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Verfahren zur Beseitigung des Nebensprechens in Fernsprechleitungen
mit kontinuierlicher Belastung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Beseitigung des Nebensprechens in Fernsprechkabeln mit kontinuierlicher Belastung.
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Es ist bekannt, daß bei kontinuierlich belasteten Kabelleitungen die
kapazitiven und die magnetischen Nebensprechkopplungen sich annähernd gleichmäßig
über die Länge der Leitungen verteilen im Gegensatz von z. B. punktförmig belasteten
Leitungen (Pupinkabeln), bei denen die magnetischen Kopplungen an den Belastungspunkten
konzentriert sind, während sich nur die kapazitiven Kopplungen auf die Länge der
Leitungen erstrecken. Bei der Beseitigung der kapazitiven und magnetischen Kopplungen
im wesentlichen an kontinuierlich belasteten Leitungen trat bisher die Schwierigkeit
auf, daß ein Gemisch von magnetischen und kapazitiven Kopplungen beim Ausgleich
zu erfassen war. Beispielsweise hätte man mit Hilfe von Ausgleichskondensatoren
zugleich kapazitive und magnetische Kopplungen beseitigt. Dies hatte den technischen
Nachteil, daß neben der Ungenauigkeit dieses Ausgleichsverfahrens in bezug auf das
Nebensprechen auch noch zusätzliche Fehlkopplungen hinsichtlich .des Gegennebensprechens
entstanden.
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Ähnliche Nachteile weist auch der bekannte Vorschlag auf, nach welchem
die kapazitiven und induktiven Kopplungen gemessen und zunächst die kapazitiven
Kopplungen durch Kreuzungen und hierauf im Bedarfsfalle die magnetischen Kopplungen
ebenfalls durch Kreuzungen in kurzen Abständen ausgeglichen werden sollten, ein
Verfahren,- das bereits zur Zeit seines Vorschlages als sehr umständlich erkannt
wurde. Hierbei werden durch, den Kreuzungsausgleich zur Erfassung der magnetischen
Kopplungen sogar.- noch Fehlkopplungen kapazitiver Art in den Ausgleich hineingetragen.
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Es sind bereits- theoretische Erörterungen bekanntgeworden, nach denen
zum Ausgleich des Nebensprechens mit Rücksicht auf beide Übertragungsrichtungen,
d. h. sowohl Nebenwie Gegennebensprechen, ein vollkommener Ausgleich erzielt werden
kann, wenn die kapazitiven Kopplungen durch kapazitive, die induktiven Kopplungen
durch induktive Gegenkopplungen aufgehoben werden. Es ist
jedoch
noch keine Form bekanntgeworden, in der man diesen theoretischen Forderungen durch
praktisch brauchbare Mittel gerecht werden kann. Es wäre an sich möglich, die kapazitiven
Kopplungen durch Kondensatoren auszugleichen und die induktiven Kopplungen durch
Gegeninduktivitäten; jedoch ist ein Ausgleich durch derartige Gegeninduktiv itäten
technisch schwierig und teuer.
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Nach der Erfindung wird das Nebensprechen in Fernsprechleitungen mit
kontinuierlicher Belastung dadurch beseitigt,. daß in einem im Vergleich zur Wellenlänge
der Sprechströme kurzen Abschnitt die magnetischen Kopplungen gemessen, sodann diese
magnetischen Kopplungen durch Aderkreuzung ausgeglichen, hierauf die kapazitiven
Kopplungen gemessen und alsdann durch Zusatzkondensatoren ausgeglichen werden. Es
wird also bewußt von Mitteln abgegangen, die nur rein induktive Gegenkopplungen
bewirken können. Das Kreuzen, welches gerade in erster Linie zur Beseitigung der
kapazitiven Kopplungen benutzt wurde und das sowohl die induktiven als auch die
kapazitiven Kopplungen beeinfiußt, wird dadurch für einen den obengenannten theoretischen
Anforderungen genügenden Ausgleich nutzbar gemacht, daß die magnetischen Kopplungen
durch Kreuzungen beseitigt und die durch dieses Kreuzen entstehenden kapazitiven
Fehlkopplungen zusammen mit den bereits vorhandenen kapazitiven Kopplungen der Leitungen
durch den darauffolgenden Kondensatorausgleich kompensiert werden. Die getrennte
Messung der beiden Kopplungsarten geschieht in der bekannten Weise, daß die magnetische
Kopplung durch Kurzschlußmessung der Leitungen des Ausgleichsabschnittes, die kapazitive
Kopplung durch Leerlaufmessung bestimmt wird. Es werden dadurch bei Messung der
magnetischen. Kopplungen die kapazitiven Kopplungen unwirksam gemacht und umgekehrt
bei Messung der kapazitiven- Kopplungen die magnetischen Kopplungen unwirksam bleiben.
