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Verfahren zur Verminderung des Fernnebensprechens in Vierdrahtleitungen
Der Ausgleich des Fernnebensprechens der für den Trägerstrombetrieb benutzten Kreise
eines Kabels wird bekanntlich bei der höchsten übertragungsfrequenz konzentriert,
d. h. an einem oder zwei Punkten des Verstärkerfeldes ausgeführt. Damit das Nahnebensprechen
nicht allzusehr gefährdet wird, wählt man dazu zwei Stellen des Verstärkerfeldes,
die auf 1/a und 2/s Entfernung vom Anfang aus liegen. Ein unter Umständen notwendig
werdender Feinabgleich wird an den Verstärkerpunkten selbst untergebracht, ohne
die Nahnebensprechwerte allzusehr zu gefährden. Zum Ausgleich dienen Kondensatoren
oder komplexe Elemente, die z. B. aus Hintereinanderschaltung von Widerstand und
Kondensator bestehen können. Hiermit hatte die Technik des Ausgleichs von Trägerstromleitungen
einen Stand erreicht, der allen Anforderungen gerecht wurde. Mit der Ausweitung
des ausnutzbaren Trägerfrequenzbandes von bisher 6o kHz auf 24o kHz und darüber
hinaus jedoch entstand die Aufgabe, die Leitungen auch für diese Frequenzen nebensprechfrei
zu machen. Es zeigte sich, daß die bisher angewandte Ausgleichsmethode auch hier
grundsätzlich brauchbar ist, aber bedeutende Verbesserungen durch zusätzliche Maßnahmen
an den Enden des Verstärkerfeldes erreicht werden können, und zwar nicht durch den
Einbau von Ausgleichsmitteln, sondern überraschenderweise durch den Abschlußwiderstand
selbst, mit dem Leitungen abgeschlossen werden,
bzw. durch den Eingangswiderstand
des auf die Leitung geschalteten Verstärkers. Dies soll im folgenden näher erläutert
werden.
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Die Leitungsenden werden beim Ausgleich mittels Widerständen abgeschlossen,
die mit dem Wellenwiderstand der Leitungen möglichst übereinstimmen. In der Regel
genügt ein rein Ohmscher Widerstand, weil der Wellenwiderstand nur eine sehr geringe
Phase bei den in Betracht kommenden Ausgleichsfrequenzen besitzt. Die gemessenen
Fernnebensprechkopplungen sind komplex und werden als Vektoren, beispielsweise im
Widerstandsmaß r -h- ja) m"gemäß ihren reellen und imaginären Komponenten
in der komplexen Zahlenebene aufgetragen. Der absolute Betrag des vom Ursprung des
Systems ausgehenden Vektors mg ist ein Maß für den Fernnebensprechdämpfungswert
gemäß der Beziehung
Man kann nun um den Ursprungspunkt Kreise für einzelne b-Werte schlagen, und die
Aufgabe des Ausgleichs besteht darin, den Endpunkt des unausgeglichenen Vektors
etwa aus dem 6-Neper-Kreis in den 8-Neper-Kreis zu verschieben.
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Es wurde nun gefunden, und dies möge die Fig. i näher erläutern, daß
-der auf diese Weise ermittelte Ausgleichspunkt A andere Werte in der
r + ja) m-Ebene annimmt, je nach den an den Leitungsenden liegenden
Abschlußwiderständen, also je nach dem Reflexionsgrad am Ende. Es tritt dann an
den nicht richtig abgeschlossenen Enden reflektiertes Nahnebensprechen auf, welches
den Fernnebensprechwert am Meßende beeinflußt. Die Unterschiede zu dem mit Z abgeschlossenen
Wert sind am größten, wenn die Leitung offen oder kurzgeschlossen ist. Bezeichnet
man in der r -I- jco m-Ebene diese Punkte mit L und K und zieht
durch sie eine Gerade, so liegt auch der Punkt A auf derselben, und zwar genau auf
der Mitte. Diese Gerade ist der Ort aller Fernnebensprechdämpfungswerte, ha, die
infolge falschen reellen Abschlusses am Leitungsende auftreten können. Es wurde
gefunden, daß die Punkte der Geraden gegeben sind durch die Beziehung
worin Z den Wellenwiderstand und R den reellen Ohmschen Abschlußwiderstand bedeuten.
Für R = - (Leerlauf) wird z9 = - i, man erhält den Punkt L auf der Geraden. Für
R = Z_ (richtiger Abschluß) wird z9 = o, entsprechend dem Punkte A und für den Kurzschlußfall,
wo R = o und t9 = -i- i wird, ist der entsprechende Punkt auf der z9-Geraden K.
Bildet man also für jeden möglichen R-Wert den zugehörigen z9-Wert, so kann von
vornherein auf der *-Geraden in der r -I- jco m-Ebene der durch den Abschluß
R gegenüber A veränderte b,-Wert abgelesen werden.
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Umgekehrt kann, wenn es nicht gelungen ist, durch die übliche Ausgleichstechnik
den Punkt A genau in den Ursprung zu schieben, auf der t9-Geraden ein Punkt abgelesen
werden, der den kürzesten Abstand zum Ursprung hat. Dies ist an dem gewählten Beispiel
der Fig. i der Punkt Al, der genau auf dem io-Neper-Kreis liegt und gegenüber dem
Punkt A eine Verbesserung von 2,0 N aufweist. Da der Punkt Al in Richtung
I_ liegt, gehört zu ihm ein Widerstandswert R, der größer als Z ist. Das Verhältnis
der Entfernung dieses Punktes A1 von A zu der Strecke AL oder AK ergibt
den iü-Wert aus dem gemäß der Beziehung nach Gleichung 2
als Wert für den Abschlußwäderstand oder Eingangsscheinwiderstand des Verstärkers
abgelesen werden kann, der den durch Ausgleich erreichten b, -
Wert noch verbessert.
Im Beispiel der Fig. i erhält man t9 =-o,38, ,also für R einen Wert von 2,23 Z.
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Eine weitere Verbesserung des durch Einbau von Ausgleichselementen
erzielten Abgleichs ist aber noch möglich, wenn der Abschluß der Leitung mit komplexen
Widerständen erfolgt. Bekanntlich ist (s. Fig. 2) der i9-Kreis der geometrische
Ort für die Endpunkte aller von einem Punkt o ausgehenden Widerstandsvektoren -9,
für die die Beziehung
gilt. Für ein bestimmtes e gibt es zwei Widerstände _; die reell sind, nämlich
O Bi und O B2, alle anderen Widerstände sind komplex (kapazitiv oder
induktiv) ; der größte Winkel (Phase), den ein Abschlußwiderstand für ein bestimmtes
0 haben kann, wird durch den tangierenden Strahl 0T gegeben.
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Hat man z. B. gemäß Fig. 3 als Ausgleichspunkt A einen Wert von etwa
8,3 N erhalten und; wie vorher beschrieben, die t9-Gerade LK durch A
konstruiert
und schließt beispielsweise die Leitung mit kapazitiven Widerständen (Widerstand
und Kapazität in Reihe) ab, die der Bedingung 4 genügen, so erhält man für jedes
a9 Halbkreise um A. Diese sind der Ort für die durch verschiedene komplexe (kapazitive)
Abschlußwiderstände erzielten b8 Werte. Richtet man seinen Standpunkt zur 0-Geraden
so ein, daß der Leerlaufpunkt L links von A,
der Kurzschlußpunkt
K rechts von A liegt, so gilt . der Halbkreis über ZK für kapazitive,
unter LK für induktive Widerstände. Die Fig. 3 zeigt die Er-, gebnisse für die Fälle
a9 = 0,2 und e = o,5. Die größten auftretenden Winkel sind 22° für 0 = 0,2 und 52°
für z9 = o,5 bei einem hier in Rede stehen. den Z =i25 9. Wie leicht aus der Fig.
3 ersichtlich ist, würde der Halbkreis um A über LK für 0 = 0,4 durch den
Ursprungspunkt in der r -f- ja) m-Ebene gehen und somit den günstigsten
b,-Wert ergeben. Man hat jetzt nur noch nötig, für den z9-Kreis 0,4 die günstigste
Phase zu finden. Dies geht folgendermaßen vor sich. Der nach Fig.2 größte Phasenwinkel
von 92 für ein bestimmtes N, das ist der tangierende Y-Strähl, findet sieh im Halbkreis
über ZK und A (s. Fig. 3) stets senkrecht über A.
Teilt
man von diesem Punkt aus nach links und rechts in Richtung auf die 0-Gerade hin
die Viertelkreisbögen in so viel gleiche Teile, als Winkelgerade für das jeweilige
ü möglich sind, also für z9 = 0,2 in 22 'heile, für 0 = 0,5 in 52 Teile, so ist
die gewünschte Beziehung gefunden. In unserem Falle der Fig. 3 erhält man für den
durch den o-Punkt gehenden Halbkreis 0 = 0,4 einen größten Phasenwinkel von ,Id°
und auf diesen Halbkreisbogen eine günstigste Beziehung 1>ei einem Winkel von etwa
3fi° nach der Kurzschlußseite zu, d. 1i. die Leitung muß abgeschlossen werden mit
einem komplexen (kapazitiven) Widerstand, welcher der Bedingung Lenüet.
Für "l. = 125 und = 24o kHz wäre hierfür eine Reihenschaltung von
nötig. Somit ist es auf die beschriebene Art und Weise möglich, den durch komplexen
Ausgleich erhaltenen 1),-Wert durch Wahl des Abschlußwiderstandes der Leitungen
beliebig hoch zu treiben. Statt des Abschlußwiderstandes kann selbstverständlich
auch der Eingangswiderstand der eingeschalteten Verstärker gelten, dessen Phase
in der beschriebenen Weise nutzbringend für die Erreichung günstigster b8 Werte
in Anspruch genommen werden kann.