DE505807C

DE505807C - Method and arrangement for field-wise compensation of disturbances and asymmetries in Pupin telecommunication cables

Info

Publication number: DE505807C
Application number: DES92651D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Haas
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1928-08-10
Filing date: 1929-07-05
Publication date: 1930-08-26

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 26. AUGUST 1930ISSUED ON AUGUST 26, 1930

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPECLASS 21c GROUP

in Pupin-Fernmeldekabelnin Pupin telecommunication cables

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juli 1929 ab Patented in the German Empire on July 5, 1929

Da im Laufe der Zeit an den störungsfreien Betrieb von Fernmeldekabeln immer höhere Ansprüche gestellt werden, tritt vielfach der Zustand ein, daß vor Jahren verlegte und den damaligen Ansprüchen genügende Kabel nicht mehr den neuzeitlichen Ansprüchen entsprechen, wodurch ein nachträglicher Ausgleich während des Betriebes erforderlich wird. Auch können andere Ursachen, z. B. Umlegungen, Reparaturen oder irgendwelche Änderungen der elektrischen Kabeleigenschaften, eine Verschlechterung des ursprünglichen Zustandes herbeigeführt haben und einen nachträglichen Ausgleich bedingen.Since over time to the trouble-free operation of telecommunication cables ever higher Claims are made, the situation occurs in many cases that it was relocated years ago and the Cables that met the requirements of the time no longer meet modern requirements, which means that subsequent compensation during operation is necessary. Other causes, e.g. B. Relocations, repairs or any changes to the electrical cable properties, have caused a deterioration in the original condition and require subsequent compensation.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, nach dem in Betrieb befindliche Pupinleitungen feldweise, beispielsweise für das Nebensprechen, ausgeglichen werden. Dieses Verfahren setzt das Vorhandensein von vier freien, also nicht in Betrieb befindlichen Vierern im Kabel voraus. Diese Vierer werden spulenfeldweise ausgeglichen und nachher durch besondere, eine Betriebsstörung möglichst vermeidende Umschalter mit vier anderen in Betrieb befindlichen Vierern desselben Spulenfeldes vertauscht; die dadurch frei werdenden vier Vierer werden wieder ausgeglichen, und das Verfahren wird wiederholt. Nach diesem Verfahren ist es jedoch nötig, die Spulenkasten zu öffnen und in denselben die Umschaltungen vorzunehmen, wodurch die Gefahr von Lötfehlern und Verschaltungen entsteht. Auch ist beispielsweise beim Nebensprechausgleich der Ausgleich der Nebenviererkopplungen erst durch weitere Umschaltungen möglich und das Auftreten von Echostörungen in etwa verwandten Zweidrahtleitungen nicht ausgeschlossen. In Fällen, in denen keiner der benötigten vier Vierer frei ist, kann dieses Verfahren vollends nicht angewandt werden.A method is already known according to which pupin lines are in operation be balanced field by field, for example for crosstalk. This method assumes the existence of four free, i.e. not in operation, quads in the cable. These fours will be Coil field-wise balanced and afterwards by special changeover switches with four to avoid a breakdown as far as possible other quads in operation of the same coil field interchanged; the thereby Any four fours that become available are equalized and the process is repeated. After this procedure, however, it is necessary to open the bobbin case and into the same to make the switchovers, reducing the risk of soldering errors and interconnections arises. In the case of crosstalk compensation, for example, the secondary quad couplings are only compensated for by further ones Switching possible and the occurrence of echo interference in related two-wire lines not excluded. In cases in which none of the required four quads are free, this procedure can be used completely not be applied.

Gemäß der Erfindung werden die vorhandenen Störungen oder Unsymmetrien, z. B. Nebensprech- (Gegennebensprech-) und Starkstromstörungen, Scheinwiderstands-, Erdkapazitäts- und Betriebskapazitätsabweichungen usw., in Pupinfernmeldekabeln während des Betriebes in der Weise ausgeglichen, daß die den unbefriedigenden Zustand des Kabels verursachenden kapazitiven, induktiven Wirk-Widerstands- oder Scheinwiderstandsunsymmetrien mit Hilfe einer oberhalb der Grenzfrequenz liegenden Frequenz gemessen werden, worauf der Ausgleich auf Grund der ge-According to the invention, the existing disturbances or asymmetries, e.g. B. Cross-talk (cross-talk) and high-voltage interference, impedance, earth capacitance and operating capacity deviations, etc., in Pupin telecommunication cables during operation compensated in such a way that the capacitive, inductive active resistance that causes the unsatisfactory condition of the cable or impedance asymmetries are measured with the help of a frequency above the cutoff frequency, whereupon the compensation due to the

*.) Von dem Patentsiiclier ist als der Erfinder angegeben worden:*.) From the patent author has been indicated as the inventor:

Dr.-Ing. Frit^ Haas in Wien.Dr.-Ing. Frit ^ Haas in Vienna.

messenen Resultate durch zusätzliche Ausgleichsmittel, z. B. durch Zuschalten von Kondensatoren, in an sich bekannter Weise bewirkt wird.measured results by additional compensating means, e.g. B. by connecting capacitors, is effected in a manner known per se.

Nach dem Verfahren der Erfindung kann der Ausgleich der Unsymmetrien ohne Betriebsstörung, Umschaltarbeit und Abtrennen der Pupinkasten und ohne Zuhilfenahme von freien Vierern vorgenommen werden.According to the method of the invention, the compensation of the asymmetries can be done without operational disruption, Switching work and separation of the pupin box and without the help of free fours are carried out.

ίο Dem Verfahren gemäß der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einerseits die Kabelabschnitte von Spulenfeldlänge auch bei höheren Frequenzen noch genügend genau als konzentrierte Kondensatoren aufgefaßt werden können, während andererseits durch die Drosselwirkung der Pupinspulen oberhalb der Grenzfrequenz der Einfluß der Kopplungen der Nachbarfelder praktisch vollkommen ausgeschaltet wird. Die Kopplungen der unmittelbar benachbarten Felder wirken, gleiche Pupinisierung vorausgesetzt, in einer Größe von e-^^+J^ — k-e-'^O'+J^^ — k-e-²¹, wenn b die Dämpfung, α das Phasenmaß eines Pupinfeldes bedeutet. Die übernächstenίο The method according to the invention is based on the knowledge that on the one hand the cable sections of the coil field length can still be interpreted with sufficient accuracy as concentrated capacitors even at higher frequencies, while on the other hand the influence of the coupling of the neighboring fields is practically completely eliminated by the throttling effect of the Pupin coils above the limit frequency will. The couplings of the immediately adjacent fields, assuming the same pupinization, have a magnitude of e - ^^ + J ^ - ke - '^ O' + J ^^ - ke- ²¹ , if b means the attenuation, α the phase measure of a Pupin field . The next but one

as Felder fälschen nur mehr mit It · e~^lb usw. Da der Meßstrom eine oberhalb der Grenzfrequenz der Leitung gelegene Frequenz besitzt, wird durch ihn keine Betriebsstörung hervorgerufen. Durch zweckmäßige Ausgestaltung der Meßbrücke, vor allem durch Anschließen von Stromquelle und Meßhörer etwa vermittels Übertragerschaltungen, die bei der Meßfrequenz in Stromresonanz sind, niedrigerfrequenten Wechselströmen jedoch einen großen Widerstand bieten, sind auch Echostörungen leicht zu vermeiden.The fields only falsify with It · e ~ ^lb etc. Since the measuring current has a frequency above the limit frequency of the line, it does not cause any operational disturbance. Echo interference can also easily be avoided by means of a suitable configuration of the measuring bridge, especially by connecting the current source and measuring receiver, for example by means of transmitter circuits which are in current resonance at the measuring frequency, but offer a high resistance to lower-frequency alternating currents.

Statt der in Stromresonanz befindlichen Übertragerschaltungen können auch Stromresonanzglieder in die Zuleitungen von Stromquellen und Fernhörer eingeschaltet werden. Zum Ausgleich des Nebensprechens, insbesondere der über Sprechkopplung, werden nach der Erfindung in den einzelnen Spulenfeldern die Adern in einer Brückenschaltung vereinigt, und es wird nach Messung der Übersprechkopplungen der Ausgleich durch Kondensatoren vorgenommen. Ebenso wie die Übersprechkopplung kann auch die Mitsprechkopplung bei Verwendung solcher Stromresonanzglieder in den Zuleitungen zum elektrischen Mittelpunkt des Abzweigewiderstandes der künstlichen Viererbildung gemessen und dann ausgeglichen werden.
Auch die Schwankungen der Betriebskapazitäten aufeinanderfolgender Spulenfelder können ohne Betriebsstörung gemäß der Erfindung ausgeglichen werden. Die Betriebskapazitäten der einzelnen Spulenfelder werden demnach mit einer oberhalb der Grenzfrequenz liegenden Meßfrequenz in einer Kapazitätsmeßbrücke gemessen; darauf wird der Ausgleich beispielsweise durch Zusatzkondensatoren vorgenommen. Das Verfahren läßt sich noch verbessern, indem man im Verlaufe der aufeinanderfolgenden Messungen der einzelnen Spulenfelder zunächst das übernächste vorläufig abgleicht und dann erst nach Messung im eigentlich auszugleichenden Feld den endgültigen Kondensator zuschaltet. Dadurch werden selbst die kleinen Fehler, die durch das Übergreifen der Kopplungen benachbarter Felder entstehen, vermieden. Diese Meßfolge kann wiederholt und somit der Abgleich beliebig verfeinert werden. Auf diese Weise können selbst bei modernen Kabelanlagen vorkommende Schwankungen der Betriebskapazität von 2 % um den Längsmittelwert auf 0,5 °/₀ her abgedrückt und dauernd gehalten werden.Instead of the transmitter circuits in current resonance, current resonance elements can also be switched into the supply lines of current sources and remote receivers. To compensate for the crosstalk, in particular that via speech coupling, according to the invention the wires in the individual coil fields are combined in a bridge circuit, and after the crosstalk couplings have been measured, the compensation is carried out using capacitors. Just like the crosstalk coupling, when using such current resonance elements in the feed lines to the electrical center point of the branch resistance of the artificial quadruple formation, the voice coupling can also be measured and then compensated.
The fluctuations in the operating capacities of successive coil fields can also be compensated for according to the invention without operating disruptions. The operating capacities of the individual coil fields are accordingly measured in a capacitance measuring bridge with a measuring frequency above the cutoff frequency; the compensation is then made, for example, by means of additional capacitors. The method can be further improved by first provisionally adjusting the next but one in the course of the successive measurements of the individual coil fields and then connecting the final capacitor only after the measurement in the field that is actually to be compensated. This avoids even the small errors that arise when the couplings of adjacent fields overlap. This measurement sequence can be repeated and the adjustment can be refined as required. In this way, even with modern cable systems occurring fluctuations in operating capacity of 2% around the central longitudinal value to 0.5 ° / ₀ pressed off her and kept permanently.

Sowohl für die Nebensprech- wie für die Betriebskapazitätsmessungen ist die Lage der Meßstelle innerhalb des Spulenfeldes praktisch belanglos. Besonders eignen sich zur Messung die Kondensatormuffen, da bei ihnen gleichzeitig die zusätzlichen Abgleichkondensatoren untergebracht werden können. Für die Messungen empfiehlt sich eine Meßfrequenz, die mindestens i,5mal so groß ist als die Grenzfrequenz.For both the crosstalk and the operating capacitance measurements, the location is the Measuring point within the coil field practically irrelevant. Are particularly suitable for Measurement of the condenser sleeves, because they also have the additional balancing capacitors can be accommodated. A measuring frequency that is at least 1.5 times as high is recommended for the measurements than the cutoff frequency.

In den Abb. 1 bis 3 soll beispielsweise die Nebensprechmessung und in Abb. 4 die Betriebskapazitätsmessung gemäß der Erfindung erläutert werden. In den Abb. 1 bis 3 stellen die Kapazitäten X_x, X₂, x₃, χ\ die Kopplungen zwischen den einzelnen Adern a, b, c, d eines Vierers dar. Nach der Abb. 1 werden die Adern a, b, c, d eines Vierers zu einer Brücke vereinigt. Zwischen c und d liegt ein für die Meßfrequenz mit Hilfe von Kondensatoren C₁ auf Resonanz abgestimmter Übertrager M₁, der von dem Telephon t belastet ist. Zwischen α und b liegt ein ebenfalls mit Hilfe von Kondensatoren c₂ auf Resonanz abgestimmter Übertrager U₂, über den die Meßspannung zugeführt wird. Für die Sprechfrequenz bieten die Zweige C₁, U_x, C_x und C₂, U₂, C₂ einen großen Widerstand, so daß der Betrieb des Kabels nicht gestört wird. Nach Abb. 2 sind im Telephonzweige der von den vier Adern a, b, c, d gebildeten Brücke Stromresonanzglieder, bestehend aus Induktivitäten L₁ und Kondensatoren C₁, eingeschaltet. Ebenso befinden sich in dem Zuführungszweig der Meßstromquelle zwischen den Punkten a, b Stromresonanzglieder, die durch Induktivitäten L₂ und Kapazitäten C₂ gebildet werden.In Figs. 1 to 3, for example, the crosstalk measurement and in Fig. 4 the operating capacitance measurement according to the invention will be explained. In Figs. 1 to 3, the capacities X _x , X ₂ , x ₃ , χ \ represent the couplings between the individual wires a, b, c, d of a quad. According to Fig. 1, the wires a, b, c, d of a foursome combined to form a bridge. Between c and d there _{is a transmitter M 1} which is tuned to resonance for the measuring frequency with the aid of capacitors C ₁ and which is loaded by the telephone t. Between α and b is a c also with the aid of capacitors ₂ tuned to resonance transformer U ₂ is supplied via the measuring voltage. _{The branches C 1} , U _x , C _x and C ₂ , U ₂ , C ₂ offer a large resistance for the speech frequency, so that the operation of the cable is not disturbed. According to Fig. 2, current resonance elements, consisting of inductors L ₁ and capacitors C ₁ , are switched on in the telephone branches of the bridge formed by the four wires a, b, c, d. There are also current resonance elements in the supply branch of the measuring current source between points a, b , which are formed by inductances L ₂ and capacitances C ₂ .

In Abb. 3 ist eine entsprechende Schaltung zur Messung des Mitsprechens gezeigt. Zwischen dem elektrischen Mittelpunkt des Ab- iao zweigwiderstandes W_x und der Ader d befindet sich ein durch die Kondensatoren C_n auf Re-In Fig. 3 a corresponding circuit for measuring the speaking is shown. Between the electrical center point of the branch resistance W _x and the wire d there is a connected through the capacitors C _n

sonanz abgestimmter Übertrager η mit der Me,ßstr.omquelle. Ein Widerstand W₂ dient zum Ausgleich des Abzweigwiderstandes W₁. Die Adern c und d sind für die Meßfrequenz durch ein Stromresonanzglied C₄, L_v C₁ praktisch kurzgeschlossen. Die Adern α und b sind mit den Enden des Abzweigwiderstandes W₁ über Stromresonanzglieder C_s, L₃ verbunden. transducer η matched to the resonance with the Me, ßstr.omquelle. A resistor W ₂ is used to compensate for the branch resistance W ₁ . The wires c and d are practically short-circuited for the measuring frequency by a current resonance element C ₄ , L _v C _1. The wires α and b are connected to the ends of the branch resistor W ₁ via current resonance elements C _s , L ₃ .

ίο Die Abb. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Meßanordnung zur erfindungsgemäßen Messung der Betriebskapazitäten, beispielsweise in einer pupinisierten Doppelleitung. Als Meßbrücke ist eine gewöhnliche Wechselstrombrücke benutzt mit den festen Kapazitäten C₁, C₂ und den veränderlichen Kapazitäten c_s und c₄. Als Meßgerät ist ein Fernhörer t unter Vermittlung eines Übertragers ν in die Ausgleichbrücke der Anordnung gelegt, die über den Übertrager u von der Stromquelle w aus gespeist wird. Das gerade zu messende Spulenfeld des Kabels ist mit m -f- ι bezeichnet und durch die Leitungen α und b und die anschließenden Pupinspulen s angedeutet. Die Nachbarfelder sind durch m und m + 2 angegeben. Die elektrischen Werte der Meßanordnung lassen sich durch Beachtung der Resonanzstelle der Übertrager u und ν für die Stromquelle w und den Fernhörer t so wählen, daß auch hier der durch die Meßanordnung gebildete Nebenschluß für das Spulenfeld praktisch außer Betracht bleiben kann. Infolgedessen können die Messungen und der Einbau der Zusatzkondensatoren bei in Betrieb befindlichen Stamm- und Viererleitungen erfolgen. Eine Verfeinerung des Abgleiche kann, wie bereits erwähnt, noch dadurch erzielt werden, daß, nachdem das Feld m auf den richtigen Wert gebracht wurde, zunächst das Feld in + 2 vorläufig abgeglichen und dann erst der endgültige Abgleich im Feld m -\- 1 vorgenommen wird.ίο Fig. 4 shows a schematic circuit diagram of a measuring arrangement for measuring the operating capacities according to the invention, for example in a pupinized double line. An ordinary AC bridge with the fixed capacitances C ₁ , C ₂ and the variable capacities c _s and c _{4 is} used as the measuring bridge. As a measuring device, a remote receiver t is placed in the equalizing bridge of the arrangement through the intermediary of a transformer ν , which is fed via the transformer u from the current source w. The coil field of the cable to be measured is denoted by m -f- ι and indicated by the lines α and b and the subsequent Pupin coils s . The neighboring fields are indicated by m and m + 2. The electrical values of the measuring arrangement can be selected by observing the resonance point of the transducers u and ν for the current source w and the remote receiver t so that the shunt formed by the measuring arrangement for the coil field can practically be disregarded here as well. As a result, the measurements and the installation of the additional capacitors can be carried out with trunk and quad lines in operation. As already mentioned, a refinement of the comparison can be achieved in that, after the field m has been brought to the correct value, first the field in + 2 is provisionally adjusted and only then is the final adjustment carried out in the field m - \ - 1 will.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for field-wise compensation of disturbances and asymmetries, in particular Cross-talk, high-voltage interference, operating capacitance, impedance and earth capacitance deviations, in Pupin telecommunication cables, characterized in that the interference or Capacitive, inductive active and impedance asymmetries causing deviations measured with the aid of a frequency above the cut-off frequency and based on the measurement results, in particular, compensated in a manner known per se by additional compensating means such as additional capacitors will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measuring frequency is at least 1.5 times the cutoff frequency. 6g

3. The method according to claim 1 or the following, in particular for operating capacity equalization, characterized in that before the final adjustment of the field to be measured, the next following Field is preliminarily matched.

4. Arrangement for applying the method according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the electrical measuring arrangement is chosen such. B. by resonance circuits in the feed or Bridge branch of bridge circuits that the shunt formed by the measuring arrangement is small and the operation of the cable does not interfere.

1 sheet of drawings