Nachrichtenübertragungssystem Bei Nachrichtenübertragungssystemen,
bei denen durch frequenzmäßige Trennung der beiden Gesprächsrichtungen eine vierdrahtähnliche
Ausnutzung der Kanäle erfolgt, verfährt man üblicherweise nach dem Schema der Fig.
i. Hierbei wird die gesendete, z. B. untere Frequenzgruppe von der empfangenen,
z. B. oberen Frequenzgruppe durch eine aus Tiefpaß TP und Hochpaß HP bestehende
Weichenschaltung getrennt. Bei einem nicht linearen Verhalten der Leitung ÜL selbst
oder ihrer Zusätze; wie z. B. der Leitungsübertrager, werden dabei die entstehenden
Klirrfrequenzen, soweit sie in den Durchlaßbereich des Empfangsfilters und somit
in Gespräche der Gegenrichtung fallen, in voller Stärke empfangen. Es tritt also
ein nicht lineares Nahenebensprechen auf. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
dieses Nahenebensprechen zu verringern.Message transmission system In message transmission systems in which a four-wire-like utilization of the channels occurs due to the frequency separation of the two directions of conversation, the procedure is usually according to the scheme of FIG. Here the sent, z. B. lower frequency group of the received, z. B. the upper frequency group separated by a switch circuit consisting of a low-pass filter TP and a high-pass filter HP. In the case of a non-linear behavior of the line ÜL itself or its additions; such as B. the line transformer, the resulting distortion frequencies, as far as they fall in the pass band of the receiving filter and thus in calls in the opposite direction, are received in full. So there is a non-linear near-end crosstalk. The invention has set itself the task of reducing this near-end crosstalk.
Zur Verringerung des Nahenebensprechens macht die Erfindung Gebrauch
von der an sich bekannten Schaltungsanordnung nach Fig.2. Diese unterscheidet sich
von der in Fig. i dargestellten dadurch, daß zwischen- Übertragungsleitung ÜL und
Weichenschaltung noch eine Gabelschaltung G mit der Nachbildung 1V angeordnet ist,
bei der also Leitung und Nachbildung in gleicher Weise vom Strom durchflossen werden.The invention is used to reduce near-end crosstalk
of the circuit arrangement known per se according to FIG. This differs
of that shown in Fig. i in that between transmission line ÜL and
Turnout circuit still a hybrid circuit G with the simulation 1V is arranged,
In which the line and the replica are traversed by the current in the same way.
Während bisher durch die Leitungsnachbildung im wesentlichen lediglich
die Scheinwiderstandsverhältnisse der Leitung nachgebildet werden, soll gemäß der
vorliegenden Erfindung die Leitungsnachbildung etwa
das gleiche
nichtlineare Verhalten zeigen, wie die Übertragungsleitung einschließlich ihrer
Zusätze. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Klirrspannungen für die Empfangsrichtung
kompensieren und das nicht lineare Nahenebensprechen entfällt. Die Erfindung ist
von besonderer Bedeutung für die Nachrichtenübertragung über Seekabel.While so far by the line simulation essentially only
the impedance ratios of the line should be simulated according to the
present invention the line simulation for example
the same
show nonlinear behavior as the transmission line including its
Additions. This ensures that the distortion voltages for the receiving direction
compensate and the non-linear near-end crosstalk is eliminated. The invention is
of particular importance for the transmission of messages over submarine cables.
Schon beim Entwurf der Trägerfrequenzsysteme wird auf das nicht lineare
Nebensprechen in der Weise Rücksicht genommen, daß man die Frequenzbänder der Gruppen
so legt, daß möglichst wenig Störungen auftreten. Es sind also meist nur kleine
Frequenzbereiche, die als kritisch anzusehen sind. Oft müssen ihretwegen bei belasteten
Leitungen erhebliche Mittel aufgewendet werden, um die nötige Klirrfreiheit des
Kabels zu erzielen. Bei dem Übertragungssystem gemäß der Erfindung läßt sich das
vermeiden, -wenn die Nachbildung insbesondere für diesen kritischen Frequenzbereich
bemessen wird. Eine Kompensation über den gesamten Frequenzbereich läßt sich verhältnismäßig
leicht erzielen, wenn das nicht lineare Verhalten der Leitung lediglich durch ihre
Abschlüsse, z. B. den Leitungsübertrager, verursacht wird, da man diesen in bezug
auf die Klirrspannungsverhältnisse in der Leitungsnachbildung identisch wiederholen
kann. Eine Wiederholung solcher Elemente im Nachbildungszweig ist an sich bekannt.
Sie geschah aber bisher lediglich mit Rücksicht auf eine möglichst genaue Nachbildung
des Leitungsscheinwiderstandes und nicht, wie bei der Erfindung, zur Nachbildung
auch des nicht linearen Verhaltens der Leitung bzw. der in ihr liegenden Elemente.
Wie sich hierbei Abweichungen von den Sollwerten der Nachbildung auswirken, wird
im folgenden erörtert.Even when designing the carrier frequency systems, the non-linear
Crosstalk is taken into account in such a way that the frequency bands of the groups are used
so places that as little interference as possible occurs. So they are mostly only small ones
Frequency ranges that are to be regarded as critical. Often, because of them, have to be burdened
Considerable resources are used to ensure that the
Achieve cable. In the transmission system according to the invention that can
Avoid, -if the simulation especially for this critical frequency range
is measured. Compensation over the entire frequency range can be proportionate
easily achieved if the non-linear behavior of the line is only due to its
Degrees, e.g. B. the line transformer, is caused because one of these in relation
repeat identically to the distortion voltage ratios in the line simulation
can. A repetition of such elements in the replication branch is known per se.
So far, however, it has only been done with a view to reproducing it as precisely as possible
the line impedance and not, as in the invention, for the simulation
also the non-linear behavior of the line or the elements in it.
How deviations from the setpoint values of the simulation will affect this
discussed below.
Zunächst sei die Klirrdämpfung eines Überträgers am Anfang der Leitung
in der Schaltungsanordnung nach Fig. I berechnet. Legt man an die Klemmen a der
Leitung die Spannung V und setzt einen idealen Übertrager mit der Querinduktivität
L: voraus (Fig. 3 a), dann beträgt die Leerlaufkhrr-EMK (Fig.3 b)
Die durch die Querinduktivität des Übertragers fließenden Ströme sind
Sie -erzeugen die Klirr-EMK
Die Klirrspannungen der dritten Harmonischen sind (Fig. q.d) Hierin ist M das Nichtlinearitätsmaß
und der Strom
Die Klirrspannung V$, für die dritte Oberwelle wird bei Anpassung der Endgeräte
Hierin ist c) die Grundfrequenz und 33 der Scheinwiderstand bei der Klirrfrequenz
3(o, wobei 6 j c) L > '33 gesetzt ist.First, let us calculate the distortion attenuation of a transmitter at the beginning of the line in the circuit arrangement according to FIG. If one applies the voltage V to the terminals a of the line and assumes an ideal transformer with the shunt inductance L: (Fig. 3 a), then the no-load EMF is (Fig. 3 b) The currents flowing through the shunt inductance of the transformer are They generate the distortion EMF The distortion voltages of the third harmonic are (Fig. Qd) where M is the non-linearity measure and the current The distortion voltage V $, for the third harmonic, is adjusted when the end devices Here c) is the fundamental frequency and 33 is the impedance at the distortion frequency 3 (o, where 6 jc) L>'33 is set.
Für die Anordnung nach Fig. 2 sei ein Gabelübertrager (Fig.4a) vorausgesetzt,
wie er in Verstärkerschaltungen üblich ist. Ist der Wellenwiderstand der Übertragungsleitung
Z, so ist der Scheinwiderstand des Empfangszweiges 2Z und der Scheinwiderstand des
Sendezweiges
Mit n sind die Windungszahlen des Differentialübertragers bezeichnet. Sein Ersatzschaltbild
ist in Fig. 4b gezeichnet. Mit diesem ergibt sich für den zu betrachtenden Fall
die Fig. 4c mit den Scheinwiderständen 2L und '2N und .den Induktivitäten LL und
ZN. Ist VL die der Leitung durch den Sendeverstärker aufgedrückte Spannung, dann
beträgt die Spannung VN an der Nachbildung
Es kann gesetzt werden 2L - 2 (I + d) @N = (I-
d)
LL - L (I -f- 8) LN = L (I - b) 'I) MN = 9 (I -77)
Es ergibt sich dann
Hierin bedeuten `3L3 und 53N, die Scheinwiderstände für die Klirrfrequenz 3 co.
Es ist ferner
Nach Einführung von d, 8, il und 0 ergibt sich
Hierin bedeuten die Indices 3, daß diese Größen für die dritte Harmonische gelten.
Es ist dabei
Aus Gleichung ä ist zu ersehen, daß die an
Im allgemeinen kann der Scheinwiderstand 23 für die dritte Harmonische etwa gleich
dem Wellenwiderstand Z der Leitung gemacht werden. Es ist dann
wobei
gesetzt werden kann, wenn die Querinduktivitäten der Übertrager nahezu gleich und
groß sind.For the arrangement according to FIG. 2, a fork transmitter (FIG. 4a) is assumed, as is usual in amplifier circuits. If the wave impedance of the transmission line is Z, then the impedance of the receiving branch is 2Z and the impedance of the transmitting branch The number of turns of the differential transformer is denoted by n. Its equivalent circuit diagram is shown in FIG. 4b. This results in FIG. 4c with the apparent resistances 2L and 2N and the inductances LL and ZN for the case under consideration. If VL is the voltage impressed on the line by the transmitter amplifier, then the voltage is VN at the simulation It can be set 2L - 2 (I + d) @N = (I- d) LL - L (I -f- 8) LN = L (I - b) 'I) MN = 9 (I -77) Es then results Here `3L3 and 53N mean the apparent resistances for the harmonic distortion frequency 3 co. It is further After introducing d, 8, il and 0 we get The indices 3 here mean that these quantities apply to the third harmonic. It is there From equation ä it can be seen that the an In general, the impedance 23 for the third harmonic can be made approximately equal to the characteristic impedance Z of the line. It is then whereby can be set if the transverse inductances of the transformers are almost the same and large.
Man erkennt, daß eine Klirrkompensation nicht nur bei verschiedenen
d, 7j und b erzielt werden kann, es genügt auch, wenn in Gleichung (3a) die Summe
aus ihnen klein wird, denn im Gegensatz zu Niederfrequenzzweidrahtverstärkern braucht
auf die Güte der Scheinwiderstandsnachbildung erst in zweiter Linie (z. B. zur Unterdrückung
schädlicher Klirrfrequenzen des Sendeverstärkers) Rücksicht genommen zu werden.
Vorteilhaft wird man die Nachbildungen so einstellen, daß die im ÜbQrtragungsweg
am Die an den Leitungsklemmen wirksame Klirrspannung VA ist gleich der Differenz
aus beiden Klirrspannungen. Es ist den Leitungsklemmen wirksame Klirrspannung Vx,
durch entsprechende Bemessung der Größen A, ö
und 21 sehr klein gahalten
und daß also eine Klirrkompensation erreicht werden kann. Diese Verhältnisse werden
noch klarer, wenn man die Erhöhung der Klirrdämpfung einer Anordnung nach Fig.2
gegenüber einer Anordnung nach Fig. = betrachtet. Da nämlich in den Gleichungen
i und 2 bei gleichem Sendepegel auf der Leitung V = VZ gesetzt werden muß,
wird durch die zusätzliche Verwendung der Gabelschaltung die Klirrdämpfung um folgenden
Betrag erhöht: meisten störende Klirrfrequenz am besten kompensiert wird.It can be seen that distortion compensation can not only be achieved with different d, 7j and b, it is also sufficient if the sum of them in equation (3a) is small, because, in contrast to low-frequency two-wire amplifiers, the quality of the impedance simulation is only needed in the second Line (e.g. to suppress harmful harmonic distortion frequencies of the transmission amplifier). It is advantageous to set the simulations so that the distortion voltage VA effective in the transmission path at the line terminals is equal to the difference between the two distortion voltages. The distortion voltage Vx effective at the line terminals is kept very small by appropriately dimensioning the quantities A, δ and 21, so that distortion compensation can be achieved. These relationships become even clearer if one considers the increase in the distortion attenuation of an arrangement according to FIG. 2 compared to an arrangement according to FIG. Since V = VZ has to be set in equations i and 2 with the same transmission level on the line, the additional use of the hybrid circuit increases the distortion attenuation by the following amount: most disruptive distortion frequency is best compensated.