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Fernmeldeka'bel mit Ausgleich des elektromagnetischen Nebensprechens
Im Hauptpatent 508 goo wurde vorgeschlagen, bei Fernmeldekabeln die magnetischen
Restkopplungen dadurch auszugleichen, daß in die Sprechkreise zusätzliche, untereinander
magnetisch gekoppelte Schleifen, z. B. . in Form von Kopplungsspulen, eingefügt
werden. Es hat sich gezeigt, daß es nicht in allen Fällen genügt, die Fernmeldekreise
durch derartige magnetisch gekoppelte Schleifen zu entkoppeln, um das magnetische
Nebensprechen in genügendem Maße herabzusetzen. Dies ist eine- Folge davon, daß
die magnetische Kopplung zwischen zwei Leitungen in vielen Fällen nicht durch die
Gegeninduktivität m, sondern durch die komplexe Kopplung m e 91 definiert ist, und
daß die Phasenverschiebung durch die Störwirkung der in benachbarten Metallmassen,
insbesondere im Bleimantel, induzierten Störströme hervorgerufen wird.
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Um bei der Messung der zwischen Fernmeldeleitungen auftretenden magnetischen
Kopplungen die durch deren reelle Komponente entstehende Phasenverschiebung der
Störströme zu berücksichtigen, ist es bereits bekanntgeworden, das Kopplungsmeßgerät
mit einem besonderen Phasenwinkelzusatz in Form eines variablen Widerstandes zu
versehen. Auf diese Weise erreicht man bei der Messung .ein ausgeprägtes Tonminimum.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die im Hauptpatent vorgeschlagenen
magnetischen Kopplungselemente durch zusätzliche Maßnahmen derart auszubilden, daß
durch sie die Wirkungen der magnetischen Kopplungen ' nach Betrag und Phase in wirksamer
und einfacher Weise kompensiert werden. Zum Verständnis der Erfindung wird zuvor
geschildert, wie man sich die Entstehung komplexer magnetischer Kopplungep vorstellen
kann.
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Zwischen der störenden Leitung und dem Kabelmantel (einschließlich
der sonstigen benachbarten Metallmassen) besteht eine verhältnismäßig feste Kopplung,
durch die seitens der störenden Leitung Wirbelströme im Bleimantel erzeugt werden.
Auf diese Weise entstehen drei Störfelder, die auf die gestörte Leitung einwirken,
und zwar das Streufeld der störenden Leitung in bezug auf die Wirbelstrombahnen
im Kabelmantel usw. (d. h. diejenigen Kraftlinien, die den Störkreis, jedoch nicht
den Kreis der Wirbelstrombahnen im Kabelmantel usw: durchsetzen),
das
Streufeld der Wirbelstrombahnen des Kabelmantels in bezug auf die störende Leitung.
(d. h. diejenigen Kraftlinien,, die den Kreis der Wirbelstrombahnen im Kabelmantel
usw., jedoch nicht die stärende T.e °, tung durchsetzen) und das gemeinsameeld'
der störenden Leitung und der Wirbelstr@@n,= bahnen des Kabelmantels. Die Kopplungen'
dieser drei Teilfelder mit der gestörten Leitung sind die Ursache der in der gestörten
Leitung induzierten Gesamtspannung. Die von der störenden Leitung unmittelbar herrührende
Störspannung (infolge des Streufeldes der störenden Leitung) ist normalphasig, während
die beiden anderen Teil-Spannungen eine Phase haben, die von der Normalphase abweicht.
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Es hat, sich ferner gezeigt, daß die magnetischen Kopplungen nicht
nur in bezug auf ihren Betrag und ihre Phase abhängig von der Frequenz sind, sondern
daß sie äuch verschieden sind, j e nachdem welche geometrische Lage die auszugleichenden
Leitungen innerhalb des Kabels -einnehmen. Die Abweichungen der Phase der magnetischen
Kopplungen von der Normalphase sind bemerkenswerterweise im allgemeinen am größten
im Bereich der Sprechfrequenzen und nehmen nach den niedrigen und nach den hohen
Frequenzen zu ab: Ferner sind die Phasenabweichungen bei den benachbart liegenden
Leitungen kleiner als bei den räumlich getrennten Leitungen.
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Es ist bereits ein Kopplungselement mit komplexem Widerstand zum Ausgleich
des unsymmetrischen Gegennebensprechens bekanntgeworden, das aus zwei Spulen besteht,
die zwischen zwei Leitungen so eingeschaltet werden, daß sie für die beiden Leitungen
in verschiedener Weise wirken, wobei mit der einen Spulenwicklung ein zusätzlicher
Widerstand verbunden wird. Dieser zusätzliche Widerstand bewirkt jedoch lediglich
eine Änderung des Betrages der durch die Spule induzierten Spannungen. Durch eine
derartige Ausgleichsanordnung können also keine komplexen magnetischen Kopplungen
ausgeglichen werden. Ferner sind auch Spulen mit Zusatzwicklungen bekanntgeworden,
die in Reihe zu den zu entstörenden Sprechkreisen geschaltet werden.
