Taschenbuch der Fernmelde-Praxis 1973 [1 ed.] 3794902076

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taschenbuch der fernmelde

praxis 1973 Herausgeber

Heinz

Pooch

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SIEMENS

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Das neue 15-kHz-Tonübertragungssystem von Siemens verbessert die Qualität der Übertragung über große Entfernungen. Endlich ist es möglich,

in Berlin stereo und live mit dabeizusein, wenn vom »Alten Peter« Münchener Volksweisen erklingen. Durch das neu eingerichtete Sternnetz der Deutschen Bundespost mit einem TF-Koppelfeld in Frankfurt kommen jetzt auch Hi-Fi-Freunde in ganz Deutschland auf. ihre Kosten. Ein neues Sternnetz für Hörfunkübertragungen ersetzt das alte Maschennetz. Jedes Studio kann über den »Tonstern Frankfurt« ohne Umsetzung in die NF-Lage mit jedem anderen Studio

Ton-Sternnetz

oder mit mehreren zugleich verbunden werden. Die ankommenden und abgehenden Leitungen werden in einer bestimmten Zwischenfrequenzlage verbunden oder verzweigt. Alle Vorgänge werden mit einem Fernschreiber in einen Kleincomputer eingegeben, der das Koppelfeld steuert und überwacht. In wenigen Monaten wird die ARD einen Siemens-Prozeßrechner einsetzen. Er kann die Wünsche der

Rundfunkanstalten selbsttätig koordinieren,

steuert das Koppelfeld über den Kleincomputer und nützt das Leitungsnetz maximal aus. Die Geräte und Personal einsparende Automatisierung des Ton-Programmaustausches ist eine richtungsweisende Entwicklung von Siemens.

mit TF-Koppelfeld von Siemens

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Berlin hört München — stereo und live

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taschenbuch der fernmelde praxis

1973 Herausgeber Ing. (grad.) Heinz Pooch, Darmstadt

Fachverlag Schiele & Schön GmbH 1 Berlin 61, Markgrafenstraße 11

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Pooch

11

Verantwortlich für die Redaktion: Ing. (grad.) Heinz Pooch 61 Darmstadt, Nieder-Ramstädter Str. 186a (06151) 49 137 Telefon: Redaktionsmi°arbeit: Ing. (grad.) Günter Glaeser, Darmstadt-Arheilgen, Hebbelstr. 3 Mitarbeiter

des

„taschenbuch

der

fernmelde-praxis

1973“

Ing. (grad.) Hans Blankenbach, Gundernhausen, Spessartstr. Ing. (grad.) Volkert Buhr, Darmstadt, Pupinweg 31 Ing. (grad.) Herrmann Cassens, Darmstadt, Pupinweg 23 Ing. (grad.) Wilfried Gerfen, Darmstadt, Wickopweg3 Ing. (grad.) Jürgen Haag, Darmstadt, Pupinweg 15 Ing. (grad.) Ulrich Hartmann, Darmstadt-Arheilgen, Hebbelstr. 3 Ing. (grad.) Philipp Henß, Darmstadt, Pupinweg5 Ing. (grad.) Jörg Heydel, Hähnlein, Industriestr. 6 Ing. (grad.) Arthur Hutz, Zwingenberg, Annastr.55 a Ing. (grad.) Heinz Jendra, Hergershausen, Odenwaldstr. 17 Ing. (grad.) Gerd Jeromin, Darmstadt, Pupinweg 26 Dr. Rudolf Kaiser, Darmstadt, Soderstr. 45 Dipl.-Ing. Dieter Kirchhoff, Darmstadt, Bartningstr., 20 Ing. (grad.) Walter Schlier, Worfelden, Rheinstr. 59 Dr.-Ing. Karl-Otto Schmidt, Darmstadt, Oppenheimer Str. 3 Ing. (grad.) Werner Simon, Darmstadt, Bartningstr. 10 Ing. (grad.) Dieter Theml, Darmstadt, Pupinweg 5 Ing. (grad.) Manfred Wenzel, Darmstadt, Wiener Str. 70

Für die in diesem Buch enthaltenen Angaben wird keine Gewähr hinsichtlich der Freiheit von gewerblichen Schutzrechten (Patente, Gebrauchsmuster, Warenzeichen) übernommen. Auch die in diesem Buch wiedergegebenen Gebrauchsnamen, Handelsnamen und Warenbezeichnungen dürfen nicht als frei zur allgemeinen Benutzung im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung betrachtet werden. Die Verletzung dieser Rechte ist im Rahmen der geltenden Gesetze strafbar und verpflichtet zu Schadenersatz. ISBN ©

3 7949 0207 6

1973 Fachverlag Schiele & Schön GmbH 1 Berlin 61, Markgrafenstraße 11 Telefon-Sammelnummer: 03 11 / 251 60 29 Druck: R. Schröter, 1 Berlin Printed in Germany

12

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14

Inhaltsverzeichnis Entwicklungstendenzen der Fernmeldetechnik, Zukunftsprobleme der Teilnehmerversorgung (R. Kalser)

„3-3

Einige Voraussetzungen für das Bildfernsprechen (K. O. Schmidt) ........:22.2eeesereeenene rennen nenn ennnen Allgemeine technische Voraussetzungen ........:.u-220Technische Daten der Übertragungswege .............. Wirtschaftliche Voraussetzungen ..........2222unecsancee Kabelkanäle

in Sonderbauweise

(W. Gerfen)

Kabelkanäle über Brücken ............-cesereererenenenn Kabelkanäle in Bergsenkungsgebieten ................ Kabelkanäle mit Einrichtungen zum Schutz darin geführter Kabel gegen atmosphärische Entladungen ..., Kabelkanalbauweisen ohne Aufbruch der Erdoberäche

Trassenfestlegung für Kabelkanäle aus PVC-Rohren (W. Gerfen) .........22eceeseseeerennsenennenenensernnnanenn Kabelkanalfeldlänge .............2ecnerseeeeeerneeren een Einmündung der Kabelkanäle in Kabelschächte ...... Kabelkanaltrassen in Kreuzungs- und Einmündungsbereichen von Straßen ...........-.r22ccnunensanenennene Verzweigen von Kabelkanälen ...........c22- 22220000 Unterbringung der Kabelkanalanlagen im StraßenKÖLDET ....ceeunenseeneneeeneenennennen essen ennnnsnenennnnn Fernmeldeinstallation

in Gebäuden

(A. Hutz)

..........

Installationskabel und -drähte ... Installationseinrichtungen ............-2cccnerasn. Einführungen mit Ortsanschlußleitungen .. Herstellen von Endstellen-Leitungen im Innern

der

Einbaubeispiele

Ge-

Gebäude

119 124 126

....... Kerneneessassenesuessnnesennensnenssnenennn für

die

Fernmeldeinstallation

bäuden ........... FR Überspannungsschutz und Erdungen Schutz gegen Beeinflussung und Das Anschließen von Endstellen

in

113—149

130

Kensnuenensensnen ..........r0.: en

Gefährdung .. . ........seeseessenencree

15

Prüfgeräte

für

Voraussetzungen

die

Wählsterneinrichtung

für

das

Einsatz der Prüfgeräte

Prüfkonzept

von

(J. Haag)

......ceeeeeeeeeeseneenesnnonennne

Aufgaben der Prüfgeräte ...... Allgemeines zum Prüfkonzept ....... Aufbau und Konstruktion der Prüfgeräte Funktion des Prüfgeräts Nr. 27 Funktion des Prüfgeräts Nr. 28 .. Funktion des Prüfgeräts Nr. 29 Unterhalten

4/20

...........zer020.

Wählsterneinrichtungen

. ...

(J. Haag)

150—163 150 151 152 152 153 154 157 161 164—182

Aufbau, Abnahmeprüfung und Übernehmen von Wählsterneinrichtungen ....scsersanseeneonsuneennneneneen nenn Technische Überprüfung .......eeseesenenseennneenennnnn Instandhalten .....22ecocessarenonunsoenesanunenannennenne Instandsetzen ...ceecesuneenessnenen seen nennen Versand von austauschbaren Bavgruppen

165 176 176 179 182

Die Fernsprechentstörungsstelle als kundenorientierte Dienststelle (W. Simon) ......sereseessecssunanenenenennen

183—200

Aufgaben und Organisation ........:2seensessennnenunennn Die kundenorientierten Arbeitsabläufe in Fernsprechentstörungsstellen .........2se@esesnseeeensonersssnrenennn Dämpfungsund Stabilitätsprobleme im nationalen Fernsprechnetz (G. Jeromin) ...... Mernnuenenenennnennese

183 186

201—222 202 205 208

Die Bezugsdämpfung .........ceesssaseeeseneensnnnnnnnnn Die Struktur des Fernsprechnetzes ........... Die Stabilität einer Fernsprechverbindung ............ Der Einfluß der Betriebsarten mit und ohne Entdämpfung auf die Gestaltung der Endleitungskette .........Verwendete Abkürzungen .....cccseessncnneeronsnnnnene

216 219

Die Welterentwicklung der Schaltglieder der Fernvermittlungstechnik (Inland) (D. Kirchhoff) ................

223—243

Entwicklungsphasen der Fernvermittlungstechnik Technisch-betriebliche Forderungen für die Weiterentwicklung der Schaltglieder ..........@n2ssonosunueone Die Leitungs- und Gabelsätze ................. erennennee Schaltglieder für Leitweglenkung und Verzonung .... Einsatzbereich ...........222scecnssersesneree Kensoruneoren

18

223 226 231 237 242

Sichere Kabelwege Nachrichtenkabelanlagen müssen betriebssicher und dem wachsenden Bedarf

anzupassen sein. Unvermeidbare Mantelbeschädigungen dürfen sich nicht

auswirken — bei Kabelriß muß schnell und mit geringsten Aufwand Abhilfe geschaffen werden können. Siemens bietet für diese Fälle ein ideales Konzept:

Kabel mit »innerer Sicherheit« Kein Kabelmantel ist unverletzbar;

Muffenmontage mit dem Schraubenschlüssel?

Doch jetzt gibt es Kabel mit »innerer Sicherheit«: gefüllte PE-Schichtenmantelkabel von Siemens. Bei Mantelschäden kann sich keine Feuchtigkeit mehr im Kabelinneren ausbreiten. Mit dem Ausgraben

Klernmuffen für Nachrichtenkabel ausgedient. Denn jetzt kann mit dem Schraubenschlüssel montiert werden. KunststoffKlemmuffen sind korrosionsfest und außerdem stabil, deshalb ohne zusätzliche Schutzmuffen im Erdreich einsetzbar.

unbrauchbar gewordener Kabelstücke ist

es deshalb vorbei. Falls auch Adern beschädigt wurden: Schadensstelle freilegen, Adern reparieren, mit Klemmuffe verschließen.

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anbringen, zuschrauben.

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Nachrichtenkabeltechnik von Siemens

N 3172016

die Folgen einer Beschädigung sind bekannt.

Geräte für: Fernsprechverkehrsuntersuchungen (I) Untersuchungen der Verkehrsgüte — (U. Hartmann)

— ..

244-266

Merkmale der Verkehrsgüte .......20esasnsenensersnonne Verkehrsbeobachtung ........zeessneseeesunenerannnnenne .

244 245

Probeverbindungen

258

...........2ssuusssneronnerseneneeasen

Versuchsvermittlungsstellen gesteuerten Ortswählsystem

1

mit dem elektronisch (H. Blankenbach) ......

Überblick über das Systemkonzept Überlegungen

zur

Einführung

Bedienungsrechner

des

uaeensunsenesnnennnnn EWSO1

267—294

267

............

286

......2..reesereeeenn sn enenn nen ernennen

288

Versuchsvermittlungsstelle

München

Stuttgart ..............r.00..-

291

Versuchsvermittlungsstelle

Darmstadt

292

Versuchsvermittiungsstelle

Planung

(H. Jendra)

und

Aufbau

von

63

.........un....-

.................-

EDS-Vermittlungsstellen

...2ecereeeeseneeenauneneenennnensnnenennenreeen

Konfiguration

289

295—313

......uceeruesnnenenenernenensenssnnennenene

295

Für die Anschaltung von Leitungen unerläßliche Zusatzeinrichtungen .........zcreaseneneenenensensesennnenne

299

Belegung Aufbau

der

von

Verkabelung

EDS-Schränke

EDS-Anlagen

............csscneensnnensnn

303

..........::2scseessseeeneennene

306

..........easeseneermesnsenenenesenennnne nenn

308

Belüftung,

Klimatisierung

309

Bemessung

einer

310

EDS-VSt

Datenfernverarbeitung

(H. Cassens)

..........2222c0000.

Aufgaben des Fernmeldewesens bei der DFV Datenfernverarbeitungssysteme Datenfernverarbeitungsverfahren Anwendungen der DFV ..........:-2eeseeesersuersorenene WT-Ersatzschaltverfahren

(M. Wenzel)

.....crccuercnn.

WT-Ersatzleitungen .......2neeuneenerseernenenenennen ern WT-Ersatzschaltverfahren ...... Pe Ausführung und Aufbau der Umschalteeinrichtungen Datenübertragungsmeßtechnik

(W. Schlier)

....... wenn

Problemstellung .......2c22essensnessorennensenennnannenen Telegrafentypische Messungen .....:2eess0senornennennne Fernsprechtypische Messungen ..........-2z2e0snseen000.

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314— 326 314 317 320 323 327—348 329 333 345 349-371 350 352 361

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bei der DBP

Messungen (J.Heydel)

eingeführten

...

372—387

372

Meßinstrumente

373

an Antennen der Fernsehfüllsender .......-.czeoscssonsonsssnusnenesennnn anne nnen

388—404

Meßverfahren ........:.:2enveneeserresenerseersenenanenne Technischer Ausblick .........vessserneeeenternennnnnenen

391 403

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Die Die Der

der

Antennentechnik

(P. Henß)

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Anpassung ...........saenssasesuessensesennnnanannn nee Grundform der Antenne .... Dipol ................ Kerueseunenereneenennunne

405 413 414

Richtwirkung .........occaesesssusessensueresnesse anne une GEewimn .2.2.2.22sneeeeesennenssnesensssnnneenesentaneneneee Allgemeine Begriffe ...........c2rsarrsenseeneenaeenenenne

417 422 423

‚Polarisation und Strahlungswiderstand ................ "Strahlungsdiagramme .......2c22cseeeesennsenenenen nenn

Prüfzeilen Prüfzeile Prüfzeile Prüfzeile Prüfzeile Beispiele

im

Fernsehübertragungsbetrieb

Bezugsquellen-Nachweis

20

(V. Buhr)

..

17 ....22..... Keesnsennessenenessesenunesnnesane . 18 ........2eeenensunusonsanenrsnneesnensnennennnn 330 .........2eeuneerneeneneennanenne 331 .......ceernauesenennernen .. für Prüfzeilenauswertung der

Nachrichtentechnik

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die

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Überblick

über

Gebiete

der

großen

die weltweite „Zukunft

des

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meldewesens“" läßt klar erkennen, daß hier der Schwerpunkt ausgesprochen auf der Seite der Übertragungstechnik im Weitverkehr liegt. Hier kann über die spektakulären Fortschritte der Technologie berichtet werden, über breite und ultrabreite neue Übertragungsmedien, wie das Hohlkabel oder die Lichtfaser, über Modulationsverfahren, die es gestatten, bis zu vielen Tausend Fernsprechkanäle raumund kostensparend zu einem einzigen Bündel zusammenzuInformation

auf weiteste

Entfernungen

ohne

wesentliche Einbußen an Qualität zu übertragen. Hier lassen sich leicht große Ersparnisse nachweisen, wenn es nur gelingt, die Breitbandmedien richtig aufzufüllen; hier lassen sich imposante Netze entwerfen, die so ökonomisch arbeiten, daß der einzelne Fernsprechkanal „fast nichts“ mehr kostet; ja sogar Kanäle höherer Bandbreite, wie einer des 5-MHz-Bildfernsprechens, werden im Bereiche der „Magie der großen Zahl“ ohne weiteres erschwinglich. Hier lassen sich noch Erfindungen machen, Vorschläge ausarbeiten, Pläne erstellen, die „modern“, „fortschrittlich“, „zukunftsträchtig“ oder „progressiv“ sind, die auch Benutzergruppen ansprechen, die bisher nicht zum Zuge kamen. Hier lassen sich neue Teilnehmerdienste erkennen, die in ihren

Möglichkeiten

weit

über

die

technisch-betrieblichen

Gegebenheiten bisheriger Dienste hinausgehen, und die geeignet sind, ganz neue Kommunikationsbereiche zu eröffnen, sei es auf dem Gebiete der Mensch-Mensch-Beziehungen, dem der höheren Organisierbarkeit im volks- und betriebswirtschaftlichen Sektor oder auf dem der totalen Information des Individuums und der Gesellschaft.

23

Entwicklungstendenzen Kein Wunder also, daß die weltweite Sekundär- und Tertiärliteratur fast überquillt von Publikationen aus der Perspektive des Nachrichten-Weitverkehrs. Publizistisch fast unterentwickelt dagegen erscheint ein anderer Teilbereich des Fernmeldewesens, der ebenso wichtig ist wie der genannte, der seit eh und je als ein Stiefkind

der

Forschung

und

Entwicklung

angesehen

wer-

den muß, obwohl gerade hier die größten Anstrengungen erforderlich wären, die höchste Denk- und Planungsarbeit investiert werden müßte. Das ist der Bereich der peripheren Netze einschließlich der Teilnehmerleitungen. Gewiß ist hier in der Entwicklung von Kabeln und Komponenten viel getan worden, vor allem um den ständig wachsenden

Bedarf

an

Anschlußleitungen

zu

befriedigen;

jedoch

spielt sich dies alles mehr oder weniger unter der publizistischen Oberfläche ab, denn der Fernsprechdienst ist bei aller Würdigung seiner Bedeutung zu „trivial“, nicht progressiv genug, als daß die Öffentlichkeit viel Lust hätte, Kenntnis von derartigen Aktivitäten zu nehmen. Warum aber wird nicht etwas mehr über die technischbetrieblichen Möglichkeiten geschrieben, auf welche Weise die

Signale

neuartiger

Dienste

der

nahen

und

ferneren

Zukunft bis zum Teilnehmer gebracht werden können? Warum wird so offensichtlich die Problematik dieser peripheren Bereiche verschwiegen? Warum gibt es auch so wenig

sem

Die

wissenschaftlich-technische

Gebiete?

Gründe

dafür

sind

Untersuchungen

mannigfaltiger

auf

die-

Art.

Einer der wichtigsten dürfte wohl sein, daß es hier längst nicht soviele „Leckerbissen“ gibt, wie auf dem Gebiet der Weitverkehrstechnik, keine interessante Wissenschaft der Breitband-Medien, -Modulatoren und -Verstärker. Hier gibt es keinen imponierenden „Vielkanal-Verbesserungsfaktor“, der hohe System-Gewinne ermöglicht. Hier gibt es keine Statistik der großen Zahl, mit der so gut gezaubert werden kann. Hier gibt es keine spezielle Mathematik, die sich so eindrucksvoll publizieren läßt. Kein Wunder also, daß über diesen Bereich der Peripherie so erstaunlich we-

24

Teilnehmerversorgung nig

geschrieben

wird:

der

Autor,

sei

es

Wissenschaftler

oder Techniker, findet wenig Neues, wenig Berichtenswertes, der Leser, auch der technisch aufgeschlossene, findet nichts Interessantes, Ein zweiter wichtiger Grund für die publizistische Zurückhaltung liegt wohl in der Unüberschaubarkeit der wirtschaftlichen

Seite,

besonders

der

finanziellen

Konsequen-

zen. Auf dem Gebiete der Weitverkehrstechnik hält sich jeder Planer, jeder Wissenschaftler für befugt und kompetent, Aussagen über Kosten und Wirtschaftlichkeit seines Zukunftssystems zu machen. Zahl und technischen Umfang der Systemkomponenten kann man in einer Stückliste festlegen,

Kostenabschätzungen

auf

Grund

Gegenwartssystemen

sind möglich,

men

bei

einen mehr

Quotienten

zu

bilden,

oder

mit

um

weniger

dem

hohe

der

Erfahrungen

an

und so braucht man

präsumtiven

„Vollbelegung“

nur

Gebührenaufkom-

des

Wirtschaftlichkeit

Systems

zu

eine

errechnen.

Alle solche Möglichkeiten entfallen im Peripheriebereich. Hier gibt es keine Erfahrungswerte für neuartige Dienste, weder für neue Ortskabel noch für ihre Planung, weder für

die

flächenhafte

„Quellfunktion“

neuer

Teilnehmer

noch

für

eine geeignete Verkehrstheorie, weder für die Strategie der Netzauslegung noch für die Problematik der Finanzierung. All das muß für neue Dienste (z. T. aber auch für das stark wachsende Fernsprechteilnehmernetz) neu erarbeitet werden; eine allumfassende Theorie kann kaum erwartet werden. Kein Wunder also, daß hier publizistische Zurückhaltung geübt wird; zum Teil wohl auch deshalb, weil manche schöne optimistische Wirtschaftlichkeitsrechnung im Weitverkehrsbereich durch Belastung mit peripheren Finanzierungsproblemen

ihren

Glanz

einbüßen

würde.

Ein dritter Grund liegt wohl in der außerordentlichen Schwierigkeit und Schwerfälligkeit der Planung peripherer Netze. Während beispielsweise ein Hohlkabelnetz zwischen den großen Fernmeldezentren der Bundesrepublik (die ja durch topologisch-ökologische Gegebenheiten von vornherein festliegen) schnell geplant, ja bei Sicherstellung der Mittel

ziert

sogar

werden

schnell

kann,

und

ist

doch

etwas

zukunfts-vernünftig

Entsprechendes

im

verifl-

Teil-

25

Entwieklungstendenzen nehmerbereich nicht möglich. Wo werden beispielsweise die Teilnehmer eines zukünftigen Bildfernsprech-Dienstes wohnen? Wie wird man das 1-MHz- oder das 10-MHzSignal

zu

ihnen

bringen?

Wie

wird

die

flächenhafte

Quell-

funktion für diesen Dienst aussehen? Vorwiegend private oder vorwiegend kommerzielle Anschlüsse? Vorwiegend City, Wohngebiete, Stadtrand, Vorort-Eigenheime, Ballungszentren? Wie wird die Entwicklung der Einnahmequellen des präsumtiven Kunden aussehen, um ihm die Teilnahme an einem sicher kostspieligen Dienst zu ermöglichen? Welche Konjunktur-, Stabilitäts-, Undulations- oder Regressionseinflüsse sind hier zu erwarten? Welchen Anteil des Gesamt-Investitions-Haushaltes des Unternehmens wird der neue Dienst in den nächsten Jahrzehnten in Anspruch nehmen dürfen? Fragen über Fragen; man hoffe ja nicht, etwa durch Markt-Analysen, durch OperationsResearch-Methoden oder durch Analogie-Überlegungen ‘oder Vergleich mit anderen Ländern allein mehr als befriedigende Teilantworten zu erhalten. Und nun das wichtigste:

Sollte

ein

bundesweiter

10-MHz-Bildfernsprech-

dienst im Jahre 1985 aufgenommen werden, so hätte die Entscheidung über Art, Umfang und Ausbau des Peripherienetzes 1970 gefallen sein müssen, die Planung dafür 1965 begonnen haben müssen. Gründe genug, um schon an diesem Beispiel die publizistische Zurückhaltung zu verstehen; kein Grund aber, um sich,

nicht

wenigstens

einige

Gedanken

über

die

Zukunft

natürlich

der

alte

peripherer Netze zu machen. Ausgegangen werden soll dabei von einigen Überlegungen über das Angebot an (alten und neuen) Teilnehmerdiensten, mit denen schon in absehbarer Zukunft gerechnet werden kann. Um nicht ins Uferlose zu geraten, sollen dabei nur die wichtigsten Dienste berücksichtigt werden. Am

Anfang

der

Betrachtung

steht

und

doch immer neue und zukunftsträchtige Fernsprechdienst. Durch seine hohe „Menschenbezogenheit“ stellt er nicht nur für die Gegenwart und nähere Zukunft das Rückgrat des elektrischen Nachrichtenwesens dar, sondern er wird zweifellos auch über die nächsten Jahrzehnte hinweg seine hohe Bedeutung beibehalten. Seine Haupteigenschaft besteht im

28

Teiinehmerversorgung unmittelbaren, nichtverzögerten gegenseitigen Austausch von Informationen und Argumenten, sowie in dem hohen Anteil von „suprainformatorischem“ Nachrichteninhalt, der es über die reine „Bit“-Übermittlung hinaus ermöglicht, beispielsweise die Identität des Gesprächspartners sowie dessen feine Gemütsregungen klar zu erkennen. Nachteilig beim Fernsprechen wirken sich allein Sprachbarrieren sowie (beim Sprechen über größere Entfernungen) die Zeitschranke aus, da im Normalfall beide Partner anwesend sein müssen. Es kann kein Zweifel daran bestehen, daß der Fernsprechdienst in den nächsten Jahrzehnten an Umfang wei-

ter stark zunehmen wird. Zieht man, was bei diesem welt-

weit bekannten Dienst erlaubt ist, bei einer quantitativen Vorhersage die Erfahrungen der Länder heran, die einen gewissen zeitlichen Vorlauf gegenüber der Bundesrepublik haben

(beispielsweise

Schweden

oder

die

USA),

so

kommt

man bei Anwendung eines mathematisch-statistischen Modells ähnlich einer logistischen Kurve zu Wachstums-Faktoren, die für das Jahr 2000 zwischen 3 und 5 liegen. Es soll hier nicht der Versuch gemacht werden, einen solchen Faktor genauer zu bestimmen oder ihn auch nur zu interpretieren; dazu müssen in eine Vorhersagekurve geeignete

volkswirtschaftlich-ökometrisch geführt

werden.

Unsere

Frage

gesicherte

an

dieser

Parameter

Stelle

lautet

einein-

fach: mit welchen technischen Mitteln und mit welchen Planungsmethoden will man einer solchen Lawine neuer Anschlüsse Herr werden?

