DE2365146C3

DE2365146C3 - Vorrichtung zum breitbandigen Ankoppeln einer oder mehrerer abzweigender koaxialer Leitungen an ein durchgehendes, Hochfrequenz führendes Koaxialkabel

Info

Publication number: DE2365146C3
Application number: DE19732365146
Authority: DE
Inventors: Christian 3202 Bad Salzdefurth Hermel
Original assignee: Hans Kolbe and Co
Current assignee: Hans Kolbe and Co
Priority date: 1973-12-29
Filing date: 1973-12-29
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE2365146B2; DE2365146A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum breitbandigen Ankoppeln einer oder mehrerer abzweigender koaxialer Leitungen an ein durchgehendes, Hochfrequenz führendes Koaxialkabel, insbesondere für den VHF- und UHF-Bereich, bei der jede abzweigende Leitung über ein zugehöriges Abzweigelement an das durchgehende Kabel angeschiossen ist, wobei sämtliche Abzweigelementc in Kettenschaltung angeordnet sind.

Solche Vorrichtungen oder Schaltungsanordnungen werden u. a. in Geräten einer Kabelfernsehanlage benötigt, bei der in der Sendestelle die einzelnen Rundfunk- und Fernsehkanäle auf das abgehende, breitbandige VHF-Kabel eingespeist werden. Entsprechend dem bisherigen Stand der Technik erfolgt diese Einspeisung mit Hilfe der sogenannten »Z-Technik«.

Weil man in der Anfangszeit der Gemeinschaftsantennenanlagen wegen der damals geringeren Leistungsfähigkeit der Verstärker nur möglichst wenig HF-Signalleistung verlieren durfte, war man gezwungen, die Verstärkerausgänge direkt dem abgehenden Kabel parallel zu schalten und sie auf dieses anzupassen, Bei frequenzmäßig benachbarten Kanälen kann deshalb die ungenügende Entkopplung zwischen den Verstärkern zu Freqüeiizgangverzerrungen führen. Der gravierende Mangel bei diesem Verfahren ist jedoch, daß aus der Gemeinschaftsantertnenanlage zur Sendeslclle zurück* laufende Echos dort nicht genügend absorbiert werden, sondern sich nur um ca. 6 dB abgeschwächt als MHfIuQ den an beiden Ausgängen des durchgehenden Kabels austretenden Signalen überlagern. Es sind auch Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art für Gemeinschaftsantennenanlagen bekannt, bei denen das durchgehende Kabel eine Stammleitung ist in die an mehreren verteilten Stellen in Kettenschaltung Stichleitungsdosen als Abzweigelemente eingebaut sind. Auch ist eine ähnliche Schaltung mit kapazitiver Ankopplung von Bereichs- oder Kanalverstärkern bekannt (DE-OS 19 30 569). Diese bekannten Schaltungen weisen jedoch eben die geschilderten Nachteile von Reflexionen, Rückwirkungen und mangelnder Bandbreite auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, den hohen Anforderungen einer Kabelfernsehanlage genügende Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der jedoch die Nachteile der bisher angewandten Z-Technik vermieden werden, nämlich eine breitbandige, wenigstens annähernd reflexions- und rückwirkungsfreie Ankopplung ermöglicht wird. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht daß in jedem Abzweigelement der Innenleiter des durchgehenden Koaxialkabels in Reihe mit der Primärwicklung eines Übertragers geschaltet und zu der von der Primärwicklung galvanisch getrennten Sekundärwicklung des Übertrages ein ohmscher Widerstand para'rel geschaltet ist dessen Wert wenigstens annähernd gleich dem Wellenwiderstand der zugehörigen abzweigenden Leitung ist wobei ein Ende des ohmschen Widerstands und ein Ende der Sekundärwicklung des Übertragers an Masse und das andere Ende des ohmschen Widerstandes gemeinsam mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Übertragers an den Innenleiter der zugehörigen abzweigenden Leitung angeschiossen ist Werden mit Wdas Verhältnis der Windungszahl der Sekundärwicklung des Übertragers zur Windungszahl der Primärwicklung des Übertragers, mit Z, der Wellenwiderstand der abzweigenden Leitung und mit Z₀ der Wellenwiderstand des durchgehenden Kabels bezeichnet, so zeigt sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der Vorrichtung sich die Koppeldämpfung a,_o zwischen dem durchgehenden Kabel und der angepaßten, abzweigenden Leitung zu

