DE69009286T2

DE69009286T2 - Filteranordnung zur Unterdrückung der Radiofrequenzstörungen an Übertragungsleitungen.

Info

Publication number: DE69009286T2
Application number: DE69009286T
Authority: DE
Inventors: Franz Ernst Guenter Wanjura
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2010-02-21
Also published as: SE8900882L; SE8900882D0; US5014026A; DE69009286D1; EP0396516A1; SE463340B; EP0396516B1

Description

TECHNISCHES GEI3IET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filteranordnung zur Unterdrückung von Radiofrequenzstörungen auf einer Vielzahl von Übertragungsleitungspaaren, wobei die Filteranordnung für jedes Übertragungsleitungspaar eine Filtereinrichtung einschließt, die eine Induktivität in Reihe mit einer jeweiligen Übertragungsleitung des Übertragungsleitungspaares und eine Kapazität umfaßt, die zwischen der Übertragungsleitung und Masse geschaltet ist.

STAND DER TECHNIK

Elektronische Geräte, die zu modernen Telefon- und Datenübertragungssystemen gehören, werden oft in metallischen Apparaturschränken montiert, die eine Abschirmung von elektromagnetischen Feldern bewirken. Die Absicht dabei ist einerseits, das in dem Schrank untergebrachte Gerät von Einwirkungen von externen elektromagnetischen Feldern abzuschirmen und andererseits die Umgebung von unerwünschten elektromagnetischen Feldern abzuschirmen, die von dem Gerät in dem Schrank erzeugt werden. Da die Übertragungsleitungen jedoch außerhalb und innerhalb des Schrankes als Antennen wirken können, können Radiofrequenzstörungen über diese Übertragungsleitungen dennoch von dem Außenbereich in den innenbereich des Schranks übertragen werden. Die Wirkung derartiger Störungen wird herabgesetzt, wenn die Übertragungsleitungen mit Filtern in Reihe geschaltet sind, deren Funktion darin besteht, unerwünschte Störungen zu dämpfen und die Übertragung von gewünschten Nutzsignalen erlauben.
Nutzsignale treten in Doppelleiter-Leitungen als sogenannte symmetrische Signale auf und unter gewissen Umständen werden sie durch das Vorhandensein eines Filters nicht beeinträchtigt oder zumindest im wesentlichen nicht beeinträchtigt. Der Grund dafür besteht darin, daß bewirkt werden kann, daß sich die von diesen Signalen in den Spulen erzeugten magnetische Felder zu einem wesentlichen Ausmaß aufheben. Andererseits werden unerwünschte Störungssignale, die in beiden Leitern induziert worden sind und sich infolgedessen als sogenannte asymmetrische Signale verhalten, unter den gleichen Bedingungen effektiv gedämpft. Durch geeigneten Aufbau des Filters kann eine relativ geringe Grenzfrequenz für asymmetrische Störungssignale erzielt werden.
Bis jetzt ist die Verwendung von Filtern bekannt, die Spulen umfassen. Ein Nachteil mit Filtern eines derartigen Aufbaus besteht jedoch darin, daß sie sperrig und schwer sind, vorwiegend deswegen, da die Spulen einen leitenden Draht umfassen, der um einen Spulenkörper gewickelt ist und da die Spulen oft eine Eisenkern einschließen. Infolgedessen benötigt eine Filteranordnung, die für eine Vielzahl von Übertragungspaaren vorgesehen ist und die eine entsprechende Anzahl von Filtern der vorher erwähnten Art einschleßt, viel Platz, in dem die erforderlichen Spulen aufgenommen werden und ist außerdem schwer und ihre Handhabung ist schwierig.
Ein Beispiel einer Filteranordnung zur Unterdrückung von Radiofrequenzstörungen auf einer einzigen zweidraht-Übertragungsleitung ist in der US-A-4 728 911 beschrieben.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kleine, leichte und einfach zu gebrauchende Filteranordnung oder Aufbau der vorher erwähnten Art zu schaffen, die beispielsweise in einem geeigneten Schrank angebracht werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Filteranordnung mit den in den folgenden Ansprüchen aufgeführten charakteristischen Merkmalen gelöst.
Wenn die verschiedenen Filtereinrichtungen beispielsweise unter Zuhilfenahme von Dickschicht-Techniken in Schichten aufgebaut werden, werden mehrere Vorteile erreicht. Ein Vorteil besteht darin, daß die Filteranordnung nur einen geringen Platzbedarf aufweist, da die erforderlichen Spulen und irgendwelche vorgesehene Eisenspulen in Form von dünnen Schichten ausgeführt werden können. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß diese Technik ermöglich, daß mehrere Filtereinrichtungen aufeinander aufgebaut werden, so daß der von einer Filtereinrichtung, die für mehrere Übertragungsleitungspaare vorgesehen ist, benötigte Platz nur geringfügig größer ist als der von einer Filtereinrichtung, die nur für ein Übertragungsleitungspaar vorgesehen ist, benötigte Raum.
Im folgenden wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform davon beschrieben, die in den bei liegenden Zeichnungen dargestellt ist, wobei weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile im Zusammenhang damit ersichtlich werden.

KURZBSCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische und dreidimensionale Darstellung des Aufbaus einer ersten Filtereinrichtung auf einem Träger;
Fig. 2 eine Draufsicht und den gegenseitigen zusammenhang zwischen den in der Filtereinrichtung enthaltenen Induktivitätsschichten mit Zwischenisolationsschichten und Fe-Schichten;
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für eine Filtereinrichtung; und
Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses zur Anbringung einer Filtereinrichtung in einem Apparaturschrank.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer ersten Filtereinrichtung, die in einer erfindungsgemäßen Filteranordnung eingebaut ist. Diese Filtereinrichtung umfaßt gemäß dem in Figur 3 dargestellten Ersatzschaltbild ähnlich wie alle anderen Filtereinrichtungen eine Induktivität, die zu einer jeweiligen Übertragungsleitung eines Übertragungsleitungspaares in Reihe angeordnet ist und eine Kapazität, die zwischen einer Leitung und Erde verbunden ist.
Die in Figur 1 dargestellte Filteranordnung ist auf einem Träger 1 aufgebaut, der im vorliegenden Fall die Form einer Platte, zum Beispiel einer keramischen Platte, aufweist. Der Träger 1 ist entlang zweier einander gegenüberliegender Seiten 2a und 2b mit Reihen von Verbindungsstiften 3a bzw. 3b zur Verbindung der verschiedenen Übertragungsleitungspaare versehen. Die Stifte können in irgendeiner geeigneten Weise angeordnet sein und werden mit standardmäßigen Kontakteinrichtungen verbunden, zum Beispiel mit Einrichtungen, die gemäß des europäischen Standards ausgelegt sind und drei Reihen von Verbindungsstiften aufweisen, obwohl selbstverständlich nur diejenige Anzahl von Verbindungsstiften verwendet wird, die für die verschiedenen Filtereinrichtungen benötigt werden und daß ein oder mehrere Verbindungsstifte als Massestifte verwendet werden.
Die verschiedenen Filtereinrichtungen werden auf dem Träger 1 in Schichten zwischen den Reihen von Verbindungsstiften 3a und 3b angeordnet, zum Beispiel unter Zuhilfenahme der Dickschicht-Technik.
Die erste Filtereinrichtung umfaßt aufeinanderfolgend und beginnend von dem Träger 1 eine Isolationsschicht 4, eine Fe-Schicht 5 und eine weitere Isolationsschicht 6. Diesem Aufbau folgt ein erstes Paar von Kondensatorschichten 7a und 7b mit einer dazwischen angeordneten Isolationsschicht 8, um in der einen Ubertragungsleitung des an die erste Filtereinrichtung angeschlossenen Übertragungsleitungspaares eine Kapazität zu bilden. Eine der Kondensatorschichten, zum Beispiel 7a, ist mit einem der Verbindungsstifte verbunden, die für das Übertragungsleitungspaar vorgesehen und in einer der Stiftreihen 3a oder 3b enthalten sind, wohingegen die zweite Kondensatorschicht mit einem Massestift verbunden ist. Den Kondensatorschichten folgt eine erste Induktivitätsschicht 9, eine Isolationsschicht 10, eine Fe-Schicht 11, eine weitere Isolationsschicht 12 und eine zweite Induktivitätsschicht 13. Der Aufbau und die Betriebsfunktion dieser Schichten werden im folgenden eingehend unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben. Die Filtereinrichtung wird mit einem zweiten Paar von Kondensatorschichten 14a und 14b und einer dazwischen angeordneten Isolationsschicht 15 und eine ganz außen liegende Abschluß-Isolationsschicht 16 abgeschlossen. In ähnlicher Weise wie die Kondensatorschichten 7a und 7b bilden auch die Kondensatorschichten 14a und 14b eine Kapazität, jedoch für die andere Übertragungsleitung des betreffenden Übertragungsleitungspaares. Eine der Schichten 14a oder 14b ist wie die Kondensatorschichten 7a oder 7b mit dem anderen Verbindungsstift verbunden, der für das Übertragungsleitungspaar vorgesehen und in geeigneter Weise in der gleichen Reihe von Verbindungsstiften 3a oder 3b enthalten ist und die andere Schicht ist mit einem Massestift verbunden.
Die in Figur 1 dargestellte Isolationsschicht 16 ist eine Abschlußschicht in der Filtereinrichtung. Die Isolationsschicht ist gleichzeitig die erste Schicht der nächsten Filtereinrichtung entsprechend der Isolationsschicht 6, wobei diese folgende Filtereinrichtung in einer ähnlichen Weise wie die erste Filtereinrichtung mit Schichten entsprechend der Schichten 6 bis 16 aufgebaut ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Kondensatorschichten und die Induktivitätsschichten natürlich mit anderen Verbindungsstiften als die für die erste Filtereinrichtung verwendeten Verbindungsstiften verbunden sind.
Der Aufbau und die Wirkungsweise (modus operandi) der Induktivitätsschichten 9 und 13 und der Zwischenisolationsschichten 10 und 12 und der Fe-Schicht 11 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben. Die erste Induktivitätsschicht 9 umfaßt geradlinige, zueinander parallel ausgerichtete Paare von leitenden Pfaden 17 wie mit den durchgezogenen Linien in Figur 2 dargestellt. Die leitenden Pfade 17 verlaufen in einem Winkel in Bezug auf die Seitenkanten der Schicht. Die leitenden Pfaden 17 des äußersten Paares von leitenden Pfaden, die in der Figur an der rechten Seite dargestellt sind, sind an ihren einem Ende mit Verbindungspfaden 18a verbunden, die wiederum mit entsprechenden Verbindungsstiften 3a für die zugeordnete Filtereinrichtung verbunden sind. In ähnlicher Weise sind die leitenden Pfade 17 des äußersten Paares von leitenden Pfaden, die auf der linken Seite in der Figur dargestellt sind, an ihrem entgegengesetzten Ende mit Verbindungspfaden 18b verbunden, die mit entsprechenden Verbindungsstiften 3b verbunden sind.
Die Isolationsschicht 10, die Fe-Schicht 11 und die Isolationsschicht 12 sind auf der ersten Induktivitätsschicht 9 in der oben beschriebenen Weise aufgebaut. Diese Schichten bedecken die mittleren Teile der leitenden Pfade 17, lassen aber die Endpunkte frei, wie dies mit gestrichelten Linien in Figur 2 angezeigt ist. Die Schichten 10 und 12 weisen die gleiche seitliche Ausdehnung wie die Induktivitätsschicht 9 auf, wie auch alle der übrigen Schichten in der Filtereinrichtung mit Ausnahme der Fe-Schichten 5 und 11 dies tun. Die Fe-Schichten erstrecken sich seitlich über die übrigen Schichten hinaus und sind dort miteinander und mit den Fe-Schichten aller anderen Filtereinrichtungen verbunden, um eine geschlossene Ferritkerne zu bilden.
Ähnlich wie die Induktivitätsschicht 9 umfaßt die zweite Induktivitätsschicht 13, die sich auf der Isolationsschicht 12 befindet, geradlinige, zueinander parallel ausgerichtete Paare von leitenden Pfaden 19, wie mit den gestrichelten Linien in Figur 2 dargestellt. Diese leitenden Pfade 19 erstrecken sich ebenso in einem Winkel relativ zu den Seitenkanten der Schicht, aber in einer entgegengesetzten Richtung wie die leitenden Pfade 17. Die leitenden Pfade 17 und 19 sind so angeordnet, daß die einen Endpunkte 20a der leitenden Pfade 17 paarweise mit entsprechenden Endpunkten 20a der leitenden Pfade 19 übereinstimmen und die anderen Endpunkte 20b der Pfade 17 mit den Endpunkten 20b der Pfade 19 übereinstimmen. Die Endpunkte 20a und 20b sind miteinander elektrisch verbunden, um so ein kontinuierliches, kohärentes Paar von leitenden Pfaden 17, 19 zu bilden, die die der betreffenden Filtereinrichtung zugeordneten Induktivitäten bilden. Mit anderen Worten ausgedrückt bilden die leitenden Pfade 17, 19 eine doppelte "abgeflachte" Spule, wobei die Zwischen-Fe-Schicht dem Eisenkern der Spulen entspricht.
Figur 3 zeigt das Ersatzschaltbild der Filtereinrichtung, wobei die Schaltung die Kapazitäten 21a und 21b und die Induktivitäten 22a und 22b umfaßt. Die Kapazitäten 21a und 21b entsprechen in Figur 1 den Schichten 7a, 7b bzw. 14a, 14b und die Induktivitäten entsprechen den Schichten 9 und 13 mit ihren jeweiligen Paaren von leitenden Pfaden 17 und 19. Der Eisenkern 23 der Induktivitäten entspricht der Fe-Schicht 11 und die Verbindungen 24a und 24b der Schaltung entsprechen den Verbindungsstiften 3a bzw. 3b, wohingegen die Masse ihre Entsprechung in den entsprechenden Massestiften findet. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kapazitäten 21a und 21b auf irgendeiner Seite der Induktivitäten 22a und 22b angeordnet werden können, das heißt, entweder mit den Verbindungsstiften 3a oder mit den Verbindungsstiften 3b verbunden werden können, wie durch die Kapazitäten 2la und 21b, die mit gestrichelten Linien in Figur 3 dargestellt sind, angedeutet ist. Manchmal kann es erforderlich sein, eine extra große Kapazität vorzusehen, die vorzugsweise mit Doppelkapazitäten 21a, b und 21'a, b erreicht wird. Zusätzliche Kondensatorschichten 7a, b und 14a, b werden in dieser Weise in der in Figur 21 dargestellten Filtereinrichtung eingebaut.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, die in einem Gehäuse 25 zur Anbringung in einem Apparaturschrank montiert ist. Das Gehäuse 25 weist einen kastenartigen Aufbau auf, in dem der Träger 1 mit den darauf aufgebauten Filtereinrichtungen montiert ist. Das Gehäuse 25 besitzt einen Flansch 26, der fest an einer Wand eines Apparaturschrankes geschraubt oder an der Wand in irgendeiner anderen geeigneten Weise befestigt ist. Die Verbindung der Filteranordnung mit einem innerhalb des Schrankes oder außerhalb des Schrankes angeordneten Gerät wird vorzugsweise unter Zuhilfenahme von Verbindungseinrichtungen 27 hergestellt, die in die Enden des Gehäuses 25 eingefügt werden können und den auf dem Träger 1 angeordneten Verbindungseinrichtungen entsprechen und mit den Verbindungsstiften 3a und 3b verbunden sind.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist und daß Modifikationen im Umfang der folgenden Ansprüche durchgeführt werden können. Beispielsweise ist es möglich, gewisse Isolationsschichten wegzulassen, da die Fe-Schichten selbst ausreichend isolierend sind. Die Anzahl von in der Filteranordnung aufeinander geschichteten Filtereinrichtungen hängt von der Anzahl von Übertragungsleitungspaaren ab, die von der Anordnung versorgt werden sollen. Die Anordnung umfaßt normalerweise 16 Filtereinrichtungen, das heißt die Anzahl von auf einer Teilnehmerplatine in einer Telefonvermittlungsanlage vorhandenen Übertragungsleitungspaaren, obwohl eine größere oder kleinere Anzahl von Filtereinrichtungen vorgesehen werden kann.

Claims

1. Eine Filteranordnung zur Unterdrückung von Radiofrequenzstörungen auf einer Vielzahl von Übertragungsleitungspaaren, umfassend für jedes Übertragungsleitungspaar eine Filteranordnung, die eine in Reihe zu einer jeweiligen Leitung des Übertragungsleitungspaars angeordnete Induktivität und eine zwischen der Leitung und Masse verbundene Kapazität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen aufeinander auf einem Träger (1) aufgebaut sind, der entlang zweier einander gegenüber liegender Seiten (2a, 2b) davon Reihen von Verbindungsstiften (3a, 3b) für die verschiedenen Übertragungsleitungspaare einschließt; jede Filtereinrichtung zwei Paare von Kondensatorschichten (7a, 7b, 14a, 14b) mit einer zwischenisolation (8, 15) umfaßt, wobei die eine Kondensatorschicht (7a, 14a) in jedem Paar mit einem entsprechenden Verbindungsstift (3a oder 3b) für das zugeordnete Übertragungsleitungspaar verbunden ist und die andere Kondensatorschicht (7b, 14b) mit einem Massestift verbunden ist, und daß zwei Induktivitätsschichten (9, 13) leitende Pfade (17, 19) mit einer Zwischen-Fe-Schicht (11) aufweisen, wobei die leitenden Pfade (17, 19) in den zwei Schichten (9, 13) die dem Ubertragungsleitungspaar zugeordneten Induktivitäten bilden, und die besagten leitenden Pfade (17, 19) mit entsprechenden Verbindungsstiften (3a, 3b) für das Übertragungsleitungspaar verbunden sind; und daß die verschiedenen Schichten zwischen den gegenüberliegenden Reihen von Verbindungsstiften (3a, 3b) aufeinander auf dem Träger (1) aufgeschichtet sind.

2. Eine Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Fe-Schicht (5) zwischen dem Träger (1) und der ersten Filtereinrichtung angeordnet ist.

3. Eine Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolationsschicht (4, 6, 10, 12, 16) zwischen den verschiedenen Schichten der Filtereinrichtung angeordnet ist.

4. Eine Filteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Induktivitätsschichten (9, 13) zwischen den zwei Paaren von Kondensatorschichten (7a, 7b, 14a, 14b) angeordnet sind.

5. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Pfade (17, 19) in den zwei Induktivitatsschichten (9, 13) die Form von geradlinigen, zueinander parallelen Paaren von leitenden Pfaden aufweisen, die so angeordnet sind, daß ein Endpunkt (20a) eines Paars von zueinander benachbarten leitenden Pfaden (17) in der einen Induktivitätsschicht (9) mit einem entsprechenden Endpunkt (20a) eines Paares von zueinander benachbarten leitenden Pfaden (19) in der anderen Induktivitätsschicht (13) übereinstimmen und so, daß die anderen Endpunkte (20b) der leitenden Pfade (19) in der zweiten Induktivitätsschicht (13) mit entsprechenden Endpunkten (20b) des nächsten Paares von leitenden Pfaden (17) in der einen Induktivitätsschicht (9) übereinstimmen; und die Zwischen-Fe-Schicht (11) und jede vorgesehene Isolationsschicht (10, 12) die leitenden Pfade (17, 19) bedecken, aber die Endpunkte (20a, 20b) freigelegt lassen, so daß die leitenden Pfade miteinander verbunden sind.

6. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fe-Schichten (5, 11) auf zwei zueinander entgegengesetzten Seiten über die übrigen Schichten hinaus erstrecken und untereinander verbunden sind.

7. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Paar von Kondensatorschichten, die parallel zu den ersten erwähnten Paaren von Kondensatorschichten (7a, 7b, 14a, 14b) verbunden sind.

8. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schichten unter Zuhilfenahme der Dickschicht-Technik aufgebaut sind.

9. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) die Form einer keramischen Platte aufweist.

10. Eine Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung in einem Gehäuse (25) angeordnet ist, welches zwischen der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche beispielsweise eines Apparaturschranks angebracht ist.