DE638888C

DE638888C - Method for reducing the cross-talk resulting from capacitive and magnetic couplings in telecommunication cables for carrier frequency four-wire operation

Info

Publication number: DE638888C
Application number: DES109010D
Authority: DE
Inventors: Ernst Fischer; Paul Thomas
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1933-04-11
Filing date: 1933-04-11
Publication date: 1936-11-25

Description

Bekanntlich können in Fernmeldekabeln die das Gegennebensprechen verursachenden Kopplungen in verhältnismäßig großen Abständen ausgeglichen werden, da die Störströme auch dann noch näherungsweise gleichphasig verlaufen. Auf Grund dieser Erkenntnis wurde das Gegennebensprechen in Fernmeldeseekabeln, die nach der Verlegung nur von den Enden aus zugänglich sind, durch zusätzliche, an den EndenIt is well known that the couplings causing cross-talk can occur in telecommunication cables are compensated at relatively large intervals, since the interference currents then still run approximately in phase. Based on this knowledge, the two-way crosstalk in telecommunications cables, which after the laying only from the ends are accessible, by additional ones, at the ends

ίο der Leitungen angeordnete Schaltelemente ausgeglichen. Um bei einem derartigen Ausgleich des Gegennebensprechens nicht zugleich die Nebensprechdämpfung herabzusetzen, wurde unter Berücksichtigung des Einflusses der kapazitiven und magnetischen Kopplungen auf das Neben- und Gegennebensprechen vorgeschlagen, die kapazitiven und magnetischen Kopplungen je zur Hälfte auszugleichen. Ferner wurde vorgeschlagen, die Gegennebensprechkopplungen nur in solchem Maße auszugleichen, daß das Nebensprechen noch nicht bzw. nur in geringem Maße verschlechtert wird.ίο the switching elements arranged on the lines balanced. In order not to simultaneously compensate the cross-talk in this way Reduce crosstalk attenuation, taking into account the influence of the capacitive and magnetic couplings on the crosstalk and two-way crosstalk are proposed, equalize the capacitive and magnetic couplings each half. It was also suggested that to compensate for the two-way crosstalk coupling only to such an extent that the crosstalk is not yet or only slightly Dimensions is deteriorated.

Gegenstand der Ernndungjist ein Verfahren zur Verminderung des aus ι kapazitiven und magnetischen Kopplungen resultierenden Gegennebensprechen in Fernmeldekabeln, deren Leitungen in Vierdrahtschaltung für die Übertragung von Trägerfrequenzbändern betrieben werden, das dem bisher bekannten und vorgeschlagenen Ausgleichverfahren gegenüber wesentliehe Vorzüge aufweist.The subject of the decision is a procedure to reduce the cross-talk resulting from capacitive and magnetic couplings in telecommunication cables, the lines of which are operated in a four-wire circuit for the transmission of carrier frequency bands, which is essential compared to the previously known and proposed compensation procedure Has merits.

Die Erfindung beruht auf den Erkenntnissen, daß es einerseits zum Ausgleich des Gegennebensprechens nicht erforderlich ist, in der bisherigen Weise die Wirkungen der kapazitiven und der magnetischen Kopplungen auszugleichen, und daß andererseits die kapazitiven und magnetischen Kopplungen für jeden Kabelaufbau in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Erfindungsgemäß wird die Verminderung des Gegennebensprechens in Fernmeldekabeln für den Vierdrahtbetrieb dadurch erreicht, daß, ohne die Kopplungen in der bisher bekannten Weise auszugleichen, das Verhältnis der kapazitiven zu den magnetischen Kopplüngen gleich oder annähernd gleich dem Verhältnis von Betriebskapazität zu Betriebsindüktivität gemacht wird.The invention is based on the knowledge that on the one hand it is used to compensate for cross-talk it is not necessary to balance the effects of the capacitive and magnetic couplings in the previous way, and that on the other hand the capacitive and magnetic couplings for each cable structure are in a certain relationship to each other. According to the invention, the reduction of the two-way crosstalk in telecommunication cables for four-wire operation is achieved by that, without compensating for the couplings in the previously known manner, the ratio the capacitive to the magnetic coupling is equal to or approximately equal to the ratio from operating capacitance to operating inductance.

*/ Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: * / The patent seeker indicated the following as the inventors:

Ernst Fischer in Berlin-Lichterfelde und Paul Thomas in Berlin-Neukölln.Ernst Fischer in Berlin-Lichterfelde and Paul Thomas in Berlin-Neukölln.

Unter Betriebsinduktivität der Leitungen ist hierbei die Induktivität der Doppelleitungen unter Berücksichtigung der^ in die Doppelleitungen eingeschalteten Zusatzinduktivitäten zu verstehen. Der Zusammenhang zwischen den Wirkungen der kapazitiven und magnetischen Kopplungen mit den Leitungskonstanten ist an sich bekannt. Es ist nämlich die elektromagne-The operating inductance of the lines is the inductance of the double lines taking into account the ^ in the double lines to understand switched-on additional inductances. The relationship between the Effects of the capacitive and magnetic coupling with the line constants is on known. It is namely the electromagnetic

M tische Kopplung durch denAusdruckZ'=^+-^-= M table coupling through the expression Z '= ^ + - ^ - =

jCi ^ bestimmt. In dieser Gleichung ist k die kapazitive Kopplung, M die magnetische Kopplung, Z₁ und Z₂ sind die Wellenwiderstände der störenden und der gestörten Stromschleife. K hat die Dimension einer Kapazität. Setzt man also in dieser Gleichung die kapazitive Kopplung jCi ^ determined. In this equation, k is the capacitive coupling, M the magnetic coupling, Z ₁ and Z ₂ are the wave resistances of the disturbing and disturbed current loop. K has the dimension of a capacitance. So if you put the capacitive coupling in this equation

k = O, so gibt K = die Wirkung der k = O, then K = gives the effect of

Z₁ Z₂ Z ₁ Z ₂

magnetischen Kopplungen in kapazitiven Einheiten an. Da die Wellenwiderstände Z₁ und Z₂ im allgemeinen gleiche Größe haben, kann fürmagnetic couplings in capacitive units. Since the wave resistances Z ₁ and Z ₂ are generally the same size, for

Ai diesen vereinfachten Fall K = -=- gesetzt wer-Ai this simplified case K = - = - can be set

den. Aus dieser Gleichung läßt sich, daZ = λ/ γτ the. From this equation it can be seen that Z = λ / γτ

' TC C ''TC C'

ist, die Beziehung -r? = -=- ableiten, d. h. es mußis the relationship -r? = - = - derive, d. H. it must

zur Erzielung gleicher Wirkung der kapazitiven und magnetischen Kopplungen das Verhältnis zwischen der kapazitiven Kopplung K und der magnetischen Kopplung M gleich dem Verhältnis der Betriebskapazität C zur Betriebsinduktivität L sein.
Der Vorteil des neuen Ausgleichverfahrens besteht in erster Linie darin, daß zum Ausgleich des Gegennebensprechens " nur eine einzige Größe, und zwar entweder nur eine kapazitive oder eine magnetische Größe geändert zu werden braucht. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung des Ausgleichverfahrens gegenüber dem bisher bekannten Verfahren, nach· dem die kapazitiven und magnetischen Kopplungen ausgeglichen wurden. Die gewünschten Verhältnisse können zwar durch Änderung aller in Betracht kommenden Größen, d. h. der kapazitiven Kopplungen, der magnetischen Kopplungen, der Betriebskapazität und der Betriebsinduktivität erreicht werden. Da aber im allgemeinen die Größe der Betriebskapazität sowie der Betriebsinduktivität der Leitungen durch die Wahl der Leitungsdämpfung und des Wellenwiderstandes festgelegt ist und nur in geringem Maße geändert werden kann, kommt in erster Linie eineBeeinflussungder kapazitiven und/oder der magnetischen Kopplungen in Betracht. Die Beeinflussung bzw. Änderung der genannten vier Größen kann auf Grund von Berechnungen, auf Grund praktischer Erfahrungen oder auf Grund vorheriger Messungen erfolgen. Im allgemeinen wird man zunächst auf Grund von Berechnungen und Erfahrungen die gewünschten Größen zu erreichen versuchen und nachträglich, zweckmäßig am verlegten Kabel, einen Restausgleich auf Grund von Messungen vornehmen. Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können alle Mittel und Verfahren benutzt werden, mit deren Hilfe eine Änderung der kapazitiven und magnetischen Kopplungen sowie der Betriebskapazität und der Betriebsinduktivität möglich ist. Derartige Mittel und Verfahren sind in der Praxis mehrfach bekanntgeworden.To achieve the same effect of the capacitive and magnetic couplings, the ratio between the capacitive coupling K and the magnetic coupling M must be equal to the ratio of the operating capacitance C to the operating inductance L.
The advantage of the new equalization method is primarily that to equalize the cross-talk "only one variable, either a capacitive or a magnetic variable, needs to be changed. This means a significant simplification of the equalization method compared to the previously known method, after the capacitive and magnetic couplings have been balanced The desired ratios can indeed be achieved by changing all of the variables in question, ie the capacitive couplings, the magnetic couplings, the operating capacitance and the operating inductance the operating inductance of the lines is determined by the choice of the line attenuation and the characteristic impedance and can only be changed to a small extent, an influence on the capacitive and / or magnetic couplings comes into consideration in the first place The four sizes mentioned can be based on calculations, on the basis of practical experience or on the basis of previous measurements. In general, you will first try to achieve the desired sizes on the basis of calculations and experience and then, appropriately, carry out a residual compensation on the basis of measurements on the laid cable. When carrying out the method according to the invention, all means and methods can be used with the aid of which a change in the capacitive and magnetic couplings as well as the operating capacitance and the operating inductance is possible. Such means and methods have become known several times in practice.

Ein zweckdienliches Mittel zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß der gegenseitige Abstand der Adern einer Leitung und der Abstand der Leitungen gegen die umgebenden leitenden Flächen in ein bestimmtes Verhältnis zueinander gebracht werden. Als Regel hierbei gilt, daß die Betriebskapazität näherungsweise umgekehrt proportional dem natürlichen Logarithmus des Verhältnisses von Leiterabstand zu Leiterradius ist. Die Adern können hierbei so ausgebildet werden, daß die natürliche Leitungsinduktivität unabhängig von der Betriebskapazität geändert werden kann. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, daß man jede Ader einer Leitung oder einer Leitung höherer Ordnung mit einem geschlossenen oder offenen leitenden Schirm umgibt und darauf die natürliche Leitungsinduktivität durch Änderung des Aderabstandes beeinflußt. Ein für diesen Zweck geeignetes Fernmeldekabel kann vorteilhaft in folgender Weise aufgebaut werden: Die einzelnen mit einem leitenden Schirm versehenen Adern werden lagenweise zu einem Kabel verseilt und dabei solche Adern zu einer Leitung zusammengefaßt, die die gewünschte Leitungsinduktivität ergeben. Um hierbei Induktionsstörungen zwischen verschiedenen Doppelleitungen zu vermeiden, werden vorteilhaft während der Verseilung die Adern gegeneinander gekreuzt bzw. vertauscht oder miteinander verflochten.An expedient means of practicing the method according to the invention consists in that the mutual spacing of the cores of a line and the spacing of the lines against the surrounding conductive surfaces are brought into a certain ratio to one another. The rule here is that the operating capacity is approximately inversely proportional is the natural logarithm of the ratio of conductor spacing to conductor radius. The wires can be designed in such a way that the natural line inductance is independent can be changed by the operating capacity. This is expediently done by that each wire of a line or a line of higher order with a closed or open conductive screen and on it the natural line inductance due to change the wire spacing influenced. A telecommunication cable suitable for this purpose can advantageously be constructed in the following way: The individual with a conductive screen provided cores are stranded in layers to form a cable and such cores to one Line summarized, which result in the desired line inductance. To do this, induction disorders To avoid between different double lines, the cores against each other are advantageous during the stranding crossed or interchanged or intertwined.

In der Figur ist an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, in welcher Weise ein zu Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignetes Fernmeldekabel aufgebaut werden kann. Nach der Figur sind über einen Kern 10, der aus Isolierstoff und Hohlräumen oder einem Bündel von Kabeladern besteht, no acht Adern 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 verseilt, die je mit einem leitenden Schirm 11 umgeben sind. Über dieser Verseillage liegt eine Hülle 12, die wie der Kern 10 aus Isolierstoff oder aus einer oder mehreren Verseillagen bestehen kann, und der Kabelmantel 13. Von den acht Adern werden gemäß der Erfindung die Adern 1 und 5, und 6, 3 und 7 sowie 4 und 8 je zu Leitungen bzw. die Adern 1, 5 und 3, 7 sowie die Adern 2, 6 und 4, 8 zu Vierern zusammengefaßt, wie es bereits für andere Zwecke bekanntgeworden ist. Zur Vermeidung von InduktionsstörungenIn the figure, an exemplary embodiment is used to explain in more detail the manner in which a telecommunication cable suitable for carrying out the method according to the invention can be constructed. According to the figure, eight cores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, each surrounded by a conductive screen 11, are stranded over a core 10, which consists of insulating material and cavities or a bundle of cable cores . Above this stranded layer is a sheath 12 which, like the core 10, can consist of insulating material or one or more stranded layers, and the cable jacket 13. Of the eight wires, wires 1 and 5, and 6, 3 and 7 as well as 4 and 8 each into lines or the wires 1, 5 and 3, 7 and the wires 2, 6 and 4, 8 combined to form fours, as has already become known for other purposes. To avoid induction disorders

wird die gegenseitige Lage der Adern in bekannter Weise nach einem bestimmten Plan in kurzen Abständen geändert z. B. in der Weise, daß in gleichen Abständen je zwei benachbarte Adern gegeneinander gekreuzt werden, derart, daß jede Ader bei jeder Kreuzung fortlaufend eine neue Lage einnimmt. Es können aber auch die beiden Vierer i, 5; 3, 7 und 2, 6; 4, 8 im ganzen in bestimmten Abständen gegeneinander gekreuzt werden, entweder fortlaufend in gleicher oder abwechselnd in entgegengesetzter Richtung, oder es werden in anderer Weise Adervertauschungen zur Erzielung einer genügenden Nebensprechfreiheit vorgenommen.is the mutual position of the veins in a known way according to a certain plan in short intervals changed z. B. in such a way that two adjacent at equal intervals Cores are crossed against each other in such a way that each core is continuous at each intersection occupies a new position. But it can also use the two fours i, 5; 3, 7 and 2, 6; 4, 8 in be crossed against each other at certain intervals, either continuously in the same way or alternately in the opposite direction, or veins are exchanged in some other way to achieve a sufficient one Made crosstalk free.

Es ist nicht immer erforderlich, je zwei diametral gegenüberliegende Adern zu einer Leitung zusammenzufassen, sondern die Leitungen können je nach den vorliegenden Verhältnissen aus anderen Adern gebildet werden. Dabei können sich Leitungen ergeben, deren Adern durch die übrigen Adern genügend abgeschirmt sind, so daß u. U. auf die Anordnung zusätzlicher Schirme verzichtet werden kann. Mehrere gemäß der Figur oder in ähnlicher Weise aufgebaute Verseilgruppen können zu einem Kabel zusammengefaßt werden, wie es bereits für aus ungeschirmten Einzeladern bestehende Verseilgruppen vorgeschlagen wurde, wobei die Verseilgruppen gegebenenfalls durch leitende Schirme voneinander elektrostatisch bzw. elektromagnetisch getrennt sein können.It is not always necessary to combine two diametrically opposite cores to form one cable, Instead, the lines can be formed from other wires depending on the prevailing conditions. Here you can if cables are produced whose cores are adequately shielded by the remaining cores, see above that under certain circumstances the arrangement of additional screens can be dispensed with. Several according to the figure or similarly structured stranding groups can be used to form a cable be summarized, as it is already for stranding groups consisting of unshielded individual cores has been proposed, the stranding groups possibly by conductive shields can be separated from each other electrostatically or electromagnetically.

Ein weiteres vorteilhaftes Mittel, durch das die kapazitiven und magnetischen Kopplungen beeinflußt werden, ist die Anordnung von leitenden Schirmen zwischen den sich induzierenden Leitungen. Diese Schirme brauchen sich im allgemeinen nur über ein kurzes Stück bzw. über kurze Stücke der Leitungen zu erstrecken, um bereits eine genügende Herabsetzung der kapazitiven Kopplungen zu erreichen. Die jeweilige Länge der Schirme kann durch Messung bestimmt werden. Macht man diese Schirme verhältnismäßig dick oder verwendet man für die Schirme magnetisierbare Stoffe, so können durch diese außer den kapazitiven auch die magnetischen Kopplungen beeinflußt werden. Durch Wahl der Dicke der Schirme sowie durch Auswahl der Stoffe hinsichtlich ihrer Permeabilität und ihrer Leitfähigkeit hat man es in der Hand, die kapazitiven und magnetischen Kopplungen in dem gewünschten Maße zu ändern. Ferner können die kapazitiven Kopplungen auch durch Einschaltung von Zusatzkondensatoren geändert, und zwar je nach den vorliegenden Verhältnissen vergrößert oder verkleinert werden. In entsprechender Weise können die magnetischen Kopplungen durch Zusatzspulen, die die auszugleichenden Leitungen miteinander koppeln, geändert werden. Ist zu gleicher ZeitAnother advantageous means by which the capacitive and magnetic couplings are influenced is the arrangement of conductive screens between the inducing screens Cables. These umbrellas generally only need to be extended for a short distance or to extend over short lengths of the lines to achieve a sufficient reduction in the to achieve capacitive coupling. The respective length of the screens can be determined by measuring to be determined. Do you make these screens relatively thick or use them for the screens magnetizable substances, so besides the capacitive also the magnetic couplings are influenced. By choosing the thickness of the screens as well as by Selection of the substances in terms of their permeability and conductivity is done in the Hand to change the capacitive and magnetic couplings to the desired extent. Furthermore, the capacitive couplings can also be achieved by connecting additional capacitors changed, depending on the prevailing conditions enlarged or reduced. In a corresponding manner, the magnetic couplings can be made by additional coils that connect the lines to be compensated to one another pair, be changed. Is at the same time

sowohl eine Änderung der kapazitiven als auch der magnetischen Kopplungen erforderlich, so geschieht dies zweckmäßig durch Hinzuschalten von aus Kondensatoren und Spulen bestehenden .· Kombinationsschaltungen. Ferner können die Adern teilweise stetig belastet oder in die Adern in der an sich bekannten Weise Zusatzadern mit stetiger induktiver Belastung eingeschaltet werden.both a change in the capacitive and the magnetic couplings are required, so This is done appropriately by adding capacitors and coils. Combination circuits. Furthermore, the veins can sometimes be constantly loaded or into the veins switched on in the manner known per se additional cores with constant inductive load will.

Erfindungsgemäß kann außer der Herabsetzung des Gegennebensprechens im Zusammenhang mit dem geschilderten Verfahren ein Ausgleich des Nebensprechens zwischen den in der gleichen Richtung betriebenen Leitungen durch an sich bekannte Kreuzungsmaßnahmen vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, daß die erwähnten, für das Gegennebensprechen maßgebenden Verhältnisse nicht beeinflußt werden, im Gegensatz zu einem Nebensprechausgleich mittels Zusatzelemente.According to the invention, in addition to reducing the cross-talk in connection With the method described, a balance of the crosstalk between the in the lines operated in the same direction are made by crossing measures known per se will. This has the advantage that the mentioned, for the two-way crosstalk decisive conditions are not influenced, in contrast to a crosstalk compensation by means of additional elements.

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Claims

Patent claims:

1. Method of reducing the result of capacitive and magnetic couplings resulting crosstalk in telecommunication cables for carrier frequency four-wire operation, characterized in that the inducing lines Ratio of capacitive couplings to magnetic couplings equal or made approximately equal to the ratio of · operating capacitance to operating inductance without compensating for the couplings.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio between the distance between the cable and the conductive surface surrounding the cable (shield or neighboring lines) and the mutual spacing of the cores of a line is increased so far beyond the usual extent that the operating capacity is approximately inversely proportional to the natural logarithm of the ratio of conductor spacing to conductor radius, however is independent of the presence of the conductive surface surrounding the line.

3. The method according to claim 1, characterized in that the wires of the lines or higher order lines are designed so that the natural line inductance can be changed regardless of the operating capacity.

4. The method according to claim 3, characterized in that the wires with conductive Shields are surrounded and the natural line inductance is changed the wire spacing is influenced.

5. The method according to claim 1, characterized in that to change the magnetic or capacitive couplings, or both couplings at the same time, means and measures known per se are used.

Det are, like the arrangement more conductive, possibly only over a short length extending shields between the lines and the inclusion of additional coupling elements.

6. The method according to claim i, characterized in that to change the operating inductance either the wires are partially constantly loaded or additional wires in the wires be switched on with constant load.

7. A method for balancing telecommunication cables., Characterized in that apart from the reduction of the two-way crosstalk according to claim 1, a compensation of the 1 = ■ Cross-talk between lines operating in the same direction through intersections is made.

1 sheet of drawings