<Desc/Clms Page number 1>
Elektrisches Fernmeldekabel.
Bei elektrischen Kabeln für die Übertragung von Sprachfrequenzen und insbesondere solchen zur Übertragung von Strömen, bei denen die Sprachfrequenzen mit einer andern höheren Frequenz moduliert sind, die im allgemeinen als Trägerfrequenz bezeichnet wird, ist es notwendig, Mittel vorzusehen, durch die eine Beeinflussung der in einer Richtung übertragenen Ströme durch die in der entgegengesetzten Richtung übertragenen Ströme verhindert wird. Bei der Übertragung von Sprachfrequenzen ist es bekannt, dies dadurch zu erzielen, dass man die Kreise in geeigneter Weise trennt und abgleich. Wenn jedoch Trägerfrequenzen übertragen werden sollen, wird es nötig, einen metallischen Schirm zwischen den beiden Gruppen von Kreisen vorzusehen.
Ein bekanntes Verfahren zur Erzielung dieser metallischen Abschirmung besteht darin, dass man alle zur Übertragung in einer Richtung dienenden Kreise in einem bleiummantelten Kabel anordnet, während alle zur Übertragung in der entgegengesetzten Richtung dienenden Kreise in einem andern Bleikabel untergebracht werden. Die metallische Abschirmung wird dabei durch die Bleimäntel gebildet.
Von Zeit zu Zeit sind verschiedene andere Vorschläge zur Abschirmung von Leitern gemacht worden, beispielsweise ist festgestellt worden, dass der durch Abschirmungen aus massivem Kupfer gebotene Schutz mit einer Vergrösserung der Dicke der Abschirmung sehr stark zunimmt, wenn diese Dicke verhältnismässig klein ist (beispielsweise kleiner als 0'25 mm). Anderseits ist festgestellt worden, dass sich das Verhältnis der Schirmwirkung zur Dicke verringert, wenn die Dicke der Abschirmung einen bestimmten kritischen Wert, welcher von der Konstruktion der Abschirmung abhängig ist, überschreitet. Es wurde deshalb vorgeschlagen, eine dünne eiserne Abschirmung zwischen zwei Kupferabschirmungen mit kritischer Dicke anzuordnen, um einen Verlust einzuführen,
der einer Kupferabschirmung mit der Dicke der einzelnen Kupferteile entspricht, an Stelle einer einzigen Kupferabschirmung mit einer Dicke gleich der Summe der beiden Kupferschiehten.
Es kann festgestellt werden, dass die Bestrebungen der letzten Jahre insbesondere infolge der
EMI1.1
schirmungen, die zur Abschirmung der Leiter gegen Störungen vorgesehen sind, zu vergrössern. Derartige Abschirmungen sollen später als Hauptabschirmungen bezeichnet werden. Mit der fortschreitenden Wirksamkeit der Hauptabschirmungen hat sich jedoch herausgestellt, dass eine andere Schwierigkeit hinzukam, durch die der praktisch erreichbare Wirkungsgrad beschränkt wurde. Es hat sich gezeigt, dass die Impedanz solcher Kreise, die Leiter enthalten, welche dicht an der Hauptabschirmung liegen, höher ist als die Impedanz von Kreisen mit Leitern, die weiter von der Hauptabschirmung entfernt sind. Es ist nicht ganz zweckmässig, eine Gruppe von Trägerfrequenzkreisen in Betrieb zu haben, bei denen die Impedanz einiger Kreise höher ist als die der andern.
Es ist daher wünschenswert, Mittel zur Verringerung der Impedanz derjenigen Kreise vorzusehen, welche dicht an der Hauptabschirmung liegende Leiter besitzen, so dass die Impedanz dieser Kreise auf den gleichen Wert kommt, wie die der übrigen Kreise, um die Möglichkeit der Verwendung von Hauptabschirmungen grösserer Wirkung zu haben.
Zwecks Übertragung von Strömen gleicher Frequenz in beiden Richtungen innerhalb des gleichen Kabels, insbesondere bei Trägerfrequenzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Leiter in zwei konzen-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
'nung bestand der Schirm abwechselnd aus Materiallagen hoher Permeabilität, wie z. B. Eisen, und Material hoher Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer. Es war jedoch nicht bekannt, dass man ein besseres Ergebnis mit einem Schirm aus zwei Lagen Eisen, die durch eine Kupferlage getrennt sind, erreicht als mit einem Schirm aus zwei Kupferlagen, die durch eine Eisenlage getrennt sind ; auch wurde nicht beachtet, dass die Trennsehicht kritisch bestimmt werden muss, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
Ferner erfasste man nicht die Schwierigkeit, dass mit grösserer Wirksamkeit des Hauptschirmes auch seine Wirkung auf die Impedanz der benachbarten Stromkreise zunimmt. Es wurde daher nichts
EMI2.2
Es kann gezeigt werden, dass die quantitative Zunahme der Impedanz in jedem Kreis infolge der Nähe der Hauptabschirmung eine Funktion der Leitfähigkeit und der Permeabilität des die Abschirmung bildenden Metalls und der physikalischen Abmessungen sowie des Abstandes der Kreise von dieser Abschirmung ist. Nach einem bekannten Verfahren zur Verringerung der Impedanz von in der Nähe der Hauptabsehirmung liegenden Leitern wird der Abstand der Leiter von der Haupt-
EMI2.3
Bleis der notwendige Zwischenraum klein ist.
Bei Verwendung einer eisernen Abschirmung würde jedoch die höhere Permeabilität den notwendigen Zwischenraum derart vergrössern, dass dieses bekannte Verfahren undurchführbar würde.
Die Einfügung einer Zwischenabsehirmung zwischen die Hauptabschirmung und die anliegenden Leiter ist von besonderem Vorteil bei der Herstellung der obenerwähnten Kabel, bei denen in Gruppen getrennte Leiter zur Übertragung mittels Trägerfrequenzen vorgesehen sind. Bei einem derartigen Kabel kann Übertragung in beiden Richtungen erfolgen, indem die in einer Richtung übertragenden Leiter in einer Gruppe angeordnet werden, die von einer andern Gruppe von Leitern, welche zur Übertragung in der entgegengesetzten Richtung dienen, durch die Hauptabsehirmung getrennt ist. Anderseits lässt sich die Erfindung auch, wie oben erwähnt, auf Kabel anwenden, die nur eine Gruppe von Leitern enthalten, welche von einem die Hauptabschirmung bildenden Bleimantel umgeben werden.
In diesem Falle kann die Erfindung, wenn gewünscht, in Verbindung mit dem bekannten Verfahren, bei dem ein Zwischenraum zwischen Leitern und Abschirmung eingeführt wird, angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung richtet sieh auf ein elektrisches Kabel mit einer Anzahl von Leitern, die von einer Hauptabschirmung mit hoher innerer Impedanz umgeben werden. Die Leiter sind dabei so angeordnet, dass bestimmte Leiter näher an der Hauptabsehirmung liegen als die andern. Gemäss der Erfindung wird zwischen der Hauptabsehirmung und den Leitern eine Zwischenabschirmung aus einem Material mit verhältnismässig niedriger Innenimpedanz angeordnet und die Dicke dieser Zwischenabschirmung wird so bemessen, dass eine gewünschte Verringerung der Impedanz der in ihrer Nähe liegenden Leiter erzielt wird.
Es zeigt sich, dass die Zunahme der Impedanz eines jeden Kreises infolge der Nähe einer Hauptabschirmung und einer Zwischenabschirmung eine Funktion der Leitfähigkeit und Permabilität beider Metalle, der Dicke der Zwisehenabsehirmung und der physikalischen Abmessungen sowie des Abstandes des Kreises von der Zwischenabschirmung ist. Für gegebene Bedingungen lässt sich eine bestimmte Dicke der Zwisehenabschirmung ermitteln, die eine gewünschte Verringerung der Impedanz der anliegenden Leiter erzeugt.
Die Zunahme der Impedanz Z eines Leiterpaares infolge des Vorhandenseins einer aus zwei Metallen l"und., 2" bestehenden Abschirmung, wobei das Metall,, 1" in nächster Nähe des Paares
EMI2.4
EMI2.5
EMI2.6
von der Frequenz oder der Eigenschaft der Metalle abhängt.
Für den besonderen Fall eines Leiterpaares, bei dem jeder Leiter den Radius a hat und die in der Mitte eines Zylinders vom Radius b einen Abstand 2 c haben, ist
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
EMI3.2
EMI3.3
EMI3.4
EMI3.5
EMI3.6
EMI3.7
wobei
EMI3.8
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
t = Dicke der eingefügten Schicht.
Es ergibt sieh daher, dass der durch die Abschirmung verursachte Verlust um so grösser ist, je grösser das Verhältnis zwischen den inneren Impedanzen ist.
Fig. 1 veranschaulicht graphisch die Wirkung einer Zwisehenabsehirmung in Form einer Kupferschicht und einer Hauptabschirmung in Form einer Eisenschieht mit einer Permeabilität von 100 und einer Leitfähigkeit von 1'105 Siemens/M ? auf einen benachbarten'Kreis in bezug auf seinen Widerstand und seine Induktivität. Als Abscisse ist der Wirkwiderstand, als Ordinate der Blindwiderstand aufgetragen. Am Punkt A des Diagramms ist die Dicke der Kupferschicht unendlich gross und die geringe Zunahme der Impedanz an diesem Punkt ist allein dem Kupfer zuzuschreiben. Am Punkt B ist die Dicke der Kupferschicht unendlich klein und die Impedanzzunahme an dieser Stelle ist lediglich dem Eisen zuzuschreiben.
An jedem Punkt längs der Verbindungslinie dieser beiden Punkte hat die Kupferschicht eine endliche Dicke und die entsprechende Impedanzzunahme ergibt sich aus den Koordinaten dieser Punkte. Umgekehrt erhält man für jede gegebene zulässige Impedanzzunahme die erforderliche Dicke der Kupfersehieht. Für jede Frequenz und für jedes Paar von Metallen ist ein besonderes Diagramm erforderlich, obwohl alle Kurven einen ähnlichen Verlauf zeigen wie Fig. 1.
In der Praxis ist das Diagramm für die höchste Frequenz, die in Frage kommt, für die Bestimmung der Dicke massgebend.
Die kleine anfängliche Impedanzzunahme durch das Kupfer allein kann dadurch kompensiert werden, dass man einen Abstand zwischen den Kreisen und dem Kupfer, wie bereits vorher erwähnt, vorsieht.
Die Zwischenabschirmung kann aus irgendeinem Metall mit hoher Leitfähigkeit und niedriger Permeabilität, beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Zink, bestehen. Sie kann in irgendeiner be-
EMI4.2
eines metallisierten Papiers oder durch Aufspritzen einer Lösung dieses Metalls, auf die Hauptabschirmung aufgebracht werden. Wenn Zink auf Eisen aufgespritzt wird, erzielt man die Wirkung einer Verzinkung.
Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kabels.
Hierin ist 1 eine Gruppe von Kreisen zur Übertragung von Trägerfrequenzströmen in einer Richtung und 7 eine Gruppe von Kreisen zur Übertragung in der entgegengesetzten Richtung. Mit 2 ist ein
Abstand zur Kompensierung der Impedanzzunahme durch die leitfähige Zwischenabschirmung 3 bezeichnet. Die Hauptabschirmung mit hoher Permeabilität ist mit 4 bezeichnet. Über dieser ist eine andere Schicht leitfähigen Materials in Form einer zweiten Zwischenabsehirmung aufgebracht, welche zur Verringerung der Impedanz der äusseren Gruppe von Kreisen 7 dient.
Auch hier ist ein Abstand 6 zur Trennung der Kreise 7 von der leitfähigen Zwischenschicht 5 vorgesehen. Über der äusseren Gruppe von Kreisen 7 ist ein anderer Zwischenraum 8 angeordnet, welcher zur Verringerung der Impedanz der äusseren Kreise, die durch die Nähe des Bleimantels 9 hervorgerufen wird, gemäss dem bereits erwähnten Verfahren dient.
Fig. 3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kabels, bei dem zwei Gruppen von Kreisen 1 und 7 an Stelle der konzentrischen Schichten in zwei diametral aufgeteilten Gruppen untergebracht sind. Die Bezugszeichen für die leitfähigen Schichten und Abschirmungen haben die gleiche Bedeutung wie die in Fig. 2.
Die Hauptabschirmung 4 kann aus einer Eisenschicht, einer Bleischicht oder einer Nickelsehieht bestehen, vorzugsweise ist jedoch die Hauptabschirmung 4, wie oben erwähnt, zusammengesetzt ausgebildet.
Betrachtet man nun wieder die Formel zur Ermittlung des durch einen zusammengesetzten Hauptschirm eingeführten Verlustes, so erhält man, wenn man long 4 y in Abhängigkeit von der Dicke t aufträgt, eine Kurve von der in Fig. 4 dargestellten Form. Aus dieser geht hervor, dass eine kritische Dicke im vorhanden ist, bei der der Einfügungsverlust ein Maximum M hat. An beiden Seiten des Punktes tm ist der Einfügungsverlust kleiner als Af und, wenn die Dicke über den Punkt to ansteigt, wird der Einfügungsverlust negativ und die Einfügung der Schicht wird zu einem Nachteil. Der numerische Wert des kritischen Punktes tm ergibt sieh in bekannter Weise, wenn man den Ausdruck für i yj nach t differenziert.
Da der Ausdruck für j y eine Funktion der Frequenz 1 ist, muss die in Fig. 1 dargestellte Kurve für eine bestimmte Frequenz 11 gelten. Wenn der Ausdruck log IYI in Abhängigkeit von t für eine
<Desc/Clms Page number 5>
Anzahl von Frequenzen i, und g aufgetragen wird, so erhält man eine Kurvenschar, wie in Fig. 5 dargestellt. Es ist dabei festzustellen, dass die Spitzen der Kurven alle auf der gleichen Höhe liegen, d. h. der Maximalbetrag des Einfügungsverlustes ist unabhängig von der Frequenz, die kritische Dicke tm ändert sich jedoch mit der Frequenz. Die Kurven sind jedoch flach und bei geeigneter Wahl von 1 und tm kann man einen beträchtlichen Einfügungsverlust über einen Frequenzbereich erzielen.
Wenn der Einfügungsverlust über ein zweites Frequenzband aufrechterhalten werden soll, so könnte man
EMI5.1
Zur Erzielung eines maximalen Schirmeffektes müssen die Abmessungen der Schichten der zusammengesetzten Hauptabsehirmungen so gwählt werden, dass der Einfügungsverlust ein Maximum M ist. Ferner muss zur Verringerung der Impedanz der in der Nähe der Hauptabschirmung liegenden Leiter eine Zwischenabschirmung eingefügt werden. Nimmt man an, dass für Eisen die Permeabilität
EMI5.2
sammengesetzten Hauptschirm, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Aus dieser Fig. ist zu ersehen, dass der maximale Verlust oder die maximale Schirmwirkung erzielt wird, wenn die Dicke des Kupferbandes 0'08 mm beträgt.
In Fig. 7 und 8 sind zwei Ausführungsformen eines Kabels mit einer zusammengesetzten Hauptabschirmung dargestellt. Die Zwisehenabschirmung ist der Deutlichkeit halber fortgelassen worden, es würde jedoch auf jeder Seite der Hauptabschirmung eine Zwischen abschirmung angebracht werden.
In Fig. 7 und 8 ist 11 eine Leitergruppe, beispielsweise von Paaren oder Vierern, die von einer andern Gruppe 12 durch eine zusammengesetzte Hauptabschirmung 13 getrennt werden, welche aus Schichten 14 eines magnetischen Materials, wie z. B. eines Eisenbandes, und Schichten 15 von leitfähigem Material, wie z. B. Kupferband, besteht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Fernmeldekabel mit einer Mehrzahl von Leitern, die von einer Hauptabschirmung hoher Innenimpedanz umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptabschirmung und dem Leiter eine Zwischenabschirmung aus einem Material verhältnismässig niedriger Innenimpedanz angeordnet ist, und dass die Dicke dieser Zwischenabschirmung eindeutig so bestimmt ist, dass eine gewünschte Verringerung der Impedanz der in ihrer Nähe liegenden Leiter erzielt wird.