fl,„ = - 20 log

2 iv

Z_n

ergibt. Bei jedem Abzweigelement transformiert sich die Parallelschaltung aus dem ohmschen Widerstand und der Impedanz der abzweigenden Leitung als sehr niederohmiger Serienwiderstand in das durchgehende Koaxialkabel, weil die Sekundärwicklung des Übertragers eine größere Windungszahl aufweist als die Primärwicklung. Der ohmsche Widerstand absorbiert die nichtübertragene Leistung und sorgt so für eine wellenwiderstandsgerechte Anpassung der abzweigenden Leitung bei praktisch frequenzunabhängiger Auskoppeldämpfung und geringstmöglichem Reflexionsfaktor.

Überträgt jede abzweigende koaxiale Leitung nur einen vorgegebenen Teilfrequenzbereich, so kann die Anzahl der in Kettenschaltung schaltbaren Abzweigelemente und damit die Anzahl der anschließbaren abzweigenden Leitungen in Weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch wesentlich erhöht werden, daß jede abzweigende Leitung über einen Bandpaß an das zugehörige Abzweigelement angeschiossen ist und der Bandpaß so bemessen ist, daß er an seinen mit dem

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JO

Abzweigelement direkt verbundenen Anschlußstellen in seinem Sperrbereich niederohmiges Verhalten aufweist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten und insbesondere weitere Vorteile und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung werden im folgenden erläutert durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltungsschema eines Beispiels einer Anordnung gemäß dem ■ geschilderten bekannten Verfahren,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 wird zunächst ein Anwendungsbeispiel der π bekannten Z-Technik dargestellt Rundfunkbereichsverstärker RV und Fernsehkanal verstärker KV sind mit ihren Ausgängen direkt mit der sogenannten »Z-Schiene«, dem durchgehenden Kabel K, verbunden und auf dieses, also auf den halben Wert der Impedanz des durchgehenden Kabels, angepaßt. Jeder Verstärkerausgang enthält einen für das zu übertragene'-3 Frequenzband bemessenen Bandpaß, dessen direkt mit dem durchgehenden Kabel verbundenes Klemmenpaar im Sperrbereich hochohmiges Verhalten zeigen muß.

Alle bereits erwähnten Nachteile dieses Ankopplungsverfahrens haben ihre Ursache darin, daß die Verstärkerausgänge direkt mit dem durchgehenden Kabel verbunden sind, sozusagen die festestmögliche Koppelung mit diesem aufweisen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine losere Ankopplung der abzweigenden Leitungen an das durchgehende Kabel zu erreichen. Eine solche Maßnahme erfordert zwar höhere Verstärkerausgangspegel, die aber bei der Qualität der heutigen Verstärker in ausreichendem Umfang möglich sind.

Nach der Erfindung wird die losere Ankopplung der abzweigenden Leitungen an das durchgehende Kabel entsprechend F i g. 2 mit transformatorischen Abzweigelementer erreicht.

Gewählt wurde eine Übertragerschaltung, bei der nur niederohmige Impedanzen transformiert werden, weil damit die bei HF-Anwendungen von Transformatoren typischen Probleme möglichst gering bleiben.

Die Ankopplungsanordnung nach der Erfindung besteht zunächst aus der Kettenschaltung der erforderlichen Anzahl von Abzweigelementen AZ₁, AZ,... AZ^

Wie Fig. 2 schematisch zeigt, ist jede abzweigende Leitung L₁, L₁... L_n über ein zugehöriges Abzweigelement AZu AZ,... AZ_n o.n das durchgehende Koaxialkabei K angeschlossen. Unter Auslassung der später beschrieLenen Bandpässe BPu BP,... BP_n ist in jedem Abzweigelement AZ, der Innenleiter Ka des durchgehenden Koaxialkabels K in Reihe mit der Primärwicklung eines Übertragers Ü_u 0,...O_n geschaltet. Zu der von der Primärwicklung galvanisch getrennten Sekundärwicklung des Übertragers 0, ist wiederum ein ohmscher Widerstand Rp_u Rp₁... Rp₁, parallel geschaltet, dessen Wert wenigstens annähernd gleich dem Wellenwiderstand Z, der zugehörigen abzweigenden Leitung L/ist, wie im folgenden noch näher erläutert wird. Dabei ist ein Ende des ohmschen Widerstands Rp-, an Masse und das andere Ende an den Innenleiter 2 der zugehörigen abzweigenden Leitung L/angeschlossen.

Beim einzelnen Abzweigelement AZi transformiert sich die Parallelschaltung aus dem ohmschen Widerstand /?p,und der angeschlossenen Impedanz Z,-als sehr niederohmiger Serienwiderstand in das durchgehende

_4n Kabel, weil die Sekundärwicklung des Übertragers O, eine größere Windungszahl aufweist als die Primärwicklung, Der ohmsche Widerstand Rp, absorbiert die nicht übertragene Leistung und sorgt so für eine wellenwiderstandsrichtige Anpassung der abzweigenden Leitung.

Einen genaueren Überblick über die Funktion der Schaltung liefert die Analyse eines Abzweigelementes AZ, unter der idealisierenden Annahme eines verlustlosen Übertragers O, und mit der Zusatzbedingung, daß der Widerstand Rp, immer für optimale Anpassung der abzweigenden Leitung dimensioniert ist:

„ ₌ 2 W² ■ Z₀ ■ Z₁ .

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2	W²	-Z₀-Z₁
	1	*z, .*
4	W²	Z₀ ·

Reflexionsfaktor an jedem Ausgang des durchgehenden Kabels

W - 4 W² Z₀-Z, A W²-Z₀ '

Übe.iragungsfaktor auf dem durchgehenden Kabel

W„, = ±

2 W

Übertragungsfaktor zwischen der abzweigenden Leitung und je einem Ausgang des durchgehenden Kabels

Wl

W\

Dabei bedeutet:

W\ Windungszahl der Primärwicklung des Übertragers Ü,

W2 Windungszahl der Sekundärwicklung, Zo Wellenwiderstand des durchgehenden Kabels, Z, Wellenwiderstand der abzweigenden I .eitung.

Auffällig ist das Resultat, daß die Re/lexionsdämpfung a„=20 log r_o an den beiden Ausgängen des durchgehenden Kabels immer doppelt so groß ist wie die Koppeldämpfung a,_D 20 log IV_1n zwischen durchgehendem Kabel und abzweigender Leitung, also

a₀ = 2a,_o.

Diese Relation ist unabhängig vom Wert der Impedanz Z, und vom Übersetzungsverhältnis W, liefert also eine bequeme Richtlinie für die Wahl der erforderlichen Kcppeldämpfung a_lo. Außsrdem folgt als Reflexionsfaktor auf dem durchgehenden Kabel für den ungünstigsten Fall des Leerlaufs am Abzweigelement

2 W²

z_t

d. h. die Anpassung auf dem durchgehenden Kabel kann sich um maximal 6 dB verschlechtern, wieder unabhängig vom Wert der Impedanz Z,-und Vom Übersetzungsverhältnis W. Es ergibt sich also, daß hochohmige Fehlanpassungen am Abzweigelement vermieden werden müssen.

Die technische Realisierbarkeit des geschilderten

Abzweigelements ist recht gut. So konnte im VHF/ UHF-Bereich ein Abzweigelement mit einem rechnerischen Wert der Auskoppeldämpfung von 15,6 dB aufgebaut werden, dessen nahezu frequenzunabhängiger Verlauf der gemessenen Auskoppeldämpfung um nicht mehr als 0,5 dB über dem Rechenweg lag.

Vorteilhaft bei diesem Abzweigelement ist, daß die Primärwicklung des Übertragers Ü-, nur aus einem geraden Stück Leiter zu bestehen braucht, das man durch ein Ferritrohr schiebt Unterhalb der Grenzfrequenz des Übertragers (7,· sinkt nur dessen Auskoppeldämpfung a-,ο ab, während das von der abzweigenden Leitung galvanisch getrennte, durchgehende Kabel weiterhin Signale übertragen kann.

Bei der Kettenschaltung entsprechend F i g. 2 addie- is ren sich auf dem durchgehenden Kabel die von den einzelnen Abzweigelenienten AZt, AZ-,... AZ_n herrülv fenden Dämpfungen und Ahpassüngsfehlef.

