DE1117171B - Traegerfrequenzuebertragungssystem mit Zweiweg-Zwischenverstaerkern und Verfahren zur Fernueberwachung dieser Verstaerker - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21a² 41/07

INTERNATIONALE KL. PATENTAMT H 03 f; H 04 m

F 29088 Vma/21a²

ANMELDETAG: 3. AUGUST 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 16. NOVEMBER 1961

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernüberwachung des elektrischen Verhaltens von Zweiweg-Zwischenverstärkern, die im Zweidraht-Getrenntlageverfahren arbeiten und zur Trennung der beiden Frequenzbänder Netzwerke benutzen, die eine Übertragungslücke aufweisen. Diese Lücke wird im folgenden als »Bandlücke« bezeichnet.

Sind bei Trägerfrequenzsystemen Zwischenverstärker in unbemannten Ämtern untergebracht, so besteht die Notwendigkeit, dieselben von einem bemannten Amt aus auf ihr elektrisches Verhalten zu überwachen. Die Fernüberwachung hat den Zweck, Verstärker zu orten, die entweder bereits fehlerhaft sind oder bei denen Änderungen bestimmter elektrischer Eigenschaften erkennen lassen, daß Alterungsvorgänge eingesetzt haben, die die Güte der Übertragung herabsetzen oder zu späteren Ausfällen führen können. Man will also nicht nur defekte Verstärker ausfindig machen, um sie auszuwechseln, sondern auch rechtzeitig erkennen, welche Verstärker frühzeitig altem und vorsorglich auszuwechseln sind.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, nachstehend »Loop-gain-Verfahren« genannt, bei dem die Verstärkung der einzelnen Verstärker gemessen werden kann, indem von einem Endamt aus für jeden Verstärker eine Überwachungsfrequenz im unteren Nutzfrequenzband gesendet wird, die der jeweilige Verstärker durch eine Zusatzeinrichtung ins obere Nutzfrequenzband umsetzt und die so im Zuge der Übertragungseinrichtung des oberen Nutzfrequenzbandes zum sendenden Amt zurückgelangt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß frühzeitig alternde Verstärker nicht erkannt werden können und daß bei Ausfall eines Verstärkers die dahinterliegenden durch die entsprechenden Uberwachungsfrequenzen nicht mehr zu erreichen sind, was eine Prüfung unmöglich macht. Weiterhin sind Verfahren bekannt, die zur Überwachung der Verstärker Intermodulationsprodukte benutzen. Diese Verfahren erfordern jedoch zusätzliche Bauelemente, die in Langlebensdauerverstärkem nicht erwünscht sind und zusätzlichen Platz beanspruchen, oder aber in den Endämtern der Trägerfrequenztechnik fremde Einrichtungen, wie Impulsgeber u. dgl., erfordern. Außerdem sind einige Verfahren bekannt, die das Loop-gain-Verfahren derart ergänzen, daß sie zur Messung der Alterungskontrolle der Verstärker deren Nichtlinearität durch Bildung von Intermodulationsprodukten ausnutzen, die ihrerseits in irgendeiner Weise mit der Überwachungsfrequenz oder Vielfachen davon zusammenarbeiten. Die bis jetzt bekannten Verfahren dieser Art haben den Nachteil, daß bei der Messung

Trägerfrequenzübertragungssystem

mit Zweiweg-Zwischenverstärkern

und Verfahren zur Fernüberwachung

dieser Verstärker

Anmelder:

Feiten & Guilleaume Carlswerk

Aktiengesellschaft,
Köln-Mülheim, Schanzenstr. 24

Dipl.-Ing. Willi Sonneborn, Bergisch-Gladbach,
ist als Erfinder genannt worden

eines bestimmten Verstärkers das Meßprodukt auch von anderen im System vorhandenen Verstärkern mehr oder weniger erzeugt wird; d. h., alle oder zumindest ein Teil der vorhandenen Verstärker sind in irgendeiner Weise am gewünschten Intermodulationsprodukt beteiligt, so daß die Messung nicht eindeutig ist. Die Erfindung sieht demgegenüber ein Verfahren vor, welches die Vorteile der bisher genannten Verfahren besitzt, ohne ihr Nachteile aufzuweisen.

Die Zwischenverstärker, welche aktive Verstärker enthalten, die zwischen Richtungsweichen geschaltet sind, erhalten je eine selektiv wirkende Überwachungseinrichtung zur Verdoppelung einer jedem Verstärker zugeordneten individuellen Überwachungsfrequenz.

Erfindungsgemäß liegt die Überwachungsfrequenz in der Bandlücke. Ferner ist erfindungsgemäß der Eingang der Überwachungseinrichtung an den Ausgang des aktiven Verstärkers angeschlossen, und der Ausgang der Überwachungseinrichtung liegt an dem Stiel derjenigen Richtungsweiche, an der das obere Nutzfrequenzband empfangen wird. Von einem der beiden Endämter aus werden mit geeigneten Pegeln im entsprechenden Nutzfrequenzband zwei verschiedene Frequenzen Z₁ und /₂ gesendet, so daß infolge der Nichtlinearität der Verstärker ein Intermodulationsprodukt «/, ± mf₂ am Ausgang der aktiven Verstärker entsteht, welches in der Bandlücke

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liegt und mit der Überwachungsfrequenz eines Ver- jeden aktiven Verstärkers bis zum Ausgang des

stärkers identisch ist. η und m bedeuten darin kleine folgenden aktiven Verstärkers erhält man für beide

ganze Zahlen. Übertragungsrichtungen und für jede Frequenz, die

In der Überwachungseinrichtung des überwachten in dieser Lücke A/l liegt, eine Dämpfung b ^ 2b₀, Verstärkers wird dieses Intermodulationsprodukt ver- 5 da ja die Verstärkung eines jeden Verstärkers gleich doppelt und gelangt so an den Stiel der Richtungs- der Kabeldämpfung des dazwischenliegenden Kabelweiche, an der das obere Nutzfrequenzband empfangen abschnittes K ist. Erzeugt man durch Intermodulation wird, und kann weiter in Übertragungsrichtung des eine Frequenz, die in der Lücke Afl liegt, so ist an oberen Nutzfrequenzbandes zu dem Endamt gelangen. jedem aktiven Verstärkerausgang nur die Inter-Außerdem entsteht an dem überwachten Verstärker io modulationsfrequenz vorhanden, die der jeweilige aus der doppelten Überwachungsfrequenz und einer Verstärker selbst erzeugt, vorausgesetzt, daß b₀ so weiteren Frequenz, etwa der Pilotfrequenz, ein groß gewählt ist, daß die Beiträge der übrigen Verweiteres Intermodulationsprodukt, welches im unteren stärker die Anzeige nicht mehr verfälschen.
Nutzfrequenzband liegt und im anderen Endamt Die einzelnen verschiedenen Überwachungsfreempfangen werden kann. Als Pilotfrequenz bezeichnet 15 quenzen f_r der Verstärker werden so gewählt, daß man eine Frequenz, welche ständig von dem einen sie in der Lücke A/l liegen. Sendet man vom A-Amt Endamt aus gesendet wird und welches meist an der oder vom B-Amt aus mit geeigneten Pegeln zwei oberen Kante des oberen Nutzfrequenzbandes liegt. Frequenzen /j und /₂ im entsprechenden Nutz-

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es frequenzband und wählt man diese beiden Fre-

demnach möglich, wahlweise von beiden Endämtern 20 quenzen so, daß ein starkes Intermodulationsprodukt

aus durch Bildung von Intermodulationsprodukten, _nf_t ± mf_z entsteht, welches in der kleineren Lücke

die in der Bandlücke liegen, und Umsetzung dieser Af_L liegt und mit der Überwachungsfrequenz eines

Produkte in andere Frequenzen sowie Bildung Verstärkers zusammenfällt, so entsteht in dem

weiterer Intermodulationsprodukte, die Verstärker selektiven Verdoppler dieses Verstärkers die Frequenz

einzeln zu überwachen und Rückschlüsse zu ziehen 25 2 (nf_x ± wjQ. Diese Frequenz liegt innerhalb oder

auf den elektrischen Zustand derselben und aus- wenig oberhalb des oberen Bandes und kann somit

gefallene Verstärker zu orten. Ferner werden bei ab- durch den Hochpaß HPl, nach Verstärkung im

geschalteter Trägerfrequenzübertragung auch Ge- aktiven Verstärker AV, den Hochpaß HPl im Zuge

räuschkomponenten (z. B. Röhrenrauschen), die auf des oberen Nutzfrequenzbandes zum Α-Amt gelangen,

die einzelnen Überwachungsfrequenzen fallen, in der 30 Aus der Beobachtung des Empfangspegels dieser

Überwachungseinrichtung verdoppelt, vom aktiven Frequenz können Rückschlüsse gezogen werden auf

Teil des Verstärkers verstärkt und im Zuge des den elektrischen Zustand des getesteten Verstärkers,

oberen Nutzfrequenzbandes zum Endamt zurück- Mit diesem Verfahren können auch ausgefallene

geleitet, so daß nach dem Verfahren gemäß der Verstärker geortet werden. Ist z. B. der Verstärker Vl

Erfindung auch das auf Intermodulation beruhende 35 ausgefallen, so sendet man vom ^4-Amt aus in der

Geräuschverhalten der einzelnen Verstärker über- beschriebenen Weise Grundfrequenzen f_% und /₂ im

wacht werden kann. unteren Nutzfrequenzband und erhält von allen davor-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der liegenden Verstärkern einschließlich Vl die ver-Zeichnung näher erläutert. Die Verbindung zwischen doppelten Intermodulationsprodukte 2 (nf_x ± mfy den beiden. Endämtern A und B enthält Zwischen- 40 ins A-Amt zurück. Vom Verstärker Vl und den verstärker, die in der bekannten Art als Zweiweg- . dahinterliegenden erhält man jedoch keine Interverstärker in Tandemschaltung ausgeführt sind, von modulationsprodukte zurück. Um festzustellen, ob denen aber nur drei in der Zeichnung (Fig. 1) auf- auch die Verstärker V3 und folgende noch in Ordnung geführt sind, nämlich Vl, Vl und Vb. Von den Ver- sind, sendet man vom 5-Amt zwei Grundfrequenzen f_x stärkern sind nur die zum Verständnis der Erfindung 45 und /₂ im oberen Nutzfrequenzband, die das Intererforderlichen Teile eingezeichnet. Die Zwischen- modulationsprodukt nf_x ± mf₂ bilden, welches mit verstärker enthalten außer den beiden Richtungs- einer Überwachungsfrequenz der auf Vl folgenden weichen RWl und RWl zur Trennung der Nutz- Verstärker übereinstimmt. Weiter wird gemäß der frequenzbänder den aktiven Verstärker AV und den Erfindung noch eine dritte Frequenz gesendet, z. B. selektiven Verdoppler T. Die in der Zeichnung (Fig. 2) 50 die ohnehin vorhandene Pilotfrequenz, derart, daß das dargestellten Diagramme zeigen die Dämpfungskurven verdoppelte Intermodulationsprodukt 2 (nf_t ± m/2) der Hochpässe HP und der Tiefpässe TP. In den mit dieser wieder ein Intermodulationsprodukt bildet, Diagrammen ist als Abzisse die Frequenz / in kHz welches in das untere Nutzfrequenzband fällt und und als Ordinate die Dämpfung b in Nepern N auf- somit über den Tiefpaß TPl auf das Verstärkerfeld getragen. Die Frequenz /« sei die obere Grenze des 55 und weiter im Zuge der Übertragung zum .B-Amt unteren Nutzfrequenzbandes, die Frequenz f₀ die gelangen kann.

untere Grenze des oberen Nutzfrequenzbandes. Die Das Verfahren gestattet es, die beiden Grund-Differenz Af = /0 — fu ist die Bandlücke. In Rieh- frequenzen wahlweise sowohl vom Α-Amt als auch tung von rechts nach links, d. h. von A nach B, wird vom 5-Amt als auch eine vom ^t-Amt und eine vom das untere Nutzfrequenzband mit der oberen Grenz- 60 B-Amt auszusenden und außerdem das gewünschte frequenz f_u übertragen, in der Richtung von links Meßprodukt sowohl im .4-Amt als auch im .B-Amt nach rechts, d. h. von .B nach A, wird das obere Nutz- zu empfangen.

frequenzband mit der unteren Grenzfrequenz f₀ Um die Empfindlichkeit des Verfahrens zu erhöhen,

übertragen. Wählt man in den Diagrammen eine mißt man mit einem Summenpegel, der nahe an der

Dämpfung b₀, so erreichen die Hochpässe HP bei 65 Aussteuerungsgrenze der aktiven Verstärker liegt,

der Frequenz /^₂ und die Tiefpässe bei der Fre- da hier die Intermodulationsprodukte im Pegel sehr

quenz Zx₁ diese Dämpfung b₀. Man erhält eine stark ansteigen und Alterungserscheinungen relativ

kleinere Lücke Afl == /z,₂ — /^₁. Vom Ausgang eines große Änderungen hervorrufen.

Zahlenbeispiel

Das Übertragungssystem möge die Verstärker Fl₅ Vl und V3 enthalten. Das System möge mit sechzig Kanälen arbeiten, und das untere Nutzfrequenzband möge von 24 bis 264 kHz und das obere Nutzfrequenzband möge von 312 bis 552 kHz reichen. Die Pilotfrequenz f_v sei 553 kHz. Der Punkt b₀ möge bei 4 N liegen, und zwar für die Tiefpässe bei 283 kHz und für die Hochpässe bei 290 kHz. Die Breite der Lücke Af_L beträgt dann 290—283 = 7 kHz. Wählt man den Abstand der Uberwachungsfrequenzen zu 0,1 kHz, so könnte man in der angegebenen Lücke von 7 kHz einundsiebzig Zwischenverstärker überwachen. In dem gewählten Beispiel handelt es sich jedoch nur um die Festlegung der Überwachungsfrequenzen für drei Verstärker. Diese werden folgendermaßen gewählt:

Vl habe die Überwachungsfrequenz f_n = 288 kHz Vl habe die Überwachungsfrequenz f_r2 = 288,1 kHz V3 habe die Überwachungsfrequenz f_r3 = 288,2 kHz

A. Kontrolle der Verstärkung und der Alterung

Im Α-Amt werden für die einzelnen Verstärker folgende Grundfrequenzen f_x und /₂ gesendet und die entsprechenden verdoppelten Intermodulationsprodukte empfangen:

	Λ kHz	/· kHz	(Zi+Zs)=Zr kHz	2(Λ+Λ)=2./> kHz	Bemerkungen
Verstärker Vl .. Verstärker Vl .. Verstärker V3 ..	135 135 135	153 153,1 153,2	288 288,1 288,2	576 576,2 576,4	wird empfangen wird empfangen wird empfangen

B. Kontrolle der Verstärker, wenn Vl ausgefallen ist

Vom ^4-Amt werden für die Verstärker Vl und Vl sprechenden verdoppelten Intermodulationsprodukte folgende Grundfrequenzen gesendet und die ent- empfangen oder nicht empfangen:

	Zl kHz	/. kHz	/>·=(/ι+Λ) kHz	2/r=2C/i+/2) kHz	Bemerkungen
Verstärker Vl .. Verstärker Vl ..	135 135	153 153,1	288 288,1	576 576,2	wird empfangen wird nicht empfangen

Vom B-Amt werden für die Verstärker Vl und V3 folgende Grundfrequenzen gesendet und die umgesetzten doppelten Intermodulationsprodukte empfangen oder nicht empfangen:

	fx kHz	/· kHz	2Z2-Zi = Zr kHz	2(2Z2-Zi) = 2Zr kHz	2fr-fp kHz	Bemerkungen
Verstärker V3 .. Verstärker Vl ..	500 500	394,1 394,05	288,2 288,1	576,4 576,2	23,4 23,2	wird empfangen wird nicht empfangen

Soll gemäß der Erfindung auch das Geräuschverhalten der Verstärker überwacht werden, so baut man, um einen möglichst hohen Geräuschpegel zu erhalten, zweckmäßigerweise den selektiven Teil der Überwachungseinrichtung so, daß er ein Frequenzband gewisser Breite überträgt, d. h., man macht seine

Bandbreite B =

wobei A die Anzahl der

Verstärker der Strecke ist. Man teilt also die zur Verfügung stehende Bandbreite der Lücke /l₂ — fi* unter den Verstärkern der Strecke völlig auf. Dann wird von der Umsetzereinrichtung dieses Band verdoppelt und gelangt ebenso wie vorher die einzelnen Überwachungsfrequenzen über den Hochpaß HPl nach Verstärkung im aktiven Verstärker A V durch den Hochpaß HPl im Zuge des oberen Nutzfrequenzbandes zum Α-Amt, wo aus der Erhöhung des empfangenen Geräuschpegels auf eine Verschlechterung des Geräuschverhaltens des dem empfangenen Frequenzband zugeordneten Verstärkers geschlossen werden kann.

Voraussetzung für dieses Verfahren ist jedoch, daß die Nutzfrequenzbänder und die zwischen ihnen befindliche Lücke so gewählt sind, daß die doppelten aller in der Lücke /^₂ — /X₁ liegenden Frequenzen knapp oberhalb des oberen Nutzfrequenzbandes liegen, und zwar nach Möglichkeit aus Frequenzbandersparnisgründen direkt im Anschluß an das obere Nutzfrequenzband.

Es läßt sich stets erreichen, daß der Pegel der in den Endämtern empfangenen Intermodulationsprodukte ausreichend hoch wird, um eine eindeutige Aussage über das Verhalten des überwachten Verstärkers machen zu können, indem man die Grundfrequenzen mit geeignet hohem Pegel sendet. Der Pegel der Rauschfrequenzen jedoch wird bei normalem Verhalten der Verstärker weit unterhalb der erreichbaren Pegel der Intermodulationsprodukte liegen. Zur Verbesserung der Verhältnisse für den Empfang des Geräuschpegels und zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Intermodulationsmessungen erhält daher die Überwachungseinrichtung gemäß einer weiteren Aus-

führungsform der Erfindung außer den frequenzselektiven Mitteln der Umsetzereinrichtung noch einen Transistorverstärker, für den die benötigten Spannungen und Ströme vom Speisestrom abgeleitet werden können.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: IO

1. Trägerfrequenzübertragungssystem, das im Zweidraht-Getrenntlageverfahren arbeitet und Zweiweg-Zwischenverstärker enthält, die zwischen Richtungsweichen geschaltet sind, und bei dem die Endämter Vorrichtungen zur Überwachung der Zwischenverstärker enthalten, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenverstärker eine selektiv wirkende Überwachungseinrichtung zur Verdopplung einer jedem Verstärker zugeordneten individuellen Überwachungsfrequenz enthalten, welche in der Lücke zwischen den beiden Nutzfrequenzbändern liegt, wobei der Eingang dieser Überwachungseinrichtung an den Ausgang des aktiven Verstärkers und der Ausgang derselben an den Stiel derjenigen Richtungsweiche angeschlossen ist, an der das obere Nutzfrequenzband empfangen wird.

2. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle der individuellen Überwachungsfrequenzen Frequenzbänder gewisser Breite treten, derart, daß die zwischen den Nutzfrequenzbändern bestehende Bandlücke von den obenerwähnten Frequenzbändern, die zur Überwachung dienen, ausgefüllt ist.

3. Verfahren zur Überwachung des nichtlinearen Verhaltens der Zwischenverstärker in einem Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei innerhalb der Nutzfrequenzbänder liegende voneinander verschiedene Frequenzen auf das System gegeben werden, derart, daß am Ausgang der aktiven Verstärker ein Intermodulationsprodukt der Form nf_x ± mf₂ entsteht, welches in der Bandlücke hegt und mit der Überwachungsfrequenz des zu überwachenden Verstärkers übereinstimmt, daß dieses Intermodulationsprodukt von der Überwachungseinrichtung verdoppelt und in dem das obere Nutzfrequenzband empfangenden Amt gemessen wird.

4. Verfahren zur Überwachung des nichtlinearen Verhaltens der Zwischenverstärker in einem Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei innerhalb der Nutzfrequenzbänder liegende voneinander verschiedene Frequenzen auf das System gegeben werden, derart, daß am Ausgang der aktiven Verstärker ein Intermodulationsprodukt der Form nf_x ± mf₂ entsteht, welches in der Bandlücke liegt und mit der Überwachungsfrequenz des zu überwachenden Verstärkers übereinstimmt, daß dieses Intermodulationsprodukt von der Überwachungseinrichtung verdoppelt und mit einer weiteren Grundfrequenz, etwa der Pilotfrequenz, zur Intermodulation gebracht wird, derart, daß Intermodulationsprodukte entstehen, die im unteren Nutzfrequenzband liegen und in dem Amt gemessen werden, welches das untere Nutzfrequenzband empfängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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