Übertragungsleitung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Über tragungsleitung zur Übertragung eines brei ten Frequenzbandes.
Für die Übertragung elektrischer Wellen mit Frequenzen von der Grössenordnung von einer Million Hertz eignet sich, dank der ihr innewohnenden Eigenschaften, besonders eine Leitung mit koaxialen Leitern, von denen der eine als Rückleiter zum andern dient. Dietber- tragungsgrenzfrequenz einer solchen Leitung, welche durch die Induktanz und die Kapazi- ta.nz der Leitung bestimmt ist, tritt bei einer Frequenz auf, die gewöhnlich höher liegt als irgend eine Frequenz, die man zu übertragen wünscht.
Ausserdem können die Zeichen, in folge der Schirmwirkung des äussern Leiters gegen Störungen durch äussere Störquellen auf ein sehr niedriges Pegel herabgesetzt werden, ohne dass sie dabei durch Leitungs geräusch überdeckt werden. In einigen Fäl len muss dagegen der Durchmesser des äussern Leiters bis auf mehrere Zentimeter erhöht werden. wenn die Dämpfung der Wellen höherer Frequenzen auf einem angemessen niedrigen Wert gehalten werden soll.
Um die Dämpfung herabzusetzen oder .das zu übertragendeFrequenzspektrum zu erhöhen im Falle, dass die maximal zulässige Dämpfung zum Beispiel durch das Verstärkungsmass der Verstärker der Trägerwellenübertragungsan- lage festgelegt ist, hat man bisher eine Ver grösserung des Durchmessers der Leiter als unumgänglich betrachtet. Bei einer langen Übertragungsanlage bringt jedoch jede Ver grösserung des Durchmessers eine bedeutende Kostenerhöhung mit sich.
Die Erfindung bezweckt nun. eine Lei tung zu schaffen, über welche ein frequenz- mässig sich auf zum Beispiel ein paar hun derttausend Hertz erstreckendes Zeichenband bei niedrigem Energiepegel mit hohem Wir kungsgrad übertragen werden kann.
Die Leitung nach der Erfindung weist zwei koaxiale Leiter auf und zeichnet sich dadurch aus, dass sie magnetisch belastet ist: Diese Leitung mit koaxialen Leitern kann dadurch belastet werden, dass das magne tische Material entweder gleichförmig längs .der Leitung angebracht wird, wodurch eine gleichförmige oder grarup-Belastung erhal ten wird, oder in regelmässigen Abständen längs der Leitung, wodurch eine punktför- mige oder Pupin-Belastung erhalten wird.
Bei einer ersten Betrachtung mag der Versuch eine Leitung dieser Art zum Zwecke .der Herabsetzung der Dämpfung als wenig erfolgreich, wenn nicht ganz undurchführ bar erscheinen, denn eine Erhöhung der In duktanz der Leitung bringt eine Herab setzung der Grenzfrequenz mit sich, wie dies aus der Gleichung der Grenzfrequenz f. her vorgeht:
EMI0002.0009
während anderseits es gerade die hohe Grenzfrequenz einer Leitung mit koaxialen Leitern ist, welches eine der Haupteigen schaften zu Gunsten seiner Verwendung zur Übertragung von Hochfrequenzströmen ist.
In vielen Fällen ist jedoch die zu übertra gende maximale Zeichenfrequenz weit unter der der Leitung .eigenen Grenzfrequenz. Das Belasten kann daher trotz der ihm anhaften den Herabsetzung der Grenzfrequenz wirk sam zur Herabsetzung der Zeichendämpfung benützt werden. Selbst wenn das Zeichen band bis nahe an. die Grenzfrequenz heran geht, kann eine schwache Belastung gemäss der vorliegenden Erfindung vorteilhaft an gewendet werden.
Wiederum können in einer Anlage, in der tausend oder mehr Telephonverkehrswege einer einzigen Übertragungsleitung über lagert werden, die aus den schwach nicht linearen Charakteristiken der Verstärker und anderer Übertragungsvorrichtungen herrüh rende gegenseitige Modulation und das Nebensprechen sehr schwierige Probleme dar stellen. Man könnte nun zur Ansicht neigen, dass das Einfügen eines magnetischen Mate- rials-in das zwischen den Leitern auftretende Hochfrequenzfeld, ein unzulässiges Mass von Nebensprechen, Leitungsgeräusch und Ver zerrung mit sich bringen müsste.
Schliesslich könnte man sich die Frage stellen, ob nicht die durch den Energieverlust im magne tischen Material, welcher von der Hysteresis und den Wirbelströmen, die bekanntlich linear bezw. quadratisch mit der Frequenz zunehmen, bedingte Zeichendämpfung nicht viel grösser ausfallen wird, als die durch die Erhöhung :der Induktanz erzielte Entdämp- fung.
Die Erfinderin hat jedoch herausgefun den, dass die vorgenannten Schwierigkeiten nicht unüberwindlich sind und dass durch eine geeignete induktive Belastung einer Lei tung mit koaxialen Leitern ein wesentlicher Gewinn an Übertragungswirkungsgrad er zielt werden kann.
Die Erfindung soll nun nachstehend an hand von einigen Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 eine Leitung mit koaxialen Lei tern, welche gleichförmig mit einem auf,dem innern Leiter angeordneten Band aus magne tischem Material belastet ist; Fig. 2 zeigt eine Leitung mit punktför- miger Belastung, die aus kurzen Hülsen aus magnetischem Material besteht, welche in be stimmten Abständen auf dem innern Leiter angeordnet sind;
Fig. 3, zeigt wie eine gleichförmige Be lastung durch Drähte aus magnetischem Ma terial erreicht werden kann; Fig. 4 und 5 zeigen Leitungen, die durch Eisenbelegungen auf den Leitern belastet sind; Fig. 6 zeigt eine vorzugsweise Ausfüh- rungsform. einer Einheit für punktförmige Belastung.
In der Leitung mit koaxialen Leitern der Fig. 1 sind ein röhrenförmiger innerer Leiter 1 und. .ein röhrenförmiger äusserer Leiter 2 mit den Memmen einer Hochfrequenz zeichenquelle G verbunden, welche zum Bei spiel einer Mehrfach-Trägerwellen-Telephan- anlage angehören kann. Das Belastungsmate- rial ist auf dem innern Leiter 1 in der Form eines Bandes 4 aus magnetischem Material angebracht. An Stelle des Bandes könnte man natürlich auch eine Eisendrahtwicklung auf dem innern Leiter anbringen.
Vorteilhaft verwendet man magnetisches Material mit hoher Permeabilität und niedrigen Hyste- resis- und Wirbelstromverlusten, zum Bei spiel gepulvertes Permalloy oder irgend ein anderes passendes Material. Ein verhältnis mässig breiter Luftspalt zwischen den einzel nen Windungen ergibt eine weitere Herab aetzung der Verluste. Der dadurch erhaltene Belastungsgrad ist von der Menge des be nützten Materials, seiner Anordnung, seiner Permeabilität und mehreren andern Faktoren abhängig. Die Isolationsdistanzstücke 3 .die nen zur Aufrechterhaltung der gegenseitigen Lage der beiden Leiter.
Bei der punktförmigen Belastung einer Übertragungsleitung mit koaxialen Leitern, welche in Fig. 2 dargestellt ist, sind auf dem innern Leiter 1 in regelmässigen Abständen längs .der Leitung kurze Hülsen 6 aus magne- tisehem Material angebracht. Die Induktanz der Leitung wird dadurch an diesen Stellen erhöht und so die Wirkung einer Belastungs spule erhalten. Der Abstand dieser magne- tischen Belastungseinheiten bestimmt die Grenzfrequenz des Systems und ändert da her mit der maximalen zu übertragenden Frequenz.
Es können acht oder mehr Ein heiten pro Wellenlänge der höchsten Zeichen frequenz erforderlich werden. Die beste Aus führung in irgend einem Falle wird jedoch am zweckmässigsten mittelst der für die Be lastung von Übertragungssystemen geltenden Prinzipien ermittelt. Vorzugsweise bildet man die Hülsen aus magnetischem Material so aus, dass man sie an jeder Stossstelle der Leitung einsetzen kann. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung sind zwei Ab schnitte äusserer Leiter mittelst einer auf gelöteten Hülse 7 zusammengefügt, während die innern Leiterabschnitte bei 8 stumpf geschweisst sind.
In der vorzugsweisen Ausführungsform der Fig. 6, welche eine punktförmige Be- lastungseinheit zeigt, sind eine Anzahl dünne Streifen aus magnetischem Material um den innern Leiter 1 gewickelt, wobei jede einzelne Rolle 13, von den benachbarten, durch eine filmdünne Oxydschioht, Luft oder ein an deres passendes Isolationsmaterial getrennt ist. Der isolierende Behälter 15, welcher die Einheit vervollständigt, kann dabei auch als Distanzstück für die koaxialen Leiter dienen.
Die Fig. 3 zeigt eine andere Art der gleichförmigen Belastung einer Leitung mit koaxialen Leitern. Das magnetische Mate rial besitzt die Form dünner Drähte 10, wel che in der Längsrichtung zwischen den zwei koaxialen Leitern angeordnet sind. Die Drähte können dabei auf dem innern Leiter 1 durch Distanzstücke 9, welche zu diesem Zwecke auf ihrer innern Peripherie mit Nuten versehen sind, in ihrer Lage gehalten werden. Die seitliche Distanzierung durch Einfügen von Luftspalten in den magneti schen. Stromkreis ermöglicht die Verwendung von Material, das von dem maximale magne tische Eigenschaften aufweisenden magne tischen Material verschieden ist.
In der Fig. 4 ist eine Leitung mit kaaxialen Leitern dargestellt, dessen innerer Leiter 1 aus einem Kupferrohr besteht. Der innere Leiter könnte natürlich auch aus mas sivem Kupfer bestehen. Die magnetische Be lastung besteht aus einer kontinuierlichen .dünnen Schicht 11, welche auf der innern Fläche des äussern Leiters 2 aufgetragen ist. Diese Schicht 11 kann beispielsweise in Fäl len, wo nur eine filmdünne Schicht magne tischen Materials nötig ist, in der Form eines elektrolytischen Niederschlages angebracht werden.
In der Ausführungsform der Fig. 5 ist das magnetische Material in der Form eines elektrolytischen Niederschlages als filmdünne Schicht 12 auf der Oberfläche des massiven innern Leiters 1 aufgetragen. In beiden Fäl len wird das Material vom magnetischen Feld zwischen den Leitern durchdrungen, dabei .die Induktanz der Leitung erhöht und die Zeichendämpfung reduziert. In allen diesen Ausführungsbeispielen. sind die koaxialen Leiter durch ein in der Hauptsache gasför miges Dielektrikum voneinander getrennt.