Diese Frage erscheint um so berechtigter, als allgemein bekannt ist, daß es schon heute auch unter Ausnutzung aller Investitionsmöglichkeiten und unter Berücksichtigung der Planungs- und Fertigungskapazität von Verwaltung bzw. fernmeldetechnischer Industrie kaum möglich erscheint, die Warteschlangen abzubauen, geschweige denn starke, sich immer noch steigernde Zugänge zügig zu realisieren (denn der Wendepunkt der Vorhersagekurve ist wahrscheinlich noch nicht überschritten!). Ist denn die klassische Technik in den peripheren Netzen, besonders im Ortskabelbereich, überhaupt noch in der Lage, einen derartigen Zuwachs abzufangen? Kann ein Kabelstrang im

27

Entwicklungstendenzen Zentrum einer Stadt noch verdrei- oder vervierfacht werden? Oder ist das vielleicht gar nicht nötig, wenn man annehmen kann, daß die „neuen“ Anschlüsse vorwiegend im Randgebiet einer Stadt, vielleicht sogar in einer neuen „City“ oder in einern Neubaugebiet gebraucht werden, was dann eine Vorherschau-Planung wesentlich vereinfachen würde? Es hat sich gezeigt, daß derartige optimierende Annahmen nur in Ausnahmefällen zutreffen. Der Normalfall sieht anders aus. Bezeichnet man auf einer Karte die Lage eines existierenden privaten Hauptanschlusses durch einen Punkt, so werden neu hinzukommende Anschlüsse mit hoher Wahrscheinlichkeit in unmittelbarer Nähe dieses Punktes einzutragen sein. Der Grund dafür liegt darin, daß infolge

des

steigenden

Wohlstandes

immer

mehr

Bevölke-

rungsanteile die Neigung verspüren, am Fernsprechen teilzunehmen, Kreise, die sich in Hinsicht auf Einkommensverhältnisse den Jetzt-schon-Teilnehmern quantitativ, nicht qualitativ

annähern

werden.

Wenn

in

einer

bestimmten

Hausgemeinschaft vielleicht jetzt nur ein Arzt oder ein Vertreter einen Hauptanschluß hat, so werden in naher Zukunft auch ein Industriemeister und ein Lehrer, später auch ein „kleiner“ Angestellter und endlich noch der Rentner und die Witfrau dazukommen, von Zweitanschlüssen für Arzt und Vertreter ganz abgesehen. Es stehen, daß bei privaten Neuanschlüssen,

Hauptteil

des

Zuwachses

Damit

kehren

darstellen

werden,

scheint festzudie wohl den

echte

Struk-

turänderungen durch Neusiedlungsgebiete, bei welchen eine höchst erwünschte „Sonderplanung“ möglich sein würde, absolute Ausnahmen sein werden. Im Normalfall muß mit der oben geschilderten „flächenlinearen Quellfunktion“ gerechnet werden. wir

zu

der

recht

deprimierenden

Ausgangs-

situation zurück: die vorhandenen Anlagen des peripheren Netzes müssen „überall“ mit dem erwähnten Zuwachsfaktor erweitert werden. Alle anderen Hypothesen, die einen bequemen

halten

Tatsache

28

Ausweg

einer

muß

aus

genaueren ins

Auge

der

Klemme

Überprüfung

gesehen

zu

werden.

bieten

nicht

schienen,

stand.

Dieser

.

Teilnehmerversorgung Es ist die Frage zu untersuchen, ob es außer der bedarfsproportionalen Vermehrung der bestehenden niederfrequenten Anschlußtechnik (die in manchen Stadtkernen

heute

schon

ihre

Grenzen

hat)

nicht

Möglichkeiten gibt, neue Anschlüsse dabei denken an:

noch

andere

technische

zu erstellen. Man

kann

Multiplex-Technik (Frequenz oder Zeit) bis zum Teilnehmer bzw. bis zum Haus oder Gebäudekomplex, Integration des relativ schmalbandigen Fernsprechsignals in ein Breitbandsystem, welches ohnehin in der Zukunft gebraucht wird, vorausgesetzt natürlich, daß dieses unter Einschluß der Fernsprech-Wirtschaftlichkeit auch zumindest kostendeckende Gebühren sichert, d.h. den Rückfluß der investierten Mittel sicherstellt. Relativ gut bekannt sind die technisch-betrieblichen Möglichkeiten der Kurzstrecken-Multiplex-Technik. Sowohl im Frequenz-Multiplex (Trägerfrequenzsysteme) als auch im Zeit-Multiplex (PCM-Systeme) sind zuverlässige Geräte entwickelt

worden

und

verfügbar;

ihr

einziger

Nachteil

liegt darin, daß sie z. Z. im Vergleich mit 0,6- oder 0,4-mmKupfer oder -Aluminium-Anschlußleitungen zu teuer arbeiten; erst bei Entfernungen über 8 bis 15 km würde ein Wirtschaftlichkeits-Schnittpunkt erreicht werden. Ihr Einsatz wird sich daher zunächst auf ausgesprochene Sonderfälle beschränken müssen. Eine weitere Art, periphere Leitungen mehrfach, wenn auch nicht gleichzeitig auszunützen, besteht in der möglichst weitgehenden Anwendung verkehrstheoretischer Möglichkeiten, z.B. darin, die letzten Wahlstufen soweit es geht zum Teilnehmer hin vorzuschieben. Auch unter Ausnutzung

der

Tatsache,

daß

„neue“

Teilnehmer

mehr

und

mehr „Wenigsprecher“ sein werden, kann über eine gewisse Grenze nicht hinausgegangen werden; moderne Planungen mit vorgeschobenen Konzentratoren tragen dem schon weitgehend Rechnung. Eine grundlegende Besserung der Situation kann damit nicht erreicht werden. Sehr schwierige komplexe Probleme wirft die Frage auf, ob nicht vielleicht die Integration des Fernsprechens in eine „höhere“ Einheit hinein alle Nahverkehrsschwierigkeiten

28

Entwicklungstendenzen mit einem Schlag lösen könnte. Da das Fernsprechen einen „bidirektionellen“ Dienst darstellt, d.h. einen solchen, der am selben Ort und zur selben Zeit einen „Sender“ und einen „Empfänger“ benötigt (man kann auch Quelle und Senke sagen), wäre eine echte Integration auch nur in einen entsprechenden bidirektionellen Breitbanddienst möglich Zwei hypothetische Dienste der Zukunft kämen hier in Frage: ein Breitband-Daten-Dienst und das Bildfernsprechen. Über das letztere wird noch zu berichten sein, Soweit heute schon übersehen werden kann, wird sich der überwiegend größte Teil der Datendienste, was den Teilnehmer anbelangt, auf Fernsprechleitungen oder solchen noch geringerer Bandbreite abwickeln; Modems geben die Möglichkeit einer sehr elastischen Ausnutzung der Teil-

nehmerleitung.

Ein

Breitband-Daten-Dienst

Maße

dem

Fernsprechdienst

wird,

soviel

scheint festzustehen, sowohl gegenüber dem Datendienst über Fernsprechleitung als auch in noch weit höherem gegenüber

ein

ausgesprochener

Minoritäten-Dienst sein und bleiben; eine volle Integration wird allein schon aus diesem Grund entfallen müssen. Dazu kommt, daß ein Breitbanddaten- Z weirichtungsbetrieb selbst wieder eine Minderheitslösung sein wird. Gleiche oder ähnliche Argumente können wohl auch für die Ablehnung der Integration des Fernsprechens in einen hypothetischen Bildfernsprechdienst herangezogen werden. Auch hier lassen sich für absehbare Zeiten Verhältniszahlen größer als 1:100 (auf 100 Fernsprechteilnehmer kommt ein Bildfernsprechteilnehmer) kaum unterstellen, so daß eine allgemeine Integration nicht möglich erscheint. Dazu käme die betriebsnahe Forderung, den Sprechkanal vom

Bildkanal

möglichst

zu

trennen,

um

eine

hohe

Zuver-

lässigkeit der wichtigen akustischen Grundinformation beizubehalten, eine Forderung, die einer totalen Integration widerspricht. Ohne auf die spezielle Problematik des Bildfernsprechens näher einzugehen, soll an dieser Stelle nur darauf hingewiesen werden, daß verglichen mit dem Fernsprechen einem Mehraufwand an Kanalkapazität (Bandbreite und Störabstand) von mehr als etwa dem Fünfzigfachen (ge-

Eı)

Teilnehmerversorgung mittelt

über

Fern-

und

Gebührenmehreinnahme

Nahbereich)

von

nur

höchstens

eine

dem

„zumutbare“

Fünf-

bis

Zehnfachen gegenübersteht. Man kann nicht daran zweifeln, daß mit Bildfernsprechkanälen ein Breitbandsystem zwar leicht voll belegt, kaum aber je wirtschaftlich gemacht werden kann. Dieser hypothetische Zukunftsdienst soll deshalb hier nicht weiter betrachtet werden, zumal er auch durch Integration mit anderen Diensten keine zusätzliche Rechtfertigung finden dürfte. Zu wesentlich anderen Ergebnissen bei der Betrachtung des Grundproblems kommt man, wenn man den Begriff der Integration nicht wie oben als enge, fast untrennbare Verbindung zweier verschiedener Nachrichtensysteme auffaßt, sondern wesentlich weiter etwa im Sinne der „ge-

meinsamen Benutzung von Leitungen oder Netzen“. kann die Forderung der bidirektionellen Äquivalenz

Hier ent-

fallen, und man könnte beispielsweise untersuchen, ob nicht die schon für die nähere Zukunft geplanten Leitungsnetze für ein Kabelfernsehen auch dem Fernsprechen im Ortsbereich nutzbar gemacht werden können. Damit wird ein neuer wichtiger Dienst der Bundespost angesprochen. Im

Gegensatz

zu

verschiedenen

Projekten

von

„Gemein-

schaftsantennen-Anlagen“, die vorwiegend auf privatwirtschaftlicher Basis und unkorreliert miteinander in verschiedenen Gemeinden vorangetragen wurden, sollte das Projekt „Kabelfernsehen“ von vornherein als typischer Dienst der

Bundespost

angesehen

werden.

