DE1017276B

DE1017276B - Arrangement for measuring the position of impedance irregularities in telecommunication cables

Info

Publication number: DE1017276B
Application number: DEC6017A
Authority: DE
Inventors: Jean Bourseau; Georges Comte
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1951-06-28
Filing date: 1952-06-26
Publication date: 1957-10-10

Description

Anordnung zum. Messen der Lage von Impedanzunregelmäßigkeiten in Fernmeldekabeln Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Lage von Impedanzunregelmäßigkeiten in Fernmeldekabeln.Arrangement for. Measuring the location of impedance irregularities in communications cables The invention relates to an arrangement for measuring the position of impedance irregularities in telecommunication cables.

Um Messungen dieser Art durchzuführen, verwendet man zur Zeit Impulsgeräte. Pulse devices are currently used to carry out measurements of this type.

Bei diesen Geräten gibt ein Sender an den Eingang des zu prüfenden Kabels eine Reihe von Impulsen, von denen jeder sehr steile Anstiegs- und sehr steile Abstiegsflanken besitzt, die von einem, in bezug auf die Wiederkehrperiode der Impulse sehr kurzen Intervall unterbrochen sind; diese Wiederkebrperiode wird dagegen länger gewählt als die Zeit, die zur Ubertragung des Impulses bis zum entfernten Ende des Kabels und für seine Rückkehr durch Reflexion bis zum Kabeleingang erforderlich ist; eine aus einer Brücke oder einem Differentialtransformator bestehende Ausgleichseinrichtung gibt den Impuls auf das zu prüfende Kabel und gleichzeitig in ein Netzwerk, dessen Impedanz so geregelt ist, daß die Eingangsimpedanz, die das Kabel hätte, wenn es fehlerfrei wäre, wiedergegeben wird man entnimmt also am Ausgang dieser Ausgleichseinrichtung eine Echospannung, die durch die aufeinanderfolgenden Reflexionen des Impulses an den verschiedenen Hindernissen erzeugt werden, auf welche der Impuls beim Durchlaufen des Kabels trifft. In these devices, a transmitter is connected to the input of the device to be tested Cable a series of pulses, each of which is very steep ascent and very steep Has falling edges that of one, with respect to the return period of the pulses very short interval interrupted; however, this recurrence period becomes longer chosen as the time it takes to transmit the pulse to the far end of the Cable and required for its return by reflection to the cable entrance is; a compensation device consisting of a bridge or a differential transformer gives the impulse to the cable to be tested and at the same time to a network whose Impedance is regulated so that the input impedance that the cable would have if it were would be error-free, is reproduced, so one takes from the output of this compensation device an echo voltage created by the successive reflections of the pulse the various obstacles generated by the impulse when passing through of the cable.

Man nimmt im allgemeinen an, daß die von einem Hindernis, das sich im Abstand x vom Kabeleingang befindet, erzeugte Echospannung der Ableitung des Wellenwiderstandes Zx des Kabels an dieser Stelle in bezug auf die Dauer der Ubertragung der Spannung bis zu diesem Punkt proportional ist oder, was dasselbe ist, der Ableitung dieses Wellenwiderstandes in bezug auf die Abszisse x deses Punktes. dZ(x) Diese Ableitung bestimmt den Reflexionsdx faktor des Kabels und läßt einen Schluß auf die über tragungsgüte des Kabels zu. It is generally believed that there is an obstacle in itself is at a distance x from the cable entry, generated echo voltage of the derivation of the Characteristic impedance Zx of the cable at this point in relation to the duration of the transmission proportional to the voltage up to that point, or what is the same, to the derivative this wave resistance with respect to the abscissa x of this point. dZ (x) This Derivation determines the reflection factor of the cable and allows a conclusion the transmission quality of the cable.

Es wäre aber jedenfalls wichtiger, den örtlichen Wellenwiderstand Z (x) an jeder Stelle des Kabels zu kennen, statt der Ableitung dZ(x) weil gerade die Regelmäßigkeit dieser örtlichen Impedanz in erster Linie die Ubertragungsgüte beeinflußt. In any case, it would be more important, the local wave resistance Knowing Z (x) at every point of the cable instead of the derivative dZ (x) because straight the regularity of this local impedance primarily affects the transmission quality influenced.

Es wäre daher an Stelle der gebräuchlichen Impulsgeräte ein Gerät viel nützlicher, das unmittelbar, durch eine Messung bei Stoßbetrieb (Einschwingzustand), das Diagramm der örtlichen Impedanz eines Kabels an jeder Stelle wiedergeben würde. Es würde außerdem den Vorteil aufweisen, daß es Ergebnisse liefert, die man unmittelbar mit den Ergebnissen vergleichen könnte, welche durch die frühren Meßmethoden bei Dauerbetrieb erhalten werden, die immer noch als Kontrollmaßnahme von Wert sind, während die Impulsgeräte durch keine andere Methode wirksam kontrolliert werden können. It would therefore be a device instead of the usual pulse devices it is much more useful that this can be done directly, through a measurement during burst operation (transient state), would represent the diagram of the local impedance of a cable at each point. It would also have the advantage of providing results that are instantaneous could compare with the results obtained by the earlier measurement methods Continuous operation that is still of value as a control measure, while the pulse devices cannot be effectively controlled by any other method.

Da die Prüfung eines Kabels durch Impulse auf der mathematischen Ableitung d (z) der örtlichen Impedanz Z (x) beruht, erkennt man, daß eine die örtliche Impedanz Z (x) unmittelbar anzeigende Vorrichtung ein Signal benutzien müßte, dessen mathematische Form das Integral eines Impulses darstellt, d. h. ein sogenannter »Einheitssprung«. Since testing a cable by pulses on the math Derivation d (z) of the local impedance Z (x) is based, one recognizes that one is the local Impedance Z (x) directly indicating device would have to use a signal whose mathematical form represents the integral of a momentum, i.e. H. a so-called "Standard jump".

Es sind zum Messen der Lage von Impedanzunregelmäßigkeiten an Kabeln bereits Anordnungen bekanntgeworden, die mit einer Differentialschaltung arbeiten. An den Eingang dieser Schaltung wird hierbei eine wiederkehrende Folge von Impulsen mit steifen Flanken zugeführt und einerseits das zu untersuchende Kabel und andererseits ein-Anpassungsnetzwerk. verbunden. Die Impedanz dieses Anpassungsnetzwerkes- stimmt mit der Eingangsimpedanz des Kabels überein, und der Ausgang der Differentialschaltung wird über einen Verstärker an die kblenk platten einer Kathodenstrahlröhre geführt. Die Ho-rizontalablenkplatten dieser Röhre werden an einen Zeeitbasisgeber angeschlossen, der durch diese Impulse gesteuert wird, so daß die Abszissen der auf dem Röhrenschirm erhaltenen Kurve ein Maß für die vom Kabdanfang gerechneten Entfernungen der verschiedenen Kabelpunkte darstellen, während ihre Ordinaten ein Maß für die Kabelimpedanz an diesen Punkten sind. They are used to measure the location of impedance irregularities on cables already become known arrangements that work with a differential circuit. A recurring sequence of pulses is applied to the input of this circuit fed with stiff edges and on the one hand the cable to be examined and on the other hand a matching network. tied together. The impedance of this matching network is correct with the input impedance of the cable, and the output of the differential circuit is fed via an amplifier to the kblenk plates of a cathode ray tube. The horizontal deflection plates of this tube are connected to a time base transmitter, which is controlled by these pulses, so that the abscissa is on the tube screen obtained curve is a measure of the distances of the various distances calculated from the beginning of the Kabd Represent cable points while their ordinates a measure for that Cable impedance at these points are.

Fig. t der Zeichnung zeigt die Grundschaltung solcher bekannten Anordnungen und die Ergänzungen durch die Erfindung; Fig. 2 bis 5 zeigen Diagramme von Kurven in Verbindung mit der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung. Fig. T of the drawing shows the basic circuit of such known arrangements and the additions made by the invention; Figs. 2 to 5 are graphs of curves in connection with the mode of operation of the arrangement according to the invention.

Zunächst soll die bekannte Schaltungsanordnung ohne die Ergänzung durch die Erfindung erläutert werden: Dort befinden sich ein Generatorl, welcher ein Signal mit periodischer Wiederkehr liefert, und ein Differentialtransformator 2, der durch eine abgeglichene Meßbrücke ersetzt werden kann und der zwei Sekundärwicklungen 3 und 4 besitzt. An die Wicklung 3 ist das zu prüfende Kabel 13 angeschlossen, und an die Wicklung 4 ist eine Nachbildung 5 angeschlossen, deren Eingangsimpedanz derjenigen des fehlerfreien Kabels 13 gleich ist. Ein Verstärker 6 nimmt die Spannungen auf, die durch die Echos infolge der Unregelmäßigkeiten des Kabels entstehen, verstärla sie und überträgt sie auf die für die vertikale Ablenkung dienenden Platten einer Kathodenstrahlröhre 7, deren Platten für die horizontale Ablenkung eine Spannung erhalten, die proportional zu der Zeit ist, jedoch periodisch auf ihren Ursprungswert zurückkehrt und von einem Zeitbasisgeber 10 geliefert wird. Das entfernte Ende des Kabels 13 ist außerdem mit einer Nachbildung 8 verbunden, die der Nachbildung 5 entspricht. First, the known circuit arrangement without the addition be explained by the invention: There is a generator, which provides a signal with periodic recurrence, and a differential transformer 2, which can be replaced by a balanced measuring bridge and the two secondary windings 3 and 4 owns. The cable 13 to be tested is connected to the winding 3, and a replica 5 is connected to the winding 4, the input impedance of which is the same of the healthy cable 13 is the same. An amplifier 6 receives the voltages caused by the echoes as a result of the irregularities of the cable, amplify and transfers them to the plates used for vertical deflection Cathode ray tube 7, the plates of which have a voltage for the horizontal deflection which is proportional to the time, but periodically to its original value returns and is supplied by a time base transmitter 10. The far end of the Cable 13 is also connected to a replica 8, the replica 5 is equivalent to.

Die wiederkehrende Impulsfolge besitzt hierbei nur einseitig gerichtete Impulse, also negative oder positive. Die an die Kathodenstrahlröhre übertragenen Signale weisen somit einen endlichen Mittelwert auf, wodurch besondere Mittel, insbesondere ein Gleichstromverstärker notwendig wird, um die Verzerrungen der Signale auf dem Übertragungsweg aufzuheben und zumindest klein zu halten. Die Verwendung eines üblichen Wechselstromverstärkers ist nicht möglich. The recurring pulse sequence has here only one-way direction Impulses, i.e. negative or positive. The transmitted to the cathode ray tube Signals thus have a finite mean value, which means that special means, in particular A DC amplifier is necessary to reduce the distortion of the signals on the Abolish the transmission path and at least keep it small. The use of a usual AC amplifier is not possible.

Weiterhin ist es nicht möglich, den quadratischen Mittelwert der Signale auszunutzen, um den mittleren Wellenwiderstand der zu prüfenden Leitung dadurch zu bestimmen, daß auf das Minimum des quadratischen Mittelwertes eingeregelt wird.Furthermore, it is not possible to use the root mean square value of the signals to exploit the mean wave impedance of the line to be tested to determine that it is regulated to the minimum of the root mean square value.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird gemäß der Erfindung der Differentialschaltung eine Folge von abwechselnd positiven und negativen Rechteckimpulsen zugeführt, deren Einzeldauer in an sich bekannter Weise länger ist als die Zeit, die ein Impuls für den Hin- und Rücklauf über die ganze Kabellänge benötigt, und das Oszillogramm während des Abschnittes, in dem die Impulsspannung vom positiven zum negativen Wert abnimmt und hernach negativ bleibt, unterdrückt. To avoid these disadvantages, according to the invention, the differential circuit a sequence of alternating positive and negative square-wave pulses are supplied, whose Individual duration in a manner known per se is longer than the time that an impulse for the back and forth over the entire length of the cable, and the oscillogram during the section in which the pulse voltage decreases from the positive to the negative value and afterwards remains negative, suppressed.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird gemäß der Erfindung um zusätzliche Mittel ergänzt. Diese sind: Erstens ein Sender 11, der eine periodische Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen mit längerer Einzeldauer gibt als die für Hin- und Rücklauf über die ganze Kabellänge erforderliche Zeit; zweitens eine Begrenzerstufe 12, die diese Impulsfolge in eine Rechteckimpuisfolge umwandelt. Die Übergangszeiten von einem positiven Impuls in einen negativen Impuls sind hierbei sehr kurz im Verhältnis zur Dauer der Periode, und zwar so kurz, wie es die Zeitkonstanten der Stromkreise erlauben. Diese Begrenzerstufe ist in bekannter Form ausgebildet, beispielsweise mit in Kreuzschaltung angeordneten Dioden oder mit gesättigten Pentoden; drittens eine Vorrichtung9, welche die Löschung des Oszillographenlichtfleckes während der Zeit z' bewirkt, in welcher die Spannung ihren Wert beibehält. The circuit arrangement of FIG. 1 is according to the invention by additional Funds supplemented. These are: First, a transmitter 11, which is a periodic sequence of alternately positive and negative impulses with a longer individual duration than that time required for back and forth over the entire length of the cable; second one Limiter stage 12, which converts this pulse train into a rectangular pulse train. the Transition times from a positive pulse to a negative pulse are here very short in relation to the duration of the period, and as short as the time constant allow the circuits. This limiter stage is designed in a known form, for example with diodes arranged in a cross connection or with saturated pentodes; thirdly, a device9 which enables the oscilloscope light spot to be erased during the time z 'in which the voltage maintains its value.

Diese Vorrichtung führt an die Wehndtelektrode der Kathodenstrahlröhre eine Rechteckspannung mit der Periode z+r', deren Amplitude und Phase so gewählt sind, daß diese Spannung die von dem Sender 11 gelieferte Spannung zum Verschwinden bringt. Zu diesem Zweck wird diese Einrichtung mit dem vom Sender 11 gelieferten Signal gespeist, und sie enthält bekannte Mittel, um dieses Signal in der Phase zu verschieben und ihm dann durch Beschneiden eine Rechteckform zu geben.This device leads to the electrode of the cathode ray tube a square wave voltage with the period z + r ', the amplitude and phase of which are chosen in this way are that this voltage the voltage supplied by the transmitter 11 to disappear brings. For this purpose, this device is supplied with the one supplied by the transmitter 11 Signal fed, and it contains known means to keep this signal in phase to move and then give it a rectangular shape by trimming.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung der von dem Sender 11 gelieferten periodischen Schwingung darstellt, bevor diese Schwingung der Begrenzerstufe 12 zugeführt wird. Fig. 2 is a diagram showing the change with time of the transmitter 11 represents the periodic oscillation supplied before this oscillation of the limiter stage 12 is supplied.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die beschnittene Schwingung am Ausgang der Stufel2 darstellt. Fig. 4 zeigt die gleiche Schwingung, bei der die Rückkehrzeiten durch die Löschvorrichtung 9 abgedeckt sind. Fig. 3 is a diagram showing the clipped oscillation at the output which represents Stufel2. Fig. 4 shows the same oscillation in which the return times are covered by the extinguishing device 9.

Fig. 5 endlich zeigt ein Beispiel einer Kurve der Abweichung der Impedanz in Abhängigkeit von dem Abstand von einem Ende des zu untersuchenden Kabels. Fig. 5 finally shows an example of a curve of the deviation of the Impedance as a function of the distance from one end of the cable to be examined.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement for measuring the position of impedance irregularities in telecommunication cables with a differential circuit, at the input of which a recurring Sequence of pulses with steep edges is supplied and with the one hand the cables to be examined and, on the other hand, a matching network, whose Impedance matches the input impedance of the cable while the output the differential circuit through an amplifier to the vertical deflection plates one Cathode ray tube is guided, the horizontal deflection plates to one through this Pulses controlled time base transmitter are connected, so that the abscissas of the The curve obtained on the tube screen is a measure of the curve calculated from the beginning of the cable Represent distances of the various cable points while their ordinates represent Measure of the cable impedance at these points are characterized in that the Differential circuit a sequence of alternating positive and negative square-wave pulses, whose individual duration is, in a manner known per se, longer than the time that an impulse takes needed for the outward and return lines over the entire length of the cable, and that the oscillogram during the section in which the pulse voltage from the positive decreases to the negative value and remains negative afterwards, is suppressed.