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Verfahren zur Dämpfungsmessung an Vierpolen Trn Betrieb von Übertragungsanlagen
tritt häufig die Aufgabe auf, die Dämpfung von Vierpolen zu bestimmen, bei denen:
Ein- und Ausgang räumlich weit voneinander liegen. Dies ist z. B. der Fall, wenn
es sieh darum handelt, die Dämpfung von langen Fernsprechleitungen zu bestimmen,
beispielsweise um -genaue Unterlagen für eine frequenzabhängige Entzerrung der Leitung
oder für den Ausgleich von Temperaturschwankungen zu ermitteln. Bei derartigen Messungen
besteht die Schwierigkeit, daß das Ende der Leitung meist viele Kilometer vom Meßplatz
entfernt ist, so daß eine Messung der Ausgangsspannung der Leitung und der Vergleich
dieser mit einer über eire Eichleiturig gewonnenen Spannung nicht möglich ist. Man
ist daher bei der Dämpfungsmessung von längeren Leitungen dazu übergegangen, die
zu messende Leitung mit einer Hilfsleitung zu einer Schleife in Serie zu schalten.
Derartige Hilfsleitungen pflegen bei Fernsprechkabeln in Gestalt einer zweiten gleichartigen
Fernsprechleitung des Kabels meist zur Verfügung zu stehen.. Die Methode hat jedoch
den Nachteil, daß man auf diese Weise nur die Summe der Dämpfungen der zu messenden
Leitung und der Hilfsleitung ermittelt, so daß also die Unterschiede in den, Dämpfungen
der einzelnen Leitungen nicht ohne weiteres zu erkennen sind. Außerdem wird bei
langen Leitungen, bei denen die Leitungsdämpfung in die Größen, ordnung der Nebensprechdämpfung
fällt, das Meßergebnis
durch die infolge des Nebensprechens. von
der zu messenden auf die Hilfsleitung übertretenden Ströme verfälscht.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zwar ebenfalls eine Hilfsleitung
benötigt, die für das bekannte Verfahren angeführten Nachteile sind jedoch bei dem
Verfahren gemäß der Erfindung vermieden, da hier unmittelbar die Leitungsdämpfung
ermittelt wird und die infolge Nebensprechens auf die Hilfsleitung übertretenden
Ströme das Meßergebnis nicht beeinflussen.
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Das Verfahren zur Dämpfungsmessung an Vierpolen gemäß der Erfindung,
bei dem die am Meßende auftretende Vierpolausgangsspannung eines am fernen Ende
befindlichen Wechselstromgenerators mit einer Teilspannung eines am Meßende befindlichen
Hilfsgenerators verglichen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen
der an beiden Enden des Vierpols befindlichen Generatoren nach definierter Gleichrichtung
über Strommesser und eine Hilfsleitung derart gegeneinandergeschaltet werden, daß
bei Spannungsbleichheit der beiden Generatoren die Hilfsleitung und damit die Strommesser
stromlos sind. Bei dem. Verfahren gemäß der Erfindung findet die eigentliche Dämpfungsmessung
am Meßort in der üblichen Weise statt, indem die Wechselspannung eines Generators
über eine Eichleitung auf ein Anzeigeinstrument gegeben wird und die Eichleitung
so lange verändert wird, bis der Ausschlag am Anzeigeinstrument gleich dem. wird,
der durch die am Ausgang der zu messenden. Leitung auftretende Wechselspannung des
am fernen Ende befindlichen Generators 'hervorgerufen wird. Dieses Verfahren, das
an sich bekannt ist, setzt allerdings voraus, daß die Spannungen des am fernen Ende
befindlichen Generators und des am Meßen@de befindlichen Hilfsgenerators einander
gleich sind. Diese Bedingung, von deren Einhaltung :die Genauigkeit der Messungen
natürlich stark abhängt, wurde bisher nur in unvollkommener Weise dadurch erfüllt,
daß man die Spannungen'[ der beiden Generatoren unabhängig voneinander und mit verschiedenen
Instrumenten bestimmt hat. Nach. der vorliegenden Erfindung wird aber erreicht,
daß die Spannungen der beiden Generatoren unmittelbar aufeinander abgestimmt werden,
so daß alle Fehler der sonst gebräuchlichen. Instrumente fortfallen. Erreicht wird
dies erfindungsgemäß dadurch, daß die beiden Generatoren nach definierter Gleichrichtung
über empfindliche Strommesser auf eine Hilfsleitung arbeiten. Die Schaltung ist
dabei so getroffen, daß die auf die Hilfsleitung gegebenen Gleichspannungen sich
kompensieren, so daß bei Spannungsgleichheit der beiden Wec'hselstromgenerator.en
die beiden Strommesser stromlos sind.
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Ein Ausführungsbeispiel einer gemäß dem Verfahren nach der Erfindung
arbeitenden Schaltung ist im Prinzip in der Fig. i dargestellt. Unter i ist ein
mehrpaariges Kabel dargestellt, welches u. a. die Doppelleitung 2 enthält, deren
Dämpfung gemessen werden soll. Die Leitung weist am fernen Ende die Eingangsklemmen
3, am Meßende die Ausgangsklemmen q. auf. Auf die Eingangsklemmen 3 arbeitet mit
der gewünschten Frequenz der Meßsender 5. Die an den Klemmen q. auftretende Ausgangsspan.nung
wird über den Umschalter 9 in dem Instrument 8 zur Anzeige gebracht. Am Meßende
befindet sich weiterhin der Hilfsgenerator 6, der auf die Eicb1eitung 7 arbeitet,
deren Ausgangsspannung ebenfalls über den. Umsehalter 9 in dem Instrument 8 zur
Anzeige gebracht wird.. Setzt man voraus, daß die Spannungen der beiden Generatoren.
einander gleich sind, so erlaubt diese Art der Messung eine unmittelbare Ablesung
der Leitungsdämpfung an der Eichleitung 7. Die Spannungen der beiden Generatoren
werden. zwecks Angleichung außerdem noch über Kompensationsschaltungen auf eine
Hilfsleitung 18. gegeben. Diese Kompensationsschaltungen bestehen am fernen Ende
beispielsweise aus dem Gleichrichter i o, dem Kondensator ii und dem empfindlichen
Strommesser 12, am Meßende aus den entsprechenden Schaltelementen .13,. 1d., 15.
In. den Gleichrichtern io und - 13 werden die Wechselspannungen definiert :gleichgerichtet
und an die Kondensatoren i i und 14 geführt. Über die Strommesser 12 und 15 gelangen
die Gleichspannungen an die Klemmen 16 und 17 der Hilfsleitung, wo sie sich bei
Spannungsgleichheit der Wechselstromgeneratoren kompensieren. Bei der Dämpfungsmessung
ist es also nur erforderlich, darauf zu achten, daß die an. beiden Meßenden befindlichen
Strommesser stromlos sind. Damit ist sodann die Gewähr gegeben, daß die Spannungen
von Meß-und Hilfsgenerator übereinstimmen.
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Versuche 'haben ergeben., daß bei dieser gemäß .dem .'erfahren. nach
der Erfindung arbeitenden Schaltung bei einem Vierpol mit io Neper Dämpfung eine
Meßunsicherheit von weniger als 2 mN für die gesamte Meßanordnung vorhanden war.
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In Fällen, bei denen es wünschenswert ist, die Messung bei einer bestimmten
Sendespannung vorzunehmen, kann dies erreicht werden, indem an dem einen Ende der
Hilfsleitung eine Gleichstrombatterie einsgeschaltet wird, deren Spannung gleich
dem Spitzenwert der bei der Dämpfungsmessung gewünschten Wechselspannung gewählt
wird. In diesem Fall müssen sodann die an den Enden befindlichen Generatoren in
ihrer Spannung so lange geregelt werden, bis, die Strommesser 12 und 15 stromlos
sind, wodurch die Wechselspannungen. der beiden Generatoren nicht nur einander gleich,
sondern auch gleich der Batteriespannung in der Hilfsleitung gemacht werden. Als
Hilfsleitung 18 kann i bei dem @Terfahren gemäß der Erfindung jede beliebig', an
sich in ihren Eigenschaften unbekannte Leitung dienen, da ihre Eigenschaften. nicht
in das Meßergebnis eingehen. Im allgemeinen wird man jedoch eine der im Kabel ohnehin
vorhandenen Leitungen benutzen,. Eine Beeinflussung .des Meßergebnisses durch die
Hilfsleitung könnte eintreten, wenn diese Leitung eine verhältnismäßig große Ableitung
aufweist, da in diesem Fall infolge der Belastung eines oder beider Gleichrichter
12 oder 13 eine Spannungsgleichheit der Generatoren
vorgetäuscht
werden könnte, ohne daß) diese tatsächlich vorhanden ist. Die Größe .der höchstzulässigen
Ableitung ist von den jeweiligen Verhältnissen abhängig und muß von Fall zu Fall
bestimmt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei langen Fernsprechleitungen,
insbesondere Trägerfrequenzleitungen,für die diese Messungen in erster Linie in
Frage kommen, die Ableitung so klein ist, daß eine Berücksichtigung nicht erforderlich
ist.
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In den. Fällen, in denen die Ableitung zu groß ist, wird v orteilhafterweise
folgende zusätzliche Schaltung verwendet, die in der Fig. 2( im Prinzip näher dargestellt
ist. In dieser Figur stellen die Bezugszeichen i bis i& dieselben Schaltelemente
wie in. der Fig. i dar. An den Anfang der Hilfsleitung 18 ist jedoch an die. Klemmen
16 eine Batterie i9 und an das Ende 17 der Hilfsleitung ein Widerstand 2o geschaltet,
der genau gleich der Größe des Gleichstromwiderstandes der Hilfsleitung ist. Die
durch die Einschaltung dieses Widerstandes bedingte Belastung bewirkt, daß in diesem
Widerstand die halbe Spannung der Batterie i9 liegt. Eine gleichwertige Schaltung
ist an der Batterie durch die Einschaltung der beiden Längswiderstände 2:i und des
Querwiderstandes 22 getroffen, die so bemessen sind, daßi an. dem Widerstand 22
ebenfalls die halbe Batteriespannung auftritt. Die absolute Größe der bei der Batterie
ig eingeschalteten Widerstände 2 1 und 22 ist an sich belanglos. Desgleichen ist
es an sich gleichgültig, ob der Widerstand 21 in eine Leitung eingeschaltet oder,
wiebei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in zwei gleiche Hälften geteilt ist,
die aus. Symmetriegründen auf die beiden Adern verteilt sind. Wesentlich ist nur,
daß, eine derartige Spannungsteilung stattfindet, daß, an den Widerstand 22 die
halbe Batteriespannung zu liegen. kommt. Es hat sich gezeigt, daßi bei Verwendung
einer derartigen Hilfsschaltung etwa vorhandene größere Ableitungen keine Rolle
mehr spielen.
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Auch bei Verwendung der .genannten Hilfsschaltung ist es möglich,
im Bedarfsfall eine -ganz bestimmte gewünschte Sendespannung des Meßgenerators zu
erhalten, indem die Batteriespannung etwa gleich :dem doppelten Scheitelwert :der
bei der Dämpfungsmessung gewünschten Sendespannung gewählt wird.
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Sollte sich bei dieser Anordnung eine Beeinflussung der Generatoren
über die Hilfsleitung zeigen, so kann diese leicht durch Einschalten eines einfachen
Filters unterdrückt werden, das verhindert, daß über die Hilfsleitung auch noch
Wechselströme fließen.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die beiden Generatoren
natürlich nicht nur hinsichtlich der Spannung, sondern möglichst auch hinsichtlich
der Frequenz übereinstimmen sollen. Eine Kontrolle hierfür ist in bekannter Weise
möglich, indem man z. B. am Meßort die Frequenzen beider Generatoren durch eine
Modulationseinrichtung zur Bildung :der Differenzfrequenz veranlaßt und eine oder
beide Frequenzen so lange verändert, bis die Differenzfrequenz Null wird.