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Schaltungsanordnung zur Fehlerkorrektur einer Lzitungspegelsteuerung
von Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Fehlerkorrektur einer Leitungspegelsteuerung von Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen
mit vielen, von Spaiseämtern aus über die Innenleiter von Koaxialkabeln gleichstrommäßig
ferngespeisten, insbesondere unterirdischen Leitungsverstärkem, bei der die durch
Temperaturänderungen verursachten Kabeldämpfungsänderungen für die Nutzsignale dadurch
ausgeglichen werden, daß die Innenleiter der Kabel selbst als Temperaturfühler benutzt
und die bei konstanter Speisespannung infolge von Temperaturänderungen entstehenden
Innenleiterwiderstands-bzw. Speisestromänderungen über strom- und/oder temperaturabhängige
Widerstände, insbesondere eine Kaskadenschaltung indirekt geheizter Heißleiter,
zur Verstärkungssteuerung der Leitungsverstärker ausgenutzt werden, und bei der
in den vorzugsweise je-
weils eine Hälfte der angrenzenden Streckenabschnitte
fernspeisenden Speiseämtern vorgesehene, pilotgesteuerte Leitungspegelregler (Pilotregler)
den dort vorhandenen Pegel über strom- und/oder temperaturabhängige Stellglieder
auf seinen Sollwert regeln. Eine solche Leitungspegelsteuerung ist an sich bekannt
(USA.-Patentschrift 2 272 735).
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Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Heißleiter-Kaskadenschaltungen
oder anderer strom-und/oder temperaturabhängiger Widerstände zur Pegelsteuerung
der Leitungsverstärker in Trägerfrequenz-Weitverkehrssystemen durch unvollständige
Temperaturkompensation und durch den charakteristischen Verlauf der Strom-Widerstands-Kennlinie
der Widerstände sowie durch andere Ursachen Restfehler der Leitungspegelsteuerung
auftreten, die bei großen Abständen zwischen benachbarten Speiseämtern einen größeren
Gesamtfehler ergeben können. Der weitaus größte Teil dieser Fehler ist systematisch
und von der Jahreszeit abhängig, d. h., diese Fehler treten überwiegend zugleich
im ganzen System in derselben Richtung auf. Ein solcher, insbesondere also in langen
Streckenabschnitten zwischen aufeinanderfolgenden Speiseämtem möglicher größerer
Gesamtfehler kann die Geräuschverhältnisse des Systems verschlechtern und eventuell
eine unerwünschte, größere Aussteuerungsgrenze der Leitungsverstärker erforderlich
machen.
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Die in den Speiseämtern vorhandenen, pilotgesteuerten Leitungspegelregler,
die vor allem die Aufgabe haben, in den Ämtern auftretende Pegel-
sprünge
schnell und ohne großes überschwingen auszuregeln, regeln zwar automatisch auch
die in den Ämtern jeweils festgestellten Gesamtfehler der Leitungspegelsteuerung
an Ort und Stelle aus, ohne daß dabei aber die i n den einzelnen ferngespeisten
Leitungsverstärkern auftretenden Restfehler im Sinne einer Verbesserung der Geräuschverhältnisse
irgendwie beeinflußt werden.
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Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1060 442), die in den
Speiseämtem vorhandenen pilotgesteuerten Pegelregler zur Steuerung der ferngespeisten
Verstärker der ankommenden übertragungsrichtung mitzubenutzen. Das kann so ges-chehen,
daß der Fernspeisegleichstrom, der auch zum Heizen von in den ferngespelsten Verstärkern
angebrachten Heißleiter-Stellgliedern dient, durch den Pilotregler beeinflußt wird.
Dabei ergibt sicheine, Schwierigkeit, die durch folgende überlegungen verständlich
wird: Ein Regelsystem nach dem beschriebenen Prinzip erfordert, daß bei einer VierdTahtleitung
zwischen zwei bemannten Ämtern (Hauptämtern) bezüglich der Steuerung der Regler
alle Verstärker der einen übertragungsrichtung dem einen bemannten Amt und die der
anderen Richtung dem anderen bemannten Amt zugeordnet werden. Dies ist aber nicht
im Einklang mit der Fernstromversorgang und der Fernüberwachung, bei denen jeweils
die halbe Strecke mit beiden übertragungsrichtungen einem bemannten Amt zugeordnet
ist. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird das Regelsystem so abgewandelt, daß
die
Zuordnung der mitgesteuerten Verstärker ebenso ist wie bei der
Fernstromversorgung und der Fernüberwachung, d. h., von einem bemannten Amt
aus werden sämtliche Verstärker der von ihm ferngespeisten Unterämter gesteuert.
Dabei werden sowohl die Verstärker der ankommenden übertragungsrichtung als auch
die Verstärker der abgehenden übertragungsrichtung durch ein und denselben Pilotregler
gesteuert. Werden von einem Pilotregler n ferngespeiste Verstärker mitgeregelt,
so muß ein vom Pilotregler ausgewerteter Pegelfehler zu gleichen Teilen vom Verstärker
im Hauptamt sowie den n fertigespeisten Verstärkern ausgeregelt werden,
d. h., jeder Verstärker muß sowohl im Hauptamt als auch in den Unterämtern
den 1
tn +1)- -ten Teil des Pegelfehlers ausregeln. Dabei übernimmt
die Gesamtheit aller ferngespeisten Verstärker den-- 11 -ten Anteil eines ausn+l
gewerteten Fehlers.
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Die beiden Regelsysteme eines Leitungsabschnittes zwischen zwei benachbarten
bemannten Ämtern beeinflussen sich gegenseitig und bilden eine Rückkopplungsschleife
mit der Ringverstärkung
Bei einer größeren Anzahl ferngespeister Verstärker nähert sich die Ringverstärkung
dem Wert 1, und eine sehr starke Neigung zur Instabilität ist die Folge.
Um diese Neigung zur Instabilität zu beseitigen, wird nach der deutschen Auslegeschrift
1060 442 zwischen zwei aneinander grenzenden Fernspeise- und Regelabschnitten
je ein Verstärker jeder übertragungsrichtung durch einen eigenen Pilotregler
geregelt, so daß dort der Pegel konstant gehalten wird.
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Diese Notwendigkeit eines vollständigen Pilotreglers zwischen zwei
aneinander grenzenden Fernspeiseschleifen bedeutet einen großen Nachteil, weil damit
der Aufwand wächst und die Betriebssicherheit (Regler unter der Erde) abnimmt. Außerdem
wird bei dieser Anordnung ein relativ großer Regelbereich des Fernspeisestromes
benötigt, dessen Realisierung bei der großen Fernspeisespannung und -leistung große
Schwierigkeiten bereitet.
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Um die Restfehler einer Verstärkungssteuerung der ferngespeisten Verstärker,
bei der die Innenleiter des KaMs selbst als Temperaturfühler benutzt werden und
der Fernspeisestrom zum Heizen der Stellglieder der ferngespeisten Verstärker mitbenutzt
wird, zu verkleinern und die Nachteile der bekannten Pegelsteuerung der ferngespeisten
Verstärker mit Hilfe des vom Pilotregler im Fernspeiseamt mitgeregelten Fernspeisestromes
zu beseitigen, wird erfindungsgemäß durch den in jedem Speiseamt vorhandenen, vorzuasweise
stufenweisen, pilotgesteuerten Pegelregler außer dem Stellglied des geregelten Verstärkers
in diesem Amt auch die geregelte Spannung der Fernspeiseschleife der ankommenden
übertragungsrichtung in der Weise korrigierend beeinflußt, daß die durch einen vom
Pilotempfänger ausgewerteten Pelfehler eines Abschnittes veranlaßten Stellwirkungen
auf den geregelten Verstärker im Speiseamt und auf die Gesamtheit aller gesteuerten
Verstärker der dazugehörigen Fernspeiseschleife nicht zu einer unzulässig hohen
gegenseitigen Rückwirkung der Pilotregler der beiden übertragungsrichtungen aufeinander
führen, wobei vorzugsweise ein ausgewerteter Pegelfehler eines Abschnittes etwa
zur Hälfte oder zu einem größeren Teil vom Verstärker im Speiseamt und zum Rest
von allen gesteuerten Verstärkern der dazugehörigen Fernspeiseschleife gemeinsam
ausgeglichen wird.
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Herbei übernimmt die Gesamtheit aller ferngespeisten Verstärker den
(x-ten Anteil eines ausgewerteten Fehlers, und die Ringverstärkung der Rückkopplungssc
' hleife ist V, = a2. Bei beispielsweise a = 0,4,
d. h. wenn die Gesamtheit aller ferngespeisten Verstärker 40117o eines ausgewerteten
Fehlers ausgleicht, ist V, = 0, 16. Es ergibt sich also eine Ringverstärkung,
die vom kritischen Wert 1 sehr weit entfernt ist.
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Wenn ein Streckenabschnitt zwischen zwei benachbarten Speiseämtern
nur kurz ist. so wird in diesem Abschnitt selbstverständlich nur eine Fernspeiseschleife
vorgesehen, die von einem der benachbarten Speiseämter ferngespeist wird. Die Aufteilung
des Streckenabschnittes zwischen zwei benachbarten Hauptämtern in zwei Fernspeiseschleifen
wird nämlich bekanntlich nur deswegen vorgenommen, damit die Fernspeisespannung
einer Schleife nicht zu hoch wird. Wenn aber in einem Streckenabschnitt nur eine
Fernspeiseschleife vorhanden ist, kann selbstverständlich der Wert a beliebig groß
gewählt werden, ohne daß eine Verkopplung der Wirkungen zweier Pilotregler entgegengesetzter
Obertragungsrichtung auftritt.
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Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
mit der schematischen Darstellung eines Abschnittes zwischen zwei benachbarten Speiseämtem.
Bei großen Ab-
ständen der benachbarten Speiseämter SA, und
SA,
überbrückt - wie dargestellt - eine Fernspeiseschleife
die halbe Entfernung zweier benachbarter Speiseämter. Das Netzgerät Gl speist die
linke Fernspeiseschleife I des Abschnittes, und das Netzgerät G,
speist
die rechte Fernspeiseschleife 11 des Abschnittes. Die Kondensatoren
C trennen gleichstrommäßig die einzelnen benachbarten Fernspeiseschleifen,
während die Drosselspulen L, die symbolisch eine Sperre für die Nutzsic",nale darstellen,
den Kurzschluß des Nutzsignals durch die Fernspeiseschleife verhindern. Der Pflotregler
Ri der einen Obertragungsrichtung beeinflußt das Netzgerät G,' während der Pilotregler
R, der anderen übertragungsrichtung das Netzgerät G, beeinflußt. Zu den beiden
Fernspeiseschleifen gehören die geregelten Verstärker in den Speiseämtem Val bzw.
Va. und die ferngespeisten Verstärker V. Dadurch, daß der Pilotregler einer
übertragungslichtung eine Fernspeiseschleife beeinflußt, die zu beiden übertragungsrichtungen
gehört, ergibt sich eine Verkopplung der Wirkung der Pilotregler zweier benachbarter
Speiseämter, die den beiden übertragungsrichtungen zugehören. Durch die Aufteilung
der auszugleichenden Pegelfehler auf den geregelten Verstärker im Speiseamt einerseits
und die mitgesteuerten Verstärker der Fernspeiseschleife andererseits im Verhältnis
1 : 1 wird ein Instabilwerden des Systems verhindert. Andererseits bewirkt
diese Verkopplung der beiden übertragungsrichtungen, wie sich nachweisen läßt, eine
Reduktion der systematischen, jahreszeitlichen Fehler auf ein Drittel. Fehler der
Spannungskonstanz der Fernspeiseschleife sowie Fehler, die in einem femgespeisten
Verstärker
örtlich auftreten, werden ebenfalls stark reduziert.
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Die pilotgesteuerten Pegelregler Rl, R, können beispielsweise mit
Hilfe einer bekannten elektronischen Einstellvorrichtung (deutsche Patentschrift
1118 831) den Pegel stufenweise verändern. Zur Verbesserung der dynamischen
Eigenschaften der stufenweisen Regelung kann dabei zusätzlich eine andere bekannte
Schaltung zur Beschleunigung des Aufheizens bzw. Abkühlens von als Stellglieder
dienenden, indirekt geheizten Thernüstoren mit Hilfe von zusätzlichen Besehleunigungsströmen
verwendet werden (deutsche Patentschrift 1118 832).
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Die in den ferngespeisten Leitungsverstärkern zur Leitungspegelsteuerung
verwendeten strom- und/oder temperaturabhängigen Widerstände, z. B. Heißleiter-Kaskadenschaltungen,
folgen wegen ihrer großen Zeitkonstante einer Heizstromänderung nur langsam, während
die beschleunigte Stufenregelung in den Speiseämtern schnell erfolgt. Das bedeutet,
daß ein an einer Stelle des übertragungsweges etwa auftretender plötzlicher Pegelsprung
zuerst von dem geregelten Verstärker des in übertragungsrichtung nächstfolgenden
Speiseamtes ausgeregelt und erst später ein Teil dieses Pegelfehlers durch die Leitungspegelsteuerung
der dazugehörigen ferngespeisten Verstärker übernommen wird. Dadurch hat diese Leitungspegelsteuerung
praktisch keinen Einfluß auf das dynamische Verhalten des Systems.
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Wird - der Einfluß des Pilotreglers auf den geregelten Verstärker
im Speiseamt in allen Abschnitten gleich gemacht, d. h. werden alle Regler
gleich ausgeführt, während der Einfluß des Pilotreglers auf die Fernspeisespannung
nur bei den langen Abschnitten z. B. eine Halbierung der Fehler zwischen geregeltem
und allen mitgesteuerten Verstärkern verursacht und bei kürzeren Abschnitten und
Fernspeiseschleifen der Einfluß auf die mitgesteuerten Verstärker entsprechend verkleinert
wird, so wird auch der Fehler der kürzeren Abschnitte schwächer reduziert. Da aber
auch die Fehler der kürzeren Abschnitte grundsätzlich kleiner sind, ergibt sich
hierbei eine gleiche Güte der Regelung unabhängig von der Länge der Fernspeiseschleifen.
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Das temperaturabhängige SteUglied des geregelten Verstärkers im Amt
muß eine Kompensation seiner Umgebungstemperatur haben, damit Temperaturänderungen
im Amt nicht als Fehler in die Fernspeiseschleife injiziert werden.
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Der gerätemäßige zusätzliche Aufwand bei dieser Kombination von Pegelregelung
und -steuerung ist äußerst gering. Die Korrektur wird derart realisiert, daß von
der elektronischen Einstellvorrichtung des Pilotreglers über einen Spannungsteiler
eine von seiner Stellung abhängige Spannung abgegriffen und der Referenzspannung
des Feernspeisenetzgerätes überlagert wird. Zur Kompensation der Umgebungstemperatur
eines gleichstromgeheizten Heißleiterstellgliedes des geregelten Verstärkers wird
günstigerweise eine Wechselspannung mittlerer Frequenz (einige kHz) verwendet.