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In den Abb. i bis q. wird beispielsweise der Vorgang des Ausgleichs
schematisch dargestellt. An zwei einander benachbarten Kabelabschnitten, beispielsweise
von der Länge einer, gewöhnlichen Fabrikationslänge, werden an- der Verbindungsstelle
M unter Kurzschlüß- an den entfernten Enden Ei und E2 die magnetischen Kopplungen
jeder Teillänge nach Meßanordnung Abb. i bestimmt. Beispiele. für die Schaltung
zur Messung der magnetischen Kopplungen sind in Abb. 2 angegeben. Abb. aa zeigt
die Messung des magnetischen Übersprechens zwischen - den am Ende El für sich kurzgeschlossenen.
Stämmen i und 2. Die Meßanördnung besteht aus einem Spannungsteiler und einem Variometer,
das die Kompensationsspannung für den Meßhörer liefert. Bei Stromlosigkeit im Empfänger
zeigt das Variometer die Größe der magnetischen Kopplung an. Abb.2b zeigt eine entsprechende
Meßanordnung zur Bestimmung der magnetischen Kopplung zwischen Vierer und Stamm.
Es erfolgt hierauf die Verbindung der Kabeladern im Punkte M nach einem durch diese
Kopplungsmessung.festgestellten Kreuzungsschema derart, daß sich die zuvor gemessenen
magnetischen Kopplungen der, beiden Abschnitte kompensieren.
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Abb. 3 zeigt als Beispiel einen Kabelvierer nach Ausführung der Spleißung,
die für Stamm i in diesem Fall unter Glattschaltung, für Stamm .2 unter Kreuzung
der Adern erfolgt. Die Kabeladern sind an den Enden El und E2 isoliert zwecks Messung
der kapazitiven Kopplungen im Punkte M. Ein an sich bekanntes Prinzipschaltbild
zur Kopplungsmessung zeigt Abb. q.. Die gemessenen kapazitiven Kopplungen werden
hierauf in bekannter Weise durch Einfügen von Ausgleichskondensatoren beseitigt.
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Dieses Verfahren wiederholt sich nun über die ganze Länge der Kabelleitung
in gegen die Wellenlänge der Sprechströme kurzen Abschnitten, also beispielsweise
in Abschnitten von etwa 5oo bis 25oo m. Je größer die gewünschte Ausgleichsgenauigkeit
ist, um so dichter müssen die, Ausgleichspunkte aufeinanderfolgen. Eine zu dichte
Folge der Ausgleichspunkte bedeutet erhöhte wirtschaftliche Aufwendung. Man wird
infolgedessen praktisch die Länge der Ausgleichsabschnitte nicht kleiner wählen
als etwa 500 , m.
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Im folgenden sei auf die Möglichkeit der getrennten magnetischen und
elektrischen Kopplungsmessung näher eingegangen. Eine solche Trennung ist möglich,
wenn die zu messenden Kabelabschnitte klein gegenüber der Wellenlänge der Sprechströme
sind. Anders ausgedrückt sollen -die Kopplufgen in dem zu messenden Kabelabschnitt
keine wesentlichen Phasendrehungen erfahren, somit die kapazitiven Kopplungen und
die magnetischen Kopplungen als: 'solche in die Messungen eingehen. Bei Abschnitten,
die groß sind im Verhältnis zu der Wellenlänge der Betriebsströme, umfassen allerdings
die Kopplungsmessungen beide -Kopplungsarten.
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Die Genauigkeit dieser -getrennten, Kopplungsmessungen in kleinen
Abschnitten gegenüber der Wellenlänge ist-tim so größer, je kleiner die Kabelabschnitte-sind.
Bei kontinuierlich belasteten Fernsprechkabeln erhält man an Abschnitten von 5oo
bis fooo m- bereits eine praktisch völlig ausreichende rennung der magnetischen
und statischen Kopp-
Lungen durch -Kurzschluß- bzw. Leerlauftnessung.
Nachstehend werden als Beispiele Meßergebnisse aufgeführt; die beim Ausgleich einer
Länge von iooo m festgestellt wurden. ' . . _ Die Länge umfaßte zwei--Teilfabrikationslängen
von je 5öo m. An jeder der-Teillängen wurden die magnetischen Kopplungen als prozentuale
Induktivitätsdifferenzen ermittelt. Je nachdem die AderiZ der einzelnen Paare unter
Glattschaltung .oder Kreuzung verbunden wurden, ergab sich für die Gesamtlänge der
einzelnen _aneinandergeschalteten Paare eine Heraüfsetzung oder eine Herabsetzung
der magnetischen Kopplung entsprechend den Vorzeichen der Kopplungen der Einzellängen.
Nach Ausführung 'der Verbindung. der Teillängen. wurden die käpazitiven Kopplungen,
deren Maximalwert in dem anzuführenden Beispiel 35o fF erreichte, durch Leerlaufmessung
bestimmt und mit Kondensatoren bis auf den praktisch ausreichend niedrigen Wert
von io,u.,ccF ausgeglichen. Die Nebensprechdämpfung. -der Gesamtlänge ist dann ein
Maß für die Restkopplung, die im vorliegenden Fall vorzugsweise magnetischer Natur
ist. Nachstehende Tabelle enthält eine Zusammenstellung der gemessenen Induktivitätsdifferenzen
der Teillängen, die Art der Aderverbindung, eine Gegenüberstellung des gemessenen
und des berechneten Wertes der Induktivitätsdifferenz der Gesamtlänge sowie eine
Gegenüberstellung der für die Gesamtlänge auf Grund der gemessenen Induktivitätsdifferenz
berechneten und der- an ihr gemessenen- Nebensprechdämpfung. Absichtlich sind auch
diejenigen -Fälle mitaufgeführt, die eine ungünstige, für einen Ausgleich nicht
in Frage kommende Verbindungsart darstellen, um die gute Übereinstimmung zwischen
berechneten und gemessenen Wertren zu zeigen. -Die Werte der Tabelle sind für drei
Paare angegeben, wobei- an den Paaren einmal Kreuzung und einmal glatte Durchschaltung
zum Paar der nächstfolgenden Teillänge (rechte) - vorgenbmmen _ wurde. Das Beispiel
des Paares II -wurde eigens angegeben, um zu zeigen daß die Werte vier berechneten
und gemessenen Dämpfung übereinstimmen. Praktisch- werden natürlich Paare gewählt,
die, aneinandergeschlossen, kleinere Summen liefern, wie z. B. I und III.
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Der Berechnung wurden folgende Formeln zugrunde gelegt:
worin folgende Bezeichnungen gelten:
| Relative Induktivitätsdifferenz a010 |
| Betriebsinduktivität der Länge I |
| Magnetische Kopplung ....... m |
| Nebensprechdämpfung infolge |
| Vorhandenseins magnetischer |
| Kopplung .. .... ..... b,n |
| Wellenwiderstand von Stamm- |
| und Viererleitung . . . . . . . . 21,22. |
| Ausgleichs- und Kreuzungsergebnisse an einer Kraruplänge |
| von Z X 5ooo m Gesamtlänge |
| Teillänge: s °/o Gemessen ' Berechnet Gemessen : Berechnet |
| - Verbindung |
| links I rechts 80/' |
| bn, |
| _I,39 -I,46 = 1,48 1,43 8'5 8,4 |
| - I39 - I,46 X 0@0 0,07 I1,o , ==,o |
| _I,46 -I- 1,85 = 0,31 0,39 9,8 919 |
| _I,48 -I- 1,85 X 1,71 1,66 8,3 8,2 |
| -f- 0,80 -o,64 - o,o6 o,o8 I=,0 ' I=,0 |
| -I- o,8o - o,64 X 0'75 0,72 9,2 9,0 |
VorstehendeTabelle zeigt, daß hier also tatsächlich magnetische und statische Kopplungen
getrennt gemessen und ausgleichbar sind.
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Neben den genannten Ausgleichen ist es noch vorteilhaft, Kreuzungen
in wesentlich größeren Abschnitten vorzunehmen, als sie zur Beseitigung der Nebensprechkopplungen
notwendig sind. Es handelt sich hierbei um die Beseitigung der für das Gegennebensprechen
maßgebenden Kopplungen. Die Bedingung dafür, daß zwei solcher Gegennebensprechkopplungen
sich noch kompensieren können, besteht darin, daß der Abstand dieser Kopplungen
noch klein ist gegenüber der sogenannten Schwebungslänge der Sprechströme. Unter
Schwebungslänge ist hierbei diejenige Leitungslänge zu verstehen, die die Sprechfrequenzen
auf den beiden sich induzierenden
Leitungen durchlaufen müssen,
bis ihre Phasen sich um 36o° unterscheiden. Da die Fortpflanzungsgrößen der zu einem
Kabel gehörenden Leitungen sich nur wenig voneinander unterscheiden, ist diese Schwebungslänge
meistens sehr groß, groß vor allen Dingen auch gegenüber der Wellenlänge der Sprechströme,
die, wie bereits erwähnt, die für die Beseitigung der Nebensprechkopplung in Frage
kommenden ` Ausgleichsal;-schnitte bestimmt. Der Vorteil dieses Ausgleichsverfahrens
beruht darin, daß man beispielsweise an einer Kabelstrecke größerer Länge durch
eine oder wenig mehr Kreuzungen eine Beseitigung des Gegennebensprechens unabhängig
von dem bereits ausgeführten Nebensprechausgleich herbeiführen kann.