DE658637C - Verfahren zur Herstellung von Fernsprechkabeln mit verminderten Nebenkopplungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
12. APRIL 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 4oi

21 C K I535.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Dezember 1930 ab

' Kapazitive Unsymmetrien, die zum Übersprechen führen, treten bei Fernsprechkabeln auch zwischen den Stämmen und Phantomkreisen nebeneinanderliegender (im folgenden mit Nebenkopplungen erster Ordnung bezeichnet) und übereinanderliegender Vierer (Nebenkopplungen zweiter Ordnung) auf.

Es ist bekannt, daß diese Nebenkopplungen auch dann auftreten können, wenn die Vierer als solche fehlerfrei und gleichmäßig hergestellt sind; denn die den Kopplungen zugrunde liegenden Teilkapazitätsdifferenzen werden auch durch die verschiedenen Entfernungen zwischen den Adern zweier Vierer bedingt. Weiter ist bekannt, daß diese Nebenkopplungen besonders hoch werden, wenn zwei nebeneinanderliegende Vierer mit gleicher Schlaglänge hergestellt sind. Man wendet daher im allgemeinen in jeder Kabellage zwei oder bei ungerader Viererzahl pro Lage auch drei verschiedene Viererschlaglängen so an., daß zwei nebeneinanderliegende Vierer stets zwei verschiedene Schlaglängen aufweisen.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß durch diese Maßnahme Nebenkopplungen nicht mit Sicherheit vermieden werden, denn zwei nebeneinanderliegende Vierer können trotz verschiedener Viererschlaglängen hohe Nebenkopplungen erster Ordnung aufweisen.

Hinsichtlich der Nebenkopplungen zweiter Ordnung wird diese einfache Maßnahme, den Vierern verschiedene Schlaglängen zuzuteilen, fast ganz unwirksam. So können beispielsweise zwei Vierer, die in verschiedenen Lagen eines Kabels angeordnet sind, bei gleicher Viererschlaglänge frei von Nebenkopplungen sein, während, sie bei voneinander verschiedenen Schlaglängen erhebliche Nebenkopplungen aufweisen können.

Auf Grund dieser Erfahrungen hat man daher bisher in den Fällen, in denen Wert darauf gelegt wird, daß die Nebenkopplungen sehr klein werden, elektrostatische Schutzhüllen aus leitendem Material, beispielsweise aits Stanniolband, um die Vierer angeordnet.

Diese Maßnahme verteuert jedoch die Kosten eines Fernsprechkabels merklich, denn sie erfordert einen erheblichen Mehraufwand an Lohn und Material. Auch vergrößert- sie das Gewicht wie auch den Außendurchmesser des Kabels.

Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, die durch Vermeidung bestimmter Schlaglängenverhältnisse einerseits und durch Wahl bestimmterSchlaglängenverhältnisse der Gruppen und Lagen andererseits das Auftreten extrem hoher Werte für einige Arten der möglichen Nebenkopplungen vermeiden. Die Anwendung der durch diese Verfahren bekanntgewordenen günstigen Schlaglängenverhältnisse ergibt nur eine Verminderung der Höhe bestimmter Arten der Nebenkopplungen. Ihre Anwendung beeinflußt nicht alle Arten der auftretenden Nebenkopplungen.

*') Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Karl Sieber und Karl Schlump in Nürnberg.

Im Gegensatz zu den bereits bekanntgewordenen Verfahren ermöglicht es die Erfindung, alle Nebenkopplungen erster und zwei;·;. ter Ordnung zwischen aus iV-Adern in £$irfächer Verseilung hergestellten Gruppen (pis*?, Paaren, Sternvierern usw., nicht aber Dies^sf-horst-Martin-Vierern, Doppelsternvierern, die" durch zweifache Verseilung hergestellt, werden) durch Wahl bestimmter Schlaglängen-Verhältnisse (der Gruppen und Lagen) weitgehend zu beseitigen. Die durch eventuelle Herstellungstoleranzen bedingten Nebenkopplungen werden durch dieselbe Maßnahme erheblich vermindert.

Man hat bisher bei Festlegung der Viereroder Gruppenschlaglängen zum Zwecke der Verminderung der Nebenkopplungen im allgemeinen den Einfluß der Lagenverseilung außer acht gelassen. Da die Berücksichtigung der Lagenverseilung bei Festlegung der Vierer- und Gruppenschlaglängen einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellt, sei dieser Einfluß zunächst erläutert. Bei den folgenden Überlegungen wird der Übersichtlichkeit halber stets von Sternvierern ausgegangen, denn die Ergebnisse dieser Überlegungen lassen sich sinngemäß auch auf andere N-adrige Gruppenbildung, beispielsweise Paarverseilung usw., anwenden.

In den Abb. 1 und 2 sind zwei Vierer mit ihren Einzeladern 1, 2, 3, 4 und 5, 6, 7, 8 dargestellt, die einmal ohne und einmal mit Rückdrehung zum Kabel verseilt werden. Dabei wird jeweils im Quadranten I die Lage der Vierer zueinander bei Beginn der Lagenschlaglänge, im Quadranten II ihre Lage nach ¹Ii, im Quadranten III nach ²/₄ und im Quadranten IV nach ³/₄ der Lagenschlaglänge dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind die Vierer ohne Viererdrall gezeichnet. Aus den Abbildungen geht hervor, daß die ohne Rückdrehung verseilten Vierer in jedem Quadranten die gleiche Lage der Einzeladern zueinander aufweisen. Anders ist es bei der fast ausschließlich angewandten Kabelverseilung mit Rückdrehung. Bei^: dieser Verseilung ändert sich der Abstand der Einzeladern zweier Vierer voneinander fortwährend, und

^i — (Ws + Wii + C₂₅ -f- C₂₀) + (C₃₇

__ if* 1 f 1 /"* ' " \W7 "T" °18 + ^ϋ2ϊ '

H, = C₁₅ 4- C_x,. -f- C₂- + C₂₈ — C₁₇ — «β ⁼⁼ C₃₅ -j- C₃₀ -f- C₄₇-J- C₄₈ - C₃₇ Λ? = C₁₅ + C₂₅ -f- C₃₀ -j- C₄₀ C₁₀

hi .— Γ 4_ Γ -X- C X- Γ C —

It_x — O₁₇ -f- U₂₇ -f- U₃₈ -f- O₄₈ L,_]}i

zwar ebenso, als ob sich jeder Vierer nach einer Lagenschlaglänge um eine Umdrehung .entgegen dem Lagenverseildrehsinn gedreht .,Mtte.

ACDa für die Größe der Teilkapazitäten die 'Entfernungen zwischen den Einzeladern zweier Vierer ausschlaggebend sind, muß hinsichtlich der Nebenkopplungen bei Kabelverseilung mit Rückdrehung nicht mit den Herstellung!*- schlaglängen s' der Vierer, sondern mit den im verseilten Kabel wirksamen Viererschlaglängen j gerechnet werden.

Die wirksame Schlaglänge ist bei Kabelverseilung mit Rückdrehung

^s'

wobei das obere Vorzeichen für Lagenschlag So entgegen und das untere Vorzeichen für Lagenschlag in Richtung des Viererschlages zu wählen ist und S die Lagenschlaglänge, D der mittlere Durchmesser der betreffenden Lage ist.

' Bei Kabelverseilung ohne Rückdrehung ist die wirksame Schlaglänge s gleich der Herstellungsschlaglänge s'. Dieselbe Überlegung gilt natürlich auch für Vierer, die in zwei verschiedenen Lagen eines Kabels angeordnet sind. Bei solchen Vierern ist noch eine weitere Größe, nämlich die Kreuzungslänge L, d. h., diejenige Kabellänge, innerhalb der sich die beiden Vierer zweimal überkreuzen, von Wichtigkeit.

Diese Kreuzungslänge L ist nach Abb. 3 von den Lagenschlaglangen 5" abhängig und ergibt sich zu

Sn±S_l

dabei ist zu setzen +, wenn die Lagenschlagrichtungen entgegengesetzt, —, wenn die Lagenschlagrichtungen gleichgerichtet sind.

Für die Nachbarkopplungen A₄-Jk₁₈ gelten nun bekanntlich folgende Beziehungen (vgl. z.B. Dr. H. W. Droste, Neumeyer-Hilfsbuch, Nürnberg 1929, S. 66) :

C₃₈ + C₄₇ -■(- C₄₈)

₂₈) — (C₁₅ -I- C₃₀ + C₄₅ + C₄₀)

⁽-'2(! '-'SU ^4S

^U28 °37 '-'47

■^C16~ '

™1Q

C₁₇ -f- C₂₈

'18

-C₂₇

It_n U₃₅ -j- O₄₀ O₃₀ ■ U_4r> K_n — u₃₇ -j- υ₄₈— u_3sj - U₄₇.

Aus diesen Beziehungen geht hervor, daß alle Xebenkopplungen gleich ο werden, wenn

Qs — Qo — Q- — Qs

= c.

oder wenn

ϊ t-Oit ^ftfi *"*<

wird.

= Q₈ = Q„ =z C,

(I)

(II) (III) (IV)

(Ia)

(Ha)

(IHa]

(IVa)

Die Gleichungen (I) bis (IV) oder (Ia) bis (IVa) werden nach der Erfindung durch Wahl bestimmter Viererschlaglängenverhältnisse nach folgendem Gedankengang erfüllt:

Die Schlaglängen der nebenkopplungsfrei

zu machenden Vierer werden so gewählt, daß in einem bestimmten Längsabschnitt des Kabels bei einem Vierer eine ganzzahlige Anzahl seiner wirksamen Schlaglänge enthalten ist, während in demselben Längsabschnitt des einer ganzzahligen Anzahl abweichende Zahl von wirksamen Schlaglängen enthalten ist.

Wird ein derartiges Schlaglängenverhältnis ' gewählt, so haben am Ende dieses Ab schnittes die Adern des einen Vierers dieselbe Aderstellung wie am Anfang des Abschnittes, während die des anderen Vierers am Ende dieses Abschnittes um 7₄-Kreisbogen, also um 90⁰ gegen ihre Anfangsstellung verdreht sind. Am Ende des darauffolgenden, ebenso langen Abschnittes sind die Adern des einen Vierers ebenfalls wieder in der Ausgangsstellung, während die des anderen Vierers nun um i8o° gegen die Ausgangsstellung verdreht sind usf., bis am Ende des vierten Abschnittes beide Vierer die Aderstellung der Ausgangsstellung aufweisen. Dieser Vorgang wiederholt sich in derselben Reihenfolge durch die ganze Kabellänge hindurch. Durch diese Schlaglängenverhältnisse werden zunächst die Nebenkopplungen erster Ordnung zu Null; denn wird diese Bedingung eingehalten, >so erhält man für je zwei Vierer je vier Abschnitte, die hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Einzeladern der Vierer einander bis auf den Umstand völlig gleich sind, daß nach Abb. 4 bei einem Vierer an Stelle

Kabels beim anderen Vierer eine um 74

Ader 8 im zweiten, Ader 6 im dritten Ader 7 im vierten Abschnitt

der Ader 5 im ersten,
- - 6 - - ,

"tritt.

Damit werden auch die Teilkapazitäten

C₁₃ im ersten = C₁₈ im zweiten = C- ρ ρ ,

O₂₅ - - >--os

10 im dritten = Q₇ im vierten Abschnitt,

— C₀

QlS

Qs -

und Q_(i -

p"

₃₁₁

= Qt

■_ ρ

■= C₁,

usf.

Damit werden für eine Kabellänge, die dem Vierfachen eines solchen Abschnittes entspricht (diese Länge wird im folgenden mit Ausgleichslänge A bezeichnet),

Qs	— Qo — Q7	= Qs	(I)
Qs	-C20 = C27	= Q8	(Π)
Qs	== Qo — Qt	— Qs	(III)
Qir	— Qe == Qt	— C48	(IV)

d. h. innerhalb jeder Kabellänge, die ein ganzes Vielfaches dieser Ausgleichslänge A ist, sind Vierer mit den oben angegebenen Schlaglängenverhäl tnissen frei von Nebenkopplungen erster Ordnung.

_# Ist die gesamte Kabellänge langer als ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgleichslängen A, so kann diese Überlänge kleine Restkopplungen hervorrufen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht daher auch darin, daß vorzugsweise die Schlaglängenverhältnisse so gewählt werden, daß die Ausgleichslänge A sehr klein gegen die Kabellänge wird.

Damit also die Nebenkopplungen erster Ordnung zu Null werden, müssen die wirksamen Schlaglängen S₁ und S₂ zweier nebeneinanderliegender Vierer erfindungsgemäß folgender Bedingung genügen:

■ w — s.>

v+-

τ) ·

dabei ist zu eine beliebige ganze Zahl von r bis höchstens 5 und ν eine beliebige ganze Zahl von ο aufwärts.

Handelt es sich nicht um Vierergruppen, sondern um iV-adrige Gruppen, beispielsweise Paare, so lautet die Bedingung

v±±

w -

damit ergibt sith das nebenkopplungsfreie Schlaglängenverhältnis zu

S₁ Ji'II + I^

~h~~ N-w~ '

dasselbe Schlaglängenverhältnis wird auch angewendet, um die in verschiedenen Lagen befindlichen Vierer gegeneinander nebenkopplungsfrei zu machen. Die bei zwei in verschiedenen Lagen angeordneten Vierern auftretende verschiedene Einseilung wird durch die Faktoren / berücksichtigt, die angeben, wievielmal länger die in der Lage

ao verseilten Vierer sind als die Kabelachse. Zwei Vierer mit den wirksamen Schlaglängen J₁ in Lage I und J_n in Lage II müssen demnach ebenfalls ein Schlaglängenverhältnis von

si · fa _ N - V₁ + ι

Sn · /i N-W₁

aufweisen. Sie zeigen daher ebenfalls nach einem bestimmten Abschnitt der Kabellänge, der im folgenden mit Periode erster Ordnung P₁ bezeichnet wird, für Vierer I die Aderstellung der Ausgangsstellung, während die Aderstellung des Vierers II gegen seine

Ausgangsstellung um -^- Kreisbogen verschoben ist.

Eine solche Periode erster Ordnung hat eine Länge von

. P₁ =

Bei zwei in verschiedenen Lagen verseilten Vierern tritt hinsichtlich der räumlichen Entfernung ihrer Einzel ädern voneinander eine weitere Periode zweiter Ordnung auf, die sich ebenfalls gesetzmäßig durch die ganze Kabellänge hindurch wiederholt, und zwar ist die Periode zweiter Ordnung P₂ diejenige, innerhalb der sich nach AbIj. 3 die beiden Vierer zweimal kreuzen, also die Kreuzungslänge L mit der Länge

sr

Damit durch das oben angeführte Schlaglängenverhältnis auch zwei in verschiedenen Lagen angeordnete Vierer völlig nebenkopplungsfrei werden, müssen erfindungsgemäß weiterhin die Lagenschlaglängen 6" so gewählt werden, daß die Periode erster Ordnung mit der Feriode zweiter Ordnung zusammenfällt, d. h. daß die Periode erster Ordnung gleich der Kreuzungslänge L oder gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Kreuzungslänge L wird.-'

Es muß also sein

dabei ist t eine ganze Zahl von 1 bis höchstens 5.

Da weiter L = -- ist, ergibt sich ge-

oll -χ. »jI .

maß der Erfindung der erforderliche Zusammenhang zwischen den Gruppenschlaglängen undi den Ladenschlagläng'en zu

n ± S₁

Erfahrungsgemäß zeigen zwei Vierer, die in einer Lage um einen Kern, jedoch nicht nebeneinander verseilt werden, auch bei gleicher Schlaglänge nur verschwindend kleine Nebenkopplungen.

Nach der Erfindung werden nebenkopplungsfreie Fernsprechkabel also dadurch hergestellt, daß die Herstellungsschlaglängen der Vierer oder der 2V-adrigen Gruppen so gewählt und ins Verhältnis zu den Lagenschlaglängen gesetzt werden, daß die wirksamen Schlaglängen aller im Kern liegenden, der in den Lagen nebeneinander- und aller übereinanderliegender Vierer bzw. iV-adriger Gruppen den folgenden Bedingungen entsprechen :

i.

L·-

•fn + i

S_n + 1 ·/«

.w

WO-

bzw. bei IV-adrigen Gruppen = —^—— bei ν eine ganze Zahl von ο aufwärts und w eine ganze Zahl von 1 bis höchstens 5 und /' der Verlängerungsfaktor ist, der angibt, wievielmal länger der in der Lage verseilte Vierer ist als die Kabelachse.

2 Si · Sn W₁ ^-Sj

h-t wobei t eine ganze Zahl von 1 bis höchstens 5 ist.

Die hier angeführten Bedingungen für die. _: Schlaglängen der Gruppen und Lagen können nur dann völlige Nebenkopplungsfreiheit bewirken, wenn die durch sie theoretisch zu erzielenden Aderstellungen praktisch hin- tau reichend genau eingehalten werden. Ein weiterer Bestandteil der Erfindung besteht"

daher auch darin, daß Vorkehrungen getroffen werden, die ein nachträgliches Verlagern der Adern oder Gruppen bei der Verseilung der Gruppen zum Kabel verhindern. Ein solches Verlagern ist beispielsweise dann leicht möglich, wenn über eine Lage von bereits verseilten Gruppen ohne eine geschlossene Papierzwischenlage it. dgl. eine weitere Lage von Gruppen verseilt wird.

Werden jedoch erfindungsgemäß um jede Verseillage in an sich bekannter Weise eine oder mehrere Lagen Papier deckend gesponnen, so werden sowohl die Gruppen der bereits verseilten Lage vor Verlagern durch eine weitere folgende Lagenverseilung geschützt, wie auch die darüber zu verseilenden Gruppen eine glatte, kreisrunde Auflagefläche finden. .

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur Herstellung vonFernsprechkabeln mit verminderten Nebenkopplungen, deren Einfachgruppen in benachbarten Lagen verschiedene wirksame Schlaglängen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellungs-30

   Si ^ _/a_ . ^s-2 , h_ .

   ^si /1 ^ss /2

   verhalten, worin ν eine ganze Zahl von ο aufwärts, w eine ganze Zahl von 1 bis höchstens 5 und / der Faktor ist, der angibt, wievielmal länger der in der Lage verseilte Vierer ist als die- Kabelachse, und daß fernerhin die Lagenschlaglängen S so gewählt werden, daß sich zwei yV-adrige Gruppen mit den wirksamen Schlaglängen in Lage I und in Lage I-I mit obigem Schlaglängen verhältnis
   S₁ f_n JSf. V₁ + ι

   Sn /1 N · W₁

   innerhalb einer Kabellänge zweimal kreuzen, die gleich ist

   j Si · Sn S₁- W₁

   — Sn + St- h-t '

   schlaglängen aller aus iV-Einzeladern in einfacher Verseilung aufgebauten Gruppen so gewählt werden, daß sich die wirksamen Schlaglängen s ,aller im Kern liegenden, der in den Lagen nebeneinander- und aller übereinanderliegenden Gruppen wie

   tu

   N-W

   worin t eine ganze Zahl von 1 bis hochstens 5 ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung neben kopplungsfreier Fernsprechkabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige räumliche Anordnung aller Einzeladern, die durch die in Anspruch ι aufgeführten Maßnahmen erreicht werden soll, dadurch sichergestellt wird, daß gleichzeitig mit der Anwendung obiger Schlaglängenverhältnisse die einzelnen Lagen des Kabels mit einer oder mehreren Lagen von Papier u. dgl. deckend umsponnen werden und so Abweichungen verursachende Verlagerungen der einzelnen Gruppen beim Verseilen vermieden werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen