CIRCUIT FOR DETECTING AND LOCATING FAULTS IN A TRANSMISSION SYSTEM FOR PULSE CODE MODULATED SIGNALS

Abstract: 1. Circuit arrangement for the determination and location of faults in a transmission system, which has two transmission directions for pulse-code-modulated signals with intermediate stations which are to be checked and which for each transmission direction respectively contain an automatic, active attenuation equalizer and a preliminary equalizing stage which is connected preceding the equalizer in the signal path, characterized in that the preliminary equalizing stage is designed as high-pass filter (F1), that in the signal path, the attenuation equalizer (D) is followed by an active compensation low-pass filter (F2) which is so contrived that the product of the transmission functions of the high-pass filter (F1) and of the compensation low-pass filter (F2) is a constant, and that during the fault-locating operation, in the locating signal path, the attenuation equalizer (D) is preceded, via a second input, by an auxiliary low-pass filter (F3) which is so contrived that together with the compensation low-pass filter (F2) an equivalent network corresponding to a medium length cable is formed.

Description: Schaltungsanordnung zur Ermittlung und Ortung von Fehler in einem Übertragungssystem für pulscodemodulierte Signale Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung und Ortung von Fehlern in einem zwei Übertragungs- richtungen aufweisendem Übertragungssystem für pulscode modulierte Signale mit zu prüfenden Zwischenstellen, dip fUr äede Ubertragungsrichtung jeweils einen automatiscnen aktiven Dämpfungsentzerrer und eine diesem im Signalweg vorgeschaltete Vorentzerrerstufe enthalten. Durch die Pulscodemodulation ist es möglich, Nachrichten übertragungssysteme mit einer sehr grossen Geräuschunemp- findlichkeit aufzubauen, da sich das ausgesendete Signal bis zu einem bestimmten Signalgeräuschabstand des Ubertragungsweges beliebig oft in Zwischenstellen nahezu hundertprozentig regenerieren lässt. Diese Zwischenstellen sowie die Endämter enthalten in den Regeneratoren beispielsweise aktive Entzerrer, die die Dämpfung der Ubertragungs- strecke ausgleichen. Diese Entzerrer setzen sich aus einem eingangsseitigen Festwertentzerrer und einem darauffolgenden automatischen Entzerrer zusammen und sind im Stande, grosse Regeneratorfeldlängen zu entzerren, Um die Betriebsbereitschaft eines derartigen Nachrichten Ubertragungssystems jederzeit sicherzustellen, ist es erforderlich, Fehler in den Zwischenstellen oder Endämtern mit Regeneratoren von wenigstens einer Endstelle aus zu orten. Dies ist insbesondere bei Zwischenstellen notwendig, die im allgemeinen schwer zugänglich im Boden untergebracht sind. Zur Fehlerortung in PCM-Leitungssystemen wird entsprechend der DE-PS 23 58 272 das empfangene Impulsmuster des Fehlerortungssignales vom Ausgang des Regenerators der einen Richtung in den Eingang eines bespielsweise aus der DE-PS 23 18 246 hervorgehenden automatischen Dämn- fungsentzerrers der Gegenrichtung eingeblendet und gleichzeitig das am Eingang der Gegenrichtung anliegende Empfangssignal abgetrennt (Schleifenschlussbetrieb). Dabei sollen alle aktiven Bauelemente in den Schleifenschlussweg einbezogen sein. Ausserdem muss das Fehlerortungssignal durch Leitungsnachbildungen so geformt werden, dass der automatische Dämpfungsentzerrer bei Schleifenschlussbetrieb sich in etwa in Mitte seines Regelbereiches ein stellt, was insbesondere bei modernen Systemen mit grossen Leitungslängen einen erheblichen Aufwand an Leitungsnachbildung mit sich bringt; Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, dass der Aufwand ftdie erforderliche Leitungsnachbildung im Fehlerortungssignalweg verringert werden kann. Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der einleitend geschilderten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorentzerrerstufe als Hochpass ausgebildet ist, dass dem Dämpfungsentzerrer im Signalweg ein aktiver Rompensationstiefpass nachgeschaltet ist der so bemessen ist, dass das Produkt der Übertragungsfunk tionen der Vorentzerrerstufe und des Kompensationstiefpasses eine Konstante darstellt, und dass dem Dämpfung entzerrer im Ortungssignalweg ein Ergänzungstiefpass vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, dass sich zusammen mit dem Kompensationstiefpass eine Leitungsnachbildung entsprechend einer mittleren Kabellänge ergibt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass gemäss der Erf fin- dung die dem Dämpfungsentzerrer imSignalweg nachgeschaltete Tiefpassstufe derart bemessen ist, dass diese bei Schle- fenschlussbetrieb bereits einen erheblichen Teil der Leitungsnachbildung übernimmt und im Leitungsentzerrer-Normal betrieb das dem Dämpfungsentzerrer im Signalweg vorge- schaltete Hochpassfilter bezüglich Dämpfung und Phase kompensieren kann. Das passive Hochpassfllter verhindert weiterhin in vorteilhafter Weise,insbesondere bei kurzen Leitungslängen eine Übersteuerung der Eingangs stufe des Damp- fungsentzerrers an der unteren Regelgrenze des Entzerrers, so dass die durch den zur Wurzel aus der Frequenz proportionalen Dämpfungsgang des Ubertragungsweges weniger gedämpften niederfrequenten und damit zu erheblichen Signalamplituden führenden Signalanteile keine Verzerrungen in der Eingangs-Verstärkerstufe verursachen. Durch die Dop- pelausnutzung der erwahnten Verstärkerstufe lässt sich so der Aufwand für die Fehlerortungssignalvera-beltung klein halten. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand von Ausfüiirungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend noch naher erläutert. Es zeigen in der Zeichnung: Fig. 1 eine Blockschaltung des Dämpfungsentzerrers Fig. 2 Bode-D4agramme des Hochpasses F1, des Kompensa- tionstiefpasses F2, des Erganzungstiefpasses F3 und der resultierenden Leitungsnachbildung durch den Kompensationstiefpass und den Ergänzungstiefpass Fig. 3 eine Darstellung der Leitungsnachbildung im Or tungs s ignalwe g Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für ein Ausführungsbei- spiel Fig. 5 weitere Realisierungsmöglichkeiten für den. Kompen sationstiefpass. In Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild einer in den Zwischenstellen enthaltenen erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt. Dem automatischen Dämpfungsentzerrer D ist hierbei ein in den Signalweg eingefügter passiver Hochpass Fi vorgeschaltet und ein Kompensationstiefpass F2 im Signalweg nachgeschaltet, dessen Ausgang über einen Amplitudenregler AR mit einer Stufe des Dämpfungsentzerrers verbunden ist. Der automatische Dämpfungsentzerrer ist weiterhin eingangsseitig über eine in der Figur sche- matisch dargestellte Schalteranordnung S mit einem vom Ausgang des automatischen Dämpfungsentzerrers der Gegen richtung kommenden Ortungssignalweg verbunden, in den ein Ergänzungstiefpass F3 eingeschaltet ist. Das passive Hochpassfilter F1 verhindert hierbei eine Der steuerung der Eingangsstufe an der unteren Regelgrenze des Entzerrers insbesondere bei kurzen Leitungslängen, so dass die wegen des zur Wurzel aus der Frequenz proportionalen Dämpfungsganges des ti3ertragungsweges weniger gedämpften niederfrequenten Signalanteile mit ihren erheblichen Signalamplituden keine Verzerrungen in der ersten Verstärkerstufe des Dämpfungsentzerrers verursachen. Weiterhin wird durch die passive Vorentzerrung der Fenn- blitzschutz der Einrichtung verbessert. Um das Signal-Geräuschverhältnis des Dämpfungsentzerrers nicht zu verschlechtern, ist es erforderlich, dass der Vorentzerrer bei der Nyqnistfrequenz eine möglichst geringe Dämpfung aufweist. Das Ubertragungsvenalten des als Hochpass F1 ausgeführten Vorentzerrers wird durch den als aktive Schaltung ausgeführten Kompensationstiefpass F2 wieder rückgängig gemacht. Hierzu ist es erforderlich, dass das Produkt der Obertragungsfunktionen des Hochpasses F1 und des aktiven Kompensationstiefpasses F2 eine Konstante ergibt. Im Normalbetrieb gelangt das Eingangssignal über den Hochpass F1 zum automatischen Dämpfungsentzerrer D, der sich mit Hilfe des Amplitudenregelkreises AR an die vorgeschaltete Leitungslänge anpasst. Im Fehlerortungsbetrieb, bei dem ein zweiter Eingang des Dämpfungsentzerrers über eine Schaltervorrichtung S mit dem Ergänzungstiefpass F3 und damit mit dem Ortungssignalweg verbunden ist, wird der Kompensationstiefpass F2 durch den Ergänzungstiefpass F3 zu einer Leitungsnachbildung entsprechend einer mittleren Kabellänge ergänzt. Beim Ausführungsbeispiel ist der Hochpass F1 als in der Fig. 4 im einzelnen angegebenes überbrücktes T-Glied realisiert, das die in Fig. 2 in einem Bodediagramm dargestellte Übertragungsfunktion EMI6.1 aufweist. Die obere Eckfrequenz f2 liegt beim Ausführungs- beispiel bei 4,5NRz. Die Dämpfung a0 bei der Nyquistfre- quenz von 12, 88MHz ist dann mit einem Wert von 0,5dB praktisch vernachlässigbar. Die untere Eckfrequenz f1 ist mit 0,45MHz so gewählt, dass bei einer Leitungslänge entsprechend einer Dämpfung von a0.=54dB die Signalamplitude am Eingang des Entzerrers um etwa den Faktor 4 verringert wird, und dieselbe Eckfrequenz als Teil einer Leitungs- nachbildung geeignet ist. Zur Kompensation der Vorentzerrung durch den Hochpass F1 ist der Kompensationstiefpass F2 als aktiver Tiefpass ausgeführt, dessen frequenzunabhängige-Verstärkung ein Teil der Gesamtverstärkung des Dämpfungsentzerrers darstellt. Seine in der Fig. 2 im Bodediagramm dargestellte Ubertra gungsfunktion ist EMI6.2 Das Produkt der Übertragungsfunktion des Hochpasses F1 und des Kompensationstiefpasses F2 stellt damit also eine Konstante K dar. Um im Fehlerortungsbetrieb den Kompensationstiefpass F2 durch den Ergänzungstiefpass F3 zu einer Leitungsnachbildung ergänzen zu können, muss die hierfür nicht benötigte Eckfrequenz f2 kompensiert werden. Dies ergibt sich durch eine entsprechende Bemessung des Ergänzungstiefpasses, bei der dieser die folgende Übertragungsfunk- tion EMI7.1 aufweist, wobei V3 eine konstante Verstärkung, LD den Dämpfungsgrad eines Verzögerungsgliedes zweiter Ordnung und f3 und f4 weitere Eckfrequenzen bedeuten, von denen die Eckfrequenz 3 zwischen den Eckfrequenzen f1 und f2 und f4 oberhalb der Sckfresuenz f2 gelegen ist. Das Bodediagramm eines derartigen Ergänzungstiefpasses F3 ist in Fig. 2 dargestellt. Die erzielte Leitungsnachbildung FN ergibt sch nunmehr aus dem Produkt der Übertragungsfunktionen des Kompensationstiefpasses F2 und des Ergänzungstiefpasses F3 zu FN=F2.F3 mit EMI7.2 Das Bodediagramm einer solchen Leitungsnachbildung durch den Eompensations- und den Ergänzungstiefpass ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 3 zeigt die Dämpfungskurve der Leitungsnachbildung eines Ausführungsbeispiels mit den Eckfrequenzen f1=O,45MHz, f3=3,3NHz und 4=6 MHz. Gleichzeitig ist in Fig. 3 die Dämpfung einer Leitung mit einer der Leitungsnachbildung entsprechenden Länge dargestellt. Fig. 4 zeigt im einzelnen die Schaltungsanordnung eines realisierten Ausführungsbeispiels, wobei der automatische Dämpfungsentzerrer D als Block und die weiteren Schaltungseinheiten im Detail dargestellt sind. Der Hochpass F1 ist hierbei als überbrückte T-Schaltung aufgebaut, deren Langszweige die Widerstände Z enthalten, und deren ffberbruckungszwe ig als Parallelschaltung eines Widerstandes R1 und einer Kapazität C1 aufgebaut ist. Der zum Uberbrückungszweig duale Querzweig des T-Gliedes Z2 enthält die Serienschaltung aus einem Widerstand und R1 einer Induktivität Zê.C1. Damit hat der Hochpass F1 die folgende Ubertragungsfunktion EMI8.1 Der aktive Kompensationstiefpass F2 enthält einen Transistor T1 mit einem Kollektorwiderstand R2 und einem Emitterzweig, der als Serienschaltung aus einem unmittelbar mit dem Emitteranschluss verbundenen Widerstand R3 und einer Parallelschaltung aus einem Widerstand R4 und einer Induktivität L2 aufgebaut ist. Der Kollektoranschluss des Transistors T1 kann unmittelbar über den Amplitudenreg ler AR mit dem Dämpfungsentzerrer D verbunden sein. Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Transistor T1 und dem Amplitudenregler AR noch eine weitere Transistorstufe in Emitterschaltung eingefügt. Es ergibt sich hiermit für den aktiven Kompensationstiefpass F2 die folgende Ubertragungsfunktion EMI9.1 mit EMI9.2 und R3' = R3 + Re; Re ist hierbei der innere Emitterwiderstand des Transistors EMI9.3 Weitere mögliche Schaltungen für den aktiven Kompensationstiefpass und deren Ubertragungsfunktionen- sind in der Fig. 5 dargestellt. Der Ergänzungstiefpass F3 enthält nach Fig. 4 zwei Transistorstufen mit den Transistoren T2 und T3. Hierbei ist der Eingang des Ergänzungstiefpasses über eine Serienschaltung aus den beiden Widerständen R5 mit dem gleichzeitig über eine Kapazität C3 zur Masse führenden Basisanschluss des Transistors T2 verbunden. Eine weitere Kapa- zität C2 ist zwischen dem Verbirdungspunkt der beiden Widerstände R5 und dem Masseans:hluss angeordnet. Im Emit- terzweig des Transistors T2 befindet sich eine Serienschaltung aus einem Widerstand R7 und einer Induktivität während der Kollektorzweig die Parallelschaltung aus einem Widerstand R6 und einer Kapazität C4 enthält. Der Kollek toranschluss des Transistors T2 ist weiterhin mit dem Ba- sisanschluss des Transistors T3 verbunden, dessen Kollektoranschluss auf Masse gelegt ist, und dessen Emitteranschluss unmittelbar mit dem ftlr den Ortungssignalweg vorgesehenen Anschluss des Dampfungsentzerrers D verbunden ist. Es ergibt sich für den Ergänzungstiefpass F3 hiermit die folgende Ubertragungsfunktion: EMI10.1 Weitere Realisierungsmöglichkeiten für den aktiven Kompensationstiefpass zeigt Fig. 5. Die erste dort angegebene Schaltung ist dual zur Schaltungsanordnung nach Fig. 4 und als Transistorstufe aufgebaut, in derem Kollektor- zweig die Parallelschaltung aus einem Widerstand Rp und einer Serienschaltung aus einem Widerstand R5 und einr Kapazität C enthalten ist. Die zweite Realisierungsmöglichkeit nach Fig. 5 ergibt sich durch die Verwendung eines Operationsverstärkers OP, dessen invertierendem Eingang eine Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Parallelschaltung einer Induktivität L und eines Widerstandes R vorgeschaltet ist. Zwischen dem p Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsver- stärkers ist weiterhin ein Widerstand RL geschaltet. Eine hierzu duale Realisierungsmöglichkeit zeigt die dritte Anordnung nach Fig. 5, bei der dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers der Widerstand RE vorgeschaltet ist, und bei der in dem zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers liegenden Zweig eine Serienschaltung aus einer Kapazität C und einem Widerstand R5 eingefügt ist, zu der parallel ein Widerstand Rp geschaltet ist. 3 Patentansprüche 5 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Ermittlung und Ortung von Fehlern in einem zwei Übertragungsrichtungen aufweisenden Ubertragungssystem für pulscodemodulierte Signale mit zu prüfenden Zwischenstellen, die für (ede Ubertragungsrichtung Jeweils einen automatischen aktiven Dämpfungsentzerrer und eine diesem im Signalweg vorgeschaltete Vorentzerrerstufe enthalten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorentzerrerstufe als Hochpass (F1) ausgebildet ist, dass dem Dämpfungsnetzerrer (D) im Signalweg ein aktiver Kompensationstiefpass (F2) nachgeschaltet ist, der so bemessen ist, dass das Produkt der Ubertragungsfunktionen der Vorentzerrerstufe (F1) und des Kompensationstiefpasses (F2) eine Konstante darstellt, und dass dem Dämpfungsentzerrer (D) im Ortungssignalweg ein Ergänzungstlefpass (F3) vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, dass sich zusammen mit dem Kompensationstiefpass (F2) eine Leitungsnachbildung entsprechend einer mittleren Kabellänge ergibt. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Hochpass (F1) als passives, überbrücktes T-Glied ausgebildet ist, das die Ubertragungsfunktior EMI12.1 aufweist, wobei f1 die untere Eckirequenz und f2 die obere Eckfrequenz im Bode-Diagramm bedeutet. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kompensationstiefpass (F2) die Ubertragungsfunktion EMI13.1 aufweist, wobei V2 eine konstante Verstärkung und K eine Konstante ist, und dass der Ergänzungstiefpass (F3) die Übertragungsfunktion EMI13.2 aufweist, wobei V3 eine konstante Verstärkung, @ den Damp- fungsgrad eines Verzögerungsgliedes zweiter Ordnung und f3 und f4 weitere Eckfrequenzen im Bode-Diagramm bedeuten.

Inventors: DOMER, JOSEF, HARLE, HANS GEORG, DIPL.-ING., Dömer, Josef, Härle, Hans Georg, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1979
Main classification: H04B3
IPC codes: H04B3, H04B17