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Schaltungsanordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen in Fernspeiseschleifen
von Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen Bei Trägerfrequenz - Weitverkehrssystemen
zur Nachrichtnübertragung auf Koaxialkabeln werden in kurzen- Abständen (z. B. alle
6 km) unbemannte Zwischenverstärker vorgesehen, die von bemannten Ämtern, die in
größeren Abständen (bis über 100 km) angeordnet sind, über die Innenleiter der Koaxialpaare
der beiden einander zugeordneten übertragungsrichtungen mit Gleichstrom ferngespeist
werden.
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Zur Überwachung der unbemannten Zwischen= verstärker und der Fernspeiseschleife
werden überwachungspilote oder -signale verwendet, deren im Speiseamt empfangener
Pegel oder die Laufzeit ein Kriterium für den Zustand der Verstärker ist. Wenn im
Fehlerfall die Fernspeiseschleife unterbrochen wird, so fallen alle Verstärker dieser
Schleife aus, und eine Fehlerortung mit Hilfe der genannten überwachungspilote oder
-signale ist unmöglich.
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Um eine völlige Unterbrechung der Fernspeiseschleife zu verhindern,
ist eine in F i g.1 schematisiert dargestellte Schaltungsanordnung bekannt (deutsche
Patentschrift 1012 686), bei der ein vom Fernspeisegleichstrom gesteuertes Überwachungsglied
in Gestalt eines Relais A verwendet wird, das an jeder Zwischenverstärkerstelle
zwischen dem Verstärker und derjenigen Fernspeiseweiche, die dem Speiseamt abgekehrt
ist, angeordnet ist und einen zwischen den Gleichstrompfaden der beiden übertragungsrichtungen
liegenden Überwachungsschalter in Gestalt des Relaiskontaktes a steuert, der bei
einer Unterbrechung des Fernspeisestromes diesen, vom speisenden Amt aus gesehen,
vor der Unterbrechungsstelle über- einen Begrenzungswiderstand IRb schließt.
W l, W2, W 3 und W 4 sind. Fernspeiseweichen, die die Nachrichtensignale
und den Speisegleichstrom 1s voneinander trennen. An den Stabilisierungs-Zenerdioden
D 1 und D 2 werden die für die Leitungsverstärker LV 1. und LV 2 der
beiden übertragungsrichtungen notwendigen Speisespannungen abgenommen. Damit sind
alle Verstärker bis zur Unterbrechungsstelle weiterhin ferngespeist, und die Überwachungssignale
können bis zu dieser Unterbrechüngsstelle übertragen werden. Die Relais brauchen
aber viel Leistung und vor allem Spannung, so daß die Speisespannung im Speiseamt
um den Spannungsabfall an .den Relais höher sein muß. Dadurch wird bei einer gegebenen
zulässigen Spannung auf den Kabeln die maximale Länge der Speiseschleife verringert.
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Wird nach einem bekannten Vorschlag (USA.-Patentschrift
2272735) .der Fernspeisegleichstrom und die infolge einer Temperaturänderung
auftretende Widerstandsänderung der Fernspeiseschleife zur Pegelsteuerung der unbemannten
Verstärker benutzt, so verursachen die Relais Fehler dieser Pegelsteuerung, weil
sie einer anderen Temperatur als die im Boden verlegten Kabel ausgesetzt sind.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren (deutsche Patentschrift 1154
525) werden hinter jeder ferngespeisten Verstärkerstelle zwischen die Innenleiter
des Koaxialkabels Leistungs-Zenerdioden geschaltet, deren Durchbruchspannung etwas
höher als die im Betrieb an der betreffenden Stelle auftretende Spannung gewählt
wird. Im normalen Betrieb sind also die jeweiligen Durchbruchspannungen höher als
die tatsächlich anliegenden Spannungen, und die Leistungs-Zenerdioden sind gesperrt.
Wird die Leitung irgendwo unterbrochen, so wird die Spannung erhöht, bis die der
Bruchstelle in Richtung auf das Speiseamt am nächsten liegende Diode allein leitet,
während die anderen Dioden gesperrt sind. Dadurch sind alle unbemannten Verstärker
bis zur Unterbrechungsstelle ferngespeist, und eine Fehlerortung mit Hilfe von überwachungspiloten
oder -signalen ist gewährleistet.
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Aus Zweckmäßigkeitsgründen werden dabei bekanntlich (deutsche Patentschrift
1159 034) in jeder Zwischenverstärkerstelle eine gleiche- Diodenkombination vorgesehen,
die aus mehreren Dioden mit Durchbruchspannungen im Verhältnis von 1: 2: 4: 8 usw.
bestehen. Bei n Dioden können 211 Spannungswerte in linearer Stufung hergestellt
werden.
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Man kann auch bekanntlich (deutsche Patentschrift 1199 825) in Reihe
zu den Zenerdioden jeweils ein Relais mit Selbsthaltekreis vorsehen, das nach dem
Ansprechen die Zenerdioden kurzschließt. Bei dieser
Anordnung brauchen
die Dioden keine große Leistung zu vertragen, weil sie nur kurzzeitig bis zum Ansprechen
des Relais stromführend sind.
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Das Verfahren mit den Zenerdioden hat den Nachteil, daß die Durchbruchspannungen
der Zenerdioden mit großer Genauigkeit ausgesucht weiden müssen. Der Grund hierfür
ist der, daß der absolute Fehler der Durchbruchspannung einer Diodenkombination
kleiner als der Betrag einer Spannungsstufe, d. h. der Spannungsabfall an einem
Verstärkerfeld, sein muß. Auch der Temperaturkoeffizient der Zenerspannung und der
differentielle Widerstand der Zenerdioden erfordern eine kleinere Toleranz der Zenerspannung.
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Es ist eine weitere Anordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen
in Fernspeiseschleifen von Trägerfrequenzsystemen bekanntgeworden (deutsche Auslegeschrift
1155 172), die die Nachteile der oben beschriebenen Schaltungsanordnungen
nicht aufweist. Hinter jede . ferngespeiste Verstärkerwelle wird zwischen die Innenleiter
des Koaxialkabels als überwachungsschalter eine hochsperrende Diode in Reihe mit
einem hochohmigen Meßwiderstand so angeordnet, daß sie für die Fernspeisespannung
normaler, betriebsmäßiger Polung undurchlässig ist. Im Fall einer Unterbrechung
der Fernspeiseschleife wird zur Fehlerortung die Fernspeisespannung umgepolt, so
daß die Dioden durchlässig werden: Die hochohmigen Widerstände legen sich parallel,
und durch eine Strom-Spannungs-Messung wird der Gesamtwiderstand der Fernspeiseschleife
bis -zur Unterbrechung bestimmt. Je länger die Fernspeiseschleife bis zur Unterbrechungsstelle
ist, um so mehr Meßwiderstände sind parallel geschaltet und um so niedriger ist
der gemessene Gesamtwiderstand, Aus dein gemessenen Gesamtwiderstand kann man auf
die Unterbrechungsstelle schließen. Die Meßwiderstände müssen hochohmig sein; damit-
der Widerstand der Innenleiter nicht die Messung verfälscht. Der Nachteil dieses
Verfahrens besteht .darin, daß beim -Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel, z.
B, bei einem Kabelbruch, die Messung des Gesamtwider-Standes und damit die Fehlerortung
stark verfälscht werden kann.
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Der Zweck der Erfindung ist, die Nachteile der bekannten Anordnung
zu vermeiden. Sie betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen
in Fernspeiseschleifen von Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen, bei denen viele
Leitungsverstärker über die Innenleiter- von Koaxialkabeln von einer Speisestelle
aus mit Gleichstrom ferngespeist werden und bei denen hinter jeder Verstärkerstelle
zwischen den Innenleitern der Koaxialkabel Überwachungsglieder angeordnet sind,
die bei einer Unterbrechung die Fernspeisesehleife n der letzten Zwischenverstärkerstelle
vor der Unterbrechung schließen, so daß die Übertragung - von überwachungssignalen
über die Zwischenverstärker bis zur Unterbrechungsstelle möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als- Überwachungsglieder und -schalten
-abfallverzögerte Querrelais mit direkt oder indirekt vorgeschalteten, mit der Entfernung
von der Speisestelle stufenweise abnehmenden Vorwidexständen zu verwenden, denen
in Reihe hochsperrende, bei Normalbetrieb in Sperrrichtung gepolte Sperrdioden angeordnet
sind, wobei zur Fehlerortung die Fernspeisespaunung zunächst umgepolt und allmählich
von =Null gesteigert wird, bis das letzte Relais vor der Unterbrechungsstelle anzieht
und den Vorwiderstand mit der Sperrdiode über einen Selbsthaltekreis kurzschließt
und schließ lieh die Fernspeisespannung wieder rasch in die Normalrichtung umgepolt
wird. -Als Vorwiderstände können auch Zenerdioder verwendet werden. Hierbei ist
es nicht notwendig Zenerdioden mit großer Genauigkeit der Durchbruchspannung auszusuchen.
Die Stufung der Zenerspannungen kann viehmehr unabhängig von den irr Normalbetrieb
zwischen den Innenleitern auftretenden Spannungen gewählt werden. Beim letztgespeisten
Verstärker kann z. B. die Zenerdiode ganz weggelassen werden, und zur Speisestelle
fort. schreitend können Zenerdioden gröberer Stufung eingesetzt werden. Man kann
auch im Gegensatt zur bekannten Anordnung eine nichtlineare Stufung der Zenerspannungen
vorsehest.
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Günstig ist eine Aufteilung in zwei Dioden, gruppen, wobei die eiste
Gruppe einte kleine linear Stufung und die andere Gruppe eine große lineare Stufung
hat, Die erste Diodengruppe wird fier die Verstärkerstellen am Ende der Fernspeiseschleifee
und die zweite; Diodengruppe für die Verstänkere stellen am Anfang der Fernspeiseschleife
vorgesehen. Zum Beispiel .könnte man für die erste; Gruppe die Zenerspannungen 0;
10, 20, 30, 40, 50 und GO V und für die zweite Gruppe die Zenerspawungen
120; 180, 240, 300,360 und 420 V wählen.
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Auch, bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, in jeder Verstärkerstelle
eine gleiche Diodenkombination vorzusehen, aus der, mit. Hilfe von Dral.tbrücken,
die eineu. Teil der Dioden kurzschließen, die notwendigen Spannungswerte hergestellt
werdest können. Wenn zwei Gruppen reit jeweils linearer Stufung vorgesehen werden,
so- kann man jede Gruppen aus Dioden mit Zenerspannungen im Verhältnis 1: 2 * 4
usw, zusammensetzen. Für das obige numerische Beispiel braucht man nur 5 Dioden
mit den Zenerspannungen 10, 20, 40, 120 und 240 V.
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Die zulässige Toleranz der Zenerspannungen er= gibt sich. aus der
Forderung, daß die Differenz der zwei höchsten Spannungsstufen bei verschiedenem
Vorzeichen der Toleranzen noch größer als Null sein muß, Für das obige numerische
Beispiel heißt das 420 (1- 7) ? 360 (1-f- T). Daraus ergibt sich. die zulässige
Toleranz zu T < ±60/7$0 = ±7,7"/o.
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Solche Toleranzen sind technisch durchaus tragbar. In F i g. 2 ist
ein Ausführungsbeispiel der Evfindung mit Zenerdioden -als Vorwiderstände dargestellt,
Die Diode Ds wirkt als Sperrdiode, und die Diode Dz wirkt als Zenerdiode.
Das Relais A betätigt den Arbeitskontakt a. Bei Normalbetrieb ist der Fernspeisestrom
1s so gepolt, daß die Dioden Ds gesperrt sind. Zur Fehlerortung wird die Fernspeisespannung
umgepolt, die Diode Ds wird durchlässig, und die der Unterbrechungsstelle am nächsten
liegende Zenerdiode Dz bricht durch; das zugehörige Relais A zieht an und schließt
mit seinem Arbeitskontakt a die Sperrdiode und die Zenerdiode kurz. Nun wird die
Fernspeisespannung in die Normalrichturig umgepolt, ohne daß das - abfallverzögerte
Relais A abfällt; und die Fehlerortung kann stattfinden, '
Wenn
ohmsche Vorwiderstände den Relais vorgeschaltet werden, so könnte es zweckmäßig
sein, zur Erzielung einer besseren Schwellenwirkung Schalttransistoren einzusetzen,
die das Relais betätigen.