DE574746C - Nachbildungsverfahren fuer pupinisierte Leitungen - Google Patents
Nachbildungsverfahren fuer pupinisierte LeitungenInfo
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- DE574746C DE574746C DET37573D DET0037573D DE574746C DE 574746 C DE574746 C DE 574746C DE T37573 D DET37573 D DE T37573D DE T0037573 D DET0037573 D DE T0037573D DE 574746 C DE574746 C DE 574746C
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- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/40—Artificial lines; Networks simulating a line of certain length
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Description
Die Erfindung betrifft ein Nachbildungsverfahren beim Anschluß pupinisierter Leitungen
an Zwischenverstärker. Bei solchen Verfahren wurde bisher die Leitungsnachbildung
der Leitung derart angepaßt, daß die Scheinwiderstände der Leitungsnachbildung
und der Leitung untereinander im wesentlichen für alle Frequenzen gleich werden. Hierbei
wird entweder als Leitungsnachbildung
ίο eine Impedanz gewählt," deren: Scheinwiderstand
im wesentlichen in derselben Weise von der Frequenz abhängig ist wie die
Charakteristik der Leitung, oder es wird auch die Leitungscharakteristik durch Hinzufügung
einer passenden Leitungsverlängerung in eine im wesentlichen von der Frequenz unabhängige Impedanz umgewandelt
und als Leitungsnachbildung ein Ohmscher Widerstand verwendet.
Durch die Erfindung wird das betreffende Problem in grundsätzlich anderer Weise gelöst,
und zwar wird es hierdurch möglich, die Nachbildung für verschiedene Frequenzen
genauer zu gestalten, als es bei den bisher be-
S5 kannten Anordnungen möglich war. Nach
der Erfindung braucht der Scheinwiderstand der Leitungsnachbildung nicht der Leitungscharakteristik gleichgemacht zu werden.
Statt dessen wird die Brücke, in welcher zwei der vier Brückenarme durch die Leitung und
die Leitungsnachbildung gebildet sind, derart ausgeführt, daß das gegenseitige Verhältnis
der Impedanzen der beiden anderen Brückenarme mit der Frequenz im wesentlichen in derselben Weise wie das Verhältnis
zwischen den Scheinwiderständen der Leitung und der Leitungsnachbildung veränderlich
ist. Als Leitungsnachbildung wird zweckmäßig ein rein Ohmscher Widerstand gewählt. Vorzugsweise wird in der Schaltung
in an sich bekannter Weise ein Differentialtransformator verwendet, dessen sekundäreWicklungshälften
in je einem das Scheinwiderstandsverhältnis zwischen Leitung und Leitungsnachbildung herstellenden
Brückenarm liegen, während den beiden gleichen Wicklungshälften passend bemessene,
untereinander verschiedene kapazitive bzw. induktive Impedanzen angeschlossen sind.
Die Erfindung soll an Hand der beiliegenden
Zeichnungen, die schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen,
näher beschrieben werden.
Abb. ι bis 4- zeigen verschiedene Schaltungen, bei denen die beiden einander angepaßten
Zweige im Verhältnis zur Leitung und zur Leitungsnachbildung unsymmetrisch angeordnet
sind.
Abb. 5 zeigt eine der Abb. 4 entsprechende Schaltung, bei der die Brücke im Verhältnis
zur Leitung symmetrisch angeordnet ist.
Abb. 6 veranschaulicht schematisch die praktische Verwendung bei einem Schnur- ;
' verstärker.
Bei der Anordnung nach Abb. ι sind zwei einander benachbarte Brückenarme die Leitung
ι bzw. die aus einem Ohmschen Widerstand bestehende Leitungsnachbildung. Die
beiden anderen Arme in der Brücke sind zwei zwischen den freien Klemmen 2, 2' der
Leitung und der Leitungsnachbildung reihengeschaltete gleich große Induktanzen L1, L2,
die mit je einem Nebenschlußkondensator C1 bzw. C2 versehen sind. Der Anodenstromkreis
des Verstärkers für die eine Sprechrichtung ist an die Klemmen 2, 2' zu beiden Seiten der Induktanzen L1, L2 angeschlossen.
Zwischen den Klemmen 3, 3', die mit dem Mittelpunkt zwischen den Induktanzen L1, L2
bzw. mit dem entgegenstehenden Leitungszweig verbunden sind, ist der Gitterkreis des
anderen Verstärkers angeschlossen. Unter Umständen können die Anschlüsse der beiden
Verstärker in umgekehrter Weise angeordnet werden. Es läßt sich theoretisch nachweisen,
daß man durch passende Bemessung der Kondensatoren C1, C2 im Verhältnis zueinander
sowie im Verhältnis zu den Induktanzen L1, L2
und zur Grenzfrequenz der Leitung ein Verhältnis zwischen den durch L1, C1 bzw. L2, C2
gebildeten Zweigen in der Brücke erzielen kann, welches für verschiedene Frequenzen
mit guter Annäherung gleich dem Verhältnis zwischen dem Ohmschen Widerstand R
und dem Scheinwiderstand der Leitung wird.
