EP1195932B1 - Hochfrequenzgerät mit Pegelerfassung zur Störunterdrückung - Google Patents

Hochfrequenzgerät mit Pegelerfassung zur Störunterdrückung Download PDF

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EP1195932B1
EP1195932B1 EP20010119897 EP01119897A EP1195932B1 EP 1195932 B1 EP1195932 B1 EP 1195932B1 EP 20010119897 EP20010119897 EP 20010119897 EP 01119897 A EP01119897 A EP 01119897A EP 1195932 B1 EP1195932 B1 EP 1195932B1
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EP
European Patent Office
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input
radio frequency
level
threshold value
switching means
Prior art date
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EP20010119897
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EP1195932A2 (de
EP1195932A3 (de
Inventor
Wolfgang Wendel
Chaiyakarn Pasadu
Ralf Epple
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Hirschmann Electronics GmbH
Original Assignee
Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Hirschmann Electronics GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency device, in particular an antenna socket, according to the features of the preamble of claim 1.
  • NTU network terminal units
  • a high-frequency device having at least one input and at least one output for connecting devices to distribution networks
  • the high-frequency device comprises detection means for detecting the level at the input and switching means which switch in dependence on the detected level.
  • the high-frequency device in particular its detection and switching means, consists of active electronic components. These need a power supply for correct operation, for example, the known high-frequency device, which operates with operational amplifiers, without external power supply will not work. This means that it is not possible to sufficiently supply the high frequency device with electrical energy from the signal energy available at the input antenna.
  • this prior art does not describe the interference-free reverse channel operation which is essential in the transmission or processing of high-frequency signals in distribution networks, which is an essential quality feature.
  • the trouble-free reverse channel operation is an essential quality feature interactive communication systems the resulting signal-to-noise ratio and thus the bit error rate is a deciding factor.
  • a modem which is connected to the antenna socket or to the NTU transmits at a level of approximately 113 dB ⁇ V into the distribution network at approximately 5 to 65 MHz.
  • the modem still has a noise / noise power of about 40 dB ⁇ V, which is fed into the distribution network.
  • the noise level increases by the decimal logarithm of the number of participants, so that in the summation point noise levels in an intolerable size (in particular 73dB ⁇ V at 2000 subscribers) are reached.
  • the invention is therefore based on the object, a high-frequency device, in particular an antenna socket to provide, which prevents the coupling of interference in the distribution network, especially in reverse channel operation.
  • the high-frequency device in particular the antenna socket, is designed as a passive device.
  • the high-frequency device has detection means for detecting the level at the input, and switching means which switch in response to the detected level.
  • a device such as an antenna socket, a device such.
  • B. a Modem is connected or not. Become levels that are above a certain threshold detected, this is the connection of a device, in particular is detected on the transmission mode of the modem and its signals are forwarded to the distribution network. If the detected levels are below a certain value, it is automatically detected that these are interference signals or noise. These signals are blocked by the switching means and can not get into the distribution network. This effectively prevents the feeding of noise levels into the distribution network, so that its operation is properly ensured.
  • the switching means have a threshold value, wherein when the threshold value is exceeded or fallen below by the detected level, a switch can be actuated. If the detected level is above the threshold, the switch is or remains closed, so that a connection of the input of the antenna socket to its output, ie in the direction of the distribution network, is given. If the detected level is below the threshold, the switch is or remains open, so that the noise can not get into the distribution network.
  • the threshold value for the level is adjustable.
  • the antenna socket can be adjusted to the conditions of the distribution network, in particular depending on the connected participants.
  • the threshold value specification is manufacturer-adjustable once or by the user before or after installation of the antenna socket once or arbitrarily often changed.
  • the means, in particular the detection and switching means at least partially, preferably in total, constructed of discrete electronic components.
  • the discrete electronic components can be accommodated in a small space, especially if it is the components to SMD components.
  • An integration of the components as an ASIC is also conceivable.
  • the passive antenna socket according to the invention can thus be replaced by conventional antenna sockets. From the signal energy applied to the input, a small part is used to operate the switching means. For this purpose, the HF signal is advantageously balanced and the DC voltage thus generated used to actuate the switching means in an advantageous manner.
  • FIG. 1 shows an antenna socket 1, which has at least one input E and an output A.
  • a modem is connected, whose signals are fed via the output A in the distribution network connected there.
  • a detector 2 is integrated, which detects the voltage applied to the input E level.
  • the detector 2 is followed by a threshold value 3, which acts on a switch 4, which is located in the signal path between the input E and the output A.
  • the detector 2 and the threshold value specification 3 can also be combined to form a threshold value switch.
  • FIG. 2 shows the attenuation curve of the switching means as a function of the input level.
  • the modem transmission mode is detected by the detector 2 and its signal is forwarded by closing or by the closed switch 4.
  • the specification of the threshold is here just below 90 dB ⁇ V at levels that are well below 90 dB ⁇ V, in particular less than 80 dB ⁇ V, are detected as noise level or as noise, so that the switch 4 remains open or is opened and the blocks off at the input E signals.
  • the input level EP is shown on the X-axis and the corresponding damping D on the Y-axis.
  • the remaining basic attenuation of about 2 dB results from the power extraction of the RF signal to obtain the required switching power for the switching means (such as diode, transistor or the like).
  • FIG. 3 shows a circuit diagram with electronic components that can be integrated individually or in combination (eg in an Asic) in the antenna socket 1.
  • smoothing capacitors C are present at the input E and at the output A.
  • the signal energy of the modem connected to the input E passes through the capacitor C to a transformer TR, in which the applied RF voltage is up-converted, so that the required voltage is available for the following components. If, for example, 100 dB ⁇ V is present at input E at a 75 ohm termination, this corresponds to a voltage of 100 millivolts, which is up-converted by the transformer TR in the ratio 1: 5, for example.
  • the downstream resistor R1 is a load resistor which is connected to ground.
  • the diode D1 downstream capacitor C1 serves as a filter capacitor.
  • the diode D1 a throttle DR in the direction of the signal path between input E and output A downstream.
  • This choke DR has the task of passing the DC current flowing through the diode D1 in the direction of the signal path, thereby causing the switching means in the form of a diode D2 becomes conductive, which is connected to its cathode to ground.
  • the choke DR forms a high resistance at high frequencies, so that a short across the choke DR to ground for RF signals is prevented.
  • the diode D2 By impressed in the diode D2 current, which is present only when a signal applied to the input E, the diode D2 is conductive, so that the signal path between input E and output A is released. Lies at the input E no voltage or so low voltage that no sufficient current can be impressed in the diode D2, the diode D2 blocks the signal path between input E and output A.
  • FIG. 3 shown circuit in particular by selecting the components and possibly by omitting or adding components
  • the high frequency device in particular the antenna socket, for connecting a device, preferably also for connecting a plurality of devices may be formed.
  • the antenna socket is designed to connect to a modem as well as a TV and a radio to the distribution network.

Landscapes

  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzgerät, insbesondere eine Antennensteckdose, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Geräte dieser Art sind zur Übertragung und/oder zur Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen bei passiven und aktiven Einrichtungen wie etwa den sogenannten Network-Terminal-Units (NTU) und dabei insbesondere als Antennensteckdosen, Verteiler, Abzweiger und Verstärker bekannt.
  • Aus der WO 98/04054 ist ein Hochfrequenzgerät mit zumindest einem Eingang und zumindest einem Ausgang zum Anschluss von Geräten an Verteilnetze bekannt, wobei das Hochfrequenzgerät Erfassungsmittel zur Erfassung des Pegels an dem Eingang sowie Schaltmittel, die in Abhängigkeit des erfassten Pegels schalten, aufweist. Aus diesem Stand der Technik geht hervor, dass das Hochfrequenzgerät, insbesondere dessen Erfassungs- und Schaltmittel, aus aktiven elektronischen Bauteilen besteht. Diese benötigen für die korrekte Funktionsweise eine Spannungsversorgung, beispielsweise kann das bekannte Hochfrequenzgerät, welches mit Operationsverstärkern arbeitet, ohne externe Stromversorgung nicht funktionieren. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, das Hochfrequenzgerät aus der Signalenergie, die an der Eingangsantenne zur Verfügung steht, ausreichend mit elektrischer Energie zu versorgen. Außerdem beschreibt dieser Stand der Technik nicht den bei der Übertragung bzw. Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen in Verteilnetzen wesentlichen störungsfreien Rückkanalbetrieb, der ein wesentliches Qualitätsmerkmal ist.
  • Bei der Übertragung bzw. Verarbeitung der Hochfrequenzsignale in Verteilnetzen stellt der störungsfreie Rückkanalbetrieb ein wesentliches Qualitätsmerkmal dar. Hierbei ist bei interaktiven Kommunikationssystemen der resultierende Signal-/Störabstand und damit die Bitfehlerrate ein entscheidender Faktor.
  • Bei Verteilnetzen mit einer großen Vielzahl von Teilnehmern summieren sich die einzelnen Störungen und Rauschleistungen im Kanal so stark, daß ein einwandfreier Betrieb der angeschlossenen Geräte nicht mehr gegeben ist.
  • So sendet beispielsweise ein Modem, welches an die Antennensteckdose bzw. an das NTU angeschlossen ist, mit einem Pegel von ungefähr 113 dBµV in das Verteilnetz bei etwa 5 bis 65 MHz. Im Empfangsmodus hat das Modem noch eine Stör-/Rauschleistung von ca. 40 dBµV, die in das Verteilnetz eingespeist wird. Je nach Anzahl der Teilnehmer, die an dem Verteilnetz angeschlossen sind, erhöht sich der Störpegel um den Zehnerlogarithmus der Teilnehmerzahl, so daß im Summationspunkt sehr schnell Störpegel in untragbarer Größe (insbesondere 73dBµV bei 2000 Teilnehmern) erreicht werden. Legt man einen Signal-/Störabstand der Quelle von 60 dB zugrunde, ergibt sich daher nur ein Gesamtstörabstand von der Hälfte oder sogar kleiner (zum Beispiel ein Störabstand von 113 dBµV bis 73 dBµV = 40 dB). Hinzu kommen noch weitere Störquellen, wie z.B. Fernsehgeräte, Kurzwellensender, Amateur-/ oder CB-Funk, Lichtdimmer und dergleichen, die ebenfalls über die Antennensteckdose in das Verteilnetz eingespeist werden. Dies hat in nachteiliger Weise die Folge, daß das weitere Absinken des Störabstandes den Rückkanal nicht nur weiter einschränkt, sondern vollkommen unmöglich macht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzgerät, insbesondere eine Antennensteckdose, bereitzustellen, welche das Einkoppeln von Störungen in das Verteilnetz, insbesondere im Rückkanalbetrieb, verhindert.
  • Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist das Hochfrequenzgerät, insbesondere die Antennensteckdose, als passives Gerät ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß es ohne Zusatzleitungen und ohne externe Stromversorgung auskommt, wodurch die Montagefreundlichkeit und Anwendbarkeit durch den Anwender deutlich verbessert und vereinfacht wird. In Kombination hierzu weist das Hochfrequenzgerät Erfassungsmittel zur Erfassung des Pegels an dem Eingang sowie Schaltmittel, die in Abhängigkeit des erfaßten Pegels schalten, auf. Mit den Erfassungsmitteln kann erkannt werden, ob an dem Hochfrequenzgerät, von dem im weiteren beispielhaft als Antennensteckdose ausgegangen wird, ein Gerät, wie z. B. ein Modem angeschlossen ist oder nicht. Werden Pegel, die oberhalb einer bestimmten Schwelle liegen, erfaßt, stellt dies den Anschluß eines Gerätes dar, inbesondere wird auf den Sendebetrieb des Modems erkannt und dessen Signale werden in das Verteilnetz weitergeleitet. Liegen die erfaßten Pegel unterhalb eines bestimmten Wertes, wird automatisch erkannt, daß es sich um Störsignale bzw. Rauschen handelt. Diese Signale werden durch die Schaltmittel abgeblockt und können nicht in das Verteilnetz gelangen. Damit wird wirksam die Einspeisung von Störpegeln in das Verteilnetz vermieden, so daß dessen Betrieb einwandfrei sichergestellt ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung weisen die Schaltmittel eine Schwellwertvorgabe auf, wobei bei Über- oder Unterschreitung des Schwellwertes durch den erfaßten Pegel ein Schalter betätigbar ist. Liegt der erfaßte Pegel oberhalb des Schwellwertes, wird oder bleibt der Schalter geschlossen, so daß eine Verbindung des Einganges der Antennensteckdose zu dessen Ausgang, also in Richtung des Verteilnetzes, gegeben ist. Liegt der erfaßte Pegel unterhalb des Schwellwertes, wird oder bleibt der Schalter geöffnet, so daß die Störsignale nicht in das Verteilnetz gelangen können.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Schwellwertvorgabe für den Pegel (Eingangspegel) einstellbar. Damit kann die Antennensteckdose den Gegebenheiten des Verteilnetzes, insbesondere in Abhängigkeit der angeschlossenen Teilnehmer, eingestellt werden. Hier ist es denkbar, daß die Schwellwertvorgabe herstellerseitig einmalig einstellbar ist oder vom Anwender vor oder nach Einbau der Antennensteckdose einmalig oder beliebig oft veränderbar ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel, insbesondere die Erfassungs- und Schaltmittel, zumindest teilweise, vorzugsweise insgesamt, aus diskreten elektronischen Bauelementen aufgebaut. Damit ist die Antennensteckdose kostengünstig realisierbar, wobei die diskreten elektronischen Bauelemente auf kleinstem Raum untergebracht werden können, insbesondere dann, wenn es sich bei den Bauelementen um SMD-Bauelemente handelt. Eine Integration der Bauteile als ASIC ist dabei auch denkbar.
  • Die erfindungsgemäße passiv arbeitende Antennensteckdose kann somit gegen herkömmliche Antennensteckdosen ausgetauscht werden. Von der am Eingang anstehenden Signalenergie wird ein kleiner Teil dazu genutzt, das Schaltmittel zu betätigen. Dazu wird in vorteilhafter Weise das HF-Signal gleichgewichtet und die somit erzeugte Gleichspannung zur Betätigung des Schaltmittels eingesetzt.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennensteckdose, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist im folgenden erläutert und anhand der Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erfindungsgemäße Antennensteckdose,
    Figur 2
    einen Dämpfungsverlauf,
    Figur 3
    ein Schaltbild.
  • Figur 1 zeigt eine Antennensteckdose 1, die zumindest einen Eingang E sowie einen Ausgang A aufweist. An dem Eingang E ist beispielsweise ein Modem angeschlossen, dessen Signale über den Ausgang A in das dort angeschlossene Verteilnetz eingespeist werden. In der Antennensteckdose 1 ist ein Detektor 2 integriert, der den am Eingang E anliegenden Pegel erfaßt. Dem Detektor 2 ist eine Schwellwertvorgabe 3 nachgeschaltet, die auf einen Schalter 4 wirkt, der sich im Signalpfad zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A befindet. Der Detektor 2 und die Schwellwertvorgabe 3 können auch zu einem Schwellwertschalter zusammengefaßt werden.
  • Die Wirkungsweise der Erfassungsmittel sowie der Schaltmittel ist die folgende:
    • Mit der Schwellwertvorgabe 3 ist ein bestimmter Wert für den Pegel vorgegeben. Liegt der erfaßte Wert des Pegels am Eingang E unterhalb dieses vorgegebenen Wertes, wird dies von dem Detektor 2 erfaßt, wodurch der Schalter 4 geöffnet bleibt, wenn er schon geöffnet war oder geöffnet wird, wenn er geschlossen war. Damit wird verhindert, daß der zu niedrige Pegel, der eine Störung bzw. ein Rauschen bei nicht angeschlossenem oder nicht sendenden Modem darstellt, in das Verteilnetz eingespeist wird. Ist hingegen am Eingang E ein Modem oder ein sonstiges beliebiges Gerät angeschlossen und liegt der Pegel am Eingang E oberhalb des vorgegebenen Wertes, bedeutet dies, daß die Signale des Modems in das Verteilnetz eingespeist werden sollen (Rückkanalbetrieb). Da der von dem Detektor 2 erfaßte Pegel am Eingang E oberhalb dieses Wertes liegt, wird der Schalter 4 geschlossen, falls er geöffnet war, bzw. bleibt geschlossen, wenn er schon geschlossen war. Somit wird der Signalpfad zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A geschlossen und die Modem-Signale können in das Verteilnetz eingespeist werden.
  • Figur 2 zeigt den Dämpfungsverlauf der Schaltmittel in Abhängigkeit des Eingangspegels. Bei Pegeln EP von etwa 90 dBµV und größer wird der Modem-Sendebetrieb von dem Detektor 2 erkannt und dessen Signal durch Schließen oder durch den geschlossenen Schalter 4 weitergeleitet. Die Vorgabe des Schwellwertes liegt hier etwa knapp unterhalb 90 dBµV Bei Pegeln, die deutlich unterhalb von 90 dBµV, insbesondere kleiner als 80 dBµV, liegen, werden als Störpegel bzw. als Rauschen erkannt, so daß der Schalter 4 geöffnet bleibt oder geöffnet wird und die am Eingang E anliegenden Signale abblockt. In Figur 2 ist auf der X-Achse der Eingangspegel EP und auf der Y-Achse die entsprechende Dämpfung D dargestellt. Die verbleibende Grunddämpfung von ca. 2 dB resultiert aus der Leistungsentnahme des HF-Signals zur Gewinnung der benötigten Schaltleistung für die Schaltmittel (wie Diode, Transistor oder dergleichen).
  • Figur 3 zeigt ein Schaltbild mit elektronischen Bauelementen, die einzeln oder zusammengefaßt (z. B. in einem Asic) in der Antennensteckdose 1 integriert sein können. Zunächst sind am Eingang E und am Ausgang A Glättungskondensatoren C vorhanden. Die Signalenergie des am Eingang E angeschlossenen Modems gelangt über den Kondensator C zu einem Transformator TR, in welchem die anliegende HF-Spannung hochtransformiert wird, damit für die nachfolgenden Bauteile die erforderliche Spannung zur Verfügung steht. Liegen am Eingang E beispielsweise 100 dBµV bei einem 75 Ohm Abschluß an, entspricht dies einer Spannung von 100 Millivolt, die durch den Transformator TR beispielsweise im Verhältnis 1:5 hochtransformiert wird. Damit liegen an der dem Transformator TR nachgeschalteten Diode D1 etwa 500 Millivolt an, die von der Diode D1 gleichgerichtet werden. Der nachgeschaltete Widerstand R1 ist ein Lastwiderstand, der gegen Masse geschaltet ist. Der der Diode D1 nachgeschaltete Kondensator C1 dient als Siebkondensator. Weiterhin ist der Diode D1 eine Drossel DR in Richtung des Signalpfades zwischen Eingang E und Ausgang A nachgeschaltet. Diese Drossel DR hat die Aufgabe, den durch die Diode D1 fließenden Gleichstrom in Richtung des Signalpfades durchzulassen, so daß dadurch bewirkt wird, daß das Schaltmittel in Form einer Diode D2 leitend wird, die mit ihrer Kathode gegen Masse geschaltet ist. Die Drossel DR bildet bei hohen Frequenzen einen hohen Widerstand, so daß ein Kurzschluß über die Drossel DR gegen Masse für HF-Signale verhindert wird. Durch den in die Diode D2 eingeprägten Strom, der nur vorliegt bei Anliegen eines Signales am Eingang E, wird die Diode D2 leitend, so daß der Signalpfad zwischen Eingang E und Ausgang A freigegeben ist. Liegt am Eingang E keine Spannung an oder eine so geringe Spannung, daß kein ausreichender Strom in die Diode D2 eingeprägt werden kann, sperrt die Diode D2 den Signalpfad zwischen Eingang E und Ausgang A. Es versteht sich von selbst, daß die in Figur 3 gezeigte Schaltung (insbesondere durch Wahl der Bauteile und gegebenenfalls durch Weglassen oder Hinzufügen von Bauteilen) modifiziert werden kann. So könnte beispielsweise daran gedacht werden, den Kondensator C1 und die Drossel DR wegzulassen, wobei es auch denkbar ist, als Schaltmittel keine Diode, sondern andere elektrische Bauteile (wie Transistoren oder dergleichen) zu verwenden.
  • Es sei noch ergänzend darauf hingewiesen, daß das Hochfrequenzgerät, insbesondere die Antennensteckdose, zum Anschluß eines Gerätes, vorzugsweise auch zum Anschluß mehrerer Geräte ausgebildet sein kann. Insbesondere ist es denkbar, daß die Antennensteckdose dazu ausgebildet ist, neben einem Modem auch ein Fernsehgerät und ein Rundfunkgerät an das Verteilnetz anzuschließen.

Claims (5)

  1. Hochfrequenzgerät, mit zumindest einem Eingang (E) und zumindest einem Ausgang (A) zum Anschluß von Geräten, wie Modems oder dergleichen, an Verteilnetze, wobei das Hochfrequenzgerät Erfassungmittel zur Erfassung des Pegels an dem Eingang (E) sowie Schaltmittel, die in Abhängigkeit des erfaßten Pegels schalten, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es als passives Hochfrequenzgerät ausgebildet ist, das die Signalenergie am Eingang (E) zur Stromversorgung der Mittel ausnutzt
  2. Hochfrequenzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel eine Schwellwertvorgabe (3) aufweisen, wobei bei Über- oder Unterschreitung des Schwellwertes durch den erfaßten Pegel ein Schalter (4) betätigbar ist.
  3. Hochfrequenzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertvorgabe (3) für den Pegel einstellbar ist.
  4. Hochfrequenzgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zumindest teilweise aus diskreten elektronischen Bauelementen, insbesondere SMD-Bauteilen oder in einem ASIC integriert, aufgebaut sind.
  5. Hochfrequenzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Antennendose (1).
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