DE2804086B2

DE2804086B2 - Verfahren zum Ein- und Auskoppeln eines breitbandigen Impuls-Signals an eine Kabelstrecke mit ferngespeisten Zwischenverstärkerstellen

Info

Publication number: DE2804086B2
Application number: DE2804086A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Appelmann; Karl Heinz Dipl.-Ing. Moehrmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2804086A1; NL7900791A; JPS54114025A; GB2014403B; FR2416594A1; IT7919628A0; GB2014403A; JPS5822895B2; FR2416594B1; IT1110074B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Auskoppeln eines breitbandigen Impuls-Signals an eine Kabelstrecke mit ferngespeisten Zwischenverstärkerstellen über sende- und empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnungen.

Die Übertragung von breitbandigen Impuls-Signalen von der einen zur anderen Endstelle über größere Entfernungen mittels einer Kabelstrecke erfordert die Einschaltung von Zwischenverstärkerstellen in vorbestimmten Abständen in der Kabelstrecke. Diese Verstärkerstellen, die bei der Übertragung von Impulsen außerdem einen Regenerator enthalten, benötigen eine gewisse Betriebsleistung, die über den Innenleiter

ίο des Koaxialkabels zugeführt wird. Die Zwischenverstärkerstellen sind für den das Kabel durchfließenden Speisestrom in Reihe geschaltet, so daß sich bei einer längeren Kabelstrecke am Speisepunkt der Kabelstrekke ein Fernspeisepotential von mehreren 100 Volt ergeben kann. Da die Speisepunkte sich zweckmäßigerweise an den jeweiligen Enden der Kabelstrecke befinden, besteht das Problem, das zu übertragende breitbandige Impuls-Signal in die auf hohem Potential befindliche Kabelstrecke einzukoppeln bzw. am Ende dieser Kabelstrecke auszukoppeln.

Es ist bekannt, die Ein- bzw. Auskopplung von Impuls-Signalen an eine ferngespeiste Kabelstrecke mittels sende- und empfangsseitig angeordneter Hochspannungskondensatoranordnungen vorzunehmen.

Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der DE-AS 19 19 110 beschrieben. Schwierigkeiten ergeben sich dabei durch die Weiterentwicklung der Übertragungstechnik nach höheren Frequenzen, insbesondere bei der Übertragung von hochratigen Zeitmultiplexsignalen, da in diesem Falle zur verzerrungsfreien Übertragung der Sendeimpulse ein sehr breites Frequenzband benötigt wird. Eine verzerrungsarme Ein- bzw. Auskopplung der Impulse an die Kabelstrecke ist im Hinblick auf die jeweils empfangsseitig angeordneten Entzerrer von besonderer Bedeutung. Jeder von diesen, im Eingangsteil von Zwischenregeneratoren oder Zwischenverstärkern angeordneten Entzerrern besitzt eine auf die Übertragungseigenschaften des verwendeten Kabels abgestimmte Entzerrerkennlinie.

Zur zusätzlichen Entzerrung der Ein- bzw. Auskoppelverzerrungen müßten deshalb tlie den Koppelstellen benachbarten Zwischenregeneratoren oder Zwischenverstärker veränderte Entzerrer erhalten, sofern eine Entzerrung an diesen Stellen überhaupt möglich ist.

Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Aufwand, insbesondere im Hinblick auf die angestrebte Austauschbarkeit der Zwischenregeneratoren, gegebenenfalls ist auch der Regeneratorabstand zwischen Einkoppelstelle und nächstem Zwischenregenerator gegenüber dem üblichen, auf der Strecke verwendeten Regeneratorabstand wesentlich zu verringern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren zum verzerrungsarmen Ein- und Auskoppeln eines breitbandigen Impuls-Signals an eine ferngespeiste Kabelstrecke zu finden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sendeseitig das einzukoppelnde Impuls-Signal in einer ersten, auf niedrigem Potential befindlichen Anordnung zur Signalaufbereitung hinsichtlich seines Spektrums derart umgeformt wird, daß Gleichanteile und niederfrequente Anteile weitgehend unterdrückt sind, daß das umgeformte Signal über die sendeseitige Hochspannungskondensatoranordnung einer zweiten, auf Fernspeisepotential befindlichen Anordnung zur Erzeugung des Streckensignals zugeführt und von dieser an die Kabelstrecke abgegeben wird, daß empfangsseitig das von der Kabelstrecke abgegebene Signal einer auf Fernspeisepotential befindlichen

Entzerrer- und Entscheideranordnung zugeführt wird und in dieser hinsichtlich seines Spektrums derart umgeformt wird, daß Gleichanteile und niederfrequente Anteile weitgehend unterdrückt sind, diß das erneut umgeformte Signal über die empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnung einer auf niedrigem Potential befindlichen Anordnung zur Erzeugung des Ausgangssignals zugeführt wird und nach Umformung in das ursprüngliche Signal abgegeben wird. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens liegt in der einfachen Realisierungsmöglichkeit, da Möglichkeiten zur spektralen Umformung von breitbandigen Impuls-Signalen bekannt sind.

Eine spezielle Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß binäre Zeitmultiplexsignale sendeseitig einem Vorcodierer zugeführt und so umgeformt werden, daß jeder Einsimpuls im Eingangssignal als Pegeländerung im vorcodierten Signal erscheint, daß das vorcodierte Signal in ein pseudoternäres Signal übergeführt und dieses über die sendeseitige Hochspannungskondensatoranordnung übertragen und anschließend mit Hilfe eines Taktsignals regeneriert wird, so daß das Streckensignal ein pseudoternäres Signal ist, daß empfangsseitig das entzerrte Signal mit Hilfe des wiedergewonnenen Taktsignals regeneriert und danach über die empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnung übertragen wird, daß anschließend die Rückwandlung in ein binäres Signal erfolgt, das mit Hilfe des empfangsseitig zurückgewonnenen Taktsignals regeneriert wird, und daß durch eine, die sendeseitige Vorcodierung aufhebende Decodierung das ursprüngliche binäre Signal wieder erzeugt wird. Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß durch die Potentialtrennstelle nicht im nächstfolgenden entzerrenden Verstärker gleichzeitig Rauschen und lineare Verzerrungen in wesentlichem Umfange entstehen können und deshalb eine einfache Regeneration des übertragenen Impulssignals möglich ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also erreicht, daß am Ausgang des sendeseitigen Leitungsendgerätes und am Eingang des empfangsseitigen Leitungsendgerätes keine hochspannungsfeste Trennstelle benötigt wird, welche unerwünschte lineare Verzerrungen des Signals erzeugen würde, die sich im jeweils dieser Trennstelle nächstfolgenden entzerrenden Verstärker in unerwünschter Weise zum Rauschen addieren und den Signal-Störabstand unzulässig verschlechtern würden.

Durch Hereinziehen der hochspannungsfesten Trennstelle in das Leitungsendgerät an eine Stelle, an der das Signal regeneriert und daher rauschfrei ist, wird das Signal nur noch mit linearen Verzerrungen beaufschlagt, die für sich allein noch keine unzulässige Verschäechterung des Signal-Störabstandes verursachen.

Eine besonders zweckmäßige Möglichkeit zur Realisierung der Impulsregeneration ergibt sich dadurch, daß die Regeneration des pseudoternären Signals durch Umformung in ein amplitudenregeneriertes Binärsignal, Zeitregeneration dieses Binärsignals und anschließende Rückwandlung in ein pseudc ternäres Signal erfolgt.

Das für die Regeneration benötigte Bittaktsignal wird dabei in der Weise weitergeleitet, daß das Bittaktsignal über zusätzliche Hochspannungskondensatoren über die Potentialtrennstelle übertragen wird.

Die beschriebenen Verfahren zur Impulsübertragung bieten den wesentlichen Vorteil, daß ;sur Signalformung kurzgeschlossene Stichleitungen verwendet werden können, die zusätzlich zu einer Verbesserung des Blitzschutzes der Endstsllenanordnung führen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die sendeseitige Endstelle und

F i g. 2 die empfangsseitige Endstelle eines PCM-Systems mit einer Bitrate von 565 Mbit/s.

Die in der F i g. 1 dargestellte sendeseitige Endstelle empfängt über den binären Eingang 1 das von einem Multiplexer gebildete Zeitmultiplexsignal mit einer Bitrate von 565 Mbit/s, das gegebenenfalls noch durch Einsatz eines Scramblers (VerschlüßJers) verwürfelt ist und in einem binären Code vorliegt. Dieses Signal wird in einem angeschlossenen, als Modulo-2-Addierer arbeitenden Exklusiv-ODER-Gatter mod 1 bitweise mit einem zweiten Signal addiert, das in ein D-Flipflop TI durch eine Verzögerung um eine Bitdauer aus dem Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gatters modi erzeugt worden ist Dadurch ergibt sich eine Umformung des Eingangssignals im Sinne einer Vorcodierung, jeder Eins-Impuls im Eingangssignal erscheint dabei als Pegeländerung im vorcodierten Signal.

Durch diese Vorcodierung wird eine durch Störsignale entstehende Fehlerfortpflanzung vermieden, gleichzeitig ergibt sich zusammen mit der im folgenden beschriebenen Überführung in ein pseudoternäres Signal auf der Übertragungsstrecke der gewünschte Λ M/Code.

