DE3637154A1 - Hochfrequenz-zweifachverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Zweifachverteiler mit einer einen Rohrkern-Differentialübertrager aufweisenden Verteil­ einrichtung. Derartige Zweifachverteiler werden beispielsweise in Gemeinschafts-Antennenanlagen zur Aufteilung der Hochfrequenz- Energie auf zwei Stammleitungen oder in Antennensteckdosen auf zwei Auslässe verwendet. In Einzelfällen mit geringen Forderungen an die Eingangsanpassung kann es dabei genügen, den Eingang der Verteileinrichtung direkt am Verteilereingang anzuschließen. Bei den meisten Hochfrequenz-Verteilern dieser Art - wie sie bei­ spielsweise aus der DE-AS 28 07 327 und der DE-OS 34 05 113 bekannt sind - ist jedoch ein dazwischengeschaltetes Anpassungsglied vor­ gesehen, das den Eingangswiderstand (Z _L ) des Verteilers in denje­ nigen (Z _L /2) der Verteileinrichtung transformiert.

Für eine einwandfreie Signalübertragung müssen diese Verteiler eine möglichst hohe Koppeldämpfung zwischen den beiden Ausgängen (Entkopplung) bei niedriger Verteildämpfung und guter Anpassung aller Anschlüsse aufweisen. Diese Forderungen sind bei dem in der DE-OS 34 05 113 beschriebenen Hochfrequenz-Verteiler im Frequenzbe­ reich von 47-790 MHz gut erfüllt.

In zunehmendem Maße müssen in Gemeinschafts- und Breitband-Kabelan­ lagen jedoch zusätzliche Frequenzbereiche übertragen werden, wie z.B. der erste Satelliten-Zwischenfrequenzbereich (950-1750 MHz). Für solch große Frequenzbereiche reichen aber die mit dem bekann­ ten Verteiler erzielbaren Werte nicht mehr aus, um eine brauchbare Übertragungsqualität zu gewährleisten. Selbst bei Verwendung von Rohrkernen mit im Satelliten-Zwischenfrequenzbereich geringen Ver­ lusten ist dort nur eine Entkopplung von etwa ≧ 20 dB und eine Rückflußdämpfung aller Anschlüssen von ≧ 14 dB bei einer Verteil­ dämpfung von etwa ≦ 5,5 dB erreichbar. Dabei vermindern sich die in der Offenlegungsschrift angegebenen Werte für die Entkopplung und Rückflußdämpfung im Bereich von 47-790 MHz auf 25 bzw. 15 dB bei einer Verteildämpfung von ca. ≦ 4,5 dB.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochfre­ quenz-Zweifachverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren Verteileinrichtung gegenüber derjenigen des Standes der Technik mit geringem Aufwand bei zumindest vergleichbaren Werten für die Entkopplung, sowie die Rückfluß- und Verteildämpfung im VHF-/UHF-Bereich in einem möglichst weit darüberhinausgehenden Frequenzbereich diese Übertragungskennwerte möglichst günstig sind.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß ein zum ersten Rohrkern- Differentialübertrager in kurzem Abstand etwa achsparallel angeordneter zweiter Rohrkern-Differentialübertrager vorgesehen ist, der eingangsseitig mit den Ausgängen des ersten Rohrkern- Differentialübertragers direkt galvanisch verbunden ist und dessen Ausgänge zugleich die Ausgänge des Zweifachverteilers bilden, und daß die beiden stirnseitig zwischen den Bohrungen der Differential­ übertrager-Rohrkerne verlaufenden Leitungsstücke kurz und durch je einen zwischen diese und Masse eingeschalteten Kondensator zu je einem Tiefpaß ergänzt sind, deren obere Grenzfrequenz oberhalb der höchsten Betriebsfrequenz liegt. Dabei ist es für die meisten Anwendungsfälle zweckmäßig, die Abmessungen der beiden Differen­ tialübertrager-Rohrkerne gleich zu wählen. Mit diesem im Vergleich zu den von den genannten Hochfrequenz- Zweifachverteilern bekannten Verteileinrichtungen geringfügig hö­ heren Aufwand ist bei etwa gleichen Übertragungskennwerten im VHF­ /UHF-Bereich eine wesentliche Verbesserung der Entkopplung im da­ rüberliegenden Frequenzbereich bis etwa 1,8 GHz und auch zu tiefe­ ren Frequenzen hin noch eine nennenswerte Erhöhung erreicht. Bei­ spielsweise beträgt bei einem erfindungsgemäßen Zweifach-Verteiler im Frequenzbereich von 40-1800 MHz die Entkopplung ≧ 30 dB, die Verteildämpfung ≦ 4 dB und, bei Einsatz eines entsprechenden Anpaßgliedes, die Rückflußdämpfung an allen Anschlüssen ≧ 20 dB. Der Wert für die Verteildämpfung ist damit beinahe ebenso niedrig wie bei bekannten Ringgabel-Verteilern, die jedoch hinsichtlich der Entkopplung und Breitbandigkeit dem erfindungsgemäßen Zwei­ fachverteiler deutlich unterlegen sind.

Damit weist der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Zweifachverteiler in dem gesamten genannten Frequenzbereich für alle Anwendungsfälle ausreichende elektrische Übertragungseigenschaften, insbesondere wider Erwarten trotz des zusätzlichen Rohrkerns eine kleine Ver­ teildämpfung und hohe Entkopplung auf, so daß ein problemloser Einsatz möglich und bei Kaskadierung solcher Verteiler - z.B. bei Verwendung in hintereinander geschalteten Antennensteckdosen - eine wesentliche Reduzierung der Anlagendämpfung erreichbar ist, die eine Einsparung von Verstärkerstufen ermöglicht.

In der Regel ist es sinnvoll, alle Wicklungen der Verteileinrich­ tung einstückig auszuführen. Im Einzelfall kann es darüberhinaus zweckmäßig sein, jedes stirnseitig zwischen den Differentialüber­ trager-Rohrkernen verlaufende Leitungsstück zu verdrillen und die verdrillten Mittelteile jeweils an den zugehörigen Kondensator an­ zuschließen. Bei entsprechender Bemessung der als Querinduktivi­ täten wirkenden verdrillten Mittelteile ergeben sich dadurch zwei versteilerte Tiefpässe.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Der erforderliche kurze gegenseitige Abstand der Differential­ übertrager-Rohrkerne ist durch die im Anspruch 2 angeführte An­ ordnung erreicht, wobei der Doppellochkern eine optimale Lösung darstellt, bei der zugleich ein kompakter und in der Fertigung einfach handhabbarer sowie kostengünstiger Aufbau gegeben ist.

Die an sich bekannte Ausführung der Übertrager-Wicklungen in Druck­ technik auf einer doppelseitig kaschierten Platine gemäß Anspruch 3 garantiert außer einer kostengünstigen Herstellung auch eine hohe Konstanz der elektrischen Übertragungskennwerte und eignet sich damit besonders für die Serienfertigung. Dabei können die Kondensatoren als konzentrierte Bauelemente oder ebenfalls in Drucktechnik ausgeführt sein. Wenn es im Einzelfall auf eine be­ sonders induktivitätsarme Verbindung ankommt, so ist eine Ausbil­ dung nach Anspruch 4 vorteilhaft, wobei die Kondensatoren finger­ artige Leiterflächen einer einseitig kaschierten Platine oder SMD- Bauteile sein können. Ein Aufbau des Zweifach-Verteilers nach den Ansprüchen 2 bis 4 verbessert die Übertragungskennwerte gegenüber einer Ausführung mit auseinanderliegenden Rohrkernen und über An­ schlußdrähte zwischen Masse und die Leitungsstücke eingefügten Kondensatoren merklich: Die Entkopplung und die Rückflußdämpfung werden um etwa 5 dB größer, die Verteildämpfung um bis zu 0,3 dB geringer.

Durch die in Anspruch 5 beschriebene Maßnahme läßt sich die Ent­ kopplung bei tiefen Frequenzen verbessern, z.B. bei 4 MHz um bis zu 5 dB, wobei allerdings eine Verschlechterung der Verteil­ dämpfung bei hohen Frequenzen - beispielsweise um ca. 0,5 dB bei 1750 MHz und einem weiteren Differentialübertrager-Rohrkern - und eine Verteuerung durch den weiteren Kern bzw. die weiteren Kerne in Kauf zu nehmen ist.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaues der Differentialübertra­ ger sind die oben genannten breitbandig günstigen Übertragungs­ kennwerte des Zweifach-Verteilers überraschenderweise bereits mit einem gemäß Anspruch 6 einfach und kostengünstig aufgebauten An­ paßglied erreicht, so daß in der Regel auf teuere Anpassungsschal­ tungen mit Übertrager und Ausgleichsleitung verzichtet werden kann. Wenn jedoch im Einzelfall der Mehraufwand für eine aufwen­ dige Anpaßeinrichtung sinnvoll ist, so sind die genannten Werte noch weiter verbesserbar.

