DE638185C

DE638185C - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der gegenseitigen Beeinflussung von Doppelleitungen

Info

Publication number: DE638185C
Application number: DE1930638185D
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Doebke
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-07-05
Filing date: 1930-01-31
Publication date: 1936-11-11
Also published as: DE645005C

Description

Für Rundfunkübertragungen benötigt man bekanntlich Leitungen, die eine sehr hohe Nebensprechdämpfung besitzen. Zu diesem Zweck pflegt man die Leitungen statisch gegeneinander abzuschirmen und erreicht dadurch, daß die kapazitiven Kopplungen nahezu völlig verschwinden. Da nun aber zwischen den Leitungen neben den kapazitiven auch magnetische Kopplungen auftreten, die man durch entsprechende Wahl der Drallängen benachbarter Leiter auf ein möglichst geringes Maß herabzusetzen versucht, hängt der Grad der erreichten Nebensprechdämpfung ausschlaggebend von der Höhe der magnetischen Kopplungen bzw. von ihrem Zusammenwirken mit den restlichen kapazitiven Kopplungen ab. Es ist daher erforderlich, derartige Leiter bei der Fabrikation einer entsprechenden Prüfung zu unterziehen.

Zur Feststellung der Güte der Teillängen und der gesamten Strecke benutzte man bisher die Messung der Nebensprechdämpfung. Diese Messung ist aber, sobald es sich um hohe Nebensprechdämpfungswerte handelt, die den Wert von 12 Neper übersteigen, außerordentlich schwierig und verlangt die Benutzung von Verstärkern, so daß sie zur laufenden Kontrolle der Fabrikation wenig geeignet ist. Außerdem gehen bei der Nebensprechdämpfungsmessung die kapazitiven und die magnetischen Kopplungen gleichzeitig ein. Da diese aber für das Nebensprechen und für das Gegennebensprechen nicht in gleicher Weise zusammenwirken, sondern im einen Fall sich addieren und im anderen Fall subtrahieren, wäre es für eine gute Überwachung der Fabrikation notwendig, stets beide Messungen durchzuführen, da man sonst Gefahr läuft, daß einem guten Nebensprechdämpfungswert ein unbrauchbarer Gegennebensprechdämpfungswert zugeordnet ist, und umgekehrt.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Bestimmung der gegenseitigen Beeinflussung von nicht kontinuierlich belasteten Doppelleitungen, .deren magnetische Kopplung gegenüber der kapazitiven wesentlich ins Gewicht fällt und deren Nebensprechdämpfung 12 Neper erreicht bzw. übersteigt, also z. B. von statisch abgeschirmten Doppelleitungen. Das Verfahren besteht darin, daß an Stelle einer Nebensprechdämpfungsmessung oder einer elektromagnetischen Kopplungsmessung bei betriebsmäßigem Abschluß nacheinander in an sich bekannter Weise eine magnetische und eine kapazitive Kopplungsmessung bei geschlossenen bzw. offenen

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

Dr. Willi Doebke in Berlin.

Leiterenden ausgeführt wird. Die im Kabel vorhandene magnetische " bzw. kapazitive Kopplung wird dabei durch eine jeweils gleichartige, 'variable, geeichte Kopplung?! kompensiert. Die Vornahme solcher Messu||Sj gen ist zwar in anderem Zusammenhang b^| reits bekanntgeworden. Eine magnetische** und kapazitive Kopplungsmessung zur Bestimmung der Nebensprechdämpfung hat man

ίο jedoch bisher nicht ausgeführt.

Der Zusammenhang zwischen der kapazitiven Kopplung und der magnetischen Kopplung in ihrer Wirkung auf die Nebensprechdämpfung läßt sich am einfachsten an Hand der Abb. 4 zeigen. Liegt an der Doppelleitung ι eine Spannung V₀ und besteht zwischen beiden Doppelleitungen eine kapazitive Kopplung K₁, so tritt von der Doppelleitung 1 nach der Doppelleitung 2 ein Strom über'von der Größe ¹IiV₀ f_wK_L. Dieser Strom verzweigt sich über das Telephon und den Abschlußwiderstand R₂, und zwar im umgekehrten Verhältnis der entsprechenden Scheinwiderstände R_T und R₂. Über das Telephon fließt

dabei ein Strom ¹^ ^vo '-1<-K₁ * ' Dies ist der Nebensprechstrom kapazitiver Herkunft. Da die Doppelleitung 1 durch den Widerstand R₁ abgeschlossen ist, so fließt in ihr ein Strom V₀IR₁. Besteht nun zwischen beiden Doppelleitungen eine Gegeninduktivität M₁₂, so wird in der Doppelleitung 2 eine EMK induziert von der Größe ÜSfr/Rx) ■ U M₁₂- [If(R₂ + R_T)l Dies ist φαξ Nebensprechstrom magnetischer Herkunft, i^'eide Ströme zeigen am Anfang und Ende der ^!Leitung 2 verschiedenes Verhalten. Der Nebensprechstrom kapazitiver Herkunft verzweigt sich von der Mitte der Leitung her nach beiden Seiten und durchfließt beide Abschlußwiderstände in jedem Zeitmoment in gleicher Richtung. Der Nebensprechstrom magnetischer Herkunft ist dagegen ein Kreisstrom, der beide Abschlüsse in jedem Zeitmoment in entgegengesetzter Richtung durchfließt. Da die magnetische und kapazitive Kopplung sowohl positives als auch negatives Vorzeichen, haben können, so ist es zunächst unbestimmt, ob die beiden Teilströme sich am Anfang oder am Ende der Leitung addieren bzw. einander entgegenwirken. Für das eine Ende findet stets eine Addition, für das andere eine Subtraktion statt. Der resultierende Nebensprechstrom wird infolgedessen durch (V₀IR₁) · (JJR₂ + Rf) (M₁₂ ± 1/4 · RiR₂K₁) dargestellt. Vergleicht man nun das Nebensprechen dieser beiden Doppelleitungen mit einer Eichleitung, deren Ausgangsscheinwiderstand gleich dem der Leitung, also ist, so wird bei Lautstärkegleichheit

2 F_n

s +

= F₀ + Rt

(M₁₃ ±

Hieraus folgt

• = lgf-

wobei b die Nebensprechdämpfung ist.

Das Vorzeichen im Nenner des zweiten Bruches richtet sich nach dem Vorzeichen der Kopplung, d. h. die magnetischen und kapazitiven Anteile können sich addieren oder teilweise kompensieren. Wichtig ist jedoch, daß für das Gegenübersprechen stets das umgekehrte Vorzeichen gilt wie für das Übersprechen.
- Die Messung der kapazitiven Kopplung geschieht nun in der Weise, daß die Widerstände, die die beiden Doppelleitungen abschließen, sehr groß gewählt werden. Am zweckmäßigsten läßt man die Doppelleitungen am Ende offen. In die eine Doppelleitung wird eine Wechselstromquelle, in die andere ein Fernhörer eingeschaltet. Mit Hilfe eines veränderlichen geeichten Kondensators kompensiert man den Strom im Telephon und kann dann die Größe der kapazitiven Kopplung unmittelbar auf einer in μμΡ geeichten Skala ablesen.

M₁₂ ± R₁ -R₂K₁ '

In ganz analoger Weise geht man bei der Messung der magnetischen Kopplung vor. Nur werden in diesem Falle die Enden der Doppelleitungen kurzgeschlossen. Zur Kompensierung des Telephonstromes wird ein geeichter Variator benutzt. Zwischen Stromquelle und Leitung wird gemäß der weiteren Erfindung ein Übertrager eingeschaltet, der die Stromquelle an den jeweiligen Widerstand der Leitung anpaßt. Da es sich um no sehr kurze Längen (etwa 300 m) handelt, so stehen Leerlauf- und Kurzschlußwiderstand bei einer mittleren Sprechfrequenz von etwa / = 800 Hz etwa im Verhältnis von 20000: 10 Ω. Durch geeignete Wahl eines Übertragers kann die Meßgenauigkeit ganz beträchtlich gesteigert werden.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform eines Kopplungsmessers dargestellt, wie er zur Ausführung der laufenden Fabrikationsmessungen nach dem angegebenen Verfahren benutzt wird.

Es zeigt

Abb. i eine Seitenansicht,
Abb. 2 eine Draufsicht,
Abb. 3 eine Unteransicht des Kopplungsmessers,

Abb. 4 eine schernatische Darstellung zweier Doppelleitungen,

Abb. 5 ein Schaltschema der Wicklungen des magnetischen Kopplungsmessers,
ίο Abb. 6 das feste und bewegliche System des Variators,

Abb. 7 ein Schaltschema der Kondensatorplatten des Kopplungsmessers,

Abb. 8 das feste und bewegliche System des Kondensators,

Abb. 9 die Anschaltung der Übertrager zwischen Stromquelle und Leitung bzw. Telephon und Leitung oder beide.

Der in Abb. 1 bis 3 dargestellte Kopplungsrnesser besteht aus einem Variator 1 und einem Kondensator 2, die auf einer Grundplatte 3 angeordnet sind. Der Variator besteht aus einem festen System 4 und einem beweglichen System 5, das durch einen Drehknopf 6 gedreht werden kann. Jedes System enthält zwei nebeneinanderliegende Wicklungen, die vorzugsweise die Form von HaIbkreisringen besitzen. Die Wicklungen beider Systeme sind erfindungsgemäß so geschaltet, daß äußere Störfelder in beiden Adern gleichgerichtete Ströme induzieren, so daß sie sich " in ihrer Wirkung auf den Hörer bzw. das Nullinstrument aufheben. In Abb. 6 sind die beiden Systeme dargestellt, α und b sind die Wicklungen des festen, c und d die Wicklungen des beweglichen Systems. Aus Abb. 5 ist zu ersehen, auf welche Weise die Wicklungen in die Adern der beiden Doppelleitungen eingeschaltet werden.

Der Kondensator besteht aus einem festen System 7 und einem beweglichen System 8, das durch einen Drehknopf 9 verstellt werden kann. Das feste System besitzt zwei getrennte Platten oder Plattensysteme a_x und O₁ (Abb. 8), das bewegliche ebenfalls zwei getrennte Platten oder Plattensysteme C₁ und ^₁. Aus Abb. 7 ist zu entnehmen, wie die Platten oder Plattensysteme mit den Adern der Doppelleitungen verbunden werden.
In Abb. 9 ist die Schaltung der ganzen Anordnung wiedergegeben. Zur Anschaltung der Wechselstromquelle wie des Telephons dienen zwei Übertrager. Diese sind sekundärseitig umschaltbar ausgeführt, um sich sowohl bei Messungen mit kurzgeschlossenen wie leer laufenden Leitungen richtig anpassen zu können. Zwischen den Übertragern und den Stammleitungen I und II sind der induktive und der in bekannter Weise geschaltete kapazitive Variator angeordnet.

Die Kopplungsmessung geschieht in der Weise, daß die Adern der einen Doppelleitung an die Klemmen 10 und 11 (Abb. 2), die Adern der anderen Doppelleitung an die Klemmen 12 und 13 des Kopplungsmessers angeschlossen werden. An die Klemmen 14 und 15 wird der Meßhörer angeschaltet; 16 ist die Erdklemme. Legt man nun an die Punkte 17 und 18 eine Wechselstromquelle und verstellt den Drehknopf 9 so lange, bis im Meßhörer ein Tonminimum wahrzunehmen ist, so kann die kapazitive Kopplung unmittelbar auf der in μμ¥ geeichten Skala abgelesen werden. Entsprechend erfolgt die Messung der Gegeninduktivität, wobei die. Enden der Doppelleitungen kurzgeschlossen werden.

Zur Ausführung des neuen Verfahrens, dessen wesentliche Vorteile durch den Fortfall von Eichleitungen und Verstärkern charakterisiert sind, ist man jedoch nicht an die Verwendung des dargestellten Kopplungsmessers gebunden, vielmehr ist eine Reihe weiterer Vorrichtungen denkbar, die in gleicher Weise zur praktischen Ausführung des Verfahrens dienen können.

Da es sich beim Erfindungsgegenstand um die Messung außerordentlich kleiner kapazitiver Kopplungen handelt, die in der Größenordnung von etwa ι μμΈ liegen, so ist es erforderlich, die Meßs.chaltung so zu bauen, daß keine zusätzlichen kapazitiven Kopplungen hervorgerufen werden. Zu diesem Zweck wird das ganze Gerät, insbesondere die Montageplatte, mit einem Abschirmblech oder Netz abgeschirmt. Ferner werden alle Leitungsteile, die in verschiedene Sprechkreise eingeschaltet werden, durch geerdete Schutzhüllen abgeschirmt, desgleichen auch der Variator und der Kondensator. Zur Vermeidung von Wirbelströmen empfiehlt es sich, die Abschirmbleche mit zickzackförmigen Ausschnitten zu versehen oder, was noch zweckmäßiger ist, engmaschige Netze zu verwenden.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Bestimmung der gegenseitigen Beeinflussung von Doppelleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht kontinuierlich belasteten Doppelleitungen, deren magnetische Kopplung gegenüber der kapazitiven wesentlich ins Gewicht fällt und deren Nebensprechdämpfung b Ξ> I2 Neper beträgt, z. B. statisch abgeschirmten Doppelleitungen o. dgl., an Stelle einer Nebensprechdämpfungsmessung oder einer elektromagnetischen Kopplungsmessung bei betriebsmäßigem Abschluß nacheinander in an. sich bekannter Weise eine magnetische und eine kapazitive Kopplungsmessung bei geschlossenen bzw. offenen Leiterenden ausgeführt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder bei der Leerlauf- oder bei der Kurzschlußmessung oder bei beiden zwischen Stromquelle und Leitung ein Übertrager eingeschaltet wird, der den Widerstand der Stromquelle dem jeweiligen' Widerstand der Leitung anpaßt.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Variator, und einen Kondensator, die auf einer gemeinsamen Montageplatte angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Variator aus einem festen und einem beweglichen System mit je zwei getrennten Wicklungen besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen des Variators derart geschaltet sind, daß äußere Störfelder in beiden Adern gleichgerichtete Ströme induzieren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der feste als auch der bewegliche Teil des Kondensators zwei elektrisch getrennte Platten oder Plattensysteme enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (3) mit einem Abschirmblech oder -netz o. dgl. belegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech zickzackförmige Ausschnitte

o. dgl. zwecks Herabsetzung der Wirbelstromverluste aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Variator und Kondensator durch eine Abschirmplatte gegeneinander abgeschirmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen