DE504876C - Replica for pupinized telephone lines - Google Patents
Replica for pupinized telephone linesInfo
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- DE504876C DE504876C DEG63919D DEG0063919D DE504876C DE 504876 C DE504876 C DE 504876C DE G63919 D DEG63919 D DE G63919D DE G0063919 D DEG0063919 D DE G0063919D DE 504876 C DE504876 C DE 504876C
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Nachbildungen von pupinisierten Fernsprechleitungen. Die Aufgabe, befriedigende Nachbildungen für Leitungen herzustellen, besteht darin, einige verhältnismäßig einfache und billige Kombinationen von Impedanzelementen anzugeben, die bei allen telephonischen Frequenzen eine Impedanz besitzen, die nahezu dieselbe ist wie die Impedanz am Eingangsende der Leitung.The invention relates to replicas of pupinized telephone lines. The task of making satisfactory replicas for lines is to indicate some relatively simple and cheap combinations of impedance elements, which at all telephone frequencies have an impedance which is almost the same is like the impedance at the input end of the line.
Da die Eingangsimpedanz einer belasteten Leitung je nach der relativen Stellung der ersten Belastungsspule zu dem Punkte, von welchem sie gemessen wird, abweicht, wird der Entwurf der Pupinisierung beeinflußt durch die Lage des Punktes, wo die erste Spule liegen soll, d. h. durch die sogenannte Anlauflänge. Vier Möglichkeiten für die Art des Leitungsbeginns können unterschieden werden:Since the input impedance of a loaded line depends on the relative position of the first load coil to the point from which it is measured deviates the design of the pupinization is influenced by the location of the point where the first Coil should be, d. H. by the so-called run-up length. Four ways for the species of the beginning of the line can be distinguished:
α Leitungsbeginn in der Mitte einer Belastungsspule ; α start of the line in the middle of a loading coil;
b einen Bruchteil χ von der Mitte der Belastungsspule; χ ist positiv, wenn der Teil dieser in das nachzubildende Kabel eingeschalteten Belastungsspule kleiner ist als die Hälfte (0,5); b a fraction χ from the center of the load coil; χ is positive if the part of this load coil connected in the cable to be simulated is less than half (0.5);
c in der Mitte der zwischen zwei Belastungsspulen liegenden Kabellänge; c in the middle of the cable length lying between two loading coils;
d in einem Punkt im Abstand χ von der Mitte dieses Teiles; χ ist positiv, wenn der Bruchteil dieser Kabellänge kleiner ist als die Hälfte (0,5). d at a point at a distance χ from the center of this part; χ is positive if the fraction of this cable length is less than half (0.5).
Die Erfindung besteht in einer Anordnung von Elementen, die Induktanz, Kapazität und Widerstand besitzen, deren Werte in Ausdrücken der konstanten der nachzubildenden Linie bestimmt werden können, wie später ausführlicher angegeben wird. Diese Bestimmung kann man für die Fälle α und c und einen weiten Bereich von Werten χ in den Fällen b und d durchführen.The invention consists in an arrangement of elements having inductance, capacitance and resistance, the values of which can be determined in terms of the constants of the line to be modeled, as will be given later in more detail. This determination can be made for the cases α and c and a wide range of values χ in the cases b and d .
Es werden in dieser Beschreibung zwei Leitungsnachbildungen beschrieben, von welchen die erste sich namentlich auf den Fall a bezieht, aber dem Fall b angepaßt werden kann, während die zweite hauptsächlich Bezug hat auf den Fall c, aber dem Fall d angepaßt werden kann.In this description, two line simulations are described, of which the first refers by name to case a , but can be adapted to case b , while the second mainly relates to case c, but can be adapted to case d.
Es ist mathematisch einfacher, zunächst die Fälle α und b zu berücksichtigen und dann aus der Lösung dieser Fälle von verhältnismäßig geringer praktischer Bedeutung die Lösungen für die Fälle c und d zu entwickeln. It is mathematically easier to first consider the cases α and b and then to develop the solutions for the cases c and d from the solution of these cases of relatively little practical importance.
In den Zeichnungen stellt Abb. 1 ein Schema einer unvollständigen Nachbildung für ein belastetes, bei halber Belastungsspule endigendes Belastungskabel dar, Abb. 2 eine entsprechende vollständige Nachbildung mit einem Reihenkondensator, Abb. 3 ein Schema einer unvollständigen Nachbildung für einIn the drawings, Fig. 1 shows a scheme of an incomplete replica for a loaded loading cable ending at half the loading coil, Fig. 2 corresponding complete simulation with a series capacitor, Fig. 3 a scheme an incomplete replica for a
auf halber Kabelstrecke endigendes belastetes Kabel und Abb. 4 die entsprechende vollständige Nachbildung einschließlich eines Reihenkondensators. Loaded cable ending halfway through the cable route and Fig. 4 the corresponding complete one Replica including a series capacitor.
Es sei Z die Impedanz eines belasteten nach Fall α angeordneten Kabels, ti die Frequenz, H die Induktanz einer jeden von den Belastungsspulen, / der Abstand zwischen den Belastungsspulen, C die Kapazität, L die Induktanz, R. der Widerstand .und 5 die Ableitung je Längeneinheit der Leitung und ρ = 2 χ ti, während / = ]/_. 1 ist, wie gewöhnlieh. Let Z be the impedance of a loaded cable arranged according to case α , ti the frequency, H the inductance of each of the loading coils, / the distance between the loading coils, C the capacitance, L the inductance, R. the resistance and 5 the derivative per unit length of the line and ρ = 2 χ ti, while / =] / _. 1 is as usual.
Nun hat G. A. Campbell (Phil. Mag. März 1903) gezeigt, daß:Now G. A. Campbell (Phil. Mag. March 1903) showed that:
y y
wo Z0 und P gegeben sind durchwhere Z 0 and P are given by
-Vl-Vl
P = ]/(R+JPL)(S+jpC). Da Pl in der Praxis klein ist im Vergleich zu I, kann man schreiben P =] / (R + JPL) (S + jpC). Since Pl is small compared to I in practice, you can write
tangh — = ·— 22 (2) tangh - = - 22 (2)
cotgh- = ^;cotgh- = ^;
aus Gl. (ι) bis (5) erhält man Z- from Eq. (ι) to (5) one obtains Z-
χ jHpχ jHp
S kann im Vergleich mit / ρ C und LI im Vergleich mit H vernachlässigt werden. InS can be neglected in comparison with / ρ C and LI in comparison with H. In
der Praxis kann auch der Ausdruck ·— HpIR in practice the expression · - HpIR
vernachlässigt werden.be ignored.
Mit diesen Annäherungen wird Gl. (6) reduziert aufWith these approximations, Eq. (6) reduced to
'pe·'pe
Y ei 4 Y ei 4
wo /; — 2 -11 und / = ]/— r.Where /; - 2 - 11 and / =] / - r.
In der Praxis sind die AusdrückeIn practice, the terms are
und —^ immer kleiner als -^1. ρ C Ll and - ^ always less than - ^ 1 . ρ C Ll
(7)(7)
1JlL 1 JlL
Daher wirdHence will
11L 11 L
eiegg
~'*c'Y§i~ '* c ' Y§i
(8)(8th)
Der imaginäre Ausdruck auf der rechtenThe imaginary expression on the right
j PK +j PK +
11 r+JpLir + JpLi {(ß+i{(ß + i
2 J' 2 J '
(5)(5)
(6)(6)
Seite von Gl. (8) stellt einen KondensatorSide of Eq. (8) represents a capacitor
von der Kapazität A = -^- I/ -pn dar. Daher ngof the capacitance A = - ^ - I / -pn . Hence ng
wird ein Element der Leitungsnachbildung ein Reihenkondensator von dieser Kapazität sein.an element of the line simulation becomes a series capacitor of this capacitance be.
Die Aufgabe reduziert sich daher auf die Bestimmung einer Schaltung, deren Widerstand mit der Frequenz nach der vorstehenden Beziehung abnimmt und, da in Gl. (8) eine induktive Komponente im imaginären Teil fehlt, die Reaktanz Null besitzt.The task is therefore reduced to determining a circuit, its resistance decreases with frequency according to the above relationship and, since in Eq. (8) an inductive component in the imaginary Part is missing, which has zero reactance.
Es hat sich herausgestellt, daß die in Abb. 1 dargestellte Schaltung durch Wahl geeigneter Werte für die Elemente dieses Ergebnis zu liefern imstande ist. Die Werte der Elemente sind in bestimmte Beziehung gesetzt zu den elektrischen Konstanten der Leitung. noIt has been found that the circuit shown in Fig. 1 by choosing more suitable Is able to deliver values for the elements of this result. The values of the elements are related to the electrical constants of the line. no
Der Wert dieser Elemente der Leitungsnachbildung wird auf dem folgenden Wege bestimmt:The value of these elements of the line simulation is shown in the following way certainly:
Die Impedanz der Schaltung nach Abb. 1 ist gegeben durch "5The impedance of the circuit according to Fig. 1 is given by "5
(9)(9)
(1 -^2I2A')2 -j- £lR-r- (1 —p-L^Kf + p-K~f~' (1 - ^ 2 I 2 A ') 2 -j- £ l Rr- (1 -pL ^ Kf + pK ~ f ~'
(XO)(XO)
Der reelle Teil von Z1, das ist die Widerstandskomponente der Impedanz dieser Schaltung, istThe real part of Z 1 , which is the resistance component of the impedance of this circuit, is
r
ι + p- (K- r- — 2 K L2) + p* K* Lr' [1I) r
ι + p- (K- r- - 2 KL 2 ) + p * K * Lr ' [1I)
die von der Form istwhich is of the shape
(12)(12)
i + ap~+ bp1' i + ap ~ + bp 1 '
Nun ist die Widerstandskomponente des Kabelimpedanzabgleichs (Gl. 8)Now the resistance component of the cable impedance matching (Eq. 8)
p-HCl
γ οί γ 4 p-HCl
γ οί γ 4
was der Einfachheit wegen geschrieben werden kannwhat can be written for the sake of simplicity
ByΊ — Ap-, By Ί - Ap-,
(13)(13)
wo S =where S =
~— und A =- Ll 4~ - and A = - Ll 4
wenn man r — B macht und K und I2 entsprechend wählt, so können über einen großen Bereich der Werte ρ die Ausdrücke (12) und (13) nahezu gleiche Werte annehmen.if one makes r - B and chooses K and I 2 accordingly, then the expressions (12) and (13) can have almost the same values over a large range of values ρ.
Wir haben bereits r = B gesetzt, so daß die Ausdrücke bei der Frequenz Null gleich sind. Ferner kann man erreichen, daß die beiden Ausdrücke gleiche Werte bei zwei anderen Frequenzen haben. Diese Frequenzen sollen nahe dem Mittelwert und der oberen Grenze der Sprechfrequenzen liegen, d. h. etwa bei ωχ = 7000 und ω2=ΐ2οοο.We have already set r = B so that the terms are equal at frequency zero. Furthermore, the two expressions can be made to have the same values at two other frequencies. These frequencies should be close to the mean value and the upper limit of the speaking frequencies, ie around ωχ = 7000 and ω 2 = ΐ2οοο.
Zuerst bestimmt man die Werte von l'JZ^Ap* in der Nähe der beiden vorerwähnten Frequenzen; z. B. für ein Kabel von mittlerer Belastung betragen die Werte von \ T-Ap'1 ungefähr 0,9 und 0,6.First, one determines the values of l'JZ ^ Ap * in the vicinity of the two frequencies mentioned above; z. For example, for a medium load cable, the values of \ T-Ap ' 1 are approximately 0.9 and 0.6.
Nun liegt die Aufgabe vor, zu erreichen,The task now is to achieve
daß die Ausdrückethat the expressions
die Werte 0,9 und 0,6 bei denselben Frequenzen haben. Für die Frequenz, bei weleher J ι — Ap" den Wert 0,9 hat, wirdhave the values 0.9 and 0.6 at the same frequencies. For the frequency at which J ι - Ap "has the value 0.9, becomes
I — Ap2 = 0,81
Ap- = 0,19I - Ap 2 = 0.81
Ap- = 0.19
ο __ CVtQο __ CVtQ
P-^A'P- ^ A '
Man erhält alsoSo you get
,. , 0,19(3! .,. , 0.19 (3!.
1 = 0,9+ Ljf-- + --'"Ji~- (14)1 = 0.9+ Lj f-- + - '"Ji ~ - (14)
und für den anderen Wert auf einem ähnlichen Wegeand for the other value in a similar way
0,384« 0,246 a0.384 «0.246 a
ι = 0,6 +ι = 0.6 +
Löst man die GI. (14) und (15) für α und b, so wirdIf you solve the GI. (14) and (15) for α and b, then becomes
b — A- · 1,01 und a = A · 0,396
K- r1 — 2 K L2 — b - A- x 1.01 and a = A x 0.396
K- r 1 - 2 KL 2 -
ι = A (annähernd)
K- r- = 2,396 A
£2=0,645 B }/A ι = A (approximately)
K- r- = 2.396 A
£ 2 = 0.645 B} / A
1.55 VA 1.55 VA
Auf diese Weise sind L2, K und r durch die Konstanten des Kabels ausgedrückt.In this way, L 2 , K and r are expressed by the constants of the cable.
Der imaginäre Teil der Schaltung nach Abb. ι ist nach Gl. (10)The imaginary part of the circuit according to Fig. Ι is according to Eq. (10)
Z 1+ j» [(L8(I- P-KL2) -K r«)]Z 1 + j »[(L 8 (I- P-KL 2 ) -K r«)]
(z-p*KLj2 + p*K*r* ■(z-p * KLj2 + p * K * r * ■
Setzt man die Werte aus der vorstehenden Rechnung in das zweite Glied dieses Ausdruckes ein, so wird diesesIf you put the values from the above calculation in the second term of this Expression, this will be
0,905 r Va + 0,645 rA3l2p'\ 0.905 r Va + 0.645 rA 3l2 p '\
—p- p
in der Praxis wird dies annähernd gleichin practice this will be approximately the same
und stellt daher eine negative Induktanz dar.and therefore represents a negative inductance.
Wenn ^ wir entsprechend L1 — C · 905 r \''~Ä machen, so wird die Reaktanz der Schaltung nach Abb. 1 Null, und man hat ein Netz, das über den gebräuchlichen telephonischen Frequenzbereich einen Widerstand ohne induktive Komponente besitzt, der mit der Frequenz in der gewünschten Weise abnimmt. Um den Ausgleich zu vervollständigen, wird ein in Reihe geschalteter Kondensator k vom n C * / JLf If ^ we make L 1 - C · 905 r \ '' ~ Ä , then the reactance of the circuit according to Fig. 1 becomes zero, and one has a network which has a resistance without inductive component over the usual telephone frequency range, which is decreases with frequency in the desired manner. To complete the compensation, a series connected capacitor k is removed from the n C * / JLf
Werte ^ I/ Γτ7 erforderlich. Auf diese WeiseValues ^ I / Γ τ 7 required. In this way
K t L. LK t L. L
besteht die vollständige Nachbildung in der Anordnung der Elemente nach Abb. 2. Der Wert eines jeden Elementes wird durch die nachstehenden Konstanten des Kabels bestimmt: the complete replica consists in the arrangement of the elements according to Fig. 2. The The value of each element is determined by the following constants of the cable:
1 =0,45 H 1 = 0.45 H.
k =k =
L2 = 0,32 H K = 0,77 Cl L 2 = 0.32 HK = 0.77 Cl
H ClH Cl
In der Praxis kann sich herausstellen, daß die Nachbildung durch Änderung der gerechneten Werte um wenige Prozente verbessert werden kann.In practice it can turn out that the simulation can be achieved by changing the calculated Values can be improved by a few percent.
Diese Lösung bezieht sich auf den Fall a. Es ist klar, daß eine Lösung für den Fall b, in welchem χ irgendeinen Wert zwischenThis solution relates to the case a. It is clear that a solution for case b, in which χ is any value between
Claims (4)
rr
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US178458A US1767200A (en) | 1924-04-04 | 1927-03-25 | Line balance for loaded telephone circuits |
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