LINE AMPLIFIER WITH A CIRCUIT FOR THE COARSE PROTECTION OF INPUT AND OUTPUT AGAINST OVERVOLTAGE

Abstract: 1. A line amplifier, in particular for carrier frequency or high frequency transmission paths, comprising a circuit arrangement for coarse surge voltage protection at the input end and output end from excess voltage interference, and comprising current supply branches (2, 4 ; 9, 11) for the remote supply of the line amplifier via the cable inner conductor of the transmission path, wherein the input (E) and the output (A) of the line amplifier are d.c. coupled together via low-pass filters (2, 11) of the current supply branches (2, 4 ; 9, 11) and the d.c. connections decoupled to a cable outer conductor (13) by means of a capacitor (3, 12) at least at one point, and in particular comprising the arrangement of a choke (10) for the d.c. connection of the low-pass filters (2, 11) and decoupling of the low-pass filters (2, 11) to the cable outer conductor connection (13) on each side of the choke (10) by means of a separate capacitor (3, 12), characterized in that at least one surge voltage arrester (1) is arranged only at the input (E) of the line amplifier for coarse surge voltage protection of the input end and output end, and that the chokes (2, 11) of the current supply branches (2, 4 ; 9, 11) and further chokes (10) which are possibility arranged in the d.c. connection path between input (E) and output (A) are so designed and dimensioned that they are saturated by surge currents with slow flanks, and that the d.c. connection between the input (E) and the output (A) of the line amplifier is designed and/or wired in such manner that the voltage drop thereon is limited.

Description: Leitungsverstärker mit einer Schaltungsanordnung zum einganFs- und ausgangsseitigen Überspannungsgrobschutz Die Erfindung bezieht sich auf einen wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Leitungsverstärker. Ein derartiger Leitungsverstärker ist bereits aus der DE-PS 1 276 742 bekannt. Bei der bekannten Ausfuhrung des Blitzschutzes von Trägerfrequenzverstärkern ist sowohl der Signaleingang als auch der Signalausgang des Verstärkers durch einen eigenen Uberspannungsableiter geschützt. Sowohl durch Blitzbeeinilussung als auch durch Wechsel strombeeinilussung werden in Leitungen so hohe Über- spannungen erzeugt, dass Uberschläge in daran angeschlossenen Verstärkern auftreten könnten, die ohne Schutzmassnahmen zu ihrer Zerstörung führen würden. Uberschläge können durch die Verwendung von tYcerspan- nungsableitern verhindert werden. überspannungsableiter erzeugen aber beim Ansprechvorgang sehr steile Span nungssprtnge, die im Ubertragungsbereich der Verstärker einen hohen Energieanteil beeinhalten, der ohne zusätzliche Dämpfung zur Zerstörung der aktiven Verstärker elemente führen kann. Dämpfungsmassnahmen sind am Ausgang der Verstärker besonders schwer durchzuführen, da die verfügbare Nutzausgangsleistung nicht gedämpft werden darf. Ausserdem sind die zulässigen Begrenzungsspannungen am Ausgang wegen der höheren Nutzspannungen wesentlich höher als am Eingang, so dass an den Verstärkerausgängen mit einer wesentlich höheren Überlastenergie zu rechnen ist als am Verstärkereingang. Aufgabe der Erfindung ist es, einen für Gleichstrom reihenspeisung über den Kabelinnenleiter bestimmten Leitungsverstärker derart auszubilden, dass bei einer Uberspannungsbeanspruchung eine möglichst geringe Energiebelastung des Ausgangstransistors bzw. der Ausgangstransistoren erreicht wird. Man kann die Energiebelastung der Ausgangstransistoren von Leitungsverstärkern dadurch reduzieren, dass in der Verstärkerschaltung Energiebegrenzungswiderstände verwendet werden. Diese beeinträchtigen aber die Über tragungseigenschaften des Verstärkers. Untersuchungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, dass infolge des guten Reduktionsfaktors die nstiegs- flanken der im Xabel erzeugten Überspannungen im all gemeinden relativ flach sind, so dass deren Energie von den Hochpassfiltern der Stromversorgungsweichen auf ihrem Weg zu den aktiven Elemten des Verstärkers sehr stark beschnitten wird, wogegen bei steilen Spannongs- sprüngen ein erheblicher Teil der Impulsenergie vom Hochpass der Stromversorgungsweichen noch übertragen wird. Steilere Überspannungen im VerstärkeS kfnnen nur dann auftreten, wenn inden Tuben unmittelbar am Verstärker Überschläge auftreten. Derartige Überschläge sind aber unwahrscheinlich, da der im Verstärker sich befindliche überspannungsableiter die angeschlossene Tube vor Überschlägen schützt. Der Verstärkereingang und der Verstärkerausgang sind bei Gleichstromfernspeisung über den Stromversorvungs- tiefpass galvanisch miteinander verbunden, so dass bei am Ausgang ankommenden flachen überspannungsimpulsen auch am Eingang sich befindliche WDerspannungsableiter ansprechen können. Gemäss der Erfindung wird der Leitungsverstärker in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Weise ausgebildet. Dabei ist nur der Eingang des Verstärkers mit einem oder mehreren Uberspannungsableitern zwischen Innenleiter und Aussenleiter beschaltet, um einen Schutz der Schaltung, insbesondere vor uberschlä- gen, zu erreichen. Wegen der galvanischen Durchverbindung des Eingangs und des Ausgangs über die Stromversorgungsweichen ist in vorteilhafter Weise zugleich ein überspannungsschutz des Verstärkerausgangs gegeben. Da der überspannungsableiter am Verstärkereingang angeordnet ist, wirken die bei seinem Ansprechen entstehenden steilen Spannungssprünge nur stark gedämpft auf die empfindlichen Halbleiter des Verstärkerausgangs ein. Zweckmässige weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles naher erläutert. Die Figur zeigt einen Leitungsverstärker, bei dem der Verstärkereingang und der Verstärkerausgang über Fernspeiseweichen galvanisch miteinander verbunden sind und bei dem am Eingang ein gasgefüllter Uberspannungs- ableiter vorgesehen ist. Der Leitungsverstärker enthält den aktiven Verstärker- teil 6, der über die beiden Fernspeiseweichen 2, 4 und 9, 11 über den Innenleiter des Kabels ferngespeist wird. Vom Eingang E des Leitungsverstärkers gelangt das Nutzsignal über den als Hochpass der eingangsseitigen Fernspeiseweicne 2, 4 dienenden Kondensator 4 an den Vorentzerrer 5, der dem aktiven Verstärkerteil 6 vorgeschaltet ist. Der Ausgang des aktiven Verstärkerteils 6 ist über den als Hochpass der ausgangsseitigen Fernspeiseweiche 9, 11 dienenden Kondensator 9 an den Ausgang A des Leitungsverstärkers geführt. Der Leitungsverstärker ist für Gleichstromfernspeisung eingerichtet. Der Innenleiter des a^Rommerden Koaxial- kabels ist über die Drossel 2, den Widerstand 7, die Drosseln 10 und 11 an den Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels geführt. Der Widerstand 7 stellt den Widerstand dar, der am Speiseeingang e des aktiven Verstärkerteiles 6 wirksam ist. Der Spannungsabfall, den der eingeprägte Fernspeisestrom am Widerstand 7 und damit am Speiseeingang e hervorruft, wird durch die parallel zum Speiseeingang e liegende Z-Diode 8 begrenzt. Der eine Anschluss des Speiseeingangs e liegt auf dem Massepotential des aktiven VerstärKerneils 6 und ist über den als Abblockkondensator dienenden Kondensator 3 an die Kabelaussenleiterverbindung 13 geführt2 die die Aussenleiter des ankommenden und des abgehenden Koaxial kabels direkt miteI:ander verbindet. Der andere Anschluss des Speiseeingangs e ist über die Drossel 10 und den dazu in Serie liegenden Kondensator 12 an die Kabel- aussenleiterverbindung geführt. Der Kondensator dient dazu, die galvanische Durchverbindung zwischen Eingang E und Ausgang A mit den Gehäusepotential HF-mässig zu verbinden und scmit eine hochfrequente Rückkopplung zwischen Ausgang und Eingang zu verhindern. Am Eingang E des Leitungsverstärkers sind der Innenleiter und der Aussenleiter des Koaxialkabels über den Uberspannungsableiter 1 miteinander verbunden. Am Ausgang A des Leitungsverstärkers ist kein Oberspannungs- ableiter vorgesehen. Bei dem Leitungsverstärker ist ein gasgefüllter Über spannungsableiter 1 nur am Eingang E des Verstärkers eingesetzt. Der Vorteil dieser iviassnahme besteht insbesondere darin, dass der am Eingang E des Verstärkers beim Ansprechen des Ableiters 1 verursachte Spannungssprung auf den Ausgang A des Verstärkers über die Stromversorgungstiefpässe 2,11 nur sehr abgeschwächt einwirken kann. Dabei wirkt sich die langsame Entladung der Kondensatoren 3 und 12 besonders vorteilhaft aus. Eine starke -Belastung des Ausgangstransistors bzw. Ausgangstransistoren des aktiven Verstärkerteils 6 wird dadurch vermieden und somit die Zuverlässigkeit des Verstärkers wesentlich erhöht. Der Eingang des aktiven Verstärkerteils 6 ist auch wegen des vorgeschalteten Vorentzerrers 5 wesentlich unempfindlicher als der Ausgang des aktiven Verstärkerteils 6. Die Entkopplung des Ein- und Ausganges ist dadurch verbessert, dass den Stromversorgungsweichen die Drossel spule 10 eingefügt ist. Diese Drossel verbessert in vorteilhafter Weise das Einschwingverhalton dadurch, dass steile Flanken abgeflacht werden. Wegen der schnellen Sättigung der Tiefpassspulen 2 und 11 und der Drossel 10 bei langsamen Anstiegen können während des Stromdurchganges durch die Spulen an diesen keine hohen Restspannungen während der Anstiegsphase entstehen. Die Uberspannungsableiter am Eingang E des Verstärkers ist daher in der Lage, den Verstärker in besonderem Masse vor Überschlagen in der Schaltung zu schützen. Zweckmässigerweise ist der aktive Teil 6 des Leitungsverstärkers auf Seiten des am Eingang E und des am Ausgang A jeweils mit einer eigenen Einrichtung zum über- spannungsleinschutz versehen. Dieser Überspannungsfein- schutz kann in bekannter Weise, z.3. mit Hilfe von Z-Dioden und/oder Spannungsableitern mit geringer An sprechspannung realisiert werden und ist daher in der Figur nicht dargestellt. Zum Schutz der Z-Diode 8 gegen Sberlastung kann man zweckmässigerweise der Z-Diode einen Widerstand vorschalten und über die Serienschaltung aus Z-Diode und Widerstand einer überspannungsableiter mit geringer Ansprechspannung, z.B. 90 V legen. Der Widerstand liegt dabei zwischen dem Speiseneingang e und einer der beiden Fernspeiseweichenfi 8 Patentansprüche 1 Figur

Claims: PatentansprUche 1. Leitungsverstärker, insbesondere für TF- oder HF-Ubertragungsstrecken, mit einer Schaltungsanordnung zum eingangs- und ausgangsseitigen Uberspannungsgrob- schutz bei Uberspannungsbeeinflussung und mit Stromversorgungsweichen zur Fernspeisung des Leitungsverstärkers über den Kabelinnenleiter der Ubertragungs- strecke, wobei der Eingang und der Ausgang des Leitungsverstärkers über die Tiefpässe der Stromversorgunss- weichen galvanisch miteinander verbunden sind und die galvanische Verbindung wenigstens an einer Stelle über einen Kondensator an eine Kabelaussenleiterverbindung geführt ist, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als ein- und ausgangsseitiger Uberspannungsgrob- schutz nur am Eingang (E) des Leitungsverstärkers wenigstens ein Ubersp2nnungsablenter (1) vorgesehen ist. 2. Leitungsverstärker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die galvanische Verbindung zwischen dem Eingang (E) und Ausgang (A) des Leitungsverstärkers derart ausgebildet und/oder beschaltet ist, dass sich eine Begrenzung der daran abfallenden Spannung ergibt. 3. Leitungsverstärker nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass parallel zum Versorgungsspannungseingang (e) des Leitungsverstärkers eine Z-Diode (8) angeordnet ist, die insb. durch einen Gasspannungsableiter geschützt ist. 4. Leitungsverstärker nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spulen (2, 11) der Stromversorgungsweichen (2,4;9,11) und im Zuge der zwischen Eingang (E) und -Ausgang (A) gelegenen galvanischen Verbindung gegebenenfalls an geordnete weitere Spulen (10) derart ausgebildet und bemessen çind,dass sie bei Uterströmen mit langsamen Flanken gesättigt sind. 5. Leitungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h Z e k e n n z e i c h n e t dass der insbesondere Überspannungsableiter (1) als/gasgefüllter Überspan- nungsableiter ausgebildet ist. 6. Leitungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der galvanischen Verbindung der Tiefpässe (2,11) eine Drossel (10) angeordnet ist und dass die Tiefpässe (2,11) jeweils auf Seiten der Drossel (10) über einen eigenen Kondensator (3,12) an die Kabelaussenleiterverbindung (13) geführt sind. 7. Leitungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der Eingangs seite des Leitungsverstärkers zwischen dem Hochpass (4) der Stromversorgungsweichen -(2,4) und dem Eingang des aktiven Verstärkerteiles (6) ein Vorentzerrer (5) angeordnet ist. 8. Leitungsverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der aktive Teil (6) des Leitungsverstärkers auf Seiten des am Eingang (E) und des am Ausgang (A) je weils mit einer eigenen Einrichtung zum Uberspannungs- feinschutz versehen ist.

Inventors: POPP, ERWIN, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1979
Main classification: H04B3
IPC codes: H03F1, H04B3, H02H9