DE2355014C2 - Schaltungsanordnung zur Verhinderung unerwünschter Rückkoppelungen für einen ferngespeisten Zwischenverstärker in einem Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung unerwünschter Rückkopplungen für einen rr:t Gleichstrom reihenferngesteuerten Zwischenverstärker mit hoher ^Vprstärkung in einem hochfrequenten Nachrichtenübertragungssystem großer Bandbreite gemäß dem Oberbe=?iff des Anspruchs. Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt (AT-PS 2 40 419, Fig. 2, DE-AS 12 64 517).

Es ist üblich, transistorisierte Zwischenverstärker in Nachrichtenübertragungssystemen durch Fernspeisung fiber das zur Nachrichtenübermittlung dienende Kabel mit Strom zu versorgen. Gewöhnlich sind alle Zwischenverstärker eines Systems gleichstrommäßig in Serie geschaltet, so daß sich als Gesamtfernspeisespar. nung die Summe aller Spannungsabfälle ergibt.

Es sind in diesem Zusammenhang Fernspeiseverfahren bekannt, die im Fernspeisekreis Gleichspannungsumformer aufweisen. Bei einer bekannten Fernstromversorgung, vgl. DE-AS 12 64 517, kann die Reichweite der Fernspeisung durch einen zusätzlichen von einem Transverter gespeisten Fernspeiseabschnitt vergrößert werden, in dem der Transverter über die Koaxial-Außenleiter des ersten Fernspeiseabschnittes mit Strom versorgt wird.

In einem bekannten Fernspeisungssystem, vgl. DE AS 12 73 003, wird durch hochspannungsfeste. Gleichspannungsumformer eine Aufteilung des Fernspeiseabschnittes in einzelne kurze Versorgungsabschnitte vorgenommen, um die Beeinflussung durch induzierte Längsspannungen zu verringern.

Bei einer anderen bekannten Lösung, vgl. DE-AS 14 62 219, wird bei gleichzeitiger Vergrößerung der Reichweite die maximale Fernspeisespannung außerdem noch begrenzt.

In zwei weiteren bekannten Fernspeisesystemen, vgl. DE-AS 12 79 758 und DE-AS 12 98 144, ist speziell für symmetrische Leitungen mit getrennten Kabeln für beide Übertragungsrichtungen in allen Verstärkerstellen ein Umrichter vorgesehen. Dieser Umrichter versorgt gleichzeitig alle Verstärker der betreffenden Verstärkerstelle und wird aus einem gemeinsamen bzw. zwei voneinander getrennten Speisekreisen versorgt. Durch diese Anordnung kann jeweils eines der beiden Kabel von Speisespannung freigeschaltet werden.
Bei den üblichen Fernspeiseverfahren geschieht die Trennung des Fernspeisestroms von den überlagerten Wechselspannungen durch eine Hochpaß-Tiefpaßweiche am Zwischenverstärkereingang. In gleicher Weise geschieht die Zusammenführung der verstärktem Wechselspannungen mit dem Fernspeisestrom am Zwischenverstärkerausgang. Die Tiefpaßteile der beiden Weichen sind wechselstrommäßig in Kette geschaltet Die Kettenschaltung der beiden Tiefpaßteile ergibt einen Rückkopplungsweg vom Ausgang zum Eingang des Zwischenverstärkers. Diese Rückkopplung wird bei ferngespeisten Zwischenverstärkern üblicherweise durch entsprechende Dimensionierung der Tiefpaß-Dämpfung ausreichend gering gehalten.
Aufgrund der gleichstrommäßigen Serienschaltung vieler Zwischenverstärker bei bekannten Fernspeisesystemen kann die Fernspeisespannung beträchtliche Werte erreichen, woraus sich dann Forderungen von 1000 V und mehr an die Spannungsfestigkeit der Verstärkerschaltung gegen das üblicherweise geerdete Gehäuse ergeben.

Vor allem für hohe Frequenzen, bei denen zugleich die Verstärkung am höchsten sein muß, soil die wechselstrommäßige Impedanz zwischen dem wechselstrommäßigen, auf Fernspeisespannung liegenden Bezugspotential der Verstärkerschaltung und dem geerdeten Gehäuse möglichst gering sein. Im anderen Falle führt es zu einer unerwünschten parasitären Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang des Verstärkers.

Bei TF-Verstärkern kann dadurch Selbsterregung oder zumindest eine Verfälschung der Verstärkung auftreten. Bei PCM-Regeneratiwerstärkern ist die näckgekoppelte Spannung ein zusätzliches Störsignal. Diese unerwünschte Rückkopplung kommt dadurch zustande, daß infolge unvermeidbarer Streuhtp azitäten, z. B. des Ausgangsübertragers, über die erwähnte wechselstrommäßige Impedanz, Wechselströme vom hochiiegenden, wechselstrommäßigen Bezugspotentiai der Verstärkerschaltung zum geerdeten Gehäuse fließen. Die über diese Impedanz zwischen der Verstärkerschaltung und dem Gehäuse abfallende Wechselspannung hat ihrerseits einen Wechselstrom über unvermeidbare Streukapazitäten, zum Beispiel des Eingangsübertragers auf den Verstärkereingpng, zur Folge. Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von Kondensatoren durch deren Zuleitungsinduktivität bestimmt und steigt somit proportional zur Frequenz weiter an. Hochspannungsfeste Kondensatoren besitzen große geometrische Abmessungen und damit auch eine große Zuleitungsinduktivität. Bei der Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren, ja sogar schon bei Verwendung nur eines Kondensators, zu dem die unvermeidbare Streukapazität zwischen Verstärkerschaltung und Gehäuse parallel liegt, können Resonanzstellen für bestimmte Frequenzen auftreten, bei denen sich besonders hohe Impedanzwerte ergeben, wodurch die störende Rückkopplung vergrößert wird. Bekannte Maßnahmen, wie Bedämpfung von Resonanzen parallelgeschalteter Kondensatoren durch kleine Serienwiderstände, spezielle Streukapazitätsarme Übertrager usw., vgl. Fernmeldetechnik 10 (1970) H. 1, S. 5 linke Spalte, Z. 20—43, sind nur bis zu bestimmten Frequenzen und Verstärkungswerten ausreichend. Bei höheren Frequenzen und geforderten größeren Verstärkungswerten sind derartige Verstärker trotz zusätzli-

eher Maßnahmen in den frequenzbestimmenden Kreisen nicht mehr einsetzbar.

Zur Beherrschung dieser Probleme ist es bekannt, für ferngespeiste Zwischenverstärker ein inneres und ein äußeres Abschirmgehäuse zu verwenden (vgL DE-AS 19 40 517, 19 11 960, 19 02 830). Dabei liegt das innere Abschirmgehäuse zugleich auf wechselstrommäßigem Bezugspotential der Verstärkerschaltung und gleichstrommäßig auf FernspeisepotentiaL Das äußere Abschirmgehäuse ist mit der Abschirmung des Kabels direkt verounden.

Zur Verringerung der unerwünscht auftretenden Rückkopplung ist es bekannt, einen extrem induktivitätsarmen Kondensator zwischen die beiden Abschirmgehäuse zu schalten, vgL DE-AS 19 40 517.

Es ist ferner bekannt, die koaxialen Eingangsleitungen sowie evtl. weitere Verbindungsleitungen auf Drosselkerne zu wickeln und anschließend über hochspannungsfeste Kondensatoren mit dem äußeren Abschirmgehäuse zu verbinden, vgl. DE-AS 19 02 830.

Demselben Zweck, der Verringerung unerwünschter Rückkopplungen, dient eine weitere bekannt: Anordnung, bei der über die koaxialen Eingangs- und Ausgangsleitungen Ferritringe geschoben sind, vgl. DE-AS 19 11960.

Allen diesen Anordnungen ist ein komplizierter und relativ aufwendiger Aufbau des Zwischenverstärkers mit zwei voneinander isolierten Abschirmgehäusen sowie die Verwendung von Spezialbauelementen gemeinsam.

Zweck der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand für einen Zwischenverstärker für hohe Frequenzen eine möglichst hohe Verstärkung zu erreichen, da sich bei größerer Bandbreite eine größere Anzahl der gleichzeitig zu übertragenden Nachrichtenkanäle ergibt, wobei eine höhe Verstärkung eine große zu überbrückende Verstärkerfeldlänge mit sich bringt In dem einen und/ oder anderen Falle führt dies zu einer Verringerung der Kosten pro Kanalkilometer.

Der Erfinoung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines hochspannungsfesten Gleichspannungsumformers mit gleichstrommäßiger PotenticJtrennung eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung unerwünschter parasitärer Rückkopplungen für ferngespeiste Zwischenverstärker mit hoher Verstärkung und großer Bandbreite zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein eine einzige Abschirmhülle darstellendes, in sich geschlossenes Gehäuse vorgesehen ist, das in Fortsetzung des ankommenden und des abgehenden Kabels eine kontinuierlich verlaufende Schirmung für den Zwischenverstarker darstellt, und die auf wechselstrommäßigem Bezugspotential liegenden Anschlußpunkte der Bauelemente des Zwischenverstärkers galvanisch mit der Innenwandung des Gehäuses verbunden sind, an das zugleich der eine Pol des Gleichspannungsumformerausganges geschaltet ist. Der hochspannungsfeste Gleichspannungsumformer versorgt den Verstärker aus dem Fernspeisekreis mit Strom und ermöglicht so die Fernspeisung, ohne daß die Verstärkerschaltung gleichstrommäßig auf Fernspeisepotential liegen muß.

Das eine einzige Abschirmhülle darstellende, in sich geschlossene Gehäuse läßt einen unerwünschten Rückkopplungsweg nicht mehr zu. Der konstruktive Aufbau des Gehäuses ist rei?tiv einfach herstellbar und mit weniger Aufwand verbunden als zwei ineinander geschachtelte, hochspannungsfest voneinander isolierte Abschirmgehäuse, Spezialbauelemente, wie extrem induktivitätsarme Hochspannungskondensatoren, spezielle Drosselkerne oder Ferritringe entfallen gänzlich.

Darüber hinaus bringt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung folgende Vorteile mit sich:

Die Verstärkerschaltung kann berührungssicherer auf Erdpotential liegen. Irgendwelche Ein- und Ausgänge, Meßpunkte und dergleichen können ohne besondere Schutzmaßnahmen herausgeführt

ίο werden.

Der Fernspeisestrom kann durch entsprechende Wahl des Obersetzungsverhältnisses im Gleichspannungsumformer auf einen anderen Wert als den der tatsächlichen Stromaufnahme der Verstärkerschaltung eingestellt werden, wobei sich der zugehörige Spannungsabfall entsprechend ändert
Es sind am Gleichspannungsumformer mehrere beliebige und auch potentialfreie Ausgangsspannungen möglich.

Die Siebung des Gleichspannun<T^r.umformers kann bei entsprechender DimensiorHvrung auch eine evgl. überlagerte Wechselstrombeeinflussung vermindern.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein bekanntes Prinzipschaltbild eines ferngespeisten Zwischenverstärkers mit einem inneren und einem äußeren Gehäuse.

Fig.2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung eines ferngespeisten Zwischenverstärkers gemäß der Erfindung.
Zunächst sei anhand von F i g. 1 das Zustandekommen einer unerwünschten Rückkopplung in einer Verstärkerschaltung V erläutert. Das Signal gelangt vom ankommenden Kabel K1 über einen Übertrager Ü1 auf den Eingang der Verstärkerschaltung V₁ wobei der Eingangsstromkreis über einen hochspannungsfesten Kondensator C1 geschlossen wird. Das Ausgangssignal gelt- .igt vom Ausgang der Verstärkerschaltung V über einen Übertrager Ü2 auf das abgehende Kabel K 2, wobei sich der Ausgangsstromkreis über einen hochspannungsfesten Kondensator C2 schließt. Oer Fern-Speisestrom fließt vom Innenleiter Li 1 ües ankommenden Kabels Ki über einen Fernspeisetiefpaß TPi, die Verstärkerschaltung V₁ einen zweiten Fernspeisetiefpaß TP 2 zum Innenleiter Li 2 des abgehenden Kabels K 2. Die Verstärkerschaltung V befindet sich in einem inneren Gehäuse Gi, das mit dem einen Pol P1 des Stromversorgungsanschlusses verbunden ist, der das wechselstrommäßige Bezugspotential der Verstärkerschaltung darstp'it Dadurch liegt das innere Gehäuse Ci gleichstrommäßig auf Fernspeisepotential. Das innere Gehäuse Gi ist hochspamungsfest isoliert in einem äußeren Gehäuse Ga untergebracht, das mit der Abschirmung La 1 des ankommenden Kabels K1 und der Abschirmung La 2 des abgehenden Kabels K 2 verbunden ist und somit auf Erdpotential liegt

Der im Ausgangskreis fließende Wechselstrom verursacht über den im Ausgangsstromkreis liegenden Kondensator C2 einen Spannungsabfall, der hi\ hohen Frequenzen durch die Zuleitungsinduktivität des Kondensators C2 bestimmt wird. Infolge dieser Spannung kann ein Wechselstrom üot-r den Weg zwischen den beiden Gehäusen durch den im Eingangskreis liegenden Kondensator Cl fließen und verursacht dort vor allem bei hohen Frequenzen wieder einen durch die Zuleitungsin-

duktivität bestimmten Spannungsabfall.

Diese Spannung liegt somit im Eingangskreis und gelangt infolgedessen auf den Eingang der Verstärkerschaltung V zurück. Besonders hohe Rückkopplungsspannungen können in Verbindung mit einem zwischen beiden Gehäusen Gi; Ga sich ausbildenden Kondensator C3 entstehen, der die Streukapazität zwischen den beiden Gehäusen Gi und Ga symbolisiert, indem es zu Parallelresonanzen mit den Zuleitungsinduktivitäten (hr beiden zuerst genannten Kondensatoren Cl; CI kommt.

F i g. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung eines ferngespeisten Zwischenverstärkers gemäß der Erfindung. Der Signalweg ist im Prinzip der gleiche wie bei F i g. t. Der Fernspeisestrom gelangt von zwei Fernspeisetiefpässen TPi; TP2 nicht unmittelbar in die Verstärkerschaltung Vsondern über einen Transverter TV, der eine beabsichtigte, gleichstrommäßige Potentlaitrennung bewirkt. Die Verstärkerschaltung V ist in nur einem in sich geschlossenen Gehäuse G untergebracht, das mit den Abschirmungen LaX; La2 des ankommenden Kabels K 1 und des abgehenden Kabels K 2 verbunden ist. Die auf wechselstrommäBigem Bezugspotential liegenden Anschlußpunkte P2 bis PiO der Bauelemente der Verstärkerschaltung V, von denen nur neun angedeutet sind, sind direkt galvanisch mit der Innenwandung des Gehäuses G verbunden. Direkt an das Gehäuse G ist auch der eine Pol PH des Transverterausganges angeschaltet. Da die Verstärkerschaltung V am Anschlußpunkt P5 direkt auf Erdpotential des Gehäuses G liegt, wird ein Rückkopplungsweg, wie er in F i g. 1 von den beiden voneinander getrennten Gehäuse Gi; Ga über die beiden Kondensatoren Ci; C 2 gebildet wird, gänzlich vermieden.

Die in F i g. 2 im Ausgangskreis über den Kondensator C2 abfallende Wechselspannung muß über zwei entsprechend dimensionierte Femspciscticfpässc TP1; TP 2 ausreichend bedämpft werden. Dieselbe Forderung besteht auch in F i g. 1, da sich sonst eine zusätzliche Rückkopplungsmöglichkeit ergeben würde.

Das Gehäuse G in F i g. 2 kann innen durch metallische Trennwände in Kammern geteilt werden, um die einzelnen Teilschaltungen gegeneinander abzuschirmen.

Die Erfindung ist nicht nur auf Zwischenverstärker für Koaxialkabel nach F i g. 2 beschränkt Bei symmetrischen Kabelleitungen werden Übertrager mit symmetrischen Ein- bzw. Ausgangswicklungen verwendet. Die Fernspeisetiefpässe TPi; TP2 werden dann an die Mittelanzapfungen der symmetrischen Übertragerwicklungen geschaltet. Die Kondensatoren Cl; C2 können evtl. hierbei entfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Verhinderung unerwünschter Rückkopplungen für einen mit Gleichstrom reihenferngespeisten Zwischenverstärker mit hoher Verstärkung in einem hochfrequenten Nachrichtenübertragungssystem großer Bandbreite, bei der für die Stromversorgung aus dem Fernspeisekreis ein hochspannungsfester Gleichspannungsumformer mit gleichstrommäßiger Potentialtrennung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine einzige Abschirmhülle darstellendes, in sich geschlossenes Gehäuse (G) vorgesehen ist, das in Fortsetzung des ankommenden und des abgehenden Kabels (Ki; K2) eine kontinuierlich verlaufende Schinnung für den Zwischenverstärker (V) darstellt, und die auf wechselstrommäßigem Bezugspotentia! liegenden Anschlußpunkte (P 2 bis PlO) der Bauelemente des Zwischenverstärkers (V) galvanisch mit der innenwandung des Gehäuses (G) verbunden sind, an das zugleich der eine Pol (P ¹Il) des Gleichspannungsumformerausganges angeschaltet ist.