DE434136C - Method to reduce crosstalk in cables with constantly distributed inductance or pupinized cables - Google Patents

Description

Verfahren zur Verminderung des Nebenspreehens in Kabeln mit stetig verteilter Induktivität bzw. pupinisierten Kabeln. In dem Patent .1z396¢ ist ein Verfahren zur Verminderung des Nebensprechens in einem durch Zusatzkondensatoren abgeglichenen. pupinisierten Fernsprechkabel beschrieben, gemäß dem der Kapazitätsabgleich der beiden ersten Spulenfelder des Kabelendes gleichzeitig erfolgt, und zwar derart, daß durch gleichzeitige Einstellung je eines Kondensators in jedem der beiden Spulenfelder das Verschwinden des Nebensprechens bei einer mittler,°n Sprechfrequenz durch ein Tonminimum festgestellt wird.Method for reducing cross-talk in cables with steadily distributed inductance or pupinized cables. In the .1z396 ¢ patent, a Method of reducing crosstalk in one by using additional capacitors matched. pupinized telephone cable described, according to which the capacity adjustment of the first two coil fields of the cable end takes place at the same time, in such a way that that by setting a capacitor in each of the two coil fields at the same time the disappearance of crosstalk at a medium speaking frequency through a Sound minimum is determined.

Gemäß der weiteren Erfindung wird nun ein Verfahren angegeben, welches es ermöglicht, die Ausgleichsstellen in größeren Abständen, als die theoretischen Erörterungen ergeben, anzuordnen bzw. bei pupinisierten Leitungen eine größere Genauigkeit des Abgleichs zu erzielen. Das Verfahren besteht darin, daß beim Abgleich eines Abgleichsabschnittes je ein einstellbarer Kondensator am Ausgleichspunkt und am vorderen Ende des Abschnitts angeordnet wird, die beide gleichzeitig zur Herstellung des Tonminimums benutzt werden. Hierauf werden an dem Ausgleichspunkt die durch den hier angeordneten einstellbaren Kondensator angegebenen Kapazitätswerte durch feste Kondensatoren ersetzt, worauf der nächstfolgende Ausgleichsabschnitt in ähnlicher- Weise abgeglichen wird. Es lassen sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen V erfahrens die Ausgleichsabschnitte viel länger wählen als bei den bekannten Abgleichsverfahren, und infolgedessen sind weniger Abgleichspunkte und weniger Zusatzkondensatoren erforderlich als bisher, wie aus den nachstehenden Betrachtungen hervorgeht.According to the further invention, a method is now specified which it enables the compensation points to be spaced at greater distances than the theoretical ones Discussions result in arranging or, in the case of pupinized lines, greater accuracy to achieve the adjustment. The procedure consists in that when aligning a Adjustment section one adjustable capacitor each at the balance point and at the front end of the section is placed, both at the same time for manufacture of the sound minimum can be used. Thereupon, at the balance point, the the capacitance values specified here by the adjustable capacitor arranged here replaced fixed capacitors, whereupon the next equalization section in a similar Way is matched. It can be when using the method according to the invention choose the compensation sections much longer than with the known compensation methods, and as a result, fewer trim points and fewer additional capacitors are required than before, as can be seen from the considerations below.

Gleicht man das Nebensprechen in einem Kabel mit erhöhter und verteilter Induktivität in Abständen von Sekunden; Kilometern durch Zusatzkondensatoren aus, so hat man eine Verbesserung des Nebensprechens von der Größe zu erwarten, wobei a das Winkelmaß der Leitung und s die ganze Länge des Abl;leichsabschnittes bedeutet. Die Beziehung folgt als Näherung für 3 - o und n z aus Gleichung 61, Archiv für Elektrotechnik 1923, Heft 2, Abschnitt to. Die Verbesserung nimmt hiernach zu mit kleiner werdenden Ausgleichsabschnitten, und es ist aus diesem Zusammenhang und den Eigenschaften normaler Krarupkabel geschlossen worden, daß die Länge der Ausgleichsabschnitte etwa 0,7 bis o,8 km betragen muß, wenn man die. gleiche Störungsfreiheit wie in Pupinkabeln erzielen wi:l.If the crosstalk in a cable with increased and distributed inductance is equalized at intervals of seconds; Kilometers through additional capacitors, one has an improvement in crosstalk of the size expected, where a is the angular dimension of the line and s is the entire length of the calibration section. The relationship follows as an approximation for 3 - o and nz from equation 61, Archiv für Elektrotechnik 1923, volume 2, section to. The improvement increases as the compensation sections become smaller, and it has been concluded from this connection and the properties of normal Krarup cables that the length of the compensation sections must be about 0.7 to 0.8 km if the. We achieve the same freedom from interference as in pupin cables: l.

Das Meßverfahren nach der Erfindung erlaubt es, die Ausgleichsabschnitte wesentlich größer zu wählen. Es beruht daraus, saß man die komplexe Kopplung in einem Ausgleichsabschnitt kompensieren kann durch zwei Kondensatoren, die am Anfange und am Endre des Abschnittes liegen. Die komplexe Kopplung eines bis auf den am Anfang liegenden Abschnitt von der Länge s ausgeglichenen Kabels ist streng gegeben durch wobei unter x die Strecke o vom Anfang des Ausgleichsabschnittes gemessen zu verstehen ist und h die elektromagnetisch° Kopplung zwischen den betreffenden Leitungen mit der Fortpflanzungsgröße @y, die bei zwei verschiedenen Leitungen durch definiert ist, bedeutet. Fügt man am Anfange, bei x- o, durch einen Kondensator die Kopplung Ido, am Ende des Abschnittes. also bei x = s, die Kopplung K,, hinzu, so wird die gesamte Kopplung oder, da y = ß + j u Es sind hier die Näherungsformeln cos 2 a x r z - 2 0.2 x2 und sin 2 u x = 2 a x -- u.3 x3 einzuführen, womit erhalten wird Da a ungefähr proportional der Frequenz ist, der Faktor e - S dagegen als nahezu unabhängig von der Frequenz betrachtet werden kann, kommt es darauf an, durch geeignete Wahl von K, und K, die mit gleichen Potenzen von a multiplizierten Glieder zu Null zu machen. Dies geschieht, wenn man setzt und dann bleibt Dieser 'vÄ'ert gibt die Größenordnung des nach dem Ausgleich verbleibenden Restbetrages der Kopplung an. Wegen der niedriLyeren Potenz von a s im reellen Teil überwiegt dieser im allgemeinen den imaginären, so saß der Fehlbetrag angenähert die Größe hat. Berücksichtigt man hier die Beziehung so erhält man Um einen Durchschnittswert für diese Gröl.ie zu finden, muß man im Integral K als unabhängig von x betrachten, wobei man noch e i setzen kann, da es sich nur um die Ermittlung der Größenordnung handelt. Darm wird Da die ursprüngliche Kopplung im Kabel. nach Gleichung r unter den gleichen Voraussetzungen s K beträgt, ist die Verbesserung gegeben durch Es tritt also beim gleichzeitigen Ausgleich der beiden Endpunkte des Ausgleichsabschnittes an die Stelle der Gleichung r die Beziehung Ist andererseits die notwendige Verbesserung d b gegeben, so kann man die Länge eines Ausgleichsabschnittes berechnen nach der Formel Beispielsweise sei für ein Krarupkabel mit dem Winkelmaß a = o, r eine Vexbesserung des N.ehensprechens von sb - 3 verlangt. Gleichung 8 liefert für diesen Fall Die Kondensatorenkästen dürfen also in Abständen von 3,8 km angeordnet werden.The measuring method according to the invention allows the compensating sections to be selected to be significantly larger. It is based on the fact that the complex coupling in a compensation section can be compensated for by two capacitors located at the beginning and at the end of the section. The complex coupling of a cable that is balanced apart from the section of length s at the beginning is strictly given by where x is to be understood as the distance o measured from the beginning of the compensation section and h the electromagnetic ° coupling between the relevant lines with the propagation quantity @y that occurs in two different lines is defined, means. At the beginning, at x- o, one adds the coupling Ido through a capacitor at the end of the section. so if x = s, the coupling K ,, is added, then the entire coupling becomes or, since y = ß + ju The approximate formulas here are cos 2 axrz - 2 0.2 x2 and sin 2 ux = 2 ax - u.3 x3 to introduce, which is obtained Since a is roughly proportional to the frequency, the factor e - S, on the other hand, can be regarded as almost independent of the frequency, it is important to make the terms multiplied by the same powers of a zero by a suitable choice of K and K . This happens when you bet and then stays This'vÄ'ert indicates the order of magnitude of the balance of the coupling remaining after the settlement. Because of the lower power of as in the real part, it generally outweighs the imaginary part, so the shortfall is approximately the size Has. If you take into account the relationship here, you get In order to find an average value for this size, one must consider K in the integral to be independent of x, whereby one can still set ei, since it is only a matter of determining the order of magnitude. Intestine becomes Because the original coupling in the cable. according to equation r under the same conditions s K, the improvement is given by When the two end points of the compensation section are balanced at the same time, the equation r is replaced by the relationship On the other hand, if the necessary improvement db is given, the length of a compensation section can be calculated using the formula For example, for a Krarup cable with the angular dimension a = o, r, an improvement in neural speaking of sb - 3 is required. Equation 8 provides for this case The capacitor boxes can therefore be arranged at intervals of 3.8 km.

Die Verbesserung des Nebensprechens ist für beide Enden der Kabelstrecke nahezu die gleiche. Dies ersieht man aus den folgenden L.berlegungen. Man denke sich einen Ausgi eichsabsc hnitt durch die nach den Gleichungen 5 und 6 gegebenen Zusatzkondensatoren abgeglichen, d. h. also von der Stelle x = o aus. Dann ist die komplexe Kopplung am anderen Ende entsprechend den Gleichungen i und 2 oder näherungsweise erfüllt sein: Soll @s = o sein, so müssen die Beziehungen und Durch Subtraktion der Ausdrücke auf beiden Seiten dieser Gleichungen folgt eine Beziehung, die bis auf einen Faktor von der maximaler. Größe e ---' mit der Beziehung 5 übereinstimmt; ähnliches gilt für die Größe von I(". Diese geringen Unterschiede kann man vollkommen beseitigen, wenn man auch bei Krarupkabeln in der Mitte der ganzen Kabelstrecke mit dem Ausgleich beginnt.The improvement in crosstalk is almost the same for both ends of the cable run. This can be seen from the following considerations. Imagine a compensation section balanced by the additional capacitors given in equations 5 and 6, ie from the point x = o. Then the complex coupling at the other end is according to equations i and 2 or approximately be fulfilled: If @s = o, the relationships must and By subtracting the terms on either side of these equations it follows a relationship that is down to a factor of the maximum. Size e --- 'matches relation 5; The same applies to the size of I (". These small differences can be completely eliminated if one also begins to compensate for Krarup cables in the middle of the entire cable route.

Der Ausgleich selbst erfolgt gemäß dem aus der Zeichnung ersichtlichen Schema, in dem Ml und M2 zwei Meßschaltungen für den Kabelausgleich bedeuten. S bezeichnet einen Summen, F einen Fernhörer, I die Endschaltung, A die Ausgleichspunkte und s die Länge eines Ausgleichsabschnittes. In Abb. r handelt es sich um den Abgleich des ersten Abgleichsabschnittes. Die Kondensatoren der beiden Meßschaltungen Ml, M2 werden auf ein Tonminimum eingestellt. Hierauf wird der durch die MeßschaUung M2 angegebene Kapazitätswert durch Hinzuschaltung eines festen Kand@ensators ersetzt, worauf die Meßschaltungen zum Ausgleich des nächstfotagenden Abschnittes vorrücken, wie aus Abb. 2 ersichtlich. Es beginnt nun aufs neuedie Einstellung der Kondensatoren beider Meßschaltungen auf ein Tonminimum. Die durch den Kondensator in der Meßschaltung M@ angegebene Kapazitätsgröße wird wieder durch feste Zusatzkondensatoren ersetzt, worauf die Meßschaltungen in die Stellung nach Abb.3 gebracht werden zur Feststellung des an der dritten Ausgleichsstelle einzuschaltenden Zusatzkondensators usw.The compensation itself takes place as shown in the drawing Scheme in which Ml and M2 mean two measuring circuits for cable compensation. S. denotes a hum, F a remote receiver, I the limit switch, A the balance points and s is the length of a compensation section. In Fig. R it is about the adjustment of the first adjustment section. The capacitors of the two measuring circuits Ml, M2 are set to a pitch minimum. This is followed by the measurement M2 specified capacity value replaced by adding a fixed candidate, whereupon the measuring circuits advance to compensate for the next day's section, as can be seen in Fig. 2. The setting of the capacitors begins again both measuring circuits to a pitch minimum. The through the capacitor in the measuring circuit M @ specified capacitance size is again replaced by fixed additional capacitors, whereupon the measuring circuits are brought into the position according to Fig.3 for determination the additional capacitor to be switched on at the third compensation point, etc.

Das beschriebene Verfahren ist in gleicher Weise auch bei pupinisierten Kabeln anwendbar. Hier liegen natürlich die Ausgleichspunkte durch die Lage der Spulen fest. Die Anwendung des Verfahrens bringt daher bei Pupinleitungen nur eine höhere Abgleichsgenauigkeit als die bekannten Methoden. Dies rührt daher, daß entsprechend obiger Ableitung das neue Ausgleichsverfahren in erhöhtem Mäße die induktiven Kopplungen berücksichtigt, die bei Pupinleitungen durch die Induktivitätsunsymmetrien der Belastungsspulen angezeigt sind. Eine solche Unsymmetrie von der Größe s in der n-ten Spule vom Anfang einer längeren Leitung aus bewirkt am Anfange der Leitung die komplexe Kopplung Die Gesamtkopplung ist dah-,r: (K ü p f m ü 11 e r, Arch. f. Elektrotechn. 1923, Heft 2, Abschnitt i i, Gleichungen 75 bis ; 7 1. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird diese Kopplung durch zwei zusätzliche kapazitive Kopplungen vor und hinter der fehlerhaften n-ten Spule kompensiert; sie sollen k1 und k-, genannt werden. Die ihnen entsprechenden Kopplungen sind dann darstellbar durch J,2-kle-s:@+@_ss L,3=k2e- @i+:z)n+f;,+ Hier kann man in der Klammer y1 -f- y2 = 2 y u setzen, ferner zur Abkürzung Dann wird >.L - e - ":', + #=1'i [k1 + k2 cos 2 cc -j- j k2 sin 2 a + so cos u -;- j a" sin u]. (r3) Soll = o gemacht werden, so muß also k1 -f- k2 cos 2 u -i- So cos u -= o (r4) und . k2 sin 2 a -@- so sin u - o (z5) sein.The method described can also be used in the same way with pupinized cables. Here, of course, the compensation points are fixed by the position of the coils. The application of the method therefore only provides a higher level of calibration accuracy for Pupin introductions than the known methods. This is due to the fact that, in accordance with the above derivation, the new compensation method takes greater account of the inductive couplings that are indicated by the inductance asymmetries of the load coils in the case of Pupin lines. Such an asymmetry of size s in the nth coil from the beginning of a longer line causes the complex coupling at the beginning of the line The overall coupling is as follows: (K ü pfm ü 11 er, Arch. F. Elektrotechn. 1923 , Book 2, Section ii, Equations 75 to; 7 1. According to the method of the present invention, this coupling is achieved by two additional capacitive couplings in front of and behind the faulty nth coil are compensated; they should be called k1 and k-. The couplings corresponding to them can then be represented by J, 2-kle-s: @ + @ _ ss L, 3 = k2e- @ i +: z) n + f;, + Here you can put y1 -f- y2 = 2 yu in brackets, also for abbreviation Then> .L - e - ": ', + # = 1'i [k1 + k2 cos 2 cc -j- j k2 sin 2 a + so cos u -; - yes" sin u]. (r3) If = o is to be made, then k1 -f- k2 cos 2 u -i- So cos u - = o (r4) and. k2 sin 2 a - @ - so sin u - o (z5) be.

Aus den Gleichungen 14 und 15 lassen sich die kapazitiven Kopplungen k1 und k@ leicht berechnen, man erhält Bei jeder Frequenz ergeben sich demnach bestimmte kapazitive Kopplungen k1, k:,, zur Kompensation der Gesamtkopplung @.From equations 14 and 1 5, the capacitive couplings can k1 and k @ easily calculated, is obtained At each frequency there are therefore certain capacitive couplings k1, k: ,, to compensate for the overall coupling @.

Werden nun die Kopplungen k1 und k. für eine mittlere Frequenz w', entsprechend einem Winkelmaß a', nach dein oben beschriebenen Meßverfahren bestimmt und in Form von Zusatzkondensatoren angebracht, so erzielt man für die Frequenz <.3' eine völlige Beseitigung und außerdem für einen weiten Frequenzbereieh eine wesentliche Herabminderung der Gesamtkopplung @ und damit des Nebensprechens. Es geht dies hervor aus der Frequenzabhängigkeit des Quotienten den man als Maß für die Verringerung der Gesamtkopplung @ gegenüber der ursprünglichen, von der Spulenunsymmetrie herrührenden Kopplung @l zu betrachten hat. Aus den Gleichungen 9, 13 und 16 behält man den Ausdruck In Abb. 4 ist als Funktion der Frequenz dargestellt, wobei für die Grenzfrequenz der Leitung wo = 18 ooo und für die Ausgleichsfrequenz w'= 5 ooo gewählt wurde.If the couplings k1 and k. for a mean frequency w ', corresponding to an angular dimension a', determined according to the measuring method described above and attached in the form of additional capacitors, a complete elimination of the frequency <.3 'and, in addition, a substantial reduction of the overall coupling for a wide frequency range is achieved @ and thus of crosstalk. This emerges from the frequency dependence of the quotient which is to be regarded as a measure of the reduction in the overall coupling @ compared to the original coupling @l resulting from the coil asymmetry. From equations 9, 13 and 16 one keeps the expression In Fig. 4 is as a function of frequency, for the frequency of the border line where 1 = 8 ooo and w is the frequency compensation '= 5 was ooo selected.

Claims (2)

PATENT-ANSPRÜcHE: i. Verfahren zur Verminderung des Nebensprechens in Kabeln mit stetig verteilter Induktivität bzw. pupinisierten Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der an einem Ausgleichspunkt einzuschaltenden zusätzlichen Kapazitätswerte durch gleichzeitige Einstellung eines Kondensators am Ausgleichspunktes und am vorderen Ende des Ausgleichsabschnittes auf ein Tonminimum erfolgt. PATENT CLAIMS: i. Method of reducing crosstalk in cables with constantly distributed inductance or pupinized cables, thereby characterized in that the determination of the to be switched on at a compensation point additional capacitance values by setting a capacitor at the same time at the compensation point and at the front end of the compensation section to a pitch minimum he follows. 2. Kabel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Ausgleichsabschnitte nach der Gleichung bestimmt wird, in der s die Länge des Ausgleichsabschnittes, a das Winkelmaß und db die gewünschte Verbesserung des Nebensprechens bedeuten.2. Cable according to claim i, characterized in that the length of the compensation sections according to the equation is determined, in which s is the length of the compensation section, a is the angular dimension and db is the desired improvement in crosstalk.