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Auf Grund der eingangs erwähnten Überlegungen werden bei Fernmeldekabeln
mit Ausgleich des elektromagnetischen Nebensprechens nach Patent 5o$ 9oo durch Einschaltung
von in Form von Schleifen, Spulen o. dgl. ausgebildeten Kopplungselementen gemäß
der Erfindung diese mit einer Zusatzwicklung versehen, die entweder kurzgeschlossen
oder über Ohmsche oder komplexe Widerstände geschlossen ist, so daß sich der gewünschte
Frequenzverlauf des Phasenwinkels ergibt. In dieser Wicklung werden Ströme induziert,
die wie die Wirbelströme im Bleimantel eine Phasendre-'..hung und Änderung der Amplitude
der :magnetischen Kopplung hervorrufen. Die '.'Wicklungen für die störende und die
gestörte Leitung, ferner die Zusatzwicklung, gegebenenfalls auch die mit der Zusatzwicklung
verbundenen Widerstände, können variabel ausgebildet sein, um mit ein und demselben
Kopplungselement verschieden große und in verschiedener Weise frequenzabhängige
Kopplungen ausgleichen zu können. Unter einer Zusatzwicklung in weiterem Sinne ist
jede Anordnung von magnetischen oder unmagnetischen Metallmassen im magnetischen
Feld der Kopplungsspule zu verstehen, die infolge der Bildung 'von Wirbelströmen
in den Metallmassen geeignet ist, die gewünschte Phasenverschiebung der magnetischen
Kopplung hervorzurufen. In vielen Fällen kann es erforderlich sein, an einer Ausgleichsstelle,
beispielsweise an der Verbindungsstelle zweier Kabellängen, zwei Kopplungselemente
zu verwenden. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn die phasenverschobenen magnetischen
Kopplungen aus mehreren Teilkopplungen: resultieren, die in einem Koordinatensystem
in verschiedenen Quadranten liegen.
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An Hand der Fig. i soll beispielsweise gezeigt werden, welche Lage
die phasenverschobenen Kopplungen in einem Koordinatensystem einnehmen können. Die
Normalphase fällt mit der Abszissenachse x zusammen. Nach der Fig. i liegt die eine
Teilkopplung im II. Quadranten, die andere Teilkopplung im IV. Quadranten. Dann
nimmt die resultierende Kopplung die in der Figur gezeigte Lage im I. Quadranten
ein. Diese resultierende Kopplung kann erfindungsgemäß durch zwei getrennte Kopplungselemente
ausgeglichen werden.
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Die Fig.2 zeigt schematisch ein Beispiel für die Einschaltung eines
Kopplungselementes zwischen zwei Doppelleitungen i, 2 und 3, 4 eines Fernmeldekabels.
An der Stelle 5 sollen die beiden benachbarten Doppelleitungen I und II zweier Abschnitte
eines Fernmeldekabels miteinander verbunden werden. Die magnetischen Kopplungen
werden nach Betrag und Phase ermittelt und ein Kopplungselement 6 eingeschaltet.
Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß zwischen der Doppelleitung 1 und der
Doppelleitung II eine frequenzabhängige, phasenverschobene Kopplung vorhanden ist.
Diese wird durch das Kopplungselement 6 kompensiert. Das Kopplungselement 6 besteht
aus einem Kern 7, der aus einem magnetisierbaren oder auch
aus einem
nicht magnetisierbaren Stoff bestehen kann, auf den die in die Leiter 2 und 3 eingeschalteten
Wicklungen 8 und 9 sowie die Zusatzwicklung io aufgebracht ist. Die Zusatzwicklung
ist mit einem - einstellbaren komplexen Widerstand ii verbunden. Die Zusatzwicklung
io ist mit mehreren Anzapfungen zum Anschalten des Widerstandes i i versehen. Ebenso
können die Wicklungen 8 und 9 mit Anzapfungen versehen sein, um die Größe der magnetischen'Kopplungen
verändern zu können. Die Hauptwicklungen des Kopplungselementes können zur Erzielung
symmetrischer Verhältnisse für die Doppelleitungen als Doppelwicklungen ausgebildet
sein, so daß in jede Ader eine Wicklung eingefügt wird. Um kapazitive Kopplungen
zwischen den Wicklungen zu vermeiden, können diese, wie bereits im Hauptpatent hervorgehoben,
durch elektrostatische Schirme getrennt werden. Die Wicklungen .brauchen nicht sämtlich
den ganzen oder gleichen Kernquerschnitt zu umfassen. In der Fig. 3 ist ein derartiger
Fall beispielsweise dargestellt. Der Kern besteht aus zwei Teilkernen 2o und 21,
die in der Figur im Querschnitt dargestellt sind. Die Doppelleitungswicklung 22
und Döppelleitungswicklung 23 umfassen beide Teilkerne, während die Zusatzwicklung
24 nur den Teilkern 2o umfaßt.
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- Das Verfahren zum Ausgleich der magnetischen Kopplungen kann -mit
Vorteil auch zum Ausgleich von Freileitungen und zum Ausgleich von in die Fernmeldeleitungen
ein-1
geschalteten oder einzuschaltenden magnetischen Zusatzelementen, wie
Pupinspulen o. dgl., angewendet werden.