DE2310885B2 - Verfahren zur Gleichstromfernspeisung in einem System zur Übertragung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie - Google Patents

Description

25

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gleichstromfernspeisung in einem System zur Übertragung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie mittels eines aus elektrischen Kabeln bestehenden Netzes, das aus einer Hauptebene und von dieser ausgehenden Nebenebenen, die wiederum von ihnen ausgehende Unterebenen haben, aufgebaut ist, mit welchem die Energie von einem Sender unter Zwischenschaltung von über Netzteile gespeisten Verstärkern zu Empfängern weitergegeben wird. J5

Derartige Übertragungsverfahren werden beispielsweise bei Kabelfernsehanlagen (CATV) benötigt. Die dazu gehörenden Anlagen bzw. Netze bestehen beispielsweise aus vier Ebenen. Die erste Ebene, die Hauptebene, hat in der heute vorgesehenen Konzeption etwa eine Länge von 5 km, auf denen zehn Verstärker vorgesehen sind. Von dieser Hauptebene gehen mehrere Nebenebenen ab, von denen jede etwa 1 km lang ist und mit drei Verstärkern bestückt wird. Die dritte Ebene hat als Unterebene eine Länge von etwa 150 m und wird passiv ausgeführt. Die Unterebenen gehen dabei von den Nebenebenen aus. Die vierte Ebene wird von den Hausanschlüssen gebildet.

Die Übertragung bei diesen Verfahren sieht ein Frequenzband bis zu 30Ci MHz vor. Der Bereich für die so CATV-Übertragung liegt dabei zwischen 30 und 300 MHz, während die darunterliegenden Frequenzen für andere Zwecke ausgenutzt werden können, wie beispielsweise für den Videotelefondienst.

Zur einwandfreien Übertragung der Hochfrequenz- ^r>5 Energie (HF-Energie) ist es erforderlich, daß dieselbe mittels Verstärkern immer auf einem Mindestpegel gehalten wird. Die Stromversorgung der Verstärker kann dabei über die hochfrequenten Signalwege oder über getrennte Leitungen erfolgen. Es ist auch to bekanntgeworden, die Verstärker aus einer zentralen Stromquelle mittels Wechselstrom zu versorgen, und zwar über die Hauptebene. Der Nachteil der Wechselstromspeisung besteht darin, daß erstens wegen der Forderung der phasenrichtigen Einspeisung und wegen b5 der Kurzschlußgefahr keine Zwischenspeisung möglich ist und daß zweitens jeweils eine Anpassung der Netztransformatoren in den Verstärkereinheiten an die jeweilige Spannung erforderlich ist oder daß die Transforrnatoreingangsspannungen einheitlich hinreichend hoch gewählt werden müssen. Infolgedessen treten schlechte Wirkungsgrade und hohe Störspannungen auf den Signalpfaden auf. Daneben gefährden die hohen Spannungen Montage- und Bedienungspersonal.

Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Stromversorgung der Verstärker (Druckschrift »Femseh-Ortsnetzanlage« der Firma Telefunken) besteht darin, den von einer zentralen Wechselstromquelle gelieferten Strom gleichzurichten und die Verstärker somit mittels Gleichstroms zu versorgen. Auch hier wird somit aus einer einzigen, zentralen Wechselstromquelle gespeist, so daß die gleichen Anpassungsschwierigkeiten gelten, wie sie oben aufgeführt sind. Eine Speisung aus einer einzigen durch Gleichrichtung gewonnenen Gleichstromquelle bringt den weiteren Nachteil, daß für die dann benötigten Versorgungsleitungen entweder große Kupferquerschnitte erforderlich sind oder es ergeben sich hohe gefährdende Eingangsspannungen an den Verstärkern.

Durch die Zeitschrift »Bulletin SEV 1970, Nr.22« ist ein Verfahren bekanntgeworden, wie es eingangs beschrieben ist. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Verstärker entweder direkt vom 220 V, 50 Hz Wechselstromnetz oder mittels Gleichspannung zentral gespeist. Für die Gleichstromfernspeisung ist also nur eine einzige zentrale Stromquelle vorgesehen, so daß bezüglich der Versorgungsleitungen die obigen Ausführungen gelten. Darüber hinaus müssen an diese zentrale Stromquelle bezüglich der Höhe der gelieferten Spannung ständig große Anforderungen gestellt werden, damit sichergestellt ist, daß auch die am weitesten von der Stromquelle entfernten Verstärker stets ausreichend versorgt werden. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß überhaupt nur eine zentrale Stromquelle vorgesehen ist, bei deren Ausfall das gesamte CATV-Netz zusammenbricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gleichstromfernspeisung eines CATV-Netzes anzugeben, bei dem an die Gleichstromversorgung der Verstärker keine hohen Anforderungen gestellt werden und mit dem eine erhöhte Sicherheit bezüglich des Ausfalls dieser Stromversorgung gegeben ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für die Gleichstromfernspeisung der Verstärker mehrere, über das gesamte Netz verteilte Gleichstromquellen verwendet werden, daß alle Nebenebenen mit den Hauptebenen über Dioden verbunden werden, die so geschaltet sind, daß ein Strom nur von einer Nebenebene in dia Hauptebene fließen kann, und daß die Netzteile aller Verstärker als geschaltete Netzteile ausgebildet sind.

Der Vorteil eines solchen Verfahrens ist in der Vielzahl von über das ganze CATV-Netz verteilten Gleichstromquellen in Verbindung mit den geschalteten Netzteilen zu sehen. Die geschalteten Netzteile haben eine konstante Leistungsaufnahme, so daß den Gleichstromquellen stets eine konstante Leistung entnommen wird. Diese Leistung bleibt auch dann konstant, wenn die Speisespannung schwanken sollte, was beispielsweise beim Einschalten neuer Verbraucher oder beim Abschalten anderer Verbraucher infolge eines Fehlers auftreten kann. Das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet dementsprechend stets mit hohem Wirkungs-

grad bei nahezu allen Eingangsspannungen der Netzteile, die sich dementsprechend um Vielfache ändern können. Geschaltete Netzteile sind an sich bekannt (Sieinens-Bauteile-Informalioncn, 1967, Seite 143-149).

Durch den Einsatz mehrerer über das Netz verteilter Gleichstromquellen wird die Sicherheit der Stromversorgung erheblich erhöht, da beim Ausfall einer Stromquelle die Leistung von den anderen Stromquellen aufgebracht werden kann. Da die geschalteten Netzteile ··- wie bereits erwähnt — eine konstante Leistungsaufnahme haben, brauchen an die Güte und Größe der Gleichstromquellen keine hohen Anforderungen gestellt zu werden. Es können vielmehr problemlos die unterschiedlichsten Gleichstromquellen über das Netz verteilt eingesetzt werden, ohne daß der Wirkungsgrad des Verfahrens beeinträchtigt wird.

Um sicherzustellen, daß im Falle eines Fehlers, beispielsweise eines Kurzschlusses in einer der Nebenebenen bzw. beim Ausfall der Speisespa.inungsquelle dieser Ebenen, eine Belastung der Hauptebene durch diese Nebenebenen nicht eintritt, sind die Nebenebenen gegenüber den Hauptebenen durch die Dioden abgesichert, die so geschaltet sind, daß ein Strom nur in Richtung auf die Hauptebene zu fließen kann und nicht von der Hauptebene in die Nebenebenen hinein.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Netzes zur Durchführung des Verfahrens. In F i g. 2 ist ebenfalls schematisch eine Verstärkereinheit dargestellt und Fig. 3 gibt eine Schaltung eines Netzteiles wieder.

Mit 1 ist ein Sender bezeichnet, von welchem HF-Signale an die mit 2 bezeichneten Verbraucher weitergegeben werden sollen.

Für den Transport der HF-Energie wird dabei ein Kabelnetz verwendet, das aus der Hauplebene 3, den Nebenebenen 4 und den Unterebenen 5 sowie den Hausanschlüssen besteht. Im Vorlauf der Kabelstrecken sind dabei Verstärker 6 eingeschaltet, durch welche die HF-Energie auf dem erforderlichen Mindestpegel gehalten wird. Die Verstärker werden durch Gleichstromquellen 7, von denen eine beliebige Anzahl

ίο vorgesehen sein kann, gespeist. Die Dioden 8 zwischen Hauptebene 3 und Nebenebenen 4 verhindern, daß ein Strom von der Hauptebene in die Nebenebenen fließen kann.

Eine Verstärkereinheit 6 besteht gemäß Fig. 2 aus

π einem geschalteten Netzteil 9 und dem eigentlichen Verstärker 10. Das Netzteil 9 liefert dabei dem Verstärker stets eine konstante Spannung U,\, die unabhängig von der Eingangsspannung Uides Net/.leiles ist, da dieses, wie bereits weiter oben erwähnt, der

2(> speisenden Stromquelle stets eine konstante Leistung entzieht.

Fig. 3 gibt eine Schaltung an, wie das geschaltete Netzteil beispielsweise aufgebaut sein kann, wobei selbstverständlich diese Schaltung nur ein Ausführungs-

J) beispiel ist. Es ist insbesondere nicht unbedingt erforderlich, daß die Eingangsspannung Ui; immer höher als die Ausgangsspannung U,\ ist.

Das geschaltete Netzteil 9 ist ein im Handel erhältliches Bauteil, dessen Darstellung in F i g. 3, wie

μ bereits erwähnt, nur als Ausführungsbeispiel zu sehen ist. In dieser Darstellung ist mit 11 eine Steuereinheit bezeichnet, die den Schalter 12, der als elektronischer Schalter ausgebildet, beispielsweise als Transistor, steuert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gleichstromfernspeisung in einem System zur Übertragung und Verteilung von Hochfrequenz-Energie mittels eines aus elektrischen Kabeln bestehenden Netzes, das aus einer Hauptebene und von dieser ausgehenden Nebenebenen, die wiederum von ihnen ausgehende Unterebenen haben, aufgebaut ist, mit welchem die Energie von einem Sender unter Zwischenschaltung von über Netzteile gespeisten Verstärkern zu Empfängern weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gleichstromfernspeisung der Verstärker (10) mehrere über das gesamte Netz verteilte Gleichstromquellen (7) verwendet werden, daß alle Nebenebenen (4) mit den Hauptebenen (3) über Dioden (8) verbunden werden, die so geschaltet sind, daß ein Strom nur von einer Nebenebene in die Hauptebene fließen kann, und daß die Netzteile aller Verstärker als geschaltete Netzteile (9) ausgebildet sind.