Eine ganz wesentliche praktische Realisierungsmöglichkeit des er­ findungsgemäßen Hochfrequenz-Verteilers ist in Anspruch 7 be­ schrieben. Sie ist preiswert, für die Serienproduktion geeignet und bietet ein Höchstmaß an Genauigkeit und exakter Reproduzier­ barkeit, so daß die dauerhaft sichere Einhaltung der bestmöglichen elektrischen Eigenschaften gewährleistet ist. Eine fertigungstech­ nisch sehr günstige Lösung, den Rohrkern bei diesem Verteilerauf­ bau in die Platine (die selbstverständlich auch als in eine Grund­ platte einsteckbares Teil ausgebildet sein kann) einzubringen, ist in Anspruch 8 angegeben. Dieses Verfahren ist z.B. erheblich ein­ facher als zwei Platinenteile nach dem Einbringen des Kerns mecha­ nisch und elektrisch zusammenzufügen.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Hochfrequenz-Zweifachverteilers dargestellt, wobei die Fig. 1a und 1b eine Ansicht der Vorder- und Rückseite des Verteilerauf­ baues ohne Gehäuse, Fig. 2 den Wicklungsverlauf durch die beiden Differentialübertrager-Rohrkerne in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 das elektrische Schaltbild des Zweifachverteilers zeigen. In Fig. 4 ist der Prinzipaufbau des Differentialübertragers eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Zweifachverteilers bei Verwendung eines Einloch-Kerns gemäß Anspruch 7 dargestellt, wobei Fig. 4a die Draufsicht auf eine Platinenseite ist und Fig. 4b eine Drauf­ sicht auf die andere Platinenseite, der Deutlichkeit halber aus der gleichen Blickrichtung.

Der Hochfrequenz-Zweifachverteiler 1 ist auf einer einseitig mit einem Metallbelag 2 versehenen (einseitig kaschierten) Isolier­ stoffplatine 3 aufgebaut. Dabei sind der Eingang E sowie die bei­ den Ausgänge A _1, A ₂ als in Ausnehmungen 4 der Platine 3 angeord­ nete Koaxialbuchsen 5 ausgebildet, deren Außenleiter 6 mit dem Me­ tallbelag 2 durch Lötstellen 7 leitend verbunden sind. Der Innenleiter 8 der Eingangsbuchse ist über ein dünnes, eine Längsinduktivität L ₁ darstellendes Leitungsstück 9 einerseits mit einem nach Masse geschalteten Kondensator (Querkapazität) C ₁ und zum anderen mit dem Eingangsverbindungspunkt P einer Verteilein­ richtung 10 verbunden. Die Längsinduktivität L ₁ und die Quer­ kapazität C ₁ bilden einen transformierenden Tiefpaß 11 zur An­ passung der Impedanz Z _L des Verteilereinganges E an die Impedanz Z _L /2 des Eingangs der Verteileinrichtung 10.

Diese Verteileinrichtung 10 weist zwei Rohrkernübertrager Ü _1, Ü₂ auf, deren identische Rohrkerne 12, 13 einen hohen A _L -Wert be­ sitzen und mit den Mantellinien aneinanderliegend angeordnet sind. Die Kernwicklungen 14, 15, 16, 17 bestehen jeweils aus einer hal­ ben Windung und sind insgesamt aus einem einzigen Draht gefertigt, der die beiden Rohrkerne 12, 13 - wie in Fig. 2 dargestellt - nach­ einander gegensinnig durchläuft. Dabei werden die Mittelteile der zunächst überlang gewählten, stirnseitig zwischen den Rohrkern- Bohrungen laufenden, jeweils eine kleine Induktivität L ₂ bildenden Leitungsstücke 18 verdrillt und die so hergestellten (Quer-) In­ duktivitäten L ₃ über je eine Kapazität C ₂ mit Masse verbunden. Die Leitungsstücke 18 bilden zusammen mit den Induktivitäten L ₃ und den Kapazitäten C ₂ jeweils einen versteilerten Tiefpaß, deren obere Grenzfrequenz bei etwa 1,8 GHz liegt. Die Ausgänge A ₁′, A ₂′ des zweiten Rohrkern-Differentialüber­ tragers Ü ₂ sind über kurze gedruckte Verbindungsleitungen 19, 20 mit den Innenleitern 21, 22 der Verteilerausgänge A _1, A ₂ verbun­ den.

Durch eine wenigstens annähernd parallele Führung der jede Kern­ bohrung durchsetzenden Wicklungen wird im Vergleich zu einer will­ kürlichen Führung eine Verbesserung der Entkopplung bei hohen Fre­ quenzen erreicht, die auch in der Serienfertigung sicher gewähr­ leistet ist. Insgesamt sind aufgrund des erfindungsgemässen Auf­ baues des beschriebenen Hochfrequenz-Verteilers trotz Verwendung eines einfachen und billigen, elektrisch nicht optimalen Anpaß­ gliedes 11 über den sehr großen Frequenzbereich von etwa 40 bis 1750 MHz gute Übertragungskennwerte erzielt, nämlich eine Entkopp­ lung von mindestens 30 dB bei einer Verteildämpfung von maximal 4 dB und einer Rückflußdämpfung aller Anschlüsse von wenigstens 20 dB.

Bei der in den Fig. 4 a und 4 b im Prinzipaufbau dargestellten Verteileinrichtung für einen Hochfrequenz-Zweifachverteiler sind die beiden Übertrager-Rohrkerne durch einen einzigen Einlochkern 23 ersetzt, wobei die vier Übertragerwicklungen der beiden Dif­ ferentialübertrager durch auf den beiden Flächen einer doppel­ seitig kaschierten Platine aufgebrachte Leiterbahnen 24, 25, 26, 27 realisiert sind. Zur Vermeidung von Störkapazitäten zwischen den Leiterbahnen 24 und 26 bzw. 25 und 27, die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in getrennten Kernen verlaufen, sind dazwischen angeordnete Masse-Leiterbahnen 28, 29 vorgesehen. Auch hier werden die den Leitungsstücken 18 beim ersten Beispiel entsprechenden Leiterbahnteile 30 durch je eine Kapazität 31 zu symmetrischen Tiefpässen ergänzt. Diese Ausführung ist besonders kostengünstig mit in der Serienher­ stellung exakt reproduzierbaren bestmöglichen Übertragungs-Kenn­ werten.

Claims (8)

1. Hochfrequenz-Zweifachverteiler mit einer einen Rohrkern-Differen­ tialübertrager aufweisenden Verteileinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum (ersten) Rohrkern-Differen­ tialübertrager (Ü ₁) in kurzem Abstand etwa achsparallel ange­ ordneter zweiter Rohrkern-Differentialübertrager (Ü ₂) vorgese­ hen ist, der eingangsseitig mit den Ausgängen des ersten Rohr­ kern-Differentialübertragers (Ü ₁) direkt galvanisch verbunden ist und dessen Ausgänge zugleich die Ausgänge des Zweifach-Ver­ teilers (1) bilden, und daß die beiden stirnseitig zwischen den Bohrungen der Differentialübertrager-Rohrkerne (12, 13) verlau­ fenden Leitungsstücke (18) kurz und durch je einen zwischen die­ se (18) und Masse eingeschalteten Kondensator (C ₂) zu je einem Tiefpaß ergänzt sind, dessen obere Grenzfrequenz oberhalb der höchsten Betriebsfrequenz liegt.

2. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Differentialübertrager-Rohrkerne (12, 13) mit ihren Mantelflächen aneinander liegen oder zu einem Bi­ lochkern zusammengefaßt sind.

3. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (14, 15, 16, 17) der Rohr­ kern-Differentialübertrager (Ü _1, Ü₂) in Drucktechnik ausgeführt sind.

4. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C ₂) ohne Draht­ verbindung direkt an die Leitungsstücke (18) und Masse ange­ schlossen sind.

5. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Rohrkern- Differentialübertrager vorgesehen ist, der eingangsseitig mit den Ausgängen des zweiten Rohrkern-Differentialübertragers ver­ bunden ist, dessen Ausgänge zugleich diejenigen des Hochfrequenz- Zweifachverteilers sind.

6. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Anpaßglied zur Transformation des Eingangswiderstandes (Z _L ) des Zweifachverteilers auf denjenigen (Z _L /2) des ersten Differentialübertragers, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ paßglied als transformierender Tiefpaß (L _1, C ₁) ausgebildet ist.

7. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit auf einer beidseitig kaschierten Platine in Drucktechnik ausgeführten Differentialübertrager-Wicklungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den ersten und zweiten Rohrkern-Differential­ übertrager (Ü _1, Ü₂) nur ein Einloch-Rohrkern (23) verwendet ist und zwischen dem in der Rohrkernbohrung verlaufenden hin- und zurückführenden Teil (24, 26 bzw. 25, 27) jeder der auf den bei­ den Platinenflächen angeordneten, jeweils vom Eingang (P) der Verteileinrichtung zu einem Verteilerausgang (A ₁ bzw. A ₂) füh­ renden Leitungen (24, 26 bzw. 25, 27) eine Masseleitung (28 bzw. 29) vorgesehen ist.

8. Hochfrequenz-Zweifachverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einloch-Rohrkern (23) aus zwei zusammenkleb­ baren Axialschnitt-Hälften besteht.