Fernkabelanlage mit Zeitungen erhöhter Grenzfrequenz: Bekanntlich hat die Einführung der Ver stärker für Kabelanlagen der Nachrichten übermittlung auf grosse Entfernungen zu der Forderung geführt, dass die Anlage für den Verkehr auf verschiedene Entfernungen Lei tungsgruppen enthalten muss, deren spezifische Dämpfungen in ganzzahligen Verhältnissen abgestuft sind. Verstärkerpunkte werden in gleichen Abständen von etwa 75 km vor gesehen. Das Kabel enthält dann Gruppen, die entweder in jedem oder in jedem zweiten oder dritten Verstärkerpunkt verstärkt werden. Im folgenden wird die Gesamtheit der Lei tungen gleicher Dämpfung mit Gruppe be zeichnet.
Nach diesen Grundsätzen werden Fernkabel unter Verwendung von zwei ver schiedenen Kabeltypen gebaut. Die Leitungs gruppen für die verschiedenen spezifischen Dämpfungen unterscheiden sich bei diesen beiden Kabelsystemen durch die Wahl der Leiterstärken.
Beim D.-H.-Kabel-System besteht eine solche Gruppe aus D.-M.-Vierern gleicher Leitungsstärken. Jede Gruppe enthält jedoch zwei Gattungen von Leitungen, nämlich Stamm- und Viererkreise. Aus den durch die Verseilung bestimmten Verhältnissen zwischen den Kapazitäten der Stamm. und Vierer leitung ergibt sich, dass die Viererleitung bei gleicher Dämpfung eine höhere Eigenfrequenz erhält als die Stammleitungen.
Bei Verwendung der Sternverseilung würde unter Voraussetzung der gleichen Stamm leitungen wie beim D.-M.-Kabel die Vierer leitung bei gleicher Dämpfung eine unzuläs sig niedrige Eigenfrequenz ergeben. Wegen der sehr viel günstigeren Raumausnutzung kann jedoch bei Verwendung der Sternver- seilung für Fernleitungen auf die Ausnutzung der Vierer verzichtet und für jeden verlang ten Sprechkreis eine Stammleitung vorgesehen werden.
Ein Nachteil dieses Fernkabelsystems, das verschiedene mit der Ausnutzung von Phantomkreisen verbundene Unzuträglich keiten vermeidet,\bestand bisher im folgenden Es kann wünschenswert sein, neben normalen Leitungen einer Leitergruppe weitere Lei tungen derselben Dämpfung, aber mit einer höheren Eigenfrequenz zu verwenden. Beim D.-M.-Kabelsystem stehen in diesem Falle die Phantomleitungen zur Verfügung. Beim Sternkabelsystem wären zu diesem Zweck Gruppen mit abweichendem Viererdurchmesser erforderlich. Eine solche Vermehrung der Vierer mit verschiedenem Durchmesser er schwert den Kabelaufbau und macht ihn un wirtschaftlich.
Zu demselben Zweck könnte man auch Spulenabstände verändern oder auf die Einheitlichkeit der Dämpfungswerte ver zichten. Alle diese Mittel zur Erhöhung der Eigenfrequenz sind aber unwirtschaftlich.
Vorliegende Erfindung gibt nun ein neues Mittel an, auf welche Weise zum Beispiel in einer Sternkabelanlage der beschriebenen Art eine beliebige vorgeschriebene Anzahl von Vierern einer Leitergruppe eine höhere Grenzfrequenz als die übrigen normalen Vierer dieser Leitergruppe erhalten können bei glei chen Spulen- und Verstärkerabständen (also gleicher Dämpfung) und gleichem Kabelauf bau. Zur näheren Erläuterung des Erfindungs gedankens wird zweckmässigerweise auf die Dämpfungsformel induktiv belasteter Lei tungen mit kleinen Verlusten zurückgegangen.
EMI0002.0010
R, ist der Leitungswiderstand, R, der Wider stand der Spule.
Diese Formel kann auch geschrieben werden
EMI0002.0013
wobei
EMI0002.0014
und s der Spulenab- stand ist, oder
EMI0002.0017
Der zweite Summand stellt im Vergleich zu dem ersten nur ein Korrektionsglied dar, und man erkennt hier, dass man für verschieden artige Leitungen bei gleichen Spulenabstän- den stets dann die gleiche Dämpfung erhält, wenn die Produkte. R, <I>C</I> co. einander gleich sind.
Sind demnach in einem Kabel Leitungen mit den Konstanten R" (Widerstand) und C (Kapazität) und der Grenzfrequenz co" vor handen, so folgt hieraus; dass zwischen diesen Konstanten und den Konstanten R', C' für die Leitungen einer gewünschten Grenzfre- quenz to'. die Bedingung erfüllt sein muss:
<I>a)</I> Ro#C#mo=R'o#C'#Wo. Für die Leitungen mit dieser Grenzfre- quenz co'" kann man also aus den Konstan ten Ra und C der Leitung mit niederer Grenz- frequenz sofort das erforderliche Produkt R'. # C' nach Gleichung a) ermitteln. Dass obige Bedingung erfüllbar ist, geht aus der Erkenntnis hervor, dass es bei gleichbleiben dem Viererdurchmesser möglich ist, je nach Wahl der Leiterstärke verschiedene Produkte R. # C zu erhalten.
Zur Ausführung ist es zweckmässig, den Zusammenhang zwischen dem Produkt R" # C und dem Leiterdurch messer bei konstantem Viererdurchmesser durch Versuche in empirisch gewonnenen Kurven festzulegen. Anhand dieser Kurven lässt sich dann jeweils diejenige Leiterstärke ermitteln, für die das zur höheren Grenz- frequenz co'. gehörige Produkt R'. # C' der vorstehend genannten Gleichung a) genügt. Wenn diese Forderung erfüllt ist, dann ist für die Leitungen mit der Grenzfrequenz co,)
EMI0002.0047
und für die Leitungen der Grenzfrequenz o).
EMI0002.0048
Die beiden ersten Summanden stimmen gemäss Caleichung a) genau überein, die zweiten Summanden spielen nur eine unerhebliche Rolle; falls sie jedoch in irgend einem Falle einen schon merklichen Einfiuss gewinnen, so kann die erforderliche Korrektur bei der Spulenkonstruktion mit
EMI0002.0053
berücksichtigt werden.
Man habe zum Beispiel: R, =_57,8 D/krn Bi -- 9 12/km L = 0,1 H/km C = 0,0335 Im F/km A = 0,8 ss S/km cm = 17,300 s = 2 km Es ist also R. # C = 1.,
935 dd li Z/km2 Für eine gewünschte Grenzfrequenz von 22000, wie sie bei den Phantomleitungen eines D.-M.-Vierers .bei gleichen Eigensehaf- ten der- Stammleitungen sein würde, erhält man also die Bedingung:
EMI0003.0025
Dies entspricht bei gleichem Viererdurch messer nach der empirisch aufgestellten .Kurve einem Leitungsdurchmesser von 1,3 mm (27 l/km) und einer Kapazität von zirka 0,055 ,u F/km.
Die empirisch gewonnene Kurve zur Be stimmung der für die höhere Grenzfrequenz erforderlichen Leiterstärken ist auf Grund von Erfahrungswerten konstruiert und ist vollkommen verschieden je nach der gewähl ten Isolierung der Adern. Aus diesem Grunde ist man zur Erzielung der hohen Grenzfre quenz auch nicht an ein bestimmtes Produkt R'o C' gebunden, sondern kann anhand von probeweise hergestellten Adern die für den jeweils nötigen Viererdurchmesser fabrikations mässig günstigste Konstruktion auswählen.
Auch braucht die Genauigkeit, mit der der Wert R', C' erzielt wird, keine extrem hohe zu sein, da uns nach der oben angeführten Rechnung immer noch das Korrektionsglied zur Verfügung steht und eine etwa erforder liche Korrektur durch entsprechende Wahl der Grösse
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bei der Spulenfabrikation möglich ist. Es ist also möglich, bei Kon- stanthaltung des ursprünglichen Viererdurch messers die höhere Grenzfrequenz durch zweckentsprechende Wahl der Grössen R'o und C' zu erreichen.
Sollte eine so hohe Grenzfrequenz gefordert werden, dass sich die Bedingung
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bei gleichbleibendem Viererdurchmesser prak tisch nicht mehr erfüllen lässt, so wird die Leiterstärke nach der Gleichung
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bestimmt, wobei n eine ganze, von 1 ver schiedene Zahl ist, für die sich die Bedingung erfüllen lässt. In diesem Falle haben dann die Gruppen mit höherer Grenzfrequenz nicht die gleiche, sondern die n-fache Dämpfung der gleichartigen übrigen Leitungen.
Die Ver- stärkerabstände für diesen Teil der Leitungen betragen dann den nten Teil der entsprechen den andern Verstärkerabstände, wie es zum Beispiel für n = 2 für die Gruppen mit dop pelter Grenzfrequenz beim deutschen Normal fernkabel der Fall ist, wo die Leitungseigen schaften ungeändert bleiben und zur Pupini- sierung der vierte Teil der normalen Induk- tivität verwendet wird,
so dass sich also die doppelte Dämpfung und halb so grosse Ver- stärkerabstände ergeben.
Gemäss dem Vorangehenden bleibt der Kabelaufbau genau derselbe, wie wenn alle Gruppen die gleiche Grenzfrequenz haben. Gegenüber dem D,-M.-System mit Ausnutzung der Phantome hat das beschriebene System den grossen Vorteil, dass jede beliebige ge wünschte Anzahl von Sprechkreisen erhöhte Grenzfrequenz erhalten kann, während bei dem D.-M.-System stets ein Drittel der Lei tungen so beschaffen ist, ohne Rücksicht darauf, ob etwa ein geringerer oder grösserer Prozentsatz mit diesen Eigenschaften erwünscht ist.
Das beschriebene System hat auch noch den weiteren Vorteil, dass die Vierer mit höherer Grenzfrequenz an beliebigen Stellen in den verschiedenen gleichartigen Lagen untergebracht werden können, derart, dass zum Beispiel niemals zwei Vierer mit der höheren Grenzfrequenz nebeneinander liegen, während beim D.-M.-System in jedem Vierer ein Sprechkreis mit höherer Grenzfrequenz liegt.
Dies ist von wesentlicher Bedeutung für die Vierdrahtstromkreise mit getrennter Hin- und Rückleitung; denn für solche mit Vierdrahtverstärkern ausgerüsteten Sprech kreise ist es bekanntlich mit Rücksicht auf die ausnutzbare Verstärkungsziffer erforder lich, dass die Hin- und Rückleitungen elek trisch getrennt sind, um jedes noch so geringe Übersprechen unmöglich zu machen.