DE456571C - In Verbindung mit einer UEbertragerleitung stehende kuenstliche Leitung - Google Patents

In Verbindung mit einer UEbertragerleitung stehende kuenstliche Leitung

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DE456571C
DE456571C DEB103546D DEB0103546D DE456571C DE 456571 C DE456571 C DE 456571C DE B103546 D DEB103546 D DE B103546D DE B0103546 D DEB0103546 D DE B0103546D DE 456571 C DE456571 C DE 456571C
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line
impedance
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transmission line
series
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DEB103546D
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Nokia Bell NV
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Bell Telephone Manufacturing Co NV
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/40Artificial lines; Networks simulating a line of certain length

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • In Verbindung mit einer Übertragerleitung stehende künstliche Leitung. Die Erfindung betrifft künstliche Leitungen, wie sie insbesondere für Telephonzwecke Verwendung finden.
  • Erfindungsgemäß wird eine künstliche Leitung vorgeschlagen, bei welcher Schaltungselemente von in der Übertragerleitung verwendeten Apparaten ein oder mehrere Elemente der künstlichen Leitung ganz oder teilweise darstellen, wobei Vorsorge getroffen ist; <laß die künstliche Leitung bei jeder Frequenz die gleiche Impedanz hat wie die charakteristische Impedanz der Übertragerleitung. Nach der Erfindung werden künstliche Leitungseinheiten verwendet, von welchen eine Reihe als Abschnitte einer periodisch wiederkehrenden künstlichen Leitung dient. Hiermit können verschiedene Zwecke verfolgt werden, z. B. die Nachbildung und der Ausgleich einer wirklichen Übertragerleitung.
  • Das Wesen der Erfindung und Besonderheiten derselben lassen sich aus nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erkennen.
  • Abb. r der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine künstliche Leitungseinheit in einer Übertragerleitung.
  • Abb. z zeigt eine entsprechende Schaltung in spezieller Ausführung.
  • Abb.3 zeigt eine künstliche Leitung mit dem Teil eines in der Übertragerleitung liegenden Apparates. Die Abb. q. und 5 stellen Schaltungen dar, an welchen die Theorie der neuen künstlichen Leitung erläutert wird.
  • Abb. 6 zeigt eine Schaltung, bei welcher die künstliche Leitung dazu dient, eine lange Übertragerleitung abzugleichen.
  • Betrachten wir Abb. r, so ist hier eine lange Übertragerleitung zur Darstellung gebracht, welche nach rechts und nach links unbeschränkt verläuft, wobei die künstliche Leitung zwischen den Klemmen a, b und c, d liegend dargestellt ist.
  • Es ist angenommen, daß die Übertragerleitung eine Serienimpedanz von J,-Einheiten pro Längeneinheit und eine verteilte Nebenschlußimpedanz von J.-Einheiten pro Längeneinheit aufweist, wobei J1 und J., komplexe Zahlen sind.
  • Ist ia z. B. eine reelle Zahl und hat man, wie oben geschehen, die übertragerleitung durch die konstanten J1 und J., definiert, so werden die Impedanzen 2 J1 in Serie zwischen a und c und zwischen b und d und die Impedanzen 2 J2 1z diagonal zwischen ca und d und zwischen b und c gelegt. Dann ist, wie nachstehend bewiesen wird, die Impedanz der künstlichen Leitung zwischen a, b bzw. c, d genau gleich der charakteristischen Impedanz der Übertragerleitung, und zwar bei jeder Frequenz. Mit anderen Worten: Die Impedanz zwischen d, b ist dieselbe wie zwischen c, d, und zwar gleich der charakteristischen Impedanz zwischen irgend zwei Punkten der Übertragerleitung. Es ist dabei natürlich angenommen, daß die Übertragerleitung sich unendlich weit erstreckt.
  • Handelt es sich um eine homogene Übertragerleitung, d. h. eine solche mit gleichförmigen Charakteristiken, so ist die durch T, in Abb. i dargestellte Serienimpedanz bestimmter zum Ausdruck zu bringen durch R + ip L (Abt. 2), wobei R und L den Serienwiderstand bzw. die Serieninduktanz pro Längeneinheit der Leitung, i die imaginäre Einheit und p die Kreisfrequenz darstellen. Ebenso entspricht die Nebenschlußimpedanz, welche in Abb. i durch TZ dargestellt ist, dem Nebenschlußscheinleitwert zlT" welcher in Abb. 2 mit G + ip C bezeichnet ist, wobei G und C der verteilten Nebenschlußleitfähigkeit bzw. Nebenschlußkapazität pro Längeneinheit der Leitung entsprechen. Dementsprechend sind die Elemente der in Abb. 2 dargestellten künstlichen Leitung zu gestalten und nehmen die in der Zeichnung angegebenen Werte an.
  • Soll nun ein Apparateteil, z. B. ein Relais, an einen Punkt einer langen Übertragerleitung ohne Änderung der charakteristischen Impedanz und ohne irgendeine durch Reflektion hervorgerufene Unregelmäßigkeit eingeführt werden, so verwendet man die Schaltung der Abb. 3. Die Apparatur, welche in die übertragerleitung ,eingeschaltet werden soll, also beispielsweise das Relais, ist durch x dargestellt und umfaßt zwei Teile in .beiden Adern der Leitung, um das Gleichgewicht derselben zu erhalten. Unter der Annahme, daß die Widerstandskomponente von x dividiert durch R einen größeren Betrag ergibt als -die Induktivitätskomponente von x dividiert durch L, kann durch Hinzufügung der Induktanz j1/, auf jeder Leitungsader die Impedanz zwischen den Punkten a und c so eingestellt werden, daß ihr Verhältnis zu R + ip L eine reelle Zahl wird, die mit n12 bezeichnet sei. Ist der Faktor n bekannt, so folgt sofort, daß die Nebenschlußelemente der künstlichen Schaltung entsprechend .dem für Abb. i und 2 Gesagten bekannt sind, und es ergibt sich die Schaltung der Abb. 3 mit den in .der Zeichnung angegebenen Werten.
  • Man sieht also, daß es möglich ist, einen Apparat, wie er durch die Bezugszeichen x dargestellt ist, einzuschalten, ohne daß die Übertragungswerte der Leitung wesentlich beeinträchtigt werden.
  • Aus dem Vorhergehenden wird klar, daß, wenn beim einzuführenden Apparat die Induktiv ität relativ über ,den Widerstand ü'b:erwiegt, ein reiner Widerstand in Serie einzuschalten ist. Hat der Apparat vorwiegend Kapazitätsreaktanz, so ist er in den einen oder in beide Nebenschlußwege der künstlichen Leitung einzuschalten.
  • Es sei nun. dazu übergegangen, die nutzbringenden Eigenschaften dieser neuen künstlichen Leitung klarzulegen. Es ist bekannt, ,daß bei einer endlichen Leitung, wenn die Impedanz an einem Ende bei offenem anderen Ende gemessen wird bzw. bei kurzgeschlossenem anderen Ende, die charakteristische Impedanz dieser Leitungstype den geometrischen Mittelwert zwischen den durch die beiden Messungen erhaltenen Resultaten darstellt. Wird beispielsweise in Abb. q. die Impedanz zwischen a, b einmal bei offenem Schalter S und dann bei geschlossenem Schalter gemessen, so ergibt sich als charakteristische Impedanz das geometrische Mittel zwischen den zwei Meßresultaten. Dies gilt nicht nur für Leitungen mit gleichförmig verteilten Konstanten., sondern für irgendeine aus gleichen periodischen Abschnitten bestehende künstliche Leitung. Entsprechend kann die charakteristische Impedanz .einer solchen Serie von Abschnitten, die sich unendlich von gegebenen Punkten aus erstreckt, bestimmt werden, indem man eine begrenzte Anzahl der Abschnitte nimmt oder sogar einen einzelnen Abschnitt, hierauf die zwei Impedianzen feststellt und dann ihren geometrischen Mittelwert.
  • Wenn wir also in Abb.5 !die Impedanz zwischen a, b einmal bei offenem Schalter S und dann bei geschlossenem Schalter S messen, so ist das Mittel der beiden Resultate die charakteristische Impedanz einer periodischen Leitung von solchen künstlichen Leitungseinheiten (wie in Abb. 5 dargestellt).
  • Es ist nun verständlich, @daß die Impedanz zwischen a, b in Abb. 5 bei offenem Schalter gleich ist und bei geschlossenem Schalter S ist die Impedanz an denselben Punkten a, b Die obigen Formeln ergeben sich folgendermaßen: Betrachtet man Abb. 5, so besteht bei offenem Schalter S die Impedanz an a, b aus zwei gleichen Impedanzen, die parallel zueinander liegen, und infolgedessen ist die Impedanz gleich der Hälfte jeder der parallelen Impedanzen allein. Jeder dieser Impe- danzen besteht aus zwei Impedanzen in Serie. Die eine ist und die andere Hieraus ergibt sich die obengenannte erste Formel.
  • Die zweite Formel gilt für den geschlossenen Schalter S. In diesem Fälle liegen auch zwei gleiche Impedanzen in Serie miteinander und jede besteht aus zwei Impedanzen in Parallelschaltung zueinander. Die Impedanz der einen dieser parallelen Kombinationen ist gleich dem Produkt aus den zwei Werten der Abb. 5 dividiert durch ihre Summen, d. h. also: Durch Multiplikation der zwei Ausdrücke (i) und (2) und dadurch, daß man die Ouadratwurzel des Produktes nimmt, erhält man als Mittel dieser zwei Resultate teristische Impedanz der Leitung der Abb, i, Dies ist aber bekannt als charak-und damit ist der Beweis für die obige Behauptung erbracht (s. B a u r , »Das elektrische Kabel«, 1910, S. 77, Formel [i] ).
  • Der Beweis für die Behauptung von oben kann auch in anderer Weise erbracht werden. 1. B. sei die künstliche Leitung nach der rechten Seite von a, b in Abb. 5 eine Wheatston:e-Brücke. Berechnet man an Hand der gewöhnlichen Theorie die Impedanz und nimmt die Impedanz zwischen e, d mit an, so ergibt sich als Resultat, daß die Impedanz zwischen a, b die gleiche ist, nämlich

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. In Verbindung mit einer Ü#bertragerleitung stehende künstliche Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem oder einer Reihe gleicher wiederkehrender Glieder in Reihenschaltung besteht, von denen jedes ein Paar Eingangs- und Ausgangsklemmen und vier Impeidanzelemente aufweist, welche jede Eingangsklemme mit jeder Ausgangsklemme verbinden.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Impedanzelemente ganz oder teilweise aus Schaltungselementen von in der Schaltung verwendeten Apparaten (z. B. Relaiswicklungen x, Abb. 3) bestehen.
DEB103546D 1922-02-14 1922-02-16 In Verbindung mit einer UEbertragerleitung stehende kuenstliche Leitung Expired DE456571C (de)

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