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Verfahren und Anordnung zur Überwachung von unbemannten Verstärkerämtern
in Fernmeldeübertragungssystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur überwachung
von unbemannten Verstärkerämtem in Fernmeldeübertragungssystemen zwischen, zwei
Endämtern, bei denen auf einer einzigen Übertragungsleitung in der einen Richtung
ein unteres Frequenzband und in der Gegenrichtung ein oberes Frequenzband im sogenannten
Zweidraht-Getrenntlage-Betrieb übertragen wird. Die Erfindung ist besonders geeignet
für die Anwendung bei Zwischenverstärkern, welche sich an unzugänglichen Orten befinden,
wie z. B. bei Seekabelverstärkern, welche auf dem Meeresboden verlegt worden sind.
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Die Fernüberwachung des elektrischen Verhaltens hat den Zweck, Verstärker
ausfindig zu machen, die entweder bereits fehlerhaft sind oder in denen am Nachlassen
bestimmter elektrischer Eigenschaften zu erkennen ist, daß Alterungsvorgänge eingesetzt
haben, die zu einem späteren Ausfall führen können und die eine vorsorgliche Auswechslung
des betreffenden Zwischenverstärkers geraten erscheinen lassen.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge dieser Art bekanntgeworden;
so ist ein Verfahren bekannt, um von einem Endamt aus Verstärker zu überwachen,
welche in beiden Richtungen verstärken. Bei diesem Verfahren wird dem unteren Übertragungsband
für jeden zu überwachenden Zwischenverstärker eine andere Prüffrequenz beigegeben,
und jedem Verstärker werden selektive Mittel für diese Frequenz, insbesondere Filter
und Frequenzumsetzer angeschaltet. Mit Hilfe dieser Mittel wird die Prüffrequenz
in das andere Übertragungsband umgesetzt, so daß sie zum aussendenden Endamt zurückgelangen
kann. Mit diesem Verfahren ist es möglich, einen Verstärker zu orten, dessen Verstärkung
ausgefallen ist oder einen falschen Wert angenommen hat. Die einsetzende Alterung
eines Verstärkers ist mit diesem Verfahren jedoch nicht festzustellen, da die Verstärker
meist stark gegengekoppelt sind und infolgedessen ihren Verstärkungsgrad auch dann
noch bewahren, wenn die ursprünglichen Eigenschaften der Schaltelemente nachgelassen
haben.
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Das gleiche gilt für ein ähnliches, bereits bekanntes Verfahren. Bei
diesem werden von einem Endamt, z. B. im oberen Band, zwei Prüffrequenzen f1 und
f2 ausgesendet, wobei f 1 eine für jeden Verstärker charakteritische Frequenz ist,
während f 2 für alle Verstärker gleich ist. Diese beiden Prüffrequenzen durchlaufen
dann den aktiven Verstärkerteil, der das obere Band verstärkt, und gelangen von
hier über entsprechende Filter zu einer Mischeinrichtung. In dieser Mischeinrichtung
entsteht aus f 1 und f 2 eine neue Frequenz f3, welche im unteren Band liegt und
nach Verstärkung im aktiven Verstärkerteil im Zuge des unteren Bandes zum sendenden
Amt zurückgelangt. Mit diesem Verfahren kann lediglich festgestellt werden, ob ein
Verstärker ausgefallen ist oder seine Verstärkung einen falschen Wert angenommen
hat.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt, welches besonders bei Verstärkern
angewendet werden kann, die nur in einer Richtung verstärken. Dabei ist im Gegenkopplungsweg
des Zwischenverstärkers ein selektives Netzwerk angebracht, durch welches die Gegenkopplung
für eine bestimmte Frequenz wesentlich herabgesetzt und somit die Verstärkung für
diese Frequenz, verglichen mit dem übrigen Frequenzband, wesentlich erhöht wird.
Mit diesem Verfahren ist es unter Umständen möglich, die beginnende Alterung eines
Verstärkers nachzuweisen und unter Umständen auch fehlerhafte Verstärker zu orten.
Bei stark und niederobmig gegengekoppelten Verstärkern reicht die erzielbare Verstärkungsänderung
jedoch nicht aus, um eine etwa eingetretene Alterung festzustellen. Zur Durchführung
des Verfahrens ist es außerdem erforderlich, daß beide Endämter bei der Überwachung
zusammenwirken; denn. es muß von einem Endamt gesendet und am anderen Endamt empfangen
und kontrolliert werden. Aus technischen und verwaltungstechnischen Gründen ist
es aber häufig erwünscht, an ein und demselben Amt zu senden und zu empfangen. Dies
gilt insbesondere für internationale Nachrichtenverbindungen.
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Es sind auch Verfahren bekanntgeworden, die zur Kontrolle der zu überwachenden
unbemannten Verstärker
Modulationsprodukte des aktiven Verstärkerteils
verwenden. Hierbei ist jedoch entweder der Einbau zusätzlicher Mittel in die Zwischenverstärker
erforderlich; beispielsweise der Einbau von Bandpässen, Bandsperren und Rückkopplungsschwingungsanregern;
mitunter müssen sogar zusätzliche Schalter in die Zwischenverstärker eingebaut werden,
was besonders unerwünscht ist, oder aber das übertragungssystem muß mit. komplizierten
zusätzlichen Ausrüstungen, wie z. B. Impulsgebern, ausgerüstet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren, welches zwar
die Vorteile der bisher bekannten Verfahren besitzt, ihre Nachteile aber vermeidet.
Auch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung weist jeder unbemannte Verstärker selektive
Mittel zur Aussiebung einer Frequenz und zur Umsetzung dieser Frequenz in das andere
Frequenzband (beispielsweise durch Verdopplung) auf. Diese selektiven Mittel sind
für jeden Verstärker unterschiedlich und charakteristisch. Ferner werden von einem
der Endämter zwei sogenannte Prüffrequenzen ausgesendet, das sind zwei Wechselspannungen
unterschiedlicher Frequenz, welche in demjenigen Frequenzband liegen, welches von
dem betreffenden Endamt ausgesendet wird. Dies hat zur Folge, daß im unteren Frequenzband
Wechselspannungen vorhanden sind, welche entweder mit den genannten Prüffrequenzen
identisch sind oder aber durch Modulation infolge Nichtlinearität der Verstärker
im unteren Frequenzband aus den genannten Prüffrequenzen entstehen. Erfindungsgemäß
wird nun eine solche Frequenz unter Bildung einer harmonischen Frequenz in das obere
Frequenzband umgesetzt, und schließlich wird erfindungsgemäß ein Modulationsprodukt
zweiter oder höherer Ordnung, hervorgegangen aus der umgesetzten Frequenz und einer
Prüffrequenz, in einer der beiden Stationen gemessen.
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Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens soll beispielsweise angenommen
werden, daß das übertragungssystem die beiden Endämter A und B verbindet
und daß in der Richtung von A nach B das untere Frequenzband, in der Richtung von
B nach A
das obere Frequenzband gesendet wird. Weiterhin soll angenommen
werden, daß die beiden Prüffrequenzen f, und fb im unteren Frequenzband liegen und
vom A-Amt aus gesendet werden. In der Figur ist ein Übertragungssystem dieser Art
dargestellt, wobei nur diejenigen Teile gezeichnet sind, welche für das Verständnis
der Erfindung erforderlich sind. Außerdem ist nur ein ZwischenverstärkerZV gezeichnet,
während das Übertragungssystem in der Regel mehrere Verstärker enthalten wird. In
der Figur sind Tiefpässe mit TP und Hochpässe mit HP
bezeichnet. L bedeutet
die Übertragungsleitung, im allgemeinen ein koaxiales Seekabel; AVr bedeutet den
aktiven Verstärkerteil eines in beiden Richtungen wirksamen Zwischenverstärkers,
der in Form einer Tandemschaltung aufgebaut ist, und U bedeuetet den auf der vom
A -Amt abgewandten Seite des Zwischenverstärkers angebrachten, selektiv wirkenden
Umsetzer, insbesondere einen auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten Frequenzverdoppler.
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In dem gewählten Beispiel werden dem unteren Übertragungsband die
entsprechend ausgewählten Überwachungsfrequenzen f" und fb mit geeignetem Pegel
beigegeben. Dies geschieht mit den normalen Mitteln der Trägerfrequenztechnik. f"
ist die individuelle überwachungsfrequenz für einen bestimmten Zwischenverstärker;
fb ist eine frei wählbare; vorzugsweise für alle Zwischenverstärker gleiche Frequenz.
Beide Frequenzen werden so gewählt, daß unter den entstehenden Modulationsprodukten
am Ausgang des aktiven Teils des Verstärkers mindestens eines enthalten ist, welches
in das obere Frequenzband fällt und daher ebenso wie die umgesetzte Frequenz f,'
im Zuge des oberen Bandes an das aussendende Amt A zurückgelangt. Dort können sowohl
der Pegel der umgesetzten individuellen Überwachungsfrequenz (2f") als auch der
Pegel des Modulationsproduktes gemessen werden, und zwar mit einfachen Mitteln der
Trägerfrequenztechnik, z. B. mit einem selektiven Empfänger. Mit dem Verfahren gemäß
der Erfindung ist es demnach möglich, vom Endamt A aus ohne Einbau zusätzlicher
Mittel in dem Zwischenverstärker sowohl die Erzeugung von Modulationsprodukten durch
den Verstärker als auch die Korrektheit seiner Verstärkung zu überwachen und ausgefallene
Verstärker zu orten. Es sei noch bemerkt, daß ein Verstärker um so stärkere Modulationsprodukte
erzeugt, je größer seine Nichilinearität infolge Alterung geworden ist. Vergleicht
man also die Pegel der verschiedenen empfangenen Frequenzen in größeren Zeitabständen,
so läßt sich eine beginnende Alterung unschwer feststellen.
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An Hand der Zeichnung soll nunmehr der Verlauf der verschiedenen Frequenzen
verfolgt werden. Wenn man annimmt, daß das untere Frequenzband von f 1 bis f 2 und
das obere von f s bis f 4 reicht, so gelten folgende Beziehungen:
Die Frequenz f sei die individuelle überwachungsfrequent für den in der Zeichnung
dargestellten Verstärker. Sie wird vom Amt A gesendet, durchläuft den Tiefpaß TP
der Richtungsweiche im Amt
A,
gelangt auf die Leitung
L, durchläuft
den Tiefpaß TPl des Zwischenverstärkers, wird im aktiven Teil AVr verstärkt, durchläuft
den Tiefpaß TP2 und wird im Umsetzer U verdoppelt. Es entsteht also die neue Frequenz
(2f"); diese durchläuft den Hochpaß
HP:"
wird im aktiven Verstärkerteil AVr
verstärkt und gelangt durch den Hochpaß HP, auf die Leitung und über diese sowie
etwa dazwischenliegende weitere Verstärker wieder in das Amt A zurück, wo sie den
Hochpaß
HP der Richtungsweiche durchläuft und den Empfangseinrichtungen zugeleitet
wird. Aus der Messung des Pegels dieser einen Frequenz kann bereits darauf geschlossen
werden, ob die Verstärkung des überwachten Verstärkers korrekt ist.
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Die Frequenz f b wird zugleich mit der Frequenz f u vom Amt
A gesendet. Diese Frequenz fb durchläuft das Übertragungssystem in der Richtung
von A nach B bis zu dem gezeichneten Zwischenverstärker genau wie die Frequenz
f a. Zum Unterschied von f a wird sie aber nach dem Passieren des Tiefpasses
TP2 nicht verdoppelt, sondern läuft in Richtung auf das Amt B weiter. Während
also die Frequenz fb am Ausgang aller Zwischenverstärker der Verbindung vorhanden
ist, erscheint die verdoppelte Frequenz (2f") nur am Ausgang aller Zwischenverstärker,
welche zwischen dem A -Amt und dem mit f', überwachten Zwischenverstärker liegen,
und zwar einschließlich dieses überwachten Zwischenverstärkers.
Sind
die Frequenzen f" und fb so gewählt, daß ein geeignetes Modulationsprodukt aus ihnen
in das obere Band fällt, z. B. das Produkt dritter Ordnung (2f") - 2f", so kann
dieses Produkt im Amt A,
welches das obere Band empfängt, gemessen werden.
Zwar werden die erwähnten Modulationsprodukte auch in allen übrigen Verstärkern
entstehen, welche zwischen dem Amt A und dem überprüften Verstärker liegen. Um den
Verstärker herauszufinden, bei dem eine Alterung eingetreten ist, verfährt man gemäß
der weiteren Erfindung folgendermaßen: Die individuellen Überwachungsfrequenzen
f" aller zu überwachenden Verstärker werden nahe beieinander gewählt, so daß sich
die Verstärker für die gewählte Frequenzkombination annähernd gleich verhalten;
ferner werden die verschiedenen individuellen Frequenzen f a in derselben Reihenfolge
auf die Leitung gegeben, wie die dazugehörigen Verstärker aufeinanderfolgen. Von
der Alterung betroffen ist dann derjenige Verstärker, bei dessen überwachungsfrequenz
die Modulationsprodukte hohen Pegels erstmalig auftreten.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sei im folgenden ein Zahlenbeispiel
gegeben: Zugrunde gelegt wird ein Trägerfrequenzsystem für 60 Kanäle im Zweidraht-Getrenntlage-Betrieb.
Die einzelnen Frequenzen werden wie folgt gewählt: f1 = 24 kHz f 2 = 264 kHz f3
=312 kHz f 4 = 552 kHz f a = 260 kHz (2 f") = 520 kHz fb = 100 kHz Am Ausgang
des untersuchten Zwischenverstärkers, dessen Umsetzer U auf 260 bzw. 520 kHz abgestimmt
ist, erscheinen dann die Grundfrequenzen 520 und 100 kHz. Diese bilden unter anderem
das Modulationsprodukt dritter Ordnung (2f") - 2fb = 520 - 200 = 320 kHz. Dieses
Produkt liegt zwischen f3 und f4 und kann somit im A-Amt empfangen werden. Würde
man fb zu 200 kHz wählen, so würde man das Modulationsprodukt zweiter Ordnung, nämlich
(2f") - f b = 520 - 200 kHz = 320 kHz im A-Amt empfangen können.
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Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebene
Auswahl der Modulationsprodukte. Insbesondere ist es möglich, von dem einen Amt
aus zu senden und in dem anderen Amt zu empfangen. So könnte man etwa bei dem gewählten
Beispiel vom A-Amt die Frequenzen 260 kHz und 264 kHz aussenden und im B-Amt das
Produkt zweiter Ordung (2 f") - fb = 520 - 264 = 256 kHz empfangen.
Auch ist es nicht erforderlich, daß das Modulationsprodukt aus der vom Endamt gesendeten
Frequenz und der im Zwischenverstärker verdoppelten Frequenz gebildet wird. Die
Prüffrequenzen können auch so ausgewählt werden, daß ein Modulationsprodukt aus
ihnen die Grundfrequenz für den Umsetzer, insbesondere Verdoppler bildet.
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Sofern man sich darauf beschränkt, daß die ausgesendeten Prüffrequenzen
im unteren übertragungsband liegen, ist die Erfindung auch bei solchen Zwischenverstärkern
anwendbar, die für jede Gesprächsrichtung einen getrennten aktiven Verstärkerteil
besitzen. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist demnach lediglich, daß unter Benutzung
des Umsetzers ein Modulationsprodukt der Verstärkungseinrichtung in einem gewünschten
Endamt empfangen wird, wobei zwei Prüffrequenzen ausgesendet werden, von denen die
eine die Grundfrequenz des Umsetzers sein kann, welcher zur Überwachung der Verstärkung
in den einzelnen Verstärkern ohnehin vorhanden ist.