DE498989C

DE498989C - Anordnung zur Verminderung des Nebensprechens in Mehrfachfernsprechleitungen

Info

Publication number: DE498989C
Application number: DES69839D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Karsten; Karl Kuepfmueller
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1925-04-21
Filing date: 1925-04-21
Publication date: 1930-06-05

Description

Die bisher in der Praxis verwendeten Verfahren zur Verminderung des Nebensprechens in Mehrfachfernsprechkabeln haben ein wesentliches Merkmal darin, daß die das Nebensprechen verursachenden Unsymmetrien des Kabels am Kabel selbst in Abständen ausgeglichen werden, die klein gegen die Wellenlänge der Sprechströme sind. Derartige Verfahren sind beispielsweise der Kreuzungsausgleich und der Kondensatorausgleich; ihre« Anwendung macht es erforderlich, daß das auszugleichende Kabel praktisch an allen Stellen zugänglich ist. In vielen Fällen, z. B. bei Fernsprechseekabeln, ist diese Voraus-Setzung indessen nicht gegeben. Es ist der Zweck der im folgenden näher beschriebenen Erfindung, bei derartigen Kabelanlagen eine Verminderung des Nebensprechens durch Anbringen bestimmter Schaltungskombinationen an den Endpunkten des Kabels herbeizuführen.

Es ist schon eine Anordnung bekannt, bei der Kunstleitungen an die Enden der natürlichen Leitungen angeschlossen werden, die die natürlichen Leitungen in jeder Hinsicht so genau wie möglich nachbilden und die an einer Stelle, deren Lage durch Versuche bestimmt wird, durch eine Kopplung verbunden werden. Durch diese Kopplung soll ein Ausgleichstrom erzeugt werden. Diese Anordnung kann jedoch nicht zum Ziele führen, weil sie nicht Rücksicht darauf nimmt, daß die Kopplungen bei den natürlichen Leitungen über die ganze Länge der Leitungen verteilt sind. Andererseits geht dieser Vorschlag über das wirklich Notwendige hinaus, da eine Nachbildung der Scheinwiderstände der natürlichen Leitungen für die Verminderung des Nebensprechens nicht notwendig ist. Nach einer besonderen Ausführangsform der Erfindung kann auf die Nachbildung der Scbeinwiderstände verzichtet werden, um den Energieverbrauch in den künstlichen Leitungen zu beschränken.

Wird an eine durch die am Anfang der Leitung (Index r) wirkende Spannung V_a induktiv beeinflußten Leitung (Index 2) (Abb. 1) ein Abschlußwiderstand R angeschlossen, so ist an seinen Klemmen eine Spannung

^Vn —

K(x)e

*dx (1)

vorhanden (s. K ü ρ f m ü 11 e r , Archiv für Elektrotechnik, Band XII, 1923, Heft 2, Gl. 45).

Hier bedeuten y_± die Fortpflanzungsgröße der induzierenden, y„ die der induktiv beeinflußten Leitung, §„ deren Scheinwiderstand, χ die Entfernung der magnetischen Kopplung K (x) vom Leitungsanfang. Die Span-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden.:

Dr.-Ing. Hans Karsten in Berlin-Charlottenburg und KarlKüpfmüller in Daniig-Langfuhr,

nung V_n ist im allgemeinen eine komplizierte Funktion der Frequenz. Zu ihrer Kompensation und damit zur Beseitigung des Nebensprechens ist es erforderlich, dem Empfangsapparat eine für alle Frequenzen gleich große, aber in der Phase entgegengesetzte Spannung zuzuführen.

Nach der Erfindung schaltet man, um eine derartige Kompensationsspannung zu erzielen, zu den sich induktiv beeinflussenden Leitungen, an deren Endpunkten Leitungsnachbildungen parallel, die einander vermöge künstlich anzubringender Kopplungen im entgegengesetzten Sinne .induzierend beein-' 15 flüssen. Diese Kopplungen können entsprechend der Verteilung der Kopplungen auf den wirklichen Leitungen an äquivalenten Punkten der Nachbildungen, ihnen dem Betrage nach gleich aber phasenentgegengesetzt

ao durch besondere Schaltmittel, bestehend aus z. B. Kondensatoren und Widerständen, hervorgerufen werden. Dies muß in Abständen, die klein im Verhältnis zur Wellenlänge sind, erfolgen.

as Bezeichnet man nämlich mit V_n die über die Leitungsnachbildungen L₁ und L₂' (Abb. 2) am Anfang von L₂' induzierte Spannung, mit y/ 7/ g/ §₂' die Fortpflanzungsgrößen und Scheinwiderstände für je ein

Glied, mit SR'' den Abschlüßwiderstand der induktiv beeinflußten Leitungsnachbildung, so ergibt sich für V_n der Ausdruck

Kv' bedeutet hierbei die komplexe Kopplung im v-ten Glied der Leitungsnachbildung; die Summe ist über alle N-Glieder der Nachbildung zu erstrecken. Man kann sich ferner die Kopplungen des wirklichen Kabels punktförmig auf JV = l\s gegen die Wellenlänge kleine Leitungsabschnitte von der Längen konzentriert denken; dann geht Gl. (1) über in

wobei

vS

Cv = JK(X)

e-(v. + r*> &->*dx ist.

.-l

Die Gesamtspannung am Empfangsapparat ist V= V_n+ V_n'. (3) '

Diese verschwindet, wenn

or. JV

"^{s==0 ist}·

(3a)

Gl. (3a) läßt sich noch etwas vereinfachen; der Abschlußwiderstand 5R berechnet sich aus der Parallelschaltung der Scheinwiderstände 3ΐ₀ des Empfangsapparates und Q₂' der

SJJ . Q '

Leitungsnachbildung zu ül = ; ebenso ist 3ΐ'= ■■; hieraus ergibt sich:

02 ~r 02 ~r

Es wird also aus Gl. (3a)

=0. (4)

Damit dies für alle Frequenzen der Fall ist, muß die Summe gliedweise verschwinden, d. h. es muß sein

K_v[ · c -M+va'i" + Kv. e-ta + %)»* — O;

daraus folgt

Yx + Yz = ΟΊ + 7a) ^s (5)

-Kv' = —K_v. (6)

Aus Gl. (5) ergeben sich die Fortpflanzungsgrößen, aus Gl. (6) die Kopplungen der Leitungsnachbildungen. Diese brauchen mit den wirklichen Leitungen nur in den Summen der Fortpflanzungsgrößen übereinzustimmen. Hinsichtlich der Scheinwiderstände der Nachbildungen ergeben sich keine besonderen Bedingungen: es ist also möglich, sie gegenüber denen der wirklichen Leitungen so groß zu wählen, daß keine merkliche Dämpfungserhöhung durch das Anschalten der Leitungsnachbildungen bewirkt wird. Die Bestimmung der Nachbildungen für einen vorliegenden praktischen Fall kann rechnerisch oder experimentell durch besondere Meßverfahren erfolgen. Eine Ausführungsform eines derartigen Meßverfahrens soll als no Beispiel an Hand der Abb. 3 erläutert werden. Es wird zur induzierenden Leitung L₁ und zur induktiv beeinflußten L₂ je ein künstliches Leitungsglied L₁ und L₂' parallel geschaltet, von denen jedes die gleiche Fortpflanzungsgröße hat, wie ein gegen die Wellenlänge kleiner Abschnitts der zugehörigen wirklichen Leitung. Am Ende sind die Glieder der Leitungsnachbildungen durch Widerstände von der Größe ihrer Scheinwiderstände abgeschlossen. Das gleiche gilt für die wirklichen Leitungen. An den An-

fang der Leitung L₁ wird eine Wechselspannung V_a gelegt, deren Frequenzspektrum zweckmäßig dem der Sprache annähernd entspricht, so daß man also einen künstlichen Sprechstrom erhält. Zwischen den beiden Leitungsnachbildungen L₁ und L₂' wird sodann eine nach Betrag und Phase meßbar veränderliche Kopplung Z"/ angebracht und so lange verändert, bis in dem an die induktiv

ίο beeinflußte Leitung angelegten Fernhörer die Lautstärke auf ein Minimum gesunken ist, worauf die veränderliche Kopplung durch eine solche aus festen Elementen ersetzt werden kann. Bei Benutzung von mehr-

t5 welligem Wechselstrom beseitigt diese das Nebensprechen, das von der im ersten Leitungsabschnitt vorhandenen Kopplung K₁ herrührt. Benutzt man, wie es an sich selbstverständlich auch möglich ist, bei der Ein-

ao stellung der künstlichen Kopplung K₁ Sinusstrom, so sind, hierbei auch die Kopplungen K₂, K_s, . . . K_n an den weiter entfernten Stellen der wirklichen Leitung von Einfluß, was aiber für den Aus-

*5 gleich des Nebensprechens nicht erwünscht ist. Betrachtet man z. B. eine zweite Kopplung, die um die Länge I₁ hinter der auszugleichenden Kopplung gelegen ist, so wird diese beim Ausgleich mit sinusförmigem Strom nur einer Frequenz einen Teilstrom liefern können, der gleichphasig zu dem auszugleichenden Kopplungsstrom liegt und auf diese Weise das Meßergebnis fälscht, wenn ungünstigerweise das Winkelmaß bei der gewählten Frequenz und der Länge I₁ ein Vielfaches von Π ist. Bei anderen Frequenzen wird dann das Winkelmaß von Π bzw. einem Vielfachen davon mehr oder weniger abweichen, womit sich die Wahrscheinlichkeit der Fälschung des Meßergebnisses durch Gleichphasigkeit entsprechend verändert. Benutzt man demnach mehrwelligen Wechselstrom zur Kopplungsmessung, so werden von der entfernt liegenden Kopplung Ströme verschiedenster Phase ankommen, womit die Möglichkeit gleichphasiger Addition praktisch verschwindet. Hierauf werden die Leitungsnachbildungen um je ein weiteres Glied verlängert und das gleiche Verfahren wird wiederholt. Dies wird so lange fortgesetzt, bis das Nebensprechen auf einen befriedigenden Betrag herabgesetzt ist.

Unter Umständen läßt sich ein besserer Ausgleich erzielen, wenn man z. B. an beide Enden der zu koppelnden Glieder je eine Kopplungsmeßeinrichtung anlegt und das Lautstärkenminimum durch gleichzeitiges Verändern beider Meßeinrichtungen einstellt. Die Meßanordnung läßt sich aus Abb. 3 erkennen, wenn man sich an Stelle der Abschlußwiderstände 3/ und Q₂' J^{e e}iⁿ weiteres Nachbildungsglied hinzudenkt, das dann erst durch den Wellenwiderstand abgeschlossen wird. Die zweite Kopplung kommt, ähnlich der in Abb. 3 eingezeichneten Kopplung zwischen das zweite Nachbildungsglied und den Abschlußwiderstand, wobei Telephon- und Spannungsquelle an der gleichen Stelle verbleiben. Darauf wird die nach dem Anfang zu liegende veränderliche Kopplung durch eine feste ersetzt und das Verfahren am nächsten Gliede wiederholt.

Da die vom Leitungsanfange entfernter liegenden Kopplungen wegen der zunehmenden Leitungsdämpfung im Verhältnis zu ihrem Betrage in immer geringerem Maße zum Nebensprechen beisteuern, ist es bei der weiteren Fortsetzung des Ausgleichsverfahrens auch möglich, die Wirkung der auf größere Leitungsabschnitte verteilten Kopp- 8c lungen durch eine einzige künstliche Kopplung zu kompensieren. Die einzelnen Glieder der Leitungsnachbildungen können dann zweckmäßig so bemessen werden, daß jedes neu hinzukommende Glied höherer Ordnungszahl hinsichtlich der Fortpflanzungsgröße einem immer größeren Leitungsabschnitt entspricht.

Wenn es sich nun darum handelt, das Nebensprechen in der oben ausgeführten Weise an den beiden Enden zweier einander induktiv beeinflussender Leitungen zu beseitigen, so ist zu beachten, daß das Nebensprechen zwischen den an den entgegengesetzten Leitungsenden befindlichen Sende- und Empfangsapparaten, das sogenannte »Gegennebensprechen«, hierbei nicht erfaßt wird. Das Gegennebensprechen muß daher schon vorher in an sich bekannter Weise abgeglichen werden, wobei dann die hierdurch hervorgerufenen zusätzlichen Nebensprechkopplungen bei dem nachfolgenden Nebensprechausgleich mit erfaßt werden.

Ferner wird man darauf Rücksicht nehmen müssen, daß das Anschalten der miteinander gekoppelten Leitungsnachbildungen an das eine Kabelende an dem anderen Ende zusätzliches Nebensprechen hervorruft, und zwar um so mehr, je niedriger die Leitungsdämpfung zwischen den beiden Endpunkten ist. Dies läßt sich nun gemäß der Erfindung grundsätzlich dadurch vermeiden, daß man die Stromwege über die Leitungsnachbildungen für die Ströme sperrt, die von dem am anderen Ende gelegenen Sender herrühren, was auf verschiedene Weise möglich ist. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 4. Hier ist eine Schaltungsanordnung zur Beseitigung des Nebensprechens in einem Kabelvierer, bestehend aus den Stammleitungen L₁, L₂ und dem Viererkreis L₃, dargestellt. In jeden der drei Gesprächskreise wird zwischen Kabel

und Weiterführung je ein DoppelrohrzwischenverstärkerV₁, V₂, V₃ geschaltet; bisweilen sind diese schon von vornherein in der Amtsschaltung vorgesehen, z. B. bei einem Verstärkeramt. An den mit a, b, c, d, e, f bezeichneten Punkten der Doppelrohrzwischenverstärker werden die zu den betreffenden Leitungen gehörenden Nachbildungen L₁', L₂' und L₃' gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verstärkern angeschlossen. Die z. B. das Mitsprechen zwischen dem Vierer L₃ und dem Stamm L₁ kompensierenden Ströme treten an den Punkten e, f in die zum Viererkreis gehörende Nachbildung L₃' ein und gelangen über die künstlichen Kopplungen K und die Nachbildung L₁' zu den Punkten a, b des Verstärkers V₁ und über diesen schließlich zu dem Stamm L₁ selbst. Hier tritt die Überlagerung mit den von dem Viererkreis über das Kabel kommenden Induktionsströmen und damit deren Kompensation ein. Die Kompensationsanordnung ist für Ströme, die aus dem Kabel herauskommen, unwirksam,

as da diese von dort kommenden Ströme durch die Verstärker bzw. die Gabelschaltungen der Doppelrohrzwischenverstärker von den Leitungsnachbildungen ferngehalten werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verminderung des Nebensprechens in Mehrfachfernsprechleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endpunkten der Leitungen aus einzelnen Gliedern bestehende Kunstleitungen (Nachbildungen) angeschlossen sind, deren Fortpflanzungsgrößen die der Leitungen nachbilden und die an mehreren Stellen miteinander durch Kopplungen, deren Verteilung der Verteilung der Kopplungen in den natürlichen Leitungen entspricht, derart verbunden sind, daß die über die natürlichen Leitungen und über die Nachbildungen induzierten Spannungen sich möglichst weitgehend kompensieren.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder der Leitungsnachbildungen gleiche Fortpflanzungsgröße wie ein gegen die Wellenlänge kleiner Abschnitt der wirklichen Leitung haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder der Nachbildungen mit wachsender Ordnungszahl hinsichtlich der Fortpflanzungsgröße immer größeren ' Leitungsabschnitten entsprechen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Kopplungen durch Parallelschaltungen von Widerstand und Kapazität hergestellt sind.

5. Anordnung nach Anspruch r, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinwiderstände der Nachbildungen gegenüber den von den Anschlußpunkten der Nachbildungen aus gemessenen Scheinwiderständen der Sprechleitungen so groß sind, daß die Nachbildungen nur einen kleinen Bruchteil des von den Leitungen aufgenommenen Stromes aufnehmen.

6. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildungen gegen die vom fernen Ende der Leitungen kommenden Ströme durch Ausgleichschaltungen und Elektronenröhren bzw. elektrische Ventile gesperrt sind, die zwischen den Anschlußpunkten der Kunstleitungen und den Leitungen liegen, die die Ströme vom fernen Ende herführen.

7. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Kopplungen zwischen den Nachbildungen für die Glieder wachsender Ordnung nacheinander erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander an beide Enden jedes Gliedes der Nachbildung je eine Kopplungsmeßeinrichtung angeschlossen wird, und die Bestimmung der einzusetzenden Kopplungen durch gleichzeitiges Verändern beider Meßeinrichtungen erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Be-Stimmung der künstlichen Kopplungen durch Beobachtung des Minimums des durch einen mehrwelligen Wechselstrom,

z. B. einen natürlichen oder künstlichen Sprechstrom, hervorgerufenen Neben-Sprechens erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Nebensprechausgleich das Gegennebensprechen in an sich bekannter Weise ausgeglichen wird, zu dem Zweck, die hierdurch hervorgerufenen zusätzlichen NebenspreclikopplungenbeimNebiensprechausgleich mit zu erfassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen