DE601467C

DE601467C - Nachbildung fuer pupinisierte Zweidrahtleitungen

Info

Publication number: DE601467C
Application number: DET39334D
Authority: DE
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1931-07-08
Filing date: 1931-08-20
Publication date: 1934-08-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nachbildung einer pupinisierten Zweidrahtleitung bei ihrem Anschluß an eine vierdrähtige Verbindung, beispielsweise einen sog. Zweiwegeverstärker mittels eines Differential-Übertragers.

Bei einem derartigen Ausgleich der beiden Zweige eines Differentialübertragers hat man bis jetzt entweder eine Nachbildung der Leitung verwendet oder mittels einer Leitungsutnbildung die Leitungscharakteristik in eine im wesentlichen reelle Charakteristik verwandelt und als Leitungsnachbildung einen Ohmschen Widerstand verwendet. Bei diesen beiden Anordnungen wird indessen der Ausgleich in der Nähe und über der Grenzfrequenz der Leitung schlecht. Es entstehen dadurch an der Anschlußstelle Reflexionen für Frequenzen, die in der Nähe oder über der Grem;-frequenz liegen.

Diese Nachteile machen sich besonders bei solchen Anschlüssen mittels eines Differentialtransformators bemerkbar, bei denen Sperrketten in den beiden Sprechkanälen des Zweiwegeverstärkers eingeschattet sind. Die Sperrfrequenzen dieser Ketten müssen unter der Grenzfrequenz der Leitung liegen, um eine Rückkopplung der Frequenzen zu verhindern, für welche der Ausgleich schlecht wird. Da außerdem die Charakteristiken der Sperrketten unendlich groß oder Null werden bei diesen Sperrfrequenzen, während andererseits die Charakteristiken der Leitung und der Nachbildung unendlich groß oder Null erst bei der höher liegenden Grenzfrequenz der -35 Leitung werden, wird in dem Gebiet zwischen der Sperrfrequenz und der Grenzfrequenz der Leitung die Anpassung zwischen der Leitung und dem Differentialübertrager besonders schlecht und die Reflexionen an der Anschlußstelle besonders groß.

Die Erfindung bezweckt einesteils einen verbesserten Ausgleich beim Anschluß der pupinisierten Zweidrahtleitung an die Vier- drahtverbindung und anderenteils eine größere Reflexionsfreiheit an der Anschlußstelle und besteht im wesentlichen darin, daß die Gabelung der Zwei drahtl ei tung, welch letztere durch eine Leitungsumibildung eine reelle Charakteristik erhalten hat, mittels eines Ausgleichübertragers erfolgt, der in an sich bekannter Weise durch zweckmäßige Abmessung und Anordnung der beiden Vierdrahtübertragungswege eine im wesentlichen reelle Charakteristik hat an jedem der Klemmenpaare, an welche die Zweidrahtleitung und die Nachbildung angepaßt sind, und daß die umgebildete -Zweidrahtleitung mittels eines an dem entgegengesetzten Klemmenpaare des Differentialübertragers angeschlossenen, durch

einen Ohmschen Widerstand oder einen Ohmschen Widerstand und eine Kapazität abgeschlossenen vierpol-igen Nachbildungsnetzes nachgebildet ist, dessen Charakteristik sowohl an der Eingangsseite als auch an der Ausgangsseite gleich der umgebildeten Leitungsoharakteristik ist, und welches derart ausgebildet ist, daß es als Tiefpaßfilter mit derselben Grenzfrequenz wie die pupinisierte Zweidrahtleitung wirkt.

Die Echodämpfung an der Gabelstelle wird bekanntlich unendlich groß, wenn die Leitungsnachbildung vollständig ist. Im größeren Teil des gemeinsamen Durchlaßbereiches der Leitung und der beiden Netze ist die umgebildete Leitungscharakteristik sehr nahe gleich der Endimpedanz des Umbildungsnetzes. In der Nähe der Grenzfrequenz treten dagegen sehr große Abweichungen der Leitungscharakteristik von der Endimpedanz auf, wodurch der Ausgleich gestört wird, wenn nicht auch zugleich die Dämpfungen des Umbildungsnetzes und des Nachbildungsnetzes in der Nähe der gemeinsamen Grenzfrequenz sehr groß werden. Aber gerade durch das schnelle Anwachsen der Dämpfungen der Netze in der Nähe der Grenzfrequenz wirken die Netze mit Bezug auf die Echodämpfung mir mit ihren dem Differentialübertrager am nächsten liegenden Teilen. Da diese Teile der beiden Netze untereinander identisch gleich ausgeführt werden können, so folgt, daß die Ausgleichung der Leitung auch in der Nähe von der Grenzfrequenz und oberhalb derselben gut bleibt und daß also die Echodämpfung für alle Frequenzen groß ist.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Nachbildung ist auch mit Bezug auf die Anpassung der pupinisieren Leitung an den Differentialübertrager sehr günstig. Das Nachbildungisnetz übt nämlich eine Rückwirkung auf die Charakteristik des Differential-Übertragers an den mit der Leitung verbundenen Klemmen aus, derart, daß diese Gharakteristik in der Nähe der Grenzfrequenz in ähnlicher Weise mit der Grenzfrequenz variiert wie die Charakteristik der umgebildeten Leitung.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnun-So gen näher beschrieben.

Fig. ι veranschaulicht das Prinzip der Erfindung.

Fig. 2 und 3 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen des Nachbildungsnetzes mit dazugehörigem Abschlußwiderstand, und

Fig. 4 zeigt gleichfalls schematisch eine Anwendung der Erfindung in einem Duplexsystem bei einer Verstärkerstation. In der Schaltung nach Fig. ι sei vorausgesetzt, daß die Leitung pupinisiert ist und mit einem halben Spulenabstand schließt. Zwischen der Leitung / und dem Differentialübertrager T ist ein als Leitungsverlängerung (Umbildung) dienendes vierpoliges Netz A eingeschaltet, das einen Querikondensator K_a zwischen den an die Leitung angeschlossenen Klemmen α und eine in den einen Leitungszweig eingeschaltete Reihenimpedanz umfaßt, welche aus einer Induktanz L_a und einem Kondensator C_a in Nebeneinanderscbaltung besteht. Ein Netz dieser Art kann, wie bekannt, so bemessen werden, daß es zwischen den Klemmen a die gleiche Charakteristik bekommt wie eine mit einem halben Spulenabstand abgeschlossene Pupinleitung, d. h. eine gegen die Grenzfrequenz steigende Charakteristik. An den entgegengesetzt liegenden Klemmen a' liegt die Charakteristik des Netzes im wesentlichen konstant unter der Grenzfrequenz, die gemeinsam für Leitung und Netz ist. Es sei, wie schon erwähnt, vorausgesetzt, daß der Differentialübertrager T mit seinen Klemmenpaaren t bzw. f an die beiden Gesprächsrichtungen der "Vierdrahtverbindung so angeschlossen ist, daß er an seinen beiden übrigen Klemmenpaaren eine im wesentlichen konstante Charakteristik hat. An der anderen Seite des Differentialübertragers ist eine Leitungsnachbildung angeschlossen, die aus zwei zusammengeschalteten, mit dem Netz A identischen Netzen B, C besteht, die ihre den Klemmen α entsprechenden Klemmen b bzw. c einander zuwenden, während eine in. einem Ohmschen Widerstand R bestehende Abschlußimpedanz an die Ausgangsklemmen c' des Netzes C angeschlossen ist. Die Größe des Widerstandes R ist im wesentlichen gleich der umgebildeten Leitungscharakteristik, d. h. gleich der Impedanz zwischen den Klemmen a' des Netzwerkes A. Die Nachbildung B, C, R hat an ihren Eingangsklemmen b' im wesentlichen bei allen Frequenzen die gleiche Charakteristik wie die umgebildete Leitung, und zwar sowohl unter als über der Grenzfrequenz.

Wenn die Netzet,B,C, wie vorausgesetzt, untereinander gleich sind, so daß also C_a — C_b=C_c = C, L_a — L_b = L_c = L und K_a = K_b=;K_c = K ist, wird die Charakteristik an jedem der Klemmenpaare a, b, c no gleich

γ Κ γ_τ —CO²I(C

worin ω die Winkelfrequenz ist. Die Charakteristik an jedem der entgegengesetzten Klemmenpaare a', V, c' ist dann

y/

²I(C + K)

Die Charakteristik der mit einem halben Spulenabstand abgeschlossenen Pupinleitung /

zwischen den an dem Netz A angeschlossenen Klemmen ist, wie bekannt, gleich

fj-t - . 1

(3)

worin Z₀ den Wert der Charakteristik für ω = ο bezeichnet und ω₀ die Grenzfrequenz

ίο bezeichnet. Man kann also das Netz an die Leitungscharakteristik anpassen, indem man

ι/

und

V L (C+ K)

macht.

Hierdurch wird

Z =■

und

2/ 7

ι — η-

(4)

(5)

wo }? =

- ist. Diese Zahl kann so gewählt werden, daß Z' für das Frequenzgebiet unter der Grenzfrequenz ω₀ im wesentlichen konstant wird.

Wenn sämtliche Netzwerke A, B, C in dieser Weise bemessen werden, erhält man einen im wesentlichen reflexionsfreien Anschluß sowohl an den Klemmen α als an den Klemmen b. Die Nachbildung wird auch theoretisch vollkommen genau, wenn man von den Reflexionen absieht, die an dem Klemmenpaar c' entstehen können. Die Reflexionen bei c' können übrigens nur für Frequenzen in der Nähe und über der Grenzfrequenz entstehen. Die Reflexionen verursachen jedoch keine nennenswerten Störungen, weil sie zum größten Teil beim Durchlaufen der Netze C und B gadämpft werden, die für diese Frequenzen eine sehr hohe Dämpfung besitzen. Die Einwirkung der Reflexionen auf den Ausgleich geht aus der folgenden Überlegung hervor.

Die Eingangsimpedanz des Nachbildungsnetzes B,C,R an dem Klemmenpaarb' kann, wie bekannt, durch

ausgedrückt werden, worin Y die Eingangscharakteristik des Nachbildungsnetzes bezeichnet, d. h. deren Eingangsimpedanz bei genauem reflexionsfreiem Abschluß der Klemmen c'. γ stellt die komplexe Dämpfung in dem Vierpol B, C dar und p eine Größe, die mit abnehmender Reflexion an den Klemmen c' wächst. Wegen des schnellen Anwachsens der Dämpfung des Netzes B-, C in der Nähe der Grenzfrequenz wird γ sehr groß für Frequenzen innerhalb des Grenzgebietes, so daß also X = F bei allen Frequenzen wird. Hierdurch hat man eine mathematische Bestätigung für die erwähnte Behauptung erhalten, daß nämlich die etwaigen Reflexionen an den Klemmen c' keinen nennenswerten Einfluß auf den Ausgleich ausüben, die demnach als völlig genau für alle Frequenzen sowohl unter als in der Nähe und über der Grenzfrequenz betrachtet werden können.

Fig. 2 und 3 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen einer Nachbildung, die in elektrischer Hinsicht beide dem Nachbildungsnetz B, C, R gemäß Fig. 1 im wesentlichen völlig gleichwertig sind.

Die Nachbildung nach Fig. 2 besteht in einem vierpoligen Netz D mit Eingangsklemmen 'd und Ausgangsklemmen d', an welch letztere der Ohmsche Abischlußwiderstand R angeschlossen ist. Das Netz D stellt eine sogenannte überbrückte T-Schaltung dar, in welcher die Arme der !Γ-Schaltung aus je einer Hälfte einer Reihenimpedanz L_d gebildet werden, während die Brücke aus einem Kondensator C_d besteht. Die Ouerimpedanz ist aus einem Parallelkreis L/, Cd' in Reihe mit einem Kondensator K_d aufgebaut. Damit das Netz nach Fig. 2 in elektrischer Hinsicht dem Netze B, C .gemäß Fig. 1 gleichwertig wind, so daß es an seinem Klemmenpaar d dieselbe Charakteristik erhält wie das Netz B, C au dem Klemmenpaar V, müssen die verschiedenen Teile in folgender Weise dimensioniert sein:

Das Netz nach Fig. 3 enthält zwei gleiche Übertrager T_e bzw. T/, von denen die beiden untereinander gleichen Wicklungen des einen Übertragers T_e in je einen Zweig des Netzes eingeschaltet sind, während die beiden Wicklungen des anderen Übertragers T/ gekreuzt zwischen den beiden Klemmenpaaren e bzw. e des Netzes liegen. Eine Wicklung in jedem Übertrager ist mittels eines Kondensators K_e bzw. K/ überbrückt. In jeden der beiden Hauptzweige ist außerdem ein Kondensator Ke" eingeschaltet. . Damit dieses Netz

in elektrischer Hinsicht dem Netz B, C gemäß Fig. ι gleichwertig wird, müssen die Bemessungen so gewählt werden, idaß

K_e" = K

und außerdem die Selbstinduktion jedes Übertragers T_e, T/ mit in Reihe geschalteten Wicklungen gleich 2 L ist.
Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung bei Fernsprechleitungen in Phantombetrieb. Jede der beiden Stammleitungen I₁,I₂ ist an eine Vierdrahtverbindung angeschlossen, beispielsweise über einen DiSerentialübertrager T₁ bzw. T₂ an einen Zweiwegeverstärker, und zwar im wesentlichen in der gleichen Art, wie bereits beschrieben. Hierbei ist auf der entgegengesetzten Seite des Differentialübertragers als Leitungsnachbildung ein vierpoliges Netz B₁ bzw. B₂ nach Fig. 3 mit einem Ohmschen Abscblußtviderstand R₁, R₂ angeschlossen. Der Anschluß der beiden Leitungen unterscheidet sich von der bereits beschriebenen Schaltung hauptsächlich nur darin, daß sowohl die Leitungen als auch die Leitungsnachbildungen an die Differentialübertrager über Leitungsüfoertrager LT₁, LT₂ bzw. LT₁, LT₂' angeschlossen sind. Zu jeder Umbildung ^i₁ bzw. A₂ ist die Reihenimpedanz L_av C_ai bzw. L_a._z, C-₂ in der Mitte der Primärwicklung des Leitungsübertragers LT₁ bzw. LT₂ symmetrisch eingeschaltet. In den Mittelpunkten der beiden Impedanzen Lj₁ und L&, sind die beiden Leitungen m_v m₂ des Phantomkreises angeschlossen, die beide an je einen Zweig einer dritten Umbildung A₃ angeschlossen sind. Diese Umbildung ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie die an die Leitungen I₁, I₂ angeschlossenen Umbildungen A₁ und A₂. Die Phantomleitung ist über die Umbildung A₃ und einen Leitungsübertrager LT₃ an eine Vierdrahtverbindung, beispielsweise einen Zweiwegeverstärker über den Differentialübertrager To₁, angeschlossen, an dessen entgegengesetzter Seite eine Nachbildung E₃ mit einem Ohmschen Abschlußwiderstand R₃ über einen Leitungsübertrager LT₃' angeschlossen ist.

Die Sekundärwicklung jedes Leitungsübertragers Lr₁', Lr₂', LT_S' ist in zwei Hälften aufgeteilt, zwischen welchen ein Kondensator C₁, C₂ bzw. C₃ angeschaltet ist, der zum Korrigieren des Ausgleichs für sehr niedrige Frequenzen dienen soll.

Jeder der Differentialübertrager T₁, T₂, T₃ ist mit einer Anordnung versehen, um gegebenenfalls Ungenauigkeiten des Ausgleichs aufzuheben. Diese Anordnung besteht teils aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren C_ri, C_ri' usw., welche zusammen eine Brücke über die in dem einen Leitungszweig liegenden Übertragerwicklung bilden, teils aus zwei in die Leitungen von den Mittelpunkten des Differentialübertragers vor den Klemmenpaaren t_± bzw. t₂ bzw. t_s eingeschalteten und untereinander induktiv verbundenen Spulen LR₁ bzw. LR₂ bzw. LR₃. - Es sei angenommen, 'daß die beiden Klemmenpaare t_v t-l in jedem Differentialübertrager an je eine Gesprächsverbindung «ines Zweiwegeverstärkers angeschlossen sind. Diese Gesprächsverbindungen sind an der anderen Seite mittels Differentialülbertrager mit einer entsprechenden Ausgleichanordnung für die Fortsetzungen der Leitungen verbunden. Die drei Anschlußanordnungen auf der entgegengesetzten Seite können natürlich von derselben Art wie die bereits beschriebenen sein.

Wenn die Pupinleitung I im Gegensatz zum vorher Angenommenen mit einer halben Spule schließt, d. h. fallende Charakteristik hat, so müssen natürlich sowohl das Umbildungsnetz als auch das symmetrische Nachbildungsnetz 85 " in entsprechender Weise ausgebildet werden. Das Umbildungsnetz, d.h. das zwischen der Pupinleitung/ und dem Differentialübertrager eingeschaltete Netz, kann in diesem Falle beispielsweise aus einer Induktanz als Reihenimpedanz in dem einen Leitungszweig und einer aus einem Reihenresonanzkreis, d. h. einer Spule und einem Kondensator -in Reihe gebildeten Querimpedanz zwischen den Klemmen, die an dem Differentialülbertrager angeschlossen werden, bestehen. An diesem letzterwähnten Klemmenpaar hat das Netz eine reelle und von der Frequenz unabhängige Charakteristik, während die Charakteristik an dem anderen Klemtnenpaar mit steigender Frequenz in gleicher Weise wie die Leitungscharakteristik fällt. Das Naohbildungsnetz, d. h. das zwischen dem Differentialübertrager und der Ohmschen Schlußimpsdanz R eingeschaltete symmetrische Netz, kann aus zwei Netzen der letzterwähnten Art zusammengesetzt sein, die mit den Klemmen zusammengeschaltet sind, die fallende Charakteristik haben.

Claims

Patentansprüche:

i. Nachbildung für pupinisierte Zweidrahtleitungen, deren Charakteristik durch Umbildung in eine reelle Charakteristik umgewandelt ist, bei Gabelung der Zweidrahtleitung in eine Vierdrahtleitung, beispielsweise einen Zweiwegeverstärker, mittels eines Ausgleichübertragers, der durch zweckmäßige Abmessung und Anordnung der beiden Vierdrahtübertragungswege eine im wesentlichen reelle Charakteristik an jedem der Klemmen-

paare hat, an welche die Zweidrahtleitung und die Nachbildung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebildete Leitung mittels eines an dem ent-S gegengesetzten Klemmenpaare des Differentialüibertragers angeschlossenen, durch einen Ohmschen Widerstand oder einem Ohmschen Widerstand und eine Kapazität abgeschlossenen vierpoligen Nachbildungsnetzes nachgebildet ist, dessen Charakteristik sowohl an der Eingangsseite als auch an der Ausgangsseite gleich der umgebildeten Leitungscharakteristik ist, und welches derart ausgebildet ist, daß es als Tiefpaßfilter mit derselben Grenzfrequenz wie die pupinisierte Zweidrahtleitung wirkt.
2. Nachbildung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbildungsnetz aus zwei vierpoligen Teilnetzen zusammengesetzt ist, von denen jedes an dem einen Klemmenpaar ün wesentlichen konstante Charakteristik und an dem anderen Klemmenpaar im wesentlichen die gleiche Charakteristik wie die Zweidrahtleitung hat und die mit dem letzterwähnten Klemmenpaar untereinander zusammengeschaltet sind.
3. Nachbildung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilnetze einander gleich sind.
4. Nachbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umbildungsnetz (A) eine Reihenimpedanz umfaßt, die aus einem Parallelresonanzkreis (C _a, L_a) und einem Querkondensätor (K/) besteht, welcher auf der Seite der an die Leitung angeschlossenen Klemmen (a) eingeschaltet ist.
5. Nachbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbildungsnetz (D) aus einer überbrückten Γ-Schaltung¹ besteht, in welcher die Reihenimpedanz aus einer Induktanz (L/), die Brückenimpedanz aus einem Kondensator (Cei) und die Cjuerimpedanz aus einem an dem Mittelpunkt der Induktanz angeschlossenen Parallelresonanzkreis (L/, C/) in Reihe mit einem Kondensator (K.j) gebildet ist.
6. Nachbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbildungsnetz (B) zwei gleiche Übertrager (T_e, T/) umfaßt, von welchen die untereinander gleichen Wicklungen des einen (T₈)= in Reihe mit Kondensatoren (K_e") in je einen Zweig des Netzes eingeschaltet sind, während die Wicklungen des anderen Übertragers (T/) gekreuzt zwischen den beiden Kletnmenpaaren (e bzw. e') des Netzes liegen, und" außerdem eine Wicklung jedes Übertrager« durch einen Kondensator (K_e bzw. K/) überbrückt ist.
7. Nachbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umbildungsnetz eine Induktanz als Reihenimpedanz und eine aus einem Reihenresonanzkreis bestehende Querimpedanz umfaßt, die zwischen den an den Differentialübertrager angeschlossenen Klemmen liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen