Hochfrequenzfernmeldeübertragungsanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hoch f requenzf ernmeldeüb ertragungsanlage, in der eine Mehrzahl konzentrie.cher Leiter, die prahtiseh durch Luft von einander isoliert ind, einen übertrag-ungspfa.d für ein breites Frequenzband bilden, wobei XTittel vorhan den sind, um das verfügbare breite Fre quenzband zu verwenden.
lnsbesondere bei Einrichtungen zum Fernsehen hat- sieh ein Bedürfnis nach Über- traganbsleitungs.anlagen mit sehr breiten Frequenzbereichen, gebildet.
-Während indi- viduelle Telegraphenpfade höchstenseinige hundert Hertz und Telephonpfade vielleicht einige tausend Hertz erfordern, benötigt .das Fernsehen, um einem angemessenen Grad von Einzelheiten in den Bildern zu gewährleisten, C\bertrabungsibänder, die Hunderttausende von Hertz breit sind.
Zu gleicher Zeit ist es natürlich möglich, bei einem übertra- gunbspfad, der den Bedürfnissen für da.s Fernsehen genügt, ein sehr breites Frequenz- band in vielleicht Hunderte von Telephon- pfaden aufzuteilen:.
Die Typen von Ühertra:aungsleitungsan- lagen, die gegenwärtig in Verwendung sind, genügen .den Fernsehbedürfnissen bei Über tragung über grosse Distanzen, mit denen eventuell zu rechnen ist, nicht.
Zum Beispiel ergeben gabelgtromkreise mit ihren dünn- drähti.gen, hochkapazitiven Paaren Pfade mit relativ niederem Frequenzbereich und hoher Dämpfung.
.Sie sind bis zu einem gewissen Grad ideal, wo die Verkehrsbedürfnisse viele Pfade des Spre.chfrequenizbereiches. erfordern und wo häufig genug Verstärker eingefügt tverden können, @sind jedoch für Übertragun gen breiter Frequenzbänder unpassend.
Freileitungsstromkreise ergeben infolge der grösseren(Entfernung zwischen .den Dräh ten, sowie der .dickeren Leiter .einen brei teren Frequenzübertragungsberei.ch, welcher den Bedürfnissen von Trägertelephonanlagen mit drei oder vier Pfaden und vielleicht sogar bescheidenen Fernsthanl.agen genügt. Sie unterliegen, jedoch zwei mit ihrem Wesen untrennbar verbundenen und schwerwiegen den Einschränkungen,.
Die erste ist dia Tat sache, dass die Niebenschlussverluste infolge der besonderen Isolierungsverhältnisse, die bei Freileitungen vorliegen, von der Wit terung abhängen. Den Problemen, die die Stabilität der Übertragung betreffen, kommt infolgedessen insbesondere in Verbindung mit der Verwendung höherer Frequenzen eine grosse Bedeutung zu. Der zweite innewoh nende Mangel ist die Neigung zur Inter ferenz.
Die ausgebreiteten elektro.magmeti- schen und elektrischen Felder, die durch -die Freileitungskonstruktion bedingt werden, ge stalten die Verhinderungen von hTebenspre- chen zwischen in unmittelbarer Nähe gele- enen Paaren schwierig und, mac en den g<B>o</B> 'h Stromkreis, verhältnismässig empfindlich ge gen äussere Interferenz, Starkstromgeräu- s.ehe, statische Störungen, usw.
In dieser letzteren Hinsicht ist @die Freileitung der Kabelanlage mit ihren fest gebundenen, dicht abgeschirmten Gruppen von Leitern unbe dingt unterlegen.
Es mag erwähnt werden, dass ein breiter Frequenzbereich natürlich auf drahtlosem Wege übertragen werden kann, insbesondere bei Verwendung .der kürzeren. Wellen.. Die drahtlos:,, Übertragung mit kurzen Wellen unterliegt indessen, was die Zuverlässigkeit und Stabilität der Übertragung und die In terferenz betrifft, sowie tufo.lge,der Tatsache, dass der ganzen Welt nur ein einziges Fre- quenzs.pektrum zugänglich ist, bedeutenden Einschränkungen.
Es wäre infolgedessen äusserst vorteilhaft für die weitere Entwick lung der Fernmeldetechnik, wenn es, möglich wäre, solche weite Frequenzbereiche in mehr oder weniger in sich selbst abgeschlossenen Drahtübertra.gungspfaden, die gegen äussere elektrische Einflüsse geschützt sind und bei ,denen in über ihre Länge verteilten Inter vallen Verstärker eingefügt werden können, zu übertragen.
Bei Kabelstromkreisen überstieg bisher der -verwendete Frequenzbereich zirka. 5000 Hertz nicht, indessen sind Mittel bekannt, durch die es möglich wird, Frequenzen bis zu<B>8000</B> Hertz zu verwenden, und einige Be achtung wurde der Verwendung von noch höheren Frequenzen von bis, zu 20000 oder 30000 Hertz geschenkt. In Freileitungen wird gegenwärtig ein Bereich bis zu zirka <B>30000</B> Hertz verwendet, und man darf er warten,
dass sich zukünftig die Verwendung von Frequenzen bis zu vielleicht 50000 oder 60000 Hertz ökonomisch rechtfertigt. Je"doeh scheint es, dass diese Frequenzbereiche von den Bedürfnissen einer Fernsehanlage, die für alle Zwecke einen angemessenen Grad von Einzelheiten gewährleistet, sowie auch von den Bedürfnissen von Fernphotographie und Fernkinematographie, welche Bancl'brei- ten von 200000 bis über eine Million Hertz benötigen, weit entfernt sind.
Die Anlage nach vorliegender Erfindung gestattet, ein breites Frequenzband zu über tragen.
Die Leitung kann halb biegsam ausge führt werden und vermittelst eines. Tragseils, wie irgend ein. gewöhnliches oberirdisches Kabel, oberirdisch auf einer Stangenlinie be- festigt sein, oder sie kann starrer ausgebil det sein und unterirdisch in eine Rohrlei tung verlegt werden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den begleitenden Zeich nungen .dargestellt, in denen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Gesamt- anlage, Fig. 2 einen Schnitt durch die konzen- trische Leiteranordnung, die verwendet wird, Fig. 3 bis und mit 9, Kurven,
die die charakteristischen Merkmale .der Leiteranla gen illustrieren, F'ig. 10, 11, 12 und<B>13</B> schematische Dia gramme, die verschiedene Möglichkeiten, wie zwischenliegende Verstärker in der konzen trischen Leiteranlage angeschlossen werden können, zeigen, Fig. 14,ein schematisches, Diaggramm,
das ein anderes der Gesamt- anlage nach der Erfindung darstellt, Fig. 15 ein Schema, das die Trä.gerwellen- endapparatur, die der konzentrischen Leiter anlage beigeordnet ist, zeigt, Fig. 16 ein ähuliohes Schema, welches zeigt, wie doppelte Modulation und Demodu- lation verwendet werden kann,
um das ver- fügbare Frequenzband in eine grosse Anzahl von Trägerpfaden aufzuteilen, Fig. 17 und 18 schematische Diagramme, aus denen ersichtlich ist, wie eine Tandem- 3Todulations- und- D-emodulationsausrüstung verwendet werden kann, um .das verfügbare Frequenzband in Trägerpfade aufzuteilen, Fig. 19 ein detailliertes Diagramm der Modulationseinrichtung,
die in Verbindung mit Fig. 17 verwendet wird, und Fi-. 20 ein .detailliertes :Schaltschema der 1)cmodulationsa:
nordnung, die in Verbindung mit Fig. 18 Verwendung findet, .darstellen. Gesamtanlage. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungs gemässen Anlage ist in Fig. 1 .schematisch dargestellt. Das konzentrische Leitergebilde weist hier zwei Abschnitte Li und L2 mit einem zwischenliegenden Verstärker R und der Endapparatur an den Enden auf.
Zur Illustration der verschiedenen wahlweisen Verwendungsmöglichkeiten eines solchen Übertragungspfades sind Klinken Ji und J2 und Stöpsel Pi, P'i, P2, P'2 an den Enden dargestellt, durch die der konzentrische Lei ter an irgend einen der verschiedenen Sätze von Endapparaturen angeschlossen werden kann, welche vermittelst passender Filter, Modulatoren, Demodulatoren, usw., welche nachstehend genauer beschrieben werden,
den gesamten verfügbaren Frequenzbereich der besonderen gewünschten Verwendung ent sprechend aufteilen..
Beispiele zweier Sätze von End:appara.- i.uren sind schematisch dargestellt. Ein Satz umfasst Fernsehapparaturen TVi und TV2 für ein sehr breites Frequenzband, welches das gesamte Frequenzspektrum. des konzen trischen Leitergebildes :einnehmen kann.
Die Stöpsel P'i und P'2 dienen dazu, diese<B>Ap-</B> parate an die Übertra.gungsleitung anzu- sehliessen. Eine andere Endapparatur umfasst Trä,gerwellen-Teleplhonendanordnungen' CTi und CT2, welche mit .der Übertraguugsleitüng vermittelst Stöpseln Pi und P2 willkürlich verbunden werden können.
Im Fall. einer Trägerwellentelephonausrustung kann bei einem totalen Frequenzspektrum von zum Beispiel 500000 Hertz, welches zur Übertra <B>gung</B> in jeder Richtung verfügbar ist,. und unter der Voraussetzung, dass zur Übertra- 9 n- in jeder Richtung für jeden Pfad eine u el Unterbandbreite von 8000 Hertz verfügbar ist, eine Gesamtheit von etwas, mehr als <B>150</B> Telephonpfa.den angeordnet werden.
Die vorgeschlagene Type von Gebilde ist also, was seine Übertragungskapazität bei Fern- übertragung anbelangt, dem gewöhnlichen Fernkabel vergleichibar.
Der Übertragungsleiter umfasst wie in Fig. 2 dargestellt ist, einen äussern röhren- förmigen Leiter 10 aus Kupfer oder einem andern leitenden Material und einen zweiten röhrenförmigen Leiter 12, der mit Bezug auf die Röhre 10 konzentrisch angeordnet ist.
Die Leiter sind .der Endapparatur so beige ordnet, dass der eine röhrenförmige Leiter als Rückleitung für den andern und nicht bloss als Schirm dienst. Um zu erreichen, d@ass die Dämpfung bei hohen Frequenzen :gering ist, muss der Ab leitungsverlust zwischen .den Leitern auf ein Minimum reduziert werden.
Da der Ablei tungsverlust durch die Natur des Dielektri- kums, das zwischen den Leitern angeordnet ist, bedingt wird, muss das Dielektrikum hauptsächlich aus Luft bestehen., da in die sem Fall keine Ableitung auftritt. Dement sprechend werden die beiden Leiter vermit telst distanzierter dielektrischer Scheiben 14 in der richtigen konzentrischen Beziehung und ausser gegenseitigem elektrischem Kon- taktl .gehalten.
Diese Scheiben sind in pas sender gegenseitiger Entfernung angeordnet und sind so dünn hergestellt, wie es- die be nötigte mechanische Festigkeit zulässt, und bestehen aus einem Dielektrikum mit gerin gem Verlustwinkel und niedriger Dielektri- zitätskonstaate. Es kann .dadurch der Ablei- tungsverlust (welcher in einer gewöhnlichen Freileitungsaalage einen grossen Teil der Dämpfung umfasst), so klein gemacht wer den, dass er praktisch vernaohlässigbar ist.
Zum Beispiel können Hartg<U>ummi</U> oder ins besondere Pyrexglas oder Isolantit zur Her stellung der Isolierungsscheiben 14 verwen det werden. Übertragungslcenngrösse. Wie später auseinandergesetzt werden soll, ist eine leitende Anlage dieser Type, selbst wenn der äussere Leiter .geerdet isst, praktisch frei von äusserer Interferenz. Es ist infolgedessen möglich, :
die konzentrische Leiteranordnung auf den metallischen Stüt zen .einer gewöhnlichen oberirdischen Kabel anlage zu befestigen oder die Anordnung direkt in die\ Erde einzugraben oder in eine Rohrleitung zu verlegen, wie sie für die un terirdischen Kabel Verwendung findet.
Zwi schen dem äussern Leiter und irgend wel chen äussern leitenden Anlagen ist zur Ver hinderung von Interferenz keine Isolation nötig. Die Isolation der Anlage ist, soweit sie die Übertragung beeinflusst, infolgedessen völlig auf den Raum zwischen zwei kon zentrischen Leitern beschränkt.
