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Fernmeldekabel zur Übertragung von Trägerfrequenzströmen.
Die Erfindung bezieht sich auf vieladrige Fernmeldekabel mit symmetrisch verseilten, ungeschirmen und unbelasteten Sprechkreisen, vorzugsweise mit papierisolierten Massivleitern, zur Übertragung von Trägerfrequenzströmen über 10 ks. Derartige Kabel hat man bisher mit einer Betriebskapazität C von etwa 33-36 nP/km (10-9 F/m) gebaut. Der Wellenwiderstand Z derartiger Kabel beträgt bei 50 Ms etwa 140 Ohm. Der Wellenwiderstand Z ist bekanntlich für dieses Freauen/sebiet
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Die Dämpfung eines Kabels ist durch den Ausdruck
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gegeben, worin R den Wirkwiderstand pro Kilometerschleife und G die Ableitung pro Kilometersehleife bedeutet.
Da das Ableitungsglied klein gegen das Widerstandsglied ist, ergibt sich für die Dämpfung näherungsweise die Formel :
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei höheren Frequenzen die Dämpfung innerhalb gewisser Grenzen unabhängig von der Stärke der einzelnen Kupferleiter ist, sofern man den Durch- messer der isolierten Ader konstant hält. Diese Erscheinung ist folgendermassen zu erklären :
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Verringert man nun erfindungsgemäss den Durchmesser der Kupferleiter, ohne den Durchmesser der isolierten Adern zu verkleinern, so ergibt sieh eine Erhöhung der Induktivität. Diese ist einmal durch die Vergrösserung des Abstandes der Leiteroberflächen und zum andern durch die geringere Abnahme des Innenfeldes bedingt. Gleichzeitig verringert sich die Betriebskapazität.
Beides wirkt sich im Sinne einer Erhöhung des Wellenwiderstandes und damit einer Dämpfung- verminderung aus.
Nun wird zwar anderseits durch die Verringerung des Kupferdurchmessers der Wirkwiderstand R, der ebenfalls in die Dämpfungsformel eingeht, vergrössert. Es wurde jedoch gefunden, dass die Ver- grösserung des Wellenwiderstandes bei höheren Frequenzen die Vergrösserung des Wirkwiderstandes völlig kompensieren kann. Dies beruht : um Teil auch darauf, dass die durch den Skineffekt bedingte
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Erhöhung des Wirkwiderstandes im Verhältnis zum Gleichstromwiderstand bei dünnen Leitern nicht so gross ist wie bei dicken Leitern. Ausserdem wird die zusätzliche Wirkwiderstandszunahme durch die sogenannte Nähewirkung bei einem Kabel gemäss der Erfindung infolge des grösseren relativen Abstandes der Leiter verringert.
Ein Kabel gemäss der Erfindung weist somit den Vorteil auf, dass es bei gleichem Kabeldurchmesser und gleicher Dämpfung für die Betriebsfrequenzen mit wesentlich dünneren Leitern auskommt, so dass Kupfer eingespart wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung geringer ist als bei einem Kabel bisheriger Bauart. Es ist zwar durch die amerikanische Patentschrift 2034035 bekannt geworden, bei geschirmten Hochfrequenzleitungen die Dämpfung durch passende Wahl des Verhältnisses von Leiterdurchmesser und Schirmdurchmesser herabzusetzen. Bei diesen bekannten Kabeln liegt jedoch der Wellenwiderstand immer noch niedriger als beim Gegenstand der Erfindung.
Das Ausmass der Kupferersparnis durch die Erfindung soll im folgenden an einem Beispiel erläutert werden. Bei einem Kabel bisheriger Bauart betrug der Leiterdurchmesser beispielsweise 1'5 mm, die Betriebskapazität 34 nF/km und der Wellenwiderstand bei 50 kHz 140 Ohm. Die Dämpfung eines solchen Kabels beträgt bei 50 Mfs 0'142 N jkrn. Setzt man nun beispielsweise bei gleichbleibendem Aderdurchmesser erfindungsgemäss den Leiterdurchmesser auf 1'2 mm herab, so erhöht sich der Wellenwiderstand auf 172 Ohm ; gleichzeitig sinkt die Betriebskapazität auf 26'5 F/m und die Dämpfung
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Kupferersparnis von 35% erzielt.
Das untersuchte Beispiel zeigt, dass man zur Erzielung genau gleicher Dämpfung den Kupferdurchmesser noch weiter herabsetzen könnte. Die weiteren Untersuchungen haben gezeigt, dass sich bei stärkeren Leitern noch höhere Ersparnisse ohne Dämpfungserhöhung erzielen lassen, die 50% überschreiten können.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen wurden in erster Linie an Sternviererkabeln durchgeführt ; der Erfindungsgedanke ist jedoch nicht auf Sternvierer beschränkt, sondern kann auch auf DM-Vierer und andere Adergruppen angewendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vicladriges Fernmeldekabel mit symmetrisch verseilten, ungeschirmten und unbelasteten Sprechkreisen zur Übertragung von Trägerfrequenzströmen über 10 kHz, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenwiderstand der Sprechkreise durch passende Wahl des Verhältnisses von Leiterabstand zu Leiterdurchmesser bei 50 kHz grösser als 155 Ohm, vorzugsweise grösser als 160 Ohm gemacht ist.