DE2712655A1

DE2712655A1 - Wechselstromfernversorgung eines uebertragungskabels mit leitungsverstaerkern

Info

Publication number: DE2712655A1
Application number: DE19772712655
Authority: DE
Inventors: Rene Migeon
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1977-10-13
Also published as: FR2346913B2; LU77037A1; NL7703343A; CA1065259A; IE45027B1; FR2346913A2; GB1540676A; IE45027L; DK138277A; JPS52119109A; SE7703521L; IT1113532B; US4099036A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselstrom-Fernversorgung eines Übertragungskabels mit Leitungsverstärkern, bei denen der Fernversorgungsstrom durch die Leitung über einen Hinweg und einen Rückweg, die mit jedem einzelnen Verstärker eine Fernversorgungsschleife bilden, fließt, wobei der örtliche Stromversorgungskreis jedes Verstärkers einen Versorgungstransformator enthält, der zwei gleiche Primärwicklungen aufweist, von denen die eine in Höhe des Verstärkers im Hinweg und die andere in Höhe des Verstärkers im Rückweg in die Fernversorgungsschleife eingeschaltet ist, so daß diesen Primärwicklungen zu gleichen Teilen die zur Speisung des Verstärkers notwendige Energie entnommen wird und die Kontinuität der Fernversorgungsschleife in Höhe dieses Verstärkers gewahrt bleibt, gemäß dem Hauptpatent Nr. 27 08 810. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein monokoaxiales Übertragungskabel.

In einer monokoaxialen Leitung mit Verstärkern, die mit Wechselstrom fernversorgt wird, breiten sich die Übertragungssignale und der Fernversorgungsstrom auf denselben Leitern

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aus, jedoch in verschiedenen Frequenzbändern : Der Fernversorgungsstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und die Übertragungssignale mit Frequenzen oberhalb 10 kHz. In Höhe der Verstärker werden diese Frequenzen durch Bandfilter getrennt, die als Weichen funktionieren.

Der Fernversorgungsstrom fließt durch die monokoaxiale Leitung über zwei gegenläufige Wege, den Hin- und den Rückweg, die eine Schleife bilden. Zwischen jedem Verstärker besteht einer der Wege aus dem Innenleiter der Leitung und der andere Weg aus dem Außenleiter. In Höhe jedes Verstärkers ist der Außenleiter der Leitung im allgemeinen galvanisch nicht unterbrochen, während der Innenleiter getrennt ist, wobei seine Enden über Weichen einerseits für die Übertragungssignale an die Eingänge/Ausgänge des betrachteten Verstärkers und andererseits für den Fernversorgungsstrom an einen Abzweig angeschlossen ist, in den die Primärwicklung eines Transformators eingeschaltet ist, der dem örtlichen Speisekreis des betrachteten Verstärkers angehört.

Das Eindringen eines äußeren elektromagnetischen Feldes ins Innere einer monokoaxialen Leitung schwächt sich bei steigender Frequenz ab. Daraus ergibt sich, daß der Einfluß von äußeren elektromagnetischen Feldern industriellen Ursprungs sich im wesentlichen auf dem Innenleiter einer koaxialen Leitung durch niederfrequente Ströme äußert, die nicht mit den Übertragungssignalen interferieren, die jedoch den Fernversorgungsstrom stören, indem sie sich zu diesem hinzuaddieren bzw. von diesem subtrahiert werden. Durch geeignete Verschaltung der Primärwicklungen der Transformatoren

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der örtlichen Versorgungsschaltkreise der Verstärker können diese Störungen in Höhe der Verstärker nicht unterdrückt werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, den Einfluß von äußeren elektromagnetischen Feldern auf die Fernversorgung von Verstärkern einer koaxialen Übertragunqsleitung zu verringern.

Die Erfindung geht aus von einer Fernversorgimg der eingangs definierten und im Hauptpatent beschriebenen Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein monokoaxiales Kabel ist, das durch die Leitungsverstärker in Abschnitte eingeteilt ist, und daß in Höhe jedes Leitungsverstärkers die beiden Primärwicklungen zueinander überkreuz je in Reihe mit einem Tiefpaßfilter zwischen dem Innenleiter eines Abschnitts und dem Außenleiter des anderen Abschnitts geschaltet sind.

Die Erfindung wird nun an Hand zweier Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das elektrische Schaltbild in Höhe eines Verstärkers für eine bekannte Fernversorgung eines monokoaxialen Kabels, während

Fig. 2 das elektrische Schaltbild ebenfalls in Höhe eines Verstärkers einer erfindungsgemäßen Fernversorgung darstellt.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Fernversorgung. Hierbei wird zwischen zwei Abschnitten A und B einer monokoaxialen Übertragungsleitung mit Außenleitern 2 bzw. 3 und Innenleitern 4 bzw. 5 ein Leitungsverstärker 1 zwischengeschaltet. Die Enden der Innenleiter 4 und 5 der Abschnitte A und B der monokoaxialen Leitung sind an die Eingänge/Ausgänge des Leitungsverstärkers über Hochpaßfilter angeschlossen, die aus Kondensatoren 6,

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mit nachfolgenden Isolierfcransformatoren B, 9 gebildet werden. Die Hochpaßfilter lassen die Übertragungssignale in Richtung der Eingänge/Ausgänge des Verstärkers 1 durch und sperren den Fernversorgungsstrom von 50 Hz. Die Innenleiter 4 und 5 der Abschnitte Λ und B der monokoaxialen Leitung sind zudem über einen Abzweig miteinander verbunden, der aus der Reihenschaltung der Primärwicklungen zweier Stromtransformatoren 1O, 11 besteht, die dem örtlichen Versorgungskreis des Verstärkers

1 angehören, sowie aus zwei Drosseln 12, 13, die Tiefpaßfilter bilden, durch die die Übertragungssignale gesperrt werden und der Fernversorgungsstrom durchgelassen wird. Die Außenleiter

2 und 3 der Abschnitte A und B der koaxialen Leitung stehen über eine Verbindung 14 in elektrischem Kontakt. Mit Hilfe von Kondensatoren 24 und 25, die einen kleinen Wert aufweisen, wird das Potential der Einrichtungen im Verhältnis zur Masse bei den Frequenzen der Übertragungssignale festgelegt.

In Fig. 1 werden zwei separate Stromtransformatoren lo, 11 für zwei getrennte Versorgungsquellen dargestellt, jedoch genügt im Prinzip auch ein einziger Stromtransformator.

Im in Fig. 1 dargestellten Stromkreis ist zwischen den Verbindungspunkt der Primärwicklungen der beiden Stromtransformatoren 10 und 11 und die zwischen Außenleiter 2 und

3 der Abschnitte A und B der monokoaxialen Leitung liegende Verbindung 14 eine Drossel 15 geschaltet. Sie soll die Kapazitäten der monokoaxialen Leitung und des Verstärkers 1 bei der Frequenz des Fernversorgungsstroms kompensieren, um den Leistungsfaktor der Fernversorgungsschleife zu verbessern.

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Die durch eine Energietransportleitung oder eine Oberleitung von elektrifizierten Eisenbahnstrecken in der Nähe der monokoaxialen Übertragungsleitung erzeugten äußeren elektromagnetischen Felder induzieren in den Innen- und Außenleitern unterschiedliche Längsströme, die im wesentlichen niederfrequent sind. Diese induzierten Längsströme gelangen nicht an die Eingänge/Ausgänge des Verstärkers 1, da sie von den Kondensatoren 6, 7 aufgehalten werden. Jedoch fließen sie durch den aus den in Reihe geschalteten Primärwicklungen der Stromtransformatoren 10, 11 und den Drosseln 12 und 13 gebildeten Abzweig und rufen Überstromstärken bzw. Unterstromstärken im örtlichen Speisekreis des Verstärkers 1 hervor, die das einwandfreie Arbeiten dieses Verstärkers stören.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Fernversorgung ist weitgehend unempfindlich gegen solche Störungen. Die im Verhältnis zu Fig. 1 unverändert gebliebenen Schaltkreiselemente werden weiterhin mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. In Fig. 2 findet sich wieder der Verstärker 1, der zwischen zwei Abschnitten A und B einer monokoaxialen Übertragungsleitung liegt, deren Inrenleiter mit 4, 5 und deren Außenleiter mit 2, 3 bezeichnet sind. Wie in Fig. 1 sind die Innenleiter 4, 5 der Abschnitte A und B der monokoaxialen Leitung an die Eingänge/Ausgänge des Verstärkers 1 über Hochpaßfilter angeschlossen, die aus Kondensatoren 6, 7 mit nachfolgenden Isoliertransformatoren 8, 9 bestehen und die die Übertragungssignale durchlassen, jedoch den Fernversorgungsstrom blockieren.

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Der örtliche Speisekreis des Verstärkers 1 enthält zwei Transformatoren 16, 17, da wie bei der Schaltung gemäß Fig. 3 angenommen wird, daß der Verstärker 1 zwei Versorgungsquellen aufweist. Entsprechend dem Hauptpatent besitzt jeder dieser Stromtransformatoren 16, 17 zwei gleiche Primärwicklungen 18, 19 bzw. 20, 21.

Die Primärwicklungen 18 des Stromtransformators 16, die Primärwicklung 20 des Transformators 17 und eine Drossel 22 sind in einem ersten Abzweig zwischen dem Innenleiter 4 des Abschnitts A der monokoaxialen Leitung und dem Außenleiter 3 des Abschnitts B der monokoaxialen Leitung in Reihe geschaltet. Die Primärwicklung 19 des Transformators 16, die Primärwicklung 21 des Transformators 17 und eine Drossel 23 sind in einem zweiten Abzweig zwischen dem Außenleiter 2 des Abschnitts A der monokoaxialen Leitung und dem Innenleiter 5 des Abschnitts B der monokoaxialen Leitung in Reihe geschaltet.

Die Drossel 15 hat dieselbe Aufgabe wie in Fig. 1; sie ist mit den Kondensatoren der monokoaxialen Leitung und des Verstärkers 1 auf die Frequenz des Fernversorgungsstroms abgestimmt, um den Leistungsfaktor der Fernversorgungsschleife zu verbessern. Für den Fall, daß der örtliche Versorgungskreis des Verstärkers 1 lediglich einen Stromtransformator aufweist, genügt es, die Primärwicklungen des entfallenden Transformators durch direkte Verbindungen zu ersetzen.

Die Drosseln 22 und 23 bilden Tiefpaßfilter, die das Passieren von Übertragungssignalen über den ersten und zweiten Abzweig verhindern, jedoch den Fernversorgungsstrom durchlassen. Der eine dieser Abzweige bildet in Höhe des Verstärkers

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1 einen Hinweg, der andere einen Rückweg der Fernversorgungsschleite. Da die Abzweige auf der einen Seite des Verstärkers an den Innehleiter der monokoaxialen Leitung und an der anderen Seite an den Außenleiter der monokoaxialen Leitung angeschlossen sind, sorgen sie zu beiden Seitendes Verstärkers 1 für eine Vertauschung der Hinweg- bzw. Rückwegfunktion zwischen den beiden Abschnitten, die in der Fernversorgungsschleife vom Innenieiter bzw. Außenleiter der monokoaxialen Leitung übernommen wird.

Die Primärwicklungen 18 und 19 bzw. 20 und 21 jedes Transformators 16 bzw. 17 sind so gewickelt und geschaltet, daß sich der durch den gegensinnig durchfließenden Fernversorgungsstrom ergebende Induktionsfluß addiert. Auf diese Weise wird die zur Speisung des Verstärkers 1 und in der Sekundärwicklung der Transformatoren 16 und 17 vorhandene Energie zu gleichen Teilen an dem Hin- bzw. Rückweg der Fernversorgungsschleife entnommen. Außerdem erzeugen die Längsströme, die im Außen- bzw. Innenleiter der monokoaxialen Leitung durch äußere elektromagnetische Felder induziert werden und diese Leiter in derselben Richtung durchlaufen, in den Transformatoren 16 und 17 entgegengesetzte Induktionsflüsse, die sich subtrahieren.

Die im Außen- und Innenleiter der monokoaxialen Leitung durch äußere elektromagnetische Felder induzierten Längsströme weisen wegen des Abschirmeffekts des Außenleiters im Verhältnis zum Inneneliter nicht dieselben Stromstärken auf. Daraus ergibt sich, daß die Kompensation nicht auf einem einzigen Abschnitt der monokoaxialen Leitung erfolgen kann.

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Vielmehr erfolgt sie wegen der Vertauschung der Hinweg- bzw. Rückwegrollen von einem Abschnitt zum anderen in Höhe des Verstärkers 1 auf den beiden Halbabschnitten der Leitung, die zu beiden Seiten des Verstärkers 1 liegen.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, zwischen den Transformatoren 16 und 17 einen Transformator einzuschalten, mit dem die galvanische Kontinuität unterbrochen wird und folglich die Länge eines den Störfeldern iiusgesetzten Abschnitts begrenzt werden kann.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Wechselstrom-Fernversorgung eines Übertragungskabels mit Leitungsverstärkern, bei dem der Fernversorgungsstrom durch die Leitung über einen Hinweg und einen Rückweg, die mit jedem einzelnen Verstärker eine Fernversorgungsschleife bilden, fließt, wobei der örtliche Stromversorgungskreis jedes Verstärkers einen Versorgungstransformator enthält, der zwei gleiche Primärwicklungen aufweist, von denen die eine in Höhe des Verstärkers im Hinweg und die andere in Höhe des Verstärkers im Rückweg in die Fernversorgungsschleife eingeschaltet ist, so daß diesen Primärwicklungen zu gleichen Teilen die zur Speisung des Verstärkers notwendige Energie entnommen wird und die Kontinuität der Fernversorgungsschleife in Höhe dieses Verstärkers gewahrt bleibt, gemäß Patent Nr. 27 08 810, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein monokoaxiales Kabel ist, das durch die Leitungsverstärker (1) in Abschnitte (A,B) eingeteilt ist, und daß in Höhe jedes Leitungsverstärkers die beiden Primärwicklungen (18,19 bzw. 20,21) zueinander überkreuz je in Reihe mit einem

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Tiefpaßfilter (22 bzw. 23) zwischen den Innenleiter (4 bzw. 5) eines Abschnitts (A bzw. B) und den Außenleiter (3 bzw. 2) des anderen Abschnitts (B bzw. A) geschaltet sind.

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