DE538618C

DE538618C - Verfahren zur Milderung der Reflexion in Spulenleitungen bei Feldern abweichender Kapazitaet

Info

Publication number: DE538618C
Application number: DES76133D
Authority: DE
Inventors: Dr Felix Strecker
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1926-09-12
Filing date: 1926-09-12
Publication date: 1931-11-16

Description

Es ist bekannt, daß Fehler in Spulenleitungen, z. B. Abweichungen der Kapazitäten der Spulenfelder oder auch der Induktivitäten der Belastungsspulen, zu Schwankungen des Wellenwiderstandes infolge von Reflexionen führen. Am besten vermeidet man derartige Schwankungen dadurch, daß man alle Spulenfelder einander möglichst genau gleichmacht; indessen kommen Fälle vor, bei denen an einzelnen Stellen derartige Maßnahmen nicht ohne weiteres durchführbar sind.

So muß man z. B. nach der Instandsetzung von Seekabeln in der Regel ein Zwischenstück einschalten, um die beiden Enden des zerschnittenen Kabels wieder zu vereinigen. Hierbei wäre es nun an sich möglich, das Zwischenstück so lang zu wählen, daß es mit normalen Spulen ausgerüstet eine Anzahl von ganzen Spulenfeldern ergibt, doch wür-

ao den sich bei diesem Verfahren leicht Schleifen nach dem Herablassen des Kabels bilden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man nur so viel von dem Kabel einschaltet als unbedingt notwendig ist, das Stück mit normalen Pupinspulen ausrüstet und die fehlende Kapazität durch Zusatzkondensatoren ersetzt. Jedoch ist auch die Unterbringung einer größeren Anzahl von Kondensatoren unter dem Seekabelmantel sehr schwierig, so daß man auch dieses Verfahren möglichst vermeiden wird. Natürlich können auch in anderen Fällen, wie z. B. bei Pupinlandleitungen, gelegentlich ähnliche Fälle vorkommen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt nun darin, daß man die aus anderen Gründen notwendige Kabellänge zwischenschaltet, auf die Einschaltung von Zusatzkondensatoren verzichtet und die Belastungsspule so wählt, daß für den zu übertragenden Frequenzbereich der Fehler möglichst gering wird. Der Gedanke, das Zwischenstück des Kabels mit einer Spule zu belasten, deren Induktivität sich zu der der normalen Spule ebenso verhält wie die Kapazität des Zwischenstückes zu der Kapazität eines normalen Spulenfeldes, führt zwar schon zu einer Verbesserung, aber nur für sehr niedrige Frequenzen, weil auf diese Weise die Wellenwiderstände nur für außerordentlich tiefe Frequenzen gleichgemacht werden. Für die höheren Frequenzen dagegen wird die Übereinstimmung der Wellenwiderstände sehr schnell schlechter, weil die Grenzfrequenzen des Zwischenstückes und der Spulenleitung verschieden sind und die Wellenwiderstände daher mit wachsender Frequenz sehr stark auseinandergehen. Diese Art von Anpassung hat daher geringen praktischen Wert, weil es gar nicht darauf ankommt, nur für die tiefen Frequenzen die Reflexionen zu vermindern, sondern in der Praxis meistens für

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder ^angegeben worden:

Dr. Felix Strecker in Berlin-Steglit\.

einen ziemlich beträchtlichen Frequenzbereich, z. B. bis zu o_;8 der Grenzfrequenz der Spulenleitung.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die Anpassung des Wellenwiderstandes des Zwischenstückes an den Wellenwiderstand der Pupinleitung für sehr tiefe Frequenzen gar nicht notwendig ist, weil dort die Reflexionswirkungen auch bei stark abweichenden Wellenwiderständen an sich sehr schwach sind.

Nach der Erfindung werden daher die Reflexionen in Spulenleitungen bei Feldern abweichender Kapazität durch Wellenwider-Standsanpassung dadurch gemildert, daß das oder die Felder abweichender Kapazität derart induktiv belastet werden, daß ihr Wellenwiderstand für eine zwischen der unteren und oberen Grenze des zu übertragenden Frequenzbereiches in der Nähe der oberen Grenze liegende Frequenz mit dem Wellenwiderstand der Spulenleitung übereinstimmt. Der Erfindungsgedanke wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der Abb. 1 seien /C₁ und /C₃. die Teile der Pupinleitung, zwischen denen das unregelmäßige Stück /C₂ liegt.

Die Bedingung dafür,' daß der Eingangswiderstand der Leitung K₁ ihrem Wellenwiderstand Z gleich wird, ist die, daß am Ende ein Abschlußwiderstand ebenfalls von der Größe des Wellenwiderstandes Z liegt. Dieser Abschiußwiderstand ist in Abb. 2 der Eingangswiderstand U der Hintereinanderschaltung aus /C₂ und K₃. Unter praktischen Verhältnissen wird der Eingangsscheinwiderstand von /C_Si dem Wellenwiderstand Z sehr nahe kommen.

Da nun K₂ aus einem Glied einer Spulenleitung besteht, d. h. im wesentlichen aus Induktanzen in Reihe und Kondensatoren parallel zur Leitung, hat man für sehr niedrige Frequenzen in Reihe mit der Leitung einen Kurzschluß, während dabei der parallel geschaltete Scheinwiderstand der Kondensatoren unendlich groß ist. Unter diesen Umständen muß der Scheinwiderstand U gleich dem Wellenwiderstand Z von /C₃ und /C₁ sein, die ja beide Teile einer und derselben Pupinleitung sind. Für sehr tiefe Frequenzen • ist daher auf jeden FaIlZC₁ am Ende richtig abgeschlossen, so daß man für das Zwischenstück /C₂ immer noch über eine Bedingung verfügen kann.

Diese Bedingung besteht nach der Erfindung darin, daß für eine Frequenz nahe der oberen Grenze des Übertragungsbereiches die Wellenwiderstände Z₂ von K₂ und Z von JC₁ und /C₃ einander gleich sein sollen. Für diese Frequenz wird demnach ebenfalls die richtige Anpassung hergestellt; sie wird zweckmäßig so gewählt, daß sie etwa 10 °/₀ unterhalb der obersten Frequenz des Übertragungsbereiches liegt. Da auf diese Weise in der Nähe der oberen und unteren Grenze des Übertragungsbereiches die Fehler verschwinden, ist es möglich, die maximalen Fehler im Übertragungsbereich wesentlich herabzusetzen.

Um einige Zahlenbeispiele zu nennen, sei angenommen, daß die beiden StückeK₁ und iC₂ einer Spulenleitung nach Abb. 2 an den Stoßstellen mit einem halben Spulenfeld von der Kapazität ¹J₂ C aufhören. Die Gesamtinduktivität für jeden Belastungspunkt der Leitung sei L und die Gesamtkapazität des Zwischen-Stückes C. Die obere Grenze des zu übertragenden Frequenzbereiches sei im Verhältnis zur Grenzfrequenz der Leitung η = 0,8. Ist beispielsweise C\C = 0,4, so erhält man erfahrungsgemäß eine gute Anpassung mit einer Belastungsspule L', wenn L'\L = 0,7 ist. Das Verhältnis der Induktivitäten ist also erheblich größer zu wählen als das Verhältnis der Kapazitäten. Der maximale Fehler im Übertragungsbereich beträgt dann nur noch etwa die Hälfte des maximalen Fehlers, den man erhalten würde, wenn man UjL und C\C einander gleichmachen würde.

Umgekehrt muß das Induktivitätsverhältnis kleiner sein als das Verhältnis der Kapazitäten, wenn C'\C größer als 1 ist. Ist z. B. CjC = 1,2, so ist es günstig, ungefähr UjL =1 zu machen. In diesem Fall wird der maximale Fehler im Übertragungsbereich nur etwa ¹^ des maximalen Fehlers betragen, den man erhalten würde, wenn man die Wellenwiderstände Z₂ und Z für die tiefen Frequenzen gleichgemacht hätte, d. h. wenn UjL=CjC ==1,2 gewählt worden wäre. Der Wert von C'/C darf allerdings nicht so viel größer als 1 gemacht werden, daß die Grenzfrequenz zu niedrig wird und das Zwischenglied im Übertragungsbereich schon eine merkliche Unterdrückung der höheren Frequenzen bewirkt. In den beiden Zahlenbeispielen ergibt sich, daß -die Wellenwiderstände Z und Z₂ etwa für η = o,y übereinstimmen, also für eine Frequenz, die nahe an der oberen Grenze des Übertragungsbereiches liegt.

Die Grundsätze der Erfindung lassen sich auch anwenden auf ähnliche Fälle, z. B. wenn man nach Abb. 3 das Zwischenstück /C₂ als Kettenglied zweiter Art zwischen die beiden mit halber Spule aufhörenden Stücke /C₁ und K₃ der Spulenleitung einfügt. Man ersieht aus Abb. 3, in der die Bedeutung der Bezugszeichen die gleiche ist wie in Abb. 2, daß man die an den Enden des Zwischenstückes liegenden Belastungsspulen mit anderen als den normalen Induktivitätswerten auszubilden hat.

Claims

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Patentansprüche:

ι. Verfahren zur Milderung der Reflexion in Spulenleitungen bei Feldern abweichender Kapazität durch Wellenwiderstandsanpassung, gekennzeichnet durch eine derartige Wahl der· induktiven Belastung des oder der Felder abweichender Kapazität, daß ihr Wellenwiderstand für eine zwischen der unteren und oberen Grenze des zu übertragenden Frequenzbereiches in der Nähe der oberen Grenze liegende Frequenz mit dem Wellenwiderstand der Spulenleitung übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand des Feldes abweichender Kapazität und der der Spulenleitung für eine Frequenz, die etwa 10 °/₀ unterhalb der obersten Frequenz des Ubertragungsbereiches liegt, in Übereinstimmung gebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen