DE502246C - Belastungsspule fuer Fernmeldeleitungen - Google Patents

Description

Die üblichen Pupinspulen für Fernmeldeleitungen enthalten meistens zwei Wicklungen, von denen je eine in die Hin- und Rückleitung eines Stromkreises geschaltet wird. Dabei werden an die Symmetrie der Spulen, d. h. an die genaue Gleichheit der elektrischen Eigenschaften der beiden Wicklungen, außerordentlich hohe Anforderungen gestellt.
Von anderen Apparaten, z. B. Fernsprech-Übertragern, her ist ein einfaches Mittel bekannt, eine solche Symmetrie in sehr hohem Maße zu erreichen. Man stellt dazu die beiden Wicklungen in der Weise her, daß man zwei Drähte bifilar miteinander aufwickelt. Dieses Mittel ist jedoch bisher für Pupinspulen nicht verwendet worden, und zwar deshalb nicht, weil die unmittelbar benachbarte Führung der beiden Drähte auf ihrer ganzen Länge eine sehr hohe Kapazität der beiden Wicklungen gegeneinander zur Folge hat. Man hat eine solche Kapazität bei Pupinspulen bisher als einen großen Übelstand angesehen, weil es ja bekanntlich der Sinn der Einschaltung von Pupinspulen ist, den schädlichen Einfluß der

«5 Kapazität auf die Fortleitung der Sprachströme zu kompensieren, und weil main infolgedessen durch eine hohe Eigenkapazität der Spulen die Größe, deren Einfluß man verringern will, noch erhöhen würde.

Gegenstand der Erfindung ist eine Pupinspule, deren beide Halbwicklungen trotz der oben dargestellten Bedenken aus zwei bifilar miteinander aufgewickelten Drähten gebildet sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine mit derartigen Spulen ausgerüstete Leitung trotz der oben geschilderten Nachteile, die durch entsprechend größere Be- ■ messung der Spulen oder Verringerung des Spulenabstandes behoben werden können, einen erheblichen Vorteil besitzt, nämlich den, daß die Frequenzabhängikeit der Phasenlaufzeit verringert wird.

Es ist bekannt, daß die Einschwingvorgänge in Fernsprechleitungen zu einer »Phasenverzerrung« führen, die bei langen Leitungen eine erhebliche Verzerrung der Sprache zur Folge hat, und man ist deshalb bei langen Fernkabelleitungen gezwungen, entweder eine besonders schwache Pupinisierung anzuwenden oder die Phasenverzerrung durch besondere Kunstschaltungen (»Phasenausgleich«) zu beseitigen. Es ist weiter bekannt, daß man dies unter anderem dadurch erreichen kann, daß man zu den Pupinspulen in bestimmter Weise Kondensatoren zuschaltet. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist es nun, daß die Eigenkapazität einer bifilar gewickelten Pupinspule sich bei geeigneter Anordnung gerade so legen ' oder bemessen läßt, wie es für diesen Zweck erforderlich ist, so daß die Einfügung besonderer Kondensatoren überflüssig wird. Dies soll im folgenden näher erläutert werden.

Bei dem bekannten Phasenausgleich an den einzelnen Pupinspulen werden kreuzweise zwischen die beiden Wicklungen einer Pupinringspule (A₁B₁ und ^₂S₂ in Abb. 1) zwei Kondensatoren eingeschaltet und die Kapa-

zität C jedes einzelnen Kondensators so be-

messen, daß C: —- « 0,4 bis 0,8 wird, wobei

C₀ die Kapazität eines vollständigen Spulenabschnittes ist. Bei dem Verfahren der Erfindung dagegen (vgl. Abb. 2) werden die beiden Wicklungen A₁ B₁ und A₂ B₂ in der Weise bifilar geführt, daß die Stromeintrittspunkte A₁ und B₂ von Hin- und Rückleitung aufeinanderliegen und ebenso die entsprechenden Stromaustrittspunkte B₁ und A₂. Das so entstehende System von Kapazitäten zwischen den beiden Wicklungen ist schematisch in der Abb. 3 dargestellt, in welcher, wie in Abb. 1, A₁ B₁ und A₂ B₂ als die beiden Längszweige eines Vierpols erscheinen. Je zwei in Abb. 2 unmittelbar aufeinanderliegende Punkte werden in Abb. 3 durch je zwei bezüglich des Symmetriezentrums 0 symmetrisch liegende Punkte dargestellt. Solche Punktepaare sind außer A₁Bz und B₁A₂ auch E₁F₂, D₁D₂, F₁E₂. Betrachtet man die zwei Längenelemente (Is₁ und ds₂ in der unmittelbaren Umgebung von E₁ bzw. F₂, so liegt zwischen beiden das Kapazitätsdifferential dC. Das gleiche Kapazitätsdifferential liegt zwischen gleich großen Längenelementen in der Umgebung anderer symmetrischer Punktepaare. Daß das System der Kapazitätsdifferentiale von Abb. 3 in bezug auf den Phasenausgleich eine gleichartigie Wirkung ausübt wie die beiden endlichen Kondensatoren C der Abb. 1, läßt sich folgendermaßen zeigen. Eine Kreuzschaltung nach Abb. 1 mit der GesamtinduktivitätL, die aus zwei Spulenhälften je der Induktivität ¹J₁L und mit der wegen der festen Kopplung ebenso großen Gegeninduktivität Mz=¹I^L je Spulenhälfte besteht, ist bekanntlich für alle Frequenzen mit einer H-Schaltung der Gesamtinduktivität L nach Abb. 4 äquivalent, bei welcher quer zur Leitung die Kapazität 2 C liegt und bei welcher, wie bei jeder gewöhnlichen Ringspule, jede der Viertelspulen mit den drei übrigen *5 Viertelspulen fest gekoppelt ist. Die Viertelspulen entstehen dabei infolge Zerlegung der Gesamtspule durch Aufteilung auf Hin- und Rückweg des Stromes und durch die erwähnte Querschaltung. Hat die gesamte Ringspule in Abb. 4 die Induktivität L, so muß bei vollständiger Kopplung jedes Viertel für sich die Induktivität ¹^₆ L besitzen. Zwischen jedem Spulenviertel und den übrigen drei Vierteln besteht die Gegeninduktivität M = ¹J₁₆ L. Bei der Summierung der L- und ili-Werte in Abb. 4 sind also die sechs punktierten Linien, die je M :=¹/e L bedeuten, doppelt zu rechnen. Da es hiernach bei einer Ringspule für den technischen Effekt gleichgültig ist, ob man die Kondensatoren an die Enden oder die Mitten der beiden Halbspulen legt, so kann man sie auch an irgendeinen Punkt innerhalb der Spulenviertel legen, vorausgesetzt, daß die Strecken A₁E₁, A₂E₂, B₁F₁, B₂F₂ (Abb. 3) einander gleich sind, daß also die Punktepaare E₁ F₂, F₁E₂ symmetrisch zu O liegen.

