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Nachrichtenlabel mit Aderpaaren für PCM-Ubertragunz Zur besseren Ausnutzung
der Ubertragungskreise von Nachrichtenkabeln ist es üblich, die Signale trägerfrequent
oder pulscodemoduliert zu übertragen. Die Ubertragung mit Trägerfrequenzen oder
mit Pulscodemodulation erfolgt dabei sowohl mit symmetrischen als auch mit koaxialen
Ubertragungselementen, wobei auf den koaxialen Ubertragungselementen ein sehr breites
Frequenzband zur Ubertragung zur Verfügung steht.
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Wegen der geringeren Herstellungskosten und der einfacheren Montage
werden bei der Ubertragung mit Pulscodemodulation symmetrische Ubertragungselemente
wie Aderpaare und Sternvierer bevorzugt angewendet, wobei sich jedoch die Schwierigkeit
ergibt, daß diese Ubertragungselemente insbesondere beim Einsatz hochkanaliger PCM-Systeme
eine zu geringe Fernnebensprechdämpfung aufweisen.
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Diese Schwierigkeiten könnten an sich dadurch überwunden werden, daß
jedes Ubertragungselement mit einem geschlossenen Schirm versehen wird, wie es für
sogenannte Rundfunkpaare an sich bekannt ist. Ein solcher geschlossener Schirm würde
jedoch die Leitungsdämpfung erheblich vergrößern und könnte bei gleicher Regeneratorfeldlänge,
d. h. bei gleichem Abstand der im Zuge des verlegten Kabels eingesc halteten Leitungsverstärker,
im wesentlichenrur durch im Durchmesser stärkere Verseilelemente und damit durch
im Durchmesser größere und schwerere Kabel kompensiert werden. Hierdurch würde der
Vorteil, der in der Verwendung eines sehr einfach aufgebauten Ubertragungselementes
liegt, wenigstens teilweise aufgehoben werden.
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Um die gegenseitige Beeinflussung der Ubertragungskreise innerhalb
eines Kabels zu vermindern, geht man bei aus Aderpaaren aufgebauten Nachrichtenkabeln
in der Regel in der Weise vor, daß mehrere Aderpaare ein Bündel bilden und jedes
Bündel von einem geschlossenen metallischen Schirm umgeben ist. Um gute elektrische
Entkopplungen zu erreichen, haben die Aderpaare eines Bündels dabei verschieden
große Dralllängen. Damit nun die Drallänge eines Aderpaares in Längsrichtung des
Kabels möglichst wenig schwankt, werden die Aderpaare beispielsweise durch zwei
Beilauftrensen in Form von zwei Blindadern zu einem sternviererartigen Gebilde ergänzt,
wobei die Einhüllende dieses Verseilelementes einen Kreis bildet, dessen Durchmesser
dem doppelten Aderdurchmesser entspricht; hierbei sind die Blindadern in die Zwickel
des eigentlichen Aderpaares eingebettet (DT-PS 652 587). Es hat sich jedoch herausgestellt,
daß bei großen Kabellängen und bei Ubertragungsfrequenzen von mehr als einigen MHz
die Fernnebensprechdämpfung solcher Kabel für Paarkombinationen innerhalb eines
Bündels unerwünscht niedrig ist und bei weiterhin steigenden Frequenzen relativ
stark abfällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ubertragungseigenschaften
eines Nachrichtenkabels zur Ubertragung trägerfrequenter oder pulscodemodulierter
Signale zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Nachrichtenkabel
aus, dessen Kabelseele aus symmetrischen Aderpaaren aufgebaut ist, deren Adern unter
Verwendung eines Beilaufes zum Paar verseilt sind. Gemäß der Erfindung ist der Mittenabstand
der beiden Adern jedes Aderpaares durch Verwendung eines zwischen den beiden Adern
angeordneten Kernbeilaufes aus einem dielektrischen Material größer als der Aderdurchmesser.
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Für die Erfindung ist also wesentlich, daß die das Aderpaar bildenden
Adern bei deren Verseilung nicht unmittelbar nebeneinander zu liegen kommen, sondern
mit hilfe eines Abstandhalters einen gewissen Abstand zueinander haben. Im Hinblick
auf diese Maßnahme geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Ursache der
unerwünscht niedrigen Fernnebensprechdämpfung für Paarkombinationen innerhalb eines
Bündels bei großen Kabellängen und bei Frequenzen über einigen MHz vor allem darin
liegt, daß jedes Bündel neben den eigentlichen Ubertragungskreisen, also den symmetrischen
Aderpaaren, zusätzliche symmetrische und unsymmetrische Leitungskreise enthält,
bei denen jeweils mehrere Adern des Bündels einen Hinleiter und andere Adern des
Bündels und/oder der Schirm den Rückleiter bilden. Einige dieser zusätzlichen Leitungskreise,
die im folgenden als Störleitungskreise bezeichnet werden, haben eine kleinere Leitungsdämpfung
als die Nutzleitungskreise. Beim Betrieb des Kabels werden daher PCM-Signale von
den Nutzleitungskreisen in die dämpfungsärmeren Störleitungskreise und schließlich
in andere Nutzleitungsk-ie se zurüskgekoppelt.
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Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Maßnahme, die Adern des
jeweiligen Aderpaares bei deren Verseilung mit Abstand zueinander anzuordnen, ergibt
sich ein günstigeres Verhältnis zwischen der Dämpfung der Störleitungskreise und
der Dämpfung der Nutzleitungskreise, so daß das derart ausgebildete Nachrichtenkabel
auch bei großen Kabel längen und bei Frequenzen über einigen MHz eine ausreichende
Fernnebensprechdämpfung aufweist.
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Im Hinblick auf eine einfache konstruktive Ausbildung des neuen Nachrichtenkabels
empfiehlt es sich, daß die Adern und der Beilauf von einem das jeweilige Aderpaar
einhüllenden Kreis an wenigstens vier Punkten berührt werden; dabei ist es besonders
sinnvoll, wenn der Adermittenabstand etwa das
fache des Aderdurchmessers
beträgt, also der Durchmesser des das Aderpaar einhtillenden Kreises um etwa das
(1 + fache größer ist als der Aderdurchmesser. In diesem Fall kann der Beilauf aus
zwei Blindadern mit dem gleichen Durchmesser wie die Adern und aus einem Kernbeilauf
bestehen, dessen Durchmesser etwa das (1Y21- 1)fache des Aderdurchmessers beträgt.
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Im Hinblick auf größte Wirtschaftlichkeit ist es vorteilhaft, die
Abmessungen der Beiläufe so zu optimieren, beispielsweise aufgrund von Messungen,
daß sich gleichzeitig eine hohe Fernnebensprechdämpfung und ein kleiner Kabeldurchmesser
ergeben.
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In diesem Fall werden Blindadern verwendet, deren Durchmesser vom
Durchmesser der isolierten Leiter abweicht. Der Durchmesser des Kernbeilaufes wird
aus Gründen einer möglichst gleichmäßigen Verseilung dabei vorzugsweise so gewählt,
daß orthogonale Durchmesser des gesamten Verseilelementes, also des Aderpaares,
gleich groß sind, wobei also die Einhüllende des Verseilelementes ein Kreis ist.
Die Optimierung der Abmessungen der beiden Adern und des Beilaufes kann jedoch auch
so erfolgen, daß die Einhüllende des Verseilelementes eine Ellipse ist.
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Eine andere vorteilhafte Möglichkeit eines einfachen konstruktiven
Aufbaues des neuen Nachrichtenkabels besteht darin, als Beilauf einen einzigen Profilkörper
vorzusehen, der symmetrisch zu zwei aufeinander senkrecht stehenden Durchmessern
des Aderpaares ausgebildet ist.
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Um die Leitungsdämpfung der Nutzkreise klein zu halten und damit das
Dämpfungsverhältnis zwischen den Stör- und Nutzleitungskreisen weiter zu verbessern,
ist es vorteilhaft, die Isolierungen der Adern und die Beiläufe mit möglichst viel
Hohlräumen auszugestalten. Beispielsweise kommt sowohl für
die Aderisolierungen
als auch für die Beiläufe die Verwendung eines aufgeschäumten Isoliermaterials infrage.
Die Beiläufe können aber auch als Hohlkörper, beispielsweise rohrartig, ausgebildet
sein.
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Um das Dämpfungsverhältnis zwischen den Stör- und den Nutzleitungskreisen
weiter zu verbessern, empfiehlt es sich, für den Kernbeilauf jedes Aderpaares einen
Werkstoff zu verwenden, dessen relative Permeabilitätskonstante lur > 1 ist.
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Beispielsweise kann der Kernbeilauf ein Ferritpulver gleichmäßig verteilt
enthalten, das für den Fall, daß der Kernbeilauf aus einem Kunststoffstrang besteht,
beispielsweise in die zu extrudierende Kunststoffmischung eingearbeitet wird. Durch
Verwendung derartiger Kernbeiläufe werden die Induktivität und der Wellenwiderstand
der Nutzleitungskreise erhöht und gleichzeitig die Widerstandsdämpfung des Nutzleitungskreises
verringert, während die Leitungsdämpfung der Störleitungskreise nur wenig verändert
wird.
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Die Leitungsdämpfung der Störkreise kann dadurch vergrößert werden
- und damit das Dämpfungsverhältnis zwischen Stör- und Nutzleitungskreisen weiter
verbessert werden -, daß man alle Hohlräume zwischen den Adern und den Beiläufen
eines Bündels mit einem Dielektrikum, insbesondere mit einem pastenartigen Dielektrikum,
ausfüllt. Durch diese Maßnahme werden in erster Linie die Kapazitäten zwischen benachbarten
Aderpaaren bzw.
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zwischen den Aderpaaren und dem jeweiligen Bündel schirm und damit
die Dämpfungen der Störkreise erhöht, während die Leitungsdämpfung.der Nutzleitungskreise
nur geringfügig beeinträchtigt wird. Bei dem pastenartigen Dielektrikum kann es
sich beispielsweise um eine vaselineartige Masse auf der Basis mikrokristalliner
Petroleumwachse und -öle handeln, wie sie für die Längsabdichtung von Nachrichtenkabeln
an sich bekannt ist. Wenn man die Adern der Aderpaare gleichzeitig längswasserdicht
ausbildet
und dn Beiläufe ebenfalls keine Längshohlräume enthalten, kann man bei Füllung der
Bündel mit einem derartigen Dielektrikum gleichzeitig die Längsalasserdichtigkeit
des Nachrichtenkabels sicherstellen.
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Eine weitere Erhöhung der Leitungsdämpfung der Störkreise läßt sich
erreichen, wenn man davon ausgeht, daß bei dem neuen Nachrichtenkabel jeweils mehrere
Aderpaare zu einem geschirmten Bündel verseilt sind. In diesem Fall empfiehlt es
sich, innerhalb des Jeweiligen geschirmten Bündels zusätzlich zu den Aderpaaren
ein oder mehrere in Längsrichtung des Bündels verlaufende, einen Teil des Bündelquerschnitts
einnehmende Elemente anzuordnen, die unter dem Einfluß elektromagnetischer Wechselfelder
elektrische Verluste hervorrufen. Bei diesen Elementen kann es sich beispielsweise
um eine elektrisch schwachleitende Schicht handeln, die zwischen den zum Bündel
verseilten Aderpaaren und dem Bündelschirm angeordnet ist. Eine ähnliche Wirkung
läßt sich mit Hilfe eines im Zentrum des aus Aderpaaren aufgebauten Bündels angeordneten
Stranges aus einem elektrisch schwachleitenden Material erzielen. Besonders vorteilhaft
ist die Kombination eines solchen Stranges mit einer zwischen den verseilten Aderpaaren
und dem Bündelschirm vorgesehenen elektrisch schwachleitenden Schicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren 3 bis 5
dargestellten Ausführungsbeispiels des neuen Nachrichtenkabels näher erläutert.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen zunächst ein Nachrichtenkabel in bekanntem
Aufbau. Das Nachrichtenkabel 1 besteht im wesentlichen aus fünf Aderpaaren 2, die
um den Mitteneinlauf 3 zur Kabelseele verseilt sind. Uber der Bündelbespinnung 4
befindet sich der aus Kupferbändern aufgebaute metallische Schirm 5, der von dem
Kabelmantel 6 aus Polyäthylen umgeben ist.
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Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung ein einzelnes Aderpaar 2,
dessen Aufbau beispielsweise aus der DT-PS 652 587 bekannt ist. Dieses Verseilelement
besteht aus den beiden Adern 12 und 13, deren Leiter 14 und 15 mit einer Kunststoffisolierung
16 bzw. 17 versehen und mit Hilfe der Beiläufe 18 UL'1a 19 zum Paar verseilt sind.
Dabei liegen die beiden Adern unmittelbar nebeneinander, während sich die Beiläufe
18 und 19 in den Zwickeln der verseilten Adern befinden. Die Beiläufe 18 und 19
sind im Durchmesser derart bemessen, daß das Verseilelement von einem Kreis derart
eingehüllt wird, daß dieser Kreis von jeder Ader und jedem Beilauf einmal berührt
wird. Der Durchmesser D des einhüllenden Kreises und damit des Paar-Verseilelementes
beträgt also das Doppelte des Aderdurchmessers d.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten, gemäß der Erfindung ausgebildeten
Nachrichtenkabel 20 sind anstelle des in Fig. 2 dargestellten Paar-Verseilelementes
solche Paar-Verseilelemente 21 verwendet, wie sie aus Fig. 4 - in vergrößertem Maßstab
- hervorgehen. Bei diesen neuen Paar-Verseilelementen sind die beiden Adern 12 und
13 nicht unmittelbar benachbart wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Verseilelement,
sondern mit Hilfe des Kernbeilaufes 27 mit Abstand zueinander angeordnet. Der Durchmesser
des Kernbeilaufes 27 ist dabei derart gewählt, daß die beiden Seitenbeiläufe 28
und 29 den gleichen Durchmesser d wie die Adern 12 und 13 aufweisen.
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Der Durchmesser des Kernbeilaufes beträgt in diesem Fall das ( ff
- 1)fache des Aderdurchmessers d.
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Das in Fig. 4 dargestellte Verseilelement weist also gegenüber dem
in Fig. 2 dargestellten Verseilelement einen größeren Adermittenabstand B auf, und
zwar beträgt dieser Durchmesser das 2fache des Aderdurchmessers d.
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Ein in dieser Weise ausgebildetes Verseilelement, das mit mehreren
gleichaItig ausgebildeten Verseilelementen zu einem geschirmten Bündel zusammengefaßt
ist, weist infolge des größeren Leitermittenabstandes der beiden Adern 12 und 13
eine wesentlich geringere Dämpfung des Nutzleitungskreises auf als das in Fig. 2
dar£estcllte Verseilelement. Da der für die Dämpfung der Störleiunkreise maßgebende
Abstand A der Leitermitten von dem das Verseilelement einhüllenden Kreis in beiden
Fällen gleich groß ist, ergeben sich für die Störleitungskreise näherungsweise gleich
große Leitungsdämpfungen. Durch die geringere Dämpfung der Nutzleitungskreise bei
dem in Fig. 4 dargestellten Verseilelement wird jedoch das Dämpfungsverhältnis zwischen
den Stör- und den Nutzleitungskreisen wesentlich verbessert.
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Wenn man dagegen bei einer anderen Dimensionierung des in Fig. 4 dargestellten
Verseilelementes davon ausgeht, daß der Durchmesser D' des Verseilelementes dem
Durchmesser D des in Fig. 2 dargestellten Versellelmentes entspricht, so haben zwar
beide Verseilelcmene eine näherungsweise gleiche Dämpfung der Nutzleitungskreise,
jedoch weist das in Fig. 4 dargestellte Verseilelement eine wesentlich größere Dämpfung
der Störleitungskreise auf. Damit wird das Dämpfungsverhältnis zwischen den Stör-
und den Nutzleitungskreisen ebenfalls wesentlich verbessert.
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Um die Dämpfung der Nutzleitungskreise möglichst gering zu halten,
ist der Kernbeilauf 27 des in Fig. 4 dargestellten Verseilelementes derart ausgebildet,
daß die relative Permeabilitätskonstante /Ur des für diesen Kernbeilauf verwendeten
Materials größer als 1 ist. Im vorliegenden Fall besteht dieser Kernbeilauf aus
einem thermoplastischen Kunststoffaden, in dem ein Ferritpulver gleichmäßig verteilt
ist.
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Durch einen derartigen Kernbeilauf werden die Induktivität und der
Wellenwiderstand des Nutzleitungskreises erhöht und damit seine Widerstandsdämpfung
verringert.
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Im übrigen empfiehlt es sich, als Material für die beiden Seitenbeiläufe
23 und 29 gegebenenfalls auch für den Kernbeilauf 27 sowie für die Isolierung der
Adern 12 und 13, einen verschäumten thermoplastischen Kunststoff zu verwenden.
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Außer dem neuen konstruktiven Aufbau der Paar-Verseilelemente bei
dem in Fig. 3 dargestellten, gemäß der Erfindung ausgebildeten Nachrichtenkabel
ist weiterhin im Zentrum des Bündels der Mitteneinlauf 22 aus einem elektrisch schwachleitenden
thermoplastischen Kunststoff,beispielsweise aus mit Ruß vermischtem Polyäthylen,
vorgesehen. Weiterhin ist über der Bündelbespinnung 23 die Wicklung 24 aus elektrisch
schwachleitenden Textilbändern aufgebracht. Darüber befinden sich der metallische
Schirm 25 und der Kabelmantel 26. Durch die Verwendung des elektrisch schwachleitenden
Mitteneinlaufes 22 und der elektrisch schwachleitenden Schicht 24 erfolgt eine zusätzliche
Bedäinpfung der Störkreise.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des neuen Nachrichtenkabels
iln Hinblick auf Leitungsdämpfung, Ilebensprechen, Längswasserdichtigkeit und Kosten
erhält man, wenn man bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Paar-Verseilelementes
für die Aderisolierungen und die Beiläufe ein verzelltes Isoliermaterial verwendet,
wenn man ferner dem Kernbeilauf ein magnetisches Material beifgt, die Zwischenräume
innerhalb eines aus Paaren aufcbauten Bündels mit einer verlustarmen Masse mit einer
niedrigen Dielektrizitätskonstante, beispielsweise mit verschäum@er Vaseline, ausfüllt
und schließlich alle Zwischenraue zwischen den Bündeln des Nachrichtenkabels mit
einer allein die Längswasserdichtigkeit gewährleistenden Nasse ausfüllt, an deren
elektrische
Eigenschaften keine besonderen Anforderungen gestellt
werden, beispretsazeise mit einem unter der Einwirkung von Fcuciitigkeit und/oder
Wasser sein Volumen durch Quellen um ein Vielfaches vergrößernden Stoff, wie er
für die Langsabdichtung von Nachrichtenliabeln an sich bekannt ist.
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Das in Fig. 5 dargestellte Paar-Verseilelement 33 entspricht in seinen
äußeren Abmessungen dem in Fig. 4 dargestellten Verseilelement. Es sind jedoch der
Kernbeilauf 27 und die beiden Blindadern 28 und 29 des in Fig. 4 dargestellten Verseilelementes
zu einem einzigen Beilauf 30 zusammengefaßt, der symme-trisch zu zwei aufeinander
senkrecht stehenden Durchmessern des Verseilelementes aufgebaut ist. Bei diesem
Beilauf handelt es sich also um einen Profilkörper, der im Querschnitt etwa die
Form einer Acht aufweist, wobei die beiden Adern 12 und 13 in die Einschnürung dieser
Acht eingebettet sind. Durch die Hohlräume 32 im Beilauf 30 sowie die Hohlräume
31 zwischen den Adern 12,13 und dem Beilauf 30 werden die Betriebskapazität des
Aderpaares 12,13 und der Materialaufwand verringert. Durch entsprechende Querschnittsabmessungen
des Profilkörpers 30 können die beiden Adern 12 und 13 mit unterschiedlichen Abständen
zueinander und damit das Verseilelement 33 als Ganzes mit unterschiedlichem Außendurchmesser
gefertigt werden.
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5 Figuren 13 Ansprüche