DE1762640C3 - Verfahren und Anordnung zur Impuls-Fehlerortung bei Tragerfrequenz Zweidrahtsystemen - Google Patents

Description

ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (14) eir Feldeffekttransistor ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (14) eir Brückenmodulator ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt des aktiiven Elements des Generators (15) vom Demodulator (13) aus so gesteuert wird, daß die Schwingamplitude des Generators der Form des Glockenimpulses entspricht.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverstärker (12) ein in integrierter Schaltung aufgebaute! Verstärker ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Impulsfehlerortung bei TF-Zweidraht-Systemen mittels eines vom sendenden Amt in Senderichtimg ausgeschickten Ortungsimpulses, der in den Zwischenverstärkerämtern in die Überlagerungslage der Gegenrichtung umgesetzt und dem sendenden Amt wieder zugeführt ist.

HF-Ortungsverfahren für TF-Zweidraht-Systeme sind bekannt. Diese erfordern jedoch entweder einen unterschiedlichen Aufbau der Verstärker (d. h. jeder Verstärker ist einem ganz bestimmten Standort innerhalb einer Strecke zugeordnet) oder einen hohen Aufwand bei gleichartig aufgebauten Verstärkern. Als Beispiel dafür gelte das Oszillator-Ortungs-Verfahren, wie es z. B. in der deutschen Auslegeschrift 11 85 245 beschrieben ist. Dabei ist jedem Zwischenverstärker ein Oszillator mit einer genau definierten Schwingfrequenz und einem bestimmten Sendepegel zugeordnet, dessen Signal in der Endstelle empfangen und ausgewertet wird. Es ist die gleiche Anzahl von unterschiedlichen Oszillatoren nötig wie die größte zulässige Anzahl von Verstärkern zwischen zwei speisenden Verstärkerstellen. Der unterschiedliche Aufbau ist wegen der damit verbundenen hohen Herstellungs-, Prüf- und Lagerhaltungskosten nachteilig.

Auch Fehlerortungsverfahren mit gleichartig aufgebauten Verstärkern erfordern einen hohen Aufwand. Als Beispiel daiür gelte das in der deutschen Patentschrift 8 87 062 beschriebene Impuls-Ortungs-Verfahren eines Seekabelsystems. Dort werden die von einer Endstelle in einer passenden Frequenzlage ausgesandten Ortungsimpulse an den gekrümmten Kennlinien der aktiven Elemente in den Unterwasserverstärkern in die Frequenzlage der Gegenrichtung umgesetzt Die neu entstandenen Impulse werden über die Verstärkerstrecke zur Endstelle zurückgeleitet und dort mit aufwendigen Meßgeräten ausgewertet.

Die Ursache liegt darin, daß zum einen die in einen passenden Frequenzbereich fallenden, durch Nichtlinearität entstandenen Frequenzkomponenten nur sehr klein sind, so daß sie schon aus diesem Grunde mil empfindlichen Meßgeräten am Eingang festgestelll werden müssen. Darüber hinaus können Störfrequenzer in der gleichen Frequenzlage durch die geringe Amplitudenhöhe der rückgeführten Impulse zu erheblichen Fehleranzeigen führen, so daß eine eindeutige

Ortung nicht mehr möglich ist. Darüber hinaus werden durch die Nichtlinearität danebenliegende Oberwellen erzeugt, die durch aufwendige Filtereinrichtungen von der eigentlich auszuwertenden Größe getren it werden müssen.

Eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch die Umsetzung nicht durch eine gekrümmte kennlinie in den aktiven Elementen der Unterwasserverstärker, sondern durch eigene nichtlineare Einrichtungen erfolgt, ist in der Zeitschrift »The Post Office Electrical Engineers Journal«, Vol. 54, Part. 4, January 1962, im Aufsatz »Location of Repeater Faults on Submarine Telephone Cables« von F.Scowen, S. 252 und 253, beschrieben.

Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei Fehlerortung die Übertragung unterbrochen werden muß, weil die Fehlerortung durch Gleichstromumpolung dadurch in Gang gesetzt wird, daß die nichtlinearcn Einrichtungen MR 1, MR 2 mit Hilfe von Relais eingeschaltet werden. Die Verwendung von Relais ist ein weiterer Nachteil dieser Anordnung, weil nämlich dadurch erhebliche Unsicherheiten in das Übertragungssystem hineingetragen werden, die darin bestehen können, daß durch Überspannungen, wie sie beispielsweise bei einem Blitzschlag entstehen, die Relais ansprechen und dadurch die Übertragung stören. Diese Nachteile werden durch eine Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung beseitigt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1161321 ist außerdem ein Impuls-Fehlerortungsverfahren für ein Vierdraht-Getrenntlagenachrichtenübertragungssystem bekannt. Aus Spalte 4, letzte Zeile bis Spalte 5, Zeile 8 dieser Auslegeschrift ist zu entnehmen, daß zur Ortung Impulse verwendet werden sollen, die eine von einer Senkrechten deutlich abweichende Flanke aufweisen, wobei sich am besten Impulse ohne scharfe Ecken und mit möglichst schrägen und abgerundeten Flanken am besten eignen.

Außerdem sind Glockenimpulse an sich bekannt, wie aus dem »Handbuch der angewandten Impulstechnik« von Dr. H. Rösch lau, insbesondere S. 281, zu entnehmen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein HF-lmpuls-Fehlerortungsverfahren und eine entsprechende Anordnung zu schaffen, bei dem die für das Vierdraht-TF-Übertragungssystem eingesetzten ivießeinrichtungen verwendet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird derart verfahren, daß der Ortungsimpuls oberhalb bezw. unterhalb des Nutzfrequenzbandes, jedoch noch innerhalb dci Übertragungsbandes übertragen wird, daß der Ortungsimpuls ein vom sendeseitigen Amt ausgeschickter hochfrequenter Glockenimpuls ist, der in den jeweiligen Zwischenverstärkerämtern ausgesiebt und demoduliert wird, und daß der demodulierte Glockenimpuis mit einer geeigneten Trägerfrequenz in die Frequenzlage der Gegenrichtung gebracht und dem sendenden Amt wieder zugeführt wird.

Mit dem neuen Verfahren ist eine Kontrolle der Verstärkerstrecken während des Betriebs möglich. Die Kontrolle umfaßt quantitativ und qualitativ alle Baugruppen jedes einzelnen Verstärkers, da die Impulse die Verstärker in beiden Frequenzlagen durchlaufen.

Das Verfahren ist, wie das Verfahren bei TF-Vierdraht-Verstärkern, leicht anzuwenden. Die Gerate können vom Personal ohne besondere Fachkenntnisse bedient werden.

Die Zwischenverstärker sind austauschbar, Lagerhal-

tungs- und Prüfkosten sind gering. Zusätzlicher Kosten- und Raumbedarf entsteht in den Zwischenverstärkern und endsteilen gegenüber anderen Ortungsverfahren nur im geringem Umfang.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist derart ausgebildet, daß bei Zwischenverstärkerämtern mit Querverstärkern dem Ausgang des Querverstärkers der hochohmige Eingang eines Ortungsfilters parallel liegt, dessen Ausgang rr.it einem Demodulator verbunden ist, der mit einem Modulator gekoppelt ist, der zugleich mit einem Generator mit einer innerhalb des Übertragungsbereichs der Gegenrichtung liegenden Trägerfrequenz verbunden ist, und daß der Ausgang des Modulators mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist. Die Hochohmigkeit des Filtereingangs kann auch durch einen Spannungsteiler realisiert werden.

Bei Zwischenverstärkerstationen mit getrennten Verstärkern in Sende- und Empfangsrichtung kann die Anordnung auch so ausgebildet sein, daß am Ausgang ues Sendeverstärkers der hochohmige Eingang eines Ortungsfilters parallel liegt, dessen Ausgang mit einem Demodulator verbunden ist, der mit einem Modulator gekoppelt ist, der zugleich mit einem Generator mit einer innerhalb des Übertragungsbereichs der Gegenrichtung liegenden Trägerfrequenz verbunden ist, und daß der Ausgang des Modulators mit dem Eingang des Verstärkers in Empfangsrichtung verbunden ist.

Eine weitere Abwandlung sieht vor, daß der Ausgang des Modulators mit dem Ausgang des Verstärkers der Gegenrichtung verbunden ist.

Bei diesen Anordnungen besteht keine Rückkopplungsgefahr innerhalb der gebildeten Verstärkerschleife, da der Ortungszusatz keine Hochfrequenzsignale überträgt.

Zwischen Ortungsfilter und Demodulator läßt sich zum Zwecke der Verstärkung der abgegriffenen Impulsspannung ein Hilfsverstärk.er einschalten. Da an Hilfsverstärker bezüglich Rauschen, Klirren, Anpassung usw. keine besonders hohen Anforderungen zu stellen sind, kann dieser auch in integrierter Schaltung aufgebaut werden, sofern er mindestens dieselbe Zuverlässigkeit wie der Hauptverstärker besitzt.

Zur Entkopplung kann dem Modulator auch ein ohmscher Widerstand nachgeschaltet werden.

Der Modulator besteht entweder aus einem trägheitslos steuerbaren Widerstand, z. B. einem Feldeffekttransistor oder einem Brückenmodulator, wie er häufig auch in Endstellen zur Modulation der Impuls-Trägerfrequenz benutzt wird.

An Hand der Diagr&mme nach den Fig. 1, 5 und 6, der Prinzipschaltbilder nach den F i g. 2a und 2b und der Ausführungsbeispiele nach den Fig.3 und 4 wird die Erfindung näher erläutert.

TF-Zweidraht-Verstärker sind, wie Fig. 1 zeigt, so aufgebaut, daß sie Signale in der Frequenzlage f\... h in der einen und Signale in der Frequenzlage h ■ ■ ■ U in der anderen Richtung übertragen. Es gibt zwei Ausführungen, .iämlich mit einem Querverstärker, wie in Fi g. 2a, oder mit zwei Längsverstärkern, wie in Fig. 2b dargestellt. In beiden Verstärkerausführungen besteht bei einer gestörten Verstärkerstrecke das Problem, den Fehlerort zu finden.

Fig. 3 zeigt im Prinzip einen TF-Zweidraht-Verstärker mit Querverstärker und Richtungsweichen ohne Stromversorgung. Die folgenden Erläuierungen können jedoch analog auch auf die Schaltung nach Fig. 2b angewendet werden.

Die Signale im Übertragungsbereich h... U werden in der Richtung Fi -<■ F₂ übertragen. Sie gelangen über den Überträger 9 und den Hochpaß 2 an den Eingang a des Queiverstärkers. In diesem werden sie verstärkt und von dessen Ausgang b über den Hochpaß 5 und den Übertrager 10 an den Ausgang F₂ weitergeleitet. Die Signale im unteren Übertragungsbereich f\... f₂ durchlaufen den Weg

Klemmen F₂ - Übertrager 10 - Tiefpaß 3 Verstärker 1 — Tiefpaß 4 — Übertrager 9 —
Klemmen F₂.

Der Gleichstromweg ist nicht dargestellt, da er als bekannt vorausgesetzt wird.

Der eigentliche Verstärker 1 selbst ist an Ein- und Ausgang durch Widerstände 6, 7,8 entkoppelt mit dem Ortungszusatz 16 verbunden, der in Fig.4 genauer gezeichnet ist.

Die Ortungsimpulse besitzen die Form der Gaußschen Glockenkurve mit der Bandbreite 2Af (s. F i g. 5c). Die Glockenkurve sei oberhalb des oberen Übertragungsbandes auf die Trägerfrequenz /5 oder unterhalb auf die Frequenz h' (s. F i g. 1 und 5a) moduliert. Der Impuls nimmt im Zwischenverstärker denselben Weg wie die Signale des oberen Übertragungsbereiches, falls der Durchlaßbereich der Hochpässe entsprechend dimensioniert ist.

An den Ausgangsklemmen 6 des inneren Verstärkers wird ein kleiner Teil der Ausgangsspannung über den Spannungsteiler 6, 7 hochohmig abgegriffen. Im nachfolgenden Ortungsfilter 11 mit der Durchlaßbandbreite 2Δ fund der Mittenfrequenz f₅ bzw. /5' wird der Impuls von den übrigen Signalen getrennt. Der Hilfsverstärkcr 12 erhöht den Pegel des Impulses, so daß er in der Gleichrichterschaltung 13 demoduliert werden kann (Fig. 5c). Das so entstandene NF-Signal moduliert im Modulator die vom Generator 15 stammende Frequenz f_b oder f_b' (F i g. 1 und 5 d). Durch die Modulation ensteht ein Sekundärimpuls, der dieselbe Form und effektive Bandbreite wie der erste Impuls, jedoch eine andere Trägerfrequenz besitzt (F i g. 5c). Der Sekundärimpuls wird über den hochohmigen Widerstand 8 dem Eingang a des Verstärkers 1 zugeführt. Im Verstärker wird die durch die Ankopplung bewirkte Dämpfung ausgeglichen.

Wenn der Übertragungsbereich der Tiefpässe die neue Trägerfrequenz fc (Z₆') ±4/"einschließt, gelangt der neue Impuls über die Verstärkerstrecke bis zur Endstelle 20, von wo der Primärimpuls ausgesandt wurde (F i g. 6).

Im letzten Verstärker (22, 25) eines Ortungs- und damit auch Fernspeiseabschnittes, dem sogenannter letztgespeisten Verstärker, kann wie bei Vierdraht-Systemen ein Impulssperrfilter (23, 24) vorgeseher werden, das die Primärimpulse nicht in den nächster Ortungsabschnitt gelangen läßt.

Von der Endstelle dieses letztgenannten Ortungsab schnittes müssen die Primärimpulse mit der Trägerfre quenz f_b oder ft gesendet werden. Daher sind dii Verstärker dieser Strecke so auszurüsten, daß sie di( Impulse in die Frequenzlage f_s oder /5' umsetzen. Hie müssen die Ortungsfilter also für f₆ (£') und dii Oszillatoren für /5 (fs') bemessen werden.

Hierzu 4 Blatt Zcichnunucn

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Impulsfehlerortung bei TF-Zweidraht-Systemen mittels eines vom sendenden Amt in ^r> Senderichtung ausgeschickten Ortungsimpulses, der

in den Zwischenverslärkerämtern in die Übertragungslage der Gegenrichtung umgesetzt und dem sendenden Amt wieder zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortungsimpuls ober- ι <> hallb bzw. unterhalb des Nutzfrequenzbandes, jedoch noch innerhalb des Übertragungsbandes übertragen wird, daß der Ortungsimpuls ein vom sendenden Amt ausgeschickter hochfrequenter Glockenimpuls ist,.der in den jeweiligen Zwischenverstärkerämtern ausgesiebt und demoduliert wird, und daß der deinodulierte Glockenimpuls mit einer geeigneten Trägerfrequenz in die Frequenzlage der Gegenrichtung gebracht und dem sendenden Amt wieder zugeführt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zwischenverstärkerämtern mit Querverstärkern (1) dem Ausgang des Querverstärkers der hochohmige Eingang eines Ortungsfilters (11) parallel liegt, ^5 dessen Ausgang mit einem Demodulator (13) verbunden ist, der mit einem Modulator (14) gekoppelt ist, der zugleich mit einem Generator (15) mit einer innerhalb des Übertragungsbereichs der Gegenrichtung liegenden Trägerfrequenz verbunden ist, und daß der Ausgang des Modulators (14) mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zwischenverstärkerämtern mit je einem Verstärker in Sende- und Empfangsrichtung am Ausgang des Sendeverstärkers der hochohmige Eingang eines Ortungsfilters (11) parallel liegt, dessen Ausgang mit einem Demodulator (131) verbunden ist, der mit einem Modulator (14) gekoppelt ist, der zugleich mit einem Generator (15) mit einer innerhalb des Übertragungsbereichs der Gegenrichtung liegenden Trägerfrequenz verbunden ist, und daß der Ausgang des Modulators (14) mit dem Eingang des Verstärkers in Empfangsrichtung verbunden ist.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zwischenverstärkerämtern mit je einem Verstärker in Sende- und Empfangsrichtung am Ausgang des Sendeverstärkers der hochohmige Eingang eines Ortungsfilters (11) parallel liegt, dessen Ausgang mit einem Demodulator (13) verbunden ist, der mit dem Modulator (14) gekoppelt ist, der zugleich mit einem Generator mit einer innerhalb des Übertragungsbereichs der Gegenrichtung liegenden Trägerfrequenz verbunden ist, und daß der Ausgang des Modulators mit dem Eingang des dem Verstärker in Gegenrichtung nachgeschaiteten Tiefpasses verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hochohmige <>» Eingang des Ortungsfilters (11) mit einem Spannungsteiler (6,7) realisiert ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ortungsfilter (U) und Demodulator (13) ein Hilfsverstärker (12) ^ angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Modulator (14)

ein ohmscher Reihenwiderstand (8) nachgeschaltei