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Anordnung zur Messung der Gabelübergangsdämpfung Die in der elektrischen
Nachrichtenübertragungstechnik zur Verbindung von Zwei- und Vierdrahtleitungen verwendeten
Gabelschaltungen sind üblicherweise mit Hilfe eines oder zweier symmetrisch auf
beide Adern der Zweidrahtleitung aufgeteilter Differential- oder Brückenübertrager
aufgebaut. In beiden Fällen kann zur Erläuterung der Wirkungsweise eine Prinzipschaltung
zugrunde gelegt werden, die aus einem Brückenübertrager besteht, dessen mit einem
Mittelabgriff versehene Primärwicklung die Zweidrahtleitung und die ihr zugeordnete
Leitungsnachbildung einpolig miteinander verbindet, während der Vierdrahtausgang
für den abgehenden Verkehr an der Sekundärwicklung des Brückenübertragers und der
Vierdrahteingang für den ankommenden Verkehr am Mittelabgriff und am anderen Verbindungspunkt
von Zweidrahtleitung und Leitungsnachbildung liegt.
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Ein solches Prinzipschaltbild ist in Fig. 1 wiedergegeben.
B C bezeichnet den Brückenübertrager, während das Klemmenpaar 1 den
Ausgang für die den Eingangswiderstand W aufweisende Zweidralitleitung, das Klemmenpaar
2 den Ausgang für die Leitungsnachbildung N, das Klemmenpaar 3 den Ausgang für die
den abgehenden Verkehr übertragende, den Wellenwiderstand Z aufweisende Vierdrahtleitung
und das Klemmenpaar 4 den Ausgang für die den ankommenden Verkehr übertragende,
beispielsweise ebenfalls den Wellenwiderstand Z aufweisende Vierdrahtleitung kennzeichnet.
Die Vierdrahtleitung für den ankommenden Verkehr ist über einen Anpassungsübertrager
A 0 angeschaltet, wobei die angegebenen Windungszahlen neben den einzelnen
Übertragerwicklungen als Verhältniszahlen anzusehen sind, die im Falle der Gleichheit
von W, N und Z einen allseitig angepaßten Zustand gewährleisten.
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Während die zwischen den Klemmenpaaren 1 und 3 bzw.
4 und 1 vorhandenen, sogenannten Übertragungsdämpfungen der Gabelschaltung
im Interesse einer möglichst verlustfreien Leistungsübertragung klein gehalten werden
müssen, soll die zwischen den Klemmenpaaren 4 und 3 vorhandene, sogenannte
Gabelübergangsdämpfung möglichst groß sein, um eine weitgehende gegenseitige Entkopplung
der Vierdrahtwege zu erreichen. Je größer die Gabelübergangsdänpfung ist, desto
kleiner ist der Energierückfluß von der ankommenden auf die abgehende Vierdrahtseite
und damit auch z. B. die Pfeifgefahr für die in die Leitung eingesetzten Verstärker.
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Für den Fall, daß der Eingangswiderstand W der Zweidrahtleitung und
die Leitungsnachbildung N einander gleich sind, 'ist die Gabelübergangsdämpfung
unendlich groß. Bei nicht einwandfrei abgeglichener Leitungsnachbildung wird jedoch
nach einer vereinfachenden, in der Fachliteratur üblichen Betrachtungsweise ein
Teil der über die Vierdrahtleitung für den ankommenden Verkehr fließenden Leistung
am Ausgang 1 für die Zweidrahtleitung reflektiert und gelangt nach einem
nochmaligen Durchlaufen der Gabelschaltung und entsprechender weiterer Dämpfung
an den Ausgang 3 für die abgehende Vierdrahtseite. Der am Ausgang 1 für die Zweidrahtleitung
reflektierte Leistungsanteil ist dabei um den Faktor
gedämpft, wobei bp in der Literatur als die Fehlerdämpfung der Gabelschaltung bezeichnet
wird. Die Gabelübergangsdämpfung ist danach im wesentlichen von der Größe der Fehlerdämpfung
abhängig, die sich ihrerseits aus der Fehlanpassung zwischen der Zweidrahtleitung
und der Leitungsnachbildung nach der Beziehung (1) ergibt.
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Bei den bekannten Meßverfahren zur Bestimmung der Gabelübergangsdämpfung
wird von diesen Zusammenhängen insofern Gebrauch gemacht, als lediglich eine Messung
der durch die Beziehung (1) definierten Fehlerdämpfung bF durchgeführt und die Gabelübergangsdämpfung
daraus unter Berücksichtigung
gewisser zusätzlicher Dämpfungswerte
für das Durchlaufen der Gabelschaltung abgeleitet wird. Dabei wird zur Messung der
Fehlerdämpfung bp im allgemeinen eine Widerstandsmeßbrückenschaltung benutzt, die
in den beiden Vergleichszweigen jeweils den Eingangswiderstand W der Zweidrahtleitung
und die Leitungsnachbildung N enthält. Die nach den bekannten Verfahren ermittelte
Gabelübergangsdämpfung entspricht bei. relativ gutabgeglichener Leitungsnachbildung
im wesentlichen der tatsächlich vorhandenen Gabelübergangsdämpfung. Weicht jedoch
die Leitungsnachbildung Nvom Eingangswiderstand W der Zweidrahtleitung stärker ab,
wie es z. B. in Fernmeldeleitungsanlagen mit Landesfernwahlbetrieb der Fall ist,
wo die Zweidrahtleitungen bei nicht allzu großer Länge am fernen Ende einen Leerlauf
oder Kurzschluß aufweisen können, so ergeben sich in zunehmendem Maße Abweichungen
der nach den bekannten Verfahren ermittelten Gabelübergangsdämpfungen von den tatsächlich
vorhandenen Werten. Auf diese Weise entstehen äußerst schwer zu kontrollierende
Meßfehler, die die Wirkungsweise des Leitungssystems empfindlich beeinträchtigen
können.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, in besonders vorteilhafter Weise
mit Hilfe einer relativ einfachen Schaltungsanordnung eine Messung der Gabelübergangsdämpfung
an Gabelschaltungen mit einem Brückenübertrager durchzuführen, wobei eine z. B.
aus Gründen der Pfeifsicherheit notwendige Meßgenauigkeit auch bei größeren Abweichungen
der Leitungsnachbildung N vom Eingangswiderstand W
der Zweidrahtleitung
gewährleistet ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die in der Literatur
zur Definition der Fehlerdämpfung der Gabelschaltung verwendete Beziehung (1) lediglich
eine Näherung darstellt, die bei der Bestimmung der Gabelübergangsdämpfung nur dann
exakte Ergebnisse liefert, wenn die Leitungsnachbildung N dem Eingangswiderstand
W der Zweidrahtleitung relativ genau entspricht. Weichen beide Größen jedoch stärker
voneinander ab, so ist die Beziehung (1) durch die nachfolgende, exaktere Formel
(2) zu ersetzen, in welcher auch die Abweichungen des Wellenwiderstandes Z der Vierdrahtleitung
vom Eingangswiderstand W der Zweidrahtleitung bzw. von der Nachbildung N berücksichtigt
werden
Die Anordnung zur Messung der Gabelübergangsdämpfung an Gabelschaltungen mit einem
Brückenübertrager unter Berücksichtigung der exakten Formel (2) und der hierdurch
definierten Größe bF' an Stelle der üblichen Fehlerdämpfung bF besteht gemäß der
Erfindung aus einer Widerstandsbrückenschaltung aus dem Eingangswiderstand W der
Zweidrahtleitung und der zugeordneten Leitungsnachbildung N als benachbarte Brückenzweige
und jeweils dem Wellenwiderstand Z der anzuschließenden Vierdrahtwege als übrige
Brückenzweige, bei der zwischen den zur Speisung vorgesehenen Diagonalpunkten einerseits
die Serienschaltung von Z und W und andererseits die Serienschaltung von Z und N
liegt und bei der das Verhältnis der Spannung an der anderen, mit einem Spannungsmesser
verbundenen Diagonale zu der Spannung an der Speisediagonale als Maß für die Gabelübergangsdämpfung
dient.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Anordnung nach der Erfindung sind
an Hand der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In Fig. 2 ist eine Widerstandsbrückenschaltung nach der Erfindung
dargestellt, die in zwei Brückenzweigen jeweils den Eingangswiderstand W der an
den Ausgang 1 anzuschaltenden Zweidrahtleitung bzw. die zugeordnete, bei 2 anzuschaltende
Leitungsnachbildung N enthält, während die beiden übrigen Brückenzweige mit dem
Wellenwiderstand Z der bei 3 und 4 -anzuschließenden Vierdrahtleitungen für
den abgehenden bzw. ankommenden Verkehr beschaltet sind. Die Brückenspeisepunkte
5 sind hierbei so angeordnet, daß sich zwischen ihnen einerseits die Serienschaltung
von Z und W und andererseits die Serienschaltung von Z und N befindet, während die
Meßdiagonale zwischen den Brückeneckpunkten 6 liegt. Die Speisung der Widerstandsbrückenschaltung
erfolgt durch einen Meßspannungsgenerator 7 mit einem vorzugsweise niederohmigen
Innenwiderstand, während die Spannung an der Meßdiagonale 6 mittels eines möglichst
hochohmigen Spannungsmessers 8 gemessen wird. Bezeichnet man die an den Brückenspeisepunkten
5 liegende Spannung mit U1 und die an der Meßdiagonale 6 liegende Spannung mit U2,
so ist das Spannungsverhältnis U2/U1 dem exakten Wert der Gabelübergangsdämpfung
einer Gabelschaltung nach Fig. 1 proportional. Für den Fall, daß die an den Brückenspeisepunkten
liegende Spannung U1 durch eine Regelvorrichtung am Meßspannungsgenerator 7 auf
einem konstanten Amplitudenwert gehalten wird, kann der Spannungsmesser 8 direkt
in Einheiten der Gabelübergangsdämpfung geeicht werden.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung geht aus der Schaltung nach
Fig. 3 hervor, indem die in Fig. 2 vorgesehenen Spannungsmeßeinrichtungen 7, 8 unter
gleichzeitiger Vertauschung der Brückendiagonalen durch entsprechende Strommeßeinrichtungen
9, 10 ersetzt werden. Der Stromgenerator 9 weist hierbei einen möglichst hochohmigen
Innenwiderstand auf, während der Strommesser 10 möglichst niederohmig ausgebildet
ist. Das Verhältnis des mittels des Strommessers 10 gemessenen Stromes 12 zu dem
vom Stromgenerator 9 gelieferten Ausgangsstrom 11 ist wieder dem exakten
Wert der Gabelübergangsdämpfung proportional. Der Stromgenerator 9 ist auch hierbei
zweckmäßigerweise mit einer Nachregeleinrichtung ausgerüstet, die die Amplitude
des Speisestroms 11 auf einem konstanten Wert hält, so daß eine Eichung des
Strommessers 10 direkt in Einheiten der Gabelübergangsdämpfung möglich ist.
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Die Meßfrequenz wird sowohl bei der Spannungsale auch bei der Strommessung
vorzugsweise so gewählt, daß sie im Betriebsfrequenzband der Gabelschaltung liegt.
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Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit der Anordnung nach der Erfindung
besteht darin, den Brückenzweig für die Leitungsnachbildung N mit einem einstellbaren
Zweipol zu beschalten und dessen Eingangswiderstand mittels entsprechender Einstellmittel
auf einen zur Erreichung einer vorgegebenen, nicht zu unterschreitenden Gabelübergangsdämpfung
geeigneten Frequenzverlauf abzustimmen. Die hierbei an den Einstellmitteln erreichten
Abgleichwerte werden sodann als Richtwerte für die entsprechenden Schaltelemente
der
einzuschaltenden Leitungsnachbildung verwendet.