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Schaltungsanordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen in Fernspeiseschleifen
von Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen Bei Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen
zur Nachrichtenübertragung auf Koaxialkabel werden in kurzen Abständen (z. B. alle
6 km) unbemannte Zwischenverstärker vorgesehen, die von bemannten Ämtern, die in
größeren Abständen (bis über 100 km) angeordnet sind, über die Innenleiter der Koaxialpaare
der beiden einander zugeordneten Übertragungsrichtungen mit Gleichstrom ferngespeist
werden.
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Zur Überwachung der unbemannten Zwischenverstärker und der Fernspeiseschleife
werden überwachungspilote, oder -signale verwendet, deren im Speiseamt empfangener
Pegel oder die Laufzeit ein Kriterium für den Zustand der Verstärker ist. Wenn im
Fehlerfall die Fernspeiseschleife unterbrochen wird, so fallen alle Verstärker dieser
Schleife aus, und eine Fehlortung mit Hilfe der genannten Über= wachungspilote oder
-signale ist unmöglich.
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Um eine völlige Unterbrechung der Fernspeiseschleife zu verhindern,
ist eine in F i g. 1 schematisiert dargestellte Schaltungsanordnung bekannt (deutsche
Patentschrift 1012 686), bei der ein vom Fernspeisegleichstrom gesteuertes
Überwachungsglied in Gestalt eines Relais A verwendet wird, das an jeder Zwischenverstärkerstelle
zwischen dem Verstärker und derjenigen Fernspeiseweiche, die dem Speiseamt abgekehrt
ist, angeordnet ist und einen zwischen den Gleichstrompfaden der beiden übertragungsrichtungen
liegenden Überwachungsschalter in Gestalt des Relaiskontaktes a steuert, der bei
einer Unterbrechung des Fernspeisestromes diesen, vom speisenden Amt aus gesehen,
vor der Unterbrechungsstelle über einen Begrenzungswiderstand R schließt. W 1,
W 2, W 3 und W 4 sind Fernspeiseweichen, die die Nachrichtensignale
und den Speisegleichstrom 1s voneinander trennen. An den Stabilisierungs-Zenerdioden
D 1 und D 2 werden die für die Leitungsverstärker LV 1 und
LV 2 der beiden Übertragungsrichtungen notwendigen Speisespannungen abgenommen.
Damit sind alle Verstärker bis zur Unterbrechungsstelle weiterhin ferngespeist,
und die Überwachungssignale können bis zu dieser Unterbrechungsstelle übertragen
werden. Die Relais brauchen aber viel Leistung und vor allem Spannung, so daß die
Speisespannung im Speiseamt um den Spannungsabfall an den Relais höher sein muß.
Dadurch wird bei einer gegebenen zulässigen Spannung auf den Kabeln die maximale
Länge der Spieseschleife verringert.
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Wird nach einem bekannten Vorschlag (USA.-Patentschrift 2 272 735)
der Fernspeisegleichstrom und die infolge einer Temperaturänderung auftretende Widerstandsänderung
der Fernspeiseschleife zur Pegelsteuerung der unbemannten Verstärker benutzt, so
verursachen die Relais Fehler dieser Pegelsteuerung, weil sie einer anderen Temperatur
als die im Boden verlegten Kabel ausgesetzt sind.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren (deutsche Patentschrift
1 154 525) werden hinter jeder ferngespeisten Verstärkerstelle zwischen
die Innenleiter des Koaxialkabels Leistungs-Zenerdioden geschaltet, deren Durchbruchspannung
etwas höher als die im Betrieb an der betreffenden Stelle auftretende Spannung gewählt
wird. Im normalen Betrieb sind also die jeweiligen Durchbruchspannungen höher als
die tatsächlich anliegenden Spannungen, und die Leistungs-Zenerdioden sind gesperrt.
