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Verfahren zur Beseitigung des Nebensprechens bzw. Gegennebensprechens
zwischen Stamm-und Phantomkreis in phantomausgenutzten Fernmeldeleitungen Die Erfindung
bezieht sich auf die punktweise induktive Belastung von phantomausgenutzten Fernmeldeleitungen,
bei denen in hekannter Weise durch Zusammenfassung zweier Leitungen, die als Stammleitungen
bezeichnet werden, ein Phantomkreis gebildet wird. In solchen Fernmeldesystemen
haben scho#n geringe Unsymmetrien ein Ne#bensprechen zwischen dem Phantomkreis und
den Stammleitungen zur Folge. Diese Unsyrnmetrien können als Induktivitäts-, Widerstands-,
Kapazitäts- oder Ableitungsunsyminetrien zwischen den verschiedenen Elementen des
Übertra.,ungssystems auftreten. Das Gesamtnebensprechen ist die Summe der durch
diese verschiedenen Unsymmetrien hervorgerufenen Nebensprechstörungen und ändert
sich infolge der verschiedenen Größen dieser Unsvmmetrien sehr stark sowohl vom
nahen Ende- bis zum fernen Ende der Leitung als auch mit der Frequenz. Bei einer
Belasttingseinlieit, die sowohl Phantom- als auch Stammspulen umfaßt, können die
Induktivitäts- und Widerstandsunsvnimetrien durch die Einschaltung von Induktivitäten
und Widerständen kompensiert werden, die an geeigneten Stellen bzw. in Reihe mit
den Windungen angeordnet sind. Diese Unsymmetrien werden allgemein als Reihenunsymmetrien
bezeichnet. Die Hauptkapazitätsunsymmetrien treten als Querunsymmetrien zwischen
den Windungen einerseits und dem Spulenkern oder dem Gehäuse andererseits auf, wobei
das Gehäuse im allgemeinen Erdpotential besitzt.
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Es wurden bereits Verfahren vorgeschla# gen, durch besondere Wicklungsanordnungen
und sorgfältige Prüfverfahren eine Kompensierung der Quer- und Reihenunsymmetrien
bis zu einer großen Genauigkeit zu erzielen.
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Es ist ferner bekannt, zur Beseitigung des Cbersprechens bei Ferntneldeanlagen
die kapazitiven Unsymmetrien der einzelnen Adern oder Spulen durch zusätzlich angeordnete
Kondensatoren auszugleichen. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen jeder Ader
bzw. Spule und Erde und gegebenenfalls auch zwischen den einzelnen Adern ein Kondensato,r
eingeschaltet wird, so daß das ganze
Leitungssystem vollständig
gleiche Kapazitätswerte der einzelnen Adern gegen Erde und gegebenenfalls auch der
einzelnen Adern. untereinander besitzt.
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Durch die Erfindung wird das Nebensprechen durch eine neue und einfache
Ausgleichsmethode auf praktisch vernachlässigbare kleine Werte herabgesetzt. Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung des Nebensprechens bzw. Gegennebensprechens
zwischen Stamm- und Phantomkreis in phantomausgenutzten Fernmeldeleitungen, das
durch Unsymmetrien einer Phantombelastungseinheit, #ei der alle Windungen denselben
Wicklungssinn haben, hervorgerufen wird, und besteht darin, daß die Querunsymmetrien
durch Einschalten eines vorzugsweise komplexen Widerstandes zwischen einem Leiter
eines Leitungspaares und Erde ausgeglichen werden. Für besonders hohe Anforderungen
können die Längsunsyminetrien in bekannter Weise -noch durch Einschalten eines Widerstandes
(vorzugsweise ebenfalls komplexer Art) in Reihe mit einem Leiter eines Leitungspaares
ausgeglichen werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein vollständiger
Ausgleich der Unsymmetrien der einzelnen Adern gegeneinander und der einzelnen Adern
gegen Erde von Phantornkreis und Stammleitungen erzielt werden kann nur durch Einschalten
eines Widerstandes zwischen einem Leiter eines Leitungspaares und Erde. Es ist somit
nicht wie bisher notwendig, dieUnsymmetrien jeder Ader und jeder Spule besonders
auszugleieben. Außerdem besitzt das Ausgleichsverfahren gemäß der Erfindung den
großen Vorteil, daß bei dem Ausgleich der Unsyminetrien zwischen der einen Stainnileitung
und der Phantomleitung die Kapazitätsverhältnisse zwischen der anderen Stammleitung
und der Phantomleitung nicht beeinflußt bzw. gestört werden.
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Gemäß der Erfindung werden die Nebensprechunsymmetrien einzeln und
damit das Gesaintne#ensprechen auf vernachlässigbar kleine Werte in einer einfachen
und besonders wirtschaftlichen Art und Weise verringert. Ein besonderes Merkmal
der Erfindung ist die Herabsetzung sowohl des Nebensprechens als auch des Gegennebensprechens
auf vernachlässigbar kleine Werte für einen größeren 1-#'requenzbereich, als es
bisher möglich war. Auch wird eine vollständigere Kompensation der Unsvmi-netrien,
die das Nebensprechen VerursaAen, erreicht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i und :2 näher erläutert.
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Die Fig. i zeigt eine schematische Darstellung der Wind.ungen und
Leitungsverbindungen einer Phantombelastungseinlieit. Die Fig. 2 gibt schematisch
die Schaltung der INTebensprechnießbrücke wieder, mit welcher ein Prüfverfahren
gemäß der Erfindung durchgeführt wird.
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Fig. i zeigt die verschiedenen Spulei,-wicklungen einer vollständigen
Phantombelastungseinheit, die aus zwei Stammspuleii 12 und 13 für die Stammleitungen
io und ii und aus einer Phantomspule 15 besteht. ;.,3 stellt den Kern der Stammleitungsspule
12 dar, 24 den Kern der Stammleitungsspule 13
und 25 den Kern der Pliantomkreisspule
15. 26 bezeichnet das Gehäuse der Phantomspule. Die Phantomspule- 15
enthält vorzugsweise einen ringförmigen Kern, der an seinem Umfang in vier gleiche
Wicklungsabschnitte oder Quadranten geteilt ist. In jedem Quadranten ist eine über
dem Kern liegende Innenwick-Jung (mit Index i und :2 bezeichnet, z. B.
A, A.) und eine Außenwicklung angeordnet, die ül;#r die Innenwicklung
gewickelt ist (mit Index 3 und 4 bezeichnet, z. B. As, AJ.
Die Wicklungen sind auf dieQuadranten in alphabetischer Reihenfolge um den Kern
verteilt, und zwar die Wicklungen A, A".und As, A,
in
dem einen Ouadranien, die Wicklungen B, B. und B3, B, im nächsten
Quadranten usw. ber Index i (z. B. A,) bezeichnet das innere Ende einer Innenwicklung,
der Index 3
(z. B. As) das innere Ende einer Außenwicklung.
Die Indizes 2 und 4 bezeichnen die äußeren Enden der Wicklungen. Auf der Phanto,inspule
in Fig. i sind alle Wicklungen auf dem Spulenkern in derselben Wicklungsrichtung
aufgebracht, was einen '#;orteil in der Herstellung bedeutet, da die Spulen in der
Maschine ohne Umkehrung gewickelt werden können.
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Die wichtigsten Querkapazitäten zwischen den verschiedenen Wicklungen
sowohl bei den Stammspulen als auch bei den Phantomspulert sind in der Fig. i durch
schwach punktierte Kondensatoren zwischer den verschiedenen Wicklungen oder zwischen
den Wicklungen und dem Kern bzw. dem geerdeten Gehäuse eingezeichnet. Die Kapazitäten
zwischen den Wicklungen treten hauptsächlich zwischen der äußeren Lage einer Innenwicklung
und der inneren Lage einer Außenwicklung auf, z. B. zwischen den Windungen nahe
dem Ende A. und den Windungen nahe dem Ende As, wie in der
Fig. i gezeigt.
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Es ist erwünscht, daß eine Belastungseinheit sowohl hinsichtlich des
Nebensprechens als auch hinsichtlich des Gegennebensprechens ausgeglichen ist, damit
die gleiche Belastungseinheit unterschiedslos in Übertragungskreisen verwendet werden
kann, in denen beide Arten des Nebensprechens vorkommen.
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Nimmt man im Ersatzschaltbild einer mit einer Phantombelastungseinheit
versehenen
Leitung die Kopplungsstelle in der Mitte (i =:2 X) an,
so ergeben sich folgende drücke: Für das Nebensprechen
für das Ge-eirnebensprechen
In diesen Formeln bedeuten U" die Spanming am Anfang der störenden Leitun-, Z#,
den Wellenwiderstand am Ende der gestörten Leitung, R den Abschlußwiderstand der
',estörten Leitung, die Indizes i und 2 beziehen sich auf die störende bzw. gestörte
Leitun die Iii.dizesa und e auf den Anfan -bzw. (las Ende der Leitung.
y bedeutet die Dämpfung der Leitung, k, und 1? die kapazitive bzw.
die magnetische Kopplung zwischen den beiden Leitungen an einer vom Anfang der Leitung
um das Stück.r entfernten Stelle.
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Sobald nun die kapazitive Kopplung zwischen Stamm und Vierer durch
den Ausgleich gemäß der Erfindung verschwindet, P" also = o wird, ergeben
sich für das Nebensprechen und Gegennebensprechen gemäß obigen Formeln gleiche Beträge.
Da die kapazitive Kopplung k, die magnetische Kopplung b", bedeutend überwiegt-,
nehmen die Ausdrücke für das Nebensprechen und Gegennebensprechen bei Verschwinden
von k,
sehr geringe Werte an.
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Für die Kapazitätsunsvinmetrien ergeben sich folgende Werte, wenn
P der Phantomkreis, S, die eine Stammleitung find S, die andere
Stammleitung bedeutet: Zwischen
Dabei bezeichnen CAC, CI)A, CBc und, CBD die Kapazitätsunsvnii-netrien zwischen
den entsprechenden A, B, C
und 1) in Fig. i und
CAG, CCG und CDG die Kapazitäten der entsprechenden Leitungswicklungen zu
Erde. Beim Ausgleich dieser Erdkapazitäten wird mir der letzte Ausdruck in jeder
der Gleichungen für die Unsymnietrien zwischen Phantoin- und Stainmieitung ,gelndert,
da ja diese Werte in den anderen Ausdrücken nicht vorkommen. Überdies sind in den
Gleichungen für die Unsymnietrien zwischen P und S, in dein Ausdruck, der
die Erdkapazitäten enthält, keine Werte'vorhanden, die in der Gleichung der Unsymmetrien
zwischen P und S., vorkommen, so daß beim Ausgleich dieser Werte die
Unsymmetrie zwischeu P und S, unabhängig von der Unsvininetrie zwischen P
und S. b beeinflußt weiden kann.
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Entsprechend Fig. i wird zum Kapazitätsnusgleich ein Kondensator i0
passender Größe zwischen der einen Seite der Leitung und Erde geschaltet. Dadurch
wird eine Kapazitätsunsyminetrie, die zwischen der anderen Seite der Leitung und
Erde vorhanden und in Fig. i als Kondensator 16' angedeutet ist, ausgeglichen.
Ableitungsunsymmetrien, in Fig. i init 17' bezeichnet, werden dadurch ausgeglichen,
daß man eine kleineAb:leitung17 (hoher Widerstand) zwischen die andere Leitung und
Erde schaltet. Die Kapazität 16 und der Widerstand 17 können entweder zwischen
dcii Klemmen der Staininspule und Erde oder den Klemmen der Phantomspule und Erde
oder zwischen der Verbindungsstelle der Stamm-und Phantornspule und Erde angeordnet
werden.
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Im folgenden wird an Hand der Fig. 2 das Verfahren zum Ausgleich der
Unsymmetrien beschrieben. -.Mittels der schematisch gezeichneten Nebensprechmeßbrücke
wird die Belastungseinheit gemessen und ausgeglichen, um die Unsvminetrie der komplexen
Querleitwerte, d. li. die Querkapazitäts- uni Ableitungsunsymmetrie, auf
Null zu vermindern. Zu diesem Zweck wird der Schalter 22 -eschlo-,;seij, der die
Wicklungen in allen vier Leitungen überbrückt. Ein Prüfstrom geeigneter Frequenz,
der vom Generator 18 Igeliefert wird, fließt durch die Widerstandszweige der Brücke.
Da die Reilienimpedanzen der verschiedenen Wicklungen jetzt überbrückt sind, zeigen
die Anzeigeinstrumente 20 und 21 nur die Ouerunsvinmetrien an. Bei den Anzeigeinstrumenten
20 und 21 können variable Kapazitäten, z. B. ein drehbarer Dreiplattenkondensator
mit geerdeter -.Mittelplatte, angeordnet werden, so daß der Betrag der Kapazitätsunsvmmetrie
durch Einstelliing des Drehlzolidensators auf kleinste Indikatorablesung bestimmt
werden kann. Darauf wird-, wie die Fig. i zeigt, der Kondensator 16 eingeschaltet,
der die erforderliche Kapazität zur Kompensierung der Unsymmetrien aufweist. Das
durch dieses Verfahren erhaltene Stromminimum am Anzeigeinstrument ist für den vorliegenden
Zweck genügend klein. Wenn
ein noch kleineres Minimum erwünscht
ist, wird eine Ableitung 17 zwischen der einen Seite der einen oder beideLeitungen
undErde geschaltet, wie die Fig. i zeigt. Auf diese Weise kann die Ableitungsunsymmetrie
praktisch auf Null reduziert werden.
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Der Schalter 22 wird nun geöffnet und eine Prüfung der Gesamtnebensprechunsymmetrien
durchgeführt, welche, nachdem der beschriebene Querausgleich vorgenommen ist, aus
den in Rele liegenden Induktivitäts- und Widerstandsunsvmmetrien bestehen. Die Beträge
der Reih#ninduktivitäten und -widerstände, die in die eine oder, die andere Seite
jeder Leitung eingeschaltet werden müssen, um einen Ausgleich der Unsynimetrien
herbeizuführen ', können durch einstellbare Induktivitäten und Widerstände, die
in Reihe mit der Leitung an einem Punkte links vom Anschluß des Anzeigekre-Ises
2o und 21 (Fig. 2) angeschlossen sind, bestimmt werden. Die für diesen Zweck verwendeten
variab#len Induktivitäten sind bekannt. Nachdem die erforderliche Induktivität und
der erforderliche Widerstand in die passenden Seiten der Leitung eingeschaltet sind,
wird praktisch eine Nullablesung am Anzeigeinstrument erreicht, womit das Verfahren
zum Ausgleich des Systems beendet ist.
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An einemAusführungsbeispiel wurden nach dem Verfahren der Erfindung
folgende Resultate erhalten: Ein Obertragungssystetnmit dreiBelastungseinheiten
ergab ein durchschnittliches Nebensprechen zwischen der Phantom- und Stammleitung
von 9,6 Nebenspredheinheiten vor dem Ausgleich. Nach dein Ausgleich der Querkapazitätsunsyl-nmetrien
gemäß dem beschriebenen Verfahren betrug das Nebensprechen 21,7 Einheiten.
Durch geeigneten Reihenwiderstandsa,usgleich verminderte sich das Nebensprechen
auf o,5 Einheiten. Durch das Einschalten einer Ableitung zwischen Leitung und Erde
verminderte sich das Nebensprechen auf 0,3- Einheiten, welches der en-dgültige
Wert sowohl für das Nebensprechen als auch für das Geggennebensprechen war. Außerdem
wurde festgestellt, daß durch diese Ausgleichsmaßnahmen die Frequenzabhängikeit
des Nebensprechens für das gesamte Sprechfrequenzband wirksam vermieden werden kann.
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Das im vorhergehenden nicht besprochene Ob#ersprechen von Stamm zu
Stamm kann durch an sich bekannte Verfahren auf genügend kleine Werte gehalten.werden.
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Das Verfahren, das nach der Erfindung zum Ausgleich der Querunsymmetrien
der Phantomspule diente, kann auch vorteilhaft zum Ausgleich einer Gesamtheit von
Belastungsspulen und Anschlußkabel verwendet werden. Hierbei wird der Prüfstrom
an den von den Spulen entfernten Enden des Anschlußkabels angeschlossen. Das Anschlußkabel
ist in Fig. i durch punktierte Linien, die von den Belastungsspulen zu den eigentlichen
Leitungen io, i i führen, eingezeichnet.
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Z. B. kann in einem Pupinspulenkasten, bei dem die Spulen am Deckel
aufgehängt sind, die Gesamtheit der Spulen -und Anschlußkabel außerhalb des Spulenkastens
ausgeglichen werden, indem die Messung der Unsymmetrien der Spulen und Anschlußkabel
in der beschriebenen Weise vorgenommen wird und die zur Kompensierung notwendigen
Kapazitäten, Widerstände und Induktivitäten an den Anschlußklemmen der entsprechenden
Belastungseinheit angeschlossen werden. Hierauf wird die gesamte Spuleneinheit wieder
in den Spulenkasten eingesetzt. Auf diese Art und Weise werden sowohl die
'LTnsvi-nmetrien der Anschlußkabel als auch die Ünsvinmetrien der Belastungsspulen
kompensiert.