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Verfahren zum Ausgleich der magnetischen Kopplungen in Fernmeldeleitungen
Es ist bekannt, die die Nebensprech- und Gegennebensprechstörungen verursachenden
magnetischen Kopplungen von parallel geführten Fernmeldeleitungen durch in die Leitungen
eingeschaltete Spulen zu kompensieren. Da im allgemeinen jede Leitung mit sehr vielen
anderen Leitungen gekoppelt ist, muß an den einzelnen Ausgleichstellen in jede Leitung
eine verhältnismäßig große Anzahl von magnetischen Ausgleichspulen eingeschaltet
werden, und zwar in gewissen Fällen bis zu hundert Spulen und noch mehr, was eine
Diskontinuität des Wellenwiderstandes und damit die Entstehung reflektiver Wellen
zur Folge hat. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bereits bekanntgeworden, den
Wellenwiderstand des die Spulen enthaltenden Leitungsabschnitts (Ausgleichspulenleitung)
an den Wellenwiderstand der Leitung durch Hinzuschalten von Kondensatoren an den
Enden dieser Spulenleitung anzupassen.
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Die Erfindung schließt sich an dieses bekannte Verfahren an. Um eine
unerwünschte Dämpfungserhöhung zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
jede Ausgleichspulenleitung in mehrere Glieder aufzuteilen, die je mehrere Spulen
enthalten, wobei zusätzliche Kondensatoren nicht nur an den Enden, sondern auch
zwischen den Gliedern ,quer zur Leitung geschaltet werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist es von Interesse, den Einfluß der in die
Leitungen eingeschalteten Kopplungsspulen auf die Reflexionsdämpfung größenordnungsmäßig
kennenzulernen, um festzustellen, wieviel Kopplungsspulen die Ausgleichspulenleitung
enthalten darf, ohne in der vorgesehenen Weise Zusatzkondensatoren für die Wellen-
Widerstandsanpassung
hinzuschalten zu müssen. Die zusätzliche Reflexionsdämpfung b,. ergibt sich aus
der Beziehung be-b=b"-;-b,--Nimmt man all. daß die mittlere Dämpfung b,
- b des Gegennebensprechens infolge voll Reflexionen an deri Enden eines
Verstärkerfeldes etwa io,5 Neper betragen muß, und setzt man für die mittlere Nebensprechdämpfung
b" einen Wert von 8 N eper ein, so erhält man als unteren Wert für die Reflexionsdämpfung
b,. = 2,3 #Zeper. Ist Z der Wellenwiderstand der Leitung, R + j (,)
L die Längsimpedanz einer Kopplungsspule und ra die Anzahl der im Zuge der
Leitung liegenden Kopplungsspulen. so kann die Anzahl der Spulen n. aus der Beziehung
errechnet «-erden. Betrachtet man einen Übertragungsbereich bis 6o kHz und beträgt
der Wellenwiderstand Z = l; o Ohm, die Längsimpedanz je Kopplungsspule (1 j)
z Ohm, so ergibt sich, däß to Spulen hintereinandergeschaltet werden können,
bevor die noch zulässige Reflexionsdämpfung vors -#, j \ eper unterschritten wird.
Da, bedeutet, daß in diesem Falle zur Wellenwiderstandsanpassung dann Zusatzkondensatoren
hinzugeschaltet «-erden müssen, wenn die Anzahl der Kopplungsspulen je Verstärkerfeld
zehn überschreitet. Diese Zahlen sind selbstverständlich keine feststehenden Werte,
illustrieren aber die durch die Einschaltung der Kopplungsspulen geschaffenen Verhältnisse
in deutlicher `-eise. Allgemein gilt, daß die durch die Kopplungsspulen verursachten
Reflexionsstörungen um so stärker in Erscheinung treten, je größer die Zahl der
miteinander gekoppelten Leitungen und je größer damit die Zahl der ini Zuge einer
Leitung eingeschalteten Kopplungsspulen ist.
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Da das llusgleichsverfahren in erster Linie für unbelastete Fernmeldeleitungen
zur übertragung hoher Frequenzen, z. B. bis 6o kHz, in Betracht kommt, bei denen
der Wellenwiderstand reell ist, wird die gesamte Ausgleichspulenleitung vorteilhaft
als verzerrungsfreie bzw. verzerrungsarme Spulenleitung ausgebildet, so daß zumindest
angeiläliƒrt die Beziehung GIC = RIL gilt, in welcher Beziehung G
die Ableitung, C die Kapazität, R den Widerstand und L die Induktivität bedeuten.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i bis 3 näher erläutert.
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In der Fig. i sind von einer größeren Allzahl von Vierern nur die
Vierer I'1 und f'. mit den Doppelleitungen i bis .1 dargestellt. Am Ende der in
gleicher Richtung betriebellen Doppelleitungen sind die Verstärker bis 8 angeordnet,
die nur in der einen Richtung durchlässig sind, so <laß zwischen den Doppelleitungen
nur Gegennebensprechstörungeil auftreten können. Es wird angenommen, dalli die Doppelleitung
i von den Doppelleitungen 2, 3 und 4. gestört wird. Zum .-#usgleirh der zwischen
der Doppelleitung r einerseits und den Doppelleitungen 2,3 und 1 anderseits
orliandeilen magnetischen Kopplungen werden die Kopplungsspulen Sl, S2 und Sseingeschaltet.
Befindet sich nun in der gestörten Leitung eine größere Anzahl in Reihe geschalteter
Kopplungsspulen, z. B. mehr als zehn Spulen, so treten infolge der größeren Längsinipedatiz
Reflexionsstörungen auf. -Um derartige Reflexionsstörungen zu vermeiden, wird die
gesamte Ausgleichsteile in eine Spulenleitung verwandelt, deren Wellen-,viderstand
der Leitung arigepal:it ist. Dies erfolgt durch Hinzuschalten von Oueradniittanzen,
wie Kondensatoren und Ableitungswiderstände, die nicht nur all den Enden. sondern
auch zwischen den Gliedern quer zur Leitung geschaltet werden. Urn hierbei mit möglichst
wenigen Kondensaturen und Ableitungswiderständen auszukommen, werden mehrere Kopplungsspulen
zu einem Spulenleitungsglied zusammengefaßt.
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Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausgleichspulenleitung, die aus
zwei Gliedern besteht. von denen jedes rto Kopplungsspulen umfaßt. In L*`hereinstiininung
mit der Fig. i sind die Kopplungsspulen iin ersten Glied finit Sl, .S=. S;;
... S",, und die Kopplungsspulen iin zweiten Glied mit S"a + 1,
Silo + z, S"o _ 3 .... S2", bezeichnet. Zwischen den beiden Gliedern
und all den Enden werden die Ableitungen 9 und die Kapazitäten io liinzugesclialtet,
die in Bezug auf die Induktivität und den Widerstand der Kopplungsspulen so bemessen
sind, daß sich insgesamt eine verzerrungsfreie Spulenleitung ergibt. Die Anzahl
n, der zu einem Glied zusammengefaßten Spulen ergibt sich daraus, daß man hinreichend
weit von der Grenzfrequenz der Spulenleitung entfernt bleiben muß, um Dämpfungserhöhangen
zil vermeiden. Wählt man die Grenzfrequenz etwa gleich dein Vier- bis Achtfachen
der höchsten Übertragungsfrequenz, so ergibt sich für die Spulenzahl no je Glied
die Formel
Die Fig. 3 zeigt das Ersatzbild der in der Fig. 2 dargestellten Spulenleitung unter
Angabe der in Betracht kommenden Werte. Es sind also die Induktiv itäten und die
Widerstände der Kopplungsspulen eines Gliedes zu einer einzigen Induktivität und
zu einem einzigen Widerstand zusammengefaßt. Die M,, erte
für die
Querglieder G und C ergeben sich aus den Beziehungen
Die Erfindung gestattet also, die zum Ausgleich der magnetischen Kopplungen in die
Leitungen eingeschalteten Kopplungsspulen derart mit Ableitungen und Kondensatoren
geeigneter Gröle zu einer Spulenleitung zusammenzuschalten, daß durch die Kopplungsspulen
keine zusätzlichen Störungen entstehen. Die Fig. i erläutert im besonderen den Fall
des Ausgleichs der das Gegennebensprechen verursachenden magnetischen Kopplungen.
Die Erfindung ist selbstverständlich sinngemäß auch anwendbar zum Ausgleich derjenigen
magnetischen Kopplungen, die Nebensprechen hervorrufen.