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Röhrenzwischenverstärker für Fernsprechseekabelanlagen Die Erfindung
bezieht sich ;inf Nachrichtenübermittlung durch Draht über große Entfernungen, insbesondere
über große, schlecht zugänglicheStrecken, wie dieOzeaue. Die Erfindung soll hier
in Verbindung mit einer Tiefseekabelanlage beschrieben werden, die beispielsweise
dem Fernsprechverkehr zwischen Amerika und Europa dienen oder für Übertragungen
anderer Art benutzt werden kann.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung von Verfahren und Mitteln zur
Verstärkung der Signalenergie längs eines Übertragungsweges, beispielsweise eines
Tiefseekabels, das für Übertragung über eine lange Strecke besonders geeignet ist.
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Die vorteilhafteste Verstärkervorrichtung für Fernsprechsysteme und
verwandte Übertragungssystenie ist die Elektronenröhre. Diese Apparate wurden immer
als einpfindlieh und wenig dauerhaft angesehen. Selbst wenn einzelne Röhren mehrere
Jahre verwendungsfähig blieben, kam es vor, daß andere Röhren von demselben
Typ eine Lebensdauer von noch nicht einem Jahr aufwiesen. Wenn Röhrenverstärker
zwischen den Endstellen eines Tiefseekabels angebracht werden sollen, hat man es
bisher für notwendig gehalten, die Röhren an Stellen unterzubringen, an denen sie
zwecks Bedienung und Ausbesserung leicht zugänglich sind, beispielsweise auf natürlichen
oder künstlichen Inseln, auf - Bojen oder in Aufhängungssysteinen anderer
Art. Bei allen derartigen Einrichtungen ging man von dem Gedanken aus, daß es später
notwendig werden würde, in Zwischenräumen von einem Jahr oder weniger eine Überprüfung
der Anlage vorzunehmen und gegebenenfalls Batterien oder Röhren auszuwechseln.
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Da Anlagen der beschriebenen Art häufig überprüft und ausgebessert
werden müssen, war man bisher bestrebt, die Anzahl der Verstärkerstationen so gering
wie möglich zu machen. Bei der Anlage derartiger Verstärkersy5teme ging man ferner
von der Voraussetzung aus, daß es zweckmäßig sei, eine möglichst geringe Anzahl
Röhren zu verwenden, denn je geringer die Röhrenzahl ist, desto weniger wahrscheinlich
ist es, daß eine der Röhren versagen wird. Die bisher verwendeten Nachrichtenübermittlungssysterne
wurden deshalb mit der kleinstmöglichen Anzahl von Verstärkerstationen ausgestattet,
so daß jeder Verstärker eine so hohe Verstärkung liefern mußte, wie es mit den anderen
an die Anlage gestellten Anforderungen vereinbar war. -
Vorliegende Erfindung
stellt eine grundsätzliche Abkehr von dem bisher Bekannten dar. Die Erfindung beruht
zum Teil auf der Wahrnehmung, daß die kurze Lebensdauer einer Vakuumröhre zu einem
großen Teil darauf zurückzuführen ist, daß die Röhre
derart betrieben
wird, daß sie Beine ver-'hältnismäßig große Ausgangsleistung liefiert. Es wurde
nun gefunden, daß die Lehensdauer der Röhren stark erhöht wer den kann, wenn die
Heizfadentemperaturell und die Ausgangsenergien voll geringer'ei'I-, Größenordnung
als üblich sind. Hieraus ergibt sich wieder folgende wichtige Tatsache: i. Die von
Zeit zu Zeit erforderliche Überprüfung von Verstärkerstationen kann stark eingeschränkt
oder für die gesamte Lebensdauer eines Kabels aufgehoben werden. 2. Eine Zunahme
der Anzahl von Verstärkerstationen in einer Kabelanlage bedeutet keineswegs eine
unerwünschte Zunahme der Störmöglichkeiten, denn wenn die Lebensda#uer der Röhren
durch die oben beschriebene Betriebsweise verlängert wird, arbeitet auch jede einzelne
Röhre zuverlässiger als bisher. Es ist deshalb keineswegs unvorteilhaft, eine große
Anzahl von Verstärkern zu verwenden, die eine geringe Leistung abgeben. Außerdem
können die Verstärker so einfach gestaltet werden, daß sie mit dem Kabel verlegt
und aufgenommen werden können. Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, die Verstärker
zu einem Teil des Kabels zu gestalten. Bei bewehrten Kabeln wird gemäß der Erfindung
der Verstärker auf der Innenseite der Bewehrung untergebrächt.
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Die Erfindung umfaßt ferner die Verwendung von einfachen Verstärkern,
die beispielsweise aus einer oder zwei Röhren bestehen und nicht weiter voneinander
entfernt sind, als daß ihre Verstärkung genügt, um die Dämpfung eines benachbarten
Kabelabschnittes annähernd auszugleichen. Wenn ein Röhrenverstärker mit geeigneten
Eingangs-und Ausgangstransformatoren und Entzerrern ausgestattet ist, kann derselbe
mit einer Eingangsenergie betrieben werden, deren Höhe durch thermische Einflüsse,
Bandbreite, Verstärkerzahl und den erwünschten Abstand zwischen Signal- und Geräuschpegel
begrenzt wird. Bei einem zweckmäßigen Verstärkungsgrad und unter Berücksichtigung
der während des Betriebes eintretenden Abweichungen von den anfänglichen Arbeitsbedingungen
kann die erforderliche Ausgangleistung eines Verstärkers gemäß der Erfindung in
der Höhe von io --- 5 oder io-6 Watt liegen. Eine passende Verstärkung ohne
Modulation kann erzielt werden, wenn die der Anode zugeführte Leistung etwa la-'
oder io-2 Watt beträgt. Es ist zweckmäßig, diese Leistung bei einer verhältnismäßig
niedrigen Spannung zuzuführen, da sich hierdurch die Frage der Speisung vereinfacht.
Witd beispielsweise angenommen, daß 30 Volt die richtige Spannung für den
Anodenstromkreis ist, so würde ein Anodenstrom in der Größenordnung von io-4Amp.
benötigt werden. Wenn der Anodenstrom so niedrig ist, kann man mit einer verhältnismäßig
niedrigen #i*leizfadentemperatur auskommen. Die Ver->#rendung eines geringen Anodenstromes
be -#e##kt auch, zum mindesten, wenn es sich um Heizfäden mit besonders aufgebrachter
emittierender Schicht handelt, daß die Lebensdauer der Röhren verlängert -wird,
wenn sie mit einem Anodenstrom betrieben werden, der so gering ist, daß -der
je Längeneinheit des Heizfadens fließende Elektronenstroin klein ist. Durch
niedrige Heizfadentemperatur und geringen Anodenstrom werden auch verschiedene andere
Vorteile erzielt, indem beispielsweise die Neigung zur Gasbildung in der Röhre abnimmt
und die Oberfläche der Röhrenteile geringere Alterungsveränderungen zeigt. Dies
bewirkt wieder, daß die Röhrenkennlinien für längere Zeiträume als bisher unveränderlich
bleiben.
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Die Lebensdauer der Röhren kann noch weiter verlängert werden, wenn
die Röhrenkathoden so hergestellt und behandelt werden, daß sie einen großen Vorrat
des Materials enthalten, das die dauernde Kathodenemission erzeugt.
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Eines dieser bekannten Verfahren besteht darin, Heizfäden mit Oxydiiberzug
durch Reduktion in einem Kohlenwasserstoffgas, z. B. Methan, zu aktivieren. Nach
einem anderen Verfahren wird der Heizfaden mit einem Stoff überzogen, der Barium,
Strontiuni und Nickelcarbonate enthält. Das Barium und das Strontium werden in Oxyde
und das Nickelcarbonat wird in freies Nickel umgewandelt. In beiden Fällen nimmt
die Menge des in der Kathode aufgespeicherten emittierenden Materials
(d. h. des Bariums) zu. Eine Röhre, die nach den erwähnten Verfahren hergestellt
ist und mit niedriger Heizfadentemperatur und geringer Anodenspannung betrieben
wird, kann eine Lebensdauer von 2o Jahren oder mehr erreichen. Die Röhren sind von
einfacher Konstruktion und besitzen eine große mechanischeWiderstandsfähigkeit.
Die Anzahl der Schweißstellen wird so gering wie möglich gehalten. Die Röhrenhülle,
die aus Metall oder einem anderen zweckmäßigen Material besteht, ist von geringen
Abmessungen und kann kugelförmig, zylindrisch oder von einer anderen, durch die
Raumverhältnisse bedingten Form sein.
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Wenn Verstärker mit geringer Ausgangsleistung benutzt werden, die
kleine Röhren und Spulen besitzen, kann man ein Gehäuse verwenden, dessen Umfang
viel kleiner ist als der Umfang der Gehäuse, die bei Verstärkern mit hoher Ausgangsenergk
benutzt werden, Es wurde nach Durchführung
zahlreicher Versuche
gefunden, daß der Verstärker so klein gemacht werden kann, daß das ganze Gehäuse
derart im Kabel untergebracht werden kann, daß das Kabel mittels der üblichen Verlegungsmaschinen
verlegt und wieder gehoben werden kann.
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Das Übertragergehäuse kann beispielsweise aus einem Stahlzylinder
bestehen, dessen Innendurchraesser etwa 5 crn, dessen Länge etwa 45,7 und
dessen Wandstärke etwa 1,27 cm beträgt, so daß der Außendurchinesser etwa
7,6 cm ist. Die Leitungen, die an die Zylinderenden angeschlossen sind, können
die Form einps gewöhnlichen Kabelkerns haben. Die Einführungsdrähte sind in zweckmäßiger
Weise isoliert, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit in den Behälter hineindringt.
Das Verstärkergehäuse ist von einem geeigneten Fülltnaterial umgeben, das sich über
einen KabelabScbnitt erstreckt, dessen Länge _ etwa i m beträgt, und ein
glattes, biegsames, sich verjüngendes Gebilde darstellt, welches den Kern schützt.
Eine aus dem Verstärkergehäuse mit zugehörigen Anschlußdrähten und Füllkörper bestehende
Einheit wird zwischen zwei Kabelabschnitten in derselben Weise eingefügt, wie Kabelabschnitte
miteinander gespleißt werden, wobei die Bewehrung von jedem Kabelabschnitt über
das Verstärkergehäuse gelegt und auf der entgegengesetzten Seite mit dem Kabel verbunden
wird. Hierdurch' erhalten die Verstärkerstellen eine doppelte Bewehrung, und das
ganze Kabel mit eingelegten Verstärkern kann wie gewöhnliche Kabel behandelt werden.
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Es sollen hier keine Grenzwerte für die Größe des Kabels oder andere
Dimensionen angegeben werden, da dieseWerte sich selbstverständlich nach den jeweiligen
Verhältnissen richten müssen. Als Beispiel soll jedoch ein Kabel in Betrachtung
gezogen werden, das einem Länge von 4000 km hat. Das Kabel kann beispielsweise dieselben
Abmessungen wie das neue Key-West-Havana-Kabel haben. Dieses Kabel hat einen Gleichstromwider-#,tand
von ij Ohm je Kilometer und bei 4o ooo Hertz eine Dämpfung von o,o5 Neper
je Kilometer. Nimmt man für jeden Verstärkerabschnitt mit Ausnahme des ersten
eine Dämpfung von 3,4 Neper an, so benötigt man 56 Verstärker, von denen
der erste etwa 200 kn1 von der Küste liegt und die übrigen in Zwischenräumen von
68 km folgen müßten.
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Selbst bei der Annahme eines Speisestromes von o,2 Amp. im Kabel beträgt
der gesamte von diesem Strom hervorgerufene Spannungsabfall im Kabel nur etwa 4ooo
- i, i - o,2 = 88o Volt. Berechnet man unter Berücksichtigung
der Heizfaden- und der Anodenspannung einen Spannungsabfall von 30 Volt für
jeden Verstärker, so erhält man für sämtliche Verstärker einen Spannungsabfall von
30 - 56 = 168o Volt. Der gesamte Spannungsabfall der Anlage beträgt somit
256o Volt. Wenn an jedem Ende die Hälfte dieserSpannung aufgedrückt wird, erhältmaneineHöchstspannungzwischen
Kabelleiter und Erde -von i28o Volt. Diese Spannung ist nur an den Enden des Kabels
vorhanden und sinkt gegen die Kabeltnitte zu bis auf Null ab. Eine Spannung dieser
Größe ist für ein zweckmäßig konstruiertes Kabel unbedenklich.
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Zwei Kabel von diesem Typ können zur Aufnahme von mehreren
Fernsprechstromkreisen benutzt werden, die nach dem Trägerfrequenzsystem betrieben
werden. In diesem Falle kann das eine Kabel für Cbertragung in einer Richtung und
das zweite Kabel für Ob#ertragung in der entgegengesetzten Richtung benutzt werden.
Beliebige Teile des Frequenzbereiches können zur Übermittlung von- telegraphischen
Zeichen, Rundfunkdarbietungen, Bildern oder anderen Nachrichten bzw. Signalen benutzt
werden. Wie in der folgenden Beschreibung dargelegt, kann ein riach dem Trägerfrequenzsystern
betriebenes Kabel mehrere Vierdrahtfernsprechstromkreise umfassen. -
Das Kabel
kann mit Belastung versehen werden, aber eine Belastung ist an sich nicht erforderlich.
Wenn Belastung benutzt wird und das Kabel zur Übertragung der in der Mehrfachträgerfrequenztelephonie
zur Verwendung kommenden hohen Frequenzen benutzt wird, muß die Belastung sehr leicht
gehalten werden. In Fällen, in denen es vorteilhaft ist, Belastung zu verwenden,
bringt die -geringe Höhe der Übertragungsenergie auch den Vorteil mit sich, daß
nur eine geringe Modulation im Belastungsmaterial entsteht. Geeignete Belastungsmaterialien
sind beispielsweise Nickel - Eisen - Legierungen, Eisen- oder Nickel-Eisen-Verbindungen,
die ein drittes oder mehrere andere Metalle enthalten, und andere Legierungen.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden
Zeichnungen scheinatisch dargestellt.
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Fig. i zeigt die Hauptteile eines Einwegekabels mit Verstärkern und
Teilen der Endstellenstromkreise gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Verstärkers, der in Verbindung mit
den Kabeln gemäß der Fig. i benutzt werden kann.
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Fig. 3 zeigt zum Teil im Schnitt den mechanischen Aufbau des
Kabels gemäß Fig. 2. Fig. 4 zeigt in kleinerem Maßstabe die Lage eines Verstärkers
im Kabelkörper.
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Fig. 5 zeigt, wie ein Verstärker in einer Reihe von Behältern
untergebracht werden
kann, die innerhalb einer Kabelarmierung gelagert
sind.
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Gemäß Fig. i ist das Tiefseekabel io mit mehreren Einwegeverstärkern
RI-RN ver-
sehen, die von der Kabelbewehrung umgeben sind. An dem westlichen
Ende des Kabels (auf der linken Seite der Abbildung) ist das Kabel über eine Kapazität
i und die Sekundärwicklung eines Sendetransformators 2 an den Rückleiter 16 angeschlossen.
Die Beschaffenheit der mit der Primärwicklung des TransformatorS2 verbundenen Sendestromkreise
ist nicht gezeichnet.
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Die Ostendstelle des Kabels (auf der rechten Seite der Abbildung)
ist von ähnlicher Beschaffenheit wie die Westendstelle und enthält eine Kapazität
4, die in Reihe'mit der Primärwicklung des Empfängstransformators 5 geschaltet
ist, dessen Sekundärwicklung mit den Ernpfangsleitungen' verbunden ist.
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Zwischen deni Kabelkern und dem Rückleiter 16 in der Weststation liegt
eine Gleichstromquelle, die hier aus einer Batterie 7 besteht und in Reihe
mit einem Filter 8 und einem Regelwiderstand 9 geschaltet ist. Der
negative Pol der Stromquelle 7 ist an den Kabelkern angeschlossen.
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An der Oststation ist zwischen dem Kabelkern und dem Rückleiter 16
eine ähnliche Spannungsquelle 13 angeordnet, deren positiver Pol an den Kabelkern
angeschlossen ist, so daß sie in Reihe mit der Quelle 7 liegt und diese unterstützt.
In 6m Stromkreis dieser Quelle7 ist ebenfalls ein Filter 14 und ein Regelwiderstand
15 vorhanden. Die Filter 8 und 14 verhindern das Eindringen von Signalströmen
in die Gleichstromspeiseleitung. Die Signale müssen den Weg über die Kondensatoren
i und 4, die Wicklungen der Endstellentransformatoren:2 und 5 und über den
Innenleiter und Aden Rückleiter 16 nehmen.
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Wenn das in Fig. i gezeigte System in Tätigkeit tritt, fließt der
Strom von den beiden in Reihe geschalteten Stromquellen 7
und 13 über das
Kabel io, und in jedem Verstärkerpunkt RI-RN werden die Verstärkerröhren in einer
noch zu beschreibenden Weise mit Heizstrom und Anbdenspannung versehen. Mittels
der Regelwiderstände 9 und 15 kann dieser Strom konstant auf der für die
Röhre vorteilhaftesten Höhe gehalten oder geändert werden, wenn die Betriebsverhältnisse
im Kabel sich ändern. Diese Widerstände können zur Regelung des Verstärkungsgrades
dienen, da die auf das Kabel aufgedrückteSpannung dieHeizfadentemperatur, die Anodenspannung
und die Gitterspannung bestimmt. Falls erwünscht, kann der Strom automatisch konstant
gehalten werden. Dies kann- beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß an
Stelle des veränderbaren Reihenwiderstandes 9 oder 15 eine Dreielektrodenröhre
derart im Stromkreis angeordnet wird, daß Stromveränderungen in bekannter Weise
entsprechende Änderungen des Gitterpotentials der Vorrichtung hervorrufen.
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Wechselströme, die über das Kabel gesandt werden sollen, werden der
Primärwicklung des Sendetransformators:2 aufgedrückt. Diese Ströme können Sprechströme,
Trägerfrequenztelephonieströrne, Trägerfrequenztelegraphieströme, Fernsehsignale
oder beliebige andere Ströme für Nachricht#nübermittlung sein. Wenn diese Ströme
eine genügende Anfangsverstärkung erhalten, kann der erste VerstärkerR, in einem
beträchtlichen Abstande von dem Ufer angeordnet werden, beispielsweise in einem
Abstand, der mehrere Male sogroß ist wie der Abstand zwischen benachbarten Verstärkern
R,-R". Die am Ostende des Systems empfangenen Ströme gelangen über die Primärwicklung
des Empfangstransfor=tors 5 in einen Empfangsstromkreis geeigneter Art. In
Abschnitten, in denen das Kabel äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, beispielsweise
in seichtem Wasser, können die Verstärker eine höhere Ausgangsleistung abgeben,
damit der Nutzpegel in genügender Höhe über dem Geräuschpegel liegt. Der letzte.
Verstärker bzw. einige der letzten Verstärker vor einem derartigen Abschnitt können
ebenfalls eine höher'e Ausgangsleistung und einen höheren Verstärkungsgrad habim
oder (und) dichter nebeneinanderliegen. Derartige Anordnungen werden insbesondere
am Empfangsende in der Nähe des Ufers verwendet. In dem außerhalb eines beeinflußten,
Abschnittes liegenden Teil des Kabels kann der nächste Verstärkerabschnitt bedeutend
länger sein als der Seichtwasserabschnitt.
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In der Praxis werden gewöhnlich ein nach Ost verlaufender Stromkreis
und ein nach West verlaufender Stromkreis verwendet, damit Vierdrahtübertragung
stattfinden kann. Die entgegengesetzt gerichteten Stromkreise können aus zwei voneinander
getrennten Kabeln bestehen, von denen jedes Einwegeverstärker enthält.
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Das Schaltschema gemäß Fig.:2 zeigt eine S,chaltung, die bei jedem
Verstärker, beispielsweise RI, benutzt werden kann. Die Schaltung besteht aus einer
einzigen Verstärkerröhre40 mit einem Eingangstransformator 41 und einem Ausgangstransformator
42. Diese Transformatoren verbinden die Röhre mit zwei Abschnitten des Kabels io-io.
Der Signalstromweg für die Priniärwicklung des Transformators 41 führt über den
Kondensator 43 zum Rückleiter. In ähnlicher
Weise enthält der Ausgangs-
oder Sekundärstromkreis des Transformators 42 für Sprech' oder Signalströrne den
Kondensator 51 und den Rückleiter. Zwischen den beiden Ab-
schnitten des Kabels
io verläuft ein Gleichstromweg über eine Reihenschaltung von Drosselspule-14, die
als Drossellmpedanz für die Signaiströme wirkt, Gittervorspannungswiderstand 45,
Heizfaden der Röhre 40, Widerstand 47 und SignaldrosselsPule 49, die von derselben
Beschaffenheit wie die Spule -1-1 sein kann. Gleichstrom von den Stromquellen
an den Endstellen durchfließt den soeben beschriebenen Stromkreis und liefert Heizstrom
für die Kathode der Röhre40 und Anodenspannung auf Grund des Spannungsabfalls über
den Widerstand 47. Der Gleichstrom liefert ferner Gittervorspannung für die Röhre
auf Grund des Spannungsabfalls über den mit einem Nebenschlußkondensator
-16 versehenen Widerstand 4.5. Bei geringen Eingangssignalamplituden können
in einigen Fällen derGittervorspannungswiderstand und der Kondensator 46 fortgelassen
werden. Der Nebenschlußkondensator 48 des Widerstandes 47 bildet einen Weg niedriger
Impedanz für die Signalströme, die verstärkt werden. Zwischen der Kathode und dem
Rückleiter ist ein Kondensator 5o angeordnet, der einen Weg niedriger Impedanz für
den Teil der verstärkten Signalströme bildet, der durch die Spule 49 fließt. Hierdurch
wird die Kopplung zwischen den Ausgangs- und Eingangsstromkreisen des Verstärkers
verringert.
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Fig. 3 zeigt, wie die Teile der Schaltung gemäß Fig. 2 auf
der Innenseite der Bewehrung mit dem Kabel verbunden sind. Die verschiedenen Teile
haben in Fig. 3 dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2. Die genaue mechanische
Konstruktion der Teile ist in Fig. 3 nicht dargestellt, da dieselbe innerhalb
weiter Grenzen wechseln kann. Fig. 3 Soll
nur als Beispiel für die Anordnung
der Verstärkerteile dienen. Der Einfachheit halber sind die Haltevorrichtungen für
die verschiedenen Teile nicht dargestellt. Tragvorrichtungen verschiedener Art,
beispielsweise Blöcke oder Scheiben aus nachgiebigem Material, können für die Röhre40
und gegebenenfalls auch für gewisse andere Elemente benutzt werden, und außerdem
können Mittel vorgesehen sein, um die verschiedenen Teile am Stahlzylinder 54 festzuhalten
und Verschiebungen zu verhindern, wenn die Isolation angebracht wird. Die Bewehrung
ist bei 53 angedeutet, und zwischen der Biewehrung und der Metal-Ihülse 54
ist eine Füllung 52 aus Jute oder einem anderen für Seekabel geeigneten Material
sowie eine oder mehrere Schichten aus Blei - oder einem anderen undurchdringlichen
Material vorgesehen. Zwischen den Verstärkerpunkten können die Abmessungen und die
allgemeine Konstruktion des Kabels von üblicher Art sein.
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In Fig. 3 sind der Widerstand 45 und der Nebenschlußkondensator
46 fortgelassen, da7 sie, wie schon erwähnt, nicht in allen Fällen notwendig sind.
Diese Teile können aber auch in ähnlicher Weise wie die übrigen Ele~ mente untergebracht
werden.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der Stahlzylinder 54 verjüngte
Endteile, durch die der Kabelkern durchgeführt ist. In diesen Endteilen sind zweckmäßige
Dichtungsmittel, beispielsweise Stopfbüchsen u. dgl., angeordnet, um das Eindringen
von Feuchtigkeit in das Gehäuse zu verhindern. Die gesamte Außenfläche des Gehäuses
ist vorzugsweise von einer Hülle aus Blei 70 umgeben, die sich auf beiden
Seiten des Verstärkers über eine Strecke von mehreren Metern Länge über den Kabelkern
io und dessen Isolation 71 (aus Paragutta o. dgl.) hinaus erstreckt. Diese Schicht
ist wasserundurchlässig. Wie an dem im Schnitt gezeichneten Teil am einen Ende des
Gehäuses angedeutet, ragt die Paraguttaisolation weit in den Endteil des Gehäuses
hinein und bildet eine Trennwand zwischen dem Kern und dem Gehäuse- bis zu dem Punkt,
in dem die erwähnten Stopfbüchsen oder Packungen untergebracht sind, Die Konstruktion
ist derart gestaltet, daß Feuchtigkeit, um in das Gehäuse eindringen zu können,
zuerst unterhalb der Bleihülle 7o eine weite Strecke längs des Kabels vordringen
und darauf die Packungen in den Endteilen des Gehäuses durchdringen muß. Diese Konstruktion
bietet in hohem Maße Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit.
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Zwischen der Bleihülle 7o und der Bewehrung 53 können eine
Moder mehrere Schichten aus geeignetem Material, beispielsweise Jute 5:2,
vorgesehen sein. Dieses Material füllt den Zwischenraum zwischen der Hülle und der
Bewehrung so aus, daß der Außendurchmesser des Kabels auf beiden Seiten des Verstärkers
über eine weite Strecke sich sehr langsam verringert (s. Fig. 4).
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Vorzugsweise wird ein Kupferstreifen oder ein anderer Rückleiter verwendet.
Dieser Leiter kann die Paraguttaisolation umgeben und sich beispielsweise bis zu
dem Punkt erstrecken, in dem, in der Nähe eines jeden Verstärkers, die Bleihülle
70 anfängt. Die Bleihülle kann dann in der Nähe des Verstärkers die Fortsetzung
des Rückleiters bilden. Falls erwünscht, kann sich jedoch der eigentliche Rückleiter
auch bis züi dem Verstärker erstrecken.
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Um das Innere des Zylinders in Kammern zu unterteilen, kann der Zylinder
mit einer
oder mehreren wärmeisolierenden Tiennwänden versehen sein.
In Fig. 3 könnte beispielsweise eine derartige Trennwand (nicht dargestellt)
zwischen dem Widerstand 47 und der Spule 42 untergebracht sein, uni die Spule 4:2
und andere rechts vor derselben liegende Elemente gegen die im Widerstand 47 entwickelte
Wärme zu schützen. Andere Zwischen- oder Trennwände können an Stellen untergebracht
werden, an denen sie erforderlich sind.
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Die oben beschriebene und in Fig- 3 gezeigte Konstruktion kann
selbstverständlich in verschiedener Weise abgeändert werden, ohne daß der Rahmen
der Erfindung überschritten wird.
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Die im Kabel vorhandenen Verstärker können Entzerrer enthalten und
außerdem derart eingerichtet sein, daß sie selbst innerhalb des übermittelten Frequenzbereiches
entzerren. Dies kann beispiels " weise derart herbeigeführt werden, daß jedes
frequenzabhängige Verstärkerelement so eingerichtet wird, daß es zur Entzerrung
beiträgt. Die Kondensatoren 43 und 5 1, die Übersetzungsverhältnisse der
Transformatoren 41 und 42, die Wicklungskapazität der Eingangsspule, die effektive
Eingangskapazität der Verstärkerröhre und die Induktanzen der Transformatoren 41
und 42 sind die Hauptteile bzw. -größen des Verstärkerstromkreises, die gewöhnlich
zur Entzerrung mit herangezogen werden. Außerdem kann, wie schon erwähnt, eine zweckmäßige
Entzerrerschaltung im Verstärkergehäuse untergebracht werden. Diese Schaltung kann
in einigen Fällen von sehr einfacher Konstruktion sein. Sie kann beispielsweise
aus einer Spule und einem Widerstand bestehen, die in Reihe miteinander die Primärwicklung
des Eingangstransformators des Verstärkers überbrücken.
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An Stelle des Einaderkabels nach Fig. i kann ein Kabel mit zwei gleichen
Adern oder Kernen verwendet werden, die von derselben Bewehrung umgeben sind und
über ihre gesamte Länge nebeneinander verlaufen. Adern von beliebiger anderer Form
und in jeder zweckmäßigen Gruppierung können auch benutzt werden. Es ist beispielsweise
möglich, konzentrische Leiter zu verwenden, die durch zweckmäßige Isolation voneinander
getrennt und gegen Erde isoliert sind.
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Gegebenenfalls kann auch ein Kabel mit-Verstärkern und Endstromkreisen
verwendet werden, das einen Vierdrahtbetrieb über dasselbe Kabel ermöglicht. Hierzu
werden zwei verschiedene Trägerfrequenzbereiche benutzt, die durch geeignete Filter
an den Endstellen voneinander abgegrenzt sind. Ähnliche Filter sind zur Trennung
der beiden Wege an den Verstärkern vorgesehen. Diese Wege können im Verstärker entweder
ganz getrennt verlaufen, wenn jeweils zwei Verstärkerröhren verwendet werden, oder
sie können auch eine gemeinsame Verstärkerröhre aufweisen und nur in den Filtern
getrennt verlaufen.
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Die Einzelteile des Verstärkers R, werden in besonderen Fällen vorteilhaft
in mehr als einem Gehäuse untergebracht, um die Verwendung eines zu langen Gehäuses
zu vermeiden. Wenn z. B. Filter zur Ab-
grenzung. der Frequenzbänder an den
Verstärkern verwendet sind, so können die Filter in besonderen Behältern getrennt
von den Behältern für die Verstärker untergebracht werden.
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Fig. 5 zeigt die Verwendung einer Reihenfolge von zylindrischen
Gehäusen i i 1, 112, 113 usw. Diese Gehäuse, die von derselben Art sind wie
das Gehäuse in Fig. 3, sind innerhalb der Kabelbewehrung untergebracht und
in Abständen voneinander in der Längsrichtung des Kabels verlegt. Durch diese Anordnung
wird die Biegsamkeit des Kabels erhöht. Einige Behälter enthalten verhältnismäßig
wenige Teile, andere dagegen mehrere Elemente. Die verschiedenen Behälterzylinder
können von verschiedener Länge sein. Die Leitungen, die die Teile in den verschiedenen
Zylindern miteinander verbinden, können etwa in derselben Weise, wie in Fig.
3 angedeutet, durch die Zylinderwände geführt werden. Diese Leitungen müssen
selbstverständlich voneinander und von Erde isoliert sein. Wenn eine Leitung von
dein Apparat in einem Zylinder zu einer Vorrichtung g#eführt werden soll, die in
einem nicht benachbarten Zylinder untergebracht ist, wird die Leitung vorzugsweise
nicht um die zwischenliegenden Zylinder gelegt, sonderndurch diese Zylinder geführt.
Über die die Elemente eines Verstärkers enthaltenden Zviinder wird eine zusammenhängende
undurc#dringliche Hülle aus Blei oder einem anderen zweckmäßigen Material gelegt.
Diese Hülle ist von so großen Abmessungen, daß sie sich in beiden Richtungen über
einen Abstand von mehreren Metern über den Kabelkern und dessen Isolation erstreckt,
wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
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Die Einzelheiten der Hochpaß-, Tiefpaß-oder Bandpaßfilter sind nicht
dargestellt, da diese Filter an sich bekannt sind -und die Beschaffenheit der Filterabschnitte
sich nach den jeweiligen Verhältnissen richtet. Die Entzerrer können ebenfalls von
bekannter Art sein. Die Kapazitäten und Induktivitäten, die in diesen Filtern verwendet
werden, und die in den Entzerrern benutzten Spulen können jede beliebige zweckmäßige
Form haben und können auch wie jene in einem oder mehreren Behältern untergebracht
sein. Die
geringe Leistungsabgabe dieser Verstärker begünstigt die
Verwendung von Spulen mit geringen Abmessungen, da die geringe Kernmodulation die
Verwendung kleiner Kerne ermöglicht. Die Kerne bestehen vorzugsweise aus Nickel-Eisen-Legierungen
von hoher Permeabilität. Um kleine Kondensatoren verwenden züi können, die wenig
Platz beanspruchen, kann man die Wickli-ing der Spulen anzapfen. Dies erfordert
die Verwendung von höheren Induktivitäten als bei Spulen, deren Wicklung nicht angezapft
ist, aber aufGrund der geringenLeistungsabgabe der Verstärker können trotzdem die
Ab-
messungen dieser Spulen klein gehalten werden.
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- Durch die Verwendung von Verstärkern gemäß vorliegender Erfindung,
die in Ab-
ständen über ein langes Tiefseekabel verteilt sind, wird der Übertragungsbereich
des Kabels vergrößert, und gleichzeitig können bei der Herstellung des Kabels Kostenersparnisse
erzielt werden. Mittels eines Tiefseekabels, daseine Längte von mehreren hundert
Kilometern hat und keine Verstärker besitzt, würde es in der Praxis unmöglich sein,
einen Frequenzbereich zu übermitteln, der so weit ist, daß er mehrere Trägerfrequenztelephonwege
umfaßt. Wenn ein Kabel mit Verstärkern gemäß vorliegender Erfindung ausgestattet
wird, ist aber eine Mehrfachträgerfrequenzübermittlung ohne weiteres möglich.
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Beim Entwerfen eines langen Tiefseekabels ohne Verstärker für die
Übermittlung eines gegebenen Frequenzbandes setzt die Gesamtdämpfung im Kabel von
einem Ende zum anderen eine untere Grenze für die Größe des Kabels und damit auch
für die Kosten desselben, da für die zulässige Dämpfung bei der höchsten übermittelten
Frequenz eine obere Grenze besteht. Bei der Verwendung von Verstärkern gemäß vorliegender
Erfindung ist es aber eher die Dämpfung eines Verstärkerabschnittes als die Dämpfung
des Kabels als Ganzes, die in Betracht gezogen werden muß, und dieseDämpfung kann
innerhalb weiter Grenzen dadurch geregelt werden, daß man die Verstärkerabschnitte
kürzer macht. Hierdurch wird es auch möglich, ein verhältnismäßig kleines Kabel
von hohem Widerstand zur Übertragung eines verhältnismäßig breiten Frequenzbandes
zu benutzen.