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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kapazitiven Trennung des
Außen leiters eines Koaxialkabels von der Wand eines metallischen oder metallisierten
Gehäuses, in welches das Koaxialkabel zum elektrischen Anschluß hineinführt, mittels
eines Kondensators, welcher einerseits mit dem Außenleiter des Koaxialkabels und
andererseits mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden ist.
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Derartige Anordnungen werden beim Übertragen von Hochfrequenzsignalen,
insbesondere beim Übertragen von Rundfunk- und Fernsehsignalen über breitbandige
Kabel benötigt. Werden mehrere Gebäude durch breitbandige Koaxialkabel mit einer
Gemeinschaftsantennen-Anlage verbunden, dann muß man dafür sorgen, daß störende
elektrische Ströme infolge von unterschiedlichen elektrischen Massepotentialen zwischen
den Dberabestellen in den einzelnen Häusern vermieden werden, denn solche Ströme
können Störsignale und Beschädigungen der elektronischen Bauteile in den Übergabestationen
zur Folge haben. Zur Vermeidung solcher Ströme ist es bekannt, das metallische oder
metallisierte Gehäuse, in welches das Koaxialkabel in der Übergabestation hineinführt,
kapazitiv vom Außenleiter des Koaxialkabels zu trennen.
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Dies geschieht bei den bekannten Anordnungen dadurch, daß man an jener
Stelle auf der elektrischen Schaltungsplatte in dem Gehäuse, an welcher das Koaxialkabel
durch Klemmung an seinem Außenleiter mit einer Kabelschelle oder dergleichen abgefangen
wird,
elektrisch mit dem einen Pol eines Kondensators verbunden
hat, dessen anderer Pol dann mittels einer einadrigen Leitung elektrisch mit dem
Gehäuse verbunden wurde. Damit die kapazitive Trennung zwischen dem Gehäuse und
dem Außenleiter des Koaxialkabels wirksam ist, muß das Kabel elektrisch isoliert
durch die Gehäusewand hindurchgeführt werden, und dies führt bei den bekannten Anordnungen
zu dem Nachteil, daß ein Umgebungsbereich der Kabeldurchführungsöffnung in der Gehäusewand
hochfrequenzmäßig nicht dicht ist und infolge der mangelnden Abschirmung an dieser
Stelle eine Ein- und Ausstrahlung von Hochfrequenz möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zurkapazitiven
Trennung des Außenleiters eines Koaxialkabels von der Wand des Gehäuses auf einfache,
preiswerte und für eine Massenfertigung geeignete Weise dahingehend zu verbessern,
daß ein verbessertes Schirmungsmaß erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch erreicht daß der für die kapazitive Trennung
verwendete Kondensator ein Scheibenkondensator aus einer oder mehreren, durch ein
Dielektrikum getrennten Scheiben ist, welche konzentrisch gelocht sind und das Koaxialkabel
in unmittelbarer Nähe der Gehäusewand, durch welche das Koaxialkabel in das Gehäuse
hineingeführt ist, umgeben. Ein solcher Kondensator besitzt eine sehr kompakte,
vor allem in axialer Richtung kurze Bauform; dies hat den Vorteil, daß der Leitungsweg,
auf welchem mangels ausreichender Abschirmung von übertragener HF-Leistung überhaupt
etwas abgestrahlt werden kann, bei Anordnung
des Kondensators unmittelbar
an der Gehäusewand nur sehr kurz ist. Hinzu kommt, daß ein Kontiensator in dieser
Bauform den Umgebungsbereich der Durchführungsöffnung für das Koaxialkabel in der
Gehäusewand flächendeckend abdeckt, sodaß an dieser Stelle vom Koaxialkabel abgestrahlte
HF-Leistung nur durch ein Labyrinth den Weg nach aussen finden kann.
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Vergleiche mit Anordnungen nach dem Stand der Technik haben gezeigt,
daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung stark verbesserte Schirmungsmaße erreichbar
sind.
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Die verbesserte Schirmung wirkt sich insbesondere im unteren Frequenzbereich
aus. So wurden z.B. an typischen Gehäusen für Übergabestationen für die Verwendung
in breitbandigen Fernseh- und Rundfunkkabelnetzen bei Anordnungen nach dem Stand
der Technik bei Frequenzen von 5 MHz Schirmungsmaße zwischen 5 und 10 dB gemessen,
bei Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung wurden hingegen Schirmungsmaße
zwischen 40 und 50 dB bei derselben Frequenz erreicht.
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Aber auch im oberen Frequenzbereich erreicht man durch die Erfindung
noch eine verbesserte Schirmung: So wurde bei Anordnungen nach dem Stand der Technik
bei Frequenzen von 600 MHz ein Schirmungsmaß zwischen 20 und 30 dB gemessen, bei
erfindungsgemäßen Anordnungen hingegen Schirmungsmaße zwischen 50 und 60 dB.
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Damit ist der Fortschritt augenfällig. Er wird erreicht durch eine
mechanisch und elektrisch einfache Anordnung, welche preiswert herzustellen und
für die Massenfertigung geeignet ist.
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Die Kapazität des Kondensators wählt man in an sich bekannter Weise
möglichst groß, wobei die Größe in erster Linie durch die räumlichen Abmessungen
der#mit zunehmender Kapazität größer werdenden Kondensatoren begrenzt ist. Die Größe
der Kondensatoren hängt darüber hinaus vor allen Dingen von der geforderten Spannungsfestigkeit
der Kondensatoren ab. Wenn man z.B.
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eine Spannungsfestigkeit von 1000 V fordert, dann erreicht man z.B.
durch einen Scheibenkondensator unter Verwendung von beidseitig metallisierten,
zentrisch gelochten Keramikscheiben mit einem Durchmesser von 2 cm eine Kapazität
von ungefähr 20 nF pro Scheibe.
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Aus Symmetriegründen sollen die Scheiben des Scheibenkondensators
konzentrisch gelocht sein, damit der Kondensator insgesamt das Koaxialkabel konzentrisch
umschließen kann. Ebenfalls aus Symmetriegründen wird bevorzugt, als Scheiben für
den Scheibenkondensator Kreisscheiben zu verwenden.
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Die elektrische Verbindung des Scheibenkondensators mit dem Gehäuse
einerseits und mit dem Außenleiter des Koaxialkabels andererseits sollte möglichst
niederohmig ausgeführt sein, und falls der Scheibenkondensator aus mehreren Scheiben
besteht, dann sollten auch die elektrischen Verbindungen zwischen den Scheiben des
Kondensators und - falls der Kondensator in einem Gehäuse gekapselt ist - zwischen
den Scheiben
des Kondensators und dem Kondensatorgehäuse ebenfalls
niederohmig ausgeführt sein. Alle in diesem Zusammenhang nötigen Kontaktierungen
sollen vorzugsweise konzentrisch ausgeführt sein.
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Bevorzugt wird, daß die Kontaktierungen wenigstens zu einem Teil mittels
konzentrisch angeordneter Kontaktfederringe erfolgen. Konzentrisch angeordnete Kontaktfederringe
sorgen einerseits für Kontaktsicherheit, gewährleisten andererseits einen geringen
elektrischen Ubergangswiderstand, besitzen - anders als Kontaktierungen mit einadrigen
Drähtchen - kaum störende Induktivitäten und erlauben eine gewisse axiale Beweglichkeit
zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen, ohne die Kontaktsicherheit zu verschlechtern,
was bei Kabelanschlüssen stets von Vorteil ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
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Figur 1 zeigt die Durchführung eines Koaxialkabels durch eine Gehäusewand
und die Abfangung des Koaxialkabels im Gehäuse unter kapazitiver Trennung des Kabelaußenleiters
von der Gehäusewand mittels eines Scheibenkondensators, welcher aus einer einzelnen
Scheibe besteht,
Figur 2 zeigt den Schnitt II - II durch die in
Fig. 1 dargestellte Anordnung und Figur 3 zeigt die Durchführung eines Koaxialkabels
durch eine Gehäusewand und die kapazitive Trennung des Kabelaußenleiters von der
Gehäusewand mittels einer Anordnung aus mehreren parallel geschalteten Scheibenkondensatoren.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Koaxialkabel (1), welches durch eine
Öffnung (2) in einer Gehäusewand (3) durch diese Gehäusewand (3) hindurch in ein
Gehäuse hineingeführt ist. Das Koaxialkabel (1) wird zunächst isoliert durch die
Gehäusewand (3) hindurchgeführt, und um dies zu gewährleisten, steckt in der Öffnung
(2) eine Hülse (15) aus elektrisch isolierendem Werkstoff, insbesondere Kunstskoff;
diese Hülse besitzt einen Kragen (15a), und sie ist bis zum Anschlag des Kragens
(15a) an die Gehäusewand in dessen Öffnung (2) eingeschoben. Die Befestigung dieser
Hülse (15) an der Gehäusewand (3) geschieht auf üblich! Weise durch Verschrauben
oder durch Vernieten oder durch Klebung oder durch einen Pressitz.
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Zur Freilegung des Kabelaußenleiters (5) ist das Koaxialkabel (1)
an seinem vorderen Enfle abisoliert; der Kabelmantel (4) endet ungefähr am innenliegenden
Rand der isolierenden Hülse (15). Im Inneren des Gehäuses ist eine Leiterplatte
(16) befestigt, auf welcher sich eine Kabelschelle (10) zum Abfangen des Koaxialkabels
und gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung des Kabelaußenleiters (5) befindet.
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Diese Kabelschelle (10) befindet sich in geringem Abstand von der
Gehäusewand (3) und besitzt einen das Koaxialkabel (1) umschließenden, der Gehäusewand
(3) zugewandten und dieser parallelen, zweigeteilten Kragen (11). In dem Spalt zwischen
dem Kragen (11) und der Gehäusewand (3) befindet sich ein Scheibenkondensator (12);
dieser Scheibenkondensator bpsteht aus einer einzigen Keramikscheibe, welche beidseitig
metallisiert ist. Die Keramik der Scheibe stellt das Dielektrikum zwischen den beiden
metallisierten Flächen dar. Der Kondensator (12) besitzt eine zentrische Öffnung,
durch welche die Hülse (15) mit wenig Spiel hindurchführt. Zwischen dem Scheihenkondensator
(12) und der Gehäusewand (3) ist ein Kontaktfederring (13) angeordnet, welcher den
Scheii!çnkondensalor gelegen den Kragen (11) an der Kabelschelle (10) presst. Auf
diese Weise wird der Scheibenkondensator (12) sowohl federnd mechanisch gehalten
als auch elektrisch zuverlässig kontaktiert. Damit die Kontaktgabe am Kragen (11)
gut definiert ist, besitzt der Kragen auf seiner dem Kondensator (12) zugewandten
Oberfläche ringförmig angeordnete Rippen (14), gegen welche der Kontaktfederring
(13) den Scheibenkondensator (12) presst.
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Die gesamte Anordnung besitzt einen koaxialen bzw.
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konzentrischen Aufbau: Das Koaxialkabel ist koaxial durch die Hülse
(15) hindurchgeführt, der Kragen (11) an der Kabsischelle (10) umgibt das Koaxialkabel
konzentrisch, und dasselbe gilt für die drei ringförmigen Rippen (ja), welche sich
auf dem Kragen (11) befinden; der Scheihenkondensator (12) hat die Gestalt einer
Kreisscheibe
und umgibt die Hülse (15) konzentrisch; der Kontaktfederring
(13) ist ein radial lamellierter Kreisring, welcher die Hülse (15) ebenfalls konzentrisch
umschließt.
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Die Anordnung zeichnet sich durch eine ausserordentlich kompakte,
in axialer Richtung sehr kurze Bauweise aus, welche die Durchführung des Koaxialkabels
(1) hochfrequenzmäßig sehr gut abschirmt.
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Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 3 sind Bauteile, welche mit Bauteilen
im ersten Ausführungsbeispiel (ibereinstimmen oder ihnen entsprechen, mit denselben
Bezugszahlen wie im Beispiel der Figur 1 und Fig. 2 bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel
in Fig. 3 zeigt nur die reine Durchführung eines Koaxialkabels (1) durch eine Gehäusewand
(3); die Abfangung und Kontaktierung dieses Koaxialkabels (1) auf einer Leiterplatte
im Inneren des Gehäuses ist nicht mehr dargestellt, sie kann in entsprechender Weise
wie im Beispiel der Fig. 1 und 2 erfolgen oder auf andere zum Stand der Technik
zählende Weise.
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In diesem Ausführungsbeispiel dient zur kapazitiven Trennung des Kabelaussenleiters
(5) von der Gehäusewand (3) eine Anordnung aus mehreren parallel geschalteten Scheibenkondensatoren.
Die Anordnung (12) besitzt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (21), welches
an seinem einen Ende einen kurzen, koaxial angeordneten, zylindrischen Ansatz (22)
besitzt. Die Anordnung (12) ist mit der Gehäusewand (3) fest verbunden, indem der
Ansatz (22) des Gehäuses in die Durchgangsöffnung (2) der Gehäusewand
(3)
eingefügt ist und indem die eine Gehäuseendwand (23), welche der Gehäusewand (3)
Flächig anliegt, mit dieser durch nicht dargestellte Schrauben verschraubt ist.
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Im Kondensatorgehäuse (21) ist eine koaxial angeordnete, zylindrische
Buchse (24) angeordnet und durch elektrisch isolierende, an den beiden genenüberliegenden
Enden des Gehäuses (21) angeordnete Ringe (25 und 26) vom Gehäuse (21) isoliert.
Durch diese Buchse (24) ist das Koaxialkabel (1) hindurchgeführt. Am innenliegenden
Ende der Buchse (24) ist ein Kont<#ktFederring (27) befestigt, insbesondere aufgelötet,
welcher durch axiale Einschnitte lamelliert ist und mit seinen federnden Lamellen
den Aussenleiter (5) des Koaxialkabels umschließt und kontaktiert. Zur Vermeidung
von Schleifenbildungen ist das Koaxialkabel zweckmnigrweise isoliert durch die Buchse
(24) hindurchgeführt und erst in der Nähe des innenliegenden Endes der Buchse (24)
der Kabelmantel (4) vom Kabelaussenleitpr (5) abisoliert. An dem aus dem Kontaktfederrinq
(27) vorstehenden Ende des Kabelaussenleiters, welcher vom Kabeldielektrikum getragen
wird, kann das Koaxialkahel (1) in an sich bekannter Weise abgefangen werden.
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Im Inneren des Kondensatorgehäuses (21) I)efinden sich zwei konzentrisch
gelochte Scheibenkondensatoren (29 und 30) aus einem isolierenden Werkstoff, insbesondere
aus keramischem Werkstoff, welche mit Abstand zueinander und unter Zwischenfügung
eines elektrisch isolierenden Zwischenringes (28) in koaxialer Anordnung auf der
Buchse (24) angeordnet sind.
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Die Scheiben (29 und 30) tragen als Kondensatorbelag beidseitig metallische
Beschichtungen (29a und 29b sowie 30a und 30b), welche weder mit dem Kondensatorgehäuse
(21) noch mit der Buchse (24) in direktem elektrischen Kontakt stehen, sondern durch
einen Satz aus vier konzentrisch angeordneten Kontaktfederringen (31 bis 34) kontaktiert
sind. Der erste Kontaktfederring (31) liegt zwischen der an der Gehäusewand (3)
anliegenden Endfläche (23) des Kondensatorgehäuses und der benachbarten Scheibe
(29); der zweite Kontaktfederring (32) liegt zwischen dieser Scheibe (29) und dem
isolierenden Zwischenring (28); der dritte Kontaktfederring (33) liegt zwischen
dem elektrisch isolierenden Zwischenring (28) und der zweiten, von der Gehäusewand
(3) entfernten Scheibe (30); der vierte Kontaktfederring (34) liegt zusammen mit
dem Zwischenring (26) zwischen dieser zweiten Scheibe (30) und der anderen Endfläche
(35) des Kondensatorgehäuses (21).
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Das zylindrische Kondensatorgehäuse besteht aus zwei napfförmigen
Gehäusehälften (21a und 21b), von denen die eine an ihrem Mantel Rastnasen (36)
aufweist, welche in Ausnehmungen (37) im Mantel der anderen Gehäusehälfte (21b)
eingreifen. Zum Zusammenbau des Kondensators geht man so vor, daß man zunächst die
engere Gehäusehälfte (21a) auf die Buchse (24) aufschiebt, den isolierenden Ring
(25) einsetzt, danach in der angegebenen Reihenfolge die Kontaktfederringe (31-34),
die Scheiben und die Zwischenringe (26, 28) einsetzt, anschließend die weitere Gehäusehälfte
(21b) darüberstülpt und die Rastnasen (36) zum Einrasten in die Ausnehmungen (37)
bringt, wodurch die Kontaktfederringe (31 bis 34) in
Achsrichtung
gestaucht werden und dadurch die beiden Scheiben (29 und 30) zuverlässig kontaktieren.
Die Metallbeschichtungen (29a, 29b, 30a und 30b) sind durch die Kontaktfederringe
(31 bis 34) abwechselnd mit dem Kondensatorgehäuse (21) und damit mit der Gehäusewand
(3) und andererseits mit der Buchse (24) elektrisch leitend verbunden. Im gezeichneten
Beispiel sind die Metallbeschichtungen (29a und 30a) mit dem Kondensatorgehäuse
(21) und die Metallbeschichtungen (29b und 30b) mit der Buchse (24) elektrisch leitend
verbunden.
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Auch die in Fig. 3 dargestellte Anordnung zeichnet sich durch einfachen
Aufbau und kompakte Bauweise aus und bewirkt eine sehr gute Abschirmung der Kbeldurchführung.
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Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel zeichnet sich das zweite
Ausführungsbeispiel vor allem durch eine höhere Gesamtkapazität des Kondensators
(12) aus.