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Meßeinrichtung zur Bestimmung der Ausgleichselemente zur Verminderung
des durch komplexe Kopplungen verursachten Fernnebensprechens zwischen Fernmeldeleitungen
gleicher Übertragungsrichtung Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung sowie neue
Meßverfahren zur Bestimmung der Ausgleichselemente, wie Kondensatoren und Widerstände,
zur Verminderung des durch komplexe Kopplungen verursachten Fernnebensprechens zwischen
Fernmeldeleitungen gleicher Übertragungsrichtung, insbesondere für die Mehrfachträgerfrequenzübertragung,
und bezweckt, die Ausgleichsgrößen, d. h. die Werte der Ausgleichselemente, in beschleunigter
und vereinfachter Weise ausschließlich durch Messungen zu bestimmen, ohne zusätzliche
Rechenarbeiten durchführen zu müssen, Bekanntlich wird das Fernnebensprechen zwischen
in gleicher Richtung betriebenen Fernmeldeleitungen durch elektromagnetische Kopplungen
hervorgerufen, die in den einfachsten Fällen rein kapazitiver oder rein magnetischer
Natur sind. Derartige Störbeeinflussungen, die auf Leitungsunsymmetrien zurückzuführen
sind, können im Bereich niederfrequenter Betriebsströme zwischen gleichartigen Leitungen
ohne Schwierigkeiten durch das Einschalten von zusätzlichen Kapazitäten oder Gegeninduktivitäten
vermindert oder beseitigt werden. In der Vektordarstellung haben dabei sowohl die
Kopplungsvektoren als auch die kompensierenden
Ausgleichsvektoren
eine senkrechte Lage zur reellen Achse des Koordinatensystems bzw."der Gaußsehen
Zahlenebene. Bei höherfrequenten Betriebsströmen, z. B. bei der Mehrfachträgerfrequenztelephonie,
treten durch das -Vorhandensein von dritten Kreisen oder durch andere Ursachen zusätzliche
Effekte auf, die eine Verdrehung der Kopplungsvektoren innerhalb der Gaußschen Zahlenebene
aus der senkrechten Lage heraus bewirken. Man spricht in diesem Falle von komplexen
Kopplungen: Es ergibt sich bei derartigen Störbeeinflussungen, und zwar insbesondere
zwischen den Stammleitungen von Sternvierern, der erschwerende Umstand, daß die
Lage des Kopplungsvektors nicht die gleiche ist, wenn man bei zwei sich beeinflussenden
Leitungen z und 2 einmal. auf Leitung x sendet und auf Leitung 2 empfängt (i-2)
oder umgekehrt auf Leitung 2 sendet und auf Leitung z empfängt (2-r). Dieser Fall
wird in der Fig. z der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, in der die Kopplungsvektoren
für beide Beeinflussungsarten in der Gaußschen Zahlenebene dargestellt sind, und
zwar ist angenommen, daß für die Beeinflussung von Leitung r auf Leitung 2 (z-2)
der Kopplungsvektor f' und für die Beeinflussung von Leitung 2 auf Leitung z (2-=)
der Kopplungsvektor f" bestimmt worden ist. Zweifellos läßt sich für derartige Beeinflussungsfälle
keine vollständige Kompensation oder wie man sagt, kein vollständiger Ausgleich
erreichen. Aus diesem Grunde begnügt man sich damit, den mittleren Kopplungsvektor
f,, durch einen Gegenkopplungsvektor -f. aufzuheben. Die in den beiden Fällen entgegengesetzt
gerichteten Restkopplungsvektoren -r und -f- r können für beide Fälle nicht gleichzeitig
kompensiert werden. Um in einfacher Weise den Gegenkopplungsvektor -t ..
zu erhalten, ist es zweckmäßig, den Kopplungsvektor i' durch einen zusätzlichen
Kopplungsvektor -x bzw. den Kopplungsvektor f" durch einen zusätzlichen Kopplungsvektor
-i- x zu ergänzen und den resultierenden Vektor zu bestimmen. Die Größe des Restkopplungsvektors
-x ergibt sich aus der halben Differenz der gemessenen Gegenkopplungsvektoren -f'
und -f". Der reelle Anteil des zusätzlichen Kopplungsvektors ist demnach
, und der imaginäre Anteil ist @
, wobei x', x" bzw. y' und y" die reellen bzw. imaginären Anteile der gemessenen
Kopplungsvektoren sind.
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Die Bestimmung des Restkopplungsvektors und des Gegenkopplungsvektors
f. erfolgte bisher auf mehr oder weniger komplizierte Weise durch Messungen mittels
komplexer Kopplungsmesser und durch Berechnungen. .Es ergaben sich dabei insofern
Schwierigkeiten, als, die zweckmäßigste Art. der Vektorendarstellung nicht auch
der zweckmäßigsten Art, die einzuschaltenden Ausgleichselemente zu bestimmen, entsprechen
muß. Beispielsweise kann der komplexe Kopplungsvektor -f.. dadurch erhalten. werden,
daß man eine Schaltung nachTig. 2 vorsieht. Der Widerstand R1 und die Kapazität
Cl liegen parallel zwischen den Elektroden 2a und ja. Der. auf .diese Weise erzeugte
Kopplungsvektor liegt. im ersten Quadranten der Gaußschen Zahlenebene. Die Verschiebung
des Endpunktes dieses Vektors in .der senkrechten Richtung bis iri den Bereich des
vierten Quadranten hinein wird durch die veränderliche Kapazität C2 zwischen den
Elektroden ja und 2b erreicht. Die Bestreichung des zweiten und des dritten Quadranten
kann durch Vertauschen der Zuleitungen zu den Elektroden 2a und 2b ermöglicht werden.
Diese Schaltung hat den Vorteil einer sehr einfachen Komponentendarstellung, denn
der reelle Anteil des Kopplungsvektors ist
und der imaginäre Anteil ist co (C, C2). Für den Kopplungsausgleich kommt diese
Schaltung aber nicht in Frage, da bei niederen Frequenzen nur der Widerstand Rl
zwischen den Elektroden ja und 2a wirksam ist, wodurch nicht nur die Symmetrie gestört
wird, sondern auch eine Isolationsminderung eintritt.
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Bei der äquivalenten Schaltung nach Fig.3 sind Widerstand R, und Kapazität
Ci in Reihe geschaltet. Dadurch, fallen die früher erwähnten Nachteile zwar fort,
jedoch wird nun die Aufteilung des komplexen Kopplungsvektors in seine Komponenten
kompliziert und unübersichtlich. Sein reeller Anteil ist
und sein imaginärer Anteil ist
Diese Schaltung ist daher zur Darstellung der Kopplungsvektoren ganz ungeeignet.
Abgesehen aber von diesen Verhältnissen sind die bei den bisher üblichen Meßverfahren
und -einrichtungen erforderlichen zusätzlichen Rechenarbeiten zur Bestimmung des
Restkopplungsvektors und der Ausgleichsgrößen insofern unerwünscht, weil sie nur
von in entsprechender Weise ausgebildeten Fachleuten durchgeführt werden können
und viel Zeit beanspruchen. Auch besteht hierbei die Gefahr, daß infolge von Rechenfehlern
falsche Ausgleichsgrößen ermittelt werden.
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Diese Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Meßeinrichtungen
und -verfahren werden durch die Erfindung vermieden. Die erfindungsgemäß ausgebildete
Meßeinrichtung zur Bestimmung der Ausgleichselemente, wie Kondensatoren und Widerstände,
zur Verminderung des durch komplexe Kopplungen verursachten Fernnebensprechens zwischen
Fernmeldeleitungen gleicher Übertragungsrichtung ist durch die gleichzeitige Anwendung
von mindestens zwei Brückenschaltungen gekennzeichnet, von denen die eine, die im
folgenden als erste Brückenschaltung bezeichnet wird, die Kompensation des zwischen
den Leitungen verbleibenden Restkopplungsvektors x oder mittleren Kopplungsvektors
fm vornimmt und die andere, die im. folgenden als zweite Brückenschaltung bezeichnet
wird, die Werte der zwischen die Leitungen einzuschaltenden Ausgleichselemente anzeigt.
Vorzugsweise sind in der ersten Brückenschaltung mindestens in dem einen Brückenzweig
eine Parallelschaltung von einstellbarer Kapazität und einstellbarem Widerstand
und in der zweiten Brückenschaltung mindestens in dem einen Brückehzweig eine Reihenschaltung
von einstellbarer Kapazität und einstellbarem Widerstand
vorgesehen,
während die anderen Brückenzweige beider Brückenschaltungen mindestens je eine einstellbare
Kapazität enthalten. Hierdurch wird erreicht, daß die in den Fig. 2 und 3 gezeigten
Schaltungen in der gleichen Meßeinrichtung nebeneinander angewandt werden, und zwar
so, daß nur die Vorteile dieser Schaltungen zur Geltung kommen.
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Die Fig.4 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäß
ausgeführten Meßeinrichtung. Es sei i die störende und a die gestörte Leitung. Beide
Leitungen, z. B. die beiden Stammleitungen eines Sternvierers, zwischen denen komplexe
Kopplungen vorhanden sind, werden in Vierdrahtschaltung in gleicher Richtung betrieben.
An dem vom Meßplatz entfernten Ende wird der Meßstrom durch den Sender S der störenden
Leitung I zugeführt, während die Leitung 2 mit einem mit dem Wellenwiderstand der
Leitung übereinstimmenden Widerstand 2 abgeschlossen ist. Andererseits sind am Meßplatz
an die Leitung I der Abschlußwiderstand 2 und an die Leitung :z der Empfänger E
angeschlossen. Die gesamte Meßeinrichtung K besteht aus der Brückenschaltung B1
(erste Brückenschaltung) mit der Parallelschaltung von Widerständen (d G) und Kapazitäten
(d C) entsprechend der Fig. 2 und aus der Brückenschaltung B2 (zweite Brückenschaltung),
die entsprechend der Fig.3 in dem einen Brückenzweig die Reihenschaltung von Kapazität
Cl und Widerstand R1 und im anderen Brückenzweig die Kapazität C2 enthält. Wie ersichtlich,
liegen beide Brückenschaltungen zwischen den Adern ia bzw. Ib der Leitung i und
den Adern 2a_ und 2b der Leitung #,.
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Mittels einer derartigen Einrichtung lassen sich die Ausgleichsgrößen
zur Kompensierung der komplexen Kopplungen unter Vermeidung der bisher erforderlichen
zusätzlichen Rechenarbeiten in denkbar einfachster Weise bestimmen. Im folgenden
wird zunächst die Ermittlung der Ausgleichsgrößen durch Kompensierung des Restkopplungsvektors
x erläutert. Die Kompensierung des Restkopplungsvektors T erfolgt mittels der Brückenschaltung
B1. Vorerst wird die Brückenschaltung B2 abgeschaltet bzw. derart symmetrisch eingestellt,
z. B. durch Einstellung des Widerstandes R1 auf Null und der beiden Kondensatoren
Cl und C2 auf gleiche Werte, daß durch diese Brücke keine Kopplung zwischen den
Leitungen I und 2 entsteht. Darauf wird die Brücke B1 auf Tonminimum eingestellt,
wodurch sich für die Ausgleichsstellung I-2 die Ablesewerte C und G' ergeben.
In entsprechender Weise würde man bei der Ausgleichsstellung 2-I die Werte C" und
G" ermitteln. Hierauf wird zur Bestimmung der Ausgleichsgrößen die Brückenschaltung
B1 beispielsweise bei der dargestellten Ausgleichsstellung I-2 auf die Ablesewerte
C"'
und G"' = -
eingestellt und mit Hilfe der Brückenschaltung B2 das Tonminimum herbeigeführt.
Die hierbei eingestellten Werte von R1, Cl und C2 ergeben direkt die Größen der
zwischen den Adern einzuschaltenden Ausgleichselemente, die dem gesuchten Kompensationsvektor
1," entsprechen. Die Messungen spielen sich in der gleichen Weise ab, wenn die in
Frage kommenden Kopplungsvektoren im zweiten oderdritten Quadranten der Gaußschen
Zahlenebene liegen. In diesem Falle werden lediglich die Zuleitungen zu den Elektroden
2a und 2b vertauscht, d. h. die Verbindungsleitungen zwischen der Meßeinrichtung
und den beiden Adern der Leitung ?-
Anstatt durch die Brückenschaltung B1
den Restkopplungsvektor z zu kompensieren, kann mit dieser Brückenschaltung auch
der mittlere Kopplungsvektor " kompensiert werden. In Übereinstimmung mit dem oben
beschriebenen Meßverfahren wird bei der ersten Messung mittels der Brücke B1 die
Brückenschaltung B2 symmetrisch eingestellt. Nach Kompensierung des mittleren Kopplungsvektors
t "L wird das Kabel abgeschaltet und durch eine kopplungsfreie Kunstschaltung ersetzt.
Die Brückenschaltung B1 bleibt in der Stellung stehen, in der der mittlere Kopplungsvektor
ia kompensiert ist, d. h. G' -- und C"' = . Darauf wird die Brücke
B2 auf
Tonminimum eingestellt, um in dieser Stellung die Ausgleichsgrößen direkt ablesen
zu können.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsmöglichkeiten
beschränkt. Beispielsweise kann in der Brückenschaltung B2 im Brückenzweig Ia-2b
m Reihe zur Kapazität C2 ein auch auf Null einstellbarer Widerstand angeordnet werden.
In diesem Falle kann bei der aufeinanderfolgenden Bestimmung der im ersten und vierten
Quadranten sowie der im zweiten und dritten Quadranten der Gaußschen Zahlenebene
liegenden Kopplungsvektoren auf die Umpolung der Verbindungsleitungen zwischen der
Meßeinrichtung und den Adern der einen Leitung verzichtet werden.
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Die symmetrische Ausbildung der beiden Brückenschaltungen durch Anordnung
gleicher Schaltelemente in den gegenüberliegenden Brückenzweigen hat den Vorteil,
daß eine ungünstige Beeinflussung des durch die beiden Leitungen i und 2 gegebenenfalls
gebildeten Phantomkreises vermieden wird. Weitere Vorteile der neuen Meßeinrichtung
bestehen darin, daß für die Brückenschaltung B1 die Eicheinheit nebensächlich ist
und daß sich die beiden Brückenschaltungen ihrem jeweiligen Zweck anpassen lassen.