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Verfahren zum Ausgleich des reflektierten Gegennebensprechens in Hochfrequenzübertragungsanlagen
nach Patent 642 142 Das Patent 642 142 betrifft eine Hochfrequenzübartragungsanlage
unter Verwendung von konzentrischen Hochfrequenzkabeln, bei denen der Innenleiter
in mehrere symmetrisch zur Achse des Kabels angeordnete isolierte Teilleiter aufgeteilt
ist und damit die Form einer verdrillten symmetrischen Leitung, z. B. einer Sternviererleitung,
erhält.. Nach dem Hauptpatent soll sowohl der konzentrische und unsymmetrische übertragungsstromkreis
als auch der aus dem aufgeteilten Innenleiter gebildete symmetrische übertragungsstromkreis
für die Übertragung von Hochfnequenzströmen bis etwa i ooo ooo Hz und gegebenenfalls
darüber ausgenutzt werden. Auf diese Weise wird ein besonders wirtschaftliches Hochfrequenzübertragungssystem
geschaffen.
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Wenn, man bei einem Hochfrequenzübertragungs.system gemäß dem Hauptpatent
zwischen den über den unsymmetrischen Stromikreis übertragenen Frequenzbändern und
den über den symmetrischen Stromkreis übertragenen Frequenzbändern eine große Störungsfreiheit
erreichen will, ist es nach den bekannten Grundsätzen günstig, wenn man sämtliche
Frequenzbänder in der gleichen Richtung überträgt, da -die vorhandenen Kopplungen
und Unsymmetrien sich dann nur als Gegennebensprechstörungen auswirken. Nähere Berechnungen
zeigen sogar, daß bei einem Hocbfrequenzkabel gemäß dem Hauptpatent die Gegennebensprechdämpfung
zwischen dem unsymmetrischen und dem symmetrischen Stromkreis verhältnismäßig groß
ist. Dies ist, wie die Berechnungen ergaben, eine Folge davon, daß die Wirkungen
der magnetischen und kapazitiven Kopplungen, die durch unsymmetrische Lage der Teilleiter
entstehen, sich hinsichtlich des Gegennebensprechens am Kabelende gerade aufheben.
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Trotz dieser Verhältnisse gelingt es nicht, das Gegennebensprechen
auf einen genügend kleinen Wert herabzudrücken, und zwar deshalb nicht, weil. selbst
bei sorgfältiger Fa;-brikia,tian kleine Unterschiede in den Betriebskapazitäten
,der einzelnen Fabrikationslängen sich nicht ganz vermeiden lassen, so daß an den
Stoßstellen der Fabrikationslängen reflektierte Wellen @entstehen, die ein Nebensprechen
zur Folge haben. Infolge der umgekehrten Energierichtung der reflektierten Wellen
wirkt sich dieses Nebensprechen am Ende des Kabels aus, bedeutet also Gegennebensprechen.
Im folgenden wird das durch Reflexionen an den Stoßstellen !der einzelnen
Fabrikationslängen
hervorgerufene -Nebensprechen als reflektiertes Gegennebensprechen bezeichnet. Außer
dein reflektierten Gegen-, nebensprechen können durch dielektrische U nsymmetrien,
z. B. durch unsymmetriscl3@ Lagerung der Abstandhalter, d.li. durch Kä::-_' pazitätsunsymmetrien,
direkte Gegennebeü sprechkopplungen entstehen, die nicht durch entsprechende magnetische
Kopplungen kompensiert werden.
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Auf Grund dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß zur Verminderung
des reflektierten Gegennebensprechens in Hochfrequenzübertragungsanlagen nach dem
Hauptpatent, bei denen die Cbertragung in beiden Stromkreisen in gleicher Richtung
erfolgt, in Abständen, die kleiner als 150"'o, vorzugsweise aber kleiner als i o
o' o der Wellenlänge sind und die den Fabrikationslängen entsprechen, außer einem
Kondensator zwischen den Adern (Hin- und Rückleitung) des symmetrischen Stromkreises
noch je ein Kondensator -zwischen den einzelnen Adern und dem konzentrischen Außenleiter
geschaltet, wobei die beiden letzteren Kondensatoren gleiche Größe haben, um die
Entstehung direkter Gegennebensprechkopplungen zu vermeiden.
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Die Einschaltung der Kondensatoren in Abständen, die kleiner als 150,'o
der Wellenlänge der Übertragungsströme sind, ist notwendig, um eine Verminderung
des reflektierten Gegennebensprechens auch tatsächlich zu erzielen, wie die im Rahmen
der Erfindung ausgeführten Berechnungen zeigen. Würde man nämlich die Kondensatoren
in verhältnismäßig großen Abständen einschalten, wie es bereits für konzentrische
Kabel mit einem normalen Innenleiter bekanntgeworden ist, so würde man hierdurch
eine Vergrößerung der Reflexionen und damit des reflektierten Gegennebensprechens
erhalten. Die berechnete Abhängigkeit des Reflexionsfaktors r vom Verhältnis der
Fabrikationslänge L zur Wellenlänge \ ist in der Fig. i der Zeichnung dargestellt.
In der Fig. i ist auf der Abszissenachse das Verhältnis
und auf der Ordinatenachse der Reflexionsfaktor r aufgetragen. Die Kurve a zeigt
die Abhängigkeit des Reflexionsfaktors r vom Verhältnis
für den Fall, daß in das Kabel keine zusätzlichen Kondensatoren eingeschaltet sind.
Die Kurve b dz-igegen zeigt die gleiche Abhängigkeit bei in bestimmten Abständen
eingeschalteten Kondensatoren. Aus der Fig. i ist zu entnehmen, daß die Einschaltung
von Kondensatoren nur dann Erfolg haben kann, wenn das Verhältnis
kleiner als o, 15 ist, d. h. es muß die Entfernung der Ausgleichspunkte und
damit die Länge der Fabrikationslängen kleiner als i 5 0'o der Wellenlänge sein.
Der praktische Erfolg ist jedoch nach den Kur-"Iy@c;.n erst dann vorhanden, wenn
die Länge 'er Fabrikationslängen weniger als ioo/o der `JVellenlänge beträgt. Wenn
beispielsweise die Forderung gestellt wird, daß der Reflexionsfaktorr durch den
Ausgleich auf etwa io% der Wellenwiderstandsschwankung reduziert werden soll, so
darf die Fabrikationslänge entsprechend der Kurve b höchstens 50/0 der Wellenlänge
sein. Das bedeutet, daß bei einer Frequenz von i oooooo Hz die Fabrikationslänge
höchstens 15 m betragen darf. Ohne Ausgleich würde aber bei der gleichen
Fabrikationslänge und bei der gleichen Frequenz entsprechend der Kurve a der Reflexionsfaktor
etwa 3o0,'o der Wellenwiderstandsschwankung betragen. Durch die erfindungsgemäß
zugeschalteten Kondensatoren wird also in diesem Fall der Reflexionsfaktor von etwa
3o% auf etwa io% herabgesetzt.
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In den Fällen, in denen infolge dielektr1-scher Unsymmetrien noch
direkte Gegennebensprechkopplungenentstellen, werden diese der weiteren Erfindung
gemäß durch einen Zusatzkondensator kleiner Größe zwischen der einen Ader und dem
konzentrischen Außenleiter ausgeglichen. Diese Zusatzkondensatoren können jedoch
in wesentlich größeren Ahständen eingeschaltet werden, da bei dem direkten Gegennebensprechausgleich
die Differenz der Phasenmasse zwischen dem unsymmetrischen und dem symmetrischen
Stromkreis maßgebend ist. Die Abstände, in denen diese zusätzlichen Kondensatoren
eingeschaltet werden, können ein Vielfaches der Fabrikationslänge betragen. Sind
die Phasenmasse des unsymmetrischen und des symmetrischen Stromkreises völlig gleich,
so -kann man die gesatrite direkte Gegennebensprechkopplung an einer einzigen Stelle
des Kabels, z. B. am Kabelende, ausgleichen.
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Die Erfindung wird an Hand der Fig.2 noch näher erläutert. Nach der
Fig.2 be# steht der Innenleiter des konzentrischen Hochfrequenzkabels aus den beiden
Adern i und 2, die miteinander verdrillt sind. 3 ist der konzentrische Außenleiter.
Um die Betriebskapazität einer Fabrikationslänge, deren Länge weniger als 150;o
der `Wellenlänge beträgt, auf den richtigen Sollwert zu bringen, werden zwischen
den beiden Adern i und 2 der Kondensator C12 und zwischen den beiden Adern i und
2 einerseits und dem konzentrischen Außenleiter 3 andererseits die KandensatOrett
C13 und C:-3 eingeschaltet. Damit durch die hinzugeschalteten Kondensatoren keine
direkten Gegennebensprechkopplungen entstehen, müssen die Kondensatoren Cif und
C.3 gleiche Größe haben. Für den Fall, daß
zwischen den Adern und
dem konzentrischen Außenleiber noch dielektrische Unsymmetrien vorhanden sind, die
direkte Gegennebensprechkopplungen zur Folge haben, kann zwischen der einen Ader
und dem konzentrischen Außenleiber in größeren Abständen noch ein kleiner Zusatzkondensator
@eingeschaltet werden, wie es beispielsweise durch den Kondensator C angedeutet
wird.
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Die Erfindung ist zwar nur an Hand eines konzentrischen Hochfrequenzkabels
erläutert worden, dessen Innenleiber als verdrillte Doppelleitung ausgebildet ist;
sie kann aber sinngemäß auch dann angewendet werden, wenn der Innenleiber eine verdrillte
Sternvierer ,-leitung ist, wobei symmetrische Stromkreise aus den beiden Stammleitungen
oder auchaus dem Phantomkreis des Sternvierers gebildet werden können.