DE502246C

DE502246C - Load coil for communication lines

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Publication number: DE502246C
Application number: DEA57942D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-05-28
Filing date: 1929-05-28
Publication date: 1930-07-10

Description

Die üblichen Pupinspulen für Fernmeldeleitungen enthalten meistens zwei Wicklungen, von denen je eine in die Hin- und Rückleitung eines Stromkreises geschaltet wird. Dabei werden an die Symmetrie der Spulen, d. h. an die genaue Gleichheit der elektrischen Eigenschaften der beiden Wicklungen, außerordentlich hohe Anforderungen gestellt.
Von anderen Apparaten, z. B. Fernsprech-Übertragern, her ist ein einfaches Mittel bekannt, eine solche Symmetrie in sehr hohem Maße zu erreichen. Man stellt dazu die beiden Wicklungen in der Weise her, daß man zwei Drähte bifilar miteinander aufwickelt. Dieses Mittel ist jedoch bisher für Pupinspulen nicht verwendet worden, und zwar deshalb nicht, weil die unmittelbar benachbarte Führung der beiden Drähte auf ihrer ganzen Länge eine sehr hohe Kapazität der beiden Wicklungen gegeneinander zur Folge hat. Man hat eine solche Kapazität bei Pupinspulen bisher als einen großen Übelstand angesehen, weil es ja bekanntlich der Sinn der Einschaltung von Pupinspulen ist, den schädlichen Einfluß derThe usual Pupin coils for telecommunication lines usually contain two windings, one of which is connected to the outgoing and return lines of a circuit. Extremely high demands are made on the symmetry of the coils, ie on the exact equality of the electrical properties of the two windings.
From other devices, e.g. B. telephone transformers, ago a simple means is known to achieve such symmetry to a very high degree. To do this, the two windings are produced in such a way that two wires are wound together in a bifilar manner. However, this means has not previously been used for Pupin's coils, namely not because the immediately adjacent routing of the two wires over their entire length results in a very high capacitance between the two windings. Such a capacity in Pupin coils has hitherto been regarded as a major drawback, because it is well known that the purpose of switching on Pupin coils is the harmful influence of the

«5 Kapazität auf die Fortleitung der Sprachströme zu kompensieren, und weil main infolgedessen durch eine hohe Eigenkapazität der Spulen die Größe, deren Einfluß man verringern will, noch erhöhen würde.«5 capacity for forwarding voice streams to compensate, and because main, as a result, by a high self-capacitance the size of the coils, the influence of which one wishes to reduce, would still increase.

Gegenstand der Erfindung ist eine Pupinspule, deren beide Halbwicklungen trotz der oben dargestellten Bedenken aus zwei bifilar miteinander aufgewickelten Drähten gebildet sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine mit derartigen Spulen ausgerüstete Leitung trotz der oben geschilderten Nachteile, die durch entsprechend größere Be- ■ messung der Spulen oder Verringerung des Spulenabstandes behoben werden können, einen erheblichen Vorteil besitzt, nämlich den, daß die Frequenzabhängikeit der Phasenlaufzeit verringert wird.The invention relates to a Pupin coil, the two half-windings of which despite the Concern illustrated above formed from two bifilar wires coiled together are. The invention is based on the knowledge that one equipped with such coils Line despite the disadvantages outlined above, which are caused by correspondingly greater loads measurement of the coils or reduction of the coil spacing can be remedied, has a significant advantage, namely, that the frequency dependence of the phase delay is reduced.

Es ist bekannt, daß die Einschwingvorgänge in Fernsprechleitungen zu einer »Phasenverzerrung« führen, die bei langen Leitungen eine erhebliche Verzerrung der Sprache zur Folge hat, und man ist deshalb bei langen Fernkabelleitungen gezwungen, entweder eine besonders schwache Pupinisierung anzuwenden oder die Phasenverzerrung durch besondere Kunstschaltungen (»Phasenausgleich«) zu beseitigen. Es ist weiter bekannt, daß man dies unter anderem dadurch erreichen kann, daß man zu den Pupinspulen in bestimmter Weise Kondensatoren zuschaltet. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist es nun, daß die Eigenkapazität einer bifilar gewickelten Pupinspule sich bei geeigneter Anordnung gerade so legen ' oder bemessen läßt, wie es für diesen Zweck erforderlich ist, so daß die Einfügung besonderer Kondensatoren überflüssig wird. Dies soll im folgenden näher erläutert werden.It is known that the transients in telephone lines to a "Phase distortion" lead to considerable distortion of the Result in language, and one is therefore forced with long remote cable lines either apply a particularly weak pupinization or phase distortion to be eliminated by special artificial circuits (»phase compensation«). It is further known that one can do this among other things can be achieved by adding capacitors to the Pupin coils in a certain way switches on. It is now essential for the present invention that the self-capacitance a bifilar-wound pupin coil, if arranged appropriately, just lay down like that ' or can be sized as necessary for this purpose, making the insertion special Capacitors become superfluous. This will be explained in more detail below.

Bei dem bekannten Phasenausgleich an den einzelnen Pupinspulen werden kreuzweise zwischen die beiden Wicklungen einer Pupinringspule (A₁B₁ und ^₂S₂ in Abb. 1) zwei Kondensatoren eingeschaltet und die Kapa-With the known phase compensation on the individual Pupin coils, two capacitors are switched on crosswise between the two windings of a Pupin ring coil (A ₁ B ₁ and ^ ₂ S ₂ in Fig. 1) and the capacitors

zität C jedes einzelnen Kondensators so be-the efficiency C of each individual capacitor

messen, daß C: —- « 0,4 bis 0,8 wird, wobeimeasure that C : - - «becomes 0.4 to 0.8, where

C₀ die Kapazität eines vollständigen Spulenabschnittes ist. Bei dem Verfahren der Erfindung dagegen (vgl. Abb. 2) werden die beiden Wicklungen A₁ B₁ und A₂ B₂ in der Weise bifilar geführt, daß die Stromeintrittspunkte A₁ und B₂ von Hin- und Rückleitung aufeinanderliegen und ebenso die entsprechenden Stromaustrittspunkte B₁ und A₂. Das so entstehende System von Kapazitäten zwischen den beiden Wicklungen ist schematisch in der Abb. 3 dargestellt, in welcher, wie in Abb. 1, A₁ B₁ und A₂ B₂ als die beiden Längszweige eines Vierpols erscheinen. Je zwei in Abb. 2 unmittelbar aufeinanderliegende Punkte werden in Abb. 3 durch je zwei bezüglich des Symmetriezentrums 0 symmetrisch liegende Punkte dargestellt. Solche Punktepaare sind außer A₁Bz und B₁A₂ auch E₁F₂, D₁D₂, F₁E₂. Betrachtet man die zwei Längenelemente (Is₁ und ds₂ in der unmittelbaren Umgebung von E₁ bzw. F₂, so liegt zwischen beiden das Kapazitätsdifferential dC. Das gleiche Kapazitätsdifferential liegt zwischen gleich großen Längenelementen in der Umgebung anderer symmetrischer Punktepaare. Daß das System der Kapazitätsdifferentiale von Abb. 3 in bezug auf den Phasenausgleich eine gleichartigie Wirkung ausübt wie die beiden endlichen Kondensatoren C der Abb. 1, läßt sich folgendermaßen zeigen. Eine Kreuzschaltung nach Abb. 1 mit der GesamtinduktivitätL, die aus zwei Spulenhälften je der Induktivität ¹J₁L und mit der wegen der festen Kopplung ebenso großen Gegeninduktivität Mz=¹I^L je Spulenhälfte besteht, ist bekanntlich für alle Frequenzen mit einer H-Schaltung der Gesamtinduktivität L nach Abb. 4 äquivalent, bei welcher quer zur Leitung die Kapazität 2 C liegt und bei welcher, wie bei jeder gewöhnlichen Ringspule, jede der Viertelspulen mit den drei übrigen *5 Viertelspulen fest gekoppelt ist. Die Viertelspulen entstehen dabei infolge Zerlegung der Gesamtspule durch Aufteilung auf Hin- und Rückweg des Stromes und durch die erwähnte Querschaltung. Hat die gesamte Ringspule in Abb. 4 die Induktivität L, so muß bei vollständiger Kopplung jedes Viertel für sich die Induktivität ¹^₆ L besitzen. Zwischen jedem Spulenviertel und den übrigen drei Vierteln besteht die Gegeninduktivität M = ¹J₁₆ L. Bei der Summierung der L- und ili-Werte in Abb. 4 sind also die sechs punktierten Linien, die je M :=¹/e L bedeuten, doppelt zu rechnen. Da es hiernach bei einer Ringspule für den technischen Effekt gleichgültig ist, ob man die Kondensatoren an die Enden oder die Mitten der beiden Halbspulen legt, so kann man sie auch an irgendeinen Punkt innerhalb der Spulenviertel legen, vorausgesetzt, daß die Strecken A₁E₁, A₂E₂, B₁F₁, B₂F₂ (Abb. 3) einander gleich sind, daß also die Punktepaare E₁ F₂, F₁E₂ symmetrisch zu O liegen. C _{0 is} the capacity of a complete coil section. In the method of the invention, on the other hand (see Fig. 2), the two windings A ₁ B ₁ and A ₂ B ₂ are bifilar in such a way that the current entry points A ₁ and B ₂ of the outgoing and return lines lie on top of one another and also the corresponding ones Current exit points B ₁ and A ₂ . The resulting system of capacitances between the two windings is shown schematically in Fig. 3, in which, as in Fig. 1, A ₁ B ₁ and A ₂ B _{2 appear} as the two series branches of a quadrupole. Every two points in Fig. 2 that are directly on top of each other are represented in Fig. 3 by two points that are symmetrical with respect to the center of symmetry 0. In addition to A ₁ Bz and B ₁ A ₂ , such pairs of points are also E ₁ F ₂ , D ₁ D ₂ , F ₁ E ₂ . If one considers the two length elements (Is ₁ and ds ₂ in the immediate vicinity of E ₁ and F ₂ , respectively), the capacitance differential dC lies between the two. The same capacitance differential lies between length elements of equal size in the vicinity of other symmetrical pairs of points. That the system of capacity differentials of Fig. 3 with respect to the phase compensation a gleichartigie effect exerted as the two finite capacitors C of Fig. 1, a cross-connect can be shown as follows. to Fig. 1 with the GesamtinduktivitätL, the two spool halves each of the inductance ¹ J ₁ L and with the mutual inductance Mz = ¹ I ^ L per coil half, which is just as great due to the fixed coupling, is known to be equivalent for all frequencies with an H circuit of the total inductance L according to Fig. 4, at which the capacitance 2 C is across the line and in which, as with any ordinary toroidal coil, each of the quarter-coils is fixed to the three remaining quarter-coils is uncoupled. The quarter coils are created as a result of the dismantling of the overall coil by dividing the current there and back and by the aforementioned cross connection. If the entire toroidal coil in Fig. 4 has the inductance L, each quarter must have the inductance ¹ ^ ₆ L when the coupling is complete. Between each coil quarter and the other three quarters there is a mutual inductance M = ¹ J ₁₆ L. When adding up the L and ili values in Fig. 4, the six dotted lines that each mean M : = ¹ / e L are to count twice. Since it is irrelevant for the technical effect of a toroidal coil whether the capacitors are placed at the ends or in the middle of the two half-coils, they can also be placed at any point within the coil quarters, provided that the distances A ₁ E ₁ , A ₂ E ₂ , B ₁ F ₁ , B ₂ F ₂ (Fig. 3) are equal to each other, so that the pairs of points E ₁ F ₂ , F ₁ E _{2 are} symmetrical to O.

Weiterhin ist es dann noch zulässig, statt eines Kondensatorenpaares von zwei Kondensatoren C, η Kondensatorenpaare von je zwei Kondensatoren — zu verwenden, indem man Furthermore, instead of a capacitor pair of two capacitors C, η it is still permissible to use capacitor pairs of two capacitors each - by using

die Spulenviertel A₁₁D₁; B₁₁D₁; A₂₁D₂; B₂₁D₂ in η—ι Abschnitte zerlegt und an den Trennungspunkten der einzelnen Abschnitte die zwei «-Kondensatoren einlaufen läßt.the coil quarters A ₁₁ D ₁ ; B ₁₁ D ₁ ; A ₂₁ D ₂ ; B ₂₁ D ₂ broken down into η -ι sections and let the two "capacitors run in at the points of separation of the individual sections.

Läßt man η über alle Grenzen wachsen, so läßt sich das System der zwei η besonders angebrachten Kondensatoren durch die gegenseitige Kapazität der beiden Paare von Spulenvierteln A₁₁D₁; B₂, D₂ sowie D₁₁B₁; D₂, A₂ allein ohne besondere Kondensatoren ersetzen, vorausgesetzt, daß die gesamte Kapazität K = Σ dC der beiden Bifilardrähte gegeneinander gleich 2 C wird.If η is allowed to grow beyond all limits, the system of the two η specially attached capacitors can be reduced by the mutual capacitance of the two pairs of coil quarters A ₁₁ D ₁ ; B ₂ , D ₂ and D ₁₁ B ₁ ; Replace D ₂ , A ₂ alone without special capacitors, provided that the total capacitance K = Σ dC of the two bifilar wires is equal to 2 C against each other.

Die Bifilarwicklung kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß die verwendeten Drähte in ihrer ganzen Länge parallel zueinander liegen und gemeinsam umhüllt werden, so daß sie äußerlich die Form eines Bandes erhalten.The bifilar winding can, for. B. be carried out in such a way that the used Wires lie parallel to each other over their entire length and are sheathed together, so that they have the shape of a ribbon on the outside.

Richtet man die Bifilarwicklung so ein, daß K zu Co im Verhältnis von 0,4 bis 0,8 steht, was durch geeignete Wahl der Beschaffenheit , und Schichtdicke des Isoliermaterials geschehen kann, so kann die Anordnung zum vollständigen Phasenausgleich dienen. Aber auch wenn man die Eigenkapazität der Spule nicht auf diesen verhältnismäßig hohen Wert bringt, so wird doch die durch die bifilare Wicklung erzielte Kapazität der beiden Spulenhälften gegeneinander die Änderung der Laufzeit mit der Frequenz verringern und in bezug auf die störenden Einschwingvorgänge eine günstige Wirkung ausüben. Auch kann man unter Umständen die Eigenkapazität der Spulenhälften gegeneinander durch besondere kleinere zwischen ihnen angebrachte Kondensatoren auf den günstigsten Wert ergänzen.If the bifilar winding is set up in such a way that K to Co has a ratio of 0.4 to 0.8, which can be done by suitable choice of the nature and layer thickness of the insulating material, the arrangement can serve for complete phase compensation. But even if the self-capacitance of the coil is not brought to this relatively high value, the capacitance of the two coil halves achieved by the bifilar winding will reduce the change in the running time with the frequency and have a beneficial effect on the disturbing transient processes. Under certain circumstances, the self-capacitance of the coil halves can also be supplemented to the most favorable value by means of special smaller capacitors attached between them.

Die Bifilarwicklung ist zwar das einfachste no Verfahren, um ohne besondere Kondensatoren in einer Pupinspule nur durch die Wicklungsverhältnisse die zum Phasenausgleich erforderlichen Kapazitätsbeziehungen zu schaffen. Aber der Grundgedanke der Erfindung umfaßt auch jede andere Art der Wicklung, welche dies ohne besonders zugesetzte Kondensatoren erreicht.The bifilar winding is the simplest no Method to achieve the phase balancing required by the winding ratios without special capacitors in a Pupin coil To create capacity relationships. But the basic idea of the invention also includes any other type of winding, which achieves this without specially added capacitors.

Auch braucht die Bifilarwicklung selbst nicht gerade nach dem einfachen Schema der iao Abb. 2 und 3 ausgeführt zu werden. Es wird manchmal von Vorteil sein, die SpulenhälftenAlso, the bifilar winding itself does not need exactly according to the simple scheme of the iao Fig. 2 and 3 to be executed. It will sometimes be beneficial to use the coil halves

A₁ B₁ und A₂ B₂ noch zu unterteilen, so daß die Punkte A₁ und JS₁ nicht mit den Punkten B₂ und A₂, sondern mit anderen Punkten der anderen Spulenhälfte in unmittelbare Nach- A ₁ B ₁ and A ₂ B ₂ still to be subdivided, so that points A ₁ and JS _{1 are} not connected to points B ₂ and A ₂ , but to other points on the other half of the coil in immediate succession.

S barschaft kommen. Man kann dann Spulen gleicher Selbstinduktion je nach der Kapazität des Leitungsabschnittes eine verschiedene wirksame Eigenkapazität erteilen und umgekehrt auch für Spulen abweichenderCome on. You can then use coils with the same self-induction, depending on the capacitance of the line section give a different effective self-capacitance and vice versa also for coils deviating

ίο Selbstinduktion die gleiche wirksame Eigenkapazität erhalten.ίο self-induction the same effective self-capacitance obtain.

Das Verfahren kann sinngemäß auch auf den mehr oder weniger vollständigen Ausgleich bei Viererleitungen ausgedehnt werden.The procedure can analogously also apply to the more or less complete compensation be expanded in the case of quadruple lines.

Claims

Patent claims:

1. load coil for communication lines, characterized in that the in Forward and backward winding halves formed as a bifilar winding are.

2. loading coil according to claim i, characterized in that by suitable Choice of texture and

Layer thickness of the insulating material reduces the self-capacitance of the winding to one such a value is brought that a partial or complete phase balance is achieved.

3. loading coil according to claim 1 and 2, characterized in that the Self-capacitance of the winding 0.4 to 0.8 times the capacitance of the line section between two consecutive ones Coils is.

4. loading coil according to claim 1 to 3, characterized in that by Switching on additional capacitors to achieve the self-capacitance of the coil on the a favorable phase balance necessary value is brought.

5. loading coil according to claim 1 to 4, characterized in that the bifilar winding from lying parallel to each other along their entire length, wrapped together and thus externally the shape of a Tape-forming wires.

6. loading coil according to claim 5, characterized in that the bifilar winding is divided.

For this purpose ι sheet of drawings

BEBUX. C, JACKS IN DEK KKlUiS