DE643016C

DE643016C - Process for reducing the cross-talk caused by the magnetic longitudinal fields in neighboring telecommunication lines

Info

Publication number: DE643016C
Application number: DES108728D
Authority: DE
Inventors: Ernst Fischer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1933-03-18
Filing date: 1933-03-19
Publication date: 1937-03-23

Description

Verfahren zur Verminderung des durch die magnetischen'Irängsfelder in benachbarten Fernmeldeleitungen hervorgerufenen Nebensprechens Um die Störungsfreiheit der Übertragungsleitungen eines Ein- oder Mehrfachfernmeldekabels zu erhöhen, gleichgültig, ob die Störungen von benachbarten Leitungen oder von außerhalb des Kabels liegenden Störquellen herrühren, war man bemüht, die kapazitiven und magnetischen Unsymmetrien der Übertragungsleitungen möglichst klein zu machen. Bereits bei der Herstellung der Adern bzw. Doppeladern und des Kabels selbst achtete man auf die Erzielung kleiner Unsymmetrien. Etwaige restliche Unsymmetrien wurden durch nachträgliche Ausgleichsmaßnahmen in an sich bekannter Weise ausgeglichen. Es hat sich aber insbesondere bei der Übertragung von Strömen sehr hoher Frequenz gezeigt, daß trotz der Sorgfalt, die man auf dieHerabsetzung der kapazitiven und rnagnetischen Unsymmetrien während der Herstellung und durch nachträgliche Ausgleichsmaßnahmen legte, dennoch Störungen auftraten. Dies ist bekanntlich eine Folge der in erster Linie bei der Hochfrequenzübertragung in störender Weise in Erscheinung tretenden magnetischen Längsfelder.Method for reducing the through the magnetic'Irängsfelder crosstalk caused in neighboring telecommunication lines To ensure freedom from interference to increase the transmission lines of a single or multiple telecommunication cable, regardless of whether the interference from neighboring lines or from outside the cable From sources of interference, efforts were made to reduce the capacitive and magnetic asymmetries to make the transmission lines as small as possible. Already during the production of the cores or twin cores and the cable itself, attention was paid to making them smaller Asymmetries. Any remaining asymmetries were compensated for by subsequent compensatory measures balanced in a manner known per se. It has, however, particularly in the case of transmission of very high frequency currents have shown that despite the care taken on the depletion the capacitive and magnetic asymmetries during manufacture and through Subsequent compensatory measures were taken, but disruptions occurred. This is well known a consequence of the disturbance primarily in the high frequency transmission appearing magnetic longitudinal fields.

Die bisher bekannten Vorschläge über die Herabsetzung der durch magnetische Längsfelder entstehenden Störungen liefen darauf hinaus, das magnetische Längsfeld in jeder einzelnen Ader klein zu machen. So sollte das magnetische Längsfeld bei einer Krarupader dadurch klein gemacht werden, daß die in mehreren Schichten aufgebrachten Belastungswicklungen abwechselnd entgegengesetzte Wicklungsrichtung erhalten und so bemessen sind, daß das magnetische Längsfeld der Ader ganz oder nahezu gleich Null ist. Ferner ist es bei einem einadrigen Seekabel bekannt geworden, die konzentrisch angeordnete leitende Außenhülle, die aus je einer Lage von Bewehrungsdrähten und zusätzlichen Rückleiterdrähten besteht, so zu bemessen bzw. auszubilden, daß kein Längsfeld entsteht. Zu diesem Zweck sollen die den Rückstrom führenden Bewehrungsdrähte und Rückleiterdrähte in entgegengesetzter Richtung und mit einem bestimmten Schlag verseilt werden, um zu vermeiden, daß das Längsfeld des Außenleiters schädlicheWirbelströme im Innenleiter erzeugt.The previously known proposals about the reduction of the magnetic Disturbances arising from longitudinal fields resulted in the magnetic longitudinal field to make it small in every single vein. So the longitudinal magnetic field should be at a Krarupader can be made small in that the applied in several layers Load windings alternately receive opposite winding directions and are dimensioned so that the longitudinal magnetic field of the wire is completely or almost the same Is zero. It has also become known in a single-core submarine cable that concentrically arranged conductive outer sheath, each consisting of a layer of reinforcing wires and additional return wires is to be dimensioned or designed so that no Longitudinal field is created. For this purpose, the reinforcing wires carrying the return current should be used and return wires in opposite directions and with a certain lay be stranded in order to prevent the longitudinal field of the outer conductor from damaging eddy currents generated in the inner conductor.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die bekannten, an den einzelnen Adern vorgenommenen Maßnahmen die magnetischen Längsfelder hinsichtlich ihrer Störwirkungen nur teilweise kompensiert werden. Bei den bekannten Vorschlägen bleiben nämlich diejenigen Längsfelder unberücksichtigt, die nach der Fertigstellung der Doppelleitungen (konzentrische Leitungen oder verdrillte Adergruppen) vorhanden sind und insbesondere durch ungleichmäßige. Zusammenfassung der Adern oder durch Bauart der Doppelleitungen verursacht weg Auf Grund dieser Erkenntnis wird zw' . Verminderung des durch die niagnetiscFxe r` Längsfelder in benachbarten Fernmeldeleii` tungen hervorgerufenen Nebensprechens in für die Übertragung von Strömen hoher Frequenz benutzten Fernmeldekabeln, bei denen gegebenenfalls das durch kapazitive und magnetische Kopplungen bedingte 'Nebensprechen ausgeglichen ist, so verfahren, daß erfindungsgemäß die magnetischen Längsfelder der Fernmeldeleitungen nach deren Herstellung zunächst durch Messung ermittelt und darauf durch Anwendung zusätzlicher Ausgleichsmaßnahmen oder Ausgleichsmittel vermindert werden.The invention is based on the knowledge that the known measures taken on the individual cores only partially compensate for the interfering effects of the magnetic longitudinal fields. The known proposals do not take into account those longitudinal fields which are present after the completion of the double lines (concentric lines or twisted wire groups) and in particular due to irregular ones. Summary of the wires or through Design of the double lines caused away On the basis of this knowledge, zw '. Reduction of the niagnetiscFxe r` Longitudinal fields in neighboring telecommunications facilities crosstalk caused in communications cables used for the transmission of high frequency currents, in which the 'crosstalk caused by capacitive and magnetic couplings is compensated, if necessary, so proceed that according to the invention, the magnetic longitudinal fields of the communications lines after their production first determined by measurement and then by application additional compensatory measures or compensatory funds are reduced.

Im folgenden wird an Hand einiger Beispiele gezeigt, wann störende Längsfelder auftreten und in welcher Weise diese gemäß der Erfindung vermindert bzw. kompensiert werden können.In the following, some examples are used to show when disruptive Longitudinal fields occur and how they are reduced according to the invention or can be compensated.

In der Fig. i wird gezeigt, unter welchen Umständen bei normal verdrillten Doppelleitungen Längsfelder auftreten können. io ist eine Doppelleitung einer Kabellänge 12 und i i die Doppelleitung einer Kabellänge 13. Die Doppelleitung io besteht aus den Adern a und b, die Doppelleitung i i aus den Adern a' und b'. Es wird nun der Fall angenommen, daß die Doppelleitungen einseitig verdrillt sind, was in der Figur dadurch übertrieben zum Ausdruck gebracht ist, daß dieAdern cr und a.' sich schraubenlinienförmig inn die Adern b und b' gewickelt haben. Man erkennt, daß die Übertragungsströme sowohl in der Doppelleitung io als auch in der Doppelleitung i i ein Längsfeld erzeugen. Eine regenseitige Kompensation der Längsfelder (l er Doppelleitungen io und i i wird nun gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man an der Verbindungsstelle der Kabellängen 12 und 13 die Ader a mit der Ader b' und die Ader b mit der Ader a.' verbindet. Die Feststellung, welche Adern jeweils miteinander zu verbinden sind, erfolgt erfindungsgemäß zum Beispiel in folgender Weise: Das eine Ende der zu messenden Doppelleitung wird kurzgeschlossen, an das andere Ende wird eine Wechselstromquelle angeschlossen und mittels einer über die Doppelleitung geschobenen Meßspul,f, an die eine Meßvorrichtung, beispielsweise ein Hörer mit vorgeschaltetem Verstärker angeschlossen ist, die Stärke und gegebenenfalls die Richtung des Längsfeldes der Doppelleitung gemessen. Die Meßspule kann die gleiche Länge wie die Doppelleitung erhalten, so daß durch eine Messung das Längsfeld der Doppelleitung bestimmt werden kann. Zweckmäßig wird man aber zur Ermittlung des Längsfeldes eine kürzere Meßspule verwenden und mehrere ,kürzere ausführen und auf Grund der ge-#_@essenen @N'erte das Längsfeld für die gesamte Längc bestimmen. Die Messung des Längsfeldes kann noch weiter dadurch vereinfacht werden, daß man die Doppelleitung spulenartig auf eine mit einer zentralen Bohrung versehene Trommel, z. B. eine Kabeltrommel, wickelt und die Meßspule so anordnet, daß die Windungen dieser Meßspule die Windungen der Doppelleitung umschließen.FIG. I shows the circumstances under which longitudinal fields can occur with normally twisted double lines. io is a double line of a cable length 12 and ii is the double line of a cable length 13. The double line io consists of the wires a and b, the double line ii of the wires a ' and b'. The case is now assumed that the double lines are twisted at one end, which is exaggeratedly expressed in the figure by the fact that the cores cr and a. ' have wound themselves helically in the wires b and b '. It can be seen that the transmission currents generate a longitudinal field both in the double line io and in the double line ii. A rain-side compensation of the longitudinal fields (l er double lines io and ii is now achieved according to the invention by connecting the wire a with the wire b ' and the wire b with the wire a.' At the junction of the cable lengths 12 and 13. The determination of which wires are to be connected to one another is carried out according to the invention, for example, in the following way: One end of the double line to be measured is short-circuited, an alternating current source is connected to the other end and connected to the measuring coil, f, via the double line a measuring device, for example a receiver with an upstream amplifier, is connected to measure the strength and possibly the direction of the longitudinal field of the double line. The measuring coil can have the same length as the double line, so that the longitudinal field of the double line can be determined by a measurement but use a shorter measuring coil to determine the longitudinal field and carry out several, shorter ones and, on the basis of the measured values, determine the longitudinal field for the entire length. The measurement of the longitudinal field can be further simplified by placing the double line in a coil-like manner on a drum provided with a central bore, e.g. B. a cable drum, winds and the measuring coil is arranged so that the turns of this measuring coil enclose the turns of the double line.

Das Meßverfahren wird an Hand der Fig. 2 näher veranschaulicht. 20 ist die zu messende Doppelleitung, die um eine Trommel 21 gewickelt ist. Die Trommel ist mit einer zentralen Bohrung 22 versehen, durch die die Meßspule 23 hindurchgeführt ist. Die Win-(lungen der Meßspule 23 umschließen alle Windungen der Doppelleitungen, so daß mit einer Messung (las Längsfeld der Doppelleitung angenähert ermittelt werden kann'. Es können aber auch zwei oder mehrere Messungen ausgeführt werden, indem man die Meßspule um die Trommelachse dreht und das gesamte Längsfeld ermittelt. Die Wicklungsenden der Meßspule 23 sind an eine Meßvorrichtung 24. geführt, die eine Ermittlung der gemessenen Werte gestattet. Zur Messung des Längsfeldes wird zweckmäßig ein Strom benutzt, dessen Frequenz mit der Frequenz der Übertragungsströme übereinstimmt. Ergibt die Messung, daß die Längsfelder der beiden miteinander zu verbindenden Doppelleitungen gleich groß sind, so lassen sie sich erfindungsgemäß durch Kreuzung der Adern der Doppelleitungen an der Verbindungsstelle der Kabellängen kompensieren.The measuring method is illustrated in more detail with reference to FIG. 20th is the double wire to be measured, which is wound around a drum 21. The drum is provided with a central bore 22 through which the measuring coil 23 is passed is. The turns of the measuring coil 23 enclose all turns of the double lines, so that with a measurement (the longitudinal field of the double line can be approximated can'. However, two or more measurements can also be carried out by the measuring coil is rotated around the drum axis and the entire longitudinal field is determined. The winding ends of the measuring coil 23 are guided to a measuring device 24, which the measured values can be determined. To measure the longitudinal field expediently a current is used, its frequency with the frequency of the transmission currents matches. If the measurement shows that the longitudinal fields of the two to each other connecting double lines are the same size, so they can be according to the invention by crossing the wires of the double cables at the junction of the cable lengths compensate.

Bei einem aus mehreren Doppelleitungen bestehenden Kabel werden die Längsfelder der Doppelleitungen vor Aufbringung des Bleimantels, vorteilhaft aber -vor der Verseilung der Doppelleitungen zur Kabelseele, gemessen und auf Grund der gemessenen Werte solche Doppelleitungen miteinander verbunden, die gleich große Längsfelder haben, und zwar derart, daß sich die Längsfelder kompensieren. Wird als Kabelmantel ein Mantel aus Isolierstoff benutzt, was bei Hochfrequenzkabeln zwecks Verminderung der Wirbelstromverluste von Vorteil sein kann, so können die Längsfelder auch nach Aufbringung des Kabelmantels gemessen werden.In the case of a cable consisting of several double lines, the Longitudinal fields of the double lines before application of the lead jacket, but advantageous -before stranding the double wires to the cable core, measured and based on the measured values such double lines connected to each other that are of the same size Have longitudinal fields in such a way that the longitudinal fields compensate each other. Will A sheath made of insulating material is used as the cable sheath, which is the case with high-frequency cables can be advantageous for the purpose of reducing the eddy current losses, so the Longitudinal fields can also be measured after the cable jacket has been applied.

Außer bei dem vorstehend beschriebenen Fall einer normal verdrillten Doppelleitung können auch bei konzentrischen Doppelleitungen stiireii(ie magnetische Längsfelder auftreten. Dies rührt daher, daß es fabrikations= mäßig schwierig ist, mit Rücksicht auf den Skineffekt und auf die Herabsetzung der Wirbelstromverluste die aus einer Anzahl von dünnen Drähten und/oder Bändern bestehenden Innen- und Außenleiter so herzustellen, daß das magnetische Längsfeld gleiche oder annähernd gleich Null ist. Gemäß der Erfindung wird das Längsfeld der konzentrischen Doppelleitung nach einem der oben angegebenen Verfahren gemessen und ein Zusatzelement hinzugeschaltet, das ein gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes magnetisches Längsfeld hat.Except for the normal twisted case described above Double lines can stiireii (ie magnetic Longitudinal fields occur. This is due to the fact that it is fabrication-like is difficult in view of the skin effect and the reduction in eddy current losses consisting of a number of thin wires and / or ribbons inside and outside Establish outer conductors in such a way that the longitudinal magnetic field is the same or approximately equals zero. According to the invention, the longitudinal field of the concentric double line measured according to one of the methods specified above and an additional element connected, which has an equally large but oppositely directed longitudinal magnetic field.

In der Fig.3 ist beispielsweise ein für diesen Zweck geeignetes Gegenkopplungselement dargestellt. Das Gegenkopplungseleinent besteht in ähnlicher Weise wie die konzentrische Doppelleitung aus einem zentralen Leiter 3o und einem um diesen schraubenlinienförmig gewickelten Leiter 3 i, der an den Enden in Ringen 32 und 33 endet. Die Ringe 32 und 33 dienen dazu, um dem Leiter 31 einen festen Halt zu geben, und um den Leiter 31 mit dem Außenleiter der konzentrischen Doppelleitung zu verbinden.In FIG. 3, for example, a counter-coupling element suitable for this purpose is shown shown. The negative feedback element is similar to the concentric one Double line from a central conductor 3o and one around this helical coiled conductor 3 i, which ends in rings 32 and 33 at the ends. The rings 32 and 33 serve to give the conductor 31 a firm hold and around the conductor 31 to be connected to the outer conductor of the concentric double line.

Das Gegenkopplungselement, dessenLängsfeld bekannt ist, wird in Reihe mit der auszugleichendenDoppelleitunggeschaltet. Solche Gegenkopplungselemente können sowohl bei Einfach- als auch bei Mehrfachkabeln mit Vorteil angewendet werden. Bei Mehrfachkabeln empfiehlt es sich, die Gegenkopplungselemente ebenso wie die Doppelleitungen des Kabels selbst mit leitenden Hüllen zu umgeben, um störende Streufelder z\vischen den benachbarten Doppelleitungen zu vermeiden. Die Gegenkopplungselemente können vorteilhaft auch gegebenenfalls unter Änderung des Wicklungssinnes variabel ausgebildet werden.The negative feedback element, the longitudinal field of which is known, is in series switched with the double line to be compensated. Such negative feedback elements can can be used with advantage for both single and multiple cables. at It is recommended to use multiple cables, the negative coupling elements as well as the double cables of the cable itself to be surrounded with conductive sheaths in order to remove interfering stray fields to avoid the neighboring double lines. The negative feedback elements can advantageously also designed to be variable with a change in the winding direction, if necessary will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for reducing the crosstalk caused by the magnetic longitudinal fields in adjacent telecommunication lines in telecommunication cables used for the transmission of currents of high frequency, in which the crosstalk caused by capacitive and magnetic couplings is compensated, if necessary, characterized in that the magnetic longitudinal fields of the telecommunication lines after their production initially determined by measurement and then reduced by applying additional compensatory measures or compensatory means. ?. Method according to claim i for telecommunication cables with normally twisted double lines, characterized in that the longitudinal fields are reduced by mutual crossing of the wires of a double line, expediently at the junction of two cable lengths. 3. Compensating means for performing the method according to claim i, characterized by an optionally shielded counter-coupling element, which consists of a central conductor and a second conductor arranged helically around this and whose size can optionally be changed. d .. The method according to claim i, characterized in that to determine the size of the longitudinal field of a double line, a measuring coil is pushed over this, to which a measuring device, for example a remote receiver with an upstream amplifier, is connected. 5. Procedure. according to claim d., characterized in that, in order to determine the size of the longitudinal field of a double line, a measuring coil is pushed over this and the longitudinal field is measured in sections. 6. The method according to claim 4, characterized in that for measuring the size of the longitudinal field of a double line, this coil-like wound on a drum provided with a central bore and the measuring coil is arranged so that the turns of the measuring coil enclose the turns of the double line.