Wenn man also den äussern Leiter wasserdicht macht, ändert,die Ableitung, die infolge des Dielek- trikums, aus dem die Scheiben 14 hergestellt sind, auftritt, nicht unter dem Einfluss der Witterung und die Oberflächen der dielektri- schen Scheiben erleiden im Verlaufe der Zeit keine Beschädigung n infolge von Ansamm- lungen von Schmutz oder andern fremden Substanzen.
Der Ableitungsverlust der An lage ist infolgedessen auf denjenigen Ablei tungsverlust beschränkt, welcher auf das di- elektrische Material, aus dem die Scheiben bestehen, zurückzuführen ist, wie er, solange die Scheiben neu, rein und trocken sind, auf tritt.
Falls pae'sen(d gutes dielektrisches Ma terial verwendet wird, isst der Ableitungsver lust, ,der infolge der Unterstützungsscheiben auftritt, praktisch vernachlässigbar, und falls ein Material mit sehr geringem Ver- lustwinkel und kleiner Dielektrizitätskon- stante verwendet wird,
ist derjenige Dämp- fungsfal-,tor, der auf die Ableitung zurück zuführen ist, so klein, dass er praktisch ver- nachläss:ig-t werden kann. Bei gewöhnlichen Freileitungskonstruktionen (welche bei hohen Frequenzen: die niederste Dämpfung unter allen Konstruktionstypen, die in der Telephontechnik :
gegenwärtig Verwendung finden, aufweisen) war die Dämpfung, die infolge der Ableitungsverluste auftrat, sehr gross und steigt bei nassem Wetter beinahe unbegrenzt an. Bei der vorliegenden Type von Konstruktion kommt diesem. Dämpfungs- faktor eine äusserst geringe Bedeutung bei und jede Dämpfung, die auf diesen Faktor zurückzuführen ist, ist konstant und nicht infolge verschiedener Witterungsbedingun- gen veränderlich.
Bei der gewöhnlichen Type von Leiter anlage, sowohl bei Freileitungen als Kabeln, bei der ein massiver Draht als Rückleitung für einen: andern massiven Draht dient, ist die Dämpfungskomponente, die infolge des Leiterwiderstandes auftritt., bei hohen Fre quenzen von grosser Bedeutung.
Wie wohl bekannt ist, ist, wo ein massiver Leiter Ver wendung findet, wenn die Frequenz zu nimmt, ein immer grösserer Teil des Stromes bestrebt an oder in der Nähe der Oberfläche des Leiters zu fliessen, so dass sich bei hohen Frequenzen das Leitungsmaterial in der Nähe der Leiterachse an der Stromführung nur schwach beteiligt. Infolgedessen nimmt der Leiterwiderstand mit der Frequenz zu, da ein immer kleiner werdender Teil des Querschnittes -des Leiters nutzbringend ver wendet wird.
Falls, die gleiche Menge von Leitermaterial in Form .einer verhältnismässig dünnen Schale angeordnet wird, wird der Widerstand bei irgend einer gegebenen Hoch frequenz stark reduziert, da sich nunmehr beinahe das gesamte Leitermaterial an der Stromführung wirksam beteiligt.
Bei der gezeichneten Leiteranlage weisen beide Lei ter, da äc Ials) :dünne, hohle Mäntel aus gebildet sind, bei hohen Frequenzen unter dem Einfluss des Skineffektes, einen viel Creringeren MTiderstand als ein gewöhnlicher Cbertragungsstromkreis, der aus zwei massi ven Drähten besteht und den glichen Quer schnitt hat, auf.
In der Tat ist bei einer Anlage konzentrischer Leiter, wie sie hier beschrieben ist, der Strom infolge des wohl bekannten Skineffektes bei höheren Frequen zen bestrebt, mehr und mehr an der innern Oberfläche des äussern Leiters und an .der äussern Oberfläche des innern Leiters zu flie ssen. Dies hat zur Folge, dass, ob- wohl die Komponente der Dämpfung, die auf den Wi derstand des Leiters zurückzuführen ist, mil der Frequenz zunimmt, das Verhältnis der Zunahme bedeutend geringer ist, als im Fall einer Freileitung.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist also die eine Komponente der Dämpfung, die auf die Ableitungsver luste oder den sogenannten Nebenschluss- effekt zurückzuführen ist, auf praktisch ver- nachlässigbare Quantitäten reduziert, da.
das, Dielektrikum zwischen den Leitern, das grösstenteils aus Luft und aus dem andern verwendeten Dielektrikum besteht, .eine nur geringe Ableitung bedingt, während die an dere Dämpfungskomponente, nämlich die jenige, die auf den Leiterwiderstand oder den sogena.nnten Reiheneffekt zurückzuführen ist. verglichen mit der gewöhnlichen Type von Leiteranlage, bei einer gegebenen Frequenz sehr vermindert ist..
Die Kurve .der Fig. 4 zeigt die berech nete. Dämpfungsfrequenzcharaliteristik für einen Abschnitt eines konzentrischen Leiter stromkreises, von hundert Meilen. Länge, w el- eher als Verstärk erfeld betrachtet werden kann. Beider Berechnung der Daten für diese Kurve wurde der äussere Durchmesser des äussern Leiters 21-i Zoll stark vorausgesetzt und die Dicke der Leiterwand 0,1 Zoll. Da.s Verhältnis des innern Durchmessers: des äussern Leiters zum äussern Durchmesser des innern Leiters beträgt 3,6 : 1.
Die Isolation wurde unter der Annahme berechnet, dass als Dielektrikum Luft und Distanzierungs- scheiben, die in gegenseitiger Entfernung von fünf Fuss angeordnet sind, Verwendung fin det. Die Distanzierungsscheiben beeinflus- sen jedoch die errechneten Resultate sehr schwach.
Aus der Kurve der Fig. 4 erkennt man, dass die Dämpfung; bei einer Frequenz von einer Million Hertz von der Grössenordnung 60 Dezibel ist. Falls das Gebilde ein Frei leitungspaar gleicher Länge wäre, würde diese gleiche Dämpfung bei einer Frequenz von ungefähr _150000 Hertz aufgetreten sein und im Fall eines einzelnen Paares eines gewöhnlich pupinisierten Fernkabels hätte man die gleiche Dämpfung bei einem Fre quenzband von nur 5000 Hertz Breite er reicht.
Hieraus ist die grosse Überlegenheit des konzentrisehen Leiters vom Dämpfungs- sta-ndpunkt aus betrachtet klar ersichtlich. Ein anderes von beträchtlicher Wichtigkeit, insbesondere in Verbindung mit der Distanzierung von Verstärkern in einem sehr langen Stromkreis oder mit der Grösse der Verstärker, die benötigt Urerden, um die Interferenz zu beheben, ist die Aufnahme- fähigkeit des Liters:
für äussere Geräusche oder Nebensprechen. In diesem Zusammen hang sind: die Kurven der Fig. 3 von be sonderem Interesse. Sie zeigen die Abnahme des Nebensprechens am fernen Ende zwi schen zwei parallelen Leiteranlagen bei wach ender Frequenz.
Die obere Kurve stellt bezogen auf die linke Skala den Verlust in Dezibel zwischen .dem nach dem .störenden Stromkreis in einem gegebenen Verstärker- abschnitt eintretenden Strom und dem vom gestörten Stromkreis am entgegengesetzten Ende des gleichen Verstä.rkerabschnittes aus tretenden Nebensprechstrom ,dar, das heisst alsto@ was den Fachleuten als "korrigiertes Übersprechen am entfernten Ende .der Lei tung" bekannt iA. Fa-lls!,
die Dämpfung des Verstärkerabschnittes (welche durch die un tere Kurve in Verbindung mit der rechten Skala dargestellt ist), von diesem Betrag abgezogen wird, erhält man einen Wert, der als unkoirigiertes Nebensprechen am ent fernten. Ende bekannt ist (eili Mass des gröss ten Nebensprechens -am entfernten Ende), welches in normalen Kabelabschnitten mit zunehmender Frequenz schlechter wird und nicht besser, wie im vorliegenden Fall.
Bei <B>1500</B> Hertz beträgt zum Beispiel das korri gierte Nebensprechen, am fernen Ende 80 Dezibel und hat sich bei 5500 Hertz auf 100 Dezibel verbessert, was eine Verbessen-in- von ungefähr 20- Dezibel oder eine Volumen- verbesserung des '.\T-eben.sprechens von 10 : 1 bedeutet. Hiergegen ist eine kleine Verstär- kiungsgradzunahme vou ungefähr 3 Dezibel von der untern Kurve abgelesen in Gegen rechnung zu bringen, so dass sich eine Ge samtreduktion von 17 Dezibel ergibt.
Diese progressive Zierbesserung des Nebensprechen bei wachsender Frequenz wirkt sich propor tional weiterhin in der verminderten Auf- nahmefähi.gkeit der Anlage für N eben:sprz- chen am nahen Ende und Geräusche, wie sie durch Starkstromleitungem hervorgerufen werden, aus. Das durchschnittliche Neben- sprechen am nahen.
Ende ist, wie wohl be kannt ist, mit dem unkorrigierten Neben- sprechen am entfernten Ende über eine Funk tion verknüpft, die eine Verbesserung .des Nebensprechens mit zunehmender Dämpfung zeigt, so dass es selbstverständlich ist, dass im vorliegenden Fall das Nebensprechen am nahen Ende ebenfalls besser wird, wenn die Frequenz zunimmt.
Dies ist wie man für das Dia, mamm erkennt, der Fall, selbst wenn man den Verstärkungsgrad des Verstärkers in Berücksichtigung zieht (das heisst falls der Verlust, der durch die untere Kurve dar gestellt wird, ein zweites Mal von der obern Kurve abgezogen wird). Auf diese ZV eise ist es möglich, von dieser Figur abzuleiten, dassi das Nebensprechen am nahen: Ende der A nla,ge als Ganzes, das heisst des Kabels und der Verstärker, der gewöhnlichen Erfahrung entgegen, mit zunehmender Frequenz besser wird.
Ähnlicherweise kann .die gleiche Kurve als Mass des Geräusches verwendet werden, das in die Anlage von äussern Quellen ein geführt wird, in welchem Fall offensichtlich die Differenz zwischen ,der übern und untern Kurve die interessierende Grösse ist, da die obere Kurve die Geräuschspannung darstellt, die am Ende des Kabels empfangen wird in Dezibel unter :der störenden Spannung, und die untere Kurve .das Verstärkungsmali dar stellt.
Diese Verbesserung mit zunehmender Frequenz ist eine Tatsache von ungewöhn licher Wichtigkeit, infolge ihres oben er wähnten Einflusses auf die zulässige Ver- stärkerdistanz und die Grösse der benötigten Verstärker.
Diese besonderen Kurven: wer den nur Abis. 10000 Hertz geführt, da die theoretiechern Nebensprech- oder Interferenz- empfInglichkeitskurven für noch höhere Fre quenzen so niedrig verlaufen, dass sie ver glichen mit der gegenwärtigen Technik un verständlich kleine Werte: aufweisen.
In der Tat scheinen, da. die zulässigen Verstärkungs- gra.de für die gegenwärtigen Freileituugs- oder Kabelstromkreise durch .die Leitungs geräusche und .die Belastbarkeit der Vakuum röhren als untere und obere Grenzen be stimmt sind, in konzentrischen Leiteranlagen Aussichten für die Verwendung grösserer Verstärkungsgrade, zum Beispiel 100 Dezibel oder -mehr (im Gegensatz zu 30 bis 45 Dezibel für Freileitungen oder Kabel) vor handen zu sein, so dass nun das Nebenspre- chen in den Ämtern oder selbst die Wider standsgeräusch?,
die infolge von thermischen Bewegungen auftreten1, die praktischen Gren- zen: des Verstärkungsgrades bestimmen kön nen.
So können die Leiterabschnitte zwischen den Verstärkern solcher Länge sein, da.ss die Dämpfungen: der Verstärkerabschnitte wenig- steni,s für die höchsten übertragenen Frequen zen grösser sind als die Werte, die gewöhn lich vom Standpunkt des Leitungsgeräusches und des Nebenspreohens am nahen Ende als zulässig betrachtet werden, da.s heisst unge fähr 70 Dezibel.
Um zu verstehen, warum diese Type von Leiteranlagen frei von Interferenz ist, muss daran; erinnert werden., dass die Interferenz zwischen irgend zwei Stromkreisen darauf zurüokzuführen ist, dass: der eine Stromkreis entweder im elektrischen oder magnetischen oder beiden Feldern des, andern Stromkreises liegt. Was zunächst das magnetische Fell betrifft, so seien zwei Leiter a und b von kreisrundem Querschnitt und die nebenein ander angeordnet sind, betrachtet, wobei der eine als Rückleitung für den andern dient.
Diese Leiter :sind im Schulte in Fig. 6 dar gestellt. Die Kraftlinien des magnetischen Feldes umgeben jeden Leiter und sind in den Raum zwischen den. zwei Leitern zusammen gedrängt. In. jeder andern Leitungsanlage, die an einer Stelle verläuft, wo die Leiter einer solchen andern Anlage durch diese Kraftlinien geschnitten werden, werden vom Leitersystem a-b Nebensprechströme indu ziert.
Falls nein zwei Leiter 10 und 12 in Form von hohlen, konzentrisch angeordneten Män teln, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, vor liegen, und der eins als Rückleitung für den; andern dient, so wird jeder Leiter von magnetischen Kraftlinien umgelben, wobei jede nachfolgende Kraftlinie einen grösseren Radius hat und alle Linien, die durch den Stramfluss in einem besonderen Leiter, zum Beispiel 12, erzeugt werden, ausserhalb dieses. Leiters liegen.
Da der Strom in einer Rich- tung durch den; Leiter 12 und in der ent gegengesetzten Richtung durch den Leiter 10 fliesst, verlaufen die magnetischen Kraft linien, die auf :den Strom durch den Leiter 12 zurückzuführen sind, in der einen Rich tung, wie durch die Pfeile angezeigt wird, während diejenigen, die durch den Strom fluss in der Leitung 10 bedingt .sind, in: der entgegengesetzten Richtung verlaufen.
Tun zeigt eine Betrachtung der Fig. 5, dass .einige der Kraftlinien, die auf den Strom im Leiter 12 zurückzuführen .sind, innerhalb des Lei ters 10 liegen., jedoch keine innerhalb des Leiters 12 liegen. Anderseits verlaufen alle Kraftlinien, die auf den Stro-mfluss im Lei ter 10 zuräckzuführen sind, ausserhalb des erwähnten; Leiters und die beiden magneti schen Felder, die durch die Ströme, die in den beiden Leitern fliessen:, :erzeugt werden, wirken :einander entgegen .ausserhalb des Lei ters 10.
Das resultierende magnetische Kraft feld ausserhalb des. Leiters 10 ist infolgedes sen sehr gering und das einzige wirksame magnetische Feld liegt im Raum zwischen den Leitern. Da- das äussere magnetische Feld sehr schwach ist, ist es offensichtlich, dass in, .einer andern leitenden; Anlage ausser halb des Leiters 10 kein merklicher Betrag von Nebensprechinterferenz von dem lei tenden System 10, 12 erzeugt wird.
Was das elektrische Feld betrifft, so ist die Feldverteilung im Fall von zwei paral lelen Leitern a und b, die in Fig. 8 dar gestellte, und man erkennt, dass in irgend einem äussern Leiter, der durch .die elektri schen Kraftlinien zwischen a und ti geschnit ten wird, Nebensprechen induziert: wird.
Im Falle von zwei -konzentrischen Leitern 10, 12 jedoch, liegt das elektrische Feld, das durch Ströme, .die in den beiden Leitern fliessen, erzeugt wird, völlig zwischen :den benachbarten Oberflächen der beiden Leiter, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Kein äusserer Leiter kann durch irgendwelche elek trische Kraftlinien, die durch Strom, der im Leiter 12 hin und im Leiter 10 zurück oder umgekehrt fliesst, erzeugt werden, ,:eschnit- ten werden, und infolgedessen kann, was das elektrische Feld anbelangt, keine äussere In terferenz veranlasst werden.
Die konzentrische Anordnung hat nicht nur den Vorteil, dass sie praktisch keine äussere Felder erzeugt, die in andern Strom kreisen Interferenzerscheinungeu hervorrufen können, sondern sie ist auch praktisch frei von Interferenz, die auf äussere Stromkreise zurückzuführen .sind. Was zum Beispiel Fig. 9 anbelangt, so sei vorausgesetzt, dass irgend eine äussere Kraft ein Feld erzeugt, wie es durch die Pfeile dargestellt ist. Die Kraftlinien, die die beiden konzentrischen Leiter schneiden, erzeugen Spannungsdif ferenzen zwischen Punkten der beiden Leiter.
Betrachtet man zum Beispiel die Punkte c und d, deren :einer auf der äussern Oberfläche des Leiters; 12 und der andere auf der innern Oberflä.chea des: Leiters 10 liegt. Die Kraft linien, die die beiden Leiter schneiden, er zeugen eine induzierte elektromotorische Kraft zwischen diesen Punkten, die in ihrer Richtung und ihrer Grösse duroli den Pfeil c-d dargestellt wird.
Da die gleiche An zahl Kraftlinien die beiden Leiter auf ent gegengesetzten Seiten des Diagrammes schneiden, so wird :eine Spannungsdifferenz, die durch .den Pfeil c'-d' dargestellt ist, zwischen den Punkten c' und d_.' erzeugt. Die induzierte Spannung c-d ist jedoch bestrebt, einen Stromfluss zu erzeugen, der demjenigen-, der durch die Spannungsdifferenz an der Stelle c'-d' erzeugt wird, gleich und ent gegengesetzt ist, so, dass eine Ausgleichung erzielt wird.
Infolge der Symmetrie der lei tenden Anlagen mit Bezug auf die schnei denden Kraftlinien:, werden sämtliche Span nungsdifferenzen, die zwischen irgendwel chen zwei andern Punkten induziert werden. durch gleiche Spannungsdifferenzen, die an entsprechenden Punkten der andern Seite induziert werden, ausgeglichen, so dass, falls dass störende Feld über die Quersahnittsfläche der Leiteranlage gleichmässig verteilt ist (wie dies der Fall wäre, falls die störende Quelle nicht zu nahe bei der Anlage liegt),
prak tisch keine Interferenzwirkung in d-ir leiten den Anlage 10, 12 resultiert. Während sieh die vorstehende Erklärung nur auf Felder senkrecht zur Achse der Anlage bezog, so bewirken Feldkomponenten parallel zur Achse ebenfalls keine Interferenz. Dies ist darauf zurückzuführen, da-ss der Skineffekt im äussern Leiter einen Schutz gegen solche Felder gewährt.
Wie früh er erwvähnt wurde, ist die kon zentrische leitende Anlage frei von äusserer Interferenz, selbst wenn der äussern Leiter geerdet ist, und infolgedessen besteht keine Notwendigkeit .den äussern Leiter gegen me- tallische Stützen zu isolieren, falls er wie ein oberirdisches Kabel montiert wird, oder gegen die Erde zu isolieren, falls er in 4Einepi Rohrsystem eingebettet wird.
Der Grund hierfür liegt darin, dass ein Erdrückstroin- kreis infolge der Tatsache, dass ein Draht, der über .der Erde befestigt ist, mit der Erde eine Schleife 'bildet, welche Streufelder um- schlingen: kann, Geräusche verursacht.
Je doch .ergibt sich aus Fig. 9 selbstverständ- lich, dass wenn der äussere Leiter wie 10 geerdet ist, so dass er als geerdete Rück leitung für das Rohr 12 dient, nur der Raum zwischen den beiden konzentrischen Leitern als Schleife, die Streufelder aufgreifen kann, in Betracht kommt. Infolgedessen werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 9 erklärt wurde, praktisch keine störenden Ströme in .den Leitern 10, 12 induziert.
Verstär7 crstromkreise. Es besteht die besonders interessante Möglichkeit, .dass der Verstärker in einer An- la,gedieser Type in einem Röhrensatz ent weder die Pfade sehr breiter Frequenzbänder, wie sie für das Fernsehen benötigt werden, oder hunderte von Pfaden mit engerem Band für gewöhnliche Telephon- oder Telegraphen zwecke, übermitteln kann.
Da die Anlage infolge ihres geringen Nobensprechens auf "ehr niedrigen Übertra- gungsniveaus betrieben --erden kann, und infolge der andern Übertraglingskenngrössen, die; früher erwähnt wurde-, ist es in man chen Fällen möglich, in den Endverstärkern oder den Zwischenverstärli.ern Ausgangs röhren mit geringer Belastbarkeit zu verwen den. Natürlich können auch, falls: dies nötig ist, Kraftröhren Verwendung finden, die praktisch eine Austrittsbelastbarkeit von der Grössenordnung von Hunderten und selbst Tausenden von Watt besitzen.
Es kann sich in gewissen: Fällen. in den. Verstärkerstatio- nen als ökonomisch erweisen, das: gesamte Frequenzband in einige Hauptunterbänder aufzulösen, und sie individuell durch ge trennte Verstärker zu führen.
Versehiedene Verstärkeranordnungen sind in den Fig. 10, 11 und 12; dargestellt. In Fig. 10 ist eine konzentrische Zweidraht- anlage gezeigt, in der das Frequenzband in zwei Teile für entgegengesetzt gerichtete Übertragung aufgeteilt- ist.
Die Verstärker anordnung umfasst Filter REF bis<I>BEF'</I> und RWF bis RWW' zur Trennung der entgegen gesetzt gerichteten Frequenzgruppen. Ein Verstärker RE mit hohem Verstärkungsgrad verstärkt das Frequenzband, das von Westen nach Osten übertragen wird, und einentspre- chend-er Verstärker RII' das Band oder die <B>Gruppe</B> von Unterbändern, die von Osten nach Westen übertragen werden.
Dämpfungs- ausgleieher REE und<I>RUTE</I> v@=ahlbekannter Type werden dem Verstärkern wie darge stellt beigeordnet, um den für die verschie denen Teile des Frequenzbandes, die .durch die verschiedenen Verstärker übertragen werden, den benötigten relativen Verstär kungsgrad zu steuern, wobei .der Grad .der Ausgleichung durch die relative Dämpfung und Geräuschwerte bei verschiedenen Fre quenzen bestimmt wird.
I'ig. 11 zeigt eine konzentrische Leiter anlage zum Vierdrahtbetrieb, das heisst mit getrennten konzentrischen Leiterpaaren. zur Übertragung in entgegengesetzten Richtun gen. Bei dieser Anordnung wird die Ver wendung der Filter zum Trennen der ent gegengesetzten Übertragungsrichtung _ über flüssig. Es -sollte: insbesondere in Verbindung mit.
dem Vierdrahtbetrieb erwähnt werden, dass sich, falls Verstärkerstellen weit auseinander angeordnet sind, um den sehr hohen Verstär- kungsgrad auszunützen, der infolge der g-ün- stigen @eitungslienug-rössen, die vorstehend erwähnt.
wurden, zulässig ist, das wich tige Problem stellt, die entgegengesetzten Übertragungsrichtungen in jeder Verstärker stelle auf solche Weise weitgehend zu tren nen, dass das Nebensprechen in den Verstär- kerstationen vermindert wird.
Die vorlie gende grosse- Differenz im Übertragungs- niveau, sowie die Tatsache, dass keine Fre- duc@nztrennun,g, welche einen selektivitäts- fa.ktor bedingen würde, möglich ist, macht eine ungewöhnlich vollständige Abschirmung des Ost-West Verstärkerstromkreises vom West-Ost Verstärkerstromkreis nötig.
Zu diesem Zweck kann jede Verstärkereinheit in einem getrennten geschlossenen metallischen Raum oder Gehäuse, angeordnet werden, wie schematisch in gestrichten Linien in den Fig. 10, 11 und 12. dargestellt ist. Ge- ivünschtenfalls kann die gleiche Konstruk tion bei der Endapparatur Verwendung fin den.
Fig. 12 der Zeichnung illustriert eine Anordnung zum Verkehr in beiden Rich tungen bei einem Mehrleiterstromkreis, wel che drei konzentrische Rohre umfasst, wobei das innerste und mittlere Rohr als metalli scher Leiter für eine Richtung und das äussere und mittlere Rohr als: Pfad für die entgegengesetzte Richtung dient.
Da bei den Hochfrequenzen für eine Üibertragungsrich- tung die Ströme auf der äussern Fläche des innersten Leiters und auf der innern Fläche des mittleren Leiters und für die andere Übertrag@zngsrichtung auf der äussern Fläehe des mittleren Leiters und' der innern Fläche des äussern Leiters fliessen, kann der mitt lere Leiter für die Pfade beider Richtungen verwendet werden,
ohne dass ein merkliches Nebensprechen zwischen; den beiden Richtun gen stattfindet, und praktisch als, ob der mittlere Leiter, statt als massives Rohr aus geführt zu sein, aus. einem innern und äussern Mantel mit zwischenliegender Isolier schicht bestände.
Fig. 13 illustriert eine weitere Über trageranordnung. Jede Übertragungsrichtung ist durch mehrere Filter wie REFi, REF2 usw. und RWFi, RWF2 <B>USW.</B> in verschie dene Gruppen getrennt, um eine Anzahl ge trennter Verstärker für die verschiedenen Frequenzbereiche zu ermöglichen.
Im Fall des Betriebes, in einer einzigen Richtung ist es nicht nötig, .dass, die Bereiche der Filter REFi, REF2, usw. aneinander angrenzend genau bestimmt ,sind. Es isst jedoch wün schenswert, dass sich die, Grenzen der Filter genügend überlappen und so; weich ineinan der übergehen, dass keine der Übertragungen unzulässig gedämpft wird.
Endapparatur. Die Endapparatur, .die benötigt wird, um die wirksame Verwendung .des weichen Fre- quenzspektrums, dass durch die konzentrische Leiteranlage übertragen wird, zu ermöbli- chen, erfordert die Lösung wichtiger beson derer Probleme. Der wahlweise An sahluss verschiedener Endapparaturen ist schon mit Bezugnahme auf Fit. 1 beschrieben worden.
Eine Anordnung zur gleichzeitigen. Übertra gung von Televisions- und Telephonströmen ist schematisch in Fig. 14 :dargestellt. In dieser Figur sind Personen an den beiden Enden des Stromkreises befähigt, mittelst des Telephonpfades miteinander zu verkeh ren, sowie sich über die Fernsehapparatur, welche eine Sendeausrüstung TVT1, TVTz und eine Empfangsausrüstung <I>T</I> 6'R1, TVRs umfasst, zu sehen.
Dies benötigt die gleich zeitige Verwendung von drei Frequenzbän dern, dem Sprechband, welches für die bei den Sprechrichtungen verwendet wird: und welches durch .die Spulenketten LPF1 und LPFz an den Klemmen abgetrennt wird, dem Fernsehbaud für eine Richtung, welches durch. die Bandfilter BPF1 und BPFz ausge siebt wird, und dem Fernsehband für die andere Richtung,
welches durch die Konden- satorketten HPF1 und HPF2 ausgesiebt wird. Bei dieser Anordnung würde eine ähnliche Trennung der Frequenzen. durch Filter zwecks getrennter Verstärkung in Verstär- kerstellen benötigt. Ein konzentrischer Lei ter für getrennte Gruppen könnte natürlieh wahlweise an Trägerendapparaturen ange schlossen -werden und so
eine Gruppe von Trägertelephonpfaden, die durch CT1, CTz, usw. abgeschlossen werden, aufnehmen.
Die Fernsehausrüstung TVT1, TVR1 usw. am Ende der Leitung kann irgend einer wohlbek annten Type angehören. Ein für den angegebenen Zweck passender Fernsehappa rat ist in einer Abhandlung über Fernsehen, die im Bell System Technical Journal vom Oktober 1927, Band 6, dir. 4, auf Saiten 55,1 bis<B>652</B> enthalten ist, beschrieben,
wobei von Seite<B>560</B> an insbesondere Bezug auf die Schrift von Frank Gray, J. W. Horton und R. C. Mathews genommene wird.
Die Trennung der verschiedenen Pfade der 'li#lehrpfadtelephonanlage kann, wie in Fig. 15 illustriert ist, durchgeführt werden. Hier sind jedem Pfad eigene Sende- und Empfangsbandfilter, wie JIBF1, DBF1 bf>i- geordnet, -wobei die erwähnten Filter enge Frequenzbänder von einigen tausend Perio den, deren jedes im breiten Frequenzspektrum enthalten ist,
herausgreifen. Vorzugsweise werden die Sende- und Empfangsbänder ge trennt und so gruppiert, dass an den Enden und Übertragerstellen die Verstärkung er leichtert wird. Zum Beispiel sind die Sende- und Empfangspfade durch Richtungsfilter wie DFE und DFU' gruppiert, so dass eine g.emeinsaine Verstärkung einer Gruppe von Pfaden durch Verstärker wie TTA und TR.4 ermöglicht wird.
Modulatoren und Demodu- latoren wahlbekannter Type sind für jeden Pfad vorgesehen, wie in der Zeichnung a.n- gedeutet ist, und die Empfangs- und Sende pfade.sind wie aus der Figur .ersichtlich ist, durch Ausgleichsübertrager in Paaren an Zweidrahtklemmen angeschlossen, wie ange zeigt ist.
Das Problem für die Pfade Bänder von einigen hundert oder einigen tausend Hertz Breite in einem Gesamtbereich von zum Bei spiel einer Million oder zwei Millionen Hertz liera,iiszugreifen, ist ,jedoch mittelst einfacher Bandfilter direkt an der Linienträ_gerfre- quenz nicht leicht -v irksam auszuführen. Dies ist auf die relative Unwirksamkeit von Fil terkreisen zurückzuführen, bei denen das zu wählende Band verglichen mit der absoluten Frequenz, bei der die Wahl stattfinden soll, klein ist.
Aus diesem Grund dürfte eine dop pelte Modulation und eine doppelte Demodu- lation erwünschter sein. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 16 dargestellt. In dieser Anlage kann der Vorgang an jedem Ende als aus verschie denen Stufen aufgebaut betrachtet werden.
Vom Leitungsstromkreis des konzentrischen Leiters aus betrachtet erfolgt in der ersten Stufe die Trennung der entgegengesetzt ge richteten Pfadgruppen in zwei allgemeine Gruppen vermittelst Spulen- und Konden- satOrkettenTiOhtungsfiltern DFE und DFT4'. Zurre Beispiel -würde, wie dargestellt, im Stromkreis eines bonzentrischen Leiters, der zuzn Beispiel 2000 Kilohertz übertragen kann,
die Frequenzgruppe von 0 bis 1000 Kilohertz für die eine Richtung und die Gruppe von 1000 bis ?000 Kilohertz für die andere Richtung übertragen.
Die- zweite Stufe besteht darin, .vermit- 1c#lst Bandfiltern, wie MBFa, DBFa usw., die Hauptgruppen in genügend breite Untergrup pen von zum Beispiel 21000 Hertz Breite einzuteilen. Jenseits dieser Bandfilter be finden sieh Modülatoren für die zweite Stufe, wie zum Beispiel lila, im Falle einer Sende- .iitergruppe und Demodulatoren für erste Stufen wie<I>Da</I> im Falle einer Empfangs untergruppe.
Die erwähnten Demodulatoren dienen dazu, die Frequenz herunterzusetzen, so da.ss, während das Band von 21 Kilohertz, das während der Übertragung über die Lei teranlage eine Bandbreite irgendwo im brei ten. Frequenzspektrum .einnimmt, nach der Demodulation die Frequenzen so, erniedrigt werden, dass ein Band gleicher Breite ent steht, dessen untere Grenze jedoch 0 ist.
An derseits bewirkt der Modulator für die zweite Stufe eine Heraufsetzung eines Bandes, das aus einer Gruppe von Unterbändern besteht, dessen untere Grenze die Frequenz 0 ist, nach einem gewünschten Punkt im Frequenz- spektrum, in welchem die ÜbertTagung der erwähnten Gruppe über die konzentrischen Leiter stattfindet.
Die nächste Stufe von der konzentrischen Leiteranordnung nach aussen gerechnet, um fasst die Unterteilung der Untergruppen von zum Beispiel 21 Kilohertz in zum Beispiel fünf individuelle Telephonpfadbänder, wel che, nachdem sie herunter verschoben sind, vermittelst Bandfiltern der gewöhnlichen Trä;ertelephontype getrennt werden können:. Diese Trennung wird vermittelst Filtern, wie JIBFi, DBFi usw. ausgeführt.
Da- die entspreehend:en Sende- und Empfangspfade in völlig verschiedenen Bereichen schliesslioh über den konzentrischen Leiter übertragen werden, ist es in dieser untern Frequenz stufe des Vorganges möglich, das gleiche Frequenzband sowohl für Übertragung als l@:mpf:ing zu verwenden.
Infolgedessen wird den Modulatoren, wie 11i, und den entspre- cheniden Demodulatoren, wie Di, die gleiche Trägerfrequenz zugeführt, jedoch wird für jeden Zweiweg pfad eine besondere Trägerfre quenz verwendet, wobei die verschiedenen Trägerfrequenzen um etwa 8000 Hertz von einander entfernt sind.
Vermittelst der Band filter wird vorzugsweise das obere Seiten band, das bei der Modulation in jedem Fall entsteht, unterdrückt, so dass sich bei fünf Pfaden, die fünf Trägerfrequenzen von 6, 9, 1'-), 15 und 18 Kilohertz verwenden, das nutz bare Band von ungefähr 3 Kilohertz bis 18 Kilohertz erstreckt und einen Bereich von ungefähr 3 Kilohertz an jedem Ende des 2,1 Kilohertzbandes übrig lässt, der gestattet, die Trennung zwischen angrenzenden Grup pen, die über die konzentrische Leiteranlage übertragen, werden, durchzuführen.
Offensichtlich wäre im Falle von Tele graphenpfaden eine weitere Demodulations- stufe .erwünscht. .die die Trennung von Pfa den, die wenige hundert Hertz auseinander liegen, gestattet.
Diese Anordnung eignet säch insbesondere zur Verwendung einer Trägerfrequenzspeise- anlage, die durch eine gemeinsame Frequenz- que!lle gesteuert wird, um zu erreichen, dass die Trägerfrequenzintervalle genau eingehal ten werden.
Im in Fig. 16 dargestellten Fall befindet sich an jedem Ende ein Oszil- lator 0 von aussergewöhnlich hoher Frequen.z- stabilität bei 3,000 Hertz.
Vermittelst eines Generators <I>HP</I> wohlbekannter Type für har monische Schwingungen werden die benötig ten Modulations@ und Demo,dulationsfrequen- zen von 6, 9, 12, 15 und 18 Kilohertz als Harmonische der Grundfrequenz von 3000 Hertz erzeugt.
Diese Frequenzen werden durch einen abgestimmten Stromkreis und Verstärkerano@rdnungen, wie<I>TG,</I> ausgewählt und je nach dem Fall nach den geeigneten Modulautoren! oder Demodulatoren übertragen.
Der Generator für harmonische Schwingun gen HP erzeugt auch eine harmonische Fre quenz von 21 Kilohertz, welche ihrerseits durch einen Generator GHP für harmonische Schwingungen der zweiten Stufe hinauf transformiert werden., um die Trägerströme für die. Mittelfrequenzdemodulation oder -Modulation, deren Frequenzen Vielfache von 21 Kilohertz sind, zu erzeugen.
Diese Hoclifrequenzträgerströme, werden ihrerseits durch abgestimmte Stromkreise und Verstär- keranordnungen ausgewählt, welche an der Stelle GTC symbolisch dargestellt sind und zur Übertragung nach .den eigentlichen Hoch frequenzmodulatoren und Demodulatoren dienen. Wie dargestellt ist, sind an jeder Endstation Primärquellen für 3000 Hertz angeordnet.
Falls. dies vorgezogen wird, kann jedoch eine einzige Primärquelle an einem Ende verwendet werden und ihr Strom zum Gebrauch am andern Ende über die Leitung übertragen werden, wo die verschiedenen Trägerströme durch Erzeugung von harmo nischen Schwingungen erzeugt werden kön nen. Tandem-Modulatioii Ein weiteres Verfahren zum Trennen der Pfade einer Trägerteleplion- (oder Tele- gra.pben-)An#la,ge an den. Klemmen eines kon zentrischen Leiters ist in den Fig. 17 bis und mit 20 dargestellt.
Diese Figuren stellen Anordnungen dar, die als Tandem-Modula- tionsanlage zum Hinauf- und Herunter transformieren bezeichnet werden können. Das Sendeende einer solchen Anordnung ist schematisch in Fig. 17 dargestellt. Hier ist eine Ausrüstungseinheit dargestellt., welche eine Apparatur zum Hinauftransformieren, eine Kondensatorkette und eine Spulenkette für jeden Fernmeldepfad umfasst, wobei die Ausstattungseinheiten für sämtliche Pfade identisch und infolgedessen auswechselbar sind.
Zum Beispiel ist die Ausrüstung für den Sprechpfad Nr. 2 mit einem Apparat M2 zum Hinauftransformieren versehen dar gestellt, in dessen Eintrittsstromkreis zwei Zweige angeordnet sind, dessen einer eine Kondensatorkette HPF2 und dessen anderer eine Spu'lenkette LPF2 aufweist. Der Aus- trittsstromkreis- der Auftransformierungs- apparatur ist an den Eintrittszweig der nach- folgenden Einheit, welche eine Kondensator kette umfasst, anzuschliessen.
Die Wirktveise ist die folgende: Es sei vorausgesetzt. dass bei 1 ein Mikro phon angeschlossen ist und die Sprechströme die Spulenk ette LPFi nach der Auftransfor- mierungsappa-ratur Mi durchfliessen, welche an ihrem Austrittsstromkreis das obere Sei tenband, das einer Trägerfrequenz von 3000 Hertz entspricht, wirksam überträgt.
Dies hat eine Verschiebung des Bandes aufwärts nach einer Stellung zur Folge, wie in der Zeichnung bei A gerade unterhalb der sche matischen Darstellung der Ausrüstung er sichtlich ist. Die Austrittsenergie dieser Ein heit durchfliesst das Filter HPT2 der nach folgenden Einheit nach der Auftransformie- rungsapparatur M2, welcher bei 2 dass zweite Sprechband zugeführt. wird, wobei das zweite Band die Spulenkette LPFa durchfliesst.
Die Auftransformierungsapparatur < M2 bewirkt gleicherweise eine Erhöhung der Frequenz um 3000 Hertz und hebt; gleichzeitig beide Bänder. 'Nachdem dieser Vorgang ausge führt isst, können die Bänder 1 und 2 in einer identischen Einheit, welche dem. dritten Gesprächspfad beigeordnet ist. mit einem dritten Band vereinigt werden, usw., in Rei- henscha;
ltung, wo jede weitere Einheit die Frequenzen hinauftransformiert und ein neues Sprechband (Fig. 17) beigefügt, bis der zur Verfügung stehende, über den kon zentrischen Leiter übertragbare Frequenz bereich völlig verwendet ist. Der besondere Vorteil einer Anordnung dieser Type besteht darin, dass keine Filter für sehr hohe Fre quenzen benötigt werden und dass jeder Apparatesatz jedem andern Satz der Appa ratur identisch ist.
Am Empfangsende findet, wie aus Fig. 18 ersichtlich ist, ein inverser Vorgang statt. Hier umfasst jede Einheit eine Apparatur Dsg, Dgs <I>...,</I> um das empfangene breite Band um 3000 Hertz hinunter zu trans formieren, wobei der Austrittsstromkreis der Apparatur zum Hinuntertransformieren zwei Zweige aufweist, in deren, einem eine Kan- deiisatorkette IIPFs9, HPFss ...,
und in deren andern eine Spulenkette LPFse, LPFss <B>...</B> angeordnet ist. Das letztere Filter überträgt das untere Sprechband, welches in seinem gewöhnlichen Bereich hinuntertrans- formiert wurde und die gondensatorkette übermittelt die übrigbleibenden Bänder nach der nächsten Einheit.
Auf gleiche Weise transformiert die nächste Einheit die übrigen Cxesprächsbänd.er des gesamten Bandes um 3000 Hertz hinunter und gestattet, dass ein weiteres Frequenzband in seinem gewöhn lichen Frequenzbereich herausgegriffen wird, während die andern nach. der nächsten Ein heit weitergeführt werden, usw., in Tandem schaltung, wobei jede Ausrüstungseinheit. eine Heruntertransformierung eines einzigen Bandes ausführt und mit jeder andern Ein heit identisch ist.
Die Wirkung des aufein- anderfolgenden Heruntertransformierens und Herausgoreifens eines Sprechbandes, wird durch die Zeichnung, die unmittelbar unter Fig. 1.$ ersichtlich ist, veranschaulicht.
Zum Hinauftransformieren (Fig. 17) und zum Herabtrausformieren (Fig. 18) kann ein einfacher Modulator, in dem die zugeführte Trägerfrequenz den Betrag darstellt, auf den jedes beliebige Frequenzband hinauf- oder hinuntertransformiert werden kann, verwendet werden, solange die Anzahl von Sprechbän dern, die aufeinanderfolgend beigefügt wer den, nicht einen Frequenzbereich erzeugt, der grösser ails derjenige der Trägerfrequenz selbst ist.
Wo jedoch die gesamte Band breite, die vom Modulator- oder Demodulator- stromkreis bewältigt werden muss, praktisch grösser als die .gewünschte Erhöhung oder Erniedrigung ist, könnte vorzugsweise ein doppeltes Modülations#verfahren Anwendung finden, da Schwierigkeiten bei der Tren nung der verschiedenen Modulationskompo- nenten auftreten.
Dies Verfahren besteht am Sendeende darin, dass3 man einen Modulator mit einem Trägerstrom speist, dessen Fre quenz, verglichen mit der Bandbreite, die übertragen werden soll, gross ist, ein Seiten band abtrennt und hierauf vermittelst eines Trägerstromes, dessen Frequenz um einen Betrag, der gleich der gesamten erwünschten Frequenzerhöhung (im vorliegenden Fall 3000 Ilertz) kleiner ist,
als die des dem ersten Modulator zugeführten Trägerstromes, wieder moduliert oder demoduliert. Gleicher weise kann am Empfangsende eine doppelte Modulationseinheit verwendet werden, in der der Trägerstrom, der dem zweiten Mo.dulator zugeführt wird, von demjenigen abweicht, der dem ersten zugeführt wird, indem er um einen Betrag, der gleieli der gesamten ge wünschten Frequenzerniedrigung ist, grösser ist.
Eine Anordnung zum Hinauftransfor mieren, die sich zum Gebrauch am Sende ende eignet, ist in Fig. 19 schematisch dar gestellt. Es sei erwähnt, dass die Ausrüstung, die in dieser Figur dargestellt ist, bei jedem der Apparate 311, M2, 113 usw. der Fig. 17 verwendet werden kann. Zwei 1Zodulator- röhren 11'l1Yl und MM' .sind in Tandemschal- tung angeordnet.
Dem Eintrittsstromkreis der ersten Röhre MM kann ein Frequenz bereich, der ein oder mehrere Bänder um fasst, zugeführt werden. Setzt man voraus, dass sich dieser Bereich von Frequenzen von einer Frequenz<I>f</I> i nach einer Frequenz<I>f 2</I> erstreckt, und dass der Röhre MM weiterhin eine Trägerfrequenz zugeführt wird, so ist es selbstverständlich, dass. im Austrittsstrom kreis der Röhre ausser der Frequenzkompo- nente c ein oberes Band,
da' sich von c + f i bis<I>c + f2</I> erstreckt und ein unteres, Seiten band, das von c -<B>f l.</B> bis. c - f 2 reicht, auftritt. Eine gondensatorkette HF ist zwi schen dem Austrittsstromkreis der Röhre M111 und ,dem Eintrittsstromkreis der Röhre MM' angeordnet, deren Grenzfrequenz so liegt, .dass sämtliche Frequenzen von 0 bis zur Trägerfrequenzkomponente c unterdrückt werden, während alle Frequenzen, welche praktisch oberhalb c liegen,
übertragen wer den. Infalgedessen wird das obere Band, welches von c + fi bis c + f 2 führt, vom Filter durchgelassen, und dem Eintritts stromkreis des Modulators;
MM' zugeführt, wo sie mit einer Trägerfrequenz von c - 3000 Hertz zusammenwirkt und im Aus trittsstromkreis ausser der Trägerfrequenz- komponente ein oberes Seiteiibaaid, welches von<I>2c</I> + <I>f</I> i <I>-</I> 3000 bis. 2c -f- f 2 - 3000 reicht, sowie ein unteres Seitenband, welche sich von f2 -f- 3000 hinunter bis fi + 3000 erstreckt.
An der Austrittsseite des Filters LF erscheint nur das untere Seitenband von fi + 3000 bis f2 -i- 3000. Die Gesamtwir kung des. ganzen Vorganges besteht darin, dass das ursprünglich zugeführte Band von f i bis f 2 um 3000 Hertz hinaufgedriickt wurde.
Die entsprechende Apparatur zum Her untertransformieren für eine Empfangsein heit, wie sie in Fig. 18 schematisch darge stellt ist, ist: in Fig. 20 gezeigt. Hier ist. die Apparatur genau die gleiche, wie im Fall der Fig. 19, ausgenommen, dass die Träber- frequenz, die dem Modulator 1'1M' der zwei ten Stufe zugeführt wird, c + 3000 statt c - 3000 beträgt.
Die Grenzfrequenz der Spulenkette LF kann 6000- Hertz höher lie gen, als im Falle der Fig. 19, insbesondere, falls die Trägerfrequenz des zweiten Modu- lators nahe an der obern Grenze des vor letzten untern Seitenbandüs, welches durch gelassen werden soll, liegt.
Da es gewöhn lich erwünscht ist, dass man eine Trägerfre quenz hat, .die praktisch höher liegt, als die höchste Frequenz irgend eines untern Seiten bandes, das auftreten kann, könnte das Fil ter LF in einem solchen Falle identisch mit dem entsprechenden Filter der Fig. 19 ge macht werden.
Die Wirkweise ist der im Zusammenhang mit Fig. 19 beschriebenen ähnlich. Setzt man voraus, dass ein Band, das sich von <I>f</I> i -}- 3000 his <I>f 2</I> -;- 3000 erstreckt, an den Eintrittsstromkreis des Modulators 31M an gelegt wird und dem Modulator die Frequenz c zugeführt wird, erscheinen im Austritts stromkreis des Modulators Frequenzen, die über dem Diagramm zusammengestellt sind.
Die Kondensatorkette <I>HF</I> greift hierauf das obere Seitenband heraus, welches Frequenzen von c -I- fi + 3000 bis c -I- f2 -y- 3000 umfasst, und dies Band wird hierauf dem Modulator MAI' zusammen mit der Träger frequenz c -i- 3,000 zugeführt.
Dies. erzeugt 'im Austrittsstromkreis des Modulators J131' die Trägerfrequen:zkomponente und die bei den Seitenbänder, die über dem Austritts stromkreis des Modulators zusammengestellt sind. Das untere Seitenband, welches sieh von fi bis f2 erstreckt, wird ausgewählt und durch das Filter LF übertragen. während das obere Seitenhand und die Trägerfrequenz unterdrückt werden.
Der Stromkreis in seiner Gesamtheit bewirkt: also, dass das Band, wel ches ursprünglich angelegt wurde, uns einen Betrag von 3000 Hertz nach unten verscho ben wird.
Wie schon auseinandergesetzt, hat die Tandem-Modulatoranordnung den Vorteil einer sehr zweckmässigen Vereinheitlichung der Apparatur und weiterhin werden am Sende- und Empfangsende nnr zwei Träger stromquellen für die beiden Typen von Mo- dulatoren benötigt, wobei diese beiden Trä gerfrequenzen um den Betrah von<B>3000</B> Hertz voneinander abweichen.
Da es er wünscht ist, dass sämtliche Pfade feste Stel lungen in Intervallen einnehmen, die Viel- faehe dieser Frequenzdifferenz von 3000 Hertz sind, wird #weiterhin eine ungewöhnlich stabile Stromquelle für diese verschiedenen Frequenzen benötigt, um durch Modulation auf einen höheren Trägerstrom zwei Fre quenzbereiche herzustellen, die genauer von einander getrennt sind, als dies bei der Ver wendung zweier unabhängiger Frequenz quellen möglich wäre.
Wird, mit andern Worten, die Trägerfrequenz c für den ersten Modulator durch einen Oszillator zugeführt, so kann die Trägerfrequenz c - 3000 (oder c + 3000) dadurch erzielt werden, dass die Trägerfrequenz c mit einer Frequenz von 3000 Hertz, welche von einem sehr stabilen Oszillator zugeführt wird, moduliert wird.
High-frequency telecommunication transmission system. The present invention relates to a high frequency signaling transmission system in which a plurality of concentric conductors, which are prahtiseh isolated from one another by air, form a transmission path for a broad frequency band, with X means being available to the available wide frequency band to be used.
In the case of television equipment in particular, there has been a need for transmission line systems with very broad frequency ranges.
-While individual telegraph paths require a few hundred hertz at most and telephone paths may require a few thousand hertz, in order to ensure a reasonable degree of detail in the images, television needs traversing bands hundreds of thousands of hertz wide.
At the same time it is of course possible, with a transmission path that meets the needs for television, to divide a very broad frequency band into perhaps hundreds of telephone paths.
The types of transmission line systems that are currently in use do not meet the television requirements for transmission over long distances, which may have to be expected.
For example, fork-leg circles with their thin-wire, high-capacitance pairs result in paths with a relatively low frequency range and high attenuation.
They are ideal to a certain extent where the traffic needs many paths of the Spre.chfrequenizbereich. and where amplifiers can be inserted frequently enough, @are unsuitable for transmissions of broad frequency bands.
Due to the greater distance between the wires and the thicker conductors, overhead line circuits result in a wider frequency transmission area, which meets the needs of carrier telephone systems with three or four paths and perhaps even modest long-distance connections. They are, however, subject to two inextricably linked with their essence and weight the restrictions.
The first is the fact that the shunt connection losses due to the special insulation conditions that exist in overhead lines depend on the weather. As a result, the problems relating to the stability of the transmission are of great importance, particularly in connection with the use of higher frequencies. The second inherent deficiency is the propensity to interfer.
The widespread electro, magnetic and electric fields caused by the construction of the overhead line make it difficult to prevent crosstalk between couples who are in the immediate vicinity and make it difficult 'h circuit, relatively sensitive to external interference, high current noises, static disturbances, etc.
In this latter respect, the overhead line is inferior to the cable system with its tightly bound, tightly shielded groups of conductors.
It may be mentioned that a broad frequency range can of course be transmitted wirelessly, especially when using the shorter ones. Waves .. The wireless: “Transmission with short waves, however, is subject to the fact that only one frequency spectrum is accessible to the whole world, as far as the reliability and stability of the transmission and the interference are concerned, as well as tufo.lge , significant limitations.
As a result, it would be extremely advantageous for the further development of telecommunications technology if it were possible to use such wide frequency ranges in more or less self-contained wire transmission paths that are protected against external electrical influences and that are distributed over their length Interval amplifiers can be inserted to transmit.
In the case of cable circuits, the frequency range used has so far exceeded approx. 5000 hertz is not, however means are known by which it becomes possible to use frequencies up to 8000 hertz and some consideration has been given to the use of even higher frequencies of up to 20,000 or 30,000 hertz . A range up to approximately <B> 30,000 </B> Hertz is currently used in overhead lines, and it is allowed to wait
that in the future the use of frequencies up to perhaps 50,000 or 60,000 Hertz will be economically justified. It seems that these frequency ranges depend on the needs of a television system that guarantees an adequate level of detail for all purposes, as well as the needs of remote photography and cinematography, which require bar widths from 200,000 to over a million Hertz , are far away.
The system according to the present invention allows a wide frequency band to be carried over.
The line can be made semi-flexible and provides one. Support rope, like any. Ordinary above-ground cable, fixed above ground on a pole line, or it can be more rigid and laid underground in a pipe.
Various exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the overall system, FIG. 2 shows a section through the concentric conductor arrangement that is used, FIGS 9, curves,
which illustrate the characteristic features of the ladder systems, Fig. 10, 11, 12 and <B> 13 </B> are schematic diagrams showing the various ways in which intermediate amplifiers can be connected in the concentric conductor system, FIG. 14, a schematic diagram,
which represents another of the overall system according to the invention, FIG. 15 shows a diagram which shows the Trä.gerwellen- end apparatus, which is associated with the concentric conductor system, FIG. 16 shows a similar diagram which shows how double modulation and Demodulation can be used,
to divide the available frequency band into a large number of carrier paths, FIGS. 17 and 18 are schematic diagrams showing how tandem 3-modulation and D-emodulation equipment can be used to divide the available frequency band into carrier paths 19 is a detailed diagram of the modulation device.
which is used in connection with FIG. 17 and FIG. 20 a. Detailed: circuit diagram of 1) cmodulationsa:
arrangement used in conjunction with Fig. 18. Overall system. An embodiment of the system according to the invention is shown schematically in FIG. The concentric conductor structure here has two sections Li and L2 with an intermediate amplifier R and the end apparatus at the ends.
To illustrate the various optional uses of such a transmission path, latches Ji and J2 and plugs Pi, P'i, P2, P'2 are shown at the ends, through which the concentric conductor can be connected to any of the various sets of end devices, which by means of suitable filters, modulators, demodulators, etc., which are described in more detail below,
Divide the entire available frequency range according to the particular desired use.
Examples of two sentences of End: appara.- i.uren are shown schematically. A set includes television sets TVi and TV2 for a very wide frequency band, which covers the entire frequency spectrum. of the concentric conductor structure: can take.
The plugs P'i and P'2 are used to connect these <B> devices </B> to the transmission line. Another end device comprises carrier-wave telephonic end arrangements CTi and CT2, which can be arbitrarily connected to the transmission line by means of plugs Pi and P2.
In the case. a carrier wave telephone equipment can with a total frequency spectrum of, for example, 500,000 Hertz, which is available for transmission in any direction. and provided that a u el sub-bandwidth of 8000 Hertz is available for transmission in each direction for each path, a total of a little more than 150 telephone paths are arranged.
The proposed type of structure is therefore comparable to the ordinary long-distance cable in terms of its transmission capacity in the case of long-distance transmission.
As shown in FIG. 2, the transmission conductor comprises an outer tubular conductor 10 made of copper or other conductive material and a second tubular conductor 12 which is arranged concentrically with respect to the tube 10.
The conductors are arranged in such a way that one of the tubular conductors serves as a return line for the other and not just as a shield. In order to ensure that the attenuation at high frequencies is low, the leakage between the conductors must be reduced to a minimum.
Since the dissipation loss is due to the nature of the dielectric which is arranged between the conductors, the dielectric must consist mainly of air, since in this case no dissipation occurs. Accordingly, the two conductors are kept in the correct concentric relationship by means of distanced dielectric disks 14 and are kept out of mutual electrical contact.
These disks are arranged at a suitable distance from one another and are made as thin as the necessary mechanical strength allows, and consist of a dielectric with a small loss angle and a low dielectric constant. As a result, the dissipation loss (which comprises a large part of the attenuation in a normal overhead line installation) can be made so small that it is practically negligible.
For example, hard cast iron or, in particular, pyrex glass or isolantite can be used to manufacture the insulating panes 14. Transmission parameter. As will be explained later, a conductive system of this type is practically free of external interference, even if the outer conductor is grounded. As a result, it is possible:
To fix the concentric conductor arrangement on the metal supports of a normal above-ground cable system or to dig the arrangement directly into the ground or to lay it in a pipeline, as is used for the underground cables.
No insulation is required between the outer conductor and any externally conductive systems to prevent interference. Insofar as it affects the transmission, the isolation of the system is therefore completely limited to the space between two concentric conductors.
If the outer conductor is made watertight, it changes that the leakage that occurs as a result of the dielectric from which the panes 14 are made is not influenced by the weather and the surfaces of the dielectric panes suffer over time no damage n as a result of accumulation of dirt or other foreign substances.
The dissipation loss of the system is consequently limited to that dissipation loss which can be attributed to the dielectric material of which the panes are made, as occurs as long as the panes are new, clean and dry.
If pae'sen (d good dielectric material is used, the dissipation loss, which occurs as a result of the support disks, is practically negligible, and if a material with a very low loss angle and low dielectric constant is used,
the attenuation factor that can be attributed to the derivative is so small that it can practically be neglected. With ordinary overhead line constructions (which at high frequencies: the lowest attenuation of all construction types that are used in telephone technology:
are currently used, have) the attenuation that occurred as a result of the dissipation losses was very large and increases almost indefinitely in wet weather. With the present type of construction this is what happens. The damping factor is of very little importance and any damping that can be traced back to this factor is constant and not changeable as a result of different weather conditions.
With the usual type of conductor system, both overhead lines and cables, in which a solid wire serves as a return line for another solid wire, the attenuation component that occurs as a result of the conductor resistance is of great importance at high frequencies.
As is well known, where a solid conductor is used, when the frequency increases, an ever larger part of the current tends to flow at or near the surface of the conductor, so that at high frequencies the conductive material is in the Near the conductor axis only weakly involved in the current conduction. As a result, the conductor resistance increases with frequency, since an increasingly smaller part of the cross-section of the conductor is usefully used.
If the same amount of conductor material is arranged in the form of a relatively thin shell, the resistance at any given high frequency is greatly reduced, since almost all of the conductor material now effectively participates in the current flow.
In the conductor system shown, both conductors have, since they are made of thin, hollow sheaths, at high frequencies under the influence of the skin effect, a much lower resistance than a normal transmission circuit, which consists of two solid wires and the like Cross section has on.
Indeed, in a system of concentric conductors as described here, the current tends to flow more and more on the inner surface of the outer conductor and on the outer surface of the inner conductor due to the well-known skin effect at higher frequencies sweet. The consequence of this is that although the component of the attenuation which can be attributed to the resistance of the conductor increases with the frequency, the ratio of the increase is significantly lower than in the case of an overhead line.
In the construction described above, one component of the attenuation that is attributable to the dissipation losses or the so-called shunt effect is reduced to practically negligible quantities because.
The dielectric between the conductors, which consists mainly of air and the other dielectric used, causes only a small dissipation, while the other attenuation component, namely the one that is due to the conductor resistance or the so-called series effect. compared to the usual type of ladder system, is very reduced at a given frequency.
The curve of Fig. 4 shows the calculated. Attenuation frequency characteristics for a section of concentric conductor circuit of a hundred miles. Length, which can rather be viewed as an intensifying field. In calculating the data for this curve, the outer diameter of the outer conductor was assumed to be 21-1 inches and the thickness of the conductor wall 0.1 ". The ratio of the inner diameter: of the outer conductor to the outer diameter of the inner conductor is 3.6: 1.
The insulation was calculated based on the assumption that the dielectric used was air and spacer washers, which were arranged at a mutual distance of five feet. The spacer washers, however, have a very weak influence on the calculated results.
From the curve of FIG. 4 it can be seen that the damping; is on the order of 60 decibels at a frequency of one million hertz. If the structure were an overhead line pair of equal length, this same attenuation would have occurred at a frequency of approximately 150,000 Hertz and in the case of a single pair of a usually pupinized long-distance cable, the same attenuation would have been achieved at a frequency band of only 5000 Hertz width.
This clearly shows the great superiority of the concentric conductor when viewed from the point of attenuation. Another of considerable importance, especially in connection with the distancing of amplifiers in a very long circuit or with the size of the amplifiers that Urerden needs to remove the interference, is the capacity of the liter:
for external noises or crosstalk. In this connexion: the curves of FIG. 3 are of particular interest. They show the decrease in crosstalk at the far end between two parallel conductor systems when the frequency is awake.
The upper curve shows, based on the left-hand scale, the loss in decibels between the current entering the interfering circuit in a given amplifier section and the crosstalk current emerging from the interfering circuit at the opposite end of the same amplifier section, i.e. alsto @ what is known to the experts as "corrected crosstalk at the far end of the line" in general. If!,
If the attenuation of the amplifier section (which is shown by the lower curve in connection with the right-hand scale) is subtracted from this amount, a value is obtained that is the most distant as uncorrected crosstalk. End is known (one measure of the largest crosstalk - at the distant end), which in normal cable sections with increasing frequency gets worse and not better, as in the present case.
At <B> 1500 </B> Hertz, for example, the corrected crosstalk is 80 decibels at the far end and has improved to 100 decibels at 5500 Hertz, which is an improvement-in of about 20 decibels or a volume improvement of '. \ T-even.speaking 10: 1 means. In contrast to this, a small increase in gain of around 3 decibels, read from the curve below, has to be offset, so that there is a total reduction of 17 decibels.
This progressive decorative improvement of the crosstalk with increasing frequency continues to have a proportional effect in the reduced capacity of the system to absorb other things: speech at the near end and noises such as those caused by power lines. The average side-talking at close range.
As is well known, the end is linked to the uncorrected crosstalk at the far end via a function that shows an improvement in the crosstalk with increasing attenuation, so that it goes without saying that in the present case the crosstalk at the near end also gets better as the frequency increases.
As can be seen for the slide, mamm, this is the case, even if the gain of the amplifier is taken into account (i.e. if the loss represented by the lower curve is subtracted a second time from the upper curve) . In this way, it is possible to deduce from this figure that the crosstalk at the near: end of the system as a whole, i.e. the cable and the amplifier, contrary to common experience, improves with increasing frequency.
Similarly, the same curve can be used as a measure of the noise introduced into the system from external sources, in which case obviously the difference between the above and below curve is the quantity of interest, since the upper curve represents the noise voltage. which is received at the end of the cable in decibels below: the interfering voltage, and the lower curve represents the gain mali.
This improvement with increasing frequency is a fact of unusual importance due to its influence on the permissible amplifier distance and the size of the amplifier required, as mentioned above.
These special curves: are only Abis. 10000 Hertz, because the theoretical crosstalk or interference sensitivity curves for even higher frequencies are so low that they show inexplicably small values compared to current technology.
In fact, seem there. the permissible amplification graph.de for the current overhead line or cable circuits by .the line noises and .the load capacity of the vacuum tubes are determined as lower and upper limits, in concentric conductor systems prospects for the use of greater degrees of amplification, for example 100 decibels or -more (as opposed to 30 to 45 decibels for overhead lines or cables) to be available, so that crosstalk in the offices or even the resistance noise?
which occur as a result of thermal movements1, the practical limits: the degree of reinforcement can be determined.
Thus, the conductor sections between the amplifiers can be of such a length that the attenuation of the amplifier sections at least i, s for the highest transmitted frequencies are greater than the values that are usually from the standpoint of the line noise and the crosstalk at the near end as be considered admissible, that means approximately 70 decibels.
In order to understand why this type of ladder system is free from interference, it must be; that the interference between any two electric circuits is due to the fact that: one electric circuit is either in the electric or magnetic or both fields of the other electric circuit. As far as the magnetic skin is concerned, two conductors a and b with a circular cross-section and which are arranged next to one another are considered, one serving as a return line for the other.
This ladder: are shown in the Schulte in Fig. 6 represents. The lines of force of the magnetic field surround each conductor and are in the space between them. two ladders huddled together. In. every other line system that runs at a point where the conductors of such another system are intersected by these lines of force, crosstalk currents are induced by the conductor system a-b.
If no two conductors 10 and 12 in the form of hollow, concentrically arranged jackets, as shown in Fig. 5, are in front of, and the one as a return line for the; serves other purposes, every conductor is yellowed by magnetic lines of force, each subsequent line of force having a larger radius and all lines that are generated by the current in a particular conductor, e.g. 12, outside this. Head lie.
Since the current goes in one direction through the; Conductor 12 and flowing in the opposite direction through the conductor 10, the lines of magnetic force, which are due to: the current through the conductor 12, run in one direction, as indicated by the arrows, while those through the current flow in the line 10 .sind are, in: run in the opposite direction.
A consideration of FIG. 5 shows that some of the lines of force which can be traced back to the current in the conductor 12 lie within the conductor 10, but none lie within the conductor 12. On the other hand, all lines of force that can be traced back to the current flow in the conductor 10 run outside of the aforementioned; Conductor and the two magnetic fields that are generated by the currents flowing in the two conductors:,: counteract each other. Outside the conductor 10.
The resulting magnetic force field outside the. Conductor 10 is very low as a result and the only effective magnetic field is in the space between the conductors. Since the external magnetic field is very weak, it is evident that in another conductive; Plant outside the conductor 10 no noticeable amount of crosstalk interference from the lei border system 10, 12 is generated.
As far as the electric field is concerned, the field distribution in the case of two parallel conductors a and b, as shown in FIG. 8, is shown, and it can be seen that in any outer conductor, the lines of force between a and ti is cut, crosstalk is induced: is.
In the case of two concentric conductors 10, 12, however, the electric field that is generated by currents flowing in the two conductors lies entirely between: the adjacent surfaces of the two conductors, as shown in FIG .
No outer conductor can be created by any electrical lines of force that flow through the current flowing in the conductor 12 back and forth in the conductor 10 or vice versa, and as a result, as far as the electric field is concerned, no external conductor can be generated Interference can be initiated.
The concentric arrangement not only has the advantage that it practically does not generate any external fields that could cause interference in other circuits, but it is also practically free from interference that can be traced back to external circuits. For example, with regard to FIG. 9, it is assumed that some external force is producing a field as shown by the arrows. The lines of force that intersect the two concentric conductors create voltage differences between points on the two conductors.
For example, consider points c and d, whose: one on the outer surface of the conductor; 12 and the other on the inner Oberflä.chea des: conductor 10 lies. The lines of force that intersect the two conductors create an induced electromotive force between these points, the direction and size of which is shown by the arrow c-d.
Since the same number of lines of force intersect the two conductors on opposite sides of the diagram, there is: a voltage difference, represented by the arrow c'-d ', between points c' and d_. ' generated. The induced voltage c-d strives, however, to generate a current flow which is equal to and opposite to that generated by the voltage difference at the point c'-d ', so that an equalization is achieved.
As a result of the symmetry of the conductive systems with respect to the intersecting lines of force :, all voltage differences that are induced between any two other points are. equalized by equal voltage differences induced at the corresponding points on the other side, so that if the interfering field is evenly distributed over the transverse surface of the ladder system (as would be the case if the interfering source is not too close to the system) ,
practically no interference effect in d-ir guide the system 10, 12 results. While the above explanation only related to fields perpendicular to the axis of the system, field components parallel to the axis also do not cause any interference. This is due to the fact that the skin effect in the outer conductor provides protection against such fields.
As noted earlier, the concentric conductive system is free from external interference even if the outer conductor is grounded, and as a result there is no need to isolate the outer conductor from metallic supports if it is installed like an overhead cable , or to insulate against the earth, if it is embedded in a 4Einepi pipe system.
The reason for this is that an earth return circuit causes noise as a result of the fact that a wire that is attached to "the earth" forms a loop with the earth, which stray fields can wrap around.
However, it goes without saying from FIG. 9 that if the outer conductor is grounded like 10, so that it serves as a grounded return line for the pipe 12, only the space between the two concentric conductors takes up the stray fields as a loop can be considered. As a result, as explained in connection with FIG. 9, practically no interfering currents are induced in the conductors 10, 12.
Amplifying circuits. There is the particularly interesting possibility that the amplifier in a system of this type in a set of tubes can either use the paths of very broad frequency bands, such as those required for television, or hundreds of paths with a narrower band for ordinary telephone or Telegraph purposes, can transmit.
Since the system can be operated at "rather low transmission levels" due to its low level of noise, and due to the other transmission parameters mentioned earlier, it is possible in some cases to use the output amplifiers or intermediate amplifiers Of course, if: this is necessary, power tubes can also be used which in practice have an exit load capacity of the order of hundreds and even thousands of watts.
It can happen in certain: cases. in the. Repeater stations have proven to be economical: to break up the entire frequency band into a few main sub-bands and to route them individually through separate amplifiers.
Various amplifier arrangements are shown in Figures 10, 11 and 12; shown. 10 shows a concentric two-wire system in which the frequency band is divided into two parts for transmission in opposite directions.
The amplifier arrangement includes filters REF to <I> BEF '</I> and RWF to RWW' for separating the oppositely directed frequency groups. A high gain amplifier RE amplifies the frequency band that is transmitted from west to east, and a corresponding amplifier RII 'amplifies the band or the <B> group </B> of sub-bands that are transmitted from east to west.
Attenuation distributors REE and <I> RUTE </I> v @ = well-known types are assigned to the amplifier as shown in order to obtain the relative gain required for the various parts of the frequency band that are transmitted through the various amplifiers The degree of compensation is determined by the relative damping and noise levels at different frequencies.
I'ig. 11 shows a concentric conductor system for four-wire operation, that is to say with separate concentric conductor pairs. for transmission in opposite directions. With this arrangement, the use of filters to separate the opposite transmission direction becomes superfluous. It -should: especially in connection with.
In the case of four-wire operation, it should be mentioned that, if amplifier points are arranged far apart, in order to take advantage of the very high degree of amplification, which is the result of the favorable line dimensions mentioned above.
is permissible, the important problem is to largely separate the opposite transmission directions in each repeater in such a way that the crosstalk in the repeater stations is reduced.
The present large difference in the transmission level, as well as the fact that no frequency separation, which would require a selectivity factor, is possible, makes an unusually complete shielding of the east-west amplifier circuit from the west -East amplifier circuit required.
For this purpose, each amplifier unit can be arranged in a separate closed metallic space or housing, as shown schematically in dashed lines in FIGS. 10, 11 and 12. FIG. If desired, the same construction can be used for the end device.
Fig. 12 of the drawing illustrates an arrangement for traffic in both directions in a multi-conductor circuit, wel che comprises three concentric tubes, the innermost and middle tube as a metallic conductor for one direction and the outer and middle tube as: path for the opposite Direction serves.
Since with the high frequencies for one direction of transmission the currents flow on the outer surface of the innermost conductor and on the inner surface of the middle conductor and for the other transmission direction on the outer surface of the middle conductor and the inner surface of the outer conductor, the middle conductor can be used for the paths in both directions,
without noticeable crosstalk between; the two directions takes place, and practically as if the middle conductor, instead of being made as a solid tube, from. an inner and outer jacket with an intermediate insulating layer.
Fig. 13 illustrates a further over carrier arrangement. Each transmission direction is separated into different groups by several filters such as REFi, REF2 etc. and RWFi, RWF2 <B> ETC. </B> in order to enable a number of separate amplifiers for the different frequency ranges.
In the case of operation in a single direction, it is not necessary that the areas of the filters REFi, REF2, etc. are precisely defined adjacent to one another. However, it is desirable that the boundaries of the filters overlap sufficiently and such; merge smoothly so that none of the transmissions is impermissibly attenuated.
End equipment. The end equipment required to enable the effective use of the soft frequency spectrum carried by the concentric conductor system requires the solution of important particular problems. The optional use of different end devices is already with reference to Fit. 1 has been described.
An arrangement for simultaneous. Transmission of television and telephone streams is shown schematically in Fig. 14 :. In this figure, people at both ends of the circuit are able to communicate with one another by means of the telephone path, as well as communicating with one another via the television set, which comprises transmission equipment TVT1, TVTz and reception equipment <I> T </I> 6'R1, TVRs to see.
This requires the simultaneous use of three frequency bands, the speech band, which is used for the speech directions: and which is separated by the coil chains LPF1 and LPFz at the terminals, the television structure for one direction which is through. the band filter BPF1 and BPFz is screened out, and the television band for the other direction,
which is screened out by the condenser chains HPF1 and HPF2. This arrangement would have a similar separation of frequencies. required by filters for the purpose of separate amplification in amplifier points. A concentric conductor for separate groups could of course optionally be connected to carrier end equipment and so on
a set of bearer phone paths terminated by CT1, CTz, etc.
The television equipment TVT1, TVR1, etc. at the end of the line can be of any well-known type. A suitable television set for the stated purpose is given in a treatise on television contained in the Bell System Technical Journal of October 1927, Volume 6, dir. 4, on strings 55.1 to <B> 652 </B>, is described,
from page <B> 560 </B> on, particular reference is made to the work by Frank Gray, J. W. Horton and R. C. Mathews.
The separation of the various paths of the educational path telephone system can be carried out as illustrated in FIG. Here each path has its own transmit and receive band filters, such as JIBF1, DBF1 bf> i-, the filters mentioned are narrow frequency bands of a few thousand periods, each of which is contained in the broad frequency spectrum,
to pick out. The transmission and reception bands are preferably separated and grouped in such a way that reinforcement is made easier at the ends and transmitter points. For example, the transmit and receive paths are grouped by directional filters such as DFE and DFU 'so that a common amplification of a group of paths is made possible by amplifiers such as TTA and TR.4.
Modulators and demodulators of known types are provided for each path, as indicated in the drawing, and the receiving and transmitting paths, as can be seen from the figure, are connected in pairs to two-wire terminals by equalizing transformers, as shown is.
The problem for the paths to access bands of a few hundred or a few thousand hertz width in a total range of, for example, one million or two million hertz liera, is, however, not easy to implement effectively using a simple band filter directly at the line carrier frequency. This is due to the relative ineffectiveness of filter circles in which the band to be selected is small compared to the absolute frequency at which the election is to take place.
For this reason, double modulation and double demodulation should be more desirable. A corresponding arrangement is shown in FIG. In this system, the process can be viewed as having different stages at each end.
Viewed from the line circuit of the concentric conductor, the first stage separates the oppositely directed path groups into two general groups by means of coil and condenser chain direction filters DFE and DFT4 '. For example, as shown, would be in the circuit of a bon-centric conductor, which can transmit 2000 kilohertz for example,
the frequency group from 0 to 1000 kilohertz for one direction and the group from 1000 to? 000 kilohertz for the other direction.
The second stage consists of using band filters such as MBFa, DBFa etc. to divide the main groups into sufficiently wide subgroups of, for example, 21000 Hertz width. Beyond these band filters, there are modulators for the second stage, such as purple, in the case of a transmitter group and demodulators for the first stage such as <I> Da </I> in the case of a reception subgroup.
The demodulators mentioned serve to lower the frequency, so that while the band of 21 kilohertz, which takes up a bandwidth somewhere in the broad frequency spectrum during transmission via the conductor system, the frequencies are lowered after demodulation that a band of the same width is created, but its lower limit is 0.
On the other hand, the modulator for the second stage raises a band, which consists of a group of sub-bands, the lower limit of which is frequency 0, to a desired point in the frequency spectrum at which the above-mentioned group can be transmitted via the concentric conductors takes place.
The next step from the concentric conductor arrangement to the outside comprises the subdivision of the subgroups of, for example, 21 kilohertz into, for example, five individual telephone path bands which, after they have been shifted down, can be separated by band filters of the usual carrier telephone type: This separation is carried out using filters such as JIBFi, DBFi, etc.
Since the corresponding transmission and reception paths are finally transmitted in completely different areas via the concentric conductor, it is possible in this lower frequency stage of the process to use the same frequency band for transmission as well as l @: mpf: ing.
As a result, the modulators, such as 11i, and the corresponding demodulators, such as Di, are fed the same carrier frequency, but a special carrier frequency is used for each two-way path, the different carrier frequencies being about 8000 Hertz apart.
By means of the band filter, the upper side band, which arises in any case with the modulation, is suppressed, so that this is useful for five paths using the five carrier frequencies of 6, 9, 1'-), 15 and 18 kHz bare band extends from about 3 kilohertz to 18 kilohertz, leaving a range of about 3 kilohertz at each end of the 2.1 kilohertz band that allows separation between adjacent groups transmitted over the concentric conductor system to be performed.
Obviously, in the case of telegraph paths, a further demodulation stage would be desirable. .which allows the separation of paths that are a few hundred Hertz apart.
This arrangement is particularly suitable for the use of a carrier frequency feed system which is controlled by a common frequency queue in order to ensure that the carrier frequency intervals are precisely adhered to.
In the case shown in FIG. 16 there is an oscillator 0 at each end with an extraordinarily high frequency stability at 3,000 Hertz.
Using a well-known type of generator <I> HP </I> for harmonic oscillations, the required modulation and demo frequencies of 6, 9, 12, 15 and 18 kilohertz are generated as harmonics of the basic frequency of 3000 Hertz.
These frequencies are selected through a coordinated circuit and amplifier arrangements, such as <I> TG, </I> and, depending on the case, according to the appropriate module authors! or demodulators.
The generator for harmonic oscillations HP also generates a harmonic frequency of 21 kilohertz, which in turn is transformed up by a generator GHP for harmonic oscillations of the second stage. To the carrier currents for the. Medium frequency demodulation or modulation, the frequencies of which are multiples of 21 kilohertz.
These high-frequency carrier currents are in turn selected by matched circuits and amplifier arrangements, which are symbolically represented at the point GTC and are used for transmission to the actual high-frequency modulators and demodulators. As shown, primary sources for 3000 Hertz are arranged at each end station.
If. however, if this is preferred, a single primary source can be used at one end and its current transmitted over the line for use at the other end, where the various carrier currents can be generated by generating harmonic oscillations. Tandem-Modulatioii Another method for separating the paths of a carrier teleplion (or telegraph) system to the. Clamping a concentric conductor is shown in FIGS. 17 up to and including 20.
These figures represent arrangements that can be referred to as tandem modulation systems for transforming up and down. The transmission end of such an arrangement is shown schematically in FIG. An equipment unit is shown here, which comprises an apparatus for up-transforming, a capacitor chain and a coil chain for each communication path, the equipment units for all paths being identical and therefore interchangeable.
For example, the equipment for speech path no. 2 is provided with an apparatus M2 for stepping up, in whose inlet circuit two branches are arranged, one of which has a capacitor chain HPF2 and the other of which has a coil chain LPF2. The outlet circuit of the transformation apparatus is to be connected to the inlet branch of the following unit, which comprises a capacitor chain.
The way it works is as follows: It is assumed. that at 1 a microphone is connected and the speech currents flow through the coil chain LPFi after the Auftransfor- mierungsappa-ratur Mi, which effectively transmits the upper sideband, which corresponds to a carrier frequency of 3000 Hertz, on its outlet circuit.
This has a shift of the band upwards to a position, as in the drawing at A just below the schematic representation of the equipment it is visible. The exit energy of this unit flows through the filter HPT2 of the following unit after the transformation apparatus M2, to which the second voice band is fed at 2. with the second band flowing through the coil chain LPFa.
The transformation apparatus <M2 causes an increase in the frequency by 3000 Hertz and raises; both bands at the same time. 'After this process has been carried out, the belts 1 and 2 can be used in an identical unit that corresponds to the. third conversation path is assigned. merged with a third band, etc., in a row;
where each additional unit transforms the frequencies upwards and adds a new voice band (Fig. 17) until the available frequency range that can be transmitted via the concentric conductor is fully used. The particular advantage of an arrangement of this type is that no filters are required for very high frequencies and that every set of equipment is identical to every other set of equipment.
At the receiving end, as can be seen from FIG. 18, an inverse process takes place. Here, each unit includes an apparatus Dsg, Dgs <I> ..., </I> to transform the received broad band down by 3000 Hertz, the output circuit of the apparatus for downward transformation having two branches, one of which is a channel - divider chain IIPFs9, HPFss ...,
and in the other of which a coil chain LPFse, LPFss <B> ... </B> is arranged. The latter filter transmits the lower voice band, which has been transformed down in its usual range and the condenser chain transmits the remaining bands to the next unit.
In the same way, the next unit transforms the remaining communication bands of the entire band down by 3000 Hertz and allows another frequency band to be picked out in its usual frequency range while the others follow. of the next unit, etc., in tandem, with each equipment unit. carries out a step down of a single band and is identical to every other unit.
The effect of the successive down-transforming and ripening of a speech tape is illustrated by the drawing which can be seen immediately under FIG. 1.
For up-transforming (Fig. 17) and down-transforming (Fig. 18), a simple modulator, in which the supplied carrier frequency represents the amount to which any frequency band can be stepped up or down, can be used, as long as the number of speech bands that are added one after the other do not generate a frequency range that is greater than that of the carrier frequency itself.
However, where the entire bandwidth that has to be handled by the modulator or demodulator circuit is practically greater than the desired increase or decrease, a double modulation method could preferably be used, since difficulties arise in separating the various modulation components. nents occur.
At the transmission end, this method consists in feeding a modulator with a carrier current whose frequency is large compared to the bandwidth that is to be transmitted, separating a sideband and then using a carrier current whose frequency is reduced by an amount equal to equal to the total desired frequency increase (in the present case 3000 Ilertz) is smaller,
than that of the carrier current fed to the first modulator, again modulated or demodulated. In the same way, a double modulation unit can be used at the receiving end, in which the carrier current which is fed to the second modulator differs from that which is fed to the first in that it is reduced by an amount equal to the total desired frequency reduction, is bigger.
An arrangement for transforming upwards, which is suitable for use at the end of the transmission, is shown schematically in FIG. 19. It should be noted that the equipment shown in this figure can be used with any of the apparatuses 311, M2, 113, etc. of FIG. Two modulator tubes 11'l1Yl and MM 'are arranged in tandem.
A frequency range that includes one or more bands can be fed to the inlet circuit of the first tube MM. Assuming that this range of frequencies extends from a frequency <I> f </I> i to a frequency <I> f 2 </I> and that the tube MM continues to be supplied with a carrier frequency, then it is of course, that in the outlet circuit of the tube, in addition to the frequency component c, there is an upper band,
da 'extends from c + f i to <I> c + f2 </I> and a lower, side band that extends from c - <B> f l. </B> to. c - f 2 is enough, occurs. A condenser chain HF is arranged between the outlet circuit of the tube M111 and the inlet circuit of the tube MM ', the cutoff frequency of which is such that all frequencies from 0 to the carrier frequency component c are suppressed, while all frequencies which are practically above c
be transmitted. Immediately, the upper band, which leads from c + fi to c + f 2, is passed by the filter and the entry circuit of the modulator;
MM ', where it interacts with a carrier frequency of c - 3000 Hertz and in the outlet circuit, in addition to the carrier frequency component, there is an upper side bar, which goes from <I> 2c </I> + <I> f </I> i <I > - </I> 3000 to. 2c -f- f 2 - 3000 is enough, as well as a lower sideband which extends from f2 -f- 3000 down to fi + 3000.
On the exit side of the filter LF only the lower sideband from fi + 3000 to f2 -i3000 appears. The overall effect of the whole process is that the originally supplied band from fi to f2 was pushed up by 3000 Hertz.
The corresponding apparatus for down-transforming for a receiving unit, as is shown schematically in FIG. 18, is shown in FIG. Here is. the apparatus is exactly the same as in the case of FIG. 19, except that the carrier frequency which is fed to the modulator 1'1M 'of the second stage is c + 3000 instead of c-3000.
The limit frequency of the coil chain LF can be 6000 Hertz higher than in the case of FIG. 19, in particular if the carrier frequency of the second modulator is close to the upper limit of the lower sideband before the last which is to be allowed through.
Since it is usually desirable to have a carrier frequency which is practically higher than the highest frequency of any lower sideband that can occur, the filter LF in such a case could be identical to the corresponding filter in FIG 19 be made.
The mode of operation is similar to that described in connection with FIG. Assuming that a band extending from <I> f </I> i -} - 3000 to <I> f 2 </I> -; - 3000 is applied to the input circuit of modulator 31M and frequency c is fed to the modulator, frequencies appear in the output circuit of the modulator, which are compiled above the diagram.
The capacitor chain <I> HF </I> then picks out the upper sideband, which comprises frequencies from c -I- fi + 3000 to c -I- f2 -y- 3000, and this band is then used together with the modulator MAI ' the carrier frequency c -i 3,000 supplied.
This. generates 'in the output circuit of the modulator J131' the carrier frequencies: zcomponent and those in the sidebands, which are put together over the output circuit of the modulator. The lower sideband, which extends from fi to f2, is selected and transmitted through the filter LF. while the upper side hand and the carrier frequency are suppressed.
The electric circuit in its entirety has the effect that the band that was originally applied is shifted downwards by an amount of 3000 Hertz.
As already explained, the tandem modulator arrangement has the advantage of a very useful standardization of the apparatus and, furthermore, only two carrier power sources are required for the two types of modulators at the transmitting and receiving end, these two carrier frequencies around the amount of <B > 3000 Hertz differ from one another.
Since he wants all paths to take up fixed positions at intervals that are a multiplicity of this frequency difference of 3000 Hertz, an unusually stable power source for these different frequencies is still required to modulate two frequency ranges to a higher carrier current to produce that are more precisely separated from each other than would be possible when using two independent frequency sources.
In other words, if the carrier frequency c for the first modulator is supplied by an oscillator, the carrier frequency c - 3000 (or c + 3000) can be achieved by setting the carrier frequency c at a frequency of 3000 Hertz, which is from a very stable oscillator is supplied, is modulated.