Wird jede abzweigende Leitung L-, nur zur Übertragung eines bestimmten Frequenzintervalls benutzt, Bei der erfindungsgemäßen Koppelanofdnung läßt sich also die Anzahl der abzweigenden Leitungen erheblich steigern, wenn diese nur bestimmte vorgegebene Frequenzbänder zu übertragen brauchen.

Bei genügend hoher Auskoppeldämpfun& a/„ kann auf die Bandpässe ganz verzichtet werden. Das isl besonders dann vorteilhaft, wenn das durchgehende Kabel nur mit einem Ausgang die artgeschlossene Kabelfefnsehanlage versorgt. Der Abschluß des anderen Ausganges kann hier nämlich zur Kompensation von Restfehlern auf dem durchgehenden Kabel mit herangezogen werden.

F i g. 3 zeigt ein nach der Erfindung aufgebautes Ausführungsbeispiel, bei dem das durchgehende Kabel K bei Ka an den Verstärkerausgängen durchgeschleift wird. Mit diesem Beispiel soll darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Ankopplungsanordhühg konstruktiv und elektrisch verträglich ist mit Koppelanordnungen, die nach der Z^Technik ausgeführt sind. Das hat zur Folge, daß ein vorhandenes Gehäuse-

UdIIIt nanu mall mn

i»mi>j gi»t*igii\.t gi>*ru

Bandpasses ßP/im Abzweigelement AZi erreichen, daß die abzweigende Leitung das durchgehende Kabel hur in dem Frequenzintervall nennenswert belastet, für dessen Übertragung sie vorgesehen ist. Dieser Effekt wird erreicht, wenn jedes Abzweigelement außerhalb des Durchlaßbereiches der abzweigenden Leitung möglichst kurzgeschlossen wird. Dazu ist der Bandpaß so bemessen, daß das mit dem Abzweigelement direkt verbundene Klemmenpaar des Bandpasses in dessen Sperrbereich niederohmiges Verhalten zeigt

werden muß, wenn z. B. aus Anpassungsgründen auf eine erfindungsgemäße Ankopplungsanordnung übergegangen wird.

Die Abzweigelemente können infolge ihrer geringen Abmessungen leicht vor dem Verstärkerausgang untergebracht werden. Abgeändert werden muß lediglich der Ausgangsbandpaß, wobei die in einem größeren Wertebereich frei wählbare Impedanz Z, am Abzweigelemerii die Dimensionierung des Bandpasses und die Einstellung der Auskoppeldämpfung erleichtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum breitbandigen Ankoppeln einer oder mehrerer abzweigender koaxialer Leitungen an ein durchgehendes, Hochfrequenz führendes Koaxialkabel, insbesondere für den VHF- und UHF-Bereich, bei der jede abzweigende Leitung über ein zugehöriges Abzweigelement an das durchgehende Kabel angeschlossen ist, wobei sämtliche Abzweigelemente in Kettenschaltung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abzweigelement (AZj) der Innenleiter (Ka) des durchgehenden Koaxialkabels (K) in Reihe mit der Primärwicklung eines Übertragers (ÜJ ts geschaltet und zu der von der Primärwicklung galvanisch getrennten Sekundärwicklung des Obertragers ein ohmscher Widerstand (RpJ parallel geschaltet ist, dessen Wert wenigstens angenähert gleich d?Ti Wellenwiderstand (ZJ der zugehörigen abzweigenden Leitung (LJ ist wobei ein Ende des ohmschen Widerstands und ein Ende der Sekundärwicklung des Übertragers an Masse und das andere Ende des ohmschen Widerstands gemeinsam mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Übertragers an den Innenleiter (2) der zugehörigen abzweigenden Leitung angeschlossen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede abzweigende koaxiale Leitung einen vorgegebenen Teilfrequenzbereich überträgt dadurch gekennzeichnet, daß jede abzweigende Leitung (L₁) über einen Banapaß (BPJ an das zugehörige Abzweigelement (AZJ angeschiossen >st und der Bandpaß so bemessen ist daß er a.i seinen mit dem Abzweigelement direkt verbundenen An jhlußstellen in seinem Sperrbereich niederohmiges Verhalten aufweist.