Im Anschluß an die Addierstufe mod 1 befindet sich im Signalweg eine Anordnung S 1 zur Signalaufbereitung. Diese Anordnung enthält neben Verstärkerstufen auch eine Impulsformerstufe.

Vom Ausgang der Anordnung 5¹1 zur Signalaufbereitung wird das Signal dem einen Anschluß einer am Ende kurzgeschlossenen Stichleitung L1 und außerdem einem Hochspannungskondensator Ci zugeführt, der andere Anschluß ist mit Masse verbunden. Durch die Reflexion des Binärimpulses am Ende der Stichleitung ergibt sich ein zweiter Impuls, der eine gegenüber dem ursprünglichen Impuls umgekehrte Polarität hat. Die Länge der Leitung L 1 ist nun so bemessen, daß die Verzögerung dieses zweiten Impulses dem Bitabstand des übertragenen Signals entspricht, so daß sich insgesamt ein pseudoternäres Signal ergibt. Dieses pseudoternäre Signal wird über den Kondensator Ci dem einen Eingang einer Sendeendstufe SE zugeführt, die außerdem einen Takteingang und einen Anschluß für die Fernspeisung aufweist. Die Zuführung des Bittaktes erfolgt bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über den Takteingang 2 der Endstelle, eine Anordnung Π zur Taktaufbereitung und einen zweiten Hochspannungskondensator C2. Außerdem ist an den Ausgang der Anordnung Π zur Taktaufbereitung ebenfalls ein Anschluß einer am Ende kurzgeschlossenen Stichleitung L 2 angeschlossen, deren anderer Anschluß auf Masse liegt. Die Leitung L 2 dient zum Schutz gegen Überspannungen. Ihre Länge ist so gewählt, daß sie für die Taktfrequenz eine λ/4-Leitung darstellt.

Die Sendeendstufe enthält einen Regenerator für die übertragenen psuedoternären Signale, die in amplitud°nregenerierte Binärsignale umgeformt werden. Nach einer nochmaligen Zeitregeneration steht ein binäres Signal zur Verfügung, das dem einen Anschluß einer auf Fernspeisepotential liegenden dritten Stichleitung L 3 und der Kabelstrecke zugeführt wird. Durch die Reflexion in der dritten Stichleitung L 3 ergibt sich

dabei wiederum ein pseudoternäres Signal, das als Streckensignal verwendet wird und im vorliegenden Falle im AMl-Code vorliegt. Das Fernspeisepotential ist über Ci wechselstrommäßig mit dem niedrigen Potential verbunden.

Die in der F i g. 2 dargestellte empfangsseitige Endstelle empfängt über den Eingang S vom Kabel ein verzerrtes pseudoternäres Signal, im vorliegenden Falle also ein verzerrtes AMIS\gn&\. Mit diesem Eingang 5 ist der eine Anschluß einer vierten Stichleitung L 4 verbunden, deren anderer Anschluß mit einem wechselstrommäßig auf Massepotential befindlichen Punkt einer Entzerrer- und Entscheideranordnung ES verbunden ist. Die Leitung L 4 dient ferner zum Schutz gegen Überspannungen. Der Signaleingang der Entzerrer- und Entscheideranordnung ES erhält das von der Stichleitung L 4 vorgeformte Ausgangssignal der Kabelstrecke. Dieses Signal wird mittels einer mit dem Eingangsanschluß der Anordnung ES verbundenen Entzerreranordnung im Hinblick auf den Frequenzgang des verwendeten Kabels und der Leitung L 4 entzerrt und nach Umformung in ein Binärsignal zeitmäßig regeneriert und steht so am Ausgangsanschluß 6 der Anordnung ES zur Verfügung. Die Anordnung ES erzeugt zur Regeneration des Binärsignals den entsprechenden Bittakt, der außerdem an einem Ausgangsanschluß 7 zur Verfügung steht, weiterhin ist die Anordnung ES über den Anschluß 8 mit der Fernspeisung verbunden. Das Fernspeisepotential ist über C4 wechselstrommäßig mit dem niedrigen Potential verbunden.

Vom Ausgangsanschluß 6 gelangt das Binärsignal zum einen Anschluß des Hochspannungskondensators CS und außerdem zu einem Anschluß einer weiteren Stichleitung LS, deren anderer Anschluß mit einem wechselstrommäßig auf Massepotential befindlichen Punkt der Anordnung ES verbunden ist. Durch u^:
Reflexion des Binärsignals in der Stichleitung L 5 entsteht ein pseudoternäres Signal, das über den Kondensator CS dem Signaleingang einer zweiten Anordnung S 2 zur Signalaufbereitung zugeführt wird.

Zur Signalaufbereitung erhält die Anordnung S 2 den vom Anschluß 7 der Entzerrer- und Entscheideranordnung ES abgegebenen und über den Kondensator C6 übertragenen Takt. Die Leitung L 6 dient zum Schutz gegen Überspannungen. Die Länge der Leitung L 6 ist so bemessen, daß sie für die Taktfrequen; eine λ/4-Leitung darstellt. Die Anordnung S2 befinde! sich ebenso wie die Stichleitung L 6 nicht auf Fernspeisepotential, sondern auf einem sehr niedrigen Potential. Nach der Taktaufbereitung und der Rückwandlung des pseudoternären Signals in ein amplitudenregeneriertes binäres Signal erfolgt die Zeitregeneration dieses binären Signals, das am Ausgang 9 der Anordnung S 2 zur Verfügung steht. Die Anordnung S 2 verfügt weiterhin über einen Taktausgang 8, an dem der Bittakt des übertragenen Signals zur Steuerung im Signalweg nachgeordneter Anordnungen zur Verfügung steht.

Über ein zweites, mit dem Anschluß 9 verbundenes und als Modulo-2-Addierer dienendes Exklusiv-ODER-Gatter mod 2, das außerdem die über die zweite Verzögerungseinrichtung T2 um eine Bitdauer verzögerten Ausgangssignale erhält, erfolgt eine die sendeseitige Vorcodierung aufhebende Decodierung. Das Übertragungssignal steht dann an dem mit dem Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters mod 2 verbundenen Ausgangsanschluß 10 wieder in binärer Form zur weiteren Signalverarbeitung zur Verfügung.

Die Stichleitungen zur Umwandlung des binären Signals in ein pseudoternäres Signal wurden im vorliegenden Falle anstelle von in den Signalweg eingeschalteten Drosseln im Hinblick auf den wesentlich besseren Schutz gegen impulsförmigc Überspannungen, also gegen Blitzspannungen, gewählt. Zusätzlich sind aber in dem Signalweg zusätzliche Blitzschutzdioden zur Ableitung von Überspannungen und gegebenenfalls weitere Stichleitungen eingeschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ein- und Auskoppeln eines breitbandigen Impuls-Signals an eine Kabelstrecke mit ferngespeisten Zwischenverstärkerstellen über sende- und empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig das einzukoppelnde Impuls-Signal in einer ersten, auf niedrigem Potential befindlichen Anordnung zur Signalaufbereitung hinsichtlich seines Spektrums derart umgeformt wird, daß Gleichanteile und niederfrequente Anteile weitgehend unterdrückt sind, daß das umgeformte Signal über die sendeseitige Hochspannungskondensatoranordnung einer zweiten, auf Fernspeisepotential befindlichen Anordnung zur Erzeugung des Streckensignals zugeführt und von dieser an die Kabelstrecke abgegeben wird, daß empfangsseitig das von der Kabelstrecke abgegebene Signal einer auf Fernspeisepotential befindlichen Entzerrer- und Entscheideranordnung zugeführt wird und in dieser hinsichtlich seines Spektrums derart umgeformt wird, daß Gleichanteile und niederfrequente Anteile weitgehend unterdrückt sind, daß das erneut umgeformte Signal über die empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnung einer auf niedrigem Potential befindlichen Anordnung zur Erzeugung des Ausgangssignals zugeführt wird und nach Umformung in das ursprüngliche Signal abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß binäre Zeitmultiplexsignale sendeseitig einem Vorcodierer zugeführt und so umgeformt werden, daß jeder Einsimpuls im Eingangssignal als Pegeländerung im vorcodierten Signal erscheint, daß das vorcodierte Signal in ein pseudo tern äres Signal übergeführt, und dieses über die sendeseitige Hochspannungskondensatoranordnung übertragen und anschließend mit Hilfe eines Taktsignals regeneriert wird, so daß das Streckensignal ein pseudoternäres Signal ist, daß empfangsseitig das entzerrte Signal mit Hilfe des wiedergewonnenen Taktsignals regeneriert und danach über die empfangsseitige Hochspannungskondensatoranordnung übertragen wird, daß anschließend die Rückwandlung in ein binäres Signal erfolgt, das mit Hilfe des empfangsseitig zurückgewonnenen Taktsignals regeneriert wird, und daß durch eine, die sendeseitige Vorcodierung aufhebende Decodierung das ursprüngliche binäre Signal wieder erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration des pseudoternären Signals durch Umformung in ein amplitudenregeneriertes Binärsignal, Zeitregeneration dieses Binärsignals und anschließende Rückwandlung in ein pseudoternäres Signal erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bittaktsignal über zusätzliche Hochspannungskondensator über die Poteniialtrennstelle übertragen wird.