DK150874B - Flertrins forgreningsindretning for hoejfrekvente signaler - Google Patents

Description

i 150874

Den foreliggende opfindelse angår en flertrins forgroiingsindretning for højfrekvente signaler og af den i krav l's indledning angivne art.

Sådanne forgreningsindretninger benyttes eksempel-5 vis i fælles antenne og kabelfjernsynsanlæg til at af lede signaler med bestemte, ens eller forskellige dæmpninger fra en stam- eller hovedledning til videreførende ledninger, fordelerindretninger eller direkte til antennestikdåser. Derved skal det allerede i abonnentnet, men 10 især ved brug i overordnede net, for det samlede drifts frekvensområde, sikres, at forgreningsindretningen altid ved vilkårlig afkoblingsdæmpning tilpasses bølgemodstanden på de tilsluttede ledninger og en så stor koblingsdæmpning mellem alle udgange.

15 En flertrins forgreningsindretning af den nævnte art kendes fra DE-B 24 25 722. Ved denne er de nævnte krav søgt opfyldt, men det er kun lykkedes i utilstrækkelig grad, således at denne kendte forgreningsindretning i praksis er uanvendelig i flere sammenhænge. I praksis be-20 nyttes forgreningsindretninger af den art, som kendes fra DE-A 23 43 403 og 27 03 258 samt DE-B 24 48 737 og 26 06 449, men på grund af serieforbindelse af ens retningskoblere, der transformerer alle indgangsmodstande på samme måde, ifølge de nævnte skrifter til lavere værdi, opnår man al-25 lerede ved få forgreninger uantagelig tilpasning og der med også afkobling. Ved den fra DE-B 24 25 722 kendte serieforbindelse af skiftevis op- og nedtransformerende retningskoblere opnås nogen·kompensation, men denne er utilstrækkelig, især ved et større antal forgreninger.

30 Allerede ved to trin med 14 dB udkoblingsdæmpning ifølge fig. 5 i DE-B 24 25 722 bliver en indgangsimpedans på 75 ohm transformeret til en udgangsimpedans på højst (og frekvensafhængigt) 60 ohm. Denne afvigelse bliver endnu større ved forgreninger med ringere udkoblings-35 dæmpning. En tilpasning i første forgrening på omkring 60% er i mange tilfælde tilstrækkelig, hvorhos der ved valg af modstanden R må træffes et kompromis mellem afkobling og tilpasning, men anden forgrening 2 150874 transformer eller den i fremlæggelsesskriftet foreslåede y-derligere tilpasningsmodstand R^. Disse foranstaltninger medfører ikke blot yderligere komponentopbud, men øger også udkoblingsdæmpningen yderligere, således at den egentlige ret-5 ningskobler må dimensioneres for en mindre udkoblingsdæmp ning. Derved forøges gennemgangsdæmpningen, seriekoblingen bliver usymmetrisk, de ønskede ensartede transformationsforhold stemmer mindre overens og afkoblingen bliver ringere« I praksis er det ønskværdigt, at alle modtagere i et fælles-10 antenneanlæg tilføres omtrent samme signalniveau. Herfor må udkoblingsdæmpningen være større ved begyndelsen af en stam-ledning end ved dennes ende. Ved længere stamledninger er derved også forholdsvis lavere udkoblingsdæmpning nødvendig, i ekstreme tilfælde indtil 3 dB. Forgreninger, hvis udkoblings-15 dæmpning er mindre end 10 dB, har man ikke hidtil kunnet rea lisere med tilstrækkelig returdæmpning. Ved den fra DE-b 24 25 722 kendte forgreningsindretning bliver den nævnte mangel for mindre udkoblingsdæmpninger endnu værre, idet tilpasningsmodstanden R^ med det allerede nævnte resultat må gøres 20 større. Alt i alt er det ved denne kendte flertrins forgre ningsindretning ikke muligt at realisere hverken større seriekoblinger eller forgreninger med udkoblingsdæmpning under 10 dB og tilfredsstillende elektriske egenskaber. Endvidere er det, jvfr. den kendetegnende del af hovedkravet,nødvendigt 25 at træffe særlige, omkostningsforøgende foranstaltninger for at udvide UHF-området op til 860 MHz.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en flertrins forgreningsindretning af den i krav l’s indledning angivne art, hvormed det i hele driftfrekvensområdet er 30 muligt, uafhængigt af antallet af efter hinanden koblede ret ningskoblere, at opnå en stor afkobling mellem alle udgange, en god tilpasning overalt og små udkoblingsdæmpninger.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

35 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1-4 viser grundformer af retningskoblere ifølge opfindelsen, 3 150874 fig, 5-7 forgreningsindretninger sammensat af retningskoblere ifølge fig. 1-4, og fig. 8 skematisk den mekaniske opbygning af en forgreningsindretning ifølge opfindelsen, 5 Eetningskoblere ifølge den foreliggende opfindelse forekommer i to grundformer og de tilhørende duale former som vist i fig, 1 og 3,henholdsvis fig, 2 og 4. Den i fig, 1 og 2 viste (type A) transformerer indgangsimpedansen til lavere værdi, medens den i fig, 3 og 4 viste (type B) transformerer 10 til højere værdi. Det er således ved skiftevis anbringelse af de to typer i serieforbindelse muligt at opnå en kompensation.

Denne op- og nedtransformation bliver optimal, når retningskoblere ifølge fig, 1 og 3 henholdsvis fig, 2 og 4 følger skiftevis efter hinanden. I førstnævnte tilfælde opnås, 15 ved ideal afkobling (uendelig stor koblingsdæmpning mellem forgrening og udgang) og afslutning af de frie tilslutninger med bølgemodstanden af den tilsluttede ledning, følgende værdier: * kobling ifølge figo 2, kobling ifølge fig. 3 2nx~ «i 7 t f \ 2ηι+7ί*~Ζ .γ (— Z i ***+&—'Zi Zi z« ZL di) ZL (Zt) “A ZoeujTr (lOdB) 20 tog £ (JodB) ZOtogj^j (o&dB) 20&gg£=$ (W·*)

(4- τχ)·Ζ. (0.92.'i (ÅZJ

4 150874 I ovenstående skema er n vindingstalsforholdet for begge transformere i retningskobleren, Z^ er bølgemodstanden i den tilsluttede ledning, Zg, Z^ og Z^g er indgangs-, udgangs- og forgreningsimpedanserne, a. udkoblingsdæmplingen 5 og a^ stamgennemgangsdæmpningen.

Af de ved beregning givne formler kan det umiddelbart erkendes, at ved serieforbindelse af de to retningskoblere, hvorved altså indgangen på den anden retningskobler ikke afsluttes med Z^, men med den første retningskoblers udgangs-10 impedans Z^, er alle impedanser frekvensuafhængigt lig med bølgemodstanden Z^, således at der ved ideel afkobling er alsidig tilpasning, når modstandene R^ og Rg dimensioneres efter de angivne afkoblingsbetingelser. Som eksempel er i ovenstående skema i parentes anført de for en totrinsforgrening 15 med en udkoblingsdæmpning på 10 dB (n =10) beregnede værdier«

Bisse regneteknisk fundne værdier opnås naturligvis ikke fuldstændigt i praksis. Afvigelserne fra de teoretiske idealværdier kan hovedsageligt tilskrives: 1) at de tilgængelige modstande vil i reglen ikke nøjagtigt 20 svare til de beregnede værdier,og de har - som alle andre komponenter - en vis tolerance, 2) at vindingstalforholdene ved realistiske vindingstal som oftest ikke kan realiseres nøjagtigt,eller at de til opnåelse af bestemte forlangte værdier af udkoblingsdæmpnin- 25 gen må vælges forskellige for de to transformere, hvorhos der for modstanden R må vælges en værdi, som giver et kompromis mellem god tilpasning og høj afkobling, samt 3) at der ved fastlagt, konstant fra stamledningen afkoblet signalenergi fra den n-te retningskoblers udkoblingsdæmp- 30 ning fratrækkes værdien (n-l) a^.

Bisse afvigelser er dog tilsammen forholdsvis små, således at målte værdier stemmer godt overens med de beregnede og i hvert fald er langt bedre end tilsvarende i kendte forgreningsindretninger. Således udviser en totrinsforgre-35 ning med hver 14 dB udkoblingsdæmpning ifølge opfindelsen, som er direkte sammenlignelig med den i fig. 5 i BE-b 24 25 722 følgende værdierr 5 150874

WF UHF

Returdæmpning ωγε ^ 30118 arA.

rAB1 > 25dB > 2odB

arAB2

Stamgennemgangs - a < -idB < 2dB

dæmpning d

Koblingsdæmpning εαβί-α

> 30dB

aAB2-A

-__ __^ — η| - -« ----- - - - „ -r- , --, - - - - ,-----,r

Alt i alt opnås således ved opfindelsen en flertrins forgreningsindretning, som med yderst ringe opbud af komponenter har væsentligt bedre egenskaber end de kendte.

Ved den i krav 2 anviste udformning opnås en lavpas-5 kompensation, hvorved frekvensområdet på enkel og billig må de kan forøges i den nederste ende.

Ved den i krav 3 anviste udformning opnås en materialebesparelse, som især er fordelagtig, når et anlæg omfatter et stort antal forgreninger. Endvidere synker den resul-10 terende induktans mindre kraftigt, end når der af hver trans former benyttes en separat primærvikling, således at omkring den halve i stedet for kun omkring en fjerdedel af enkeltviklingens induktans er virksom, hvilket medfører en yderligere nedsættelse af den nedre grænsefrekvens. Endelig opnås ved 15 denne udformning en mindre gennemgangsdæmpning, eksempelvis til 1 dB for en totrins og 2 dB for en firetrins forgreningsind retning med 14 dB udkoblingsdæmpning i hvert trin. I teorien er det muligt at opbygge en forgreningsindretning med et vilkårligt antal forgreninger og kun en enkelt primærvik-20 ling fælles for alle spændingstransformere* I praksis møder 6 150874 man imidlertid fremstillingstekniske problemer ved sammenbygning af flere end 8 retningskoblere. Dette skyldes især ved højere frekvenser de rumlige dimensioner, og såfremt sekundærviklingerne ikke kun består af en halv, men af en 5 hel eller endog flere vindinger,vanskeligheder med viklingen.

Den i krav 4 anviste udformning er særlig fordelagtig i sådanne tilfælde, hvor der især lægges vægt på høj afkobling, eksempelvis som VHD/UHI'-adskiller eller til måleformål.

10 Anvendelse af den i fig. 5 anviste udformning som an tennestikdåse er særlig fordelagtig på grund af den uden filtre opnåelige store afkoblingsværdi (>50 dB mellem forskellige dåser). Herved er adskillelsesmidler til deling i I'M- og TV-frekvensområder ikke nødvendige, da sådanne findes i den 15 pågældende modtagers indgang. Sådanne antennestikdåser udmærker sig altså også ved et yderst ringe komponentopbud. Og begge forgreningstilslutninger kan valgfrit benyttes til EM-eller TV-modtager. Herved er sådanne antennestikdåser ikke blot at foretrække for stikdåsen uden retningskoblere (der 20 kræver mange filterkomponenter) men også at foretrække for sådanne retningskoblerdåser, som kendes fra eksempelvis DE- A 23 09 151. Ted disse er afkoblingen ganske vist tilstrækkelig i normale tilfælde, men ved overførsel af TV i de lavere kanaler og af EM i den øverste ende af EM-båndet er 25 yderligere filtre nødvendige i tilfælde af eksempelvis kortslutning eller tomgang på et modtagerforbindelseskabel. Yderligere er et tab på ca. 3 dB uundgåeligt på grund af different i alt rans forme ren, hvorhos ved en bestemt udkoblingsdæmpning den ene af retningskoblerne skal være ringere, hvilket 30 yderligere bevirker en forøgelse af gennemgangsdæmpningen.

I modsætning hertil kræves ved koblingen ifølge den foreliggende opfindelse trods anvendelse af to retningskoblere ved kun lidt større gennemgangsdæmpning et væsentligt mindre komponentopbud (især ved den i krav 3 anviste udformning).

35 Eor sådanne anvendelsesområder er det, især med mange antennestikdåser, fordelagtigt at benytte den i krav 6 anviste udformning,hvor ved hver forgreningstilslutning den maksimalt mulige signalenergi står til rådighed, hvorhos udkob- 7 150874 lingsdæmpningen ved fasekorrekt sammenkobling af de to retningskoblere er omkring 3 dB lavere end ved enkeltretnings-koblere* Ganske vist er ved disse selektive forgreninger ikke kun komponentopbuddet større, også værdierne for retur-5 dæmpningen ved modtagertilslutningerne og koblingsdæmpningen mellem disse er ikke helt så gunstige. Denne ulempe er dog ved antennestikdåser sædvanligvis af lige så underordnet betydning som det forhold, at hver af de to tilslutninger er fast tilordnet et delfrekvensområde (TV eller PM) og 10 ikke anvendelige for begge områder.

Til yderligere forbedring af gennemgangsdæmpningen og returdæmpningen for alle tilslutninger er det hensigtsmæssigt som anvist i krav 7 at træffe den i og for sig fra DE- A 27 03 258 kendte foranstaltning, 15 Ved den i krav 8 anviste udformning opnås en væsentlig fremstillingsteknisk forenkling af konstruktionen og dermed en betragtelig nedsættelse af fremstillingsomkostningerne.

Dette gælder især for flertrinsafgreninger med spændingstransformere, hvis sekundærvikling kun omfatter en halv, gennem 20 kemeboringen ført vinding.

I fig, 5-8 er vist tre udførelsesformer for en flertrins forgreningsindretning ifølge opfindelsen samt vikleskemaet for endnu en udførelsesform.

Pig. 5 viser en totrinsafgrening med to efter hinan-25 den koblede retningskoblere af type B og A og en koblingskondensator 0 til udvidelse nedad af driftfrekvensområdet. Denne udførelse har alle de i forbindelse med krav 1 beskrevne fordele, da der ved idee.l afkobling opnås en eksakt kompensation ved hjælp af de to modsatrettede impedanstransforma-30 tioner og dermed god tilpasning og minimal gennemgangs dæmpning. Koblingen arbejder med disse gode elektriske egenskaber i området 5-860 MHz.

Ved den i fig. 6 viste firetrinsafgrening anvendes kun en enkelt primærvikling og en enkelt kerne for spæn-35 dingstransformerne.

Denne udførelse giver, sammenlignet med brugen af en primærvikling for hver spændingstransformer, ikke blot en 8 150874 "besparelse af materialer og fremstillingsomkostninger, men også en mindre sænkning af spændingstransformernes primærspolers resulterende induktivitet og dermed en mindre hævning af den nedre grænsefrekvens.

5 Endvidere er det, sammenlignet med en i overensstem melse med fig. 5 udformet firetrinsafgrening, på grund af mindre kerne- og spredningstab muligt at opnå en væsentlig formindskelse af gennemgangsdæmpningen (op til 2 dB ved brug af 14 dB retningskoblere). Endelig er der ved denne udform-10 ning mulighed for en stjerneformet opbygning, som i mange tilfælde giver en rumligt mindre og hvad tilslutningerne angår gunstigere opbygning.

I fig. 7 er vist en forgreningsindretning for antennestikdåser, hvor de i krav 3 og 7 anviste foranstaltninger 15 er kombineret. Herved er opnået en antennestikdåse,som ved maksimal energioverføring ved modtagertilslutningerne og forholdsvis ringe komponentopbud udviser en lille gennemgangsdæmpning. Den herved opnåede mulighed for kaskadekobling er især vigtig ved netop antennestikdåser, hvor dette i praksis fin-20 der stor anvendelse.

Af fig. 8 fremgår, hvor enkelt og overskueligt en totrinsafgrening med en udkoblingsdæmpning på omkring 14 dB kan opbygges af to retningskoblere ifølge fig. 3 henholdsvis fig 1 under anvendelse af den i krav 3 anførte forenkling.

25 Anvendelsen af modstandenes E^ og Eg tilledninger som sekundærviklinger i spændingstransf orme ren tig tillader en særdeles prisgunstig fabrikation.

Claims (9)

150874 Patentkrav.

1. Flertrins forgreningsindretning for højfrekvente signaler i VHF- og UHF-området (5-860 MHz), især til brug i fællesantenneanlæg, og bestående af mindst to i serie koblede retningskoblere til bredbånds, retningsafhængig afkob- 5 ling af en del af den over en stamledning førte signalenergi til en forgreningstilslutning, hvilke koblere er således forskelligt udformet, at de sammenkoblet i alternerende rækkefølge henholdsvis op- og nedtransformerer indgangsimpedansen, kendetegnet ved, at hver retningskobler omfatter 10 to indbyrdes adskilte transformere (u^,^), hvorhos den første (strøm-transformers (ti·^) primærvirkning ligger mellem indgang (E) og udgang (A), og den anden (spændings-)transformers ($2) primærvikling ligger mellem indgang (E) eller udgang (A) og stel, medens den første (strøm-)transformers (ii^) sekundær-15 vikling er forbundet dels med stel og dels med den anden (spændings-) trans formers (tig) sekundærvikling, og at forgreningstilslutningen (AB) for den ned transformerende retnings-kobler (type A) em fællespunktet for de to sekundærviklinger og den anden (spændings-) transformers (tig) sekundærvikling 20 er forbundet til stel via en ohmsk modstand (R^), medens forgreningstilslutningen (AB) for den optransformerende retningskobler (type B) er den frie ende af den anden (spændings-) transformers (^) sekundærvikling og fællespunktet for de to sekundærviklinger er forbundet til stel via en ohmsk modstand 25 (¾).

2, Forgreningsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver to på hinanden følgende retnings-koblere er indbyrdes forbundet via en i stamledningen indgående kondensator (C),

5. Forgreningsindretning ifølge krav X eUer 2, kend e- tegnet ved, at de andre (spændings-)transformere (ΰ2) i mindst to retningskoblere har fælles primærvikling.

4. Forgreningsindretning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at naboretningskoblere to og to udgør en 35 totrinsforgrening, og at de to forgreningstilslutninger 150874 ίο (AB1,AB2) er efterkoblet selektionsorganer (s,p), gennem hvilke en del af frekvensområdet kan passere.

5. Forgreningsindretning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at naboretningskoblere to og to er indbyg- 5 get i en antennestikdåse.

6. Fbrgreningsindretning ifølge krav 4, kendetegne t ved, at den af to retningskoblere sammensatte forgrening er indbygget i en antennestikdåse og at selektionsorganerne udgøres af mellem hver forgreningstilslutning 10 (ABI,AB2) og TY-antennestikket (FS) henholdsvis FM-antenne- stikket (UKW) anbragte FM-frekvensområdet spærrende parallelresonanskredse (P) henholdsvis til FM-frekvensområdet afstemte serieresonanskredse (s).

7. Forgreningsindretning ifølge krav 1-6, kende-15 tegnet ved, at transformerne har rørkerner, hvorhos volumen og/eller den relative permeabilitet for den første (strøm-)transformer (Q^) er mindre end for den anden (spændings-) transformer (tig), at sekundærviklingen på den første (strøm-)transformer er ensartet fordelt langs kernens omkreds, 20 medens sekundærviklingen på den anden (spændings-)transformer (tig) har tæt oven i hinanden liggende vindinger, og at primærviklingen i den første (strøm-)transformers (ίί^) kerneboring har konstant afstand til sekundærviklingen.

8. Forgrenings ind retning ifølge krav 1-7, kend e -25 t e g n e t ved, at den anden transformers (tig) sekundærvikling udgøres af en af modstandenes (E^jSg) tilledninger.