Weiterhin ist es dann noch zulässig, statt eines Kondensatorenpaares von zwei Kondensatoren C, η Kondensatorenpaare von je zwei Kondensatoren — zu verwenden, indem man

die Spulenviertel A₁₁D₁; B₁₁D₁; A₂₁D₂; B₂₁D₂ in η—ι Abschnitte zerlegt und an den Trennungspunkten der einzelnen Abschnitte die zwei «-Kondensatoren einlaufen läßt.

Läßt man η über alle Grenzen wachsen, so läßt sich das System der zwei η besonders angebrachten Kondensatoren durch die gegenseitige Kapazität der beiden Paare von Spulenvierteln A₁₁D₁; B₂, D₂ sowie D₁₁B₁; D₂, A₂ allein ohne besondere Kondensatoren ersetzen, vorausgesetzt, daß die gesamte Kapazität K = Σ dC der beiden Bifilardrähte gegeneinander gleich 2 C wird.

Die Bifilarwicklung kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß die verwendeten Drähte in ihrer ganzen Länge parallel zueinander liegen und gemeinsam umhüllt werden, so daß sie äußerlich die Form eines Bandes erhalten.

Richtet man die Bifilarwicklung so ein, daß K zu Co im Verhältnis von 0,4 bis 0,8 steht, was durch geeignete Wahl der Beschaffenheit , und Schichtdicke des Isoliermaterials geschehen kann, so kann die Anordnung zum vollständigen Phasenausgleich dienen. Aber auch wenn man die Eigenkapazität der Spule nicht auf diesen verhältnismäßig hohen Wert bringt, so wird doch die durch die bifilare Wicklung erzielte Kapazität der beiden Spulenhälften gegeneinander die Änderung der Laufzeit mit der Frequenz verringern und in bezug auf die störenden Einschwingvorgänge eine günstige Wirkung ausüben. Auch kann man unter Umständen die Eigenkapazität der Spulenhälften gegeneinander durch besondere kleinere zwischen ihnen angebrachte Kondensatoren auf den günstigsten Wert ergänzen.

Die Bifilarwicklung ist zwar das einfachste no Verfahren, um ohne besondere Kondensatoren in einer Pupinspule nur durch die Wicklungsverhältnisse die zum Phasenausgleich erforderlichen Kapazitätsbeziehungen zu schaffen. Aber der Grundgedanke der Erfindung umfaßt auch jede andere Art der Wicklung, welche dies ohne besonders zugesetzte Kondensatoren erreicht.

Auch braucht die Bifilarwicklung selbst nicht gerade nach dem einfachen Schema der iao Abb. 2 und 3 ausgeführt zu werden. Es wird manchmal von Vorteil sein, die Spulenhälften

A₁ B₁ und A₂ B₂ noch zu unterteilen, so daß die Punkte A₁ und JS₁ nicht mit den Punkten B₂ und A₂, sondern mit anderen Punkten der anderen Spulenhälfte in unmittelbare Nach-

S barschaft kommen. Man kann dann Spulen gleicher Selbstinduktion je nach der Kapazität des Leitungsabschnittes eine verschiedene wirksame Eigenkapazität erteilen und umgekehrt auch für Spulen abweichender

ίο Selbstinduktion die gleiche wirksame Eigenkapazität erhalten.

Das Verfahren kann sinngemäß auch auf den mehr oder weniger vollständigen Ausgleich bei Viererleitungen ausgedehnt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Belastungsspule für Fernmeldeleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Hin- und Rückleitung liegenden Wicklungshälften als Bifilarwicklung ausgebildet sind.

2. Belastungsspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Wahl der Beschaffenheit und

Schichtdicke des Isoliermaterials die Eigenkapazität der Wicklung auf einen solchen Wert gebracht ist, daß ein teilweiser oder vollständiger Phasenausgleich erreicht wird.

3. Belastungsspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenkapazität der Wicklung das 0,4- bis 0,8 fache der Kapazität des Leitungsabschnittes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen beträgt.

4. Belastungsspule nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschalten von Zusatzkondensatoren die Eigenkapazität der Spule auf den zur Erzielung eines günstigsten Phasenausgleichs erforderlichen Wert gebracht ist.

5. Belastungspule nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bifilarwicklung aus auf ihrer ganzen Länge parallel zueinander liegenden, gemeinsam umhüllten und so äußerlich die Form eines Bandes bildenden Drähten besteht.

6. Belastungsspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bifilarwicklung unterteilt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

BEBUX. C ,RUCKT IN DEK KKlUiS