DE3537312A1 - Hochfrequenz-verteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verteiler zum breitbandigen Aufteilen von Hochfrequenzenergie mittels eines Differentialübertragers auf zwei Ausgänge, an denen Hochfrequenzenergie in unterschiedlichen Frequenz­ bereichen entnommen wird.

Derartige, aus der Praxis bekannte, z.B. für Antennensteckdosen mit einem Rundfunk- und einem Fernseh-Auslaß verwendete Verteiler (Anten­ nensteckdose Edu 2404 RK der Anmelderin) können die Hochfrequenzener­ gie symmetrisch oder asymmetrisch aufteilen und zur Verbesserung der Rückflußdämpfungen eingangs- und/oder ausgangsseitig mit Anpassungs­ schaltungen versehen sein.

Im Vergleich zu ebenfalls bekannten Hochfrequenzverteilern mit durch Filter selektiven Ausgängen (z.B. Antennensteckdose Gedu 2400 der An­ melderin) ist bei ihnen der Schaltungsaufwand - insbesondere bei un­ symmetrischer Verteilung - geringer und darüberhinaus auch bei sich überlappenden oder aneinandergrenzenden Frequenzbereichen (z.B. Rund­ funkbereich 87,5 bis 125 MHz und Fernsehbereich 47 bis 860 MHz) eine kontinuierliche Übertragung gewährleistet, während dies bei den ange­ führten Verteilern mit Filtern in den Ausgängen im Bereich der Filter­ flanken nicht möglich ist. Auf der anderen Seite ist bei den genannten Breitbandverteilern für jeden Ausgang die gewählte Verteildämpfung (z.B. 2 dB am Fernseh-Ausgang und 6 dB am Rundfunkausgang) über den gesamten Frequenzbereich (Rundfunk und Fernsehen) konstant. Es wird also über den Zweig für den unteren bzw. oberen Frequenzbereich auch Hochfrequenzenergie im oberen bzw. unteren Frequenzbereich ungenutzt ausgekoppelt und dem Zweig für den oberen bzw. unteren Frequenzbereich entzogen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzver­ teiler der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise so aus­ zubilden, daß die Hochfrequenzenergie im jeweiligen Nutzfrequenzbe­ reich unter- bzw. oberhalb einer wählbaren Eckfrequenz möglichst voll­ ständig am Verteilerausgang für den jeweiligen Nutzfrequenzbereich zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß zwischen dem Eingang des Diffe­ rentialübertragers oder - bei eingangsseitig vorhandener Anpaßeinrich­ tung - dem Eingang des Verteilers und dem einen Ausgangsanschluß des Differentialübertragers oder - bei ausgangsseitig vorhandener Anpaß­ einrichtung - zwischen dem Eingang des Verteilers und dem einen Aus­ gang des Verteilers oder dem einen Ausgangsanschluß des Differential­ übertragers einerseits, sowie zwischen dem anderen Ausgangsanschluß des Differentialübertragers und dem anderen Ausgang des Verteilers oder gegebenenfalls der ausgangsseitigen Anpaßeinrichtung andererseits derart bemessene duale Reaktanznetzwerke eingeschaltet sind, daß bei einer Eckfrequenz, die bei getrennten Frequenzbereichen zwischen die­ sen liegt und bei sich überlappenden Frequenzbereichen gleich der höchsten Frequenz des unteren Frequenzbereiches ist, der Betrag des Blindwiderstandes des einen Reaktanznetzwerkes etwa den halben und derjenige des anderen Reaktanznetzwerkes etwa den doppelten Wert des Wellenwiderstandes aufweist.

Damit wird am Verteilerausgang für den unteren bzw. oberen Frequenzbe­ reich nach einer Übergangszone oberhalb bzw. unterhalb der Eckfrequenz praktisch keine Hochfrequenzenergie im oberen bzw. unteren Frequenzbe­ reich mehr ausgekoppelt, am Verteilerausgang für den oberen bzw. unte­ ren Frequenzbereich geht die Verteildämpfung in diesen Bereichen nach der Übergangszone gegen Null. Selbstverständlich ist es auch möglich, die unterschiedlichsten Frequenzgänge für die Verteildämpfungen an den Ausgängen durch Kombination der beiden genannten Fälle (Zusammenfas­ sung der beiden Schaltungen, mit einem Differentialübertrager) und/ oder durch entsprechende Ausbildung der Reaktanznetzwerke und/oder Wahl mehrerer Eckfrequenzen zu erzeugen. Beim erstgenannten Fall weist der erfindungsgemäße Verteiler durch die Dämpfungsabnahme zu höheren Frequenzen hin auch eine Entzerrerwirkung auf; wenn im Einzelfall ei­ ner im gesamten oberen Frequenzbereich oberhalb der Eckfrequenz gleichmäßigen Entzerrerwirkung der Vorzug vor einer breitbandigen kon­ stanten Absenkung der Verteildämpfung gegeben wird, so ist dies ohne weiteres durch Ausdehnung der Übergangszone bis zum Ende des oberen Frequenzbereiches möglich.

Außerdem ist in diesem Fall gerade für die hohen Übertragungsfrequen­ zen, bei denen die Leitungs- und Bauteileverluste am höchsten sind, auf einfache Weise auch die größte Verbesserung der Energiebilanz er­ reicht.

Darüberhinaus steigt in vorteilhafter Weise die Koppeldämpfung zwi­ schen den beiden Verteilerausgängen mit zunehmender Frequenz sogar an, während sie beim Stand der Technik in der Regel abnimmt.

Insgesamt wirken sich die genannten Vorteile besonders günstig aus, wenn mehrere erfindungsgemäße Hochfrequenzverteiler zu Mehrfachvertei­ lern (z.B. für den Rundfunkbereich, sowie die Frequenzbereiche VHF, UHF und Satellitenempfangszwischenfrequenz mittels dreier hintereinan­ dergeschalteter Zweifachverteiler) kaskadiert sind.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen des erfindungs­ gemäßen Hochfrequenzverteilers angegeben. Ein Verteiler gemäß Anspruch 2 weist den geringstmöglichen Bauteileaufwand für die Reaktanznetzwer­ ke auf. Allerdings ist die Übergangszone, in der die Verteildämpfung im oberen Frequenzbereich praktisch auf Null zurückgeht mit etwa 150 MHz verhältnismäßig groß. Bei weit auseinanderliegenden Frequenzberei­ chen ist dies jedoch kein Nachteil, weil bei einer großen Frequenz­ lücke kein steiler Abfall der Verteildämpfung für den oberen Frequenz­ bereich erforderlich ist. Bei erwünschter breitbandiger Entzerrerwir­ kung ist dies, wie bereits ausgeführt, sogar nötig.

Bei kleinem Frequenzabstand der beiden Frequenzbereiche ist dagegen eine Ausführung des erfindungsgemäßen Hochfrequenzverteilers nach An­ spruch 3 gut geeignet, weil bei ihr die Übergangszone kleiner ist. Die Reaktanznetzwerke sind dabei so aufgebaut und bemessen, daß sich - dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt - ein möglichst günstiger Kompromiß zwischen Bauteileaufwand und steiler Änderung der Verteildämpfung (kleine Übergangszone) ergibt.

Durch die in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochfrequenzverteilers ist jeweils mit Minimalauf­ wand erreicht, daß auf Grund des Kurzschlusses des Anpassungswider­ standes auch bei den Frequenzen eine hohe Rückflußdämpfung gewährlei­ stet ist, bei denen das andere Reaktanznetzwerk hochohmig ist, wobei im Falle einer unsymmetrischen Verteilung die Größe des Anpaßwider­ standes natürlich abweichend von dem angegebenen Wert entsprechend dem Windungszahlenverhältnis des Differentialübertragers zu bemessen ist. Bei einer Ausführung gemäß Anspruch 6 ist dieser Vorteil gänzlich ohne Mehraufwand erreicht. Beispielsweise ist bei einem symmtrischen Zwei­ fachverteiler zur Anpassung ein Widerstand von der Größe des halben Wellenwiderstandes zwischem dem Eingang des Verteilers und dem Diffe­ rentialübertrager vorgesehen (Anspruch 4) und entsprechend Anspruch 2 zwischen dessen Eingang und einem Ausgang (TV) ein Kondensator, sowie zwischen dessen anderem Ausgangsanschluß und dem zweiten Verteileraus­ gang (RF) eine Spule eingeschaltet. Dieser Verteiler wäre im Fernseh­ bereich nicht angepaßt, da der Rundfunkzweig in diesem Bereich hochoh­ mig ist. Wird jedoch gemäß Anspruch 4 der Widerstand mittels eines Kondensators überbrückt, der im Fernsehbereich praktisch einen Kurz­ schluß darstellt, so weist der Verteiler am Eingang eine Impedanz in Höhe des Wellenwiderstandes auf. Der Überbrückungskondensator läßt sich gemäß Anspruch 6 mit dem Kondensator des Reaktanznetzwerks zusam­ menfassen, so daß die Anpassungsverbesserung ohne ein zusätzliches Bauteil erzielt ist.

In den Figuren sind die Prinzipschaltbilder von vier Ausführungsbei­ spielen des erfindungsgemäßen Hochfrequenzverteilers dargestellt. Da­ bei zeigen

Fig. 1 eine Billigausführung gemäß Anspruch 2

Fig. 2 bzw. 3 eine Ausführung mit eingangsseitiger bzw. ausgangssei­ tiger Widerstandsanpassung und unterschiedlichen Reak­ tanznetzwerken (Ansprüche 2 bzw. 3), die in den Fig. 2b bzw. 3b gemäß Anspruch 6 mit den Überbrückungsreak­ tanzen (Anspruch 4 bzw. 5) zusammengefaßt sind

Fig. 4a eine Kaskadierung dreier symmetrischer Verteiler nach Fig. 3b, z.B. zur Verwendung in Antennensteckdosen mit vier selektiven Ausgängen und

Fig. 4b das dazugehörige Verteildämpfungsschema.

Die Zweifachverteiler V ₁ bis V ₅ verteilen die an ihren Eingängen zur Verfügung stehende Hochfrequenzenergie breitbandig ungleichmäßig (V ₁) bzw. gleichmäßig (V ₂ bis V ₅) auf einen ersten Ausgang A ₁ für Fernseh­ rundfunk und einen zweiten Ausgang A ₂ für Tonrundfunk. Dazu ist in bekannter Weise ein Differentialübertrager Ü mit einem entsprechendem Eingangsanschluß 1 (Anzapfpunkt) und zwei Ausgangsanschlüssen 2 und 3 vorgesehen. Darüberhinaus ist bei den Verteilern V ₁, V ₂ und V ₄ jeweils zwischen dem Eingangsanschluß 1 und dem Ausgangsanschluß 2 des Diffe­ rentialübertragers Ü und bei den Verteilern V ₃ und V ₅ jeweils zwischen dem Eingang E und dem ersten Verteilerausgang A ₁ ein Reaktanznetzwerk N ₁ eingeschaltet, das bei einer zwischen dem Tonrundfunk- und dem Fernsehrundfunkbereich liegenden Eckfrequenz f _E einen Blindwiderstand von etwa dem halben Wellenwiderstand aufweist. Ein dazu duales Netz­ werk N ₂ mit einem Blindwiderstand von etwa dem doppelten Wellenwider­ standswert ist jeweils in den zweiten Verteilerausgangszweig einge­ schaltet.

Diese Reaktanznetzwerke bewirken, daß am Tonrundfunkausgang A ₂ nach einer Übergangszone oberhalb der Eckfrequenz f _E praktisch keine Hoch­ frequenzenergie ausgekoppelt wird und am Ausgang A ₁ für den Fernseh­ rundfunk für diesen Bereich die Verteildämpfung gegen Null geht. Un­ terhalb der Eckfrequenz f _E ist die Verteildämpfung bei diesen Ausfüh­ rungsbeispielen konstant, nämlich bei der unsymmetrischen Aufteilung gemäß Fig. 1 z.B. 6 dB im Tonrundfunk- und 2 dB im Fernsehrundfunkbe­ reich, bei der symmetrischen Aufteilung der Verteiler V ₂ bis V ₅ etwa 3 dB an beiden Ausgängen. Bei den Verteilern V ₁ bis V ₃ bestehen diese Reaktanznetzwerke N ₁ bzw. N ₂ lediglich aus einem Kondensator C ₁ bzw. einer Spule L ₁. Dabei ist die Übergangszone mit etwa 150 MHz zwar re­ lativ groß, im UHF-Bereich ist jedoch die Verteildämpfung auf jeden Fall be reits praktisch null, so daß in vorteilhafter Weise ein gewis­ ser Ausgleich für die mit steigender Frequenz anwachsende Übertra­ gungsdämpfung erreicht ist.

