DE553040C - Fernsprechseekabel nach dem Pupinsystem - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 21. JUNI 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 553040 KLASSE 21 c GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Fernsprechseekabel nach dem Pupinsystem

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Januar 1927 ab

Fernsprechseekabel nach dem Pupinsystem hat man bisher so hergestellt, daß die Dämpfung zwischen den Verstärker- oder Endämtern zu beiden Seiten des Seekabels den Wert nicht überschreitet, den man auch bei Landkabeln für Verstärkerabschnitte als maximal zulässig ansieht. Die als zulässig erachtete Dämpfung eines Sprechkreises zwischen den beiderseitigen Verstärkerstationen betrug bisher für Vierdrahtbetrieb, der bei Seekabeln vorzugsweise angewendet wird, maximal etwa b = 3 bis 3,5. Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß die maximal zulässige Leitungsdämpfung abhängig ist von dem Grade der Nebensprechfreiheit, der in den Kabeln erreicht werden kann. Wie im folgenden gezeigt wird, kann man die Leitungsdämpfung um so größer wählen, je größer die Nebensprechdämpfung im Kabel ist. Da mit wachsender Leitungsdämpfung die Kosten der Kabelanlage stark sinken, erhält man auch bei verhältnismäßig großem Aufwände an Mitteln zur Verminderung des Nebensprechens, z. B. in der Form der bekannten elektrostatischen Schirmung, auf diese Weise noch wirtschaftliche Vorteile.

Nach der Erfindung wird die Erhöhung der

Leitungsdämpfung und damit die Verbilligung der Anlage vorzugsweise durch Vergrößerung des Spulenabstandes herbeigeführt. Wie weiterhin gezeigt wird, sind mit dieser Verbilligung auch noch technische Vorteile verbunden. Es ergibt sich eine größere mechanische und elektrische Stabilität.

In der Abbildung sind schematisch zwei Vierdrahtverbindungen A₁, B₁ und A₂, B₂ eines solchen Kabels dargestellt. Die Doppelleitungen sind hierbei als einzelne Striche gezeichnet. Die Leitungsdämpfung zwischen den Verstärkerämtern C und D sei mit b bezeichnet. Wird z. B. in A₁ gesprochen, so nehmen die Sprechströme den Weg über C₁, Punkt 3, das Seekabel, Punkt 5, D₁ und kommen so zum Teilnehmer B₁. Infolge der elektromagnetischen Kopplung im Seekabel gelangt ein geringer Bruchteil der Sprechströme in die Verbindung B₂, A₂ und wird dort als Nebensprechen wahrgenommen. Man kann die Stärke des Nebensprechens in der üblichen Weise darstellen durch eine Verbindung, die zwischen den Punkten 3 und 4 liegt und die Dämpfung b_n besitzt.

Wenn die Dämpfungen b_z der Leitungen von A₁ nach C₁, A₂ nach C₂ und D₁ nach B₁ sowie D₂ nach B₂ untereinander gleich sind, was man in der Praxis anstrebt, so ist die Differenz der Dämpfung b_r des Weges von A₁ nach B₁ und der Dämpfung V_n des Weges von A₁ nach A₂ gleich der Differenz der Dämpfung b des Kabels von 3 nach 5 und der

*) Von dem Paientsucher ist als der Erfinder augegeben worden:

Karl Küpfmiiller in Danzig-Langfuhr.

Nebensprechdämpfung b_n des Weges von 3 nach 4. Hierzu gelangt man durch folgende Überlegung:

Auf dem Wege von A₁ nach B₁ wirken hintereinander die Dämpfung b_z des Weges A₁ C₁, die Dämpfung b der Kabelstrecke zwischen Punkt 3 und Punkt 5 und die Dämpfung b₂ des Weges D₁ B₁, vermindert um die Verstärkung s zweier Verstärker. Es ist also die Dämpfung dieses Weges, d. h. die Restdämpfung b_r, gegeben durch die Gleichung

2 b_z + b — 2i = &_r.

Auf ähnliche Weise setzt sich die Dämpfung V_n des Weges A₁ A₂ zusammen aus der Dämpfung des Weges A₁ C₁, der Nebensprechdämpfung b_n zwischen den Punkten 3 und 4 und der Dämpfung des Weges C₂ A₂, wobei die Verstärkung der beiden auf diesem Wege Hegenden Verstärker des Amtes C abzuziehen ist. Daher ergibt sich als 2. Gleichung

2 b_z + b„ — 2 j = V_n.

Durch Abziehen der letzten Gleichung von der vorangehenden ergibt sich die Gleichung

b — b_n=b_r — V_n, (1)

welche oben in Worten ausgesprochen wurde. b_r ist die Restdämpfung der Sprechverbindung zwischen A₁ und B₁, die kleiner als 1,3 sein soll und für die der Wert b_T = 1 angestrebt wird. V_n ist die Dämpfung des Nebensprechens zwischen den Punkten A₁ und A₂. Wenn die Dämpfungen b_z nicht unter sich gleich sind, so gelten ähnliche Betrachtungen.

Dasselbe gilt im wesentlichen für Zweidrahtverbindungen. Man braucht sich nur vorzustellen, daß die beiden Verstärker je eines Sprechkreises bei C an den Punkten 3 bzw. 4 und bei D an den Punkten 5 bzw. 6 mit Hilfe von Ausgleichsschaltungen zusammengeschlossen und mit den Doppelleitungen 3-5, 4-6 verbunden sind. Auf eine solche Schaltung lassen sich dann dieselben Überlegungen anwenden, die zur Ableitung der Gleichung (1) führten.

Bei gegebenem Mindestwert V_n für das Nebensprechen zwischen den Teilnehmern kann also die Leitungsdämpfung b um so größer gemacht werden, je größer die im Kabel erreichte Nebensprechdämpfung b_n ist. Für" V_n wird praktisch gefordert

V_n = 7,5,

so daß für b_r = 1

b = b_n —6,5

(2)

wird. Die zulässige Leitungsdämpfung ergibt sich also aus der im Kabel erreichten Nebensprechdämpfung durch Subtraktion von 6,5. Man hat z. B. gefunden, daß man bei Verwendung von elektrostatischer Abschirmung der Leitungen, etwa durch Umgeben mit metallisiertem Papier, Nebensprechdämpfungen von b_n größer als 10,5 erreichen kann. Dies ergibt -nach Gleichung (2)

b ^ 4,0.

Die Leitungsdämpfungen der Pupinseekabel können demnach wesentlich größer gemacht werden als bisher. Dadurch erniedrigen sich die Kosten für die Kabelanlagen. Im Sinne der Erfindung wird die Erhöhung der Dämpfungen vorteilhaft dadurch herbeigeführt, daß die Spulenabstände wesentlich über das bisher verwendete Maß hinaus vergrößert werden. Dadurch kann man zunächst die Spulen bei gleicher Induktivität kleiner machen, da ihre Zeitkonstante entsprechend dem größeren Widerstand der Kabelleitungen zwischen je zwei Spulen kleiner gewählt werden kann, denn die Spulen dürfen einen Widerstandszuwachs mit sich bringen, der im bestimmten Verhältnis zum Gesamtwiderstand der Leitung steht. Setzt man nun bei derselben Kabellänge nur den η-ten Teil von der normalen Spulenzahl ein, so kann der Widerstandszuwachs durch eine einzelne Spule η-mal so groß sein. Die Zeitkonstante sinkt dann, wenn die Spuleninduktivität dabei gleich bleibt, auf den n-ten Teil. Durch diese Verkleinerung wird der Durchmesser der Spulenmuffen dem der Kabel genähert. Es ergeben sich hieraus Vorteile für die Konstruktion des gesamten Kabels und dessen größere mechanische Widerstandsfähigkeit während und nach der Auslegung.

Die Vergrößerung des Spulenabstandes ergibt noch einen zweiten wesentlichen Vorteil. Bei späteren Reparaturen an den ausgelegten Kabeln läßt es sich häufig nicht vermeiden (besonders bei größeren Wassertiefen oder ungünstigen Wetterverhältnissen während der Reparatur), zusätzliche Kabelstücke in das Seekabel einzusetzen, z. B. mit iner Länge von 100 bis 200 m. Um diese Länge wird der betreffende Spulenabschnitt vergrößert, z. B. von dem bisher üblichen Wert von etwa 2 km auf 2,2 km. Diese Verlängerung bedeutet eine Kapazitätserhöhung von etwa 10 °/₀ in diesem Spulenabschnitt, die elektrisch eine Reflexionsstelle ergibt. Es ist bekannt, daß bei Pupinkabeln durch solche Unregelmäßigkeiten starke Schwankungen im Wellenwiderstand entstehen Wenn gemäß der Erfindung die Spulenabstände größer als 4 km gemacht werden, sinkt die prozentuale Erhöhung der Kapaität beim Einsetzen von Kabellängen auf weniger als die Hälfte. Dementsprechend

wird der absolute Betrag des Reflexionsfaktors an der ausgebesserten Stelle auf etwa die Hälfte herabgesetzt, was zur Folge hat, daß auch der Fehler des Scheinwiderstandes an den Enden des ganzen Kabels entsprechend sinkt.

Als Beispiel werde ein Seekabel von 500 km Länge betrachtet. Die mit elektrostatischer Schirmung der Kabelleitungen erreichbare Ntbensprechdämpfung sei im Minimum b_n=i2,o. Dann wird nach Gleichung (2) b = 5,5, die Dämpfung für 1 km also β = ο,οΐ ι. Soll die Grenzfrequenz Cu₀ = 30 000 sein und beträgt die Kapazität der Kabelleitungen 0,04 ,wF/km-, so kann man die Spulenabstände etwa zu 6 km wählen. Dann ergibt sich nach den bekannten Formeln eine Leiterstärke von etwa 2,8 mm. Die Induktivität der Pupinspulen würde etwa 14 mH betragen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fernsprechseekabel nach dem Pupinsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung zwischen den beiden an das Seekabel anschließenden Verstärker- oder Endämtern größer als 4 Neper und die minimale Nebensprechdämpfung um etwa 6,5 Neper oder mehr größer als die maximale Leitungsdämpfung ist.

2. Fernsprechseekabel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsspulen in gegenseitigen Abständen von etwa 4 km oder darüber liegen.

3. Fernsprechseekabel nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hin- und Rückleitungen von \^ierdrahtsprechkreisen elektrostatisch getrennt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen