DE1015921B

DE1015921B - Circuit arrangement for determining the influence caused by faults in a cable

Info

Publication number: DE1015921B
Application number: DES31625A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Georg Thilo
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-12-23
Filing date: 1952-12-23
Publication date: 1957-09-19

Description

Schaltungsanordnung zur Bestimmung des durch Fehlerstellen eines Kabels hervorgerufenen Mitflusses Fabrikmäßig hergestellte Kabel unterscheiden sich von ihren idealen Typen dadurch, daß sie Fehlerstellen aufweisen. Da solch eine Fehlerstelle, auch Stoßstelle genannt, für eine elektrische Welle eine Reflexionsstelle darstellt, entsteht ein sogenannter Rückfluß, und bei mehr als einer Stoßstelle, wobei die Kabelenden auch als solche wirken können, entsteht durch doppelte oder auch mehrfache Reflexion ein sogenannter Nilit fluß. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektrischen Welle in diesem Kabel bekannt ist, kann aus der in das Kabel eingespeisten Welle und aus ihrem durch die Stoßstellen verursachten Rückfluß auf die Entfernung des Fehlerortes vom Kabelanfang geschlossen werden.Circuit arrangement for determining the faults in a cable Induced Confluence Factory-made cables are different from their ideal types in that they have flaws. Since such a flaw also called a point of impact, represents a point of reflection for an electrical wave, there is a so-called reflux, and if there is more than one joint, the Cable ends can also act as such, arises from double or multiple Reflection of a so-called Nilit river. When the speed of propagation of the electrical Wave in this cable is known, can be derived from the wave fed into the cable and from their reflux caused by the joints on the removal of the Fault location can be closed from the beginning of the cable.

Es ist bekannt, zur Bestimmung des Fehlerortes einen sogenannten Echoimpulsmesser zu verwenden; hierbei wird ein elektrischer Impuls definierter Form, Länge und Folge in das Kabel eingespeist. Der in das Kabel eingespeiste Impuls einerseits und der von der Fehlerstelle des Kabels hervorgerufene reflektierte Anteil des Impulses andererseits werden, letzterer erst nach genügend hoher Verstärkung, auf dem Schirm einer Braunschen Röhre miteinander verglichen, wobei die entweder an dem Bildschirm der Braunschen Röhre oder direkt an einem Phasenschieber abzulesende Phasenverschiebung ein ÄIaß für die Entfernung des Fehlerortes vom Kabelanfang darstellt. It is known to use a so-called To use an echo pulse meter; here an electrical impulse becomes more defined Shape, length and sequence fed into the cable. The pulse fed into the cable on the one hand, and the reflected portion caused by the fault location in the cable of the impulse on the other hand, the latter only after sufficiently high amplification, on the screen of a Braun tube compared with each other, with either to be read on the screen of the Braun tube or directly on a phase shifter Phase shift represents a measure for the distance of the fault location from the beginning of the cable.

Verfahren zur Bestimmung des Fehlerortes von Kabeln, die nach obigem Prinzip arbeiten, haben den Nachteil, daß sie nur für kurze Kabellängen, in der Größenordnung von einigen Fabrikationslängen verwendet werden können. Bei größer werdenden Kabellängen lassen solche Verfahren auf Grund von Laufzeitverzerrungen und Leitungsdämpfung eine einigermaßen brauchbare Fehlerortangabe unmöglich werden, da Örtsangaben zu ungenau werden. Procedure for determining the location of the fault in cables that are produced in accordance with the above Working principle have the disadvantage that they only work for short cable lengths in the Order of several fabrication lengths can be used. With bigger Increasing cable lengths allow such methods due to delay time distortions and line attenuation a reasonably usable fault location specification becomes impossible, as location information is too imprecise.

Bei Verfahren zur Messung des durch Fehlerstellen eines Kabels hervorgerufenen Rückflusses ist es außerdem bekannt, der das Kabel speisenden, von einem Impulsgenerator gelieferten Spannung die Spannung des von den Fehlerstellen im Kabel hervorgerufenen Rückflusses zu überlagern und einen Entzerrer vorzusehen, der die sich mit der Entfernung längs des Kabels ändernde Kabeldämpfung ausgleicht und gleichzeitig einem Niederfrequenzverstärker einen vorgeschriebenen Frequenzgang aufprägt. In methods of measuring the temperature caused by faults in a cable Backflow is also known to feed the cable, from a pulse generator The voltage supplied is the voltage caused by the faults in the cable To superimpose the return flow and to provide an equalizer that changes with the distance compensates for changing cable attenuation along the cable and at the same time a low-frequency amplifier impresses a prescribed frequency response.

Andererseits sind Verfahren zur Bestimmung des durch Fehlerstellen eines Kabels hervorgerufenen NIitflusses bekannt, bei denen auf Grund der am Kabelanfang eingespeisten, konstante Amplitude und sich in Abhängigkeit von der Zeit in bestimmten Grenzen periodisch, z. B. nach einer Dreiecksfunktion, ändernde Frequenz besitzenden Spannung die je einer Fehlenstelle entsprechende Differenzfrequenz in einer am Kabelende angeordneten Überlagerungseinrichtung aus den am Kabelende auftretenden Frequenzen ermittelt wird. 5Iit solch einem Verfahren kann man den Abstand von Impedanzunregelmäßigkeiten messen. On the other hand, there are methods for determining the defects caused by defects influence of a cable is known, in which due to the at the beginning of the cable fed in, constant amplitude and depending on the time in certain Limits periodically, e.g. B. after a triangle function, possessing changing frequency Voltage the difference frequency corresponding to a missing point in one at the end of the cable arranged superimposition device from the frequencies occurring at the cable end is determined. With such a method one can determine the spacing of impedance irregularities measure up.

Es wird dabei mit einem veränderlichen Zwischenfrequenzfilter die solch einem Abstand entsprechende Differenzfrequenz herausgesiebt und sodann zur Anzeige gebracht.It is done with a variable intermediate frequency filter such a distance corresponding difference frequency filtered out and then to Display brought.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Bestimmung des durch Fehlerstellen eines Kabels hervorgerufenen Mitflusses, bei der am Eingang des zu prüfenden und mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossenen Kabels ein eine Spannung konstanter Amplitude und sich in Abhängigkeit von der Zeit in bestimmten Grenzen periodisch, z. B. nach einer Dreiecks- oder Sägezahnfunktion, ändernder Frequenz aufweisender Generator angeordnet ist und unter Verwendung eines am Kabelausgang angeordneten Hochfrequenzverstärkers neben einer Meß- und einer trnberlagerungseinrichtung, die die von den Fehlerstellen des Kabels hervorgerufenen Differenzfrequenzen aus den am Kabelende auftretenden Frequenzen ermittelt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die am Kabelende angeordnete Meßeinrichtung wenigstens einen eine Anzeigevorrichtung besitzenden Frequenzanalysator enthält, vor dem sich ein Niederfrequenzverstärker befindet, dem ein die mit der Entfernung längs des Kabels ändernde Kabeldämpfung ausgleichender und gleichzeitig dem Niederfrequenzverstärker einen vorgeschriebenen Frequenzgang aufprägender Entzerrer zugeordnet ist. Vorzugsweise ist ein nach dem Überlagerungsprinzip arbeitender Frequenzanalysator vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind Frequenzanalysator und die zur Anzeigevorrichtung gehörige Sehaltungsanordnung derart gestaltet, daß sie wahlweise das ganze der Gesamtlänge des zu untersuchenden Kabels entsprechende Frequenzband als auch für Feinanalyse einzelne den näher zu untersuchenden, beliebig kurze Teilstrecken des Kabels entsprechende Ausschnitte dieses Frequenzbandes darzustellen vermögen. The circuit arrangement according to the invention for determining the by Faults in a cable caused influence, in the case of the input of the to The cable to be tested and terminated with its characteristic impedance has a voltage constant amplitude and within certain limits as a function of time periodically, e.g. B. after a triangle or sawtooth function, changing frequency having generator is arranged and using one at the cable outlet arranged high-frequency amplifier next to a measuring and a transfer device, the difference frequencies caused by the faults in the cable determines the frequencies occurring at the end of the cable, is characterized by that the measuring device arranged at the end of the cable has at least one display device owning frequency analyzer contains, in front of which is a low frequency amplifier which is a cable attenuation that changes with the distance along the cable compensating and at the same time the low frequency amplifier a prescribed Frequency response impressing equalizer is assigned. Preferably one after Overlay principle working frequency analyzer provided. The frequency analyzer and that belonging to the display device are expedient Postural arrangement designed in such a way that it optionally covers the whole of the total length corresponding frequency band of the cable to be examined as well as for fine analysis individual sections of the cable that are of any short length to be investigated Able to display sections of this frequency band.

Durch die Schaltungsanordnung zur Bestimmung des durch Fehlerstellen eines Kabels hervorgerufenen Mitflusses kann keine konkrete Stoßstelle festgestellt werden. Im allgemeinen ist es üblich, durch die Messung des Rückflusses auf die Größe des Älitflusses zu schließen. Nun ist aber gerade der Mitfluß diejenige Erscheinung, die im Gegensatz zum Rückfluß die störungsfreie Ankunft des Nachrichtenbandes am Ende der Leitung beeinträchtigt. Einzelne durch Stoßstellen im Kabel hervorgerufene Mitflußquellen bleiben im allgemeinen unter einem bestimmten zugelassenen Wert, beispielsweise unter 10/o. Durch die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung soll zunächst einmal festgestellt werden, ob einzelne, beispielsweise an den Fabrikationsenden der Kabel hervorgerufen Stoßstellen sich ständig addieren und daher die Brauchbarkeit des Kabels beeinträchtigen. Andererseits schafft die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die Möglichkeit, die Höhe des störenden Älitflusses über ein oder sogar über mehrere Verstärkerfelder zu ermitteln. Der Vorteil, den die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung gegenüber einer Impulsmethode besitzt, besteht darin, daß keine Übersteuerung der in der Leitung befindlichen Verstärker erfolgt, welche bei der Impulsmethode durch die erforderliche Größe der Impulse gew-öhnlich auftritt. By the circuit arrangement for determining the fault locations No specific joint cannot be determined due to the influence of a cable will. In general, it is common practice to measure the reflux on the Close to the size of the river. But it is precisely the co-flow that is the phenomenon in contrast to the return flow, the trouble-free arrival of the message tape on End of line impaired. Individuals caused by joints in the cable Influence sources generally remain below a certain permissible value, for example below 10 / o. The circuit arrangement according to the invention is intended to first of all it is determined whether individual, for example at the manufacturing ends The joints caused by the cables are constantly adding up and therefore the usability affect the cable. On the other hand, the circuit arrangement according to FIG Invention the possibility of the level of the disruptive Älitflusses over one or even to be determined over several amplifier fields. The advantage that the circuit arrangement possesses according to the invention over a pulse method, is that none Overdrive of the amplifier in the line takes place, which in the Pulse method usually occurs due to the required size of the pulses.

Während bei den bekannten Verfahren zur Ermittlung des Mitflusses der Abstand von Impedanzunregelmäßigkeiten dadurch gemessen wird, daß diesen Abständen entsprechende Differenzfrequenzen mittels eines veränderlichen Zwischenfrequenzfilters herausgesiebt werden und sodann zur Anzeige gebracht werden, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Aussage über den gesamten Mitfluß zu machen. Zu diesem Zweck ist der Frequenzanalysator angeordnet, bei dem sich ein Zwischenfrequenzverstärker mit einem ihm zugeordneten Entzerrer befindet. Dieser hat die Aufgabe, die sich mit der Entfernung längs des Kabels ändernde Kabeldämpfung auszugleichen und gleichzeitig dem Niederfrequenzverstärker den vorgeschriebenen Frequenzgang aufzuprägen. Der Frequenzanalysator vermag alle entsprechenden Differenzfrequenzen gleichzeitig und bezüglich ihrer relativen Lage anzugeben. Auf diese Weise wird auf dem Schirm einer Braunschen Röhre der Mitfluß in seiner Gesamtheit dargestellt, und zwar sowohl was seine amplitudenmäßige Größe als auch. und das ist vor allen Dingen wichtig, was seine Zeitdauer betrifft.While with the known method for determining the co-flow the spacing of impedance irregularities is measured by adding these spacings corresponding difference frequencies by means of a variable intermediate frequency filter be screened out and then brought to the display, there is the task of the present invention is to make a statement about the total flux. For this purpose the frequency analyzer is arranged, in which there is an intermediate frequency amplifier with an equalizer assigned to it. This one does the job that is to compensate for cable attenuation that changes with the distance along the cable and at the same time to impress the prescribed frequency response on the low-frequency amplifier. Of the Frequency analyzer is capable of all corresponding difference frequencies simultaneously and with regard to their relative position. That way, there will be one on the screen Braun's tube depicts the confluence in its entirety, both what its amplitude size as well. and that is most important what concerns its duration.

Bekanntlich ist bei der Beurteilung der Störung eines Mitflusses neben der Größe auch die Kenntnis der zeitlichen Dauer wichtig. Beispielsweise ist der Mitfluß, wie bekannt, für die Störungen bei Fernsehübertragungen maßgebend, entsprechend den Vorgängen an einer schwarzweiß Kante im Fernsehbild beim Ausschalten einer Wechselspannung. Infolge des Mitflusses bricht die Spannung am Kabelende nicht plötzlich ab, wie die am Kabelanfang liegende Spannung, sondern es bleibt eine sogenannte Mitflußschleppe bestehen, die, nach Amplitude und zeitlicher Dauer zu erfassen, Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung ist, die langsam abklingt und sich als Störung im Fernsehbild bemerkbar macht. It is well known that when assessing the disturbance, there is an influence In addition to the size, it is also important to know the duration. For example is the co-influence, as is known, decisive for the disturbances in television transmissions, corresponding to the processes on a black and white edge in the TV picture when switching off an alternating voltage. As a result of the co-flow, the tension at the end of the cable does not break suddenly, like the voltage at the beginning of the cable, but it remains a so-called There are co-flow trails which, according to amplitude and duration, are recorded Task of the present invention that is slowly fading away and turns out to be a disorder noticeable in the television picture.

Den besonderen Vorteil, den die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung besitzt, besteht darin, daß nach Kenntnis des Mitflusses (seiner amplitudenmäßigen Größe und seines zeitlichen Verlaufes nach) beispielsweise an zentralen Stellen einer Fernsehübertragungseinrichtung zusätzlich Mittel angebracht sein können, die einen Älitfluß erzeugen, der dem vom Ausgang des Frequenzanalysators gelieferten, auf dem Schirm der Braunschen Röhre dargestellten Mitfluß komplementär ist, so daß eine Mitflußkompensation vorgenommen werden kann. The particular advantage that the circuit arrangement according to the invention possesses, consists in the fact that after knowledge of the influence (its amplitude-wise Size and its course over time), for example at central locations a television transmission device may additionally be attached means that generate a flow equal to that supplied by the output of the frequency analyzer, on the screen of the Braun tube is complementary, so that a co-flow compensation can be made.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to FIGS.

Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. Am Eingang des zu prüfenden und mit seinem Wellenwiderstand W abgeschlossenen Kabels K befindet sich der die erforderliche Spannung abgebende Generator G und am Kabelausgang ein Hochfrequenzverstärker H, eine Überlagerungseinrichtung M, um aus den am Kabelende auftretenden Frequenzen die Differenzfrequenz zu ermitteln, und eine Meßeinrichtung E. Fig. I shows an embodiment of the circuit arrangement according to the invention. At the entrance of the to be tested and terminated with its wave impedance W. Cable K is the generator G and delivering the required voltage at the cable output a high-frequency amplifier H, a superposition device M to to determine the difference frequency from the frequencies occurring at the end of the cable, and a measuring device E.

Die in der Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Mitflusses vorgesehene Äleßeinrichtung E zeigt Fig. 2. Sie enthält einen Niederfrequenzverstärker v mit einem diesem zugeordneten Entzerrer Z, der die sich mit der Entfernung längs des Kabels ändernde Kabeldämpfung ausgleicht und gleichzeitig dem Verstärker einen vorgeschriebenen Frequenzgang aufprägt, einen FrequenzanalysatorA und als Anzeigevorrichtung vorzugsweise eine von einem Kippgenerator S gesteuerte Braunsche Röhre R. The one provided in the circuit arrangement for determining the co-flow Äleßeinrichtung E shows Fig. 2. It contains a low frequency amplifier v with an equalizer Z assigned to this, which changes with the distance along the Cable changing cable attenuation compensates and at the same time the amplifier a prescribed Frequency response impresses, a frequency analyzerA and preferably as a display device a Braun tube R controlled by a tilt generator S

Die grundsätzliche Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Messung des durch Fehlerstellen des Kabels hervorgerufenen Mitflusses ist folgende: Die Frequenz des Generators G wird bei konstanter Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit in bestimmten Grenzen, beispielsweise zwischen 5 bis 6 MHz, periodisch geändert, und zwar entweder, wie in Fig. 3 dargestellt, nach einer Dreiecksfunktion oder, wie in Fig. 4 dargestellt, nach einer Sägezahnfunktion. Der durch die Fehler am Kabel hervorgerufene Ä,Iitfluß erscheint am Kabelausgang mit der in die Fig. 3 und 4 strichliert eingetragenen zeitlichen Nacheilung, so daß dort zwei sich ändernde Frequenzen vorhanden sind, deren Differenz f, konstant ist. The basic mode of operation of the circuit arrangement according to Invention for measuring the entrainment caused by faults in the cable is as follows: The frequency of the generator G is dependent on constant amplitude from time within certain limits, for example between 5 to 6 MHz, periodically changed, either, as shown in Fig. 3, according to a triangle function or, as shown in FIG. 4, according to a sawtooth function. The one through the mistakes Flow caused on the cable appears at the cable outlet with the line shown in Fig. 3 and 4 with dashed lines entered time lag, so that there are two changing Frequencies are present whose difference f i is constant.

Eine große Zahl von Stoßstellen ergeben ein großes Frequenzspektrum, das mittels einer in dem in der Schaltungsanordnullg nach Fig. 2 dargestellten Frequenzanalysator A vorgenommene Frequenzanalyse zergliedert wird, wobei die Frequenz2 die zeitliche Nacheilung des Mitflusses vom Hauptfluß und die Amplitude der Spannung der Differenzfrequenz für die Größe des Mitflusses angibt. Diese Amplitude hat entsprechend der Kabeldämpfung einen starken Frequenzgang, den man durch eine mit der Frequenz ansteigenden Verstärkung des Niederfrequenzverstärkers T ausgleichen kann. A large number of impact points result in a large frequency spectrum, this by means of a frequency analyzer shown in the circuit arrangement according to FIG A performed frequency analysis is broken down, where the frequency2 is the temporal Lag of the influence of the main flow and the amplitude of the voltage of the difference frequency for the size of the flow. This amplitude corresponds to the cable attenuation a strong frequency response, which can be achieved by increasing the gain with the frequency of the low frequency amplifier T can compensate.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Circuit arrangement for determining the through Faults in a cable caused influence, in the case of the input of the to The cable to be tested and terminated with its characteristic impedance has a voltage constant amplitude and depending on the time in certain Limits periodically, e.g. B. after a triangle or sawtooth function, changing frequency having generator is arranged and using one at the cable outlet arranged high-frequency amplifier next to a measuring device and a superposition device, the difference frequencies caused by the faults in the cable determined the frequencies occurring at the cable end, characterized in that the measuring device arranged at the end of the cable has at least one display device owning frequency analyzer contains, in front of which is a low frequency amplifier which is a cable attenuation that changes with the distance along the cable compensating and at the same time the low frequency amplifier a prescribed Frequency response impressing equalizer is assigned.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the frequency analyzer works according to the superposition principle.

3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that the frequency analyzer and the circuit arrangement belonging to the display device are designed so that they optionally cover the whole of the total length of the subject to be examined Cable's corresponding frequency band or also individual ones to be examined in more detail To show sections of the cable corresponding sections of this frequency band capital.

Publications considered: German Patent No. 748 624; U.S. Patent Nos. 2,499,001, 2,477,023.