Wenn

auch

schon

wegen

der an Zahl immer mehr zunehmenden tragbaren FernsehEmpfänger (Portables) das jetzige Funk-Fernsehen in den Frequenzbereichen, vor allem denen um 200 MHz und denen zwischen 470 und 800 MHz nach wie vor Bedeutung behalten wird, erfordern Frequenzökonomie, Vollversorgung der Bevölkerung zusätzlich zur Beseitigung der Antennenwälder eine möglichst weitgehende Verkabelung auch auf dem Gebiete der Fernsehversorgung. Dazu kommt die Möglichkeit, über geeignete Kabelnetze weit mehr als die bisherigen drei Programme übertragen zu können, ungestört und in gewissem Sinne auch frei wählbar.

3

Entwicklungstendenzen

m

.

‘

Das Kabelfernseh-Projekt der DBP befindet sich zur Zeit noch im Stadium der Vorplanung; dabei müssen nicht nur die technischen Möglichkeiten, sondern auch alle Varianten einer Betriebsregelung und einer finanziellen Realisierbarkeit geprüft und gegeneinander abgewogen werden. Eine solche Prüfung muß sehr sorgfältig erfolgen, nicht nur aus dem Blickwinkel eines Unternehmens heraus, die ihr volkswirtschaftliches Mandat peinlich genau mit den beschränkten finanziellen Gegebenheiten abstimmen muß, sondern auch wegen der engen Verflechtungen mit berechtigten Interessen anderer Verwaltungen und Organisationen (z.B. der Rundfunkgesellschaften) und denen privater Unternehmen. Aus diesem Grunde soll hier keine Vorschau über die eine oder andere Lösungsform gewagt werden; uns interessiert hier nur die Prüfung der Möglichkeit einer partiellen Integration des Fernsprechdienstes in diesen neuen Dienst; eine rein technische Frage, deren Behandlung

nichts

vorwegnimmt.

Stellt man

sich die Aufgabe,

der bekannten Qualität nehmer zu bringen, so

mehr

als drei Fernsehkanäle

in einer Richtung hin zum Teilscheidet eine normale Fernsprech-

leitung aus. Man muß ein Netz von Sonderleitungen schaffen, als deren wohl bekanntester Vertreter sich das Koaxialkabel anbietet. Es wird In einer Hochqualitätsausführung vor allem im Trägerfrequenz-Weitverkehr verwendet; hier treten die Kostenanteile für das Kabel selbst zurück. Anders bei einem peripheren Netz, bei dem höchstwahrscheinlich der Teilnehmer finanziell hinzugezogen werden muß. Eine preisgünstige Lösung, unter Verzicht auf hohe Qualität (Dämpfung!) ist anzustreben; dazu kommt die Forderung nach höchster Betriebsrobustheit (Vollisolation des Innenleiters). Eine

solche

Koaxialtube

kleiner

Abmessungen

(Innen-

leiter-Durchmesser etwa 1,5 bis 2,5 mm) wird bei einer Impedanz von 60 oder 75 Ohm eine Dämpfung von über 100 dB/km aufweisen, wobei man als Bereich der Übertragungsfrequenzen natürlich einen solchen auswählen wird, der einem Teilbereich handelsüblicher Fernsehempfänger entspricht, um eine hohe Kompatibilität zu er-

32

Teilnehmerversorgung reichen. Versuche zeigten, daß es möglich sein wird, auf einern solchen Kabel wesentlich mehr als drei Programme zu übertragen; ihre Zahl (bis hinauf zu 12) geht dann natürlich stark in die Geräuschbilanz bzw. den Verstärkerabstand ein. Ohne genauere Überlegungen anzustellen, kann man annehmen, daß es mit diesem vereinfachten Koax-Kabel möglich

sein

wird,

mehrere

hundert

Meter

ohne

Verstär-

kung zu überbrücken, so daß die Verhältnisse in einem größeren Gebäude beherrscht sein dürften, selbst wenn man noch einen Verlust von mehreren dB für die notwendige Entkopplung der Anschlußdosen in Rechnung stellt. Auf das Heranbringen des Multiplex-Signals (z.B. 12 TVKanäle in geeigneter Trägerung) über weite Entfernungen soll hier nicht eingegangen werden; hier werden wahrscheinlich größere, dämpfungsarme Koaxialtuben (etwa 30 dB/km) und geeignete Verstärker Verwendung finden. Es taucht die Frage auf, ob wirklich ein Koax-Kabel erforderlich ist, oder ob es nicht einfachere, vielleicht billigere Übertragungswege gibt, die im vorliegenden Falle den gleichen Zweck erfüllen. Man denke z.B. an erdsymmetrische Doppeladern (geschirmt oder nicht) oder an noch einfachere Konstruktionen. All das erscheint innerhalb eines Gebäudes durchaus möglich; eine Entscheidung wird letzten

Endes

wohl

auf

der

Kostenseite

liegen.

Ob die Verwendung der Glasfaser für den genannten Zweck möglich oder günstig ist, erscheint fraglich, einmal Möglichkeiten und Begrenzungen dieses neuen Übertragungsmediums, zum andern deshalb, weil die Übertragung eines breiten Frequenzbandes unterhalb von 1GHz eine wegen der z.Z. noch unzureichenden Information über mehrfache Demodulation auf der Teilnehmerseite erforderlich

machen

würde,

was

weder

zur

Einfachheit

Wirtschaftlichkeit beitragen dürfte. Auf schwerwiegenden Nachteil der Glasfaser eingegangen werden. Nachdem

nun

für

Breitbandmedium, axialkabels

unser

etwa

zur Verfügung

2 Fernmelde-Praxis

in

Denkexperiment

Form

eines

noch

zur

einen weiteren soll später noch ein

geeignetes

verbilligten

steht, soll untersucht

werden,

Ko-

in

33

Entwickiungstendenzen welcher Form es im Innern einer Wohneinheit verlegt und zugänglich gemacht werden kann. Um durch die große Vielfalt der architektonischen Möglichkeiten nicht abgelenkt zu werden, stellen wir uns das vereinfachte Modell eines BüroHochhauses oder einer Wohnmaschine der Zukunft wie folgt vor. Ein Würfel von 10 x 10x10 (Meter) werde unterteilt in 10 Geschosse der Höhe 1m. Jedes Geschoß enthalte 10x10

=

100

Zimmer

in

gleichmäßiger

Verteilung

(Korri-

dore werden vernachlässigt), und in jedem Zimmer sei je ein Anschluß für Fernsprechen und für Kabelfernsehen vorgesehen. Das ergibt im ganzen je 1000 Anschlußdosen, ein Wert, der keineswegs als utopisch anzusehen ist; es zeigt sich aber, daß die Ergebnisse unserer Überlegungen auch für kleinere Einheiten ihren Wert behalten. Wie groß sind die Leitungslängen der beiden Teilnetze? Das Koaxialnetz für das Kabelfernsehen bräuchte im Prinzip nur aus einem einzigen Leitungszug zu bestehen, der von einer Anschlußdose zur nächsten führt, wobei entkoppelnde Dämpfungsglieder dafür sorgen, daß die Extremfälle (Leerlauf und Kurzschluß) das Gesamtsystem nicht wesentlich beeinflussen. Am Ende müßte diese Leitung reflexionsfrei abgeschlossen sein; man könnte sich ebenso gut eine endlose Ringleitung vorstellen, die so innerhalb begrenzter Frequenzbereiche einen „zweiten Äther“ bildet, an den sich die Einzelgeräte mit kleinen Empfangsantennen ankoppeln. Die Länge der Modell-Ringleitung beträgt bei günstiger Führung rund 1200 m. Bei besserer Annäherung an die Wirklichkeit (Hochhaus mit 3,5m Geschoßabstand und 3,5 x 3,5m Zimmerabmessungen) ergibt sich eine Leitungslänge von mehr als 5km; ein Betrieb mit dem billigen Koax-Kabel und ohne Verstärker ist also nicht möglich. Man wird mehrere Parallelstränge benötigen, vielleicht je einen für eine Etage (oder sogar zwei oder mehr, wenn man keine zu großen Unterschiede der Nutzpegel an den Anschlußdosen zulassen will), die je an stärkere koaxiale Steigleitungen angeschlossen sind. Wahrscheinlich wird darüber hinaus je ein Etagenverstärker benötigt werden. Diesem Ringnetz für den Breitband-Einrichtungsbetrieb steht ein absolutes Sternnetz für den ZweirichtungsFernsprechbetrieb

34

gegenüber.

Hier

gibt

es

keine

Möglich-

\

Teilnehmerversorgung keit der Leitungsersparnis, denn jeder der 1000 Teilnehmer muß im Rahmen der verkehrstheoretischen Möglichkeiten die gleiche Chance haben, zu einem Gespräch zu kommen, wobei darüber hinaus der Begriff des Fernmeldegeheimnisses (Nebensprechen) enger auszulegen ist als im Falle eines Versorgungsnetzes. Es ergeben sich so starkbündlige Steigleitungen (900...100 Doppeladern), minderstarke Bündel zu den einzelnen Geschoßzeilen (90...10 bzw. 50...10) und schwache Bündel zu den Anschlußdosen (5...1). Bei optimaler Leitungsverlegung kommt man auf rund 10 000 m Adernlänge im Modell, auf rund 35 000 m im 3,5-mHaus, zu Maximallängen von rund 20m im Modell, von 70 m im reellen Haus. Die beiden Grundtypen der Netzgestaltung wurden etwas genauer dargestellt, um etwas Material zur Beantwortung unserer früher gestellten Frage zu erhalten: ist eine Inte-

gration (im weiteren Sinne, d.h. reine Leitungs-Mitbenutzung) von Fernsprechen und Kabelfernsehen sinnvoll? Zweier Betriebsarten, denen wir nur ein Gemeinschaftliches unterstellen, nämlich die Flächenversorgung der Zukunft, d.h. in jeder Wohneinheit je ein Anschluß. Eine komplette Mitbenutzung führt zu zwei Extremlösungen des Problems: entweder paßt sich das Kabelfernsehen an die Netzstruktur des Fernsprechens an oder umgekehrt

Einen

der

erste

das

Fernsprechen

hohen

Grad

Lösungsweg.

Koaxialnetz

als

von

reines

an

die

des

Kabel-TV.

Unwirtschaftlichkeit

Verlangt

Sternnetz

man, mit

daß

einem

das

zeigt

sofort

Breitband-

Vereinigungs-

punkt am Gebäudeeingang ausgeführt wird, so ergibt sich eine Verzehnfachung der Gesamtleitungslänge; da aber auch eine verbilligte Breitbandtube wesentlich teurer sein wird als eine 0,4-mm-Leitung (von Problemen der SpleiBung u.ä. ganz abgesehen), wird ein solches leitungsintegriertes Netz wahrscheinlich sogar mehr kosten als getrennte Netze. Auch die Bildung von Geschoßsternpunkten (und

Verwendung

von

Geschoß-Konzentratoren

anstelle

eines Gebäude-Konzentrators) wird die Sachlage nicht sehr verbessern. Allerdings bildete hier das Multiplexproblem des Fernsprechens keine großen Schwierigkeiten: alle

2*

35

Entwicklungstendenzen Fernsprechapparate enthielten den gleichen Modulations-Demodulationszusatz (zwei Einzelträger bei FM, gleiche Plätze im Pulsrahmen bei PCM); das entsprechende gilt für Sternpunkt bzw. Konzentrator. Leitungsmäßig einfacher, dafür aber gerätemäßig viel komplizierter und aufwendiger sind die Lösungswege bei der zweiten Variante: Verwendung einer einzigen Ringleitung auch für das Fernsprechen mit 1000 Teilnehmern. Hier müßte außer der souveränen Ausnützung verkehrstheoretischer Möglichkeiten (Vielsprecher, Wenigsprecher) zum

Zwecke

Konzentration

der

Frequenzersparnis

stattfinden;

speziellen Möglichkeiten (PCM) sind im Gange.

genauere

digitaler

eine

weit

vogeschobene

Untersuchungen

der

Modulationsverfahren

Diese Überlegungen enthalten noch weitgehende Vereinfachungen; z.B. ist nicht auf die Notwendigkeit der Übertragung

von

Gleichstromimpulsen

für

Zwecke

des

Rufs,

des Wählens, der Nebenstellentechnik sowie auf Mikrofonspeisung und Erdung eingegangen worden. Um hier zusätzliche Hilfskanäle zu erhalten, kann man an koaxiale oder erdsymmetrische Mehrfachsysteme denken (z.B. Doppeloder Vierfach-Tuben, Quads o.ä.). In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß ein GlasfaserKabel, so bestechend es auf den ersten Blick als schon in der Einzelfaser breitbandiges Bündelvielfach-System imponiert, dadurch viel verlieren würde, wenn man für die obigen Zwecke jeder Faser eine Kupfer-Begleitader zuordnen müßte. Selbst wenn noch genauer zu untersuchen wäre, ob es nicht zwischen den beiden geschilderten Extremallösungen etwas günstigere Kompromiß-Zwischenlösungen gibt, so kann

man

doch

schon

jetzt

feststellen,

daß

es

sehr

schwie-

rig, wenn nicht unmöglich sein wird, eine wirtschaftlich tragbare Vereinigung der Einzelnetze der beiden so grundverschiedenen Betriebszweige der Fernmeldetechnik zu erreichen: des Individual-Zweirichtungs-FernsprechWählbetriebs und des Kollektiv-Einrichtungs-Versorgungsbetriebs des Kabelfernsehens. Daß hier die Bandbreite nicht ausschlaggebend ist, erkennt man schon

36

Teilnehmerversorgung daraus, daß für die Erstellung eines neuen Fernsprechanschlusses einschließlich der technischen Einrichtungen ein Betrag zwischen 4000 und 5000 DM aufgewendet werden muß, während offensichtlich nur ein kleiner Teil der Fernsehgebühren ausreicht, um dort den technischen Betrieb sicherzustellen. In noch höherem Maße gelten solche und ähnliche Überlegungen für ein Universal-Breitbandnetz, das man sich gern als Endlösung der ferneren Zukunft vorstellt. Hier werden mit komplizierten Frequenz- oder besser Zeitfiltern aus ein und derselben Anschlußdose die verschiedenartigsten Signale entnommen: solche für den Fernschreiber oder das Bildtelegrafengerät, solche für Fernsprechen und mittelschnelle Daten und solche für schnelle Daten und visuelle Systeme, wie ein optisches Faksimile, das Kabelfernsehen mit

60

Kanälen

(die

meisten

abrufbar) und schließlich wiederholen: die meisten

daraus

von

Speichern

beliebig

das Bildfernsprechen. Um es zu dieser Zukunftsprojekte sind in

ihrem hard-ware-Systemanteil heute schon realisierbar, auch der Weitverkehrsanteil am zugehörigen Netz ließe

sich

einigermaßen

unübersteigbare

wirtschaftlich

finanzielle

erstellen,

Schranke

peripheren Netzanteile, vor allem die Ortsmerleitungen, die unerschwinglich sind und weder sind es die Millionen Kilometer an adern oder, wenn man diese einsparen will, von individuellen die verschiedenen

richtung

was

darstellt,

aber

das

sind

eine

die

und Teilnehbleiben. EntSpezialkabeldie Millionen

Modulatoren und Demodulatoren (je für Dienste!), die dann der Teilnehmerein-

zugeordnet

werden

müssen.

Dem gegenüber stehen meist völlig unzureichende „zumutbare“ Gebühren, die nicht einmal die Betriebskosten decken werden; der Wille der Kunden, eine Eigenfinanzierung vorzunehmen, kann kaum je unterstellt werden. Eine

Ausnahme

bewährten lich Daten

wird,

abgesehen

von

den

bekannten

Diensten (Telex und Fernsprechen über F-Leitungen), wahrscheinlich

und

einschließdas Kabel-

fernsehen sein, das nur deshalb relativ ökonomisch zu erstellen und zu betreiben sein wird, weil es die beiden Hauptgründe für Unwirtschaftlichkeit nicht enthält: In-

37

Entwicklungstendenzen dividualverkehr (d.h. die Wählbarkeit des Partners) und Zweirichtungsverkehr. Es könnte mit seinen Möglichkeiten noch ausgebaut werden: Elektronische Zeitung, Breitbanddaten-Zustellung

von einem

Speicher)

und

(nach

z.B.

telefonischem

Abruf

visuelle Fernüberwachung.

Auf diese beiden Dienste sollte sich die Aktivität der Deutschen Bundespost konzentrieren. Das Fernsprechnetz sollte mit allen Mitteln ausgebaut und perfektioniert werden, da es nicht nur für seinen eigentlichen Zweck, sondern in hohem Maße auch geeignet ist, anderen Diensten nutzbar gemacht zu werden (Daten, Telegrafie, evtl. auch Schmalband-Bildfernsprechen). Hier sollten alle Anstrengungen

unternommen,

alle

Mittel

eingesetzt

werden.

Alle

anderen erwähnten Dienste sollte sich eine auf Sparsamkeit bedachte Verwaltung oder Betriebsgesellschaft nicht leisten, selbst nicht auf Druck von außen hin, es sei denn, daß einem bestimmten Dienst eine so hohe volkswirtschaftliche Bedeutung zuzumessen ist, daß seine Finanzierung Sache des Bundes wird.

Eins aber soll nicht übersehen werden: mit einfachen, wenn auch noch so einleuchtenden Überlegungen ist es nicht getan; nur gründliche, intensive Studien, besonders der Peripherie-Probleme,

können

Planungsvarianten

decken, die es vielleicht doch gestatten, einen oder anderen Stelle zu erzielen.

Ersparnisse

auf-

an der

Bildternsprechen

Einige Voraussetzungen für das Bildfernsprechen Bearbeiter: 1. Einführung

und

K.O.Schmidt

Übersicht

Auf der Hannover-Messe im Mai 1967 wurde bereits ein Bildfernsprechgerät vorgeführt [4). Diese Tatsache und auch die inzwischen fortgeschrittene Entwicklung dieses Nachrichtenzweiges berechtigen dazu, einige Betrachtungen über technische und wirtschaftliche Voraussetzungen des Bildfernsprechens anzustellen. Die durch das Bildfernsprechen erzielbare höhere Verständlichkeit stellt hohe, heute noch schwer erfüllbare Anforderungen an die Fregenzbandbreite der Übertragungswege des Weit-, Überregional- und Regionalverkehrs sowie des Anschlußleitungsnetzes. Mit einer baldigen Einführung dieses neuen Nachrichtenmittels kann daher mit Rücksicht auf die verhältnismäßig hohen Kosten für ein neues Übertragungsnetz nicht gerechnet werden. Erst durch eine Kombination mit anderen Nachrichtenarten, wie

z.B.

Drahtfunk, Zeitungen, bandigen

Datenübertragung,

lokales

Fernsehen,

Fernseh-

Faksimile-Übertragung von Nachrichten und wird die Wirtschaftlichkeit eines neuen breit-

Übertragungsnetzes

verbessert

werden

können*®.

Dabei sollen in erster Linie das 625-Zeilen-Bild im 5-MHzBand und daneben das 250-Zeilen-Bild im 1-MHz-Band betrachtet werden. Die allgemeinen technischen Voraussetzungen für eine gute Übertragung des Bildfernsprechens sind eine von der Bildgröße und dem Betrachterabstand abhängige Bildschärfe sowie der für ein klares Bild erforderliche Geräuschabstand. Für den akustischen Bereich ist eine möglichst hohe Verständlichkeit erwünscht, die bei ungünstigen

Übertragungsbedingungen * Die Schwierigkeiten der ersten Kapital behandelt.

allerdings

durch

das

Teilnehmerversorgung

gleichzeitig wurden

im

39

Entwicklungstendenzen übertragene Bild spürbar verbessert wird. Die Anforderungen an die Übertragungswege sind durch die notwendigen technischen Daten der Hohlkabeltechnik für den Weitestund Weitverkehr, der Koaxialkabeltechnik für den Weit-, Bezirks- und Ortsverkehr, der Richtfunktechnik sowie der Rundfunaktechnik

zu

erfüllen.

Die

Anschlußleitungstechnik

ist in ihrem Aufbau ebenfalls an die neuen des Bildfernsprechens anzupassen.

Gesichtspunkte

Es liegt nahe, die für das Einführen dieser neuen Aufgaben sich ergebenden wirtschaftlichen Voraussetzungen in die Betrachtungen mit einzubeziehen, wobei man z. Z. noch auf Schätzungen für die voraussichtlichen Kosten der Übertragungswege und der Bildfernsprechgeräte

angewiesen

ist.

Mit

einer

Zusammenfassung

und einem Ausblick auf die kommenden Entwicklungen und einem ausführlichen Schrifttumsverzeichnis schließt die Arbeit.

2.

Allgemeine

technische

Voraussetzungen

21.Bildschärfe, Bildgröße und Betrachterabstand, Geräuschabstand und Verständlichkeit Der erhöhte Aufwand für die Übertragung des Bildfernsprechens läßt sich vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit nur vertreten, wenn durch die Mitübertragung des Bildes ein wesentlicher Gewinn an Verständlichkeit erreicht wird. Bei gegebener Bildgröße und festgelegtem Betrachterabstand soll die Bildschärfe ausreichen, um das Mienenspiel des anderen Gesprächsteilnehmers deutlich erkennen zu können. Zu diesem Zwecke muß man bis an die Grenze der Auflösungsfähigkeit des Auges gehen. Nach Zworykin beträgt die bis 1,5° (1

Auflösungsfähigkeit des menschlichen Auges !’ bis 1,5 Bogenminuten). Danach erhalten wir bei

einem Betrachterabstand von Im ein Verschwinden des Zeilenrasters für einen Zeilenabstand von 0,291 mm, bezogen auf eine Auflösungsfähigkeit von 1’. Eine noch stärkere rung

40

Verminderung der Zeilenhöhe bringt keine Verbesseder wahrnehmbaren Bildschärfe (Infor-

r

Bildfernsprechen mation), wenn ringert wird. Um

einen

der

Betrachterabstand

Überblick

über

die

nicht unter

verschiedenen

Im

ver-

möglichen

Bildformate und die dazugehörigen Betrachterabstände zu gewinnen, wird nachstehend von einer Auflösungsfähigkeit des menschlichen Auges von 1’ ausgegangen. Die Zeilenzahl aller Bildgrößen soll 625 betragen. (Die Begründung für die Zeilenzahl folgt in Abschnitt 2.2.) Die verschiedenen Betrachterabstände und Bildformate beim 625-Zeilen-Bild gehen aus Bild I hervor. Dabei ist der Betrachterabstand a zu rund dem 6fachen der Bildhöhe h angenommen entsprechend einem Betrachtungswinkel von +5° = 10%, cm

3 50 oo

PS D

>

.

2 0

o

20

0

60

0

0

TO WO —ı

10

180

200

220

ZW cm

Bild ı: Bildhöheh und Bildbreiteb (Querformat) oder b’ (Hochformat) sowie Bilddiagonale d abhängig vom Betrachterabstanda beim 625-Zeilen-Bild.

= 16-35;

b=%-.h,b

= 3/4-h;d

= Yh2+DB

Die erforderliche Bandbreite für alle diese Bildformate ist zu 5MHz angenommen. Legt man eine Übertragungsbandbreite von 1 MHz für ein 250-Zeilen-Bild zugrunde, so

4

Entwicklungstendenzen

mie m

3

n»

a0 ©

2

7 Bild 2: “=

2

3

456780

Dämpfung

Ver

0,4

2.345678

34

»

von sternverseilten Kabeldoppeladern und 0,6 mm Durchmesser,

- 10-3 mNp/km,o

2

2

—f

von

= 2x£f = Kreisfrequenz,

R'’ = max. Schleifenwiderstand in /km, C’ = max. Betr.-Kapazität in nF/km

ist der aus Bild

einhalbmal

so

1 ersichtliche Betrachterabstand

groß

anzusetzen,

um

den

etwa

Eindruck

zwei-

einer

guten Bildschärfe zu erhalten. Der Kanalabstand einschließlich des Frequenzbandes für Ton und Sprache sowie eines Sicherheitsabstandes ergibt sich beim 5-MHz-System zu 7 bzw. 8 MHz. Für

das

Bildfernsprechen

dürfte

im

allgemeinen

ein

For-

mat von 13cm X 17cm bei einem Betrachterabstand von 75 cm ausreichen, um den Eindruck eines scharfen Bildes zu erhalten. Wählt man ein Format mit derselben Bildhöhe von 13cm und verringert die Bildbreite z.B. auf ®/ı der Bildhöhe (b = 9,4 cm), so bleibt der Betrachterabstand von 75cm erhalten. Der Aufwand an Frequenzbandbreite vermindert sich jedoch entsprechend, da sich die zu übertragende Bildpunktzahl im Verhältnis 9,4 :17 verkleinert. Die Frequenzbandbreite beträgt dann 50,56 = 2,8MHz. Dazu kämen allerdings noch die Frequenzbandbreiten für Sprache und Musik und Sicherheitsabstand von rund 2 MHz. Mit

4

Bildfernsprechen ausreichender

stand

Faktor

a aus

6 (a =

der

Genauigkeit

Bildhöhe

6h)

ermitteln.

kann

h durch

man

Schaltet

den

Betrachterab-

Multiplikation man

über

mit

einen

dem

Tuner

einen üblichen Fernsehempfänger zu dem Bildteil des Bildfernsprechgerätes dazu, so erhält man bei einer Bilddiagonale von 63cm und einer Bildhöhe von 38cm den bekannten Mindestabstand des Betrachters von rd. 230 cm. Der

Geräuschabstand

(Bildrauschen)

für

das

mit-

übertragene Bild sollte aufgrund der bisherigen Erfahrungen in der Fernsehübertragungstechnik 30 dB nicht unterschreiten

möglichst

[1;2],

um die

einheitlich

Toleranzen

zu gestalten.

der

Übertragungswege

Die Verständlichkeit beim Bildfernsprechen ist, wie schon oben erwähnt, eine wichtige Voraussetzung für eine wirtschaftlich vertretbare Einführung dieses neuen Nachrichtenmittels. Nach dem heutigen Stand der Technik ist es in fast allen Fällen möglich, die auf den Übertragungswegen einfallenden Störungen so klein zu halten, daß eine Beeinträchtigung der Verständlichkeit beim Bildfernsprechen hierdurch nicht zu befürchten ist. Bei einer international empfohlenen maximalen Störleistung von 10000 PW bezogen auf den Pegel 0 (1mW an 600 Ohm) für den Bezugskreis von 2500 km ergibt sich ein Geräuschabstand für den Nutzpegel von mehr als 50dB beim Teilnehmer. Dagegen ist der im Geschäftsverkehr fast stets vorhandene Lärm durch Schreibmaschinen oder Bürogeräte nicht ohne weiteres zu vermeiden. Diese Geräusche erreichen sehr oft Werte, die den Nutzpegel sogar überschreiten können [10; 11]. In diesen Fällen ist die zusätzliche Übertragung des Mienenspiels des anderen Fernsprechteilnehmers außerordentlich wichtig. Auch wenn der andere Partner schwerhörig oder gar taub ist, ermöglicht das mitübertragene Bild erst eine brauchbare Unterhaltung. In einer Arbeit der NTZ im Jahre 1962 wurden die Meßergebnisse mitgeteilt, die sich beim Bildfernsprechen erzielen lassen [3]. Hiernach erhält man bei einem Nutzpegel von 80 dB und einem gleich hohen Störgeräusch einen Silbenverständlichkeitsgewinn ‘von 28°. Nach Untersuchungen von Fletcher und Galt ergibt sich bei einem Nutzpegel von 80 dB und einem Ge-

43

Entwickiungstendenzen räuschabstand von 0dB eine Silbenverständlichkeit von 18 %/. Fügt man hierzu den durch das mitübertragene Bild erzielten Gewinn von 28, so erhalten wir eine Silbenverständlichkeit von 46 u. Dies entspricht dann einer Satzverständlichkeit

von

93%

[12].

Selbst

bei

diesen

extremen

Werten der Störgeräusche ist daher noch eine gute Verständlichkeit beim Bildfernsprechen erzielbar. Hinzu kommt, daß bei den Übertragungen über ortsfeste Satelliten durch die Länge des Übertragungsweges von rd. 75 000 km eine Laufzeit von mehr als 250 ms eintritt, die, wie schon erwähnt, bei der Führung von Gesprächen zu einer Minderung der Silbenverständlichkeit führt. Man ist daher auch aus diesem Grunde gezwungen, Maßnahmen zu fördern, die eine Verbesserung der Silbenverständlichkeit ermöglichen. 22.

Zeilenzahl und die für die Übertragung notwendige Frequenzbandbreite

Die

Information

eines

Fernsehbildes

ist durch

die

über-

tragene Zeilenzahl und das Bildformat (quadratisch, Hoch-

oder Querformat) definiert. Aus der Zeilenzahl Z und dem Bildformat ergibt sich die Punktzahl. Nimmt man für ein flimmerfreies Bild eine Bildfolge von 25 Bildern/s an, so läßt sich die zur Übertragung notwendige Frequenzbandbreite berechnen. Als Ausgangsbeispiel diene ein Fernsehbild von 625 Zeilen mit einem Verhältnis der Breite zur Höhe von 4:3 (Querformat). Die zu übertragende Punktzahl läßt sich dann folgendermaßen berechnen: N=2-43-2.35 625 -4/3-625 25 Die

Punktfyoa

oder =

=

13 020 800.

Modulationsfrequenz

VY2 N

=

65:10°Hz

=

ergibt

sich damit

zu

6,5 MHz.

Unter Berücksichtigung der Verluste durch die Austastimpulse erhalten wir eine als Schachbrettfrequenz bezeichnete Modulationsfrequenz von !'yoa

=

1,5 MHz.

Diese große Frequenzbandbreite

44

wird heute

aus wirtschaft-

Bildfernsprechen lichen Gründen nicht übertragen. die Auflösung in der horizontalen mit

dem

Bandbreite

Faktor

von

0,66

5 MHz

(Kellfaktor)

aus.

Man verringert vielmehr Richtung (Zeilenrichtung) und

kommt

mit

einer

Der Kanalabstand der einzelnen Fernsehkanäle einschließlich des Frequenzbandes für die Übertragung von Sprache und Musik beträgt mit den erforderlichen Sicherheitsabständen in den Fernsehbereichen I und III 7MHz und im Bereich IV und V 8MHz [1; 2]. Für ein Bildformat mit dem Verhältnis Breite zur Höhe = 3:4 (Hochformat) ergibt sich die Punktzahl N zu N

= 625

- 3/4 - 625 - 25

=

7 340 000

und die Modulationsfrequenz fy„a zu: fMod

=

1/2 7,34

10°

=

3,67 MHz.

Als Kanalabstand erhalten wir einschließlich des Frequenzbandes für die Übertragung von Sprache und Musik und des erforderlichen Sicherheitsabstandes dann rd. 6,0 MHz. Obwohl für das Bildfernsprechen ein Bild mit Hochformat zweckmäßig erscheint, so spricht auch vieles für das Beibehalten des üblichen Breit-Formates, z.B. um Zeichnungen im Querformat zu übertragen, die Einheitlichkeit zu wahren, Gruppenbilder von Konferenzen zu übermitteln usw. Um das Problem möglichst vollständig zu erfassen, sei die Frage der Bildschärfe auch von einer anderen Seite betrachtet. Die beste Bildauflösung für das Großbild bietet heute das Kinobild. Es entspricht einer Zeilenzahl von etwa 1100 Zeilen. Das für ein Fernsehbild von 1215 Zeilen (= 3x 405 Zeilen) notwendige Frequenzband würde rd. das 4fache, d.h. 30 MHz gegenüber dem 625-Zeilen-Bild betragen. Auch für

die

Übertragung

einer

Schreibmaschinenseite

vom

For-

mat DIN A 4 benötigt man ein 1200-Zeilen-Bild. In England will man für das Fernsehkino eine Zeilenzahl von 2400 Zeilen vorsehen. Die erforderliche Frequenzbandbreite müßte dann 4x 30 = 120 MHz betragen. Nimmt man für das Bildformat beim Bildfernsprechen eine Bildhöhe von 13 (12,5) und eine Bildbreite von 4/3 -h =

45

x

Entwicklungstendenzen 17

(16,6)

cm

an,

so

ergibt

sich

ein

Betrachterabstand

von

75cm (siehe Bild 1). Man würde dann den Eindruck der gleichen Bildschärfe erhalten, wie bei dem jetzt üblichen Fernsehbild mit 63 cm Schirmdiagonale und einem Betrachterabstand

von

etwas

mehr

als

2m

(230 cm).

Aus physio-

logischen Gründen ist daher dem 625-Zeilen-Bild Bildfernsprechen der Vorrang einzuräumen.

beim

Das Anwenden eines breiten Frequenzbandes bietet auch große Vorteile, wenn man das Bildfernsprechen in ein Übertragungssystem einordnet, das neben dem Bildfernsprechen noch andere Aufgaben zu erfüllen gestattet, so z.B. ein Datenübertragungsnetz für Großbanken zu schaffen 39]. Sieht man z.B. ein Übertragungssystem vor, bei dem die Frequenzbandbreite einer bestimmten Nachrichtenart nicht so sehr ins Gewicht fällt, wie bei den heute zur Verfügung stehenden Übertragungswegen, so könnte man auch für das Bildfernsprechen das bisher übliche 625Zeilen-Bild anwenden. Es wäre dann möglich, das normale Fernsehgerät neben dem Bildfernsprechgerät mitzubenutzen und über einen Tuner für die anderen Zuschauer und Zuhörer mit anzuschalten. Man kann ferner die Bildfernsprechverbindung bei

einer

solchen

Schärfe

dazu

benutzen,

um

bei

Konferen-

zen, Sitzungen oder technischen Besprechungen z.B. detaillierte Zeichnungen mit ausreichender Schärfe zu übertragen. In diesern Zusammenhang wäre das „1215-Zeilen-Bild“ oder sogar das „2400-Zeilen-Bild“ in Sonderfällen diskutabel. Ferner würde die Bildfernsprechverbindung auch gestatten, über das geschaffene Bildfernsprechnetz z.B. Operationen einer größeren Kreis als bisher über weite Entfernungen zugänglich zu machen. In den USA Fernsehen“

beginnt man

unter

dem

in der letzten Zeit, ein „Lokales

Begriff

CATV

(Community

Antenna

Television) als Fernseh-Drahtfunk mit einem hohen Ko‚stenaufwand (über 100 Millionen Dollar/Jahr) einzuführen. Auch hier benötigt man ein neues Übertragungssystem großer Bandbreite [18].

46

Bildfernsprechen 23.

Anforderungen an die Übertragungswege für das 1-MHzund das 5-MHz-Band

Die Anforderungen des Bildfernsprechens erstrecken sich in erster Linie auf die zur Verfügung zu stellende Frequenzbandbreite. Der Geräuschabstand von mehr als 30 dB für das Bild und 50dB für das Gespräch dürfte nach dem heutigen

Stand

der

Technik

im

allgemeinen

eingehalten

werden können. Schwierig ist allein die Bereitstellung der notwendigen Frequenzbandbreite, um einige Hundert Bildfernsprechverbindungen gleichzeitig auf den Hauptachsen des Weitverkehrs herstellen zu können, Es liegt nahe, zunächst zu versuchen, mit dem vorhandenen Übertragungsnetz für das Bildfernsprechen auszukommen. Bei einer zur Verfügung gestellten Bandbