DE364207C

DE364207C - Artificial replica of capacitively coupled, short cable lines

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Publication number: DE364207C
Application number: DEK78767D
Authority: DE
Original assignee: Individual
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Priority date: 1921-08-13
Filing date: 1921-08-13
Publication date: 1922-11-18

Description

In der Fernsprechtechnik benötigt man mitunter künstliche Nachbildungen zweier induktiv oder kapazitiv gekoppelter Leitungen, beispielsweise, wenn es sich darum handelt, die Stärke des sogenannten Ubersprechens in Fernsprechleitungen nach der Methode des Dämpfungsvergleiches zu ermitteln. Man vergleicht hierbei die Stärke eines Tones oder Klanges an den EndenIn telephony you sometimes need artificial replicas of two inductively or capacitively coupled lines, for example when it comes to the strength of the so-called crosstalk in telephone lines according to the To determine the method of attenuation comparison. One compares the strength here of a tone or sound at the ends

ίο der induzierten Leitung mit derjenigen am Ende einer künstlichen Leitung, die an den gleichen Sender angeschlossen ist, und deren Dämpfung solange verändert wird, bis kein Unterschied mehr wahrzunehmen ist.ίο the induced conduction with the one at the end of an artificial conduction that is connected to the same transmitter and its attenuation is changed as long as until no more difference can be perceived.

Der Dämpfungsexponent β der künstlichen Leitung kann dann als ein Maß der Stärke des Übersprechens angesehen werden. Es ist in neuerer Zeit bekannt geworden, daß es hierbei wesentlich darauf ankommt, wie die künstliche Leitung beschaffen ist, und zwar ist es zur Erzielung einer einwandfreien Messung notwendig, daß ihre sogenannte Verzerrung, d. h. die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung, die gleiche ist !The attenuation exponent β of the artificial line can then be viewed as a measure of the strength of the crosstalk. It has recently become known that what matters here is how the artificial line is designed, and to achieve a perfect measurement it is necessary that its so-called distortion, ie the frequency dependency of the attenuation, be the same!

wie die einer ideellen Leitung, die das System induzierte Leitung (induzierende Leitung) so ersetzt, daß ihr Anfang demjenigen der induzierenden Leitung, ihr Ende demjenigen der induzierten Leitung entspricht.like that of an ideal line, the line induced by the system (inducing line) so replaces that its beginning with that of the inducing conduction, its end with that corresponds to the induced conduction.

Handelt es sich beispielsweise um kurze Kabelstücke, so müßte man in Erkenntnis dieses Umstandes Eichleitungen verwenden, die nach Abb. 1 konstruiert sind. Hier bedeuten die Kondensatoren C die Betriebskapazitäten der beiden Leitungen, der Kondensator k stellt die kapazitive Kopplung dar, die bei kurzen Kabeln im wesentlichen das Übersprechen bewirkt. Wie aus der Theorie solcher Gebilde bekannt ist, berechnet sich hier die Dämpfung β aus der Beziehung: .If, for example, short pieces of cable are involved, then one would have to use attenuators, which are constructed according to Fig. 1, in recognition of this fact. Here the capacitors C represent the operating capacities of the two lines, the capacitor k represents the capacitive coupling, which essentially causes the crosstalk in short cables. As is known from the theory of such structures, here the damping β is calculated from the relationship:.

cos β — χ + _Ί,
oder da β groß ist (ß>4), sehr angenähertcos β - χ + _Ί ,
or since β is large (β> 4), very approximated

ß = Ä»2p (I)ß = Ä »2p (I)

Der Verwendung der Anordnung Abb. 1 stellt sich jedoch praktisch eine besondere Schwierigkeit entgegen, die darin besteht, daß der Kondensator k so kleine Werte annimmt, daß man ihn nicht mehr mit der notwendigen Genauigkeit herstellen kann. Handelt es sich z. B. um ein Probekabel von 150 m Länge, 2 mm Leiterdurchmesser und einer kilometrischen Kapazität von 0,0354 ju F (Fernkabel Berlin—Rheinland), so wird zunächst C = 0,15 χ 0,0354=0,00531^ F. Nimmt man ein β des Übersprechens von etwa 8 an, so sieht man nach Gleichung (1), daß k = 3,5 · ίο-⁶ μ F. Dieser Wert ist für die Ausführung nicht angängig.The use of the arrangement Fig. 1 is, however, faced with a particular difficulty in practice, which consists in the fact that the capacitor k assumes such small values that it can no longer be produced with the necessary accuracy. Is it z. B. for a test cable 150 m long, 2 mm conductor diameter and a kilometric capacity of 0.0354 ju F (Fernkabel Berlin-Rhineland), then C = 0.15 χ 0.0354 = 0.00531 ^ F. Takes if a β of crosstalk of about 8 is assumed, one can see from equation (1) that k = 3.5 · ίο- ⁶ μF. This value is not applicable for the execution.

Man ist daher in solchen Fällen gezwungen, entweder verzerrungsfreie Eichleitungen aus Ohmschen Widerständen zu verwenden, von denen man weiß, daß sie unrichtige Ergebnisse liefern, oder zu komplizierteren Anordnungen zu greifen. Eine derartige bekannt gewordene Anordnung ist die Eich-In such cases, one is therefore forced to use either distortion-free attenuators from ohmic resistances which are known to give incorrect results deliver, or to resort to more complicated arrangements. One such known the arrangement is the calibration

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leitung mit Diagonalkondensatoren D, Abb. 2. Wie man durch eine einfache Überlegung feststellen kann, hat diese künstliche Leitung jedoch den Nachteil, daß die Eichung der Diagonal- i:nd Reihenkondensatoren, D und K, sehr genau geschehen muß, da schon ganz kleine relative Änderungen an ihnen großen Einfluß auf das Meßergebnis haben. Einerseits ist daher die Handhabung dieser Anordnung unbequem, andererseits macht es Schwierigkeiten, mit ihrer Hilfe genaue Meßergebnisse zu erzielen.line with diagonal capacitors D, Fig. 2. As you can see by a simple consideration, this artificial line has the disadvantage that the calibration of the diagonal and series capacitors, D and K, has to be done very precisely, since they are already very small relative changes in them have a great influence on the measurement result. On the one hand, this arrangement is therefore inconvenient to use, and on the other hand, it makes it difficult to obtain accurate measurement results with its help.

Die vorliegende Erfindung besteht in einer Schaltung, bei der diese Nachteile vermieden sind, und die in einfacher Weise das gekoppelte Doppelleitungssystem, Abb. i, nachbildet. Sie ist in Abb. 3 aufgezeichnet und hat folgendes Prinzip zur Grundlage. Die Kondensatoren C, Abb. 1, sind unterteilt, d. h. sie sind ersetzt durch die in Reihe geschalteten C₁ und C₂. Wird C₂ groß gegen C₁ gemacht, so ist zunächst die resultierende Kapazität zwischen den Punkten r und 2 bzw. 3 und 4 angenähert gleich C₁, ferner ist der Spannungsabfall am Kondensator C₂ ein Bruchteil der Spannung zwischen 1 und 2. Je kleiner dieser Bruchteil ist, um so größer muß aber der Kopplungskondensator K sein, damit eine an 1, 2 angelegte Wechsel- _: spannung eine bestimmte (durch den Dämpfungsexponenten S festgelegte) Spannung zwi- . sehen den Punkten 3 und 4 bewirken kann. Durch die Unterteilung der Kondensatoren C ■ nach den angegebenen Gesichtspunkten erreicht man also einmal, daß der Eingangsund Ausgangsscheinwiderstand der künstlichen Leitung der gleiche ist wie der des nachzubildenden Doppelleitungssystems, nämlich gleich der Impedanz der Betriebskapazitäten, zum anderen hat man es in der Hand, durch ein passend gewähltes Unterteilungsverhältnis den Kopplungskondensator K so groß zu machen, daß er praktisch herstellbar ist. Will man diese künstliche Leitung, wie es oben erwähnt wurde, zur Bestimmung des Übersprechens benützen, so richtet man den Kondensator if veränderlich ein, indem man etwa an seine Stelle einen Luft- oder (^drehkondensator setzt. In welcher Weise die »Dämpfung des Ubersprechens«, ,3, aus den Werten C₁, C₂ und K zu berechnen und die künstliche Leitung zu dimensionieren sind, ergibt sich aus der folgenden Überlegung:The present invention consists in a circuit in which these disadvantages are avoided and which simulates in a simple manner the coupled double line system, Fig. I. It is shown in Fig. 3 and is based on the following principle. The capacitors C, Fig. 1, are subdivided, ie they are replaced by the series-connected C ₁ and C ₂ . C ₂ is made large compared with C _1, the resulting capacitance between the points is first r and 2 or 3 and 4 is approximately equal to C _1, further, the voltage drop across the capacitor C _2, a fraction of the voltage between 1 and 2. Depending smaller this fraction is, the greater but the coupling capacitor must be K, so that a voltage applied to 1, 2 _AC: a certain (defined by the loss exponent S) voltage voltage be-. see points 3 and 4 can effect. By subdividing the capacitors C ■ according to the criteria given, one achieves that the input and output impedance of the artificial line is the same as that of the double-line system to be simulated, namely the same as the impedance of the operating capacities appropriately chosen subdivision ratio to make the coupling capacitor K so large that it is practically producible. If one wishes to use this artificial conduction, as mentioned above, to determine the crosstalk, one sets up the capacitor to be variable, for example by replacing it with an air or variable capacitor. In what way the attenuation of the crosstalk «,, 3, _{to be calculated from the values C 1} , C ₂ and K and to dimension the artificial line, results from the following consideration:

Es sei C₂ = η C₁ und η » ι. Dann ist, wenn V- \>. die Spannung zwischen den Punkten ν und u bezeichnet, angenähert F₅₂ = — F₁₂.Let C ₂ = η C ₁ and η »ι. Then if V- \>. denotes the voltage between the points ν and u, approximately F ₅₂ = - F ₁₂ .

Da ferner wegen der großen Dämpfung K klein gegen C₂ zu machen ist, gilt wiederum angenähertSince, in addition, because of the large attenuation, K must be made small compared to C ₂ , it again approximates

undand

1 = F₄₀ — I_e 1 = F ₄₀ - I _e

ι Κ ι Κ

oderor

C₁P η C₂ ¹² (P = a, Y=Tx) C ₁ P η C ₂ ¹² (P = a, Y = Tx)

F₁₂ = »■£ F₃₄₊^I,F ₁₂ = »■ £ F ₃₄₊ ^ I,

"C₁^'"C ₁ ^ '

In bekannter Weise folgt hieraus unter Berücksichtigung, daß C₁« C,In a known way it follows from this, taking into account that C ₁ «C,

oderor

3 = In 23 = In 2

,C, C

'ir'ir

(2)(2)

Will man beispielsweise die oben erwähnte Messung an dem Probekabel von 150 m Länge mit der künstlichen Nachbildung Abb. 3 durchführen, so ist η etwa gleich 40 zu machen, also C₂ = 0,212 μ F; es ergibt sich dann mit β = 8 aus der Gleichung (2), daß K in der Größenordnung von 0,005 u F liegt.For example, if you want to carry out the above-mentioned measurement on the test cable of 150 m length with the artificial replica of Fig. 3, then η should be made approximately equal to 40, i.e. C ₂ = 0.212 μ F; it then follows with β = 8 from equation (2) that K is in the order of magnitude of 0.005 u F.

Zum Schlussse soll noch gezeigt werden, daß die hier dargelegte Nachbildung mathematisch streng ist. Es läßt sich das durch die Methode der sogenannten widerstandstreuen Netzumwandlung beweisen. Die Umwandlung ist in Abb. 4 durchgeführt. Die Umgestaltung des Dreiecks 2456 in den widerstandstreuen Stern liefert das Bild b). Nach Zusammenfassung der hier in Serie liegenden Kondensatoren C₁ und C₀ läßt sich der Stern 13240 direkt überführen in das Dreieck 1234, Bild c), das dem nachzubildenden Doppelleitungssystem gleichwertig ist.Finally, it should be shown that the simulation presented here is mathematically strict. This can be proven by the so-called resistive network conversion method. The conversion is carried out in Fig. 4. The transformation of the triangle 2456 into the resistive star provides the picture b). After combining the capacitors C ₁ and C ₀ in series here, the star 13240 can be converted directly into the triangle 1234, Figure c), which is equivalent to the double-line system to be simulated.

Claims

Patent claim:

Artificial replica capacitively coupled, short cable lines, each consisting of two capacitors in series, which represent the capacitances of the coupled lines and a subdivision of the same form to the ■ purpose that a connecting them further capacitor, the coupling of the post-u ₀ trainees line system reproduces, receives a practically feasible capacitance value even with any low coupling.

1 sheet of drawings.