Wird die Leitung irgendwo unterbrochen, so wird die Spannung erhöht, bis die der
Bruchstelle in Richtung auf das Speiseamt am nächsten liegende Diode allein leitend
ist, während die anderen Dioden gesperrt sind. Dadurch sind alle unbemannten Verstärker
bis zur Unterbrechungsstelle ferngespeist, und eine Fehlerortung mit Hilfe von Überwachungspiloten
oder -signalen ist gewährleistet.
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Das bekannte Verfahren mit den Zenerdioden hat den Nachteil, daß die
Durchbruchspannungen der Zenerdioden mit großer Genauigkeit ausgesucht werden müssen.
Der Grund hierfür ist der, daß der absolute Fehler der Durchbruchspannung einer
Diodenkombination kleiner als der Betrag einer Spannungsstufe, d. h. der Spannungsabfall
an einem Verstärkerfeld, sein muß. Auch der Temperaturkoeffizient der Zenerspannung
und der differentielle Widerstand der Zenerdioden erfordern eine kleinere Toleranz
der Zenerspannung.
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Es ist eine weitere Anordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen
in Fernspeiseschleifen von Trägerfrequenzsystemen
bekanntgeworden
(deutsche Auslegeschrift 1155 172), die die Nachteile der oben beschriebenen
Schaltanordnungen nicht aufweist. Hinter jede ferngespeiste Verstärkerstelle wird
zwischen die Innenleiter des Koaxialkabels als Überwachungsschalter eine hochsperrende
Diode in Reihe mit einem hochohmigen Meßwiderstand so angeordnet, daß sie für die
Fernspeisespannung normaler, betriebsmäßiger Polung undurchlässig sind. Im Fall
einer Unterbrechung der Fernspeiseschleife wird zur Fehlerortung die Fernspeisespannung
umgepolt, so daß die Dioden durchlässig werden. Die hochohmigen Widerstände legen
sich parallel, und durch eine Strom-Spannungs-Messung wird der Gesamtwiderstand
der Fernspeiseschleife bis zur Unterbrechung bestimmt. Je länger die Fernspeiseschleife
bis zur Unterbrechungsstelle ist, um so mehr Meßwiderstände sind parallel geschaltet
und um so niedriger ist der gemessene Gesamtwiderstand. Aus dem gemessenen Gesamtwiderstand
kann man auf die Unterbrechungsstelle schließen. Die Meßwiderstände müssen hochohmig
sein, damit der Widerstand der Innenleiter nicht die Messung verfälscht. Der Nachteil
dieses Verfahrens besteht darin, daß beim Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel,
z. B. bei einem Kabelbruch, die Messung des Gesamtwiderstandes und damit die Fehlerortung
stark verfälscht werden kann.
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Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Anordnungen
zu vermeiden. Sie betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehlerortung von Unterbrechungen
in Fernspeiseschleifen von Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen, bei denen viele
Leitungsverstärker über die Innenleiter von Koaxialkabeln von einer Speisestelle
aus mit Gleichstrom ferngespeist werden und bei denen hinter jeder Verstärkerstelle
zwischen den Innenleitern der Koaxialkabel überwachungsrelais angeordnet sind, die
bei einer Unterbrechung die Fernspeiseschleife in der letzten Zwischenverstärkerstelle
vor der Unterbrechung schließen, so daß die übertragung von überwachungssignalen
über die Zwischenverstärker bis zur Unterbrechungsstelle möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in jeder Zwischenverstärkerstelle
zwei Relais vorgesehen sind, von denen das eine abfallverzögerte und stromrichtungsunabhängige
Querrelais beim Anziehen eine Querverbindung zwischen den zwei Innenleitern herstellt
und das andere Längsrelais beim Anziehen diese Querverbindung wieder aufhebt und
das Querrelais kurzschließt und denen in Reihe hochsperrende, bei Normalbetrieb
in Sperrichtung gepolte Sperrdioden angeordnet sind, wobei zur Fehlerortung der
Fernspeisestrom zunächst umgepolt wird, so daß nacheinander vom Anfang der Fernspeiseschleife
her zunächst die Querrelais und dann die Längsrelais anziehen, bis in der letzten
Zwischenverstärkerstelle vor der Unterbrechung über das Längsrelais kein Strom fließen
kann und die Querverbindung bestehenbleibt und schließlich die Fernspeisespannung
wieder rasch in die Normalrichtung umgepolt wird.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Zwischenverstärkerstellen
S 1 und S 2 dargestellt. Die Diode Ds wirkt als Sperrdiode, das Relais
A mit dem Umschaltkontakt a wirkt als Querrelais, und das Relais
B mit dem Umschaltkontakt b
wirkt als Längsrelais. Die zwei Leitungsverstärker
für die beiden übertragungsrichtungen einer Zwischenverstärkerstelle sind mit
LV bezeichnet. Z ist eine Zenerdiode, die die Speisespannung für den Leitungsverstärker
stabilisiert. Dü ist eine Überbrückungsdiode, die im Normalbetrieb in Durchlaßrichtung
gepolt ist. Dq ist eine Querverbindungsdiode, deren Polung der der Sperrdiode Ds
umgekehrt ist. R ist ein Begrenzungswiderstand. K ist das Koaxialkabel.
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Im Normalbetrieb (Polung der Fernspeisespannung wie in runder Klammer)
sind die überbrückungsdioden Dü leitend und die Längsrelais B fast spannungslos.
Die Umschaltkontakte a und b sind in Reihe mit der Sperrdiode Ds geschaltet
und ebenfalls stromlos.
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Soll eine Unterbrechung geortet werden, dann wird der Fernspeisestrom
umgepolt (Polung der Fernspeisespannung wie in eckiger Klammer). Zunächst erhält
das Relais A der ersten Zwischenverstärkerstelle den größten Teil des Fernspeisestromes,
weil die restliche Fernspeiseschleife viel hochohmiger als die Wicklung des Querrelais
ist. Das erste Relais A zieht an, betätigt den Umschaltkontakt a und bereitet die
Querverbindung über die Diode Dq vor. Der normalerweise kurzgeschlossene Begrenzungswiderstand
R wird nun stromdurchflossen, und der an ihm entstehende Spannungsabfall treibt
einen größeren Strom über das angrenzende Kabelstück zur zweiten Zwischenverstärkerstelle
S 2, der über das Relais B
in der ersten Zwischenverstärkerstelle zurückfließt.
Das Relais B zieht an, und sein Umschaltkontakt b
trennt die Querverbindung
und schließt das Relais A in der ersten Zwischenverstärkerstelle kurz, so daß das
A-Relais abfällt. Dieser Vorgang wiederholt sich sukzessiv bis zur letzten Zwischenverstärkerstelle
vor der Unterbrechung. In dieser letzten Zwischenverstärkerstelle kann nur das Relais
A anziehen. Damit bleibt nur in dieser letzten Zwischenverstärkerstelle die Querverbindung
bestehen, und die Fehlerortung ist vorbereitet.
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Anschließend wird der Fernspeisestrom wieder in die Normalrichtung
umgepolt. Alle B-Relais fallen wieder ab, weil sie durch die Überbrückungsdioden
Dü kurzgeschlossen werden. Die Querverbindung in der letzten Zwischenverstärkerstelle
wird durch das abfallverzögerte Relais A auch während der Umpolung aufrechterhalten.
Nachher wird dieses Relais A durch den normalgepolten Fernspeisestrom angezogen
gehalten, und die Fernspeisung aller Zwischenverstärker bis zur Unterbrechungsstelle
ist gewährleistet.
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Selbstverständlich müssen die Widerstände der Relaiswicklungen und
die Größe der Begrenzungswiderstände R aufeinander abgestimmt sein. Die Schaltung
ist aber in jeder Zwischenverstärkerstelle die gleiche.
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Das A-Relais muß stromrichtungsunabhängig sein, damit es beim Umpolen
der Fernspeisespannung nicht abfällt. Hierzu kann das Relais über eine Graetzbrücke
aus Dioden gespeist werden. Die gleiche Graetzbrücke sorgt dann auch für die Abfallverzögerung,
weil sie bei Stromlosigkeit die Relaiswicklung kurzschließt.