DE912582C

DE912582C - Arrangement for the interconnection of the outputs of several high-frequency amplifiers with different amplification ranges

Info

Publication number: DE912582C
Application number: DES30044A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Gillitzer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-09-01
Filing date: 1952-09-02
Publication date: 1954-05-31

Description

Anordnung für die Zusammenschaltung der Ausgänge mehrerer Hochfrequenzverstärker mit voneinander abweichenden Verstärkungsbereichen Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Zusammenschaltung der Ausgänge mehrerer Hoc.hfrequenzverstärker mit voneinander abweichenden Verstärkungsbereichen., insbesondere für die Anschaltung von Fernsehantennenverstärkern mit mehreren Kanälen an ein allen Kanälen gemeinsames Verteilungsnetz.Arrangement for the interconnection of the outputs of several high-frequency amplifiers with mutually different reinforcement areas The invention relates to an arrangement for the interconnection of the outputs of several high frequency amplifiers with each other different gain ranges., especially for the connection of television antenna amplifiers with several channels on a distribution network common to all channels.

Es ist bereits eine Ausgangsschaltung für Fernsehantennenverstärker bekanntgeworden, bei der die Verstärkerausgänge über je ein Hochfrequenzbandfilter mit entsprechendem Durchlaßbereich an ein gemeinsames Verteilungsnetz angeschlossen sind. Die Bandfilterkreise sind dabei als Parallelschwingkreis aufgebaut, und die Sekundärkreise der Bandfilter liegen in Reihenschaltung am gemeinsamen Verbraucher. Der Innenwiderstand der Endröhre der einzelnen Verstärker läßt sich bei dieser Anordnung auf einen mittleren Ausgangswiderstand bis zu etwa 300 Ohm herabtransformieren, und der Verbraucher, d. h. der Wellenwiderstand des Verteilungsnetzes, ist auf diesen Widerstandswert anzupassen. Da die für das Verteilungsnetz üblicherweise verwendeten Kabel einen wesentlich geringeren Wellenwiderstand besitzen, z. B. 6o Ohm, müssen die in Reihe geschalteten Sekundärkreise der Bandfilter mittels eines Übertragers an das Verteilungsnetz angepaßt werden. Ein derartiger Übertrager ist in Anbetracht des breiten zu übertragenden Frequenzbandes schwierig herzustellen und bringt außer einem Mehraufwand den Nachteil zusätzlicher linearer Verzerrungen und Verluste. U m diesen Anpassungsübertrager einzusparen, könnte man die Bandfilter zwar so dimensionieren, daß sich ein niederohmiger Ausgangswiderstand ergibt, der dem Wellenwiderstand des Verteilungsnetzes entspricht. Eine solche Dimensionierung des Bandfilters stößt wegen der dabei erforderlichen außerordentlich kleinen Induktiv itäten und wegen der kaum ausreichend induktionsarm herzustellenden großen Kapazitäten auf beträchtliche Schwierigkeiten und hätte einen. schlechten Wirkungsgrad des Filters und gegebenenfalls eineUnsymmetrie derDurchlaßkurve zur Folge.An output circuit for television antenna amplifiers has already become known in which the amplifier outputs are each connected to a common distribution network via a high-frequency band filter with a corresponding pass band. The band filter circuits are designed as a parallel resonant circuit, and the secondary circuits of the band filters are connected in series to the common consumer. With this arrangement, the internal resistance of the output tube of the individual amplifiers can be transformed down to an average output resistance of up to about 300 ohms, and the consumer, ie the characteristic impedance of the distribution network, must be adapted to this resistance value. Since the cables commonly used for the distribution network have a significantly lower wave impedance, e.g. B. 60 ohms, the series-connected secondary circuits of the band filter must be adapted to the distribution network by means of a transformer. Such a transmitter is difficult to manufacture in view of the broad frequency band to be transmitted and, in addition to being more expensive, has the disadvantage of additional linear distortions and losses. In order to save this matching transformer, the band filters could indeed be dimensioned in such a way that a low-ohm output resistance results which corresponds to the characteristic impedance of the distribution network. Such a dimensioning of the band filter encounters considerable difficulties because of the extremely small inductances required and because of the large capacities that can hardly be produced with sufficient low induction and would have one. poor efficiency of the filter and possibly an asymmetry of the transmission curve.

Es ist eine weitere Schaltung bekanntgeworden, bei der die aperiodischen Verstärkerausgänge durch Drosseln derart verbunden sind, daß die Drosseln zusammen mit den Ausgangskapazitäten der einzelnen Verstärkerendstufen eine Spulenleitung bilden. Die Enden dieser Spulenleitung sind mit dem Verteilungsnetz verbunden. Da der Ouerwiderstand der Spulenleitung gleich dem Wellenwiderstand des Verteilungsnetzes gemacht wird, ergibt sich ein außerordentlich niedriger Arbeitswiderstand für die Endröhren der Verstärker, der dem halben Wellenwiderstand der angeschlossenen Leitungen entspricht. Die Verstärkung der Endstufen ist daher gering und bedingt einen Mehraufwand an Röhren.Another circuit has become known in which the aperiodic Amplifier outputs are connected by chokes in such a way that the chokes together a coil line with the output capacitances of the individual amplifier output stages form. The ends of this coil line are connected to the distribution network. There the cross resistance of the coil line is equal to the wave resistance of the distribution network is made, there is an extremely low work resistance for the The output tubes of the amplifier, which is half the characteristic impedance of the connected lines is equivalent to. The amplification of the output stages is therefore low and requires additional expenditure on tubes.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ohne Mehraufwand an Verstärkerstufen und Schaltelementen eine Anpassung an niederohmige Verbraucher ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß unter Verwendung von Bandfiltern in der Weise erreicht, daß der vorzugsweise im Anodenkreis der Endröhre des betreffenden Verstärkers liegende Primärkreis des Bandfilters als Parallelschwingkreis, der Sekundärkreis des Bandfilters dagegen als Serienschwingkreis ausgebildet ist und daß die Serienschw ingkreise der Bandfilter unter sich parallel an den Verbraucher, z. B. an eine Leitung, angeschlossen sind. Die Sekundärkreise der Bandfilter sind insbesondere bei Antennenverstärkeranlagen für den Fernsehempfang beispielsweise mit gegebenenfalls örtlich getrennten Unterwegspunkten einer gemeinsamen Leitung verbunden, an deren beide Enden je ein Verbraucher, z. B. ein Kabelstrang eines Verteilungsnetzes, angeschlossen ist, und der Ausgangswiderstand der Verstärker im Durchlaßbereich wird dabei durch die Bandfilter etwa auf den halben Wellenwiderstand der gemeinsamen Leitung transformiert. Die Transformation auf derart geringe Widerstandswerte ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung bei gutem Wirkungsgrad des Bandfilters und vollkommener Symmetrie der Durchlaßkurve möglich. Ferner gestattet die neue Anordnung bei entsprechendem Aufbau des Sekundärkreises den Anschluß entweder symmetrischer oder unsymmetrischer Verbraucher, was bei der bekannten Anordnung mit Bandfiltern aus Parallelschwingkreisen nicht ohne weiteres möglich ist.The arrangement according to the invention is characterized in that it Adaptation to low-resistance ones without additional effort on amplifier stages and switching elements Consumer enables. This is done according to the invention using band filters achieved in such a way that the preferably in the anode circuit of the end tube of the concerned The amplifier's primary circuit of the band filter as a parallel resonant circuit, the secondary circuit of the band filter, however, is designed as a series resonant circuit and that the series schw ing circles of the band filter among themselves in parallel to the consumer, z. B. to a line, are connected. The secondary circuits of the band filters are particularly important in antenna amplifier systems for television reception, for example, with, if necessary, locally separated travel points connected to a common line, at both ends of which a consumer, z. B. a wiring harness of a distribution network is connected, and the output resistance the amplifier in the pass band is reduced to about half by the band filter Characteristic impedance of the common line transformed. The transformation on such With the arrangement according to the invention, low resistance values have good efficiency of the band filter and perfect symmetry of the transmission curve possible. Also permitted the new arrangement with a corresponding structure of the secondary circuit either the connection symmetrical or asymmetrical consumer, what with the known arrangement is not easily possible with band filters made of parallel resonant circuits.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind Primär- und Sekundärkreis des zwischen Verstärkerausgang und Verbraucher eingeschalteten Bandfilters zwecks Änderung der Frequenzlage des Durchlaßbereiches abstimmbar und vorzugsweise sowohl induktiv als auch kapazitiv derart miteinander gekoppelt, daß sich über den Abstimmbereich eine wenigstens annähernd gleichbleibende Durchlaßbreite ergibt. Eine derartige Anordnung gestattet beispielsweise die einzelnen Kanäle eines Fernsehantennenverstärkers entsprechend den. örtlichen Gegebenheiten innerhalb der einzelnen Fernsehbereiche abzustimmen, ohne daß ein Austausch von Teilen des Verstärkers notwendig ist. Der zur Erzielung einer über den gesamten Abstimmbereich gleichbleibenden Durchlaßbreite erforderliche Anteil an induktiver und kapazitiver Kopplung kann durch Versuch ermittelt werden. In den höheren Frequenzbereichen, z. B. im Fernsehbereich von r7¢ bis 223 MHz, ist die benötigte Kopplungskapazität meist so gering, daß die ' Schaltkapazität zwischen Primär- und Sekundärspule des Bandfilters ausreicht und durch Wahl eines entsprechenden Abstandes der Spulen eingestellt werden kann. Für tiefere. Frequenzen, z. B. für den Fernsehbereich von 4.o bis 68 MHz, kann die zusätzliche Einschaltung eines Koppelkondensators notwendig sein. Die induktive Kopplung erfolgt entweder unmittelbar zwischen den Kreisspulen, oder es ist eine besondere von einem der Filterkreise abgezweigte Koppelspule vorgesehen, die vorzugsweise auf dem Wicklungsträger der Spule des anderen Kreises beweglich angeordnet ist. Wenn die Abstimmung der Bandfilterkreise durch Verschiebung je eines Kerns gegenüber Primär- und Sekundärspule erfolgt, so wird die Anordnung vorteihaft so getroffen, daß die durch die Kernbewegung gleichzeitig bewirkte Kopplungsänderung im Sinn konstanter Durchlaßbreite erfolgt. Von Bedeutung ist, daß Wickelsinn und Polung der Spulen so gewählt werden, daß sich eine negative Gegeninduktivität der miteinander gekoppelten Spulen ergibt. Dadurch wird vermieden, daß sich die induktive und die kapazitive Kopplung an irgendeiner Stelle des Abstimmbereiches aufheben und das Übertragungsmaß sowie die Form der Durchlaßkurve nachteilig beeinflußt werden.According to a development of the inventive concept, primary and Secondary circuit of the band filter connected between the amplifier output and the consumer tunable and preferably for the purpose of changing the frequency position of the pass band both inductively and capacitively coupled to one another in such a way that the Tuning range results in an at least approximately constant passage width. Such an arrangement allows, for example, the individual channels of a television antenna amplifier according to the. local conditions within the individual television areas without having to replace any parts of the amplifier. Of the to achieve a constant passage width over the entire tuning range required proportion of inductive and capacitive coupling can be determined by experiment will. In the higher frequency ranges, e.g. B. in the television sector from r7 ¢ to 223 MHz, the required coupling capacity is usually so small that the 'switching capacity between the primary and secondary coil of the belt filter is sufficient and by choosing one corresponding spacing of the coils can be set. For deeper ones. Frequencies, z. B. for the television range from 4.o to 68 MHz, the additional activation a coupling capacitor may be necessary. The inductive coupling takes place either directly between the circular coils, or it is a special one from one of the filter circuits branched coupling coil is provided, which is preferably on the winding support of the Coil of the other circle is movably arranged. When the tuning of the band filter circuits takes place by shifting a core with respect to the primary and secondary coil, see above the arrangement is advantageously made so that the core movement at the same time effected coupling change takes place in the sense of constant passage width. Significant is that the winding direction and polarity of the coils are chosen so that there is a negative Mutual inductance of the coils coupled to one another results. This avoids that the inductive and capacitive coupling at any point in the tuning range cancel and the transfer rate and the shape of the transmission curve adversely affected will.

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand von Fig. i bis 4. beispielsweise erläutert.The invention and related details are illustrated in FIG. i to 4. for example explained.

Fig. i zeigt schematisch die Anschaltung der Endröhren i von drei verschieden abgestimmten Verstärkern an eine gemeinsame unsymmetrische, beispielsweise als koaxiales Kabel ausgeführte Leitung 2. Im Anodenkreis einer jeden Endröhre i liegt als Primärkreis des Bandfilters ein Parallelschwingkreis, der aus einer Spule 3 und einem Kondensator q. besteht, welcher durch Schalt-und Röhrenkapazitäten gebildet sein kann. Der Sekundärkreis eines jeden Bandfilters besteht aus Spule 5 und Kondensator 6 in Reihenschaltung, wobei das eine Ende einer jeden Reihenschaltung an Masse, das andere Ende an einem Unterwegspunkt der gemeinsamen Leitung 2 angeschlossen ist. Die beiden Enden der Leitung 2 sind durch Verbraucher mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen, z. B. durch die beiden Kabelstränge eines Verteilungsnetzes einer Fernsehgemeinschaftsempfangsanlage. Selbstverständlich ist es möglich, auch eine größere Zahl von Verstärkerausgängen in erfindungsgemäßer Weise an eine gemeinsame Leitung anzuschließen, ferner können für den Anschluß Bandfilter mit mehr als zwei Kreisen Anwendung finden.Fig. I shows schematically the connection of the output tubes i of three differently tuned amplifiers to a common unbalanced, for example Line 2 designed as a coaxial cable. In the anode circuit of each end tube i there is a parallel resonant circuit as the primary circuit of the band filter, the from a coil 3 and a capacitor q. consists, which by switching and tube capacities can be formed. The secondary circuit of each band filter consists of a coil 5 and capacitor 6 in series, with one end of each series circuit to ground, the other end connected to an en route point of the common line 2 is. The two ends of the line 2 are through consumers with their wave impedance completed, e.g. B. through the two cable strands of a distribution network one Communal television reception system. Of course, it is also possible to have one larger number of amplifier outputs in a manner according to the invention to a common Line to be connected, furthermore, band filters with more than two can be used for the connection Circles apply.

In Fig. 2 ist die Anschaltung der Endröhre i eines Verstärkers an zwei parallel geschaltete Leitungen 7 dargestellt. Die Parallelschaltung zweier Leitungen ergibt für das Bandfilter einen Belastungswiderstand, der demjenigen bei der Anordnung gemäß Fig. i entspricht, wenn der Wellenwiderstand der Leitungen 2 und 7 gleich ist. Das Spulenpaar 3, 5 ist unmittelbar miteinander induktiv gekoppelt, während die kapazitive Kopplung durch die Kapazität zwischen den beiden Spulen 3 und 5 gebildet wird, die im Ersatzschaltbild durch den Kondensator 8 angedeutet ist.In Fig. 2, the connection of the output tube i of an amplifier is on two lines 7 connected in parallel are shown. The parallel connection of two Lines results in a load resistance for the band filter equal to that of the one corresponds to the arrangement according to FIG and 7 is the same. The coil pair 3, 5 is directly inductively coupled to one another, while the capacitive coupling through the capacitance between the two coils 3 and 5 is formed, which is indicated by the capacitor 8 in the equivalent circuit diagram is.

Beim Beispiel gemäß Fig. 3 ist vom Sekundärkreis des Bandfilters eine Koppelspule 9 abgezweigt, die mit der Spule 3 des Primärkreises induktiv gekoppelt ist und sich beispielsweise auf dem Spulenträger der Spule 3 befindet.In the example according to FIG. 3, one of the secondary circuit of the band filter is Coupling coil 9 branched off, which is inductively coupled to coil 3 of the primary circuit and is located, for example, on the bobbin of the bobbin 3.

Fig. q. zeigt den Verlauf der Ortskurve des komplexen Ausgangswiderstandes eines jeden Bandfilters. Der mittlere, durch größere Strichstärke hervorgehobene Teil To der Ortskurve entspricht dem Durchlaßbereich, die beiden Äste i i dem Sperrbereich des Bandfilters. Der hohe kapazitive bzw. induktive Widerstand in den Sperrbereichen gestattet die Parallelschaltung verschieden abgestimmter Ausgänge, ohne daß eine unzulässige gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Verstärkungsbereiche auftritt. Die Leitungslängen zwischen den einzelnen. Anschlußpunktem der Bandfiltersekundärkreise sind dabei unkritisch, solange die Frequenzbereiche der durch das betreffende Leitungsstück miteinander verbundenen Verstärkerausgänge nicht unmittelbar aneinander angrenzen, da die durch den Verbraucher belastete Leitung in Anpassung arbeitet. Bei kleinem Frequenzabstand zusammengeschalteter Verstärker ergibt sich zwar eine gewisse Fehlanpassung, die, bei Leitungslängen von einem Vielfachen. einer Viertelwellenlänge einer mittleren, zwischen dem. beiden Verstärkungsbereichen liegenden Frequenz zu einer geringfügigen Vergrößerung oder Verkleinerung der Durehlalibreite der einzelnen Bandfilter führt, jedoch meist zulässig ist.Fig. Q. shows the course of the locus curve of the complex output resistance of each band filter. The middle one, highlighted by a larger line width Part To of the locus corresponds to the pass band, the two branches i i to the stop band of the band filter. The high capacitive or inductive resistance in the blocked areas allows differently tuned outputs to be connected in parallel without a impermissible mutual influence of the individual gain areas occurs. The cable lengths between the individual. Connection points of the band filter secondary circuits are not critical as long as the frequency ranges are determined by the relevant line section connected amplifier outputs are not directly adjacent to one another, since the line loaded by the consumer works in adaptation. With small Frequency spacing of connected amplifiers does result in a certain mismatch, which, with cable lengths of a multiple. a quarter wavelength of a medium, between the. both gain ranges to a slight frequency Increasing or reducing the diameter of the individual band filters leads to however, it is mostly permissible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the interconnection of the outputs several high-frequency amplifiers with different gain ranges, in which the amplifier outputs each have a high-frequency band filter with a corresponding Passband at a common consumer, e.g. B. connected to a line especially for connecting. TV antenna amplifiers with several Channels, on all channels. common distribution network, characterized in that da.8 which is preferably in the anode circuit of the output tube (i) of the amplifier in question lying primary circuit (3, q.) of the band filter as a parallel oscillating circuit, the secondary circuit (5, 6) of the band filter, however, is designed as a series resonant circuit and that the Series oscillating circuits (5, 6) of the band filters among themselves in parallel to the consumer, z. B. line (2) are connected.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the primary and secondary circuit of the switched on between amplifier output and consumer Band filter for the purpose of changing the frequency position of the. Passage, B-range can be tuned and preferably both inductively and capacitively coupled to one another in this way are that there is an at least approximately constant over the tuning range Pass width of the filter results.

3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that da.ß for inductive coupling of the primary and secondary coil (3 or 5) of the belt filter a special coupling coil (9) branched off from one of the filter circuits is provided is, which is preferably on the winding carrier of the coil: of the other circle ge: -given.fall movable, arranged. is. q ..

Arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized by such a winding direction and such a polarity of the coils (3, 5, 9) that there is a negative mutual inductance of the coils coupled to one another.

5. Arrangement according to one of claims i to q., Characterized in that the Secondary circuits (5, 6) of the band filter with, if necessary, locally separated road points a common line (2) are connected, at both ends of which there is a consumer, z. B. a cable of a distribution network, is connected and wherein the output resistance the amplifier in the pass band through the band filter to about half the characteristic impedance the common line (2) is transformed.