DE2905821A1

DE2905821A1 - Einrichtung zur antennenisolierung

Info

Publication number: DE2905821A1
Application number: DE19792905821
Authority: DE
Inventors: William Lester Lehmann
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1979-02-15
Publication date: 1979-08-16
Also published as: BE874136A; FR2417897B1; IT1192689B; GB2014797A; DE2905821C2; FR2417897A1; PL118819B1; JPS5830771B2; ZA79553B; NZ189651A; AU4393079A; GB2014797B; NL7901189A; SE431602B; ES477748A1; AU531218B2; HU178083B; MX4315E; FI790424A; SE7901134L

Description

RCA 72540 Ks/Sv

U.S. Serial ITo„ 878,131 2905821

Filed: February 15, 1978

RGA CORPORATION
New jfork, Ν.Ϊ., V.St.v.A.

Einrichtung zur Antennenisolierung

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zur Antennenankopplung_#

Die Hersteller von Fernsehempfängern und dergleichen sind in zunehmendem Maße um die Sicherheit der von ihnen gefertigten Geräte bemüht« Dabei wird u.a. besonderer Wert auf Vorrichtungen gelegt, welche die Antenne eines Empfängers vom Empfänger selbst isolieren, so daß übermäßig hohe Energieentladungen_$ die infolge von Chassisspannungen und Blitzen zu befürchten sind, nicht von der Antenne auf den Empfänger gekoppelt iirerden können.

Es sind zwar Transformatoren bekannt (vgl, z„B„ die US-Patentschrift 3 449 704-) j die zur Gleichstromisolierung eines Empfängers von einem Antennennetzwerk verwendet werden können,, jedoch haben diese Transformatoren einen begrenzten Frequenzgang der Amplitude und eignen sich daher nicht gut dafür, HF-Signale sowohl des YHF- als auch des UHF-Bereichs von der Antenne auf den HF-Eingangsteil des Empfängers zu koppeln«, Man benötigt daher für den VHF-Bereich und den UHF-Bereich jeweils eine gesonderte Transformatoranordnung»

Es ist auch eine Antennenankopplungsschaltung bekannt, bei der Hochfrequenzleitungen verwendet werden (vgl. z.B. die US-Patentschrift 2 757 34-3) _s welche ohne eine Gleichstromverbindung zwischen Eingang und Ausgang sind, um absichtlich eine unzulängliche Kopplung zwischen einem Antennennetzwerk und einer HF-Schaltung zu erhalten» Bei einer sol-

909833/0851 ORIGINAL INSPECTED

chen Anordnung muß die HF-Schaltung auf jeden Kanal gesondert abgestimmt werden, um eine ausreichende Kopplung der HF-Signale zu erzielen. Daher eignen sich solche Anordnungen nicht gut zur Verwendung zwischen einem Antennennetzwerk und einer VHF/UHF-Frequenzweiche, die fest abgestimmt ist.

Es sind noch andere Methoden zum Ankoppeln von Antennen bekannt, wobei sowohl mit Hochfrequenzleitungen als auch mit Transformatortechnik gearbeitet wird, um breitbandige HF-Leitungsübertrager zu erhalten (vgl. z.B. die Arbeit "Some Broad-Band Transformers" von G.L. Ruthroff, erschienen in Proceedings of the IRE, Band 4-7, August 1959, Seiten 1337-134-2, sowie die US-Patentschrift 2 865 006). Leider enthalten diese Anordnungen alle eine Gleichstromverbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und sind daher zur Antennenisolierung nicht brauchbar.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält eine Anordnung, die HF-Signale sowohl des VHF- als auch des UHF-Bereichs von einem Antennennetzwerk auf eine HF-Signale verarbeitende Schaltung koppeln soll, eine erste und eine zweite Hochfrequenzleitung mit jeweils einem ersten und einem zweiten Leiter. Die beiden Hochfrequenzleitungen sind mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen gleichsinnig um einen in sich geschlossenen Kern gewickelt. Der Kern besteht aus einem magnetischen Material, dessen Permeabilität in umgekehrter Beziehung von der Frequenz abhängt und das speziell ausgesucht ist, um einen geeigneten Frequenzgang der Amplitude über den VHF-Bereich zu bekommen. Die vorbestimmte Anzahl von Windungen ist so gewählt, daß sich ein geeigneter Frequenzgang der Amplitude über den UHF-Bereich ergibt. An einem Eingang der Anordnung bilden ein erstes Ende des ersten Leiters der ersten Hochfrequenzleitung und ein erstes Ende des zweiten Leiters der zweiten Hochfrequenzleitung Eingangs-Zuleitungen, an die das Antennennetzwerk gekoppelt werden kann, während ein erstes Ende des zweiten Leiters der ersten Hochfrequenzleitung und ein

909833/0851

ORIGINAL IMSPECTED

290582

erstes Ende des ersten Leiters der zweiten Hochfrequenzleitung zusammengekoppelt sind«, An einem Ausgang der Anordnung bilden das zweite Ende des zweiten Leiters der ersten Hochfrequenzleitung und das zweite Ende des ersten Leiters der zweiten Hochfrequenzleitung die Ausgangsleitungen„ an welche die zur Verarbeitung der HF-Signale vorgesehene Schaltung angeschlossen xtferden kann₉ während das zvjeite Ende des ersten Leiters der ersten Hochfrequenzleitung und das zweite Ende des zweiten Leiters der zweiten Hochfrequenzleitung zusammengekoppelt sind«,

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläuterte

Fig„ 1 ist eine isometrische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Antennenisolierung;

Fig» 2 zeigt das Schaltschema eines Fernsehempfängers mit der Antennenisolierung nach Fig«, 1;

S¹Ig₀ 3 zeigt einige Kennlinien₉ die zum Verständnis der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig_o 1 hilfreich sind_o

Die in Figo 1 gezeigte erfindungsgemäße Anordnung zur Antennenisolierung ₉ die insgesamt mit 101 bezeichnet ist₉ enthält eine erste zweiadrige Hochfrequenzleitung 110,- eine zweite zweiadrige Hochfrequenzleitung 120 und einen Magnetkern 130„ Die Hochfrequenzleitung 110 ist durch Drähte 111 und 112 gebildet₉ deren jeder eine leitende Ader 111a bzw_o 112a hat«, die jeweils von einem dielektrischen Überzug 111b bzw,, 112b umgeben sind. Die dielektrischen Überzüge 111b und 112b sind längs einer Naht 115 durch einen dünnen Isolierfilm (nicht dargestellt) miteinander verbunden₉ der die Drähte 111 und 112 umgibt. In ähnlicher Weise ist die Hochfrequenzleitung 120 gebildet durch zwei Drähte 121 und 122 mit jeweils einer leitenden Ader 121a bzw. 122a und

909833/08S1

einem dielektrischen Überzug 121b und 122b. Die Überzüge 121b und 122b sind längs einer Naht 125 durch einen dünnen Isolierfilm (nicht dargestellt) miteinander verbunden, der die Drähte Έ1 und 122 umgibt. Die dielektrischen Überzüge 111b und 121b haben eine erste Farbe, z.B. weiß, und die Überzüge 112b und 122b haben eine zweite Farbe, z.B. schwarz, um das Zusammenbauen der Anordnung 101 zu erleichtern.

Der Kern 130 hat eine in sich geschlossene (d.h. einen geschlossenen Kreis bildende) Form, die durch einen Abschnitt 134· eingeteilt ist in einen ersten ringförmigen Teil 133 zwischen einer axial durch den Kern gehenden rohrförmigen Öffnung 131 und der äußeren Oberfläche 135 äes Kerns und einen zweiten ringförmigen Teil 137 zwischen einer durch den Kern gehenden Öffnung 132 und der äußeren Oberfläche 135· Die Hochfrequenzleitung 110 ist mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen, z.B. mit zweieinhalb Windungen, durch den ringförmigen Teil 133 hindurch um diesen Teil gewickelt. In ähnlicher Weise ist die Hochfrequenzleitung 120 mit der gleichen Anzahl von Windungen und im selben Sinne wie die Leitung 110 durch den ringförmigen Teil 137 hindurch um diesen Teil gewickelt.

Die Anordnung 101 hat eine Eingangsseite 140 und eine Ausgangsseite 150. An der Eingangsseite 140 ist die Ader 112a der Hochfrequenzleitung 110 mit der Ader 121a der Hochfrequenzleitung 120 zusammengedrillt und verlötet (nicht dargestellt), um einen Yerbindungspunkt 143 zu bilden, während freie Enden der Ader 111a der Hochfrequenzleitung 110 und der Ader 122a der Hochfrequenzleitung 120 jeweils eine Eingangsleitung 141 bzw. 142 bilden. An der Ausgangsseite I50 der Anordnung 101 sind die Ader 111a der Hochfrequenzleitung 110 und die Ader 122a der Hochfrequenzleitung 120 zusammengedrillt und verlötet, um einen Verbindungspunkt 153 zu bilden, während freie Enden der Ader 112a der Hochfrequenzleitung 110 und der Ader 121a der Hochfrequenzleitung 120 jeweils eine Ausgangsleitung I5I bzw. 152 bilden. Aufgrund dieser Verbindungen wird ein erster Strom-

909833/0851

weg zwischen den Eingangsleitungen 141 und 142 gebildet, während zwischen den Ausgangsleitungen 151 und 152 ein zweiter Stromweg gebildet wird,, der elektrisch vom ersten Stromweg isoliert ist.

In der Anordnung nach Fig. 2 ist die Isoliereinrichtung 101 zwischen ein Antennennetzwerk 210 und das Chassis 212 eines Fernsehempfängers geschaltet» Die Eingangsleitungen 141 und 142 der Einrichtung 101 sind mit Antennenanschlüssen 214 und 216 verbunden. Die Ausgangsleitungen 151 und. 152 der Einrichtung 101 sind mit Eingangsklemmen 218 und 220 eines Signalaufspalters (Weiche) 222 verbunden«, Das Antennennetzwerk enthält eine Einpolantenne (Unipol) 224₉ die mit dem Antennenanschluß 214 gekoppelt ist, und zwei zwischen den Antennenanschluß 216 und Masse hintereinandergeschaltete Kondensator/ Widerstandskombinationen 226 und 228_} deren jede aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht« Die Kondensatoren in den Gliedern 226 und 228 haben derart gewählte Kapazitätswerte (z.B. 260 bis 470 Mikrofarad), daß der Antennenanschluß 216 für HF-Signale sowohl im VHF- als auch im UHF-Bereich effektiv an Masse gekoppelt ist«, Unter diesen Bedingungen hat das Metallgehäuse (nicht dargestellt) das Empfängers, das ebenfalls mit Masse verbunden ist„ die Empfangseigenschaften wie eine weitere Einpolantenne, die gestrichelt bei 230 dargestellt ist und gemeinsam mit der Einpolantenne 224 eine Dipolanordnung bildet. Anstelle der Schaltung mit den Kondensator/WiderStandskombinationen 226 und 228 (sogenannte "Gapristoren") kann zwar auch eine herkömmliche Einpolantenne verwendet werden; da "Capristoren" Jedoch wesentlich billiger sind als eine Einpolantenne, ist die dargestellte Anordnung wünschenswert. Außerdem liegen die Capristoren 226 und 228 in einem Weg zur Entladung übermäßig hoher statischer Energien, die an der Einpolantenne 224 entwickelt werden können, wie es später noch erläutert werden wird»

909833/0851

Die vom Antennennetzwerk 210 aufgefangenen HP-Signale werden über die Einrichtung 101 in einer weiter unten noch näher erläuterten Weise auf die Weiche 222 gekoppelt. Die Weiche 222 enthält ein erstes, fest abgestimmtes Tiefpaßfilter 232 und ein zweites, fest abgestimmtes Hochpaßfilter 234-, durch welche die HF-Signale in VHP-Signale und UHF-Signale aufgespalten werden. Die Weiche 222 kann von einer Bauart sein, wie sie im Fernsehchassis des Typs KOS-202 der RGA Corporation verwendet wird und wie sie in den "ROA Television Service Data, File 1977, B-3" für das Chassis KCS-202 (wie in Fig. 2 dargestellt) beschrieben ist. Die "VHF-Signale werden auf einen VHP-Tuner 236 gekoppelt, und die UHF-Signale werden auf einen UHF-Tuner 238 gekoppelt. Die ZF-Ausgangssignale der Tuner 236 und 238 werden auf einen signalverarbeitenden Teil 240 des Chassis 212 gegeben, worin sie verarbeitet werden, um Bild- und Tonsignale abzuleiten. Eine Bildröhre 242 erzeugt ein Bild entsprechend den Bildsignalen, und ein Lautsprecher 244 erzeugt den Ton entsprechend den Tonsignalen.

Im Betrieb wird die Spannung der von dem Antennennetzwerk 210 aufgefangenen HP-Signale an der Eingangsseite 140 der Einrichtung 101 aufgeteilt in eine Spannung zwischen der Leitung 141 und dem Knotenpunkt 143 und eine Spannung zwischen dem Knotenpunkt 143 und der Leitung 142, und zwar im Verhältnis der Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitungen 110 und 120, die effektiv in Serienschaltung zwischen den Antennenanschlüssen 214 und 216 liegen. Wenn z.B. die Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 einander gleich sind, dann haben die HF-Signale, die zwischen der Leitung 141 und dem Knotenpunkt 143 und zwischen dem Knotenpunkt 143 und der Leitung 142 entwickelt werden, jeweils eine halb so hohe Amplitude wie die zwischen den Antennenanschlüssen 214 und 216 entwickelten HF-Signale. Die zwischen der Leitung 141 und dem Punkt 143 entwickelten HF-Signale werden über die Hochfrequenzleitung 110 zur Ausgangsseite 150 gekoppelt, um zwischen der Leitung

909833/0851

151 und dem Knoten 153 ein HF-Signal zu erzeugen® In ähnlicher Weise werden die zwischen dem Knoten 143 und der Leitung entwickelten HP-Signale über die Hochfrequenzleitung 120 zur Ausgangsseite 150 gekoppelt, um zwischen dem Knoten 153 und der Leitung 152 HP-Signale zu erzeugen« Die zwischen den Eingangsklemmen 218 und 220 der Weiche entwickelten HP-Signale sind die Summe der HP-Signale, die zwischen der Leitung 151 und dem Knoten 153 und zwischen dem Knoten 153 und der Leitung 152 erscheinen. Da die HP-Signale zwischen der Leitung 151 und dem Knoten 153 und zwischen dem Knoten 153 und der Leitung 152 umgekehrte Phase haften wie die HP-Signale zwischen der Leitung 141 und dem Knoten 143 "bzw,, zwischen dem Knoten 143 und der Leitung 142, haben die an den Eingangsklemmen und 220 der Weiche entwickelten HP-Signale umgekehrte Phase gegenüber den HP-Signalen zwischen den Antennenanschlüssen 214 und 216_#

Um die zwischen dem Antennennetzwerk 210 und der Weiche 222 übertragene Leistung maximal zu machen,, ist es wünschenswert, daß die Eingangsimpedanz der Einrichtung 101 an die Impedanz des Antennennetzwerks 210 zwischen den Antennenanschlüssen 214 und 216 angepaßt ist und daß die Ausgangsimpedanz der Einrichtung 101 an die Eingangsimpedanz der Weiche 222 zwischen deren Eingangskiemmen 218 und 220 angepaßt ist. Wenn z.B. die Impedanz des Antennennetzwerks 210 und die Eingangsimpedanz der Weiche 222 jeweils 300 0hm beträgt, dann erhält man eine optimale Leistungsübertragung, wenn der Wellenwiderstand der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 (bei deren Aufwicklung auf dem Kern 130) jeweils I50 0hm beträgt. Dies ist deswegen so, weil die Eingangsimpedanz der Einrichtung 101 zwischen den Zuleitungen 141 und 142 gleich ist der Summe der Impedanz zwischen der Leitung 141 und dem Knoten 143 (d.h. des Wellenwiderstandes der Hochfrequenzleitung 110) und der Impedanz zwischen dem Knoten 143 und der Leitung (d.h. des Wellenwiderstandes der Hochfrequenzleitung 120) und weil die Ausgangsimpedanz der Einrichtung 101 zwischen den

909833/0851

_₁₂_ 2 305

Leitungen 151 und 152 gleich, ist der Summe der Impedanz zwischen der Leitung 151 und dem Knoten 153 (d.h. des Wellenwiderstandes der Hochfrequenzleitung 110) und der Impedanz zwischen dem Knoten 153 und der Leitung 152 (d.h. des Wellenwiderstandes der Hochfrequenzleitung 120). I¹Ur die Hochfrequenzleitungen 110 und 120 können zwar auch andere Wellenwiderstände gewählt werden, die eine Summe von 300 0hm ergeben, jedoch ist es wünschenswert, die Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 ebenso wie auch andere Kennwerte dieser Leitungen einander möglichst gleich zu wählen, um eine optimale Rauschunterdrückung zu erzielen, wie es weiter unten noch ausführlicher erläutert wird.

Während HF-Signale sowohl des VHF- als auch des UHF-Bandes vom Antennennetzwerk 210 zur Weiche 222 gekoppelt werden, ist keine Gleichstromverbindung zwischen der Eingangsseite 1AO und der Ausgangsseite 150 der Einrichtung 101 vorhanden. Das Fehlen einer Gleichstromverbindung zwischen Eingangsseite 14-0 und Ausgangsseite 150 isoliert das Chassis 212 vom Antennennetzwerk 210 und verhindert, daß ein Benutzer infolge von Ghassis-Leckströmen, die wegen der Verbindung des Chassis 212 mit der (Signal-)Masse erzeugt werden können, womöglich gefährdet wird, wenn er die Einpolantenne 224, die Antennenanschlüsse 214 und 216 oder irgendwelche anderen Leitungen berührt, die mit diesen Punkten verbunden sind. Die Isoliereinrichtung 101 vermindert außerdem die für einen Benutzer oder für Teile des Chassis 212 möglicherweise gefährlichen Folgen, wenn ein Blitz in das Antennennetzwerk 210 einschlägt. Andererseits bringen aber zwei Hochfrequenzleitungen, die wie die Hochfrequenzleitungen 110 und 120 elektrisch miteinander verbunden sind, ohne daß aber eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Eingangsseite 140 und der Ausgangsseite 150 oder den zusätzlichen Elementen der Ein-

909833/0851

richtung 101 besteht, nicht den geeigneten Frequenzgang der Amplitude, der zur Kopplung sowohl von "VHF- als auch von UHF-Signalen auf die Weiche 222 erforderlich ist.

Gewöhnlich wird der Frequenzgang der Amplitude einer Hochfrequenzleitung durch ihre Länge bestimmt» In Fig» 3 ist mit der Kurve 301 der Frequenzgang der Amplitude einer Anordnung aus zwei Hochfrequenzleitungen dargestellt, die wie die Hochfrequenzleitungen 110 und 120 der Einrichtung 101 verbunden sind, ohne daß weitere Besonderheiten vorgesehen sind. Der Frequenzgang 301 ist relativ schmalbandig„ Die Mittenfrequenz der Frequenzgangkurve 301 steht in einer inversen Beziehung zur Länge der beiden Hochfrequenzleitungen. Die Frequenzgangkurve 303 veranschaulicht den Effekt, der sich ergibt, wenn die beiden Hochfrequenzleitungen um einen nichtmagnetischen Kern wie z.B. einen Luftkern gewickelt sind. Der Frequenzgang 303 hat eine etwas gz^ößere Bandbreite als der Frequenzgang 301, weil die Windungen der tibertragungsleitungen die Induktivität der Leiter oder Adern in den Leitungen und somit die magnetische Kopplung zwischen den Adern erhöhen» Leider wird aber durch die Windungen die effektive Länge der Übertragungsleitungen erhöht, womit die Mittenfrequenz des Frequenzgangs niedriger wird.

In der Einrichtung 101 sind die Hochfrequenzleitungen 110 und 120 um ringartige Teile 133 und 137 des Kerns 130 gewickelt, der aus einem Material besteht, dessen Permeabilitätskennlinie wie die Kennlinie 304 in Fig. 3 eine inverse Funktion der Frequenz ist 5 so daß sich seine magnetischen Effekte bei niedrigen Frequenzen viel stärker äußern als bei hohen Frequenzen. Infolge dieses Kerns I30 werden die im Wege zwischen den Eingangsleitungen 141 und 142 fließenden Signale bei niedrigen Frequenzen wirksamer auf den Stromweg zwischen den Ausgangsleitungen 151 und 152 gekoppelt als bei hohen Frequenzen. Dies hat die Wirkung einer Erweiterung des Frequenzgangs der Einrichtung 101 in den Bereich relativ niedriger Frequenzen«

9098 3 3/0851

Die Kennlinie 305 in Fig, 3 zeigt den Frequenzgang der Amplitude für die Einrichtung 101. Obwohl der Kern 130 infolge der durch ihn an den Hochfrequenzleitungen 110 und 120 bewirkten Zusatzinduktivität den auf die oberen Frequenzen fallenden Teil des Frequenzgangs 305 etwas beeinträchtigt, d.h. die obere Dämpfungsflanke 307 etwas nach unten zieht, ist der auf die oberen Frequenzen fallende Teil des Frequenzgangs 305 hauptsächlich eine Funktion der Längen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 und der Anzahl von Windungen um die ringartigen Teile 133 und 137 des Kerns 130. Es besteht eine Beziehung zwischen den Längen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 und der Anzahl von Windungen um die ringartigen Kern— teile 133 und 137 in dem Sinne, daß die axiale Länge der Öffnungen 131 und 132 und die ausgewählten Längen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 die erforderliche Anzahl von Windungen um die ringartigen Kernteile 133 und 137 bestimmen. Die Längen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120, die um ringartige Teile 133 und 137 des Kerns 130 gewickelt sind, werden so gewählt, daß der 3-dB-Grenzwert der oberen Dämpfungsflanke 307 des Frequenzgangs 305 etwas höher als die höchste UHF-Frequenz liegt (z.B. 870 MHz in den USA). Der auf die niedrigeren Frequenzen fallende Teil 309 des Frequenzgangs 305 ist hauptsächlich eine Funktion der Permeabilität und des Formfaktors (d.h. der Gestalt) des Kerns 130 und ist so gewählt, daß der 3-dB-Grenzwert der unteren Dämpfungsflanke 309 des Frequenzgangs 305 etwas niedriger als die niedrigste "VHF-Frequenz liegt (z.B. 57 MHz in dan USA). Um die Einflüsse des Kerns 130 auf den oberen Teil 307 des Frequenzgangs minimal zu halten, ist es wünschenswert, das Permeabilitätsverhalten des Kerns I30 so zu wählen, daß die Permeabilität bei 870 MHz bedeutungslos ist.

Der Kern 130 und die Anzahl der um die ringartigen Teile 133 und 137 gehenden Windungen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 beeinflussen nicht nur den Amplitudenfrequenzgang der Einrichtung 101, sondern auch deren Eingangs- und Ausgangsimpedanz.

909833/0851

Normalerweise ist der Wellenwiderstand einer zweiadrigen Hochfrequenzleitung eine Funktion der Adergröße (Drahtmaß), des Abstandes zwischen den Adern und des dielektrischen Materials zwischen den Adern. Die Wellenwiderstände von Hochfrequenzleitungen wie den Leitungen 110 und 120 vor dem Wickeln auf den Kern 130 hängen in inverser Beziehung von den Durchmessern der Adern 111a, 112a, 121a und 122a und in direkter Beziehung von den Durchmessern und Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Überzüge 111b, 112b, 121b und 122b ab. Wird eine Hochfrequenzleitung um einen Kern wie den Kern 130 gewickelt, dann vermindert sich ihr Wellenwiderstand. Daher sind die Hochfrequenzleitungen 110 und 120 so gewählt, daß ihre Wellenwiderstände vor dem Wickeln auf den Kern 130 etwas höher (z„B„ 175 0hm) sind als diejenigen Wellenwiderstände (ζ,,Β. 150 0hm), die sie nach dem Aufwickeln auf den Kern 130 haben sollen.

Es ist noch zu erwähnen, daß es zwischen den Windungen der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 zwar einige parasitäre Kapazitäten gibt, die jedoch ihrem Wesen nach Komponenten der Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 sind und als solche die Bandbreite der Einrichtung 101 nicht ernsthaft einschränken. Bei einem herkömmlichen Transformator, der zur Isolierung des Antennennetzwerks 210 vom Chassis verwendet werden könnte, wurden die Kapazitäten zwischen den Wicklungen eine Resonanzerscheinung mit den Streuinduktivitäten bringen, wodurch das Hochfrequenzverhalten des Transformators begrenzt würde. In dieser Hinsicht ist es zur Geringhaltung der den Frequenzgang begrenzenden parasitären Kapazität zwischen den Hochfrequenzleitungen 110 und 120 wünschenswert, diese Leitungen ebenfalls so weit getrennt wie möglich auf dem Kern 130 anzuordnen. Die getrennten Öffnungen 131 und 132 tragen zu diesem Zweck bei und erleichtern außerdem das Wickeln der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 um den Kern 130. Es sei jedoch erwähnt, daß es prinzipiell auch möglich ist, den Kern 130 mit nur einer einzigen Öffnung zu versehen.

909833/0851 !NU INSPECTED

Die dielektrischen Materialien 111b, 112b, 121b und 122b, welche die Isolierung der Drähte 111, 112, 121 und 122 bilden, sind nicht nur zur Dimensionierung der Wellenwiderstände der Hochfrequenzleitungen 110 und 120, sondern auch mit Eücksicht darauf ausgewählt, daß sie relativ hohen Spannungen, z.B. in der Größenordnung von 10 000 Volt, zwischen den Adern 111a und 112a und 121a und 122a xfiderstehen können, bevor sie durchschlagen, um die gewünschte Gleichstromisolierung zwischen der Eingangsseite 140 und der Ausgangsseite 15O zu erhalten, wie oben beschrieben oder wenn ein Benutzer die Einpolantenne 224 oder die Antennenanschlüsse 214 und 216 oder andere Zuleitungen berührt, die mit diesen Punkten verbunden sein können, oder wenn ein Blitz in das Antennennetzwerk 210 einschlägt. Außerdem ist zu dem gleichen Zweck das Material des Kerns 130 so gewählt, daß es einen relativ hohen spezifischen Widerstand hat, z.B. von 2 χ 10' Ohmzentimeter,

Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, sind die Kondensator/ Widerstandskombinationen oder "Gapristoren" 226 und 228 in Eeihe zueinander zwischen den Antennenanschluß 216 und (Signal-) Masse geschaltet, so daß die Metallstruktur des Chassis 212 die Wirkung einer Einpolantenne hat. Obwohl zu diesem Zweck Kondensatoren verwendet werden könnten, sind die in Fig. 2 gezeigten Capristoren zweckmäßiger, weil die in ihnen enthaltenen Widerstände einen Gleichstromweg zwischen dem Eingangsanschluß 216 und Masse bilden, der in Verbindung mit dem Gleichstromweg, welcher zwischen den Antennenanschlüssen 214 und 216 durch die Hintereinanderschaltung der Ader 111a der Hochfrequenzleitung 110 und der Ader 122a der Hochfrequenzleitung 120 gebildet ist, einen Gleichstromweg entstehen läßt, über den sich relativ hohe statische Energien, die an der Einpolantenne 224 entwickelt werden können, ohne schädliche Folgen nach Masse entladen können. Zu diesem Zweck sind die Widerstände der Oapristoren 226 und 228 Jeweils relativ hoch dimensioniert, z.B. mit jeweils 1,5 Megohm. Es ist auch zweckmäßig,

909833/0851

zwei in Reihe geschaltete Capristoren statt eines einzigen zu verwenden,, um eine elektrische Isolierung auch dann noch sicherzustellen,, xfenn einer der beiden Oapristoren kurzgeschlossen sein sollte» Um das gleiche Ergebnis auch für den Pail zu erzielen, daß das Antennennetzwerk 210 von den Antennenanschlüssen 214- und 216 abgetrennt ist und an diese Anschlüsse eine herkömmliche Außen- oder Hausantenne (nicht dargestellt) angeschlossen ist₅ ist ein relativ hochohmiger Widerstand 246 von z.B. 3» 3 Megohm zwischen den Punkt 153 und Masse geschaltet,,

Neben der G-leichstromisolierung und dem oben beschriebenen Übertragungsverhalten bringt die Einrichtung 101 noch eine Verminderung der Amplitude der vom Antennennetzwerk 210 zum Chassis 212 gekoppelten Rauschsignale«, Wie an früherer Stelle erwähnt, hat das Wickeln der Hochfrequenzleitungen um ringartige Teile 133 und 137 des Kerns 130 zur Folge, daß den Adern 11Ia₁ 112a,, 121a und 122a zusätzliche Induktivität gegeben wird_o Da die vom Antennennetzwerk 210 gelieferten HF-Mut ζ signale in einer symmetrischen Weise über g'ede der Hochfrequenzleitungen 110 unl 120 übertragen werden (d»h. der durch die Adern 111a und 11Sl fließende Strom hat praktisch die gleiche Amplitude jedoch entgegengesetzte Polarität wie der durch die Adern 121a und 122a fließende Strom), ist das auf die HF-Hutzsignale zurückzuführende Feld außerhalb der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 relativ gering. Daher bleiben die als STutzsignale gewünschten HF-Signale im wesentlichen unbeeinflußt durch die Induktivität, die den Adern 111a, 112a, 121a und 122a durch das magnetische Material in den ringartigen Teilen 133 und 137 des Kerns zugefügt wird» Da viele ungewünschte Stör- und Rauschsignale Jedoch eher unsymmetrisch sind, ist das auf diese Signale zurückzuführende elektrische Feld außerhalb der Hochfrequenzleitungen 110 und 120 relativ stark. Daher werden unsymmetrische St or signal e_$ die durch die Adern 111a«, 112a, 121a und 122a

909833/0851 INJECTED

290582t

fließen, durch die Induktivität, die diesen Leitern durch das magnetische Material in den ringartigen Teilen 133 und 137 des Kerns 130 zugefügt wird, im Verhältnis stärker gedämpft .

Obwohl die Anordnung des Antennennetzwerks 210 einschließlich der Oapristoren 226 und 228 eigentlich symmetrisch sein sollte, ergibt sich im Antennennetzwerk 210 ein gewisses Maß an Unsymmetrie, weil der Antennenanschluß 216 über Capristoren 226 und 228 mit der Signalmasse gekoppelt ist. Es hat sich gezeigt, daß die Einrichtung 101 dadurch, daß sie das Chassis 212 in der oben beschriebenen Weise von unsymmetrischen Signalen entkoppelt, die vom Antennennetzwerk 210 kommende leichte Unsymmetrie der Signale etwas kompensiert. Als Folge hat sich herausgestellt, daß die Position der Einpolantenne 224 weniger kritisch ist und durch die !Nähe eines Benutzers, wenn sie eingestellt wird, weniger beeinträchtigt wird. Außerdem wurde beobachtet, daß Geisterbilder etwas reduziert werden.

Die nachstehenden Angaben und Kennwerte für verschiedene Teile der Einrichtung 101 sind ein Beispiel dafür, wie diese Einrichtung dimensioniert werden kann, um befriedigende Ergebnisse zu erzielen:

Starke der Drähte 111a,

112a, 121a und 122a Gauge No. 30

Durchmesser der dielektrischen Überzüge 111b,
112b, 121b, 122b 0,33 mm

Material der Überzüge

111b, 112b, 121b, 122b Polyvinylchlorid

Dielektrizitätskonstante
der Überzüge 111b, 112b,
121b, 122b ungefähr 2,85

909833/0851

290582

Wellenwiderstand der

Hochfrequenzleitungen

110 und 120 vor dem

Wickeln .............. 175 + 5%

Material des Kerns 130 ....«ο.ο.ο.σοο Ceramag 11 der Fa.

Stackpole Garbon Go«

Permeabilität des Kerns

130 bei 55 MHz .............._e ungefähr 70

Permeabilität des Kerns

130 bei 890 MHz- .......„·.....<, ungefähr Ό

Durchmesser der Öffnungen

131 und 132 „ „„ _o „ _o«,«, ®«₀ < > <> _o 5₉81 + O₉25 mm

Breite der ringartigen

Teile 133 und 137 „«,„«, _{o o o} „„ _OOo „ _o 1₉524 bis 2₉159 mm

dick

Breite über Ende des

Kerns ····.··»····.. 13₉34- + O₉635 inm

Länge des Kerns 130 _#Θ„_oβ_ΟΕ»_oooο ο ο 13₉84 + 0„381 mm

Anzahl der Windungen
jeder Hochfrequenzleitung .............ο 2₉ 5

Eine Zweidrahtleitung mit den vorstehend genannten Parametern kann von der Brand-Rex Company, WillimantiCj, Connecticut, USA unter der Verkaufsnummer TC-1052 bezogen werden. Ein Kern mit den vorstehend genannten Kennwerten ist von der Stackpole Carbon Company, St. Mary's, Pennsylvania, USA unter der Verkauf snummer 57-9013 erhältlich»

909833/0851

Claims

DR. DIETER T. BEZOID DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER MARIA-THEBESIA-STKASSE 22 Postfach seoaes D-SOOO MUENCHEN 86 SOA 7254O Ks/Sv U.S. Serial Nos 878,131 Iiled: February 15, 1978 TELEFON O89/4760 0» 476819 TELEX 322038 TEIBOHAMM SOlIBEZ RGA CORPOHATION New York, JST.Y., V.St.v.A. Einrichtung zur Antennenisolierung Patentansprüche

1./ In einem fernsehempfänger vorzusehende Anordnung zum Verarbeiten von HF-Signalen sowohl im "VHF- als auch im UHF--Bereich,, die von einem Antennennetzwerk aufgefangen werden, mit einem ersten und einem zweiten Antennenanschluß und mit einer Signalweiche, welche HF-Signale des THF-Bereichs von HF-Signalen des UHF-Bereichs trennt und eine erste und eine zweite Eingangsklemme aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Kern (130) vorgesehen ist, der eine sich zu einem Kreis schließende Form hat;

daß eine erste und eine zweite Hochfrequenzleitung (110 und 120) vorgesehen ist, deren jede einen ersten (111a, 121a) und einen zweiten (112a, 122a) Leiter mit jeweils einem ersten Ende (141, 142, 143) und einem zweiten Ende (151 j 152, 153) hat und in jeweils gleichem Sinne mit

909833/0851 original inspected

230582Ί

einer vorbestimmten Anzahl IT von Windungen um die sich, schließende Form des Kerns gewickelt ist;

daß das erste Ende (14-1) des ersten Leiters (111a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) mit dem ersten Antennenanschluß (214) gekoppelt ist und daß das erste Ende (142) des zweiten Leiters (122a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) mit dem zweiten Antennenanschluß (216) gekoppelt ist und daß das erste Ende (143) des zweiten Leiters (112a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) mit dem ersten Ende (143) des ersten Leiters (121a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) gekoppelt ist und daß das zweite Ende (151) des zweiten Leiters (112a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) mit der ersten Eingangsklemme (218) der Signalweiche (222) gekoppelt ist und daß das zweite Ende (152) des ersten Leiters (121a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) mit der zweiten Eingangsklemme (220) der Signalweiche gekoppelt ist und daß das zweite Ende (153) des ersten Leiters (111a) der ersten Hochfrequenzleitung mit dem zweiten Ende (153) des zweiten Leiters (122a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) gekoppelt ist;

daß die vorbestimmte Anzahl N von Windungen so gewählt ist, daß die obere Grenzfrequenz, bei der die Dämpfung 3 dB beträgt, höher liegt als die höchste Frequenz im genannten UHF-Bereich;

daß der Kern (130) aus einem magnetischen Material besteht, dessen Permeabilitätseigenschaften eine inverse Funktion der Frequenz sind und derart ausgesucht sind, daß eine untere Grenzfrequenz, wo die Dämpfung 3 dB beträgt, niedriger zu liegen kommt als die niedrigste Frequenz im genannten VHF-Bereich, ohne die genannte obere Grenzfrequenz wesentlich zu beeinflussen.

909833/0851

2. Anordnung nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Hochfrequenzleitung (110, 120) Zweidrahtleitungen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Hochfrequenzleitung (110„120) Wellenwiderstände haben, die etwas höher sind als die Hälfte der Impedanz des Antennennetzwerks (210)·

4. Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß die sieh schließende Kernform durch einen Abschnitt (134) des Kerns (130) in einen ersten (133) und einen zweiten (137) ringartigen Teil aufgeteilt ist und daß die erste Hochfrequenzleitung (110) um den ersten ringartigen Teil (133) gewickelt ist und daß die zweite Hochfrequenzleitung (120) um den zweiten ringartigen Teil (137) gewickelt ist.

5« Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (141) des ersten Leiters (111a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) direkt oder gleichstrommäßig mit dem ersten Antennenanschluß (214) verbunden ist und daß das erste Ende (14-2) des zweiten Leiters (122a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) direkt bzw. gleichstrommäßig mit dem zweiten Antennenanschluß (216) gekoppelt ist und daß das erste Ende (143) des zweiten Leiters (112a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) und das erste Ende (143) des ersten Leiters (121a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) direkt bzw. gleichstrommäßig miteinander verbunden sind und daß das zweite Ende (151) des zweiten Leiters (112a) der ersten Hochfrequenzleitung (110) direkt bzw. gleichstrommäßig mit der ersten Eingangsklemme (218) der Signalweiche (222) verbunden ist und daß das zweite Ende (152) des ersten Leiters (121a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) direkt bzw. gleichstrommäßig mit der zweiten Eingangsklemme (220) der Signalweiche verbunden ist und daß das zweite Ende (153) des ersten Leiters (111a) der ersten Hochfrequenzleitung (110)

909833/0851

AL INSPECTED

direkt bzw. gleichstrommäßig mit dem zweiten Ende (153) des zweiten Leiters (122a) der zweiten Hochfrequenzleitung (120) verbunden ist.

6. Anordnung nach. Anspruch 5_} dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Leitern, welche den ersten Leiter (111a) der ersten Hochfrequenaleitung (110) und den zweiten Leiter (122a) der Zvieiten Hochfrequenzleitung (120) bilden_? der eine ohsisch an ein Bezugspotential gekoppelt ist.

7» Anordnung nach Anspruch 6_S dadurch gekennzeichnet₉ daß mindestens einer der beiden Antennenansehlüsse (214 und 216) mit einer Einpο!antenne (224) und der andere über raindestens zwei Capristoren (226, 228) mit einem Bezugspotential gekoppelt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalweiche (222) ein fest abgestimmtes Tiefpaßfilter (232) und ein fest abgestimmtes Hochpaßfilter (234) enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß sie HP-Signale sowohl des VHP- als auch des UHF-Bereichs, die von einem Antennennetzx-rerk aufgefangen werden, auf eine HF-Signale verarbeitende Schaltung eines Smpfängers koppelt.

909833/0851