DE1948540A1

DE1948540A1 - Vorrichtung zur Fernmessung der Nichtlinearitaet von Leitungsverstaerkern

Info

Publication number: DE1948540A1
Application number: DE19691948540
Authority: DE
Inventors: Christian Chalhoub
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1968-09-25
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1970-04-02
Also published as: NL6914035A; NL170907B; NL170907C; BE738857A; GB1229698A; FR1589492A; US3629523A; JPS4926005B1

Description

PATENTANWXLTI MOLLER-BORe · DIPL-INQ. 6RALF8

DR. MANITZ · DR. DEUFEL

8 MÖNCHEN 28, R0BEHT-K0CH-8TR 1

TELEFON 225110

25. September- 1969 Gs/Sv - O 2086

C.I.T.-COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS 12, rue de la Baume, Paris 8, Frankreich

Vorrichtung zur Fernmessung der Nichtlinearitat von Leitungsverstärkern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernmessung der Nichtlinearitat von Leitungsverstärkern zur vorteilhaften Verwendung im Falle Jeder Verbindung durch Trägerströme und insbesondere für eine Telefonverbindung über Seekabel. Wenn es auch zulässig ist, den Grad der Nichtlinearitat eines Bodenverstärkers zu messen, indem man sich in die entsprechende Verstärkerstation begibt, so ist andererseits im Falle einer Seekabelverbindung allein die Fernmessung ausgehend von einer der beiden Endstationen denkbar.

Man kennt bereits Vorrichtungen zur Fernmessung der Verstärkung eines Verstärkers für eine übertragungsleitung vom Typ N + N, die auf eine Verbindung durch Seekabel anwendbar ist, das die Fernmessung der Leitungsverstärkung zwischen einer Endstation und dem Ausgang jedes Verstärkers der Verbindung erlaubt.

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IJm eine genaue Vorstellung vom Zustand der, verbindung zu „ \ ,. haben, ist es vorteilhaft, nicht nur den Wert der Verstärkung zum Zeitpunkt der Messung zu kennen, sondern auch seine Tendenz zur Veränderung, falls sie vorhanden ist. Tatsächlich sind die Verstärker mit einer starken Gegenkopplung ausgerüstet, die dafür testimmt ist, die Stabilität ihrer Verstärkung zu verbessern und ihren Grad der harmonischen Verzerrung zu verringern« Diese Gegenkopplung bewirkt ein Verbergen der Änderungen des Koeffizienten der inneren Verstärkung des Verstärkers, indem sie ihre Wirkungen auf die Verstädomg weitgehend kompensiert«, Venn sich der Koeffizient der inneren Verstärkung aus. irgendeinen Grund stark vermindert hat (Alterung, Störung in Laufe der Zeit), eo gibt die Heeaung der Verstärkung diese Bitwicklung nur deutlich in dem Moment wieder, bei den die Störung ein für die weiter· Verwendbarkeit dee Verstärkers gefährliches AumaS angenommen hat· Se ist gut, viel früher alarmiert su sein, üb die notwendigen Vorkehrungen treffen zu können, bevor eine unnormale Veränderung eines Bestandteiles einen gefährlichen Stand erreicht hat, der in kurser Zeit ein Aufierhetriebeetsen der Verbindung anzeigen kann.

Eine derartige überwachung wird durch die Messung des Grades der nicht linearen Verzerrung jedes Verstärkers ermöglicht, denn dieser Parameter ist umgekehrt proportional der dem betrachteten Verstärker bei der Gegenkopplung zugeführten Energie, d.h. dem Koeffizienten der inneren Verstärkung. Daraus folgt, daß im Falle», daß sich für eine unwesentliche Verstärkungsänderung der Grad der Verzerrung stark erhöht, das Wartungspersonal unmittelbar von einer ungünstigen Veränderung eines Verstärkers alarmiert wird.

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BAD ORiGfNAL

Für das Problem der Fernmessung des Grades der Nicht linearität von Verstärkern würden bereits mehr oder weniger zufriedenstellende Lösungen gefunden.

Eine erste bekannte Vorrichtung besteht darin, dem Eingang Jedes Verstärkers eine für den Verstärker geeignete Identifikationsfrequenz und an der Endstation am Anfang des betrachteten Abschnittes eine Meßfrequenz zuzuführen. So sendet man z.B. für •in Übertragungeband, das 60 - 1300 kHz (Sekundärgruppen 1 bis 5) überdeckt^ auf einen z.B. acht Verstärker aufweisenden Abschnitt über den gesamten Abschnitt eine Meßfrequenz f ^, und man führt des Eingang jedes Verstärkers eine individuelle Identifikationsfrequenz zu, die lokal zu f^ « 1346 kHz für den Verstärker Nr. 1 erzeugt wurde, die Frequenz f^ - 1347 kHz für den Verstärker Ar. 2, ..... f_A„ « 1352 kHz für den Verstärker Hr. 7 und f_i6 - 1353 kHz für den Verstärker Nr. 8.

Man gibt f den Wert 13OI kHz zur überwachung des Verstärkers Kv. 1, 1302 kHz für den Verstärker Kr. 2, ..... I307 kHz für den Verstärker Hr. 7» 1308 kHz für den Verstärker Nr. 8, wobei die Messung jedesmal auf der Frequenz 45 kHz stattfindet, die durch Intermodulation erzeugt wird.

Diese Vorrichtung ergibt zufriedenstellende Resultate für die Bodenverstärker, wo ein Abschnitt zwischen Endstationen maximal 8 bis 15 Verstärker aufweist. Aber sie ist nicht auf eine Leitung anwendbar, die mit einer großen Anzahl von Verstärkern ausgerüstet ist, denn die Intermodulation zwischen den Signa ^{len f}mn "³^ ^fin ^tri'^fc'^t' ^{in allen} Verstärkern vom Rang größer ui auf, was die Messung immer ungenauer macht, wenn man sich von der Endstation, bei der die Messung stattfindet,entfernt. Fun kann in einer Unterwaeserverbindung die Anzahl von Verstärkern die Zahl 100 erreichen. Diese bekannte Vorrichtung ist nicht auf eine längere Unterwaseerverbindung anwendbar

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Eine weitere bekannte Vorrichtung, die auf Verbindungen vom Typ N + N mit zwei Bändern (im Falle von Unterwasser" abein) anwendbar ist, besteht darin, an der Endstation A (Senden im unteren Band, Empfang im oberen Band) kurze "Rechtecke" einer Frequenz des unteren Bandes auszusenden und an der- "." selben Station die in dem oberen Band durch die Hichtlinearität eines Verstärkers erzeugte doppelte (oder dreifache) Frequenz zu empfangen und zu messen.

Man verwendet dabei die Ausbreitungszeit. Für eine Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von TQ η pro Seemeile beträgt die Ausbreitungszeit für eine mittlere Entfernung von z.B. 20 Seemeilen-zwischen den Verstärkern 200/u zwischen der Endstation und dem ersten Verstärker. Es vergehen also 0,4 ms zwischen dem Aussenden des Rechteckes und der Rückkehr des durch die Nichtlinesrität erhaltenen Rechteckes. Die auf dem Rückweg empfangenen Rechtecke der verschiedenen Verstärker besitzen einen Schrittabstand von angenähert 0,4 ms«, Jedes auf dem Rückweg empfangene Rechteck erlaubt also, die Fichtlinearität eines bestimmten Verstärkers au rhuTg:- üerisieren und zu messen.

Die ausgesandte Frequenz beträgt 2172 kHz und die durch die Nicht „Λβ ar it at erhaltene Frequenz 4J44 kHz.

Die luer eines Rechteckes liegt urterhalb 0,2 as, a.B· bei

Der Sende takt der Rechtecke sollte etwas über der Hin- und Surück-Ausbreitungszeit auf den geeemten Kabel liegen, an·* genoaaen z.B. 50 me für ein Kabel mit 100 Verstärkern (Hin- und Siuriick^Ausbreitungsaeit 40 ms).

Diese*Vorriefiting erfordert ein ziemlich koaplisiertee Gerät und weist kein® große Genauigkeit auf, denn der Pegel des

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Hauptsignales ist nicht zu jedem Punkt der Nichtlinearität genau bekannt und die Verstärkung der Verbindung bei den harmonischen Frequenzen zwischen den Punkten der Nichtlinearität und den Meßpunkten ist ebenfalls nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Fernmessung der Nichtlinearität von Verstärkern einer Übertragungsleitung des Types N.+ N, und insbesondere einer Unterwasserverbindung, mit der man mit einer einfachen Vorrichtung eine genaue Messung ausführen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe gelangt man, indem man in den Verbindungen vom Typ N + N das Vorhandensein eines "Zwischenband" genannten, nicht übertragenen Bandes zwischen dem unteren Band (übertragen im Sinne A-B) und dem oberen Band (übertragen im Sinne B-A) ausnützt.

Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich die Vorrichtung zur Fernmessung der Nichtlinearität von Verstärkern für eine Übertragungeleitung, auf der ein unteres Band im Sinne A-B und ein oberes Band im Sinne B-A übertragen wird, wobei sich zwischen beiden ein nicht üb er trägeres Zwischenband befindet, dadurch, daß jeder Verstärker ausgerüstet ist mit einem Oszillator, der eine in dem Zwischenband gelegene charakteristische Frequenz ί_Λ liefert, einem Frequenzverdoppler, der eine in dem oberen Band gelegene Identifikationsfrequenz f^ liefert, einem Zuführorgan, mit dem dem Eingang dieses Verstärkers diese charakteristische Frequenz f_Q und diese Identifikationsfreouens I^ zugeführt werden kann und einem Filter, mit dem eine konstante Überwachungsfrequenz f, abgesondert werden kann, die gleich der Summe aus dieser charakteristischen Frequenz f_Q und einer durch eine Endstation in einen der Bänder ausgesandten Heßfrequenz f_m oder gleich der Differenz *_B - f ist, vobei f_a in einen der Bänder und f_d in dea anderen Band Hegt.

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Vorzugsweise werden die Meßfrequexusen in dem unteren Band und die !Frequenz f. in dem oberen Band gewählt, denn dieses ist vorteilhafter: tatsächlich ist in dem oberen fend der Grad der Rückkopplung des Yerstärkers aus zwei Gründen geringer:

1. Da der Koeffizient der inneren Verstärkung geringer ist, muß die Gegenkopplung verringert werden, um die ■Verstärkungsgleichheit zu gewährleisten.

2. Da sich die Kabeldämpfung bei höheren Frequenzen erhöht, muß die Verstärkung des Verstärkers tatsächlich bei höheren Frequenzen ansteigen.

Folglich findet die Zunahme des Grades der Nichtlinearität im Störungsfalle am schnellstell im oberen Band s&att.

Di© Erfindung wird im folgendem beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser seigt:

Figur 1 einen Frequenzplan und . Figur 2 ein Schema einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindtmg.

Das gewählte Beispiel bezieht sich auf eine IT + N Verbindung mit 54Ό Kanälen, welche die Sekundärgruppen 2 bis 9 aufweisen.

FIGUH 1 - Der Frequenzplan der Fig. 1 zeigt das untere Band» 312 bis 2540 kHz, mit einer ständigen Pilotwelle mit 1056 kHz und zwei Nebenwellen zur Überwachung mit 308 und 55^2 IcBt-, Zwischen 292 und 300 kHz liegen zwei Betriebskanäle.

Des obere Band überdeckt 3288 - 5516 kHz mit einer stlailgea Pilotwelle von 3772 kHz und zwei Hebe&well$a zur Überwachung mit 3286 und 5520 kHz. Zwischea 552S nraö 5536 &Hz liegen svei Betriebskanäle. 009814/14 70' ."

■ BAD-ORiGiNAL

Bas nicht übertragene Zwischenband überdeckt 25^2 - 3286 kHz.

Die für jeden Verstärker charakteristischen Identifikationsfrequenzen, mit denen die Verstärkung jedes Verstärkers überwacht werden kann, überdecken ein Band von 5544- bis 5750 kHz. Sie liegen in einem Abstand von 0,5 zu 0,5 kHz. Jede dieser örtlich erzeugten Frequenzen f. wird dem Eingang jedes Leitungsverstärkers zugeführt. Das Band der charakteristischen Frequenzen überdeckt 2??2 - 28?5 kHz.

In gleicher Weise wird in jedem Verstärker eine charakteristische Frequenz f, erzeugt, die zur Messung der Nichtlinearität bestimmt ist. Die vorzugsweise im Abstand von 0,25 kHz gelegenen charakteristischen Frequenzen befinden sich im Zwischenband. Eine charakteristische Frequenz f wird, also nicht von ihrem Verstärker vom Hang η übertragen: sie kann nur durch die Intermodulation in 2rßcheinung treten, die sie mit der entsprechenden Meßfrequenz T_311n erzeugt.

Für die Wahl der charakteristischen Frequenzen sind swei Fälle zu betrachten. Dabei bezieht man sich auf die Fig. 2.

P^TGUR 2■- Die Fig. 2 zeigt das Schema eines Seiles der Endstation A und des Verstärkers vom Hang n.

Der Verstärker vom Rang η weist einen Leistungsverstärker 10, zwei identische Tiefpassfilter 12 und f4 mit einer Grenzfrequenz von 2542 kHz und zwei identische Hochpassfilter 11 und 13 mit einer Grenzfrequenz von 3286 kHz auf.

Er enthält in gleicher Weise zwei identische Sandsperren 15 und 1?» die dazu dienen, Ulm Schleifenverstärkung des Verstärkers genügend zu vermindern, um die Stabilität in dem Bereich, in dem die Summe der Dämpfungen der Filter 11 und zwei bis drei Heper nicht übersteigt, zu gewährleisten.

OO98U/1470

- β -■■ ■ ■■■■■::■ ^;;

In der Mitte des Zwischenbandes zwischen 2850 und 2950 kHz heben die Bandsperren 15 und 17 die Dämpfung wenigstens um ungefähr 6 Neper an.

Unter diesen Bedingungen wählt man die charakteristischen Frequenzen in dem Band 2850 bis 2950 kHz aus.

Das bedeutet, daß ein Verstärker η mit einem Oszillator der Identifikationsfrequenz _#f^ und einem Oszillator der charakteristischen Frequenz f_ß ausgerüstet wird.

Aber es ist möglich, die Vorrichtung in einer etwas anderen Art aufzubauen, die zu einer, größeren Vereinfachung führt.

Es ist insbesondere vorteilhaft, für jede charakteristisch® Frequenz f die Hälfte der entsprechenden Identifikationsfrequenz fj zu nehmen. Der Verstärker weist dann e'nen einzi gen Oszillator mit der Frequenz f und einen Frequenzverdoppler auf, der die Frequenz 2 f_ * fj_ liefert.

In dit, em Fall entspricht dem Band der Identifikationsfre-

von 5544 bis 5750 kHz das Band der charakteristischen 2772 bis 2875 kHz.

Aber diese an eich vorteilhafte Anordnung erfordert ein Bin- eteilen, der Bandsperren 15 und 17» deren eingeeciiriBlctes Band sich nach lanten bis auf 2772 kHz und nicht nur bie auf 2850 erstrecken au£. Dies wird gegebenenfalls dadurch erreicht, daß m&Tt, zu- diesen Filtern 15 und 1? in Fig. 2 nicht gezeigte Susatzfilter hinzufügt.

SU/ U

' BAD ORIGINAL

, 9 - ■

Nimmt nan die oben genannte zweite Kombination zur Grundlage, so erhält man für die verwendeten verschiedenen Frequenzen folgende Werte:

Meßfrequenz f (» f, - f_Λ): das Band 2400 - 2505 kHz, z.B. für m ei G

einen bestimmten Verstärker 24-75 kHz. Charakteristische Frequenz f_Λ: das Band 2772 - 2875 kHz, z.B. 2800 kHz für den oben genannten Verstärker. Überwachungsfrequenz f_d « 5275 kHz (konstsnt).

In der Fig. 2 befindet sich ein Oesillator 20 der Frequenz f,„, ein Frequenzverdoppler 21, der die Frequenz 2 f = f. liefert, ein Zuführorgan 22, das dazu dient, die Frequenzen f„ und ί_λ dem Eingang des Verstärkers 10 zuzuführen. Die Meßfrequenz

Die Organe 23 und 24 sind ein Detektorverstärker bzw. ein Amplitudenselektor, die als "Amplituden-Bandsperre" arbeiten. Die Aufgabe dieser Vorrichtung ist, <£ie Zuführung der Identifikationsfrequenz f^_n au unterbrechen, wenn der Pegel des Trägere am Ausgang des Verstärkers 10 einen genau festgelegten. Wert hat.

Die Fig. 2 zeigt noch einer. Teil der Vorrichtung der Endstation A: ein Tiefpassfilter 41, ein Hechpassfilter 40, einen Oszillator 42 zu 5828 kHz (gewöhnlich "erwendete ümsetzfrequena), einen Modulator 43, ein Selektivfilter 44 auf 553 kHz und ein Voltmeter 45.

Man geht auf folgende Art vor:

1. Zum Eichen sendet man von de? nicht gezeigten Station B her ein Signal der Frequenz f^ eu angenommen 5275 kEs.

Bei Sperrung von f^_n betrag* der Pegel am Ausgang, von 10 BL. Auf diese Weise kam man die Verstärkung der Leitung Bwischen dem Ausgang 10 und der Station A öei der Srequens f» » 5275 kHz bestimmen (,Messung vorteilhafte^weise bei 553 tBz in 45 nach der Unsfczung dur-ihgeführt).

OO98U7U70 '. BADORlGiNAL

- - .■■■■■ '■■■■.: - 10 - ■'■■■:.;■■ _ \ 2. Von der Station A her sendet man das Signal £__, z.B. 2475

mit dem Pegel, der "bei der Sperrung von· fj. (z.B. 5600 kHz) vorliegt. Das Produkt der Verzerrung der Ordnung 2 vom genannten 5?yp der Frequenz f, "--An_n ⁺ ^_Cn (Beispiel 2475 + 2800) =5275 kHz kommt aus dem Verstärker 10 zu einem Pegel N_ heraus, den man von der der oben unter 1. genannten Eichung zugehörigen Messung an 45 ableiten kann.

Kennt man KL, F. und N (Dauersendepegel von f - am Ausgang

IuJX G C

der Leitungsverstärker), kann man leicht den G-rad der harmonischen Verzerrung des Verstärkers 10 ableiten.

- Patentansprüche -

CI0S8U/U7Ö

Claims

- 11 Patentansprüche

Vorrichtung zur Fernmessung der Hichtlinearität von Verstärkern für eine übertragungsleitung, auf der ein unteres Band im Sinne Α-τΒ und ein oberes Band im Sinne B-A übertragen wird, wobei sich zwischen beiden ein nicht übertragenes Zwischenband befindet , dadurch g e k e η η zeichnet, daß jeder Verstärker ausgerüstet ist mit einem" Oszillator, der eine in dem Zwischenband gelegene charakteristische Frequenz f liefert» einem Frequenzverdoppler, der eine in dem oberen Band gelegene Identifikationsfrequenz f^ liefert, einem Zuführungsorgan, mit dem dem Eingang des genannten Verstärkers diese charakteristische Frequenz f_Q und diese Identifikationsfrequenz f^ zugeführt werden kann und mit einem Filter, mit dem eine konstante überwachungsfrequenz f* abgesondert werden kann, die gleich der Summ© aus der genannten charakteristischen Frequenz f_ und einer durch eine Endstation in einem der Bänder ausgesandten Meßfrequesz f oder gleich der Differenz f -' f ist, wobei f in einem der Bänder und f^ in dem anderen Band liegt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g ek e η η ζ e i c h net, daß jeder Verstärker ausgerüstet ist mit einen Oszillator, der eine indem oberen Band gelegene Identifikationsfrequenz liefert, einem durch zwei teilenden Frequenzteiler, der eine in dem Zwischenband gelegene charakteristische Frequenz f_ liefert, einem Suführungsorgan, mit dem dem Bingang des genannten Verstärkers diese charakteristische Frequenz f_Q und diese Identifikationsfrequenz f^ zugeführt werden kann und mit einem Filter, mit dem eine konstante tfoerwachungsfrequenz f. abgesondert werden kann, die gleieh

§09814/U7Q

der Summe aus der genannten charakteristischen Frequenz f und einer durch eine Endstation in einem der Bänder ausgesandten Meßfrequenz f oder gleich der Differenz f - f_Q ist, wobei f_m in einem der Bänder und f_d in dem anderen Band liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k β η η ζ ei c h η e t, daß f^ » f + t J? wobei f in dem unteren Band und f_d in dem oberen Band liegt.

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