Es läßt sich ferner nachweisen, daß zwischen den Induktanzen L1, L2 eine mit Abzapfung
5 in der Mitte versehene Induktanz 6, 6' in der in Abb. 2 dargestellten Weise symmetrisch angeschaltet werden
kann, ohne daß dadurch irgendeine Änderung der Wirkungsweise der Schaltung eintritt,
vorausgesetzt, daß die beiden Wicklungshälften 6, 6' dieser Induktanz fest miteinander
gekoppelt sind.
Abb. 3 zeigt eine weitere Entwicklung, bei welcher die beiden Induktanzen L1, L2 durch
eine zwischen der Abzapfung in der Mitte der Induktanz 6, 6' und dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C1, C2 eingeschaltete
Impedanz L ersetzt sind. Es kann nachgewiesen werden, daß auch diese Schaltung bei passender Wahl der Induktanz L den vorhergehenden
Schaltungen gleichwertig ist.
Bei der Schaltung nach Abb. 4 ist der Anodenkreis des einen Verstärkers nicht
direkt an die Brücke angeschlossen, sondern durch Vermittlung eines Differentialtransformators
T1 dessen Sekundärwicklung durch die Induktanz 6, 6' der Abb. 2 und 3 gegeben
ist. Im übrigen ist die Anordnung dieselbe wie in Abb. 3.
Wenn man in der Schaltung nach Abb. 3 die .beiden Induktanzen L1 und L2 untereinander
gleich und gleich 2 L macht, so sind die Impedanzen zwischen den Klemmen 2', 3
bzw. 3, 2 gleich
JC02L
ι — ω2 2L C2 '
Wenn Z die Impedanz der Leitung 1—1 ist,
so gilt als Bedingung für den Ausgleich der Brücke, daß
ι — ω2 2L C2
ι — ω2 2LC1 ' .
(2)
Diese Gleichung gilt auch für die Anordnung nach Abb. 2, vorausgesetzt, daß die beiden
gleichen Spulen 6 und 6' fest miteinander gekoppelt sind. Um dies zu beweisen, seien
zunächst die folgenden zusätzlichen Bezeichnungen eingeführt:
I = Gesamtstrom zwischen den Punk-
ten 2' und 2,
/' = Zweigstrom durch L2, I" = Zweigstrom durch L2,
K =R\Z.
Damit Gleichgewicht in der Brücke besteht, d. h. damit zwischen den Punkten 3, 3' kein
Spannungsunterschied herrscht, muß
I" jtoM
sein. M bedeutet hier die Gegeninduktivität zwischen den Spulen 6, 6' und wegen der
festen Kopplung auch' die' Induktanz jeder 1Oo
dieser Spulen. Aus dieser Gleichung ergibt
(3)
Der Spannungsabfall zwischen den Punkten 2', 3 ist
Es ist dann
I = [1—CO-C1 (2L-I-M)]I''-O)2C1MI"'. (4).
In ähnlicher Weise ergibt sich .für den Spannungsabfall zwischen den Punkten 3, 2
I" · j ω (2 L -+M)-I-I' j ω M = {I—I") —!—-
und hieraus
[1—C
M)]J"-ß)2C2Mf. (5)
Eliminiert man nun den Gesamtstrom I zwischen den Gleichungen (4) und (5), so
folgt
Γ _ ι — ω2 [C2 (2 X + M)-C1M]
I" ~ ι — co2[C1 (ζ L + M)-C2M]
-■ (6)
Schließlich erhält man durch Eliminierung von /'//" zwischen den Gleichungen (3) und (6)
10
ι — ω2 C22L R
ι — co2 C1 2L Z '
also wieder die Gleichung (2).
Daß diese Gleichung auch für die Schaltung nach Abb. 3 gültig ist, läßt sich durch
eine einfache Überlegung nachweisen, die aber hier zu weit führen würde. Die Grundgleichung
(2) soll also für sämtliche Ausführungsformen der Erfindung erfüllt werden.
Für eine pupinisierte Leitung ist der Scheinwiderstand der Leitung
Z =
Hierbei ist I die Selbstinduktion der Leitung
pro Längeneinheit, c die Kapazität der Leitung pro Längeneinheit, co0 die Grenzfrequenz.
Die Bedingung für die Nachbildung einer solchen Leitung kann also geschrieben werden
22
ι — co22LCj 111
• 1-CO2ZLC0 -''-·
(7)
Damit diese Gleichung bei niedrigen Frequenzen gültig ist, muß
sein, eine Bedingung, die unschwer erfüllt werden kann. Wird dieser Wert in Gleichung
(7) eingesetzt, so folgt
I —ft)22l,C1 _
ι — ß)22£C2
J/'-fe)"
(8)
Wie aus dieser Gleichung hervorgeht, muß C2
> C1 sein. Die Gleichung (8) läßt sich natürlich nur für Frequenzen unterhalb der
Grenzfrequenz co0 erfüllen. Für Frequenzen
in der Nähe der Grenzfrequenz ω0 wird die rechte Seite der Gleichung groß, und für die
Erfüllung der Gleichung ist es erforderlich, daß 2 ω2 · LC2 sich dem Wert 1 nähert. Quadriert
man die Gleichung (8) und entwickelt den umgekehrten Wert der linken Seite nach Potenzen von ω2 2 L C1, so erhält man schließlich,
wenn man höhere Potenzen als die zweite vernachlässigt,
i—4<y2.L (C2-C1) + 4-CO4L2- (C| —4C1 C2 + 3C?)
^C2(C2- 3 C1)+48
St-^r- (9)
Für eine angenäherte Befriedigung der Gleichung (8) müssen also die folgenden Bedingungen
erfüllt sein:
a) 40,2L(C2-C1) = ^
"0
oder
b) Cl-4C1C3
~° 4L(C2-C1)'
'2T 3 Cj = O oder C2= <
, v·1,
c) C2 — 3 C1 = ο oder C2 = + 3 C1,
d) 48co8L*C|.Cf = o.
Die letzte Bedingung ist von selbst angenähert
erfüllt, weil das betreffende Glied verschwindend klein ist. Wenn man nach b
wählt, so erhält man schließlich
C1:
8 L co*
3
3
8 L COn
(10) Bei dieser Bemessung wird
"I.
/ω\2 , ω Υ
c— — + o,io5 · —
\ω0 [ω0)
Diese Gleichung stellt für ω < co0 eine sehr
gute Annäherung zur Gleichung (8) dar, da
der Fehler nur in der achten Potenz von —
enthalten ist.
Diese Werte gelten, wie erwähnt, für eine pupinisierte Leitung, deren Scheinwiderstand
mit der Frequenz steigt. Bei einer pupinisierten Leitung mit fallender Charakteristik ist
umgekehrt C1 größer als C2 zu wählen. Die
Bedingung (8) kann aber auch, obwohl mit 1x5 weniger guter Annäherung in anderer Weise
als durch die angegebene Bemessung der Kondensatoren C1, C2 erfüllt werden. Beispielsweise
kann der Kondensator C1 bei einer pupinisierten Leitung mit steigender
Charakteristik gänzlich fortgelassen werden. Natürlich erhält dann C2 einen ganz anderen
Wert als den angegebenen. Zur Vermeidung von Reflexionen am Verstärker soll die Eingangsimpedanz
von der Leitung ausgerechnet gleich dem Scheinwiderstand Z der'.pupinisierten
Leitung sein. Dies kann angenähert durch passende Bemessung der Selbstinduktion
L erzielt werden. Man hat also dadurch die Möglichkeit, "die Nachbildungsvorrich-.
tung derart zu bemessen, daß die Eingangsimpedanz derselben die Leitungscharakteristik
bei den verschiedenen Frequenzen nachbildet, wodurch Verzerrung durch Reflexionen
sowie auch störende Echoerscheinungen vermieden werden. In dieser Hinsicht
ergibt die Anordnung nach der Erfindung einen bedeutenden Vorteil gegenüber den bekannten
Nachbildungsverfahren.
Abb. 5 unterscheidet sich von Abb. 4 nur dadurch, daß der Differentialtransformator
so nebst den dazu angeschlossenen Impedanzen im Verhältnis zur Leitung symmetrisch angeordnet
ist. Der Differentialtransformator ist in zwei Teile unterteilt, die in je einen der
Leitungszweige eingeschaltet sind, von denen jeder aus zwei Wicklungshälften mit je einem
Nebenschlußkondensator besteht. Die Induktanz L ist ebenfalls in zwei Teile L/2 unterteilt, welche an je einen .der Leitungszweige angeschlossen sind. Unter im übrigen
gleichen Umständen wird jeder der Nebenschlußkondensatoren doppelt so groß und jede der Induktanzen halb so groß wie in
Abb. 4.
Abb. 6 veranschaulicht eine Verwendung der Erfindung bei einem Schnurverstärker
eines Ferhsprechurnschalters. Jede "-der·'abv
Umschalter ankommenden Leitungen 1, von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt
ist, ist nebst der zugehörigen Leitungsnachbildung R und den Zusatzimpedanzen C1,
C2, L an verschiedene Kontaktfederh 7 einer:
Klinke im Umschalter angeschlossen. Die Verbindung zwischen verschiedenen zusammenzuschaltenden
Leitungen wird durch einen Schnurverstärker vermittelt, dessen beide Seiten mit je einer der Leitungen durch
eine Schnur 8 mit zugehörigem Stöpsel 9 verbunden werden können. Der Stöpsel ist in
der Zeichnung nur schematisch dargestellt, auch ist nur die eine Seite des Schnurverstärkers
gezeigt. Die verschiedenen Kontakte des Stöpsels sind an je eine der Klemmen 2, 2',
3, 3', 5 angeschlossen, die den ähnlich bezeichneten Klemmen in Abb. 4 entsprechen.
Die Anodenseite im Verstärker für die eine Sprechrichtung kann ebenso wie vorher an
die Primärwicklung des Differentialtransformators T angeschlossen sein, während die
■ Gitterseite des Verstärkers für die andere Sprechrichtung mit den Klemmen "3, 3' verbunden ist.
Claims (8)
- Patentansprüche: i. Nachbildungsverfahren für pupinisierte Leitungen, welche mit einer halben Spulenfeldlänge oder mit einer halben Spule anfangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand Z0 in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch einen Ohmschen Widerstand oder einen Ohmschen Widerstand in Serie mit einer Kapazität, nachgebildet wird und die durch den FaktorJMS)"bedingte Frequenzabhängigkeit des Leitungsscheinwiderstandes für die Nachbildung durch eine Brücke erzielt wird, von welcher zwei Brückenarme die Leitung und die Nachbildung "enthalten und das Verhältnis der Scheinwiderstände der beiden anderen Brückenarme im wesentlichen in der durch die genannten Faktoren gegebenen Weise veränderlich ist.
- 2. Nachbildungsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsnachbildung aus einem Ohmschen Widerstand besteht.
- 3. Nachbildungsverfahren nach Anspruch ι oder 2 mit Differentialtransformator, dessen beide sekundären Wicklungshälften je in einem der beiden der Leitung bzw. der Leitungsnachbildung zugehörigen Zweige der Brücke liegen, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Wicklungshälften ungleiche , Impedanzen . angeschlossen sind.
- 4.- Nachbildüngsverfahren nach An-Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, 'daß jeder der Wicklungshälften ein Kondensator (C1 bzw.- C2) parallel geschaltet ist, von welchen der der Leitung am nächsten liegende (C2) größer ist als der andere (C1), wenn die Leitung eine steigende Charakteristik besitzt, während das Verhältnis der Kondensatoren für eine" Leitung mit fallender Charakteristik umgekehrt ist.
- 5. Nachbildüngsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzapfung in der Mitte des Transformators mit dem Verbindungspunkt zwischen den Nebenschlußkondensatoren (C1, C2) durch eine Induktanz (L) verbunden ist.
- 6. Nachbildungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktanz (L) so bemessen ist, daß die 'Eingangsimpedanz der Anordnung von der Leitung aus gesehen im wesentlichen -..'■ gleich der Leitungscharakteristik ist.
- 7· Nachbildungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Leitungsnachbildung dienende Widerstand gleich R = 1/ — ist.
- 8. Nachbildungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daßC1= XCn=-8Ιω; 3-■coog. Nachbildungsverfahren nach Anspruch ι oder folgenden in einem Schnurverstärker eines Fernsprechumschalters, dadurch gekennzeichnet, daß jede der am Fernsprechumschalter ankommenden zu verbindenden Leitungen nebst zugehöriger Leitungsnachbildung (R) und Zusatzimpedanzen (C1, C2, L) an die Kontaktfeder einer Klinke im Umschalter angeschlossen sind, während der Differentialtransformator (T) im Schnurverstärker enthalten ist, der beim Zusammenschalten zweier Leitungen an die entsprechenden Klinken angeschlossen wird.Hierzu I Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE698299X | 1929-07-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE574746C true DE574746C (de) | 1933-04-20 |
Family
ID=20315402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET37573D Expired DE574746C (de) | 1929-07-05 | 1929-09-18 | Nachbildungsverfahren fuer pupinisierte Leitungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE574746C (de) |
FR (1) | FR698299A (de) |
-
1929
- 1929-09-18 DE DET37573D patent/DE574746C/de not_active Expired
-
1930
- 1930-07-02 FR FR698299D patent/FR698299A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR698299A (fr) | 1931-01-29 |
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