Bei den Verteilern V ₄ und V ₅ sind Reaktanznetzwerke N ₁ und N ₂ vorgesehen, die aus der Parallelschaltung eines Serienresonanzkreises L ₂, C ₅ und eines Kondensators C ₆, bzw. der dazu dualen Schaltung N ₂ bestehen. Damit sind kleinere Übergangszonen erreichbar, wie sie bei­ spielsweise nötig sind, wenn am Ausgang A ₂ der terrestrische und der Satelliten-Tonrundfunk (0,15 bis 125 MHz) und am Ausgang A ₁ der TV- Bereich 132 bis 860 MHz entnommen wird.

Während die kostengünstige Ausführung des Verteilers V ₁ keine beson­ dere Anpassungseinrichtung enthält, weisen die Verteiler V ₂ und V ₃ im Eingangszweig sowie die Verteiler V ₄ und V ₅ in jedem Ausgangszweig ei­ nen Anpassungswiderstand R ₁ bzw. R ₂ auf. Damit die so erreichte hohe Rückflußdämpfung auch bei dem Frequenzbereich gewährleistet ist, in dem das Reaktanznetzwerk N ₂ hochohmig ist, sind diese Anpassungswider­ stände R ₁, sowie R ₂ im ersten Ausgangszweig jeweils durch einen Kon­ densator C ₂ bzw. C ₄ überbrückt. Bei den in den Fig. 2b und 3b dar­ gestellten Verteilern V ₃ und V ₅ sind diese Überbrückungskondensatoren C ₂, C ₄ mit den Kondensatoren C ₁ bzw. C ₆ des jeweiligen Reaktanznetz­ werkes N ₁ zu Kondensatoren C _₃, C ₇ eines neuen Reaktanznetzwerkes N ₁′ zusammengefaßt, wodurch die vorstehend genannte vorteilhafte Wirkung vollständig ohne Mehraufwand erreicht ist.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4a sind drei symmetrische Ver­ teiler in der Ausführung V ₅ derart kaskadiert, daß an den vier Aus­ gängen A ₁ bis A ₄ der Reihe nach der Tonrundfunkbereich (0,15 bis 125 MHz), der erweiterte VHF-Fernsehbereich (111 bis 450 MHz), der UHF- Fernsehbereich (470 bis 860 MHz) und der erste Satelliten-Zwischenfre­ quenz-Bereich (950 bis 1750 MHz) mit von 9 über 6 und 3 bis 0 dB abge­ stufer Verteildämpfung entnehmbar ist. Wegen der geringen Abstände zwischen den einzelnen Frequenzbereichen, bzw. sogar der Überschnei­ dung zwischen den ersten beiden genannten Bereichen, sind hier Vertei­ ler mit aufwendigeren Reaktanznetzwerken gewählt, bei denen die Über­ gangszone relativ klein ist. Die Eckfrequenzen f _{E 1}, f _{E 2} und f _{E 3} liegen dazu bei 125, 460 bzw. 905 MHz.

Neben den vorstehend lediglich beispielhaft beschriebenen Verteilern sind selbstverständlich die unterschiedlichsten Kombinationen von sol­ chen Verteilern und damit die verschiedensten Frequenzgänge für die Verteildämpfungen an den Ausgängen durch Kombination dieser Verteiler sowie ihrer dualen Schaltungen und/oder entsprechende Ausbildung der Reaktanznetzwerke und Wahl mehrerer Eckfrequenzen möglich ohne den Er­ findungsgedanken zu verlassen.

Claims (6)

1. Verteiler zum breitbandigen Aufteilen von Hochfrequenzenergie mit­ tels eines Differentialübertragers auf zwei Ausgänge, an denen Hochfrequenzenergie in unterschiedlichen Frequenzbereichen entnom­ men wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang (1) des Differen­ tialübertragers (Ü) oder - bei eingangsseitig vorhandener Anpaßein­ richtung (R ₁) - dem Eingang (E) des Verteilers (V) und dem einen Ausgangsanschluß (2 bzw. 3) des Differentialübertragers (Ü) oder - bei ausgangsseitig vorhandener Anpaßeinrichtung (R ₂) - zwischen dem Eingang (E) des Verteilers (V) und dem einen Ausgang (A ₁ bzw. A ₂) des Verteilers (V) oder dem einen Ausgangsanschluß (2 bzw. 3) des Differentialübertragers (Ü) einerseits, sowie zwischen dem anderen Ausgangsanschluß (3 bzw. 2) des Differentialübertragers (Ü) und dem anderen Ausgang (A ₂ bzw. A ₁) des Verteilers (V) oder gegebenenfalls der ausgangsseitigen Anpaßeinrichtung andererseits derart bemessene duale Reaktanznetzwerke (N ₁, N ₂) eingeschaltet sind, daß bei einer Eckfrequenz f _E , die bei getrennten Frequenzbereichen zwischen die­ sen liegt und bei sich überlappenden Frequenzbereichen gleich der höchsten Frequenz des unteren Frequenzbereiches ist, der Betrag des Blindwiderstandes des einen Reaktanznetzwerkes (N ₁) etwa den halben und derjenige des anderen Reaktanznetzwerkes (N ₂) etwa den doppel­ ten Wert des Wellenwiderstandes aufweist.

2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Reaktanznetzwerk (N ₁) ein Kondensator (C ₁) und das andere Reaktanz­ netzwerk (N ₂) eine Spule (L) ist.

3. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reak­ tanznetzwerke (N ₁, N ₂) jeweils aus mehreren Einzelreaktanzen beste­ hen, die so zusammengeschaltet sind, daß sie bei Frequenzen ober­ halb der Eckfrequenz (f _E ) zuerst eine Reihen- und dann eine Paral­ lelresonanz aufweisen.

4. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem zwischen dem Eingang des Verteilers und dem Differentialübertrager vorgesehenen Anpaßwiderstand, dessen Größe bei symmetrischer Verteilung etwa gleich dem halben Wellenwiderstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpaßwiderstand (R ₁) durch eine Reaktanz (C ₂) überbrückt ist, deren Größe bei der Eckfrequenz (f _E ) dem des Anpaßwiderstandes (R ₁) entspricht und die für den Frequenzbereich einen Kurzschluß bildet, in dem das andere Reaktanznetzwerk (N ₂) hochohmig ist.

5. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit je einem in jeden Ausgangszweig des Differentialübertragers eingeschalteten Anpaßwi­ derstand, dessen Größe bei symmetrischer Verteilung etwa gleich dem Wellenwiderstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem einen Ausgangsanschluß (2) des Differentialübertragers (Ü) und dem einen Ausgang (A ₁) des Verteilers (V) vorgesehene Anpaßwiderstand (R ₂) durch eine Reaktanz (C ₄) überbrückt ist, deren Größe bei der Eckfrequenz (f _E ) dem des Anpaßwiderstandes (R ₂) entspricht und die für den Frequenzbereich einen Kurzschluß bildet, in dem das andere Reaktanznetzwerk (N ₂) hochohmig ist.

6. Verteiler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsreaktanz (C ₂, C ₄) mit wenigstens einer Reaktanz (C ₁, C ₆) des einen Reaktanznetzwerkes (N ₁) zu einem einzigen Blindwider­ stand (C ₃, C ₇) zusammengefaßt ist und die Größe des Blindwiderstan­ des des so gebildeten neuen Reaktanznetzwerkes (N ₁′) etwa dem hal­ ben Wellenwiderstand entspricht.