DE1516824C

DE1516824C - Distribution circuit for dividing high frequency energy

Info

Publication number: DE1516824C
Authority: DE
Inventors: Karl 8025 Unterhaching Crepaz Hugo 8000 München Greger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-06-24

Description

Die Erfindung geht aus von einer Verteilerschaltung zum Aufteilen von Hochfrequenzenergie, insbesondere Stammleiterverteiler für Gemeinschaftsantennenanlagen für den gesamten Rundfunk- und Fernsehbereich, unter Verwendung eines aus zwei Leitungspaaren aufgebauten, mit einem vorgeschalteten Tiefpaß versehenen Übertragers, bei dem jeweils eine Leitung des einen Leitungspaares mit jeweils einer Leitung des anderen Leitungspaares zu einer Zweidrahtleitung zusammengefaßt ist und die beiden Leitungen jeweils eines Leitungspaares eingangsseitig miteinander verbunden sind.The invention is based on a distribution circuit for dividing high-frequency energy, in particular Master conductor distributors for community antenna systems for the entire radio and television area, using one made up of two pairs of lines, with an upstream low-pass filter provided transformer, in which each line of a line pair with one Line of the other pair of lines is combined into a two-wire line and the two Lines of a line pair are connected to one another on the input side.

Es sind Verteilerschaltungen bekannt, in deren Verteilerzweige ohmsche Widerstände eingebaut sind. Derartige Verteiler haben eine zu hohe Durchgangsdämpfung, so daß sich ihre Verwendung, insbesondere bei Frequenzen des Fernsehbereiches IV, V, als sehr nachteilig erweist. .Distribution circuits are known in the distribution branches of which ohmic resistances are built into. Such distributors have too high a transmission loss, so that their use, in particular at frequencies of the television range IV, V, proves to be very disadvantageous. .

Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 2 776 408 ein Netzwerk zur gleichmäßigen Aufteilung von Hochfrequenzenergie des VHF-Bereiches auf zwei Verbraucher bekannt, das einen aus zwei Leitungspaaren aufgebauten Leitungsübertrager enthält, bei dem jeweils eine Leitung des einen Leitungspaares mit jeweils einer Leitung des anderen Leitungspaares gekoppelt ist und beide Leitungen eine Zweidrahtleitung bilden. Zusätzlich sind diesem Übertrager zur Widerstandsanpassung zwischen dem Eingang des Netzwerkes und dem Übertrager einerseits und dem Übertrager und den beiden Ausgängen andererseits jeweils mehrere Tiefpaßfilter zugeschaltet, deren obere Grenzfrequenz stets oberhalb der höchsten zu übertragenden Frequenz, in diesem Falle oberhalb des VHF-Fernsehbereiches, liegt. Dieser schaltungsmäßige Aufwand ist jedoch für einen Zweifachverteiler relativ groß, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß dieser Verteiler, ähnlich wie andere bekannte Verteilerschaltungen mit einem Übertrager in. ihrem Frequenzverhalten so schmalbandig sind, daß ihre Verwendung über den gesamten Frequenzbereich von Rundfunk und Fernsehen nicht möglich ist.Furthermore, US Pat. No. 2,776,408 discloses a network for the even distribution of high-frequency energy of the VHF range is known to two consumers, one from two pairs of lines includes built-up line transformer, in each of which one line of a line pair with each is coupled to a line of the other line pair and both lines form a two-wire line. In addition, this transformer is used to adjust the resistance between the input of the network and the transformer on the one hand and the transformer and the two outputs on the other hand each have several Low-pass filter switched on, the upper limit frequency of which is always above the highest frequency to be transmitted, in this case above the VHF television range. This circuit-wise effort is but relatively large for a two-way distributor, especially when one takes into account that this distributor, similar to other known distribution circuits with a transformer in their frequency behavior so are narrow-band that their use over the entire frequency range of radio and television not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteilerschaltung mit Anschlüssen für eine ankommende und vier abgehende koaxiale. Leitungen zu schaffen, die für den Frequenzbereich von 150 kHz bis 860 MHz bei eingangsseitiger Anpassung an die ankommende Leitung im UKW- und Fernseh bereich möglichst geringe Dämpfungsverluste aufweist. Bei einer Verteilerschaltung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tiefpaß zwischen den eingangsseitigen Verbindungspunkten der beiden Leitungspaare eingeschaltet ist und eine zwischen dem Mittel- und Kurzwcllenbercich liegende obere Grenzfrequenz aufweist und daß jede Leitung der beiden Leitungspaare ausgangsscitig mit je einem gleich großen ohmschen Verbraucherwiderstand abgeschlossen ist. Der schaltungsmäßige Aufwand für eine derart ausgebildete Vierfach-Vcrteileranordnung ist sehr gering, insbesondere im Vergleich zu der bekannten, ebenfalls einen Leitungsübertrager verwendenden Verteilerschaltung, die darüber hinaus nur als Zweifachvcrteiler ausgebildet ist. Hin weiterer Vorleil ergibt sich durch die große Breitbandigkeit über den gesamten Rundfunk- und i-'crnschhcrcich bei nahezu gleichbleibend niedriger Verlcilerdümpfung, die im Frequcnzhcrcich von 10 MIIZ bis 860 MII/ bei etwa 6db liegt.The invention is based on the object of a distribution circuit with connections for an incoming and four outgoing coaxial. To create cables for the frequency range from 150 kHz to 860 MHz If the input side is adapted to the incoming line in the VHF and television range, the lowest possible Has attenuation losses. In the case of a distribution circuit of the type mentioned at the outset, this task becomes solved according to the invention in that the low-pass filter between the input-side connection points of the two line pairs is switched on and one between the middle and short-wave area has upper limit frequency and that each line of the two pairs of lines has its output with one each equal ohmic consumer resistance is completed. The circuit complexity for a Quadruple distributor arrangement designed in this way is very small, especially in comparison to the known also a distribution circuit using a line transformer, which is also only available as a two-way distributor is trained. Another advantage results from the great broadband over the whole Broadcast and i -'crnschhcrcich with almost the same lower attenuation of the attenuation in the frequency from 10 MIIZ to 860 MII / at about 6db.

Hei l'rcqiiL'ii/cn, die oberhalb der (ircn/freqticn/. des Tiefpasses liegen, ist die Verteileranordnung eingangsseitig an die ankömmende Hochfrequenzleitung angepaßt. Im Frequenzbereich des Tiefpasses besteht dagegen am Eingang keine Anpassung, so daß in diesem Bereich zur Verteilerdämpfung von etwa 6 db noch die Verluste durch Fehlanpassung von etwa 2 db dazukommen, die sich jedoch in Anbetracht des im allgemeinen hohen Signalpegels in diesem Frequenzbereich nicht störend bemerkbar machen.Hei l'rcqiiL'ii / cn, which is above the (ircn / freqticn /. Des Low-pass, the distributor arrangement is adapted on the input side to the incoming high-frequency line. In the frequency range of the low pass, however, there is no adjustment at the input, so that in this Range for distributor attenuation of approx. 6 db plus the losses due to mismatching of approx. 2 db, however, in view of the generally high signal level in this frequency range not noticeable in a disturbing way.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Leitungen jeweils eines Leitungspaares am Übertragerausgang über einen ohmschen Querwiderstand miteinander verbunden sind. Dadurch läßt sich mit geringem Aufwand eine wesentliche Verbesserung der ausgangsseitigen Anpassung und eine bessere gegenseitige Entkopplung der einzelnen Ausgänge erzielen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von zwei Figuren näher erläutert, und zwar zeigt
F i g. 1 das Schaltbild einer Verteilerschaltung,
F i g. 2 den Aufbau des Leitungsübertragers der Verteilerschaltung unter Verwendung eines Doppel- ,. loch-Magnetkerns. ^;<In an expedient development of the invention it is provided that the two lines of a line pair are connected to one another at the transformer output via an ohmic cross resistor. As a result, a substantial improvement in the adaptation on the output side and better mutual decoupling of the individual outputs can be achieved with little effort. An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to two figures, namely shows
F i g. 1 the circuit diagram of a distribution circuit,
F i g. 2 the structure of the line transformer of the distribution circuit using a double,. hole magnetic core. ^; <

. Die in der F i g. 1 dargestellte Verteilerschaltung besteht aus einem aus Leitungsteilen aufgebauten Übertrager, der vom Eingang gesehen aus zwei parallelgeschalteten Leitungspaaren Ll, L4 bzw. Ll, L3 gebildet ist, von denen jeweils eine Leitung Ll bzw. L 4 des einen Leitungspaares mit jeweils einer Leitung Ll bzw. L3 des anderen Leitungspaares gekoppelt ist. An den Ausgängen 1, 2, 3, 4 des Übertragers sind die Leitungen Ll, L2, L3, LA mit je einem gleich großen Verbraucher Z abgeschlossen. Die eingangsseitigen Verbindungspunkte 5, 6 der beiden je ein Leitungspaar bildenden Leitungen Ll, LA bzw. L2, L3 sind über einen Tiefpaß, bestehend aus der Induktivität L und der Kapazität C, miteinander verbunden. Die obere Grenzfrequenz des Tiefpasses ist so gewählt, daß der gesamte Lang- und Mittelwellenbereich des Rundfunks erfaßt wird. Oberhalb dieses Frequenzbereiches, in dem die Verteilerschaltung eingangsseitig an die ankommende Hochfrequenzleitung angepaßt und in dem der Tiefpaß hochohmig ist, gelangt die Hochfrequenzenergie nur über den Verbindungspunkt 5 in die Leitungen L1 und ν LA. Durch die zwischen den Leitungen Ll und L2 bzw. LA und L3 auftretende Gegeninduktivität wird nun ein Teil der Hochfrequenzenergie von Ll nach L 2 bzw. von LA nach L3 übergekoppelt, so daß die Hochfrequenzenergie auf alle vier Ausgänge 1, 2, 3, 4 verteilt wird. Bei Frequenzen, die unterhalb der Grenzfrequenz des Tiefpasses liegen, gelangt die Hochfrequenzenergie sowohl an den Verbindungspunkt 5 als auch über den Tiefpaß an den Verbindungspunkt 6, so daß die Leitungen Ll, L4 einerseits und die Leitungen L2, L3 des Übertragers andererseits gleichzeitig mit Hochfrequenzenergie gespeist werden. In diesem Falle heben sich die durch Ll und L2 bzw. L4 und L3 verursachten Magnetfelder praktisch auf, so daß der Übertrager für diesen Frequenzbereich unwirksam ist. Der Übertrager wird folglich nur für Signale des Kurzwellen-, UKW- und Fernsehbcrcichs verwendet, während die Signale des Lang- und Mittclwellenberciches über den Tiefpaß den vier Ausgängen zugeführt werden. Eine derartige mit einfachen Mitteln aufgebaute Vertcilerschaltung unter Verwendung eines Übertragers bietet den Vorteil einer möglichst dämpfimgsiirmcn Aufteilung für im Kurzwellen-, UKW- und IxTiisehbcreich liegenden llochfreciuenzsiguale, ohne. The in the F i g. Distribution circuit 1 consists of a built-up of pipe segments exchanger, as viewed from the input of two parallel connected line pairs Ll, L4, or Ll, is formed L3, of which each have a line Ll and L 4 of a pair of lines each having a line Ll or L3 of the other line pair is coupled. At the outputs 1, 2, 3, 4 of the transformer, the lines Ll, L2, L3, LA are each terminated with a consumer Z of the same size. The input-side connection points 5, 6 of the two lines Ll, LA or L2, L3, each forming a line pair, are connected to one another via a low-pass filter consisting of the inductance L and the capacitance C. The upper limit frequency of the low pass is chosen so that the entire long and medium wave range of broadcasting is covered. Above this frequency range, in which the distribution circuit is matched on the input side to the incoming high-frequency line and in which the low-pass filter is high-impedance, the high-frequency energy only reaches the lines L1 and ν LA via the connection point 5. Due to the mutual inductance occurring between lines Ll and L2 or LA and L3, part of the high-frequency energy is now coupled over from Ll to L 2 or from LA to L3, so that the high-frequency energy is distributed to all four outputs 1, 2, 3, 4 will. At frequencies below the cutoff frequency of the low-pass, the high-frequency energy arrives at connection point 5 as well as via the low-pass at connection point 6, so that lines Ll, L4 on the one hand and lines L2, L3 of the transformer on the other hand are simultaneously fed with high-frequency energy will. In this case, the magnetic fields caused by L1 and L2 or L4 and L3 practically cancel each other out, so that the transformer is ineffective for this frequency range. The transmitter is therefore only used for signals of the short wave, VHF and television range, while the signals of the long and medium wave range are fed to the four outputs via the low-pass filter. Such a distributor circuit constructed with simple means using a transformer offers the advantage of a division as damped as possible for short-wave, VHF and IxTiuenzsiguals lying in the shortwave, VHF and IxTiuenzsiguale, without

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dabei auf eine genügend große Bandbreite von 150 kHz bis 860 MHz verzichten zu müssen. Es ergibt sich zwar außerhalb des Frequenzbereiches des Übertragers eine etwas höhere Verteilerdämpfung, doch wirkt sich diese infolge des im allgemeinen wesentlich höheren Empfangspegels der im Lang- und Mittelwellenbereich liegenden Signale nicht nachteilig aus.a sufficiently large bandwidth of 150 kHz to have to do without up to 860 MHz. It is true that outside the frequency range of the transformer there is a slightly higher distribution attenuation, but this is due to the generally much higher reception level the signals lying in the long and medium wave range are not disadvantageous.

Unter der Voraussetzung, daß bei am Eingang eingespeister Hochfrequenzenergie an den Ausgängen 1 und 4 bzw. 2 und 3 eine amplituden- und phasengleiche Spannung anliegt, daß also zwischen den Ausgängen 1 und 4 bzw. 2 und 3 keine Potentialdifferenz bei gleicher Phasenlage vorhanden ist, können die Ausgänge 1 und 4 bzw. 2 und 3, ohne daß Ausgleichsströme fließen, miteinander verbunden werden. In der in F i g. 1 dargestellten Schaltung sind diese Ausgänge über je einen ohmschen Querwiderstand χ · Z miteinander verbunden. Dadurch kann bei geringem Aufwand eine wesentliche Verbesserung der ausgangsseitigen Anpassung und eine bessere gegenseitige Entkopplung der Ausgänge erzielt werden. Die Eingangsanpassung und die Durchgangsdämpfung werden dadurch nicht beeinflußt.Assuming that when high-frequency energy is fed in at the input, an amplitude and phase-identical voltage is applied to outputs 1 and 4 or 2 and 3, so that there is no potential difference between outputs 1 and 4 or 2 and 3 with the same phase position, Outputs 1 and 4 or 2 and 3 can be connected to one another without equalizing currents flowing. In the in F i g. 1, these outputs are connected to one another via an ohmic cross resistor χ · Z each. As a result, a significant improvement in the adaptation on the output side and better mutual decoupling of the outputs can be achieved with little effort. The input matching and the throughput loss are not influenced by this.

Für den Fall, daß die in einen der Ausgänge 1,2,3,4 gemessene Anpassung S₂ = 1 sein soll und daß die zwischen den Ausgängen 1 und 2 bzw. 3 und 4 gestrichelt eingezeichneten Querwiderstände 2 · Z betragen, was als Mittelwert und nur bei einer bestimmten Frequenz gilt, ergibt sich für jeden der beiden ohmschen Querwiderstände χ · Z eine Größe, die etwa 80°/₀ des Verbraucherwiderstandswertes beträgt.In the event that the adaptation measured in one of the outputs 1, 2, 3, 4 is to be S ₂ = 1 and that the cross resistances drawn in dashed lines between the outputs 1 and 2 or 3 and 4 are 2 · Z, which is the mean value and only applies at a certain frequency, each of the two ohmic transverse resistances χ · Z results in a value that is approximately 80 ° / _{0 of} the consumer resistance value.

Den mechanischen Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Verteileranordnung verwendeten Übertragers zeigt die F i g. 2. Auf einem Doppelloch-Magnetkern 7 sind die einzelnen Leitungen Ll, L2, Li, LA spulenartig angeordnet. Dabei sind die Leitungen L1 und Ll bzw. L3 und LA zu je einer Zweidrahtleitung 8, 9 zusammengefaßt, deren Wellenwiderstand dem doppelten Wert des Verbraucherwiderstandes Z entspricht. Die Verwendung einer Zweidrahtleitung bietet den Vorteil, daß durch die stets im gleichen gegenseitigen Abstand verlaufenden Leitungen Ll und L2 bzw. L3 und L4 eine gleichmäßige Kopplung über die ganze Leitungslänge möglich ist. Berücksichtigt, man, daß die Länge der Zweidrahtleitung je nach Frequenz A/₄ oder A/₂ bzw. ein Vielfaches davon betragen kann,The mechanical structure of a transformer used in a distributor arrangement according to the invention is shown in FIG. 2. The individual lines Ll, L2, Li, LA are arranged like a coil on a double-hole magnetic core 7. The lines L 1 and Ll or L3 and LA are each combined to form a two-wire line 8, 9, the characteristic impedance of which corresponds to twice the value of the load resistance Z. The use of a two-wire line has the advantage that the lines Ll and L2 or L3 and L4, which always run at the same mutual distance, enable uniform coupling over the entire length of the line. Taking into account that the length of the two-wire line can be A / ₄ or A / ₂ or a multiple thereof, depending on the frequency,

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45 dann können die in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Querwiderstände 2 · Z bei Verwendung einer Zweidrahtleitung mit einem Wellenwiderstand von z. B. 2Z = 120Ω zwischen 40 Ohm bei λ/₂ und 360 0hm bei λ/₄ schwanken. Die Anpassung bleibt dabei zwischen 40 und 860 MHz ^ 1,5. > 45 then the cross resistances 2 · Z shown in dashed lines in FIG. B. 2Z = 120Ω fluctuate between 40 ohms at λ / ₂ and 360 ohms at λ / ₄ . The adjustment remains between 40 and 860 MHz ^ 1.5. >

Claims

Patent claims:

1. Distribution circuit for dividing high-frequency energy, in particular trunk line distributors for community antenna systems for the entire radio and television area, using a transformer made up of two pairs of lines and provided with an upstream low-pass filter, in which one line of one line pair is connected to one line of the other line pair is combined into a two-wire line and the two lines of a line pair are connected to each other on the input side, characterized in that the low-pass filter (LC) is switched on between the input-side connection points (5, 6) of the two line pairs (Ll, L4 or L2, L3) and has an upper limit frequency lying between the medium and short wave range and that each line of the two line pairs is terminated on the output side with an equally large ohmic load resistance.

2. Distribution circuit according to claim 1, characterized in that the two two-wire lines (8, 9) are arranged like a coil on a double-hole magnetic core (7).

3. Distribution circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the distribution circuit is adapted on the input side to the incoming high-frequency line at frequencies which are above the cutoff frequency of the low-pass filter (L, C).

4. Distribution circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the two lines of a pair of lines at the transformer output are each connected to one another via an ohmic transverse resistor (x · Z).

5. Distribution circuit according to Claim 4, characterized in that the size of the ohmic transverse resistance (x · Z) is approximately 80% of the consumer resistance value.

1 sheet of drawings