DE1074089B - Anordnung zur Überwachung von Übertragungssystemen großer Länge mit ferngespeisten Verstärkerstationen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem großer Länge, bei welchem im Zuge des Kabels Ver-Stärkerstationen eingebaut sind, die über das Kabel mit Energie versorgt werden. Es ist notwendig, die Verstärkerstationen derartiger Übertragungssysteme hinsichtlich ihres Betriebszustandes zu überwachen. Besondere Bedeutung kommt der Überwachung zu, wenn es sich um Kabel handelt, die entweder auf dem Meeresboden oder in einer schwer zugänglichen Gegend verlegt sind. In diesem Falle soll die Überprüfung und Fehlerortung der Verstärkerstationen von den Endstationen aus erfolgen, da eine örtliche Überprüfung der Verstärkerstationen durch die Aufnahme und Öffnung des Kabels erhebliche Kosten verursachen würde.

Es sind zu diesem Zwecke Überwachungseinrichtungen bekannt, bei denen von einer Endstation aus Prüfsignale entweder in Form von Impulsen oder als Frequenzen ausgesendet werden. Gewöhnlich ist jedem \^rerstärker ein bestimmtes Prüfsignal zugeordnet. Bei Systemen, in denen nur eine Übertragungsrichtung vorhanden ist und die Verstärkerstation nur in einer Richtung verstärken, werden die Prüfsignale entweder von der entgegengesetzten Endstation empfangen oder über zusätzliche Leitungen zur aussendenden Endstation zurückgeleitet. Bei Zweirichtungssystemen mit zwei getrennten Übertragungsbändern in jeder Richtung können die Prüfsignale entweder wie bei den Einrichtungssystemen zur entgegengesetzten Endstation weitergeleitet werden oder in der überprüften Verstärkerstation von dem einen Frequenzband, in dem sie ankommen, in das entgegengesetzt laufende umgesetzt und zur aussendenden Endstation zurückgeleitet werden.

Die bekannten Überwachungseinrichtungen weisen den Nachteil auf, daß man bei ihnen immer nur die Wahl hat, das System so aufzubauen, daß entweder beide Endstellen an der Überwachung beteiligt sind oder daß nur eine Endstelle das Prüfsignal sowohl aussendet als auch empfängt. Der Übergang von der einen Möglichkeit zur anderen oder eine Kombination beider Möglichkeiten ist mit einfachen Mitteln nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Prüfsignal nach Verlassen der überprüften Verstärkerstation auf seinem Wege zur empfangenden Endstation über sämtliche übrigen Verstärker laufen muß und daher von deren Betriebszustand abhängig ist. Da die Frequenz des rücklaufenden Signals im übertragenen Nutzband liegen muß, geht ein Teil dieses Bandes für den Sprechverkehr verloren. Bei Zweirichtungssystemen würden sogar zwei Bereiche, einmal für die Hinleitung und einmal für die. Rückleitung, benötigt werden. Man hat deswegen schon daran gedacht, für den Rücklauf des Prüfsignals

Anordnung zur überwachung

von übertragungssystemen großer Länge mit ferngespeisten Verstärkerstationen

Anmelder: Compagnie Generale d'Electricite, Paris

Vertreter: Dr. F. K. Lehmann, Rechtsanwalt, Köln, Deutscher Ring 3

Andre Ponthus und Georges Comte,

Lyon, Rhone (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

Hilfsleitungen vorzusehen. Es ist aber leicht einzusehen, daß dadurch der Umfang des Kabels vergrößert wird. Aus diesem Grunde scheidet diese Möglichkeit bei Tiefseekabeln aus, bei denen an die Zug- und Druckfestigkeit des Kabels hohe Anforderungen gestellt werden und bei denen infolgedessen jede nicht unbedingt notwendige Leitung vermieden werden muß. Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Überwachungsanordnungen und schafft eine in ihrem Aufbau besonders einfache Anordnung zur Überwachung der Verstärkerstationen. In einer Endstation sind Einrichtungen vorhanden, die hochfrequente Prüf signale aussenden, von denen jeder Verstärkerstation eine diskrete Frequenz zugeordnet ist. Erfindungsgemäß sind die Prüfsignale frequenzmoduliert, und in jeder Verstärkerstation sind Elemente vorgesehen, die das ihr zugeordnete Prüfsignal aussieben, dieses in ein niederfrequentes Rückmeldesignal umwandeln und in den Speisestromkreis des Übertragungssystems einschleusen, in dem das Rückmeldesignal in beiden Richtungen zu den Endstarionen läuft; dort sind Einrichtungen vorgesehen, die das Rückmeldesignal aufzeichnen und gleichzeitig die Beobachtung des Betriebszustandes sowie die Feststellung eines Fehlerortes ermöglichen.

Durch die deutsche Patentschrift 683 582 sind schon Fernsprechanlagen bekanntgeworden, bei denen zwischen bemannten Verstärkerstationen unbemannte Verstärker eingeschaltet sind und bei denen angezeigt wird, welche Verstärker gestört sind. Bei diesen Anlagen soll dauernd ein Wechselstrom über die Verstärker geschickt werden, und außerdem soll ein Gleichstromkreis zwischen den bemannten und den

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unbemannten Stationen vorhanden sein, dessen Zustand im Störungsfall geändert wird; dabei soll eine Alarmvorrichtung eingeschaltet werden, und ein Wärter soll die Möglichkeit haben, durch eine weitere Messung die Lage des Fehlers zu finden. Demgegenüber erzeugt das Überwachungssystem gemäß der Erfindung niederfrequente Rückmeldesignale, bei denen die Amplitude beobachtet werden kann. Diese Beobachtung erlaubt es, den Betriebszustand der Verstärkerstationen laufend zu überprüfen. Man kann auf diese Weise schon geringe Abweichungen in der Funktion des Verstärkers erfassen, beispielsweise solche, die durch die Alterung einer Röhre entstehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Anlage zu einem genehmen Zeitpunkt instand zu setzen und einem unverhofften totalen Ausfall vorzubeugen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung in Form von Beispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das an sich bekannte Prinzipschaltbild einer Verstärkerstation für ein Übertragungssystem in einer Richtung (Übertragungsrichtung von links nach rechts). Die von links über das Kabel ankommenden hochfrequenten Ströme gelangen über das Hochpaßfilter 2, durch den Verstärker I₃ über das zweite Hochpaßfilter 3 und über die Fortsetzung der Leitung zur nächsten Verstärkerstation. Das Tiefpaßfilter 4 dient für die Hochfrequenzströme als Sperre. Über dieses Filter wird der ebenfalls über das Kabel ankommende Speisegleichstrom, für den das Hochpaßfilter 2 als Sperre wirkt, geleitet. Er durchläuft anschließend die in Reihe geschalteten Heizfäden 5 der Verstärkerröhren, den Widerstand 6, dessen Spannungsabfall die notwendige Anodenspannung für die Verstärkerröhren liefert, und gelangt über das Tiefpaßfilter 7 über die Fortsetzung des Kabels zur nächsten Verstärkerstation'.-

Fig. 2 zeigt eine Überwachungsanordnung für ein Einrichtungssystem mit den Merkmalen der Erfindung. Es ist dort eine Endstation 8, ein Teil des Kabels 10, eine Verstärkerstation 9 und die Fort-Setzung des Kabels 11 zur nächsten Verstärkerstation und zur anderen Endstation dargestellt.

In der Endstation 8 befindet sich ein Generator 12, welcher die Prüfsignale erzeugt und aussendet. Jede der frequenzmodulierten Prüfsignale hat eine mittlere Frequenz F_k mit einem verhältnismäßig geringen Frequenzhub f von etwa 10 Hz. Der Abstand- der mittleren Frequenzen F_k voneinander ist nicht größer als einige hundert Hz. Die Prüffrequenzen liegen im Übertragungsband der Verstärkerstationen, wobei sie vorzugsweise einen bestimmten, für sie reservierten Bereich des Übertragungsbandes einnehmen, um auch eine Überwachung während des normalen Betriebs zu gewährleisten.

Der Zwischenverstärker 9 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Zusätzlich dazu sind zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem höher gelegenen Ende der Röhrenheizfäden in Reihe geschaltete Schaltelemente vorgesehen, die auf das für den Verstärker bestimmte Prüfsignal ansprechen und das Rückmeldesignal erzeugen. Der Resonator 13 besteht vorzugsweise aus einem Quarz. Er ist sehr selektiv ausgebildet, so daß sein Scheinwiderstand für die Resonanzfrequenz, die der Frequenz des Prüfsignals F_k entspricht, klein ist und beiderseits dieser Frequenz sehr schnell ansteigt. Schon für Frequenzen, die sich nur um einige Hz von F_k unterscheiden, wird der Scheinwiderstand sehr hoch. In jeder Verstärkerstation ist der Resonator auf die Frequenz eines anderen Prüf signals abgestimmt, so daß jeweils nur die Energie eines bestimmten Prüfsignals über den Resonator zum Gleichrichter 14 gelangt, der ein Trockengleichrichter irgendeines bekannten Typs sein kann. Der den Gleichrichter verlassende niederfrequente Strom bildet das Rückmeldesignal. Er durchläuft das Tiefpaßfilter 15, welches nur Frequenzen durchläßt, die unterhalb der die Hochpaßfilter durchlaufenden Frequenzen liegen. Vom Tiefpaßfilter gelangt der Niederfrequenzstrom in den Speisestromkreis, wo er sich teilt. Ein Teil gelangt über das Tiefpaßfilter 4 zur aussendenden Endstation, während der andere Teil über die Röhrenheizfäden 5, den Widerstand 6 und das Tiefpaßfilter 7 zur anderen Endstation gelangt. Dadurch ist es möglich, das Rückmeldesignal sowohl in der aussendenden Endstation als auch in der entgegengesetzten Endstation zu beobachten. Man kann demnach die Überwachung den jeweils vorliegenden Verhältnissen anpassen.

In Fig. 2 ist die Einrichtung zur Beobachtung der Rückmeldesignale beispielsweise in der aussendenden Endstation 8 eingezeichnet. Sie besteht aus einem Oszillographen 16, zu welchem das Rückmeldesignal nach Durchlaufen des Tiefpaßfilters 17 gelangt. Fig. 3 zeigt die Form eines niederfrequenten Rückmeldesignals, wie es in dem Oszillographen beobachtet wird. Es ist dort der Strom in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Mittels des Maximums der Amplitude kann man beurteilen, ob die Verstärkung der Zwischenstationen 1, 2,... k in Ordnung ist. Zum Vergleich zeigt Fig. 4 die Spannung des Prüfsignals nach Verlassen des Resonanzkreises in Abhängigkeit von der Frequenz. Fj₁ ist die dem überprüften Verstärker zugeordnete Prüffrequenz, auf die der Resonator abgestimmt ist.

Die Überprüfung kann man auf zwei verschiedene Arten vornehmen. Wenn man in dem Übertragungsband jeweils nur einen möglichst schmalen Bereich für das Prüfsignal beanspruchen will, sendet man die einzelnen Prüfsignale nacheinander aus und ändert jedesmal F_k. Man erhält dann zeitlich nacheinander auf dem Oszillographen jeweils eine Kurve von der Art, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Sie zeigt jeweils die Funktionsfähigkeit der gerade überprüften Verstärkerstation an. Die Kurve erscheint natürlich nur, wenn die betreffende Verstärkerstation einwandfrei arbeitet. Bei Störungen ist sie verbildet oder fehlt ganz, wodurch man den Fehlerort im Übertragungssystem festgelegt hat. Man kann aber auch sämtliche Verstärkerstationen gleichzeitig überwachen. Dazu müssen allerdings alle den Stationen zugeordneten Prüfsignale gleichzeit=ig-ausgesendet werden, so daß das benötigte Frequenzband bei η zu überwachenden Verstärkerstation n-ma.1 so groß sein muß wie bei der ersten Methode. Dafür erhält man aber auf dem Oszillographen in einem Bild gleichzeitig einen Überblick über den Betriebszustand sämtlicher Verstärkerstationen. Fig. 5 zeigt ein solches Bild. Wegen der verschiedenen Laufzeit der Prüfsignale zu den einzelnen Verstärkerstationen erscheinen die Stromkurven zu verschiedenen Zeiten in der Anzeigeeinrichtung. So entspricht z. B. in Fig. 5 . die Kurve zum Zeitpunkt t₁ auf der Zeitachse dem Rückmeldesignal der ersten Verstärkerstation, die Kurve zum Zeitpunkt i₂ dem Rückmeldesignal der zweiten Verstärkerstation, usw. Wenn der Verstärker k gestört ist, fehlen das ihm. zugeordnete Rückmeldesignal und ebenso auch die Rückmeldesignale der folgenden Stationen.

Diese Methoden der Überwachung setzen natürlich immer voraus, daß trotz des Ausfalls des gestörten Verstärkers der Speisestrom die Leitung von Anfang

bis Ende weiterhin durchläuft. Deshalb werden in bekannter Weise Sicherungsmaßnahmen zur Aufrechterhaltung der Fernspeisung vorgesehen. So sind z. B. Relais oder Gasentladungsröhren angebracht, die bei Heizfadenbruch einer Verstärkerröhre ansprechen und einen die Röhre überbrückenden Kurzschlußkreis einschalten.

In dem bisherigen Beispiel ist die Erfindung für ein Übertragungssystem mit einer Übertragungsrichtung erläutert worden. Die Überwachungsmethode ist aber ebenso auch für Systeme mit zwei Übertragungsrichtungen anwendbar, bei denen die beiden Übertragungsrichtungen auf zwei getrennten Frequenzbändern liegen, die in jeder Verstärkerstation durch Richtungsweichen getrennt werden und bei denen ein Verstärker beide Übertragungsrichtungen verstärkt.

Fig. 6 zeigt eine derartige Anordnung. In dieser Figur ist der Verstärker wie früher mit 1 bezeichnet. Die Hochpaßfilter 18 und 19 trennen die Sprechströme von den Speiseströmen. Die letzteren durchlaufen die Tiefpaßfilter 4 und 7, die in Serie geschalteten Röhrenheizfäden 5 und den Widerstand 6. Die Sprechströme der beiden Übertragungsbänder werden in bekannter Weise durch ein System von Bandpaßfiltern getrennt. Die Filter 20 und 21 leiten das untere Sprachfrequenzband durch Verstärker, während die Filter 22 und 23 das obere Sprachband, welches in anderer Richtung über das System läuft, durch den Verstärker leiten. Die Anordnung des Resonators 13, des Gleichrichters 14 und des Tiefpaßfilters 15 ist wie in Fig. 2 mit dem Ausgang des Verstärkers 1 und dem einen Ende der Röhrenheizfäden verbunden. Es ist möglich, eine zweite, ähnliche Anordnung für die andere Übertragungsrichtung zu verwenden, indem man einen Resonanzkreis für eine im oberen Übertragungsband liegende Prüffrequenz verwendet.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, ein Übertragungssystem mit unzugänglichen Verstärkerstationen von einer oder von beiden Endstationen aus mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu überwachen, indem der ohnehin vorhandene Speisestromkreis zur Übertragung der Rückmeldesignale ausgenutzt wird. Dabei ist es belanglos, ob ein Einrichtungs- oder Zweirichtungssystem überwacht werden soll.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   1 Anordnung zur Überwachung von Übertragungssystemen großer Länge, insbesondere Seekabelanlagen, mit schwer zugänglichen über das Kabel ferngespeisten Verstärkerstationen, die in einer Endstation Einrichtungen zum Aussenden von hochfrequenten Prüfsignalen im Übertragungsband des Systems enthält, von denen jeder Verstärkerstation eine diskrete Frequenz zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsignale frequenzmoduliert und in jeder Verstärkerstation Elemente vorgesehen sind, die das ihr zugeordnete Prüfsignal aussieben, dieses in ein niederfrequentes Rückmeldesignal umwandeln und in den Speisestromkreis des Übertragungssystems einschleusen, in dem das Rückmeldesignal in beiden Richtungen zu den Endstationen läuft, wo Einrichtungen vorhanden sind, die das Rückmeldesignal aufzeichnen und gleichzeitig die Beobachtung des Betriebszustandes sowie die Feststellung eines Fehlerortes ermöglichen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Verstärkerstation das Rückmeldesignal durch in Serie geschaltete Schaltelemente erzeugt wird, die aus einem sehr selektiven Resonator (13), einem Gleichrichter (14) und einem Tiefpaß (15) bestehen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (13) aus einem Quarz besteht, der in jeder Verstärker station auf eine andere Prüffrequenz abgestimmt ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (14) die aus dem Resonator (13) kommenden Frequenzen gleichrichtet und das niederfrequente Rückmeldesignal erzeugt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das niederfrequente Rückmeldesignal in einer und/oder in beiden Endstationen mittels eines Oszillographen (16) beobachtbar ist und daß die Höhe der Amplitude des Stromes des Rückmeldesignals den Betriebszustand des Verstärkers erkennen läßt, wodurch gleichzeitig der Ort eines auftretenden Fehlers bestimmt ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endstation die Prüffrequenzen nacheinander aussendet und eine oder beide Endstationen die Rückmeldesignale nacheinander empfangen und beobachten (Fig. 3).
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endstation die Prüffrequenzen gleichzeitig in einem Prüfsignal aussendet und eine oder beide Endstationen die Rückmeldesignale gleichzeitig empfangen und beobachten (Fig. 5).
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüffrequenzen im Übertragungsband der Verstärker liegen und daß vorzugsweise ein bestimmter Bereich im Übertragungsband für das Prüfsignal vorgesehen ist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der Fernspeisung der Verstärkerstationen Sicherungseinrichtungen vorgesehen sind, die bei Heizfadenbruch einer Verstärkerröhre mittels eines Relais oder einer Gasentladungsröhre einen Kurzschlußkreis zur Überbrückung der gestörten Verstärkerröhre einschalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 683 582.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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