DE2713710C2

DE2713710C2 - Ferngespeister Zwischenverstärker für Nachrichtenübertragungsstrecken

Info

Publication number: DE2713710C2
Application number: DE2713710A
Authority: DE
Inventors: Frithjof Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Koppehele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-03-28
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2713710B1; US4170761A

Description

W)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwischenverstärker mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Dabei dienen als Kapazität insbesondere induktivitätsarme Kondensatoren mit hoher Resonanzfreauenz.

Der Zwischen verstärker ist vorzugsweise ein HF- bzw. TF-Verstärker großer Bandbreite oder ein Regenerativverstärker bzw. Regenerator eines PCM-Systems.

Ein derartiger Zwischenverstärker hat eine große Umlaufdämpfung bei geringer Signalleistungsdämpfung. Bei einer in gemäß Hauptanmeldung vorgeschlagenen Weiterbildung ist ein als Siebschaltung ausgebildeter Übertragungsvierpol vorgesehen, der aus einer Leitungs- bzw. Koaxialdrossel besteht Diese Drossel verbindet den Ausgang eines Teilverstärkers mit dem Eingang eines nachfolgenden Teilverstärkers. Da wegen der Verluste bei hohen Frequenzen die Länge des Koaxialkabels der Drossel begrenzt ist ist die auf diese Weise erzielbare Siebwirkung jedoch ebenfalls begrenzt

Aufgabe der Erfindung ist es, die Umlaufdämpfung des Zwischenverstärkers der eingangs genannten Art noch weiter zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird der Zwischenverstärker der eingangs genannten Art zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgebildet

Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Zwischenverstärker mit besonders hoher Umlaufdämpfung, bei dem die als Abblockkondensatoren dienenden zwischen der Außenleiterverbindung und jeweils einem Speisespannungsanschluß der Teilverstärker liegenden Kapazitäten ohne Rücksicht auf die gewünschte Umlaufdämpfung ausschließlich nach den Erfordernissen der Nutzsignalübertragung ausgelegt werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen ferngespeisten Zwischenverstärker mit einem als Siebschaltung ausgebildeten Übertragungsvierpol zwischen zwei Teilverstärkern,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild des Zwischenverstärkers nach F ig. 1,

F i g. 3 einen Übertragungsvierpol mit einem Übertrager,

F i g. 4 einen Übertragungsvierpol mit einer Leitungsdrossel,

F i g. 5 ein weiteres Prinzipschaltbild des Zwischenverstärkers nach F i g. 1,

F i g. 6 einen Übertragungsvierpol mit einer Leitungsdrossel und mit mehreren Querzweigen und

F i g. 7 einen Übertragungsvierpol mit einer Leitungsdrossel, deren Schirm an die Kabelaußenleiterverbindung geführt ist

In F i g. 1 ist ein Zwischenverstärker bzw. Breitbandverstärker für koaxiale Nachrichtenübertragungsstrekken gezeigt der zwei Teilverstärker 11 und 12 enthält. Der Zwischenverstärker ist über das ankommende Koaxialkabel 21 und abgehende Koaxialkabel 22 ferngespeist und zwar durch eine Gleichstromreihenspeisung. Während die Außenleiter der Kabel 21 und 22 direkt miteinander verbunden sind, ist an die Innenleiter jeweils eine Stromversorgungsweiche angeschlossen, die das Nachrichtenübertragungsband, das nicht bis zur Frequenz 0 reicht vom Speisegleichstrom trennt. Der Innenleiter des Kabels 21 ist dabei über die Drossel 51 an den Anschluß C des Speisespannungseingangs des Teilverstärkers 11 geführt Der andere Anschluß + liegt über die Drossel 52 am Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels 22.

Bei den Teilverstärkern 11 und 12 sind einerseits die Speisespannungsanschlüsse C bzw. D, an denen Verstärkermasse bzw. das Bezugspotential 0 liegt, über die Drossel 53, andererseits die Speisespannungsanschlüsse + Ober die Induktivität bzw. Drossel 54 miteinander verbunden, so daß die Speisespannungseingänge gleichstrommäßig parallel geschaltet sind.

Die Drossel 54 kann durch eine zwischen Z-Diode 4 und Drossel 52 liegende, in der Figur nicht näher dargestellt··; Drossel ersetzt werden, so daß der Speisespannungsanschluß + des Teilverstärkers 12 dann am Verbindungspunkt dieser Drossel mit der Drossel 52 liegt Weiterhin kann in Abwandlung der Anordnung nach F i g. 1 der Teilverstärker 12 unmittelbar und der Teilverstärker 11 über Drosseln gespeist werden.

Der über die Kabelinnenleiter fließende Speisegleichstrom ruft an der Parallelschaltung der in der Figur nicht näher dargestellten, an den Speiseeingäugen wirksamen, durch die Teilverstärker gebildeten Verbraucherwiderstände einen Spannungsabfall, nämlich die Speisegleichspannung hervor. Die Z-Diode 4, die parallel zum Speiseeingang des Teilverstärkers 11 liegt, ist nicht unbedingt erforderlich und hat zweckmäßigerweise eine Zenerspannung, die etwas höher als die Speisegleichspannung ist, so daß sie normalerweise nicht stromführend ist und lediglich eine spannungsbegrenzende Wirkung hat Sie kann jedoch gegebenenfalls auch als Spannungsquelle dienen, die aus dem Speisestrom eine konstante Gleichspannung erzeugt.

Der Speiseanschluß C des Teilverstärkers 11 ist über den Kondensator 33 (Abblockkondensator) an die Verbindung y der Kabelaußenleiter geführt, um den Eingangskreis wechselstrommäßig zu schließen. Der Speiseeingang D des Teilverstärkers 12 ist über den Kondensator 34 (Abblockkondensator) an die Kabelaußenleiterverbindung y gelegt, um den Ausgangskreis wechselstrommäßig zu schließen.

Der Innenleiter des ankommenden Koaxialkabels 21 ist über den Kondensator 31 an den Eingang des Teilverstärkers 11 geführt. Der Ausgang des Teilverstärkers 12 ist über den Kondensator 32 an den Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels 22 angeschlossen. Die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der Teilverstärker 11 und 12 haben den Wert 7. und liegen zumindest wechselstrommäßig einpolig am Bezugspotential 0.

Die BetriebsspannungsanschlUsse der Teilverstärker (mit 0 und + bezeichnet) sind, was in der Figur nicht näher dargestellt ist, kapazitiv miteinander verbunden.

Ein zwischen den Teilverstärkern 11 und 12 angeordneter Übertragungsvierpol 5 ist als Siebglied ausgebildet.

Anschlußpaare 8 und 9 sind einpolig nrteinander verbunden und mit dem Verbindungspunkt 98 an die Kabelaußenleiterverbindung y geführt. Der andere Anschluß liegt beim Anschlußpaar 9 am Speisespannungsanschluß Cdes Teilverstärkers 11, beim Anschlußpaar 8 am Speisespannungsanschluß D des Teilverstärkers 12.

F i g. 2 zeigt den in F i g. 1 dargestellten Zwischenverstärker bzw. Unterflurverstärker im Prinzip. Dabei sind nur die für das HF-Signal notwendigen Verbindungen dargestellt, nicht jedoch der Weg für den Fernspeisegleichstrom, der aus F i g. 1 hervorgeht. Die Kondensatoren 33 und 34 sind die Weichentrennelemente, die die Tubenaußenleiter zum Verstärker hin auftrennen. Die Kondensatoren 33 und 34 liegen im Signalweg und stellen daher einen unerwünschten Kopplungswiderstand zwischen Ausgangskreis und Eingangskreis dar. Ein Maß für die Verkopplung ist die Weichen-Umlaufdämpfiiiig.

Bestünde zwischen den Kondensatoren 33 und 34 bzw. von Anschluß 62 nach Anschluß 72 eine durchgehende Verbindung, so würde — da die Tubenaußenleiter über die Verbindung y leitend miteinander verbunden sind — die EMK £i des

ίο Verstärkers 12 einen Strom sowohl über den Kondensator 34 als auch über den Kondensator 33 verursachen. Der Strom durch den Kondensator 33 steht in unmittelbarer Beziehung zur Umlaufdämpfung.
Zwischen den beiden Teilverstärkern 11 und 12 befindet sich der Übertragungsvierpol 50, der als Siebschaltung ausgebildet ist Eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung besteht nun darin, daß es wesentlich darauf ankommt, die Dämpfung vom Anschlußpaar 8 zum Anschlußpaar 9 möglichst groll zu machen, während andererseits die Signalübertragung vom Anschlußpaar 6 zum Anschlußpaar 7 möglichst nicht beeinträchtigt werden soll.

Die für die Dämpfung der Siebschaltung 50 maßgeblichen Umstände gehen aus F i g. 2 und 5 hervor.

2> Die Umlaufdämpfung a„ beträgt

e^a· =

U₂ U₁

m Bezeichnet man mit a die Spannungsdämpfung der Siebschaltung 50 so gilt bei betriebsmäßigem Abschluß

Bezeichnet man mit P die Impedanz der aus dem Kondensator 34 und dem Widerstand R2 bestehenden Parallelschaltung, so gilt ferner

υ; = u,

R_x + Z

P R₁

LY L', (Z + P)(R₁ + Z) ^l- '

PR,

(Z + P)(R₁ + Z)

c" = e"" ■ K
u„ = α — In K

Der Zusammenhang zwischen der Umlaufdämpfung a„ und der Spannungsdämpfung a der Siebschaltung 50

bo zwischen den betriebsmäßig abgeschlossenen Anschlußpaaren 8 und 9 geht aus Gleichung (4) hervor. Im Faktor K ist der kapazitive Widerstand des Kondensators 34 enthalten, während die Spannungsdämpfung a abhängig ist vom Wert der Kapazität 33. Geht z. B. die

b¹) Kapazität Ci des Kondensators 34 gegen <», so geht — In K gegen + oo und damit läuft auch die Umlaufdämpfung a_u gegen oo. Dasselbe wird erreicht beim Übergang der Kapazität C2 gegen 00. In diesem

Fall geht die Spannungsdämpfung a gegen «> und damit auch wiederum die Umlaufdämpfung a*

Man sieht jedoch auch aus der Gleichung (4), daß selbst bei relativ großem K — d. h. kleinen Kapazitäten Q bzw. d der Kondensatoren 33 und 34 — die Umlaufdämpfung a_u durch entsprechende Werte der Spannungsdämpfung a auf den gewünschten Wert angehoben werden kann. Dadurch ist es möglich, die Kondensatoren 33 und 34 ausschließlich nach den Erfordernissen der Nutzsignalübertragung auszulegen. Die Wirkung der Siebschaltung 50 ist um so größer, je höher die Impedanz der Kondensatoren 33 und 34 ist, bzw. je kleiner die Kapazitäten sind.

Mit der Dämpfung der Siebschaltung bestimmt man die Umlaufdämpfung a„ Der dabei erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, daß man größere Übertragungsbandbreiten als ohne zwischengeschaltete Siebschaltung erhalten kann. Wählt man im Hinblick auf sehr große Bandbreiten die Kondensatoren 33 und 34 nur so groß, daß die Eigenresonanz möglichst noch oberhalb der Nutzbandgrenze liegt, so können sich im Übertragungsband zu geringe Werte der Umlaufdämpfung ergeben. Durch die Siebschaltung 50 ergibt sich eine Erhöhung der Umlaufdämpfung, ohne daß die obere Grenzfrequenz herabgesetzt wird. Außerdem ergibt sich ein günstiger Signal-Störabstand.

Bei Aufteilung des Zwischenverstärkers bzw. Unterflur-Gerätes in η Teilverstärker werden zweckmäßigerweise n— 1 Übertragungsvierpole bzw. Siebschaltungen eingeschaltet. Die Unterflureinheiten werden zweckmäßigerweise sorgfältig gegeneinander geschirmt, um insbesondere kapazitive Verkopplungen zu vermeiden.

F i g. 3 zeigt für den Zwischenverstärker nach F i g. 1 einen Übertragungsvierpol 50, der einen Übertrager 56 im Nachrichtenübertragungsweg enthält. Der Übertrager 56 ist dabei mit seiner Primärwicklung an die Anschlüsse 61 und 62 des Anschlußpaares 6 angeschlossen. Die Sekundärwicklung ist an die Anschlüsse 71 und 72 des Anschlußpaares gelegt.

Die Anschlüsse 62 und 98 des Anschlußpaares 9 sind über die Impedanz 58 miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen 72 und 98 liegt die Impedanz 59.

Ein zwischen den Wicklungen des Übertragers 56 gelegener Schirm ist unmittelbar an den Anschluß 98 angeschlossen. Ferner kann es zweckmäßig sein, zwischen Schirm und Anschluß 98 einen Kondensator vorzusehen. Dieser Kondensator kann insbesondere eine der Impedanzen 58 und 59 sein.
Bei den in den Fig.4, 6 und 7 gezeigter Übertragungsvierpolen handelt es sich jeweils um eine Leitungsdrossel 57, 572 bzw. 571, die mit ihren Wicklungen so in den Nachrichtenübertragungsweg gelegt ist, daß die eine Wicklung zwischen den

ι» Anschlüssen 61 and 71 und die ander? Wicklung zwischen den Anschlüssen 62 und 72 liegt. Die Anschlußpaare 6 und 7 sind daher über die beiden Wicklungen des Übertragers 57, 571 bzw. 572 galvanisch miteinander verbunden, so daß in diesem Fall die Drossel 53 in F i g. 1 entfallen kann.

Entsprechend F i g. 4 sind wie bei dem Siebglied nach Fig.3 die Anschlüsse 62 und 98 über die Impedanz 5i miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen 72 und 98 des Anschlußpaares 8 liegt die Impedanz 59.

·>» Bei dem Übertragungsvierpol nach F i g. 6 ist die zwischen den Anschlüssen 62 und 72 liegende Wicklung der Leitungsdrossel 572 mit drei Anzapfungen versehen die jeweils über eine der Impedanzen 580, 581 und 59C an die Kabelaußenleiterverbindung y geführt sind

2> Gegebenenfalls kann eine andere Zahl von Anzapfungen, z. B. nur eine Anzapfung vorgesehen sein Zusätzlich können eines oder beide der Wicklungsender bzw. der Anschlüsse 62 und 72 über je eine Impedanz ar den Anschluß 98 geführt sein.

j» Die bei den Siebgliedern nach Fig.3, 4 und ί vorgesehenen Impedanzen 58, 59, 580, 581, 590 sine vorzugsweise induktivitätsarme Kondensatoren. Die Kapazität dieser Kondensatoren wird unter Berücksichtigung der Eigenresonanz zweckmäßigerweise deran

i) bemessen, daß sich im interessierenden Frequenzbereich ein Maximum der Umlaufdämpfung ergibt.

Bei dem in Fig.7 gezeigten Siebglied ist die Leitungsdrossel 571 mit einem Schirm versehen, der mil der einen, zwischen den Anschlüssen 62 und 72

in liegenden Wicklung kapazitiv gekoppelt ist Diesel Schirm ist unmittelbar an die Kabelaußenleiterverbindung y geführt. Vorzugsweise kann als Übertrager eir triaxiales Kabel, z. B. ein Koaxialkabel mit einerr weiteren Schirm, dienen.

Hiciyu 3 Walt Zeichnuimen

Claims

Patentansprüche:

1. Ferngespeister, zwischen einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen, über eine Außenleiterverbindung miteinander verbundenen Leitung angeordneter Zwischenverstärker für insbesondere koaxiale Nachrichtenübertragungsstrecken, bei dem die Außenleiterverbindung und ein Speisespannungsanschluß, der zugleich ein wechselspannungsmäßiges Bezugspotential hat, kapazitiv verbunden sind, wobei der Verstärker in wenigstens zwei Teilverstärker aufgeteilt ist, mit je einer eigenen, zwischen dem Bezugspotential und der Außenleiterverbindung liegenden Kapazität, wobei die Speise-Spannungseingänge der Teilverstärker mittels Induktivitäten oder ausgangsseitig kurzgeschlossener Leitungen hochfrequenzmäßig voneinander entkoppelt sind, wobei wenigstens ein als Siebschaltung ausgebildeter Übertragungsvierpol zur Verbindung zweier aufeinanderfolgender Teilverstärker vorgesehen ist, nach Patentanmeldung P 26 23412.8-32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Pol und/oder mindestens ein Schaltungspunkt innerhalb des Übertragungsvierpoles (56, 57, 571, 572) über eine Impedanz (58, 59, 580, 590) an die Außenleiterverbindung (y, 98) angeschlossen ist

2. Zwischenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsvierpol (50) einen Übertrager (56) aufweist dessen Primär- und jo Sekundärwicklung einpolig über je eine Impedanz (58, 59) mit der Außenleiterverbindung (y, 98) verbunden ist (F i g. 3).

3. Zwischenverstärker nach Anspruch 1, mit einer Leitungsdrossel als Übertragungsvierpol, dadurch J5 gekennzeichnet, daß die eine Wicklung der Leitungsdrossel (57) mit wenigstens einem Ende und/oder mit wenigstens einei Anzapfung über eine Impedanz (58, 59, 580, 590) an die Außenleiterverbindung (y, 98) geführt ist (F i g. 4,6).

4. Zwischenverstärker nach Anspruch 1 mit einer Leitungsdrossel als Übertragungsvierpol, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsdrossel (571) mit einem mit der einen Wicklung kapazitiv gekoppelten Schirm versehen ist, und daß der Schirm mit der Außenleiterverbindung (y, 98), insbesondere unmittelbar, verbunden ist (F i g. 7).

5. Zwischenverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (56) mit einem zwischen den Wicklungen gelegenen Schirm verse- so hen ist und daß der Schirm, insbesondere über einen Kondensator, an die Außenleiterverbindung (y, 98) angeschlossen ist (F i g. 3).

6. Zwischenverstärker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens eine der Impedanzen (58,59, 580,581,590) ein induktivitätsarmer Kondensator ist.