DE481140C

DE481140C - Process to reduce the disruptive effect of transient processes

Info

Publication number: DE481140C
Application number: DEA48115D
Authority: DE
Inventors: Dr Walther Wolff
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-01-23
Filing date: 1926-06-27
Publication date: 1929-08-23

Description

Verfahren zur Verringerung der störenden Wirkung von Einschwingvorgängen In dem Hauptpatent 442 984 ist ein Verfahren zur Beseitigung der störenden Wirkung von Einschwingvorgängen in Fernmeldeleitungen beschrieben. Die Beseitigung wird dadurch erreicht, daß durch Zuschaltungen, die Selbstinduktionen und Kapazitäten enthalten, die zeitliche Verzögerung eines elektrischen Zustandes am Ende der Leitung gegenüber ihrem Anfang nahezu zu einer linearen Funktion der Schwingungsdauer mit einem ganzzahligen Koeffizienten des veränderlichen Gliedes dieser Funktion gemacht wird [vgl. Hauptpatent, Anspruch i sowie Gleichung (2)].Method for reducing the disruptive effect of transient processes In the main patent 442 984 is a method for eliminating the disruptive effect of transient processes in telecommunication lines. The elimination will achieved in that through connections, the self-induction and capacities contain the time delay of an electrical state at the end of the line compared to its beginning almost to a linear function of the period of oscillation made an integer coefficient of the variable term of this function will [cf. Main patent, claim i and equation (2)].

Ein derartiges Verfahren ist jedoch noch wesentlich verbesserungsfähig. Eine solche Verbesserung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß für einen möglichst großen Frequenzbereich der Wellenwiderstand der Zuschaltung gleich demjenigen der Fernmeldeleitung gemacht wird, und daß.zwischen eine Klemme der durch die Zuschaltung ergänzten Fernmeldeleitung und eine Klemme des Abschlußwiderstandes ein weiteres Netzwerk geschaltet wird, welches, falls es unmittelbar hinter die Fernleitung gelegt würde, den Scheinwiderstand der Fernleitung, etwa einer Pupinleitung, gleich dem Scheinwiderstand der homogenen Ersatzleitung machen würde. Dieses letzterwähnte Netzwerk kann auch in zwei Teile zerlegt werden, die zwischen je einer Klemme der ergänzten Fernmeldeleitung und des Abschlußwiderstandes liegen. Unter homogener Ersatzleistung wird dabei diejenige homogene Leitung verstanden, die dieselbe Kapazität, Induktivität, denselben Ohmschen Widerstand und dieselbe Ableitung je Kilometer wie die Pupinleitung je Spulenabstand besitzt und die so viele Kilometer lang ist, wie die Pupinleitung Spulenglieder besitzt.However, such a method can still be significantly improved. Such an improvement is achieved according to the invention that for one as possible large frequency range of the characteristic impedance of the connection equal to that of the Telecommunication line is made, and that between a terminal of the connection added telecommunication line and a terminal of the terminating resistor another Network is switched, which, if it is placed directly behind the long-distance line would, the impedance of the long-distance line, such as a Pupin line, equal to that Impedance would make the homogeneous replacement line. This last one Network can also be divided into two parts, each between a terminal of the supplemented telecommunication line and the terminating resistor. Under more homogeneous Replacement service is understood to mean that homogeneous line that has the same capacity, Inductance, the same ohmic resistance and the same derivative per kilometer how the pupin line has per coil distance and which is so many kilometers long, how the pupin line has coil links.

Zur leichteren Verwirklichung eines Netzwerkes, das die geforderte Bedingung erfüllt, kann man nötigenfalls die Fernmeldeleitung durch einen Querkondensator ergänzen, der die elektrische Entfernung des ersten Spulenpunktes der Pupinleitung vom nahen Leitungsende zu ändern gestattet. Die etwaige Anwesenheit des Kondensators ist natürlich bei der Durchrechnung der Schaltung entsprechend zu berücksichtigen.To facilitate the realization of a network that meets the requirements If the condition is met, the telecommunication line can be connected through a shunt capacitor if necessary complete the electrical removal of the first coil point of the pupin line to be changed from the near end of the line. The possible presence of the capacitor must of course be taken into account when calculating the circuit.

Zur Begründung der angegebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen, soweit sie zu den im Hauptpatent geschilderten hinzutreten, möge von der Bemerkung ausgegangen werden, daß die Einschwingvorgänge an homogenen Leitungen erfahrungsgemäß unter den zur Zeit bestehenden Verhältnissen unschädlich sind, so daß es genügt, die Einschwingvorgänge in der nicht homogenen Fernmeldeleitung, insbesondere in einer Pupinleitung, auf das Maß der Einschwingvorgänge der homogenen Ersatzleitung zurückzuführen.To justify the specified measures according to the invention, so far they join the ones described in the main patent, may of the Note that the transient processes on homogeneous lines experience has shown that they are harmless under the current conditions, so that it is sufficient, the transient processes in the non-homogeneous telecommunication line, in particular in a Pupin line, to the extent of the transient processes of the homogeneous substitute line traced back.

In Abb. i bedeutet P die Pupinleitung, deren Einschwingvorgänge vermindert werden sollen. Der Wellenwiderstand der Pupinleitung sei 2, ihre Fortpflanzungskonstante j e Glied y und die Gliedzahl n. A sei eine Zuschaltung mit dem Wellenwiderstand 52 der Fortpflanzungskonstanten g je Glied und der Gliedzahl m. N sei der Abschlußwiderstand.In Fig. I, P denotes the Pupin line, the transients of which are to be reduced. Let the wave resistance of the Pupin line be 2, its propagation constant per member y and the number of members n. A be a connection with the wave resistance 52 of the propagation constant g per member and the number of members m. N is the terminating resistance.

In Abb. 2 bedeute I_ die homogene Ersatzleitung der Pupinleitung mit dem Wellenwiderstand 2' der auf die Längeneinheit bezogenen Fortpflanzungskonstanten y' und der Länge l'. O' sei ein im allgemeinen von verschiedener Abschlußwiderstand, und zwar der eigentliche Verbrauchswiderstand, beispielsweise der Eingangswiderstand eines Verstärkers.-Abb. 3 endlich zeige schematisch eine Anwendung des Verfahrens. gemäß der Erfindung. Dabei sind die allgemein gehaltenen Angaben der in Abb. i dargestellten Größen insofern erfindungsgemäß spezialisiert, als der Wellenwiderstand der Zuschaltung gleich gemacht wird und als der Abschlußwiderstand K in eine Serienschaltung zweier Widerstände U und D' zerlegt wird, von denen der letztere dem Abschlußwiderstand (Verbrauchswiderstand) in Abb. 2 entspricht. @.C wird erfindungsgemäß so gewählt, daß @.C -j- 2 ^ 2' wird; d. h. der Widerstand 2r ist von der Art, daß er, wenn .er unmittelbar hinter die lange Pupinleitung geschaltet würde, den Scheinwiderstand der Pupinleitung gleich dem der homogenen Ersatzleitung machen würde. 2, 2ä und I, J' sind die an den Anfang gelegten Spannungen und die durch die Abschlußwiderstände fließenden Ströme im Falle der durch Zuschaltung ergänzten Pupinleitung bzw. bei der homogenen Ersatzleitung.In Fig. 2, I_ means the homogeneous substitute line of the Pupin line with the characteristic impedance 2 ', the propagation constant y' related to the length unit and the length l '. O 'is a generally different terminating resistance, namely the actual consumption resistance, for example the input resistance of an amplifier.-Fig. 3 finally shows schematically an application of the method. according to the invention. The general information of the quantities shown in Fig ) in Fig. 2. According to the invention, @ .C is chosen such that @ .C becomes -j- 2 ^ 2 '; That is to say, the resistor 2r is of the type that, if it were switched directly behind the long Pupin line, it would make the impedance of the Pupin line equal to that of the homogeneous equivalent line. 2, 2ä and I, J ' are the voltages placed at the beginning and the currents flowing through the terminating resistors in the case of the Pupin line supplemented by connection or in the case of the homogeneous substitute line.

Die Einschwingvorgänge an einer . Stell,. eines elektrischen Netzwerkes, die durch nicht quasistationäre Einwirkungen an irgendeiner anderen Stelle des Netzwerkes hervorgerufen werden, sind eindeutig bestimmt, wenn das Verhältnis der Spannung an der letzteren Stelle zu dem- Strom an der ersteren Stelle für einen quasistationären Zustand bekannt ist. Denn dieses komplexe Verhältnis, das C a r s o n mit Z bezeichnet, das aber trotz des von C a r s o n gewählten lateinischen Buchstabens eine Scheinwiderstandsgröße von vektoriellem Charakter ist, steht in einer eindeutigen Beziehung zu dem sogenannten Kennleitwort des betreffenden elektrischen Netzwerkes (vgl. C a r s o n , Bell System Technical Journal 1925, S.702), und durch diesen Kennleitwert wiederum ist das gesamte Verhalten des Netzwerkes auch gegenüber nicht quasistationären Einwirkungen bestimmt (vgl. a. a. O., S. 699). Die Einschwingvorgänge in zwei voneinander verschiedenen elektrischen Gebilden sind dann einander gleich, wenn für beide die Größen Z für alle Frequenzen miteinander übereinstimmen. Zur Reduktion der Einschwingvorgänge einer Pupinleitung gemäß Abb. i auf diejenigen der homogenen Ersatzleitung gemäß Abb. 2 ist also nur erforderlich, daß für alle Frequenzen die für diese Fälle geltenden besonderen Werte von Z, nämlich miteinander übereinstimmen. Praktisch genügt es bei Netzwerken, die Pupinleitungen enthalten, wenn die Übereinstimmung für Sprachfrequenzen, die in der Nähe der Grenzfrequenz der Pupinleitungen liegen, gut ist und wenn die Übereinstimmung für tiefere Frequenzen nicht gerade sehr schlecht wird. Für den in der Abb. i dargestellten Fall ergibt sich durch eine einfache Rechnung aus bekannten Formeln (vgl. z. B. F. B r e i -s i g , »Theoretische Telegraphie«, i. Auflage, Braunschweig 1910, S. 282 sowie S. 293 ff.) Für die entsprechende homogene Ersatzleitung der Abb. 2 ergibt sich In der Gleichung (i) sind nun die Größen -9, @, und m so zu wählen, daß Z1 - ZZ (3) wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zunächst (I) gemacht wird. Dann geht die Gleichung (i) über in die Gleichung 2i - N [(!pf (7,n) pof (9 m) + Cin (y n) Litt (g m)1 + 2 [(iof (7' n) (5in (g m) + °5in (y n) (So f (g m)]. (4) Setzt man nun in bekannter Weise (vgl. z. B. F.Breisig, a.a.0., S.281) yn=(3n+ jun gm-bna-f- jayrz, worin ß, ß', b Dämpfungskonstanten und a, cl, a die Phasenkonstanten sind, und nimmt man an, was für lange Fernleitungen erlaubt ist, daß ß n bzw. ß' l' so groll wird, daß c-ß" bzw. c-ß i gegen e ß 't bzw. e ß' j' vernachlässigt werden kann, nimmt man ferner an, daß mit genügender Annäherung b m ="0 ist, eine Annahme, die erlaubt ist, da die Zuschaltung zur Pupinleitung keine nennenswerte Dämpfung besitzen darf, so folgt aus Gleichung (4.) die Gleichung oder endlich: Au, Gleichung (2) dagegen folgt Da die Dämpfungsmasse von vornherein annähernd übereinstimmen oder durch an sich bekannte Mittel gegebenenfalls auch durch Einfügung von Ohmschen Widerständen in die Zuschaltung in Übereinstimmung gebracht werden können, so wird Z1 - Z.' wenn (IIa) Jcos a.' l' = cos (a n + a m) lsin ä l' = sin (a, n + a m) (III) Hierzu kommt die bereits oben angegebene Bedingung (I) Aus den Bedingungen (IIa) folgt endlich (II) a'L'=-an-E- am ± 2 Kn K=0,1,2... a' l', der Phasenwinkel der homogenen Ersatzleitung, ist bei zulässiger Vernachlässigung von Ableitung und Ohmschem Widerstand bekanntlich (vg1. B r e i s i g »Theoretische Telegraphie«, 2. Auflage, 1924, S. 329, Gleichung 261) der Frequenz m proportional. Die Bedingung (1I) Besagt also, daß der Phasenwinkel a # n + a # m der Gesamtschaltung, d. h. der durch die Zuschaltung .A ergänzten Pupinleitung P, gleich einer linearen Funktion von U) ist, deren konstantes Glied ein ganzzahliges Vielfaches von 2 n darstellt. Das ist aber nichts anderes als die Bedingung Seite 2, Zeile 47 des Hauptpatents für die Verringerung der Einschwingvorgänge,wenn man diese auf beiden Seiten durch r) dividiert. Dem Gliede a 'l' in (II) entspricht dabei c # ra, dem ganzzahligen- K das ganzzahlige n und dem Phasenwinkel a n -E- a m der Phasenwinkel a der Gleichung (2). Die Einschwing= vorgänge werden aber noch weiter vermindert, wenn außerdem nach der Erfindung der Wellenwiderstand St, der Erfindung gemäß (I) gleich dem Wellenwiderstand 2 der Pupinleitung gemacht wird.The transient processes on a. Stell ,. of an electrical network, which are caused by non-quasi-stationary effects at any other point in the network, are clearly determined if the ratio of the voltage at the latter point to the current at the former point is known for a quasi-stationary state. Because this complex relationship, which Carson designates with Z, but which despite the Latin letter chosen by Carson is an impedance variable of a vectorial character, is clearly related to the so-called password of the electrical network in question (cf.Carson, Bell System Technical Journal 1925, p.702), and this characteristic value, in turn, determines the entire behavior of the network, even with regard to non-quasi-stationary influences (cf. loc. Cit., P. 699). The transient processes in two electrical structures that differ from one another are equal to one another if the variables Z for all frequencies coincide with one another for both. In order to reduce the transient processes of a Pupin line according to Fig. I to those of the homogeneous equivalent line according to Fig. 2, it is only necessary that the special values of Z valid for these cases, namely coincide with each other. In practice, it is sufficient in networks that contain Pupin lines if the correspondence is good for speech frequencies which are close to the cut-off frequency of the Pupin lines and if the correspondence is not very bad for lower frequencies. For the case shown in Fig. I, a simple calculation from known formulas (cf., for example, BF B rei -s ig, "Theoretische Telegraphie", 1st edition, Braunschweig 1910, p. 282 and p. 293 ff .) For the corresponding homogeneous substitute line in Fig. 2 results In equation (i), the quantities -9, @, and m are to be selected in such a way that Z1 - ZZ (3). According to the invention, this is achieved by first doing (I). Then equation (i) changes into equation 2i - N [ (! Pf (7, n) pof (9 m) + Cin (yn) Litt (gm) 1 + 2 [(iof (7 'n) (5in (gm) + ° 5in (yn) (So f (gm)]. (4) If we now set yn = (3n + jun gm-bna-f-jayrz, where ß, ß ', b are attenuation constants and a, cl, a are the phase constants, in the known way (cf. e.g. BFBreisig, aa0., P.281) , and one assumes what is allowed for long trunk lines that ß n or ß 'l' becomes so angry that c-ß "or c-ß i is neglected towards e ß 't or e ß' j ' If one also assumes that with a sufficient approximation bm = "0 , an assumption which is permissible since the connection to the Pupin line must not have any significant attenuation, then the equation follows from equation (4.) or finally: Au, equation (2), however, follows Since the damping masses approximately match from the outset or, if necessary, can also be brought into agreement by means known per se by inserting ohmic resistances into the connection, so is Z1 - Z. ' if (IIa) Jcos a. ' l ' = cos (an + am) lsin ä l '= sin (a, n + am) (III) To this comes the condition (I) already given above. From the conditions (IIa) it finally follows (II) a'L '= - an-E- am ± 2 Kn K = 0,1,2 ... a' l ', the phase angle of the homogeneous substitute line is known to be proportional to the frequency m if the derivation and ohmic resistance are neglected (see Breisig "Theoretische Telegraphie", 2nd edition, 1924, p. 329, equation 261). Condition (1I) says that the phase angle a # n + a # m of the overall circuit, i.e. the Pupin line P supplemented by the connection .A, is equal to a linear function of U), the constant member of which is an integral multiple of 2 n represents. But that is nothing else than the condition on page 2, line 47 of the main patent for the reduction of the transient processes, if one divides these on both sides by r). The term a 'l' in (II) corresponds to c # ra, the integer K corresponds to the integer n and the phase angle a n -E- a m corresponds to the phase angle a of equation (2). The transient = processes are reduced even further if, in addition, according to the invention, the characteristic impedance St, according to the invention according to (I), is made equal to the characteristic impedance 2 of the Pupin line.

