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Universalnachbildung mit einstellbaren Schaltelementen Die Erfindung
betrifft eine Universalnachbildung mit einstellbaren Schaltelementen, bei der nach
dem Prinzip einer Hoyt-Nachbildung im Längszweig eine Kapazität, vorzugsweise mit
einem Einstellbereich von etwa 1,1 bis 2,8 uF, ein Ohmscher Widerstand für die Nachbildung
des Wicklungswiderstandes eines dem Zweidrahteingang einer zugehörigen Gabelschaltung
vorgeschalteten Fernleitungsübertragers, insbesondere in der Größe von etwa 30 bis
70 Ohm, sowie eine Parallelschaltung einer Induktivität mit einer Kapazität und
jeweils im Querzweig eine weitere Kapazität vor der Parallelschaltung sowie ein
Ohmscher Abschlußwiderstand nach der Parallelschaltung angeordnet sind.
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In Verbindung mit Gabeln, die zur überführung eines Vierdraht-Fernsprechkreises
in einen Zweidraht-Fernsprechkreis dienen, ist stets eine Nachbildung erforderlich.
Die Schaltelemente - Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten - solcher Nachbildungen
sind mit Rücksicht auf eine gute Anpassung an verschiedene Kabeltypen und/oder zum
Ausgleich von Abweichungen des Scheinwiderstandes der Kabel infolge von Fertigungstoleranzen
und/ oder Temperaturänderungen einstellbar ausgebildet.
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Für die Nachbildung mittelschwer bis schwer bespulter, auf ein halbes
Spulenfeld auslaufender Fernkabel wird in bekannter Weise ein nach dem Prinzip der
Hoyt-Nachbildung aufgebautes Netzwerk verwendet. Fig. 1 zeigt ein solches Netzwerk,
bei dem vom Eingang 1,1' aus der Reihe nach der Kondensator C 0 mit einem Einstellbereich
von beispielsweise 1, 1. bis 2,8 uF, der Widerstand R 0' mit z. B. 30 bis 70 Ohm
und die Parallelschaltung der Induktivität L 2 mit der Kapazität C 2 angeordnet
sind. Im Querzweig liegen der Kondensator C 1 k mit einem Einstellbereich
von z. B. 0 bis 75 nF und der Abschlußwiderstand R 1. Der Widerstand R 0' dient
dabei der Nachbildung des Wicklungswiderstandes eines dem Zweidrahteingang einer
zugehörigen Gabel vorgeschalteten Fernleitungsübertragers. Die Induktivität L2,
der Kondensator C 2 und der Abschlußwiderstand R 1 sind ebenfalls einstellbar ausgebildet.
Ein zweckmäßiger Einstellbereich für diese Schaltelemente läßt sich ohne weiteres
aus den bekannten Bemessungsregeln für Hoyt-Nachbildungen ermitteln. Im Zusammenhang
mit der Erfindung ist jedoch der Einstellbereich dieser Schaltelemente nicht von
Bedeutung und daher hier nicht angegeben.
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Ein Fernkabel, das so bespult ist, daß seine auf 1 km Kabellänge bezogene
Induktivität etwa 15 mH beträgt, zählt zu den leicht bespulten Fernkabeln, zu dessen
Nachbildung an sich das bekannte Netzwerk der Nachbildung für unbespulte Kabelleitungen,
wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verwendet werden kann, wenn die Fernkabelleitung
mit einem halben Spulenfeld beginnt bzw. endet. Eine solche Nachbildung besteht
im wesentlichen aus der Reihenschaltung des Kondensators C 0 mit dem Widerstand
R 0" und der Parallelschaltung aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator
C 1 g. Bezüglich der Eingangsklemmen 1,1' liegt die Reihenschaltung von Kondensator
C 0 und Widerstand R 0" in Reihe mit der Parallelschaltung von Widerstand R 1 und
Kondensator C l g. Die Bemessung eines solchen Netzwerkes kann nach
bekannten Regeln vorgenommen werden. Bei manchen Anwendungsfällen beginnen bzw.
enden die Fernkabelleitungen jedoch mit ganzen statt wie sonst bei Pupinleitungen
üblich mit halben Spulenfeldern. In diesen Fällen läßt sich der Scheinwiderstand
der Fernkabelleitung durch das bekannte Netzwerk nach Fig. 2 nicht mit ausreichender
Genauigkeit nachbilden, denn dieser weicht bei den oberen Frequenzen des sich beispielsweise
bis 3400 Hz erstreckenden Übertragungsbereiches merklich von dem mit einem solchen
Netzwerk für unbespulte Kabelleitungen erzielbaren Verlauf ab. Dies ist aus den
in Fig. 3 dargestellten Ortskurven deutlich erkennbar. In der Fig. 3 stellen 1 und
II die Ortskurven des Scheinwiderstandes eines leicht bespulten Fernkabels dar,
und zwar I auf ein halbes Spulenfeld und 1I auf ein ganzes Spulenfeld auslaufend.
III zeigt die Ortskurve des Scheinwiderstandes einer Nachbildung entsprechend der
Schaltung nach Fig.2 für unbespulte Kabelleitungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Hoyt-Nachbildung zu einem
Netzwerk zu ergänzen, das bei
einem Minimum an Schaltelementen sowie
` an Einbauraum sowohl für mittelschwer bis schwer bespulte, auf ein halbes Spulenfeld
auslaufende Fernkabel als auch für leicht bespulte, auf ein ganzes Spulenfeld auslaufende
Fernkabel verwendbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Universalnachbildung gemäß der
Erfindung so ausgebildet, daß für die Kapazität im Querzweig eine Kondensatorgruppe
mit einem Einstellbereich innerhalb der Größenordnung von etwa 0,6 bis 1,6 RF und
eine Kondensatorgruppe mit einem Einstellbereich innerhalb der Größenordnung von
etwa O bis 75 nF vorgesehen ist, daß zwischen dem Widerstand und der Parallelschaltung
im Längszweig ein zusätzlicher Widerstand mit einem Einstellbereich innerhalb der
Größenordnung von etwa 500 bis 700 Ohm eingefügt ist und daß die Konden'satorgruppe
mit kleineren Werten vor und die Kondensatorgruppe mit den größeren Werten nach
diesem Widerstand angeordnet ist, daß ferner bei Betrieb als Hoyt-Nachbildung der
zusätzliche Widerstand im Längszweig kurzgeschlossen und die Kondensatorgruppe mit
den größeren Werten ausgeschaltet ist, während bei Betrieb als Nachbildung für ein
leicht bespultes, auf ein ganzes Spulenfeld auslaufendes Fernkabel nur die Parallelschaltung
im Längszweig kurzgeschlossen ist. Die Universalnachbildung kann auch so aufgebaut
werden, daß die Kondensatorgruppe mit den kleineren Werten von einem Punkt nach
dem zusätzlichen Widerstand des Längszweiges an den Eingang umschaltbar ist. Das
Ausschalten und/oder Umschalten und/oder Kurzschließen der jeweiligen Schaltelemente
erfolgt zweckmäßig mit den für die Einstellung der Betriebswerte ohnehin vorgesehenen
Schaltern bzw. Steckern oder Lötbrücken.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zur Bildung von veränderbaren
Kapazitätswerten ein, insbesondere mehrfach angezapfter Übertrager, vorzugsweise
als Sparübertrager ausgebildet, vorgesehen sein, der die Kapazität eines oder mehrerer
Kondensatoren auf den jeweils erforderlichen Kapazitätswert übersetzt. Der Widerstand
im Längszweig für die Nachbildung des Fernleitungsübertragers kann auch ganz oder
teilweise durch den Wicklungswiderstand des Übertragers zur Übersetzung der Kapazität
im Längszweig gebildet werden. Es kann ferner zweckmäßig sein, die Kondensatorgruppe
mit den kleineren Werten in zwei Teilgruppen aufzuteilen, von denen die eine Teilgruppe
vor dem zusätzlichen Widerstand des Längszweiges und die andere Teilgruppe nach
diesem zusätzlichen Widerstand angeordnet ist. Der Widerstand im Längszweig für
die Nachbildung des Fernleitungsübertragers kann auch ganz oder teilweise in den
zusätzlichen Widerstand des Längszweiges einbezogen werden.
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Bei Anwendung dieser Maßnahmen kann die kleinere der beiden Kondensatorgruppen
sowohl bei der Nachbildung für mittelschwer bis schwer bespulte Fernkabel als auch
bei der Nachbildung für leicht bespulte, auf jeweils ein ganzes Spulenfeld auslaufende
Fernkabel verwendet werden. Wenn die kleinere der beiden Kondensatorgruppen ausgeschaltet
ist, kann die Nachbildung prinzipiell auch für leicht bespulte, jeweils auf ein
halbes Spulenfeld auslaufende Fernkabelleitungen oder auch für unbespulte Fernkabelleitungen
vorteilhaft verwendet werden. Obwohl die Nachbildung für ganz verschiedene Leitungsarten
anwendbar.ist, läßt sie sich ebenso einfach einstellen wie Nachbildungen, die speziell
nur für eine Leitungsart ausgebildet sind. Der Einbauraum ist erheblich geringer
als für zwei je Leitungsart getrennte Nachbildungen. Die zusätzlich benötigten Kontakte
sind entweder als Leerkontakte auf den üblicherweise verwendeten Schaltern vorhanden
oder können zumindest ohne wesentliche räumliche Vergrößerung der Schaltertypen
vorgesehen werden. Die Universalnachbildung nach der Erfindung benötigt daher nur
ein Minimum an Einbauraum.
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Die Erfindung wird an Hand der Prinzipschaltung nach Fig. 4 und an
Hand der prinzipiellen Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 bis 7 näher erläutert.
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Ausgehend von der bereits einleitend erläuterten Erkenntnis, wonach
für leicht bespulte Fernkabelleitungen, die auf ein ganzes Spulenfeld auslaufen.
die einfache Nachbildung für unbespulte Kabelleitungen nach Fig. 2 nicht ohne weiteres
anwendbar ist, zeigen Überlegungen im Rahmen der Erfindung, daß für leicht bespulte
Femkabelleitungen der genannten Art ein nach Fig. 4 aufgebautes Netzwerk erforderlich
ist. Bei einem derartigen Netzwerk sind im Längszweig der Kondensator C 0 mit einem
Einstellbereich von 1,1 bis 2,8 EEF und der Widerstand R 0" mit einem Einstellbereich
von 500 bis 700 Ohm vorgesehen. Im Querzweig liegen unmittelbar am Eingang der Kondensator
C 3 mit einem Einstellbereich von 0 bis 15 nF und nach dem Widerstand R 0" der Kondensator
C 1 g mit einem Einstellbereich von 0,6 bis 1,6 gF und der Widerstand R 1. Die angegebenen
Bemessungsgrößen sind Richtwerte, die ebenso wie die Größe des Widerstandes R 1
nach den bekannten Regeln für die Bemessung von Nachbildungen ermittelt werden können.
In den Einstellbereich des Widerstandes R 0" ist der Nachbildwiderstand für den
Wicklungswiderstand eines Fernleitungsübertragers einbezogen. Dieser Nachbildwiderstand
ist in dem Netzwerk nach Fig. 1 mit R 0' bezeichnet.
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Wie aus den bisherigen Erläuterungen entnehmbar, sind für die beiden
einleitend genannten Anwendungsfälle erheblich unterschiedliche Netzwerke erforderlich.
Entsprechend einer weiteren Erkenntnis im Rahmen der Erfindung lassen sich diese
unterschiedlichen Netzwerke mit einem Minimum an Bauteilen und damit auch mit einem
Minimum an erforderlichem Einbauraum durch ein einziges Netzwerk ersetzen, wenn
man die bei der Hoyt-Nachbildung nach Fig. 1 benötigte Kondensatorgruppe
C 1 k zugleich als Kondensatorgruppe C 3 nach Fig. 4 verwendet und diese
Kondensatorgruppe nicht unmittelbar wie bei der Anordnung nach Fig. 4 an den Eingang
des Netzwerkes legt, sondern, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
nach Fig. 5 dargestellt ist, im Querzweig nach dem Widerstand R 0' anordnet.
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Diese Abweichung von der Schaltung nach Fig. 4 ist zulässig, weil
die der Kondensatorgruppe C 1 k
vorgeschaltete Reihenschaltung des Kondensators
C 0 mit dem Widerstand R 0' keinen störenden Einfluß verursacht, da ihr Scheinwiderstand
im oberen Frequenzbereich, bei dem die Kondensatorgruppe Clk zur Wirkung kommt,
viel kleiner ist als der Scheinwiderstand des aus Widerstand R O", R 1 und
Kondensatorgruppe C 1 g gebildeten Netzwerkes. Es ist also für die Verwendung des
in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes als Nachbildnetzwerk mit einer Wirkungsweise
eines Netzwerkes nach Fig. 4 lediglich erforderlich, bei der Universalnachbildung
nach Fig. 5 die für die Hoyt-Nachbildung erforderliche Parallelschaltung
der
Induktivität L 2 mit der Kapazität C 2 kurzzuschließen. Soll die Universalnachbildung
nach Fig. 5 als Hoyt-Nachbildung verwendet werden, so ist dagegen lediglich der
Widerstand R O" kurzzuschließen und die Kondensatorgruppe C 1 g auszuschalten. Das
erforderliche Kurzschließen bzw. Ausschalten kann dabei ohne zusätzlichen Mehraufwand
mit den für die Umschaltung der Betriebswerte der Bauelemente ohnehin erforderlichen
Schaltern, z. B. in deren Nullstellung, durchgeführt werden.
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Wie in Fig. 6 dargestellt, kann die Universalnachbildung auch so aufgebaut
werden, daß die Kondensatorgruppe C 1 k über den zusätzlichen Umschalter
U
direkt an den Eingang 1,1' umschaltbar ist. Schaltungsart, Wirkungsweise
und Bemessung eines solchen Netzwerkes sind dabei prinzipiell vergleichbar mit der
Schaltungsanordnung nach Fig. 5. Der in diesem Fall zusätzlich benötigte Umschalter
kann dabei ebenfalls mit einem der ohnehin vorhandenen Schalter für die Einstellung
der elektrischen Werte der Schaltelemente der Nachbildung vereinigt werden.
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In der Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung mehrfach
angezapfter Sparübertrager Ü1 und Ü 2 zur Bildung der erforderlichen Kapazitätswerte
für C 0 bzw. C 1 g dargestellt. Alle Schaltelemente dieses Netzwerkes haben die
gleiche Wirkung wie die entsprechend bezeichneten Schaltelemente der Anordnung nach
Fig. 5. Die Einstellung der Betriebswerte erfolgt mit den Schaltern S1 bis S8. Der
Wicklungswiderstand Rü 1 des Übertragers Ü 1 ist in den Widerstand R 0' einbezogen.
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Die Erfindung soll nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt sein. Es ist z. B. grundsätzlich möglich, die Schaltungen bei prinzipiell
gleicher Wirkungsweise bezüglich der Eingangsklemmen symmetrisch aufzubauen. Ferner
können der Kondensator C 0 und der Widerstand R 0' sowie die Parallelschaltung L
2, C 2 und der Widerstand R 1 jeweils auch in der Reihenfolge ihrer Anordnung untereinander
vertauscht werden, ohne daß dadurch die prinzipielle Wirkungsweise geändert wird.