REGENERATOR FOR HIGH-FREQUENCY DIGITAL SIGNALS WITH AN ADDITIONAL LOW-FREQUENCY SIGNAL PATCH

Abstract: 1. A regenerator for high-frequency digital signals with an additional low-frequency signal path with serves in particular to transmit telemetry signals comparatively very low in frequency in relation to the digital signals, with an input and an output remote-feed filter (FW1, FW2), with a pulse regenerator (R), whereby a first coupling arrangement (TSA) to output-couple the low-frequency signal path is interposed the link between the input-end remote-feed filter (FW1) and the input of the pulse regenerator (R), and a second coupling arrangement (TSE) to input-couple the low frequency signal path is interposed into the link between the output of the pulse regenerator (R) and the output-end remote-feed filter (FW2), and both coupling arrangements contain an arrangement connected into the signal path for the digital signals, tuned to the frequency of the low-frequency signals and coupled to the low-frequency signal path, characterised in that the arrangement represents an resonant circuit, where the output of the input-end remote-feed filter (FW1) is connected to the inner conductor of a coaxial line wound onto a shell-type core, an at this connection point the outer conductor of the coaxial (KL1) is connected to reference potential, that the other end of the inner conductor of the coaxial cable is connected to a first end of a first stub line (SL1) tuned to the bit frequency of the digital signals, an to the input of the pulse regenerator (R), that the other end of the outer conductor of the coaxial cable (KL1) is connected via a first capacitor (C1) and the secondary winding of a first transformer (Ü1) to reference potential, and that the primary winding of the first transformer (Ü1) is connected to a receiving device (ET) for the low-frequency signal path.

Description: Regenerator für hochfrequente digitale Signale mit einem zusätzlichen niederfresuenten Signalweg Die'Erfindung betrifft einen Regenerator für hochfrequente digitale Signale mit einem zusätzlichen niederfrequenten Signale, der insbesondere zur Sbertra- gung von gegenüber den digitalen Signalen vergleichsweise sehr niederfrequenten Telemetriesignalen dient, mit eingangsseitiger und ausgangsseitiger Fernspeiseweiche, mit einem Impulsgenerator und mit auf die 3it- frequenz der digitalen Signale abgestimmten Stichlei- tungen, die dem Impulsgenerator unmittelbar vor- bzw. nachgeschaltet sind. Regeneratoren für digitale Sbertragungsstrecken mit KoaxialkÅabeln werden üblicherweise durch das für die Obertragung der digitalen Signale dienende Koaxialkabel ferngespeist. Zur Trennung des Fernspeisestroms von den Nutzsignalen ist deshalb am Eingang und am Ausgang des Regenerators jeweils eine Fernspeiseweiche vorgesehen, durch die eine Dämpfung des Nutzsignals bei niedrigen Frequenzen verursacht werden könnte. Aus diesem Grunde wird für die Ubertragung des Nutzsignals ein Leitungscode mit geringer spektraler Leistungsdichte bei niedrigen Frequenzen verwendet, beispielsweise der sogenannte AMI-Code. Durch eine derartige Codierung wird ausserdem der Schutz gegen Störungen, die durch Stockstrombeefnflussung oder Blitzschlag entstehen, verbessert. Da die tiefen Frequenzanteile bei diesem Code zur Informationsübertragung wenig beitragen, ist es möglich, ein zusätzliches, vergleichsweise niederfrequentes Signal in einem Fre quenzbereich zu übertragen, der frequenzmäBig oberhalb des Durchlassbereichs der Fernspeiseweichen für den Fernspeisestrom uiid unterhalb der wesentlichen Signalanteile der Nutzsignale liegt. Bei einem Ubertragungs- system für digitale Signale mit Nitraten oberhalb von 500 MBit/s wird der Frequenzbereich für das zusätzliche vergleichsweise niederfrequente Signal zweck mässigerweise bei etwa 600 RRz gewählt. In diesem Frequenzbereich können ohne wesentliche Störung des utz- signals sowohl trägerfrequenzmässig umgesetzte Telemetriesignale als auch trägerfrequenzmässig umgesetzte Sprachsignale, beispielsweise von Dienstkanälen, übertragen werden. Das zusätzliche niederfrequente Signal ist im Regenerator gesondert von den Nutzsignalen aufzubereiten, also beispielsweise zu verstärken und/oder über Melde- und Uberwachungseinrichtungen zu.fuhren. Dazu ist es nötig, empfangsseitig das zusätzliche niederfrequente Signal vom Nutzsignal zu trennen und sendeseitig das zusätzliche niederfrequente Signal dem regenerierten Nutzsignal zuzusetzen. Für die Zusammenkopplung von Signalen im Frequenzbereich von einigen 100 MHz ist die Verwendung von Richtkopplern bekannt. Da im vorliegenden Falle das anzukoppelnde Signal aber im Frequenzbereich von nur einigen 100 KRz liegt, ist die Verwendung eines Richtkopplers nicht möglich. Richtkoppler sind bekanntlich bei niedrigen Frequenzen nicht gut wirksam, da sie für diese niedrigen Frequenzen eine hohe Koppeldämpfung ergeben. Auch bei der Ankopplung der niedrigen Frequenzen über Koppelteiler oder Tiefpassglieder ergibt sich eine hohe Koppeldämpfung für das anzukoppelnde niederfrequente Signal, sofern eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Leitungen für die zusammenzukoppelnden Signale vermieden wird. Die Kopplung der niederfrequenten Signale wird weiterhin dadurch kompliziert, dass dem eigentlichen Impulsgenerator eingangsseitig eine Stichleitung für die Nutzsignale unmittelbar vorgeschaltet und eine weitere derartige Stichleitung ausgangsseitig nachgeschaltet ist. Diese Stichleitungen stellen für das niederfrequente Signal Kurzschlüsse dar. Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine Möglichkeit zu finden, ein zusätzliches vergleichsweise niederfrequentes Signal in einen Signalweg für hochfrequente Signale mit Schrittgeschwindigkeiten von einigen 100 NHz in einem Zwischenregenerator ein bzw. auszukoppeln. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in die Verbindung zwischen eingangsseitiger Fernspeiseweiche und Eingang des Impulsregenerators eine erste Koppelanordnung zur Auskopplung des niederfrequenten Signalwegs eingeschaltet ist, das in die Verbindung zwischen dem Ausgang des Impulsregenerators und der ausgangsseitigen Fernspeiseweiche eine zweite Koppelanordnung zur Einkopplung des niederfrequenten Signalwegs eingeschaltet ist und dass beide Koppelanordnungen jeweils einen in den Signalweg für die digitalen Signale eingeschalteten und auf die Frequenz der niederfrequenten Signale abgestimmten Schwingkreis enthalten, an den der niederfrequente Signalweg angekoppelt ist. Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemässen Lösung ist neben dem sehr geringem Aufwand der Verzicht auf aktive Bauelemente, also beispielsweise eine zusätzliche Fernspeiseleistung verbrauchende Verstärkerschaltung. Als weiterer Vorteil ergibt sich die vielseitige Einsetzbarkeit, da es mit der erfindungsgemä3en Anordnung möglich ist, verschiedenartige, auf einem niederfrequenten Träger aufmodulierte Signale, ein bzw. auszukoppeln. Eine besonders einfache Möglichkeit zur Ankopplung des niederfrequenten Signalweges an den auf die Frequenzder niederfrequenten Signale abgestimmten Schwingkreis ergibt sich dadurch, dass als Schwingkreis ein Parallel- chwingkreis vorgesehen rist, an den der niederfrequente Signalweg induktiv angekoppelt ist und dass der Parallel resonanz -irkwider stand des Schwingkreises gleich dem Wellenwiderstand des angeschlossenen Kabel ist. Von besonderem Vorteil ist dabei die Möglichkeit, über die induktive Ankopplung den Parallelresonan2-TSirk- widerstand des Schwingkreises enzustellen und so *lellenwidersrnndssprünge in Verbindungskabel und damit R;flexionen des niederfrequenten Signals zu vermeiden. im Hinblick auf die hohen Frequenzen des Nutzsignals st eine Variante der Erfindung zweckmässig, bei der die Schwingkreisinduktiv}tät durch eine Leitungsdrossel gebildet ist. Eine wegen des Fehlens von spannungsfesten Kondensatoren besonders vorteilhafte Lösung für einen Regenerator der eingangs erwahnten Art ergibt sich durch die Kombination der Massnahmen nach den Patentansprüchen 4 bis 6. Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemässen Regenerators und Fig. 2 ein hinsichtlich der Koppelanordnungen detaillierteres Schaltbild eines erfindungs- gemässen Regenerators. Das Prinzipschaltbild nach der Fig. 1 zeigt eine Ubertragungsrichtung eines Zwischenregenerators für digitale Signale, die vom Kabel K1 zum Zwischenregenerator übertragen werden und vom Kabel K2 von diesem Zwischenregenerator zu einer Endstelle oder einem nächsten Zwischenregenerator übertragen werden. Die beiden Kabel K7, K2 dienen gleichzeitig zur Ubertragung der Fernspeiseleistung für den Zwischenregenerator. Mit den Endanschlüssen der Kabel K1 bzw. K2 ist eine eingangsseitige bzw. ausgangsseitige Fernspeiseweiche FW1, FW2 verbunden, ausserdem sind die AuBen- leiter der beiden Kabel über eine Leitung KM miteinander verbunden. Auch die äusseren Masseanschlüsse der beiden Fernspeiseweichen sind über eine Leitung RM miteinander verbunden. Die Fernspeiseweichen selbst sind in der älteren Anmeldung P 31 22 084.3 näher beschrieben. Mit dem ersten Ausgangsanschluss der eingangsseitigen Fernspeiseweiche FWI ist eine erste Koppelanordnung TSA zur Auskopplung des niederfrequenten Signalweges verbunden, der zweite Ausgangsanschluss dieser Fernspeiseweiche ist mit dem Bezugspotential des Regenerators R und mit einem zweiten Eingangsanschluss der ausgangsseitigen Fernspeiseweiche FW2 verbunden. Im vorliegenden Fall sollen über den zusätzlichen niederfrequenten Signalweg niederfrequente Telemetriesignale übertragen werden. Diese Telemetriesignale werden auf ein bestimmtes Kanmando hin von dem durch dies es Kommsmdo aktivierten Regenerator in den niederfrequenten Signalweg eingespeist. Die Telemetriesignale beinhalten dabei Informationen über die in den Regeneratoren ermittelte Bitfehlerrate, die beispielsweise durch Zahlung von Coderegelverletzungen in den Regeneratoren ermittelt wird. Die Erzeugung der Telemetriesignale ist in einer älteren Anmeldung P 31 09 059.1 näher beschrieben. Deshalb ist in der Fig. 1 nur der Eingangswiderstand TR der Telemetrieanordnung EST dargestellt, der Induktiv an den in der ersten Koppelanordnung TSA enthaltenen und auf die Frequenz der Telemetriesignale abgestimmten Schwingkreis angekoppelt ist. In der Telemetrieanordnung EST ist weiterhin ein Telemetrieverstärker TV mit dessem innenwiderstand TVR dargestellt, der die sendeseitig abzugebenden Telemetriesignale erzeugt und diese an eine zweite Koppelanordnung TSE abgibt. In die Verbindung zwischen erster Koppelanordnung TSA und Regenerator R ist eine erste, auf die Frequenz der zu übertragenden digitalen Signale abgestimmte Stichleitung SL1 eingeschaltet. Wegen des Potentialunterschiedes zwischen den beiden Anschlüssen der beiden Stichleitung ist diese am Ende nicht direkt sondern durch einen Kondensator CS wechselspannungsmässig kurzgeschlossen. Bei der Frequenz des Telemetriesignals ist die Impedanz der ersten Stichleitung deutlich unter 1 Ohm, so dass dieses praktisch kurzgeschlossen wird und Störungen des nachgeschalteten Regenerators damit ausgeschlossen sind. Der in die Eingangsleitung längsgeschaltete Parallelschwingkreis ergibt damit zusammen mit der quergeschalteten Stichleitung eine Frequenzbandweiche, durch die das Telemetriesignal und die digitalen Signale in einfacher Weise voneinander getrennt werden. Vom nachgeschalteten Regenerator ist eingangsseitig nur der Koppelkondensator CE und der Eingangswiderstand ER dargestellt, ausgangsseitig ist der Sendeverstärker RV dargestellt, der die regenerierten digitalen Signale an die zweite Koppelanordnung TSE abgibt, wobei zwischen Ausgangsanschluss und Bezugspotenbial des Regenerators eine zweite Stichleitung SL2 eingeschaltet ist. Da zwischen Ausgangsanschluss des Regenerators R und Bezugs potential beim Ausführungsbeispiel gleichspannungs mässig kein Potentialunterschied besteht, kann die zweite Stichleitung SL2 am Ende direkt kurzgeschlossen werden. Die zweite Koppelanordnung TSE entspricht in ihrem Aufbau völlig der ersten Koppelanordnung, die Ausgangssignale der Telemetrieanordnung EST werden induktiv an den Parallelschwingkreis angekoppelt und über diesen in den Ubertragungsweg für die digitalen Signale eingespeist. Mit dem zweiten Anschluss des Parallelschwingkreises der zweiten Koppelanordnung ist der erste Eingang der zweiten Fernspeiseweiche FW2 verbunden, die in ihrem Aufbau völlig der ersten Fernspeiseweiche FW1 entspricht und die Fernspeisepotential und Nutzsignal mit Telemetriesignal an den Innenleiter des zweiten Kabels K2 abgibt. Der in den Koppelanordnungen enthaltene Parallelschwingkreis ist im Hinblick auf geringe Dämpfung des hochfrequenten digitalen Signals unter Verwendung eines induktlvitätsarmen Kondensators und einer Spule mit geringer Kapazität der Windungen gegen Masse aufgebaut. Zusätzlich sind an diesen Schwingkreis induktiv mittels einer Koppelspule oder eines getrennten Sbertragers die Telemetrieschaltungen angekoppelt. Dadurch treten wegen der Wicklungskapazitäten des Koppelgliedes in der Ankoppel- anordnung zusätzliche Streukapazitäten auf, die sich bei hohen Bitfolgefrequenzen von einigen 100 MBit/s nicht nur durch ihre Tiefpasswirkung ungünstig bemerkbar machen sondern auch mit der Streuinduktivität des Ubertragers unerwünschte Resonanzen ergeben können. In der Fig. 2 ist in einer detaillierten Schaltung eine Weiterbildung des erfindungsgemässen Regenerators dargestellt, in der die Schwingkreisinduktivität der Koppelanordnungen mit Hilfe einer Koaxialleitung realisiert ist, die nach Art einer Leitungsdrossel auf einen Schalenkern aufgewickelt ist. An den Eingang E, der verglichen mit der Fig. 1 den Ausgang der ersten Fernspeiseweiche FW1 darstellt, ist der Innenleiter einer ersten koaxialen Leitung KL1 angeschlossen, wobei deren Aussenleiter auf dieser Seite der Leitung mit 3ezugspotential verbunden ist. Am anderen Ende Åa--;r ersten koaxialen Leitung KL1 ist der Innenleiter mit dem einen Anschluss der ersten Stichleitung SL1 und mit dem Eingang ER des Regenerators verbunden. Der andere Anschluss des Aussenleiters der ersten koaxialen Leitung KL1 ist über einen Kondensator Cl, der dem Schwingkreiskondensator entspricht, mit Bezugspotential verbunden. Dem Kondensator Cl parallelgeschaltet ist die Primärwicklung eines ersten ttertragers 01, an dessen Sekundärwicklung die Empfangseinrichtung ET für den niederfrequenten Signalweg, also die Empfangseinrich- tung der Telemetrieanordnung angeschlossen ist. Die Sendeseite des Regenerators nach der Fig 2 ist analog der Empfangsseite aufgebaut. An den Sendeverstärker RV des Re generators ist gegen Masse die zweite Stichleitung SL2 angeschlossen, ausserdem ist in die Verbindung zum Ubertragungskabel eine zweite koaxiale Leitung KL2 eingeschaltet Der Innenleiter dieses zweiten koaxialen Leitung ist auf der einen Seite mit dem Ausgang des Regeneratorverstärkers RV und auf der anderen Seite mit aem 2bertragungskabel verbundene auf der Regeneratorseite ist der A en- leiter der zweiten koaxialen Leitung <RTI ID=8.24> über einen zweiten Kondensator C2 nft Bezugspotential verbunden, wobei diesem zweiten Etondensator die Sekundärwicklung eines zweiten Ubertragers Ü2 parallelgeschaltet ist. An die Primärwicklung des zweiten Ubertragers ist die Sendeeinrichtung TA des niederfrequenten Signalweges, also der Telemetriesenaer, mit einem Innenwiderstand TR angeschlossen. Sowohl in der Empfangs- als auch in der Sende seite können die beiden Aussenleiteranschlüsse des koaxialen Kabels vertauscht werden. Die Kondensatoren C1 bzw. C2 bilden zusammen mit der Induktivität der als Leitungsdrossel wirkenden koaxialen Leitungen KL1, KL2 einen auf die Frequenz der Telemetriesignale abgestimmten Parallelresonanzkreis, der Wellenwiderstand der koaxialen Leitungen KL1, KL2 entspricht dem des Sbertragungskabels und der Fernspeiseweiche. Die An- bzw. Abkopplung der Signale erfolgt dabei mittels eines Ubertragers, dessen Hauptinduktivität gross gegenüber der Induktivität der koaxialen Leitungen ist und deshalb die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises nicht wesentlich verstemmt. Die Streukapazität der Leitungsdrossel sowie die Wicklungskapazität des Obertragers bilden eine Parallelschaltung zum jeweiligen Schwingreiskondensator, so dass eine Beeinflussung des hochfrequenten digitalen Signals nicht erfolgt. Im Hinblick auf die hohen Frequenzen des Nutzsignals wurde eine koaxiale Leitung mit niedrigen Verlusten sowie ein Schwingkreiskondensator mit niedriger Serieninduktivität sowohl ein- als auch ausgangsseitig gewählt. Untersuchungen an einem Aus fürrungsbeispiel haben dabei ausserdem ergeben, dass durch den über die koaxialen Leitungen KL1 bzw. KL2 fliessenden Fernspeisegleichstrom und die dadurch erfolgte Vormagnetisierung des verwendeten Schalenkerns kein wesentlicher Einfluss auf die -Dämpfung und Reflexion im Ubeftragungskanal für die niederfrequenten Signale erfolgt. Uber die Telemetrieeinrichtung ergibt sich ein Nebensprechweg für die hochfrequenten digitalen Signale. Zur Erhöhung der Dämpfung in diesem Nebensprechweg sind am Eingang und am Ausgang der Telemetrieeinrichtung Tiefpassglieder in Form von Durchführungsfiltern vorgesehen. 6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Regenerator für hochfrequente digitale Signale mit einem zusätzlichen niederfrequenten Signalweg, der insbesondere zur Ubertragung von gegenüber den aigitalen Signalen vergleichsweise sehr niederfequenten Telemetriesignalen dient, mit eingangsseiger und ausgangsseitiger Fernspeiseweiche, mit einen Impuls- regenerator und mit auf die Bitfrequenz der digitalen Signale abgestimmten Stichleitungen, die dem Impulsregenerator unmittelbar vor- bzw. nachgeschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, dass in die Verbindung zwischen eingangsseitiger Fernspeiseweiche (FW1) und Eingang des Impulsregenerators (R) eine erste Koppelanordnung (TSA) zur Auskopplung des niederfrequenten Signalwegseeszitet ist, das in die Verbindung zwischen dem Ausgang des Impulsregene- rators (R) und der ausgangsseitigen Fernspeiseweiche (Fr2) eine zweite Koppelanordnung (TSE) zur Einkopplung des niederfrequenten Signalwegs eingeschaltet ist und dass beide Koppelanordnungen jeweils einen in den S1- gnalweg für die digitalen Signale eingeschalteten und auf die Frequenz der niederfrequenten Signale abge stimmten Schwingkreis enthalten, an den der niederfrequente Signalweg angekoppelt ist. 2. Regenerator nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass als Schwingkreis ein Parallelschwingkreis vorgesehen ist, an den der niederfrequente Signalweg induktiv angekoppelt ist und dass der Parallelresnanz-Wirkwiderstand des Schwingkreises gleich dem Wellenwiderstand des angeschlossenen Kabels ist. 3. Regenerator nach Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ScAlwingkreis- induktivität durch eine Leitungsdrossel gebildet ist 4. Regenerator nach Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Ausgang der eingangsseitigen Fernspeiseweiche (FW1) der Innenleiter einer auf einen Schalenkern aufgewickelten Koaxialleitung angeschlossen ist und an dieser Verbindungsstelle der Aussenleiter der Koaxialleitung (KL1) mit Bezugspotential verbunden ist, dass der andere Anschluss des Innenleiters des Koaxialkabels mit dem einenAnschluss einer ersten Stichleitung (SL1) und mit dem Eingang (ER) des Regenerators verbunden ist, dass der andere Anschluss des Aussenleiters des Koaxialkabels (KL1) über einen ersten Kondensator (C1) und die Sekundärwicklung eines ersten Ubertragers (Ü1) mit Bezugspotential verbunden ist und dass die Primärwicklung des ersten Ubertragers (21) mit einer Empfangseinrichtung (ET) für den niederfrequenten Signalweg verbunden ist. 5. Regenerator nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mit dem Ausgang des Impulsregenerators (R) eine zweite Stichleitung (SL2) und der eine Anschluss des Innenleiters eines zweiten auf einen Schaienkern aufgewickelten Koaxialkabels (KL2) verbunden ist, dass der andere Anschluss des Innenleiters mit einer ausgangsseitigen Fernspeiseweiche (FW2) ver bunden ist, dass der Aussenleiter des zweiten Koaxialkabels (KL1) an der der zweiten Fernspeiseweiche benachbarten Seite mit Bezugspotential und an der anderen Seite über einen zweiten Kondensator (C2) und die dazu parallelgeschaltete Sekundärwicklung eines zweiten Uber- tragers (Ü2) mit Bezugspotential verbunden ist und dass die Primärwicklung des zweiten Ubertragers (U2) mit einer Sende einrichtung des niederfrequenten Signalwegs verbunden ist. 6. Regenerator nach Ansprüchen 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aussenleiteran- schlüsse des koaxialen Kabels vertauscht sind.

Inventors: WENDT, PETER, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: H04B3
IPC codes: H04L25, H04B17