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Dokumentenidentifikation DE102005062253A1 05.07.2007
Titel Mehrbereichsverstärker
Anmelder GTN Kommunikations- und Sicherungssysteme GmbH, 31188 Holle, DE
Erfinder Schmidt, Rainer, 39446 Löderburg, DE;
Ostrowski, Frank, 31162 Bad Salzdetfurth, DE
DE-Anmeldedatum 24.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005062253
Offenlegungstag 05.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse H04B 3/36(2006.01)A, F, I, 20051224, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04L 25/20(2006.01)A, L, I, 20051224, B, H, DE   
Zusammenfassung Mehrbereichsverstärker, bestehend aus mindestens zwei Verstärkerstufen 4 und 6, die mit den Filtern 2 und 9 sowie einem Hochpass 7 derart verschaltet sind, dass Teile der Anordnung sowohl für die Verstärkung der Vorwärtssignale als auch für die Verstärkung der Rückwegsignale gemeinsam genutzt werden. Durch die Einspeisemöglichkeiten für Rückwegsignale 12 und für Vorwärtssignale 13 können in die zu übertragenden Signalspektren zusätzliche Signale eingespeist werden.

Beschreibung[de]

Kabelempfangsanlagen sind derart konzipiert, dass die von einer zentralen Kopfstelle bereitgestellten Empfangssignale, beispielsweise in einem Frequenzbereich von 47 MHz bis 862 MHz, an die Teilnehmer der Anlage übertragen werden und dass in einem zweiten Frequenzbereich, beispielsweise von 5 MHz bis 30 MHz, Signale von den Teilnehmern, in entgegengesetzter Richtung, an die Kopfstelle der Anlage geleitet werden. Der geläufig dafür verwendete Verstärkeraufbau ist in der 1 dargestellt. Die spektralen Summensignale werden durch die angeschlossenen Diplexfilter in die jeweiligen Frequenzbereiche aufgespalten und den separat angeordneten Verstärkerelementen zugeführt, richtungsabhängig verstärkt und danach wieder zusammen gefügt. Nachteilig an derartigen Anordnungen ist der grosse Aufwand an Verstärkerelementen sowie der zum Betrieb erforderliche Energieaufwand.

Bekannt ist weiterhin eine Verstärkeranordnung gemäss 2, für Vor- und Rückwegsignale, beschrieben in EP 1 318 616 B1, bei dem ein Verstärkerelement mit zwei Diplexfilter derart verschaltet ist, dass eine gleichzeitige Verstärkung der bereits angeführten Frequenzbänder möglich ist. Nachteilig an derartigen Anordnungen ist, dass keine Differenzierung der Höhe der Verstärkung in den jeweiligen Frequenzbändern über das Verstärkerelement vorgenommen werden kann. Weiterhin muss das verwendete Verstärkerelement gemäss seiner Daten und seinem Verwendungszweck den Anforderungen beider Frequenzbänder entsprechen.

Aufgabe der erfinderischen Lösung eines Mehrbereichsverstärkers soll es demzufolge sein, die angeführten Mängel der bekannten technischen Lösungen weitestgehend zu umgehen.

In der 3 ist eine prinzipielle erfindungsgemässe Anordnung eines Mehrbereichsverstärkers für einen Anwendungsfall dargestellt, dass die Signale eines oberen Frequenzbandes höher verstärkt werden sollen als die eines tiefer angeordneten Frequenzbandes.

Zu diesem Zwecke ist an den Eingang 1 eines Mehrbereichsverstärkers ein Filter 2 angeschlossen, dessen Hochpass 3 mit dem Eingang eines ersten Verstärkerelementes 4 und dessen Tiefpass 5 mit dem Ausgang eines zweiten Verstärkerelementes 6 verbunden ist. Zwischen dem Ausgang des Verstärkerelementes 4 und dem Eingang des Verstärkerelementes 6 ist ein Hochpass 7 angeordnet. Zwischen dem Ausgang 8 und dem Ausgang des Verstärkerelementes 6 ist ein Filter 9 derart angeordnet, dass dessen Hochpass 10 mit dem Ausgang des Verstärkerelementes 6 verbunden ist und dessen Tiefpass 11 mit dem Hochpass 7 und dem Eingang des Verstärkerelementes 6 in Verbindung steht.

