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Vorrichtung zum Aufteilen von Hochfrequenz energie mit einem Übertrager
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie
mit einem Übertrager, der zwei auf einem ferromagnetischen Kern befindliche und
in Serie geschaltete Wicklungen hat, deren Verbindungsstelle einen Eingang zum Zuführen
der aufzuteilenden Hochfrequenzenergie und deren Enden je einen Ausgang zum Abnehmen
je eines Energieanteils bilden.
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Zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie in zwei oder mehrere Energieanteile,
die gleich groß oder auch verschieden groß sein können, sind zahlreiche Vorrichtungen
bekannt. Die Technik der Fernseh-Gemeinschaftsantennenanlagen erfordert unter anderem
eine Vorrichtung zum Aufteilen der Fernsehsignalenergie, die richtungsabhängige
Dämpfungswerte aufweist. Bei einem Einfach-Abzweiger soll beispielsweise die Dämpfung
zwischen dem Eingang und einem ersten Ausgang (= Durchgangsdämpfung) der Vorrichtung
sehr gering sein, während die Dämpfung zwischen dem Eingang und einem als Abzweig
bezeichneten-zweiten Ausgang (= Abzweigdämpfung) einen mittleren Wert und die Dämpfung
zwischen den beiden Ausgängen (= Richtdämpfung) einen möglichst hohen Wert haben
sollen.
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Vorrichtungen
Vorrichtungen, die diese Bedingung erfüllen,
lassen sich mittels Richtkoppler oder Ubert.ager realisieren, wobei jedoch zu beachten
ist, daß Richtkoppler die erforderlichen Dämpfungswerte in dem von etwa 40 MHz bis
900 MHz reichenden Fernsehfrequenzband kaum erreichen können.
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Es ist beispielsweise ein Zweifachverteiler zur gleichmäßigen Aufteilung
von Fernsehsignalenergie auf zwei Fernsehempfangsgeräte bekannt (DT-OS 1 807 938),
der einen Übertrager mit hohlzylindrischem Ferritkern mit zwei auf dem Kern befindlichen
und in Reihe geschalteten Wicklungen gleicher Windungszahl enthält. Ein solcher
Verteiler erfüllt zwar die normalerweise an ihn gestellten Forderungen. Er ist aber
nicht geeignet, Fernsehsignalenergie ungleichmäßig bzw. asymmetrisch aufzuteilen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum asymmetrischen
Aufteilen von Hochfrequenzenergie zu schaffen, die mit einem verhältnismäßig einfachen
Übertrager auskommt und die eine verhältnismäßig hohe Entkopplung zwischen den Ausgängen
der Vorrichtung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß zum asymmetrischen Aufteilen der Hochfrequenzenergie
bei gleichzeitiger hoher Entkopplung zwischen den beiden Ausgängen des Übertragers
die Windungszahi der einen Ubertragerwicklung größer als die der anderen Ubertragerwicklung
ist und daß an der Übertragerwicklung mit
mit der größeren Windungszahl
der kleinere Energieanteil und an der Ubertragerwicklung mit der kleineren Windungszahl
der größere Energieanteil abgenommen wird.
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Eine Vorrichtung mit den vorgenannten Merkmalen führt trotz des asymmetrischen
Aufbaus zu vergleichsweise guten Dämpfungswerten.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine
Fehlanpassung zwischen dem Eingang des Ubertragers und einer mit dem Eingang verbundenen
Hochfrequenzleitung durch Widerstände weitgehend kompensieren. Dadurch ist in der
Regel eine weitere Verbesserung der Dämpfungswerte möglich.
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In einer weiteren Ausgestaitung der Erfindung hat der ferromagnetische
Kern des Ubertragers die Form eines Hohlzylinders, und die einzelnen Windungen der
beiden Wicklungen sind durch das Loch des Kerns.hindurch und um dessen Mantelfläche
herum gewickelt. Auf diese Weise läßt sich der. für die Vorrichtung benötigte Ubertrager
verhältnismäßig einfach herstellen.
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Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 ein Anschlußschema für einen asymmetrischen Verteiler bzw. einen richtungsabhängigen
Abzweiger, Fig. 2 ein Wicklungsschema für einen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendeten Ubertragèr, Fig. 3
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung
eines Ubertragers nach Fig. 2, Fig. 4 ein Schaltbild einer Vorrichtung in einer
anderen Ausführungsform mit Widerständen zur Kompensation einer Fehlanpassung, Fige
5 ein Schaltungsschema für eine Antennen-Durchschleifsteckdose mit richtungsabhängiger
Dämpfung für Gemeinschaftsantennenanlagen und Fig. 6 ein vollständiges Schaltbild
eines asymmetrischen Verteilers mit Übertragung einer Fernspeisespannung.
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In Fig. 1 ist mit V ein asymmetrischer Verteiler oder ein Abzweiger
für Fernseh-Gemeinschaftsantennenanlagen bezeichnet, dessen Eingang E mit einer
die aufzuteilende Fernsehenergie heranführenden Hochfrequenzleitung L1 verbunden
ist. An zwei Ausgänge A1 und A2 der Vorrichtung V schließt sich je eine Hochfrequenzleitung
L2, L3 an, die unterschiedliche Hochfrequenzenergieanteile weiterführen. Soll die
Vorrichtung beispielsweise als richtungsabhängiger Abzweiger arbeiten, so soll zwischen
dem Eingang E und dem Ausgang A1 eine Durchgangsdämpfung DD von zum Beispiel kleiner
als 1 dB, zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A2 eine Abzweigdämpfung DA von
zum Beispiel 15 dB und zwischen den Ausgängen A1 und A2 eine Richtdämpfung DR von
mehr als 30 dB herrschen. Die Richtdämpfung DR ist ein Maß für die gegenseitige
Entkopplung zwischen den an die Ausgänge A1 und A2 angeschlossenen Verbrauchern.
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Die
Die Vorrichtung zum asymmetrischen Aufteilen der
Hochfrequenzenergie ist im einfachsten Falle ein in Fig. 2 gezeigter Übertrager,
bei dem sich auf einem ferromagnetischen Kern zwei Übertragerwicklungen W1 und W2
befinden. Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Übertragerwicklungen W1, W2
bildet einen Eingang E10 und die freien Wicklungsenden je einen Ausgang A10 und
A20. In einer praktischen Ausführungsform hat der Übertrager U einen ferromagnetischen
Kern F (Fig. 3), der die beiden Übertragerwicklungen W1 und W2 trägt.
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In dieser besonders einfachen Ausführungsform kann der aber trager
U in einer Stichleitungssteckdose bzw. Antennen-Endsteckdose einer Gemeinschaftsantennenanlage
als Vorrichtung zum asymmetrischen Aufteilen von Fernsehsignalenergie dienen.
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In einem praktisch erprobten Beispiel hat der ferromagnetische Kern
F eine Länge von 5 mm und einen Außendurchmesser von 3,5 mm. Die Windungszahl der
Übertragerwicklung W1 beträgt beispielsweise eine 3/4 Windung und der Übertragerwicklung
W2 1 3/4 Windungen. Der Ausgang A10 dient dann zum Anschließen eines Fernsehempfängers
und der Ausgang A20 zum Anschließen eines Rundfunkempfängers. Während der mit dem
Fernsehempfänger zu verbindende Ausgang A10 beispielsweise eine Energie von - 2
dB erhält, liefert der mit dem Rundfunkempfänger zu verbindende Ausgang A20 eine
Hochfrequenzenergie von - 6 dB. Die verhältnismäßi-g hohe Entkopplung (Richtdämpfung)
zwischen den beiden Ausgängen A10 und A20 kommt dadurch zustande,daß bei Spielsweise
ein von dem Ausgang A20 her in die Ubertragerwicklungen
wicklungen
W2 und W1 fließende Strom in der Übertragerwicklung W1 eine Spannung induziert,
die die gleiche Richtung wie die Spannung an der Wicklung W2 hat, die aber einen
Strom zur Folge hat, der dem zuerst genannten Strom entgegengesetzt ist.
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Eine gegenüber der Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3 verbesserte Vorrichtung
zeigt die Fig. 4. Darin sind für gleiche Teile wie in Fig. 2 gleiche Bezugszeichen
verwendet. Die Vorrichtung ist in Fig. 4 mit V1 bezeichnet und durch strichpunktierte
Linien unrahmt. Der wesentliche Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2
besteht darin, daß zusätzlich zwei Widerstände R1 und R2 vorgesehen sind. Während
der Widerstand R1 der Ubertragerwicklung W2 mit der höheren Windungszahl parallel
geschaltet ist, liegt der andere Widerstand R2 zwischen dem dieser Übertragerwicklung
zugehörigen Ausgang A20 und Masse.
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Die Widerstände R1 und R2 dienen zur Korrektur der Anschlußdämpfung
DA und zur Verbesserung der Anpassung am Ausgang A20 der Vorrichtung V, wobei der
Widerstand R2 im wesentlichen für.
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die verbesserte Anpassung und der Widerstand R1 für die-Korrektur
der Anschlußdämpfung zuständig ist. Beide Widerstände R1 und R2 dienen gleichzeitig
zur Erhöhung der Richtdämpfung DR.
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Geht man davon aus, daß die mit dem Eingang E10, dem Ausgang A10 und
dem Ausgang A20 verbundenen Hochfrequenzleitungen einen Wellenwiderstand von zum
Beispiel.75 n haben, dann ergäbe sich ohne die Widerstände R1 und R2 eine gewisse
Fehlanpassung, weil die Übertragerwicklungen Wl und W2, bezogen auf den Eingang
Elo, in parallelen Zweigen liegen. Diese Fehlanpassung bewirkt an sich
sich
eine Erhöhung der Richtdämpfung zwischen den beiden Ausgängen A10 und A20. Durch
die Einfügung der Widerstände R1 und R2 wird jedoch ein Umgehungsweg geschaffen,
der die äußere Anpassung verbessert.
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Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung kann beispielsweise als breitbandiger
richtungsabhängiger Abzweiger dienen, wobei die Übertragerwicklung W1 des Übertragers
U beispielsweise 0,5 Windungen und die Übertragerwicklung W2 6,5 Windungen hat.
Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich eine Durchgangsdämpfung DD von ungefähr
0,8 dB, eine Abzweigdämpfung DA von ungefähr 18 dB und eine Richtdämpfung DR von
weit über 30 dB erreichen.
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Die Vorrichtung nach Fig. 4 kann auch in einer Antennen-Durchschleifsteckdose
einer Gemeinschaftsantennenanlage verwendet werden; vgl. Fig. 5. In diesem Fall
wird ein Teil der über die Leitung L10 herangeführten Fernsehsignalenergie an dem
Ausgang A20 der Vorrichtung V1 abgegeben. An diesen Ausgang schließen sich ein auf
die Frequenzen des UKW-Rundfunkbereiches abgestimmtes Bandfilter BF und ein auf
die gleichen Frequenzen abgestimmter Saugkreis SK in der Weise an, daß an einem
Ausgang RA des Bandfilters BF ein Rundfunkempfänger und an einem Ausgang TV des
Saugkreises SK ein Fernsehempfänger betrieben werden kann. Durch eine Variation
der Windungszahl der Übertragerwicklung W2 lassen sich zwischen dem.Eingang E10
und dem Ausgang A20 der Vorrichtung V1 Abzweigdämpfungen zwischen 6 dB bis etwa
30 dB erreichen.
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Eine
Eine Vorrichtung zum Aufteilen von Fernsehsignalenergie,
die auch den Anforderungen an solche Vorrichtungen in Ortsgemeinschaftsantennenanlagen
gerecht wird, ist in dem Schaltbild in Fig. 6 dargestellt. In diesem Schaltbild
ist der Eingang mit Eloo, ein Ausgang mit A100 und der andere Ausgang mit A200 bezeichnet.
Zum Zuführen der aufzuteilenden und der weiterzuleitenden Hochfrequenzenergie dienen
in diesem Falle Koaxialkabel K1, K2.und K3. Die Vorrichtung nach Fig. 6 enthält
als wesentlichen Bestandteil eine Vorrichtung V1 nach Fig. 4, die in rig. 6 durch
strichpunktierte Linien umrahmt ist. Der zwischen den Übertragerwicklungen W1 und
W2 befindliche Anschluß, der den Eingang der Vorrichtung V1 bildet, ist in diesem
Beispiel mit einer Anzapfung Z eines Anpassungsübertragers 82 verbunden. Der Anpassungsübertrager
U2 ist vorzugsweise ein Spartransformator, .dessen eines. Ende über einen Kondensator
C1 mit dem Eingang E100 der Vorrichtung verbunden ist und dessen anderes Wicklungsende
auf dem Massepotential liegt. Mit dem Anpassungsübertrager U2 wird eine Anpassung
des Wellenwiderstandes des Kabels K1 an den Eingang der Vorrichtung V erreicht.
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Die freien Wicklungsenden der Ubertragerwicklungen W1 und W2 des flbertragers
U stehen über je einen Kondensator C2 und C3 mit je einem Ausgang A100 und A200
in Verbindung.
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Mit D1, D2 und D3 sind Hochfrequenzdrosseln bezeichnet, und zwar ist
die Drossel D1 mit dem Eingang Eloo, die Drossel D2 mit dem Ausgang A100 und die
Drossel D3 mit dem Ausgang A200 verbunden. Die nicht mit dem Eingang bzw. mit den
Ausgängen verbundenen
verbundenen Enden der Drosseln stehen über
einen Abblockkondensator C4 mit Masse in Verbindung. Durch die Drosseln Dl bis D3
ergeben sich nur für einen Fernspeise-Gleichstrom durchlässige Verbindungen zwischen
dem Eingang E100 und den Ausgängen A100 und A200. In Verbindung mit dem Kondensator
C4 bilden die Drosseln D1 bis D3 einen Tiefpaß für die Fernspeisespannung.
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Ein asymmetrischer Verteiler nach Fig. 6 ergibt in jedem Fall eine
Entkopplung zwischen den Verteilzweigen (= Richtdämpfung) von mehr als 20 dB innerhalb
eines Frequenzbereiches von 40 bis 860 MHz. Die erzielbare Reflexionsdämpfung am
Eingang und anoden Verteilungen liegt ebenfalls bei mehr als 20 dB.
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Zur Frequenzkorrektur kann es vorteilhaft sein, an Stelle der zur
Kompensation der Fehlanpassung dienenden Widerstände R1, R2, das sind im Normalfall
ohmsche Widerstände, eine RC- oder eine RL-Schaltung zu verwenden.