Aus (III) bestimmt sich der Scheinwiderstand 9 bzw. der zu -9' hinzuzufügende Scheinwiderstand IJ - X -. N' folgendermaßen N -N' 11 d. h. der Vorschaltwiderstand 2.C ist erfindungsgemäß so zu wählen, daß er, wenn man ihn unmittelbar hinter die Pupinleitung schalten würde, den Scheinwiderstand dieser Leitung, der bekanntlich für eine lange Leitung mit dem Wellenwiderstand der Leitung übereinstimmt, gleich dem Scheinwiderstand der homogenen Ersatzleitung machen würde.The impedance 9 or the impedance IJ - X - to be added to -9 'is determined from (III). N 'as follows N -N '11 ie the series resistor 2.C is to be selected according to the invention so that, if it were switched directly behind the Pupin line, it would make the impedance of this line, which is known to correspond to the impedance of the line for a long line, equal to the impedance of the homogeneous substitute line would.

Die Bemessung derartiger Widerstände 11 im einzelnen ist an sich bekannt. Es wurden beispilsweis-- die Scheinwiderstände von Freileitungen zur Erleichterung der im Verstärkerbetrieb erforderlichen Leitungsnachbildungen durch zusätzliche Schaltungen zu solchen homogenen Leitungen umgebildet. Hier handelt es sich jedoch nicht um eine Leitungsumbildung für Nachbildungseinrichtungen; vielmehr wird ein solches an sich bekanntes Gebilde in einer völlig anderen, nämlich in der durch das Hauptpatent bekannt gewordenen Einrichtung zur Verminderung der Einschwingvorgänge benutzt. Die Bestimmung der Ergänzungsglieder derart, daß für einen hinreichenden Frequenzbereich R - 2 wird, erfolgt nach dem für die Bemessung von Vierpolen allgemein bekannten Verfahren.The dimensioning of such resistors 11 in detail is known per se. For example, the apparent resistances of overhead lines were used to make things easier the line simulations required in amplifier operation by additional Circuits converted to such homogeneous lines. But here it is not a line reshuffle for replica facilities; rather becomes a such a structure known per se in a completely different one, namely in the through the main patent known device for reduction the Transients used. The determination of the supplementary members in such a way that for a sufficient frequency range R - 2 is carried out according to the calculation of quadrupole generally known methods.

Claims

PATENT CLAIMS: -i. Method of reducing the disruptive effect of transient processes in long communication lines according to patent 442 98q., thereby characterized in that the wave resistance of the connection in the language area in the Near the limit frequency of the telecommunication line equal to the wave resistance of the telecommunication line is made, and that between a terminal of the supplemented by the connection Telecommunication line and a terminal of the consumption resistance a dimensioned, known network is switched that it, if one is immediately behind the telecommunication line would switch the impedance of the telecommunication line in that would transform the homogeneous replacement line.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that the Netzwer "n divides two parts and these between each one Terminal of the telecommunication line supplemented by the connection and one terminal each of the Consumption resistance can be switched.

3. The method according to claim i and 2, characterized characterized in that the communication line is electrically through a shunt capacitor is extended in order to facilitate the realization of the network.