Ein an den Eingang 1 angelegtes Signal, beispielsweise im Frequenzbereich von 47 MHz bis 862 MHz, durchläuft den Hochpass 3 des Filters 2 und gelangt an den Eingang des Verstärkerelementes 4. Ausgangsseitig wird das Signal von hier an den Hochpass 7 und von dort an den Eingang des Verstärkerelementes 6 geführt. Nach erneuter Verstärkung gelangt es über den Hochpass 10 des Filters 9 an den Ausgang 8 der Anordnung. Ein an den Ausgang 8 angeschlossenes Rückwegsignal, beispielsweise im Frequenzbereich von 5MHz bis 30MHz, gelangt über den Tiefpass 11 des Filters 9 an den Eingang des Verstärkerelementes 6, wird dort verstärkt und durchläuft vom Ausgang des Verstärkerelementes 6 kommend den Tiefpass 5 des Filters 2 und gelangt so auf den Eingang 1 des Mehrbereichsverstärkers.

Die 4 zeigt beispielhaft Möglichkeiten für die zusätzliche Einspeisung von Vorweg- und Rückwegsignalen in den Mehrbereichsverstärker. So können beispielsweise über einen in die Verbindungsleitung zwischen Tiefpass 9 und Eingang des Verstärkerelementes 6 eingefügten Koppler 12 zusätzliche Rückwegsignale in die Anordnung eingespeist werden. Gleichfalls ermöglicht die Anordnung, beispielsweise eines Koppler 13 in die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Verstärkerelementes 4 und dem Hochpass 7, die zusätzliche Einspeisung von Vorwegsignalen.

Eine weitere Darstellung in 5 zeigt die bei der erfinderischen Lösung eines Mehrbereichsverstärkers mindestens einmal auftretende charakteristische Form eines Dreipassfilters. Entsprechend des vorrangig zu verstärkenden Frequenzbereiches ergeben sich hierfür die dargestellten Strukturen gemäss der 5a und 5b.

Auflistung der Bezugszeichen

1
Verstärkereingang
2
Filter
3
Hochpass des Filters 2
4
Verstärkerelement
5
Tiefpass des Filters 2
6
Verstärkerelement
7
Hochpass
8
Verstärkerausgang
9
Filter
10
Hochpass des Filters 9
11
Tiefpass des Filters 9
12
Einspeisemöglichkeit für Rückwegsignale
13
Einspeisemöglichkeit für Vorwärtssignale


Anspruch[de]
Mehrbereichsverstärker, bestehend aus mindestens zwei Verstärkerelementen sowie einzelnen Hoch- und Tiefpässen, gekennzeichnet dadurch, dass

1. ein Teilbereich eines Mehrbereichsverstärkers für die gleichzeitige Übertragung von Signalen von mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen verwendet wird.

2. gekennzeichnet nach dem Anspruch 1 dadurch, dass die Anzahl der Verstärkerstufen für einen ersten Frequenzbereich immer geringer ist als die für einen zweiten Frequenzbereich.

3. gekennzeichnet nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch, dass der Verstärkungsfaktor für die einzelnen zu übertragenden Frequenzbereiche üblicherweise voneinander abweichend ist.

4. Anspruch nach den Merkmalen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass an beliebigen Stellen der Übertragungswege für die Signale der einzelnen Frequenzbereiche Möglichkeiten gegeben sind, um weitere Signalen in diese Frequenzbereiche einzuspeisen.

5. Mehrbereichsverstärker, nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die Anordnung in ihrer prinzipiellen Funktionalität auch für die Übertragung optischer Signale verwendbar ist.

6. Mehrbereichsverstärker, nach den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, dass sowohl zusätzliche Dämpfungseinsteller als auch Möglichkeiten zur Beeinflussung der spektralen Schräglage der Signale in den einzelnen Frequenzbereichen vorhanden sind.

7. Mehrbereichsverstärker nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Selektionsmittel im Aufbau des Mehrbereichsverstärkers in Form eines Dreipassfilters mit alternierender Durchlassfolge in Form von Hochpass, Tiefpass, Hochpass oder Tiefpass, Hochpass, Tiefpass zur Anwendung gelangt.

8. Mehrbereichsverstärker, nach den Ansprüchen 1 bis 7 gekennzeichnet dadurch, dass an Stelle der Hochpässe und Tiefpässe auch Bandpässe oder auch Bandsperren mit voneinander abweichenden Durchlassbereichen oder Sperrbereichen verwendet werden.

9. Mehrbereichsverstärker nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass Filter mit unterschiedlichen Übertragungseigenschaften in beliebiger Kombination angewendet werden.






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