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Aus Freileitungs- und Kabelabschnitten bestehendes Hochfrequenzübertragungssystem
Bei Fernmeldefreileitungsanlagentritthäufig der Fall ein, daß in die Freileitung
Kabelabschnitte eingefügt werden müssen, beispielswcise in Stadtgebieten und bei
der überquerung von Flüssen und Seen. Solche in die Freileitung eingefügten Zwischenkabel
sind im allgemeinen nur kurz, so daß die Leitungsdämpfung des Kabels im Verhältnis
zur Gesamtdämpfung zu vernachlässigen ist. Größere Schwierigkeiten entstehen jedoch
dadurch, daß der Wellenwiderstand der Kabelleitungen von dem Wellenwiderstand der
Freileitung abweicht, wodurch bei unmittelbarer Verbindung der Freileitung mit einer
Kabelleitung Reflexionsstörungen entstehen würden. Während der Wellenwiderstand
einer Freileitung etwa 6oo Ohm beträgt, liegt der Wellenwiderstand einer unbelasteten
Kabeldoppelleitung in der Größenordnung von z 50 Ohm. Es sind daher bereits
besondere Maßnahmen vorgeschlagen worden, um die Reflexionsstörungen an den Stoßstellen
zwischen der Freileitung und der Kabelleitung herabzusetzen. Das einfachste Mittel
besteht darin, zwischen der Freileitung und der Kabelleitung einen Übertrager, gegebenenfalls
unter Zuschaltung zusätzlicher Netzwerke, zurUmbi.ldung der Scheinwiderstände einzuschalten.
Durch solche Übertragerschaltungen kann man jedoch im allgemeinen nur für einen
verhältnismäßig schmalen Frequenzbereich eine gute Anpassung der Freileitung an
die Kabelleitung erzielen. Bei der Übertragung von breiten Frequenzbändern, die
sich z. B. über einen Frequenzbereich bis etwa 40 000 Hz erstrecken und eine,
größere Zahl von Trägerfrequenzkanälen umfassen, sind solche übertragerschaltungen
jedoch ungeeignet. Bemißt man beispielsweise den Übertrager für den oberen Frequenzbereich,
für welchen der Wellenwiderstand der Freileitung und des Kabels durch je einen konstanten
Wirkwiderstand dargestellt werden kann, so ist wohl eine gute Anpassung für die
oberen Übertragungskanäle vorhanden, dagegen keine bzw. nur eine schlechte Anpassung
für den unteren Frequenzbereich, d. h. für den Niederfrequenzkanal und die unteren
Trägerstromkanäle. Ein anderer Weg, die R-eflexionsverluste an der Stoßstelle herabzusetzen,
besteht darin, den Wellenwiderstand der Kabelleitungen durch induktive Belastung
zu erhöhen. Dies hat jedoch auch erhebliche Nachteile. Belastet man nämlich die
Kabelleitungen so, daß sie auch für den höchsten Trägerfrequcnzkanal durchlässig
sind, dann sind die Spulenabstände so klein, daß die Pupinisierung sehr teuer wird.
Soll beispielsweise ein Frequenzbereich-bis etwa 40 ooo Hz für die Übertragung ausgenutzt
werden, so erhält man Spulenabstände in der Größenordnung von Zoom.
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Gemäß der Erfindung werden nun bei einem aus Freileitungs- und Kabelabschnitten
bestehenden Hochfrequenzübertragungssystem Reflexionsverluste für das gesamte zu
übertragende Frequenzgebiet dadurch vermieden, daß man jede Freileitung (Doppelleitung
oder
Doppelleitung höherer Ordnung) über eine aus einem Tiefpaß-
und einem Hochpaßfilter bestehende elektrische Weiche mit zwei Kabelleitungen (Doppelleitungen
oder Doppel leitungen höherer Ordnung) verbindet und de, zur Übertragung des unteren
Frequenzber ches dienende Kabelleitung durch induk f: Belastung und .die zur Übertragung
des obere Frequenzbereiches dienende unbelastete Kabelleitung durch Zwischenschaltung
eines Übertragers, gegebenenfalls unter Zuschaltung zusätzlicher Netzwerke, an die
Freileitung hinsichtlich des Wellenwiderstandes anpaßt. Bei dieser Anpassungsmethode
werden zwar für jede Freileitung zwei Kabelleitungen benötigt. Nähere Berechnungen
zeigen aber, daß ein gemäß der Erfindung aufgebautes System erheblich billiger ist,
als .wenn man in bekannter Weise jede Freileitung in eine einzige Kabelleitung überführt
und den Wellenwiderstand der Kabelleitung durch eine für die Hochfrequenzübertragung
bemessene Pupinisierung erhöht. Dies rührt daher, daß die Pupinspülen bei einer
Hochfrequenzpupi.nisierung in verhältnismäßig kurzen Abständen eingeschaltet werden
müssen, während bei der erfindungsgemäß vorgenommenen Niederfrequenzpupinisierung
der einen Kabelleitung ein verhältnismäßig großer Spulenabstand zugelassen werden
kann.
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Die Weiche wird erfindungsgemäß so ausgeführt, daß der Tiefpaß, z.
B. eine Spulenleitung, entweder eine unmittelbare Fortsetzung der pupinisierten
Kabelleitung .ist oder durch Endnetzwerke angepaßt ist. Um die Anpassungsbedingungen
- auch für tiefe Frequenzen zu erfüllen, können in die Weiche passende Ohmsche Widerstände
eingeschaltet werden. Das Tiefpaß- und das Höchpaßfilter sind vorteilhaft je aus
einem Endnetzwerk und aus normalen Gliedern in T-Schaltung aufgebaut. Die Parallelschaltung
des Tiefpaß- und Hochpaßfilters ist dadurch zu berücksichtigen, daß die Querglieder
der Endnetzwerke weggelassen: werden und ersetzt werden durch den entsprechend zu
bemessenen Scheinwiderstand des parallel liegenden Tiefpaß- bzw. Hochpaßfilters.
So wird z: B. der zum Tiefpaßfilter parallel liegende Scheinwiderstand des Hochpaßfilters
dadurch berücksichtigt, daß er dem Scheinwiderstand des Quergliedes des Endnetzwerkes
des Tiefpaßfilters möglichst gleich gemacht wird. Für den Fall, daß das Querglied
des Hochpasses durch den Tiefpaß ersetzt wird, sind die gleichen Gesichtspunkte
zu berücksichtigen. Im Gegensatz zu der im Tiefpäß vorgenommenen Einschaltung zusätzlicher
Ohmscher Widerstände kann von dieser Maßnahme im Hochpaß abgesehen werden, zumal
die Anpassung durch zusätzliche Wirkwiderstände im Hochpaß kaum verbessert wird
und ferner die Wirkwiderstände eine unerwünschte Dämp-,fungserhöhung des Hochfrequenzweges
ver-.ursachen würden. Die zur Übertragung des gnteren Frequenzbereiches benutzte
Kabel-' eitung kann statt der angegebenen induktiven elastung durch Pupinspulen
in an sich bekannter Weise auch stetig oder absatzweise stetig oder zu gleicher
Zeit punktförmig und stetig belastet sein.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.
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In der Fig. i ist io die ankommende Freileitung. i i und 12 sind die
weitergeführten Kabelleitungen, von denen die Kabelleitung i z zur Übertragung des
unteren Frequenzbereiches und die Kabelleitung 12 zur übertragung der oberen Trägerstromkanäle
dient: Die mit Pupinspulen 13 belastete Kabelleitung i i ist über eine, Spulenleitung
14 mit der Hochfrequenzfreileitung io verbunden. Die Spulenleitung 1q. einschließlich
der Ohmschen Widerstände 13 sind so bemessen, daß durch sie gleichzeitig eine Anpassung
der Kabelleitung ii an die Hochfrequenzleitung io für den Niederfrequenzkänal erreicht
wird. Die zur Übertragung des oberen Frequenzbereiches dienende unbelastete Kabelleitung
12 ist über einen Anpassungsübertrager 16 und eine Kondensatorleitung 17 mit der
Hochfrequenzfreileitung io verbunden. Die Anpassungsverhältnisse für den Niederfrequenzweg
sind an Hand der Fig. 2 näher erläutert.
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In der Fig. 2 zeigt die Kurve a den Wellenwiderstand einer unbelasteten
Kabelleitung, die Kurve b den Wellenwiderstand einer mit einer halben Spüle beginnenden
pupinisierten Kabelleitung, die Kurve c den Wellenwiderstand einer mit einem halben
Spulenfeld be-. ginnenden pupinisierten Kabelleitung und schließlich die Kurve d
den Wellenwiderstand der Freileitung. Die Pfeile neben den Kurven zeigen die Richtung
zunehmender Frequenz an. Die Kabelleitung wird so pupinisiert, daß der Nennwellenwiderstan-d
mit dem der Freileitung übereinstimmt, wobei bedarfsweise auch ein Übertrager eingeschaltet
werden kann. Hierfür muß eine bekannte Bedingung für C erfüllt werden. (L = Induktivität,
C =Kapazität der Leitung j e Längeneinheit.) Für die Übereinstimmung der
Wellenwiderstände bei tiefen Frequenzen, die in der Fig: 2 durch den fast vertikalen
unteren Teil der Kurven dargestellt sind, kommt noch eine zu erfüllende Bedingung
für die Ohmschen Leitungswiderstände hinzu. Der Wirkanteil des Wellenwiderstandes
der pupinisierten Kabelleitung nimmt bei hohen Frequenzen entweder ab oder zu, je
nachdem die Kabelleitung mit halber Spule (Kurve b) oder
halbem
Spulenfeld (Kurve c) beginnt. Diese unerwünschte Abweichung kann man entweder durch
Wahl eines genügend kleinen Spulenabstandes klein halten oder bei größe ä, rem wirtschaftlicheren
Spulenabstand durc Anwendung zusätzlicher Endnetzwerke ruck-. bilden.