freien Enden der Zweige miteinander verbinden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leitern der symmetrischen Leitung liegenden Induktivitäten der aus den Außenleiterzweigen gebildeten Symmetrier· schleifen so groß bemessen sind, daß ihre induktiven Widerstände größer sind als die auf die Verbindungspunkte (Il bzw. III) der symmetrischen Leitung mit den Symmetrierschleifen übertragenen Anpassungswiderstände (15, 16).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vom Magnetfeld der Zweige der Symmetrierschleifen durchsetzten Raum je ein die magnetische Permeabilität erhöhender Körper (12,13) angeordnet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Trennkondensatoren (6,7) als Längsglieder eines die Schleifeninduktivitäten als Querglieder enthaltenden π-Filtergliedes so bemessen sind, daß in diesem π-GIied für eine mittlere Frequenz des vorgesehenen Arbeitsfrequenzbereiches die Querinduktanzen durch die kapazitiven Längswiderstände kompensiert sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter der Antennenleitung (2) bzw. der in diesen übergehende Außenleiter der unsymmetrischen Seite der antennenseitigen Symmetrierschleife über einen Kondensator (14) mit dem Chassis (20) bzw. Masseanschluß des Funkgerätes verbunden ist, während der Außenleiter der unsymmetrischen Seite der geräteseitigen Symmetrierschleife unmittelbar mit dem Chassis bzw. Masseanschluß in Verbindung steht.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrierschleifen einschließlich der Trennkondensatoren (6,7) und der zwischen den Zweigen der Symmetrierschleifen vorhandenen Verbindungsleitungen in einer geschlossenen leitenden Hülle (19) untergebracht sind, welche mit dem Chassis (20) leitend verbunden ist oder einen Teil des Chassis bildet.