DE901901C

DE901901C - Anordnung zum Ausgleich der durch Temperaturschwankungen verursachten Daempfungsaenderungen eines koaxialen Kabels

Info

Publication number: DE901901C
Application number: DEC5015A
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Hurault
Original assignee: Compagnie Industrielle des Telephones SA
Current assignee: Compagnie Industrielle des Telephones SA
Priority date: 1950-11-30
Filing date: 1951-11-27
Publication date: 1954-01-18
Also published as: FR1028641A; GB689554A; US2777994A; BE507449A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, welche den Ausgleich der durchTemperaturschwankungen verursachten Dämpfungsänderungen eines koaxialen Kabels ermöglicht.

Bekanntlich ändert sich die Dämpfung A je Längeneinheit eines koaxialen Kabels in Abhängigkeit von der Frequenz f des von dem Kabel übertragenen Stromes nach dem Gesetz

wobei k ein von der Temperatur abhängiger Faktor ist.

Eine Temperaturänderung hat somit für die Dämpfung des Kabels dieselbe Wirkung wie eine Längenänderung bei konstanter Temperatur.

Man kann daher die Dämpfungsänderungen eines solchen Kabels ausgleichen, indem man in die auf der Kabelstrecke angeordneten Zwischenverstärker Stationen Vierpole einschaltet, deren zusammengesetzte Dämpfung sich in Abhängigkeit von der Frequenz nach dem angeführten Gesetz (i) ändert und welche von Hand oder selbsttätig von einer Steuerstation aus regelbare Elemente aufweisen, durch welche der Faktor k verändert werden kann.

Es ist eine derartige Anordnung bekannt, bei welcher die Ausgleichsvierpole, welche im folgenden als Temperaturkorrektionsglieder bezeichnet werden, in den Zwischenstationen zwischen Entzerrer und Verstärker eingeschaltet sind und Elemente aufweisen, welche unter der Wirkung eines Steuergleichstromes, der auf dem Kabel selbst von einem Endamt aus übertragen wird, veränderlich sind.

Durch die Erfindung wird eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Temperaturkorrektionsglieder geschaffen. Diese kennzeichnen sich dadurch, daß sie

wenigstens einen symmetrischen Vierpol in überbrückter T-Schaltung besitzen, bei welcher der senkrechte Zweig und der den horizontalen Zweig überbrückende Kreis Impedanzen besitzen, die im wesentliehen zueinander invers sind, wobei dieser Überbrückungskreis aus Widerständen und einer gewissen Anzahl von Induktivitäten besteht, deren Kerne in den Luftspalten eines magnetischen Kreises liegen, auf welchen eine von dem Steuerstrom gespeiste ίο Magnetisierungsspule gewickelt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung.

Fig. ι zeigt das Schema einer Zwischenstation mit einem Temperaturkorrektionsglied gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt das ausführliche Schema eines solchen Korrektionsgliedes.

In Fig. ι bezeichnet B die ganze Station zwischen zwei Abschnitten von koaxialen Kabeln. Diese Station enthält einen Entzerrer 5, das Temperaturkorrektionsglied Ä ' und einen Verstärker 6, Mit 3 und 3' sind die Klemmen des Steuerkreises des Korrektionsgliedes bezeichnet, die bei 4 bzw. 4' an den Mittelleiter jedes der beiden Kabelschnitte angeschlossen sind. Dieser Steuerkreis wird durch einen auf dem Kabel übertragenen Gleichstrom gespeist, wobei Kondensatoren 7 den Durchgang dieses Gleichstromes zu den übrigen Organen der Station sperren.

Fig. 2 zeigt das Schema des Korrektionsgliedes A nach Fig. 1. Dieses Korrektionsglied besteht, wie oben erwähnt, aus einem Vierpol in T-Schaltung, dessen horizontaler Zweig 1, 1' zwei gleiche Widerstände R₀ und dessen vertikaler Zweig drei parallel liegende Kreise enthält, von denen jeder aus einem Widerstand (R₁, R₂ bzw. R₃) in Reihe mit einem Kondensator (C₁, C₂ bzw. C₃) besteht.

Der horizontale Zweig 1, 1' ist durch einen Kreis überbrückt, der aus drei in Reihe liegenden Kreisen besteht, von denen jeder einen Widerstand^ bzw. r₂ bzw. r₃ mit einer parallel geschalteten Induktivität I₁ bzw. I₂ bzw. l_a umfaßt. Diese Induktivitäten sind mit Kernen ausgerüstet, welche aus sehr dünnen Blechen eines magnetischen Materials mit sehr geringer Hysterese hergestellt sind.

Diese Kerne sind ihrerseits in Luftspalten eines

magnetischen Kreises angeordnet, auf welchen eine Magnetisierungsspule S gewickelt ist, die an ihren Klemmen 3, 3' von dem Steuergleichstrom gespeist wird.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: Wenn eine Temperaturänderung des Kabels eintritt, wird der Erregerstrom in der Wicklung S von Hand oder selbsttätig verändert. Daraus ergibt sich eine Änderung des magnetisierenden Feldes, welche eine (gegebenenfalls sehr erhebliche) Änderung der Permeabilität der Spulen I₁, I₂, I₃ (es konnte eine Änderung im Verhältnis 1: 8 erreicht werden) und folglich in dem gleichen Verhältnis eine Änderung des induktiven Widerstandes dieser Spulen hervorruft. Diese Änderung des induktiven Widerstandes hat ihrerseits eine Änderung der Dämpfung des Vierpols zur Folge, welche die auf der Temperaturschwankung beruhende Dämpfungsänderung des Kabels ausgleicht.

Man erreicht somit ohne Mitwirkung von mechanischen Organen eine regelmäßige, andauernde und umkehrbare Änderung der von dem Korrektionsvierpol herrührenden Dämpfung.

Als zahlenmäßiges Beispiel sei angeführt, daß es gelungen ist, in dem ganzen Frequenzband zwischen 60 und 4000 kHz die von dem Korrektionsglied herrührende Dämpfung je nach der Stärke des Steuerstromes der Dämpfung einer Kabellänge, die zwischen 600 und 1000 Meter schwankt, gleichzumachen. Das Korrektionsglied ermöglicht demnach den Ausgleich von Temperaturänderungen, die Änderungen der Kabellänge von 400 m entsprechen.

Die Anzahl der Kreise in dem vertikalen Zweig und in dem Überbrückungskreis, die bei dem beschriebenen Beispiel gleich drei gewählt wurde, kann selbstverständlich beliebig sein.

Ebenso können diese Zweige in beliebiger Weise ausgebildet werden, sofern jeder von ihnen nur ein und dieselbe Art von Blindwiderständen enthält. Es genügt, wenn ihre Impedanzen zueinander invers sind, wenigstens bei einem gewissen Wert der Elemente des veränderliche Impedanzen enthaltenden Zweiges, so daß der Wellenwiderstand des Vierpols unter diesen Umständen bei allen Frequenzen konstant bleibt.

Wie oben erwähnt, kann ein Korrektionsglied durch Reihenanordnung von mehreren Vierpolen in überbrückter T-Schaltung ausgebildet werden, wobei sich die zusammengesetzten Dämpfungen der verschiedenen Vierpole dann einfach addieren, weil die Anpassung der Impedanzen annähernd verwirklicht ist.

Im folgenden wird eine mathematische Erläuterung gegeben, welche zeigt, daß das Gesetz für die Dämpfungsänderung nach der Gleichung (1) genau befolgt wird, wenn man alle Induktivitäten des Überbrückungskreises des Korrektionsgliedes in dem gleichen Verhältnis ändert.

Es sei R₀ der Wellenwiderstand des Gliedes, Z die Impedanz des Überbrückungszweiges. Die Impedanz des

vertikalen Zweiges des Γ-Gliedes ist bekanntlich —~-. ^lt>5

Die zusammengesetzte Dämpfung des Gliedes ergibt sich durch die Gleichung

Λ = log.

ι +

(2)

Bei Werten I₁W . . . l„w der in der Impedanz Z enthaltenen Induktivitäten ist Z eine Funktion dieser Impedanzen und folglich eine Funktion Φ (w) der Frequenz:

Z = Φ (w) = Z (I₁W, I₂W . . . Ipw).

Wenn alle Induktivitäten in dem gleichen Verhältnis η vermindert werden, wird Z

V = Z ί

Wie ersichtlich, bleibt die Impedanzkurve erhalten, indem der Maßstab der Frequenzen geändert wird. Dasselbe gilt für die Kurve der zusammengesetzten Dämpfung.

Es sei η größer als ι und mit der oberen Grenze n_m angenommen. Die Grenzen des zu übertragenden Frequenzbandes seien /\ und f₂. Es sei weiterhin angenommen, daß die Dämpfung zwischen den Frequenzen — und fo annähernd dem Gesetz (i) bei den

Werten Z₁Oj . . . Ι_νω der Induktivitäten folgt.

Bei einem beliebigen Wert von n, der kleiner als n_m

ist, wird die zusammengesetzte Dämpfung des

ίο Korrektionsgliedes A'(f) bei einer Frequenz f, die zwischen f_x und f₂ liegt, gleich derjenigen des Korrektionsgliedes für η — τ bei einer Frequenz

/"' = —, welche notwendigerweise zwischen -=ü- und

W Wm

f_% liegt. Es ergibt sich demnach

A' (f) =r. A

Das Dämpfungsgesetz (i) bleibt demnach erhalten, und die zusammengesetzte Dämpfung des Korrektionsgliedes in dem ganzen nutzbaren Band bleibt gleich derjenigen einer gewissen Kabellänge.

Das Problem der Kompensation läuft demnach auf die Bestimmung eines Korrektionsgliedes der beschriebenen Art hinaus, welches für eine Gesamtheit von Werten der Induktivitäten zwischen gewissen Frequenzgrenzen eine gegebene Kurve der zusammengesetzten Dämpfung besitzt.

Für ein übertragenes Band von 60 bis 4000 kHz muß das Gesetz (1) noch annähernd bis zu Frequenzen

60
von —τ- kHz, d. h. etwa 7,5 kHz, befolgt werden.

Da die Rechnung auf der Anwendung der Gleichung (2) beruht, die unter der Annahme eines Netzwerkes mit konstanter Impedanz gilt, ist zu untersuchen, ob diese Annäherung gesetzmäßig bleibt, wenn man Induktivitäten verändert. Bei einem Netzwerk, welches die Dämpfung eines Abschnittes von 600 bis 1000 m aufweist, überschreitet nämlich der

Reflexionskoeffizient nicht 10%.

Man verwirklicht die genaue Reziprozität der beiden Zweige für den mittleren Wert der Dämpfung:

= I₂C₂ = I₃C₃ =

Claims

PATENTANSPRÜCHE: -T3R3=

1. Anordnung zum Ausgleich der durch Temperaturschwankungen verursachten Dämpfungsänderungen eines koaxialen Kabels, bei welcher in auf der Kabelstrecke eingeschalteten Zwischenstationen Ausgleichsnetzwerke vorgesehen sind, deren Dämpfung sich in Abhängigkeit von der Stärke eines von einer Hauptstation ausgehenden Steuergleichstromes ändert, so daß in dem Band der übertragenen Frequenzen die Dämpfung einer veränderlichen Kabellänge nachgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsnetzwerk aus wenigstens einem symmetrischen Vierpol in überbrückter T-Schaltung besteht, dessen horizontaler Zweig zwei gleiche Widerstände (R₀) enthält, während sein vertikaler Zweig und der den horizontalen Zweig überbrückende Kreis Impedanzen besitzen, deren Produkt bei allen Frequenzen für einen gewissen Wert der Elemente des Überbrückungskreises gleich R% ist, und daß dieser Überbrückungskreis aus Widerständen und einer gewissen Anzahl von Induktivitäten besteht, deren Kerne in Luftspalten eines magnetischen Kreises angeordnet sind, auf welchen eine von dem Steuerstrom gespeiste Magnetisierungsspule gewickelt ist.

2. Ausgleichsnetzwerk für eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Zweig des Vierpols eine gewisse Anzahl

(P) parallel geschaltete Kreise umfaßt, die aus je einem Widerstand in Reihe mit einer Kapazität bestehen, während der horizontale Zweig nur Widerstände und der den horizontalen Zweig überbrückende Kreis die gleiche Anzahl (p) Serienkreise umfaßt, von denen jeder aus einem Widerstand mit einer parallel geschalteten, einen Magnetkern enthaltenden Wicklung besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen