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Fernspeisesystem für Gleichstrom-Reihenspeisung Bei der Fernspeisung
von Verstärkern über die Hochfrequenzübertragung:,sleitung wird bei Landkabelverbindungen,
insbesondere aber bei Seekabeiverbindungen, zur Vereinfachung der Schaltung in den
ferngespeisten Verstärkern und um alle Verstärker schaltungsmäßig gleich ausbilden
zu können Gleich-,-# stromspeisung angewendet, wobei a ' lie Verstärker stromversorgungsmäßi,9
in Reihe geschaltet sind. Bei Koaxialleitungen erfolgt die, Fernopeigung tiber den
innenleiter. Bei Reihenspeisung sehr vieler Verstärker, z.B. bei einer interkontinentalen
Seekabelverbindung, werden dabei sehr hohe Speisespannungen benötigt, wodurch das
Kabelund insbesondere die Kondenoatoren in den Stromversorgungsweichen der Verstärker
spannungsmäßig stark.beansprucht und groß werden. Außerdem hat bei Gleichstromfernspeisung
die Verstärkerschaltung das Potential der Speisespannung gegen Erde und muß entsprechend
spannungsfest und gut isoliert gegen das geerdete Verstärkergehäuse eingebaut werden,
was mi.t zunehmerder S-Peisespannung wachsende Schwierigkeiten bereitet. Daher besteht
ein großes Interesseg die Speisespannung möglichst klein zu halten.
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Bei der üblichen Gleichstromreihenspe'Lsunlrr ist der S annungsp auf
der Leitung relativ zuhi Spaniiun,#,-sc-b--L',?,11 c-"n den Ver;#;tär.#z-ern Ziemlich
Lzlein. Dies gilt insbesondere beim iiiinsatz von Transistorverstärkern in mit großen
Leitungsabmessungen, die man bei Übertr-,#iIgung breiiier Frequenzbänder verwendet.
Zur Verringerung der Sj)eisespan-
| nung ist es zwar seit langem *bekannt, die Fernspeisung zwei- |
| seitig, d.h. von beiden Endstellen aus-gleichzeitig
vorzuneh- |
| men, wodurch die Speisespannung halbiert werden kann. Trotz-. |
| dem ist auch dann noch bei langen Strecken die notwendige |
| Jpeisespannung unangenehm hobh. |
| Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der |
| Reihenspeisung durch Maßnahmen zur weiteren Herabsetzung der |
| Speise.-)- zu verringern. |
| Gemäß der Erfindung kann in einem für Reihenspefsung mit |
| Gleichstrom ausgelegten Überl(-)ragungssystem, -bei dem--die
-Über- |
| tra,-#"ungsstrecke in Stromversorgungsabschnitte. -unterteilt
-fst, |
| die notwendige Speisespannung dadurch wesentlich herabgesetzt |
| iverden, daß beim Übergang vom -Ende -eines Stromversorgungisab-. |
| solinittes auf den Anf an- des näzhst--L"olgendez,.
3- romve--rsorgungs- |
| CD |
| abschnittes die 3!.)eisespa*anung bei gleichzeitiger Verringerung |
| des FernspeisestromeH auf einen höheren Spannungswert, Vorzugs- |
| we Loe auf die 8-.,.)a.iinung der f ernspeisenden
Stelle,- angehoban: |
| wird, und daß aliu Gleichspann-Luigsl;iand--L-er arbe:L-#ende-Gleichum-# |
| richter verwendet vierden.. |
| Bei Air-aendung dieser lIe7,ßnahmen wird sowohl bei einseitig
als |
| auch bei zweiseitig gespeisten Übertragungsstrecken-an den- |
| jenigen 8tellen des Übertragungsweges, an denen der auf den |
| C) |
| Leitun--,en und der an aen Ver,3-tärkern entstandene Spannungsab- |
| fali einen maximalen Wert erreicht hat, die dpeisespannung |
| durch eiinen GleichsDminungs,#.rE#ndler wieder angehoben. Dabei |
| CD |
| werden d»-4--- S-oannu-n""-;#übersetzung und der Abstand der
3pannungs- |
| #.i2ild-Ler en-#Ian-- der Übertra# so gewähl-I., daß die |
| n- am -An-L".5-,ng aller g-Leich |
| Z> |
| gro:a iL-t- Bei 2-!ii#,pe*##_,uiig der Versorgung--span- |
| nun,- d-*e entl##ng der Über- |
| Dtrec -e und die symmetrisch zur |
| te. |
Es ist zwar bereits bekanntg Übertragungsstrecken gleichstrommäßig
in Abschnitte zu unterteilen und die Leitungsabschnitte über den Eingang bzw. Ausgang
je eines Gleichumrichters untereinander zu verbinden. Mit dieser Maßnahme
wird jedoch der Zweck erfüllt, die sich entlang einer Übertragungsstrecke summierenden
Beeinflussungsspannungen auf eine unschädliche Höhe zu reduzieren. Diese bekannte
Maßnahme entspricht daher der galvan:#sc hen Auft-rennung einer mit Wechseistromspeisung
arbeitenden Übertragungsstrecke durch Trennübertrager. Weitere Einzelheiten der
Erfindung werden anhand-der Figuren
1 bis
5 näher erläutert.
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Die Fig.1 dient der Erläuterung der bekannten Gleichstrom-Reihenspeisung
einer Koaxialleitung bei zweiseitiger Speisung.
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Fig.2 zeigt das l#rinzip'der Gleichstrom-Reihenspeisung bei Aufteilung
der Übertragiangsstrecke in Versorgungsabschnitte unter Verwendung eines Spannungswandlers
bei einseitiger Ein-v speisung.
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In Fig.3 ist die "Anordnung der Spannungswandler entlang einergroßen
Übertragungsstrecke'bei zweiseitiger Einspeisung und die zugehörige 6pann=,-gsv"erteil=,g
verglichen mit der Spannungsvexteilung ohne Unterteilung de:i- Strecke in Versorgungsabschnitte
dareestellt.
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Fig.4 zeigt die sehaltungsmäßIge. Einordnung eines mit einer Verstäxkoreinh#eit
3£"äebj.=,ertün ßpä#,e'wandlerz.
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Die Verwendung eimes vom getrennt angeordneten Spa'nnungewandlerfi;
w1121d ain-hi#n-d der erläutert.
Die Übertragungsstrecke nach Fig.1,
die aus den Koaxialleitungsstücken K und den ferugespeisten Verstärkern V bestehtg
wird mittels der Fernspeiseeinrichtungen Fl und F2 von zwei Seiten gespeist. Gegenüber
der einseitigen Fernspeisung kann bei diesem System mit auf die #1älfte verminderter
Speisespannung gearbeitet werden. Eine weitere wesentliche Verminderung der Fernspeisespannung
ergibt sich durch die erfindungsgemäße Unterteilung in Versorgungsabschnitte unter
Verwendung eines Spannungswändlers wie in Fig42 für den Fall der einseitigen Fe'rnspeisung
dargestellt. Der Gleichspannungswandler SU transformiert die zwischen der
Fernspeiseeinrichtung F und SU von U
auf U 1 abgefallene Spannung
wieder auf U 2 herauf, wobei J, größer wird als J.
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Die am Anfang der Speiseabschnitte notwendige Fernspeisespannung wird
am kleinsten, wenn der Spannungswandler in einem solchen Abstand von der Fernspeiseeinrichtung
eingesetzt wird, daß die Spannungen U und U 2 am Anfang der beiden
Fernspeiseabschnitte gleich groß werden. Diese zweckmäßigste Lage von
SU hängt vom Leitungswiderstand R 1 9 vom Spannungsabfall:U V an den
Verstärkern, vom Wirkungsgrad, mit dem SU arbeitet, und vom benötigten Speisestrom
J der Verstärker ab. Im linken Streckenabschnitt, wo J, größer als der von
den Verstärkern benötigte Speisestrom wird, ist den V-ri-,täTkern ein Widerstand
parallel zu schalten, so daß der Spannungsabfall an den einzelnen Verstärkern überall
gleich groß ist. Die Speisespannung kann bei einigermaßen günstigem Wirkungsgrad
des Spannungswandlers SU noch weiter verringert werden, wenn mehrere Spannungswandler
längs der Strecke eingeschaltet werden.
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In ?ig.3 ist das rechnerisch-ermittelte Ergebnis der Spannungs-Verteilung
eines etwa 6 000 km langen Seekabels für einmalige und zweimalige Unterteilung
jeder Streckenhälfte'durch Spannungswandler wiedergegeben. Im Koordinatensystem
dieser Abbildung
ist die.Spannungsverteilung für die zweiseitig
gespeiste Strecke ohne Unterteilung (ausgezogene Gerade), mit Unterteilung beider
Streckenhälften durch je einen Spannungswandler (gestrichelte Kurve) und
mit Unterteilung beider Streckenhälften durch je zwei Spannungswandler (ßtrichpunktierte
Kurve) dargestellt. Der der grafischen Darstellung entsprechende Streckeraufbau
ist oberhalb des Koordinatensystems in der oben angegebenen Reihenfolge im Prinzip
aufgezeichnet., Die, Darstellung zeigt, daß die benötigte Speisespannung bei einfaeher
Unterteilung jeder Streckenhälfte um den Faktor 1,71 und bei zweifacher Unterteilung
auf mehr als die Hälfte sinkt.
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Igs ist bekannt, daß man bei langen Seekabelverbindungen die zeitlichen
Schwankungen des Potentials der Erde zwischen verschiedenen.voneinander weiter entfernten
Punkten-zu berücksichtigen hat. Soll der Fernsp#isestrom dabei konstant bleiben,
so müssen diese Pptentialschwankungen durch automatische Regelung des Pernspeisestromes
bzw. der.Fernspeisespannung kompensier-,Ii werden. Die vorgeschlagenEnGleichspannungs2andler
können. daher, mit. einer automatischen Regeleinri.chtung zur Konstanthaltung des
Stromes -auf der Ausgangsseite versehen werden.
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Der Gleichsp?zmungßwandler kann-beim-Verstärker zwischen den Tiefpässen
der_Str-omversorgungsweichen SW eingeschaltet sein" siehe Fig.4. Der 4ondensator
0, ist# zur- Spannungsabblochung zwischen Primär- und Sekund,#ire-ip,-tnnun#g,
des Spannung.-3wandiers, vor.-esehen. Die- gl.eiche V Wirkung wird auch du-eh einen
Trenn-, übertrager TÜ zwischen Hochpaß und VerBtär£l,.er erreicht, wobei die Querdrosoel
im Hochpaß als- Übertrager -#a-us#-,ebildet vierden, Icönnte. Die verl'aufe von
jin'#,3 n"-!.ch 3in x# zu. den
I cb Verz-.'tI-«-;-l,#.#,-%-z,#;.#",.-" V h1.
ge SParliiun., Llir, üin.
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G: sind Au-iJz21lie:i.ber:
des ankommenden und abgehenden
Kabels verbunden. Eine Unterbringung des Spannungswandlers unabhängig vom Verstärker
in einem besonderen Gehäuse hat bei Seekabeln den Vorteile daß alle Verstärker gleich
sind. Der Spannungswandler-kann auch in einem Verstärkergehäuse untergebracht werden,
so daß er sich für den Verlegevo--gang des Kabels nicht von einem Verstärker unterscheidet.
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Ist der Gleichspannungswandler für sich untergebracht, so muß eine
HF-Umgehung mit geringer Dämpfung vorgesehen sein, z.B. durch den Kondensator
0 (Fig.5). Der Gleichspannungswandler kann zugleich zur Auftrennung der Leitung
in mehrere Beeinflussungsabschnitte dienen.