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Verfahren zur Herabsetzung des durch magnetische und kapazitive Kopplungen
hervorgerufenen Gegennebensprechens in Vierdraht-Trägerfrequenzkabeln Wenn in einem
Fernmeldekabel sowohl das Nebensprechen als auch das Gegennebensprechen beseitigt
werden soll, so müssen bekanntlich die kapazitiven Kopplungen durch kapazitive,
die magnetischen Kopplungen durch induktive Gegenkopplungen aufgehoben werden. Hierbei
können die Gegenkopplungen zusätzliche Kopplungselemente, beispielsweise "Zusatzkondensatoren
oder Zusatzspulen, sein oder durch die Kabelleitungen der anschließenden Ausgleichsstrecke
dargestellt sein, indem man zwischen den auf einanderfolgenden Ausgleichsstrecken
in an sich bekannter Weise geeignete Kreuzungen vornimmt. Die kapazitiven und magnetischen
Kopplungen werden dabei zweckmäßig getrennt gemessen und je für sich ausgeglichen.
Damit,die zu treffenden Ausgleichsmaßnahmen in höchstem Maße für den wichtigsten
Teil des zu übertragenden Frequenzbereiches wirksam sind, war es bisher allgemein
üblich, die Messungen zur Bestimmung der Nebensprech- und Gegennebensprechkopplungen
bei einer mittleren, vorzugsweise sm unteren Teil des Frequenzbereiches liegenden
Frequenz vorzunehmen, .gleichgültig, ob es sich um die Messung ,der kapazitiven
oder der magnetischen Kopplungen handelt. Beispielsweise ist es bei der niederfrequenten
Sprachübertragung mit einem zu übertragenden Frequenzbereich von :240o Hz und einer
Grenzfrequenz von etwa 3 5oo Hz üblich, die Kopplungen bei einer Frequenz von 8oo
Hz zu messen. Auch bei Einführung der Trägerfreqüenzübertragung ist man von der
allgemein gebräuchlichen Ausgleichsmethode als Meß-undAusgleichsfrequenz eine mittlere
Frequenz zu wählen nicht abgegangen, wozu auch kein Grund vorlag, da man ausschließlich
darauf bedacht war, den Ausgleich im wichtigsten Teil des zu übertragenden Frequenzbereiches
vorzunehmen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß völlig andere Verhältnisse
vorliegen, wenn das Gegennebensprechen in einem Vierdraht-Fernmeldekabel zu beseitigen
ist, das zur Übertragung von Mehrfach-Trägerfrequenzströmen dient, d. h. zur Übertragung
von einem verhältnismäßig breiten Frequenzbereich benutzt wird. Nähere Untersuchungen
haben gezeigt, daß die Störwirkungen der frequenzabhängigen magnetischen Kopplungen
mit ansteigender Frequenz in so hohem Maße
zunehmen, daß sie bei
hohen Frequenzen gleich bzw. annähernd gleich -den Wirkungen der kapazitiven IC-opplungen
in bezug auf das Gegennebensprechen sind. Ferner wurde festgestellt, :daß die Felder
der magnetischen Kopplungen durch die benachbarten Metall= massen, insbesondere
durch den Bleimantel verzerrt werden, was zur Folge hat, daß die magnetischen Kopplungen
komplexe Werte annehmen, d. h. sowohl reelle als auch imaginäre Anteile haben.
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Auf Grund dieser Erkenntnisse und der gewonnenen Untersuchungsergebnisse
wird erfindungsgemäß der Ausgleich des durch magnetische und kapazitive Kopplungen
hervorgerufenen Gegennebensprechens in einem für die Vierdraht-Trägerfrequenzübertragung
benutzten Fernmeldekabel in vereinfachter Weise so vorgenommen, daß der Ausgleich
auf Grund magnetischer Kopplungsmessungen bei etwa der höchsten zu übertragenden
Frequenz erfolgt; bei der die magnetischen und die kapazitiven Kopplungen eine entgegengesetzt
gleiche bzw. nahezu entgegengesetzt gleiche Wirkung auf das Gegennebensprechen ausüben.
Das gilt sowohl für unpupinisierte als auch für pupinisierte Leitungen. Bei einer
Pupinleitung, die bekanntlich etwa bis zu einer Frequenz f = 0,7 f, (f, = Grenzfrequenz)
für die Übertragung ausgenutzt wird, liegt die erfindungsgemäße Ausgleichsfrequenz
etwas unterhalb dieser höchsten Übertragungsfrequenz. Als Beispiel sei eine Pupinleitung
mit einer Spulenfeldlänge von i,7 km, einer Kapazität von 62 nF je Spulenfeld, einer
Induktivität von 3,2 mH je Spulenfeld und einem Gleichstromwiderstand von 39.i2
je Spulenfel,d angenommen. Bei einer derartigen Pupinleitung beträgt die Grenzfrequenz
f, 2o ooo Hz und die höchste Übertragungsfrequenz etwa f = 0,7 ffl
= 1q. ooo Hz. Als Ausgleichsfrequenz ergibt sich .dann im Sinne der Erfindung
eine etwas niedrigere Frequenz, nämlich eine Frequenz von etwa 13 000. Maßgebend
ist, eine Ausgleichsfrequenz zu wählen, bei der die magnetischen und kapazitiven
Kopplungen eine nahezu gleiche Wirkung auf das Gegennebensprechen ausüben.
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Nachdem die magnetischen Kopplungen bei einer Frequenz ermittelt worden
sind, bei der die magnetischen und kapazitiven Kopplungen eine annähernd ,gleiche
Wirkung auf das Gegennebensprechenausüben, werden die Übertragungsleitungen so gekreuzt
bzw. wird die Lage der Adern auf kurzen Strecken so geändert, daß die magnetischen
Kopplungen in dem auszugleichenden Kabelabschnitt auf hinreichend kleine Werte herabgesetzt
werden. Hierbei kann das Ausgleichsverfahren so durchgeführt werden, daß man die
magnetischen Kopplungen jedes auszugleichenden Kabelabschnittes mißt und auf Grund
dieser gemessenen Werte die Aderkreuzungen oder Lageänderungen der Adern vornimmt.
Man kann aber auch die magnetischen Gesamtkopplungen zweier oder mehrerer zusammengeschalteter
Kabelabschnitte messen und durch Kreuzungen oder Lageänderungen der Adern die kleinste
Gesamtkopplung ermitteln. Die Kreuzungen und Lageänderungen der Adern können sowohl
bei der Verbindung der einzelnen Kabelabschnitte, z: B. der Fabrikationslängen,
als auch während der Herstellung der Fabrikationslängen bzw::der einzelnen Verseilelemente
vorgenommen werden.
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Da die durch die unsymmetrische gegenseitige Lage der übertragungsleitungen
hervorgerufenen magnetischen und kapazitiven Kopplungen zweier Übertragungskreise
sich in ihrer Wirkung hinsichtlich des Gegennebensprechens subtrahieren, werden
durch die erfindungsgemäß vorgenommenen Kreuzungen oder Lageänderungen der Adern
zu gleicher Zeit auch die kapazitiven Kopplungen herabgesetzt, so daß im allgemeinen
nur geringfügige magnetische und kapazitive Kopplungen wbrigbleiben. Die käpazitiven
Anteile dieser geringfügigen Restkopplungen können der weiteren Erfindung gemäß
durch Hinzusehalten von Zusatzkondensatoren so weit ausgeglichen werden, als sie
noch nicht durch die entgegengesetzt bzw. annähernd entgegengesetzt gerichteten
magnetischen Restkopplungen kompensiert sind, so daß sich ein Minimum für die resultierende
Gegennebensprechkopplung ergibt. Es können aber die Restkopplungen auch durch Hinzufügung
von magnetischen Kopplungselementen ausgeglichen werden, indem man entweder die
magnetischen Anteile der Restkopplungen so weit durch magnetische Zusatzelemente
ausgleicht, als sie noch nicht durch die entgegengesetzt bzw. annähernd entgegengesetzt
gerichteten kapazitiven Restkopplungen. kompensiert sind, oder die gesamte Restkopplung
durch komplexe Gegenkopplungselemente ausgleicht.
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In der Figur ist zur näheren Erläuterung des stufenweisen Ausgleichs
auf Grund der erfindungsgemäßen Messungen ein Vektordiagramm der kapazitiven und
magnetischen Gegennebensprechkopplungen der Übertragungsleitungen zweier miteinander
zu verbindenden Kabelabschnitte dargestellt. Es sind in der Fig. k1 die kapazitive
und in, die magnetische Kopplung in dem einen Kabelabschnitt, k2 und in, die entsprechenden
Kopplungen im anderen Kabelabschnitt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die
Phasenwinkel zwischen k1 und ml sowie zwischen k2 und m2 gleich. Ferner sind die
Verhältnisse k1 :,m, und k2 : m2 gleich. Die aus .den kapazitiven
und
magnetischen Kopplungen resultierenden Gegennebensprechkopplungen kg,
und
kg, sind durch die gestrichelten Vektoren dargestellt. Die Übertragungsleitungen
der` beiden Kabelabschnitte werden nun untei Vornahme der sich auf Grund der magnetischen
Kopplungsmessungen ergebenden Kreuzungen bzw. Lageänderungen der Adern so miteinander
verbunden, daß die kapazitiven und magnetischen Kopplungen der beiden Kabelabschnitte
entgegengesetzt gerichtet sind. Es verbleibt dann eine kapazitive Restkopplung von
k1- k2 = A k und eine magnetische Restkopplung von ml - ,na, = Am.
Die restliche Gegennebensprechkopplung ist d kg.
Diese Restkopplung d kg kann
erfindungsgemäß noch weiter durch Hinzuschalten eines Zusatzkondensators herabgesetzt
werden. Die Größe dieses Zusatzkondensators ist nicht etwa gleich dem kapazitiven
Anteil d 1z der Restkopplung, sondern gleich der eingezeichneten kapazitiven Teilkopplung
A 1z . Auf diese Weise wird die Restkopplung d kg auf den endgültigen Restwert kg,
gebracht. Es ist naturgemäß euch möglich, die Restkopplung d kg durch ein
magnetisches Gegenkopplungselement herabzusetzen.
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Im allgemeinen werden die magnetischen Kopplungen der miteinander
zu verbindenden Übertragungsleitungen zweier Kabelabschnitte nicht phasengleich
sein. Es kann dann von Vorteil sein, die Übertragungsleitungen unter Berücksichtigung
der gemessenen magnetischen Kopplungen so miteinander zu verbinden, daß die magnetische
Restkopplung d m gleichphasig bzw. annähernd gleichphasig mit der kapazitiven Restkopplung
d k wird, und zwar auch in solchen Fällen, wenn hierdurch eine größere Restkopplung
entsteht. Dies hat den Vorteil, daß die Restkopplung dann durch einen Zusatzkondensator
vollständig ausgeglichen werden kann. .
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Die Gesamtwirkung der kapazitiven und magnetischen Kopplungen ist
hinsichtlich des Gegennebensprechens dann im allgemeinen am kleinsten, wenn der
Wellenwiderstand seinen niedrigsten Wert erreicht hat. Bei einer unbelasteten Kabelleitung
werden demnach die magnetischen Kopplungen vorteilhaft bei einer Frequenz gemessen,
bei der der Wellenwiderstand sich seinem natürlichen Wert
nähert. In bestimmten Fällen, beispielsweise bei pupinisierten Kabelleitungen, bei
denen der Wellenwiderstand mit der Frequenz ansteigt, kann, es mit Rücksicht darauf,
daß die Störwirkungen der Kopplungen mit ansteigender Frequenz zunehmen, von Vorteil
sein, von der angegebenen Regel, die magnetischen Kopplungen bei Frequenzen zu messen,
bei denen die magnetischen und kapazitiven Kopplungen eine gleiche bzw. annähernd
gleiche Wirkung auf,das Gegennebensprechen ausüben, dadurch abzuweichen, daß man
die Kopplungen bei etwas höheren Frequenzen mißt.
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Der Vorteil -des neuen Ausgleichsverfahrens liegt insbesondere darin,
daß sowohl die kapazitiven als auch die magnetischen Kopplungen auf einflache Weise
ausgeglichen werden und daß zum Ausgleich der magnetischen Kopplungen im allgemeinen
zusätzliche, den Ausgleich verteuernde magnetische Kopplungselemente nicht erforderlich
sind.