DE2638727C2

DE2638727C2 - Capacitor arrangement

Info

Publication number: DE2638727C2
Application number: DE19762638727
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Appelmann; Gunter Dipl.-Ing. 8000 München Hettich; Karl Heinz Dipl.-Ing. Möhrmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE2638727A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hochspannungsfeste Kondensatoranordnung zur Übertragung von Signalen hoher Frequenzbandbreite mit einer Isolierstoffplatte, die auf einer Oberflächenseite eine in mehrere, elektrisch getrennte Metallflächen unterteilte Metallschicht trägt, bei der wenigstens eine scilitzförmige Ausnehmung in der Isolierstoffplatte vorgesehen ist, an die auf jeder Schlitzseite jeweils der Rand einer von zwei, auf die Isolierstoffplatte aufgebrachten Metallflächen dem Schlitz entlang laufend heranreicht und die jeweils ein scheibenförmiger, keramischer Kondensator, dessen beiden Oberflächen mit die beiden Kondensatorbeläge bildenden, außen freiliegende Oberflächen aufweisenden Metallschichten versehen sind, so eingesetzt ist, daß seine, die Beläge bildenden Metallschichten wenigstens nahezu senkrecht zur Isolierstoffplatte ausgerichtet sind, bei der jeder Belag jeweils mit der angrenzenden der elektrisch voneinander getrennten Metallflächen der auf die Isolierstoffplatte aufgebrachten Metallschicht gut leitend verbunden ist und bei der außerdem mit den getrennten Metallflächen der auf die Isolierstoffplatte aufgebrachten Metalischicht jeweils ein Anschluß leitend verbunden ist.The invention relates to a high-voltage-resistant capacitor arrangement for the transmission of signals high frequency bandwidth with an insulating plate, which is divided into several, carries electrically separated metal surfaces subdivided metal layer, in which at least one Scilitz-shaped Recess is provided in the insulating plate, to which on each side of the slot the edge of one of two metal surfaces attached to the insulating plate reach up along the slot and the each a disk-shaped, ceramic capacitor, the two surfaces of which with the two capacitor plates forming metal layers having externally exposed surfaces are used is that its, the deposits forming metal layers at least almost perpendicular to the insulating plate are aligned, in which each covering is in each case with the adjacent one of the electrically separated Metal surfaces of the metal layer applied to the insulating plate is connected with good conductivity and in the also with the separate metal surfaces of the metal layer applied to the insulating plate one terminal is conductively connected.

Ein derartig ausgebildeter Kondensator der zur Funkentstörung dient, ist aus der DE-OS 21 20 452 bekannt.A capacitor designed in this way and used for radio interference suppression is disclosed in DE-OS 21 20 452 known.

Bei der Übertragung von Nachrichten über größere Entfernungen ist es notwendig, in gewissen räumlichen Abständen in die Übertragungsstrecke Entzerrer- und Verstärkeranordnungen einzufügen, bei der Übertragung von Impulsen werden außerdem Regeneratoranordnungen eingefügt. Soweit es sich um aktive Einrichtungen handelt, benötigten diese einen Speisestrom, der von einer der Endstellen aus über das Nachrichtenkabel den einzelnen in Reihe geschalteten Zwischenstellen zugeführt wird. Bei einer größeren Anzahl derartiger Zwischenstellen ergibt sich eine Speisespannung, die größer als 1 kV sein kann. Zusätzliche Überspannungen treten bei Starkstrombeeinflussung und insbesondere bei Blitzeinschlag in der Nähe des Kabels auf. Damit ergeben sich mögliche Spannungsdifferenzen von mehreren kV. Da die einzelnen Verbraucher, beispielsweise die Verstärker oder die Regeneratoren, nicht für den Betrieb mit diesen Spannungen eingerichtet sind, muß auf die ohmsche Kopplung zwischen dem auf Erdpotential liegenden Außenleiter des Koaxialkabels und dem Verbraucher verzichtet werden. Zur Überkopplung der Signale ist deshalb eine kapazitive Koppeianordnung vorzusehen. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 1 mit dem Koaxialkabel 1, welches den Außenleiter 2, das Dielektrikum 3 und den Innenleiter 4 aufweist, an den der Verbraucher 5 angeschlossen ist. Der andere Anschluß des Verbrauchers 5 ist über den Kondensator C wechselspannungsmäßig mit dem Außenleiter 2 des Koaxialkabels 1 verbunden.When transmitting messages over long distances, it is necessary to insert equalizer and amplifier arrangements at certain spatial distances in the transmission path, and when transmitting pulses, regenerator arrangements are also inserted. As far as active devices are concerned, these require a feed current which is fed from one of the terminals via the communication cable to the individual intermediate points connected in series. With a larger number of such intermediate points, a supply voltage results that can be greater than 1 kV. Additional overvoltages occur when there is a strong current and especially when there is a lightning strike near the cable. This results in possible voltage differences of several kV. Since the individual consumers, for example the amplifiers or the regenerators, are not set up for operation with these voltages, the ohmic coupling between the outer conductor of the coaxial cable, which is at ground potential, and the consumer must be dispensed with. A capacitive coupling arrangement must therefore be provided for coupling the signals. Such an arrangement is shown in FIG. 1 with the coaxial cable 1, which has the outer conductor 2, the dielectric 3 and the inner conductor 4 to which the consumer 5 is connected. The other connection of the consumer 5 is connected in terms of alternating voltage to the outer conductor 2 of the coaxial cable 1 via the capacitor C.

Bisher wurde der Hochspannungskondensator C bei derartigen Anordnungen beispielsweise durch einen Metallfolien-Papierkondensator realisiert. Bei derartigen konzentrierten Hochspannungskondensatoren mit einem hinreichend großen Kapazitätswert treten vor allem durch die Art der Kontaktierung und dieSo far, the high-voltage capacitor C in such arrangements has been implemented, for example, by a metal foil-paper capacitor. In such concentrated high-voltage capacitors with a sufficiently large capacitance value occur primarily due to the type of contact and the

Anordnung der Anschlußleitungen zusätzliche Induktivitäten auf, die bei der Übertragung von Signalen mit einer hohen Bandbreite, die im Bereich von mehreren hundert Megahertz liegt, zu erheblichen Störungen führen. Eine weitere Verschlechterung der Hochfrequenzeigenschaften dieser Kondensatoren ergibt sich dadurch, daß zur Erzielung der geforderten Hochspannungsfestigkeit von mehreren, beispielsweise 7 kV ein erhebliches Volumen erforderlich istArrangement of the connecting lines additional inductances on that when transmitting signals with a high bandwidth that is in the range of several hundred megahertz can lead to considerable interference. Another deterioration in high frequency characteristics These capacitors result from the fact that to achieve the required high voltage strength of several, for example 7 kV, a considerable volume is required

Weitere Möglichkeiten zur Realisierung derartiger Hochspaniiungskondensatoren ergeben sich durch Verwendung einer beidseitig kupferkaschierten Epoxydharzplatte, die aber bei den benötigten Kapazitätswerten große Abmessungen aufweist; durch eine zylinderförmige Anordnung oder durch ineinandergeschachtelte und mit einem Kunstharz vergossene Becher. Bei den beiden letzteren Lösungen ergeben sich trotz erheblichen Aufwandes keine voll befriedigenden elektrischen Eigenschaften.Further possibilities for realizing such high-voltage capacitors result from Use of a double-sided copper-clad epoxy resin plate, which, however, has large dimensions with the required capacitance values; by a cylindrical arrangement or nested and encapsulated with a synthetic resin Cups. In the case of the latter two solutions, despite considerable effort, none of the solutions are fully satisfactory electrical properties.

Aus der DE-OS 24 32 672 ist ein scheibenförmiger Einsteckkondensator bekannt, der im Hinblick auf eine automatische Montage in entsprechende Schlitze von Montageplatten ausgebildet ist. Auf einem beispielsweise keramischen Trägerkörper sind dazu auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerkörpers Elektroden symmetrisch aufgebracht.From DE-OS 24 32 672 a disc-shaped plug-in capacitor is known, which with regard to a automatic assembly is formed in corresponding slots of mounting plates. On one, for example Ceramic carrier bodies are symmetrical electrodes on opposite sides of the carrier body upset.

Aus der DE-OS 21 20 452 ist eine Kondensatoranordnung zur Funkentstörung bekannt, bei der eine isolierende Halterungsplatte vorgesehen ist, die Ausnehmungen zur Aufnahme von Scheibenkondensatoren aufweist und bei der die elektrischen Anschlüsse für die einzelnen Belegungen der Scheibenkondensatoren in Form einer gedruckten Schaltung auf der Halterungsplatte ausgebildet sind.From DE-OS 21 20 452 a capacitor arrangement is known for radio interference suppression, in which an insulating mounting plate is provided, the recesses to accommodate disc capacitors and in which the electrical connections for the individual assignments of the disc capacitors in the form of a printed circuit on the mounting plate are trained.

In der DE-OS 23 39 559 wird außerdem eine an ein Koaxialkabel angeschlossene Kondensatoranordnung beschrieben.In DE-OS 23 39 559, a capacitor arrangement connected to a coaxial cable is also disclosed described.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also in der Schaffung einer Kondensatoranordnung der eingangs erwähnten Art, die eine wellenwiderstandsrichtige breitbandige Anordnung des Koaxialkabels an den Verbraucher ermöglicht und die außerdem im gesamten Übertragungsfrequenzbereich eine möglichst geringe Impedanz aufweist, um unerwünschte Rückkopplungen vom Ausgang zum Eingang des in der Zwischenstelle angeordneten Verstärkers oder Regenerators auszuschalten. The object of the invention is therefore to create a capacitor arrangement of the type mentioned at the beginning mentioned type that a wave resistance correct broadband arrangement of the coaxial cable to the Allows consumers and also the lowest possible in the entire transmission frequency range Has impedance to avoid unwanted feedback from the output to the input of the in the intermediate point arranged amplifier or regenerator.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine doppelpolige Eingangsleitung und eine doppelpolige Ausgangsleitung vorgesehen sind, daß als Eingangsleitung ein Koaxialkabel verwendet ist, dessen Innenleiter direkt zum Ausgang geführt ist und den einen der beiden Pole der Ausgangsleitung bildet, daß die auf riie Isolierstoffplatte aufgetragene Metallschicht durch einen durchgehenden metallfreien, streifenförmigen Trennbereich in zwei Metallflächen aufgeteilt ist, daß im Verlauf des Trennbereichs ein oder mehrere, längs des Trennbereichs verlaufende, schlitzförmige Ausnehmungen mit eingesetzten, scheibenförmigen Kondensatoren vorgesehen sind, daß im Trennbereich die beiden hier gegenüberliegenden Ränder der Metallflächen bis auf die unmittelbar an den Längsseiten der Schlitze befindlichen Abschnitte so weit voneinander entfernt sind, daß dort breite metallfreie Bereiche gebildet sind, daß die eine der beiden Metallflächen der auf die Isolierstoffplatte aufgebrachten Metallschicht mit dem den einen Pol der Eingangsleitung bildenden Außenleiter des Koaxialkabels verbunden ist und die andere Metallflache als zweiter Pol der Ausgangsleitung zum Ausgang geführt ist.According to the invention the object is achieved in that a double-pole input line and a double-pole output line are provided that a coaxial cable is used as the input line, its Inner conductor is led directly to the output and forms one of the two poles of the output line that the metal layer applied to riie insulating material plate through a continuous, metal-free, strip-shaped Separation area is divided into two metal surfaces, that in the course of the separation area one or more, Slit-shaped recesses with inserted, disc-shaped recesses running along the separating area Capacitors are provided that the two opposite edges here in the separation area Metal surfaces so far apart from one another except for the sections located directly on the longitudinal sides of the slots are removed that there are wide metal-free areas are formed that one of the two metal surfaces of the Metal layer applied to the insulating material plate with one pole of the input line forming Outer conductor of the coaxial cable is connected and the other metal surface as the second pole of the output line is led to the exit.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung sind den Patentansprüchen 2 und 3 und eine bevorzugte Anwendung ist dem Patentanspruch 4 entnehmbar.Expedient developments of the capacitor arrangement according to the invention are the claims 2 and 3 and a preferred application can be found in claim 4.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention is to be explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 den Anschluß eines Verbrauchers über einenF i g. 1 the connection of a consumer via a

ίο Hochspannungskondensator an ein Koaxialkabel im Prinzip undίο high voltage capacitor to a coaxial cable in the Principle and

F i g. 2 eine konstruktive Ausbildung des Anschlusses eines Verbrauchers mittels einer Kondensatoranordnung an ein Koaxialkabel.F i g. 2 shows a structural design of the connection of a consumer by means of a capacitor arrangement to a coaxial cable.

Die Fig. 1 ist bei der Besprechung des Standes der Technik bereits ausreichend erläutert worden, so daß an dieser Stelle auf weitere Ausführungen verzichtet wird.Fig. 1 is in the discussion of the state of the Technology has already been sufficiently explained, so that further explanations are dispensed with at this point.

In der Fig.2 ist mit 1 ein als doppelpoligeIn Fig.2, 1 is a double pole

Eingangsleitung verwendetes Koaxialkabel dargestellt, dessen aus dem Dielektrikum 3 ragender Innenleiter 4 mit einem Verbraucher 5, im vorliegenden Fall zu Meßzwecken, mit einem Chipwiderstand verbunden ist Der Außenleiter 2 des Koaxialkabels ist über Kontaktierungsflächen 8, im vorliegenden Falle handelt es sich um Lötflächen, mit einer aus Kupfer bestehenden Melallfläche 61 verbunden, die sich auf der einen Oberflächenseite einer Isolierstoffplatte befindet. Die Metallflache 61 bildet zusammen mit einer weiteren aus Kupfer bestehenden Metallflache 62 den Rest einer Kupferkaschierung, der sich über die gesamte Oberflächenseite der Isolierstoffplatte erstreckt hat. Die beiden Metallflächen 61 und 62 sind durch einen durchgehenden metallfreien streifenförmigen Trennbereich voneinander getrennt. Im Verlaufe des Trennbereichs sind in der Kupferkaschierung und in der Isolierstoffplatte längs des Trennbereichs verlaufende schlitzförmige Ausnehmungen vorgesehen, in die die beiden scheibenförmigen Kondensatoren Cl und C2 eingesetzt sind. Im Hinblick auf die Hochspannungsfestigkeil ist die Kupferkaschierung im Trennbereich zur Bildung breiter metallfreier Bereiche 7 entfernt,um so die Länge der Kriechstrecken für die Hochspannung zu erhöhen. Die Kupferkaschierung ist nur im Bereich der schlitzförmigen Ausnehmungen bis an deren Längsseiten herangeführt, um eine Kontaktierung der Kondensatoren Cl und C2 zu ermöglichen. Als Kondensatoren sind Hochspannungschipkondensatoren vorgesehen, bei denen es sich um keramische Plättchen mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstante handelt, deren beide größeren Oberflächenseiten metallisiert sind. Die Kondensatoren sind so weit in die schlitzförmigen Ausnehmungen eingelassen, daß sie etwa zur Hälfte nach oben und nach unten aus der Isolierstoffplatte herausragen. Anstelle des Chipwiderstandes als Verbraucher 5 kann eine Slreifenleitung oder ein Miniatur-Koaxialkabel eingesetzt werden, das das Signal zum eigentlichen Verbraucher weiterleitet und nicht mehr die Spannungsfestigkeit des äußeren Koaxialkabels 1 haben muß.
Der Trennbereich ist im vorliegenden Falle als einzelner gerader Streifen ausgebildet, es können aber auch zwei parallel zum Außenleiter des Koaxialkabels symmetrisch verlaufende gerade Streifen vorgesehen werden, die im Bereich des Ausgangs durch einen halbkreisförmig verlaufenden Streifen miteinanderInput line used coaxial cable shown, the protruding from the dielectric 3 inner conductor 4 is connected to a consumer 5, in the present case for measurement purposes, with a chip resistor Made of copper Melallfläche 61 connected, which is located on one surface side of an insulating plate. The metal surface 61, together with another metal surface 62 made of copper, forms the remainder of a copper cladding, which has extended over the entire surface side of the insulating plate. The two metal surfaces 61 and 62 are separated from one another by a continuous, metal-free strip-shaped separating area. In the course of the separating area, slot-shaped recesses running along the separating area are provided in the copper cladding and in the insulating material, into which the two disk-shaped capacitors C1 and C2 are inserted. With regard to the high-voltage strength wedge, the copper cladding in the separating area has been removed to form broad, metal-free areas 7 in order to increase the length of the creepage distances for the high voltage. The copper lamination is only brought up to the longitudinal sides in the area of the slot-shaped recesses in order to enable contacting of the capacitors C1 and C2. The capacitors provided are high-voltage chip capacitors, which are ceramic platelets with a very high dielectric constant, the two larger surface sides of which are metallized. The capacitors are let into the slot-shaped recesses so far that they protrude about halfway up and down from the insulating plate. Instead of the chip resistor as the consumer 5, a slip line or a miniature coaxial cable can be used, which forwards the signal to the actual consumer and no longer has to have the dielectric strength of the outer coaxial cable 1.
In the present case, the separating area is designed as a single straight strip, but two straight strips running symmetrically parallel to the outer conductor of the coaxial cable can also be provided, which are connected to one another in the area of the exit by a semicircular strip

h5 verbunden sind.h5 are connected.

Zur Sicherung der Hochspannungsfestigkeit über längere Zeit wurde die gesamte Anordnung mit einem Schutzlack überzogen. Messungen ergaben, daß mitTo ensure high voltage resistance over a longer period of time, the entire arrangement was equipped with a Protective varnish coated. Measurements showed that with

dieser Anordnung eine Festigkeit gegen Hochspannung von über 7 kV erreicht werden kann und im interessierenden Durchlaßbereich bis etwa 600MHz eine Echodämpfung des Übergangs von ca. 2OdB, gemessen zwischen 75 , eingehalten werden kann.this arrangement a high voltage resistance of over 7 kV can be achieved and in the Interesting pass band up to about 600MHz an echo damping of the transition of about 2OdB, measured between 75, can be met.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

ι ι "ι patent claims:

1. High-voltage-resistant capacitor arrangement for the transmission of signals with a high frequency bandwidth with an insulating material plate, which is one surface side in several, electrically separated Metal layers subdivided metal layer carries, in which at least one slot-shaped recess is provided in the insulating plate, to which on each side of the slot the edge of one of two, on the insulating plate applied metal surfaces along the slot continuously reaches and the each a disk-shaped, ceramic capacitor, the two surfaces of which with the two Provided metal layers forming capacitor layers, externally exposed surfaces is inserted so that its metal layers forming the deposits are at least almost perpendicular are aligned to the insulating plate, in which each covering is in each case with the adjacent the electrically separated metal surfaces of the metal layer applied to the insulating plate is connected with good conductivity and also with the separate metal surfaces of the the insulating material plate applied metal layer is each conductively connected to a terminal, thereby marked that a double pole Input line and a double-pole output line are provided that jo device a coaxial cable (1) is used, the inner conductor (4) is led directly to the output and one of the two poles of the output line forms that the applied to the insulating plate Metal layer through a continuous, metal-free, strip-shaped separation area in two Metallic (61, 62) is divided that in the course of the separation area one or more, along the Slit-shaped recesses running across the separation area with inserted, disc-shaped capacitors (Cl; C2) are provided that im Separation area the two opposite edges of the metal surfaces (61; 62) here except for the Sections located directly on the long sides of the slots are so far apart And that there are wide metal-free areas (7) formed, that one (61) of the two Metal surfaces (61; 62) of the metal layer applied to the insulating plate with one pole the outer conductor (2) of the coaxial cable (1) forming the input line and the other Metal surface (62) is led as the second pole of the output line to the output.

2. Capacitor arrangement according to claim 1, characterized in that the metal layer (61; 62) a copper lamination is provided.

3. Capacitor arrangement according to claims 1 or 2, characterized in that two slot-shaped recesses are provided and that the outer conductor (2) of the coaxial cable (1) in the Area between the two slot-shaped recesses connected to one metal surface (61) is.

4. Capacitor arrangement according to claims 1, 2 or 3, characterized by their Use for the capacitive connection of a coaxial cable with a remote-fed intermediate point a message transmission system, which has an amplifier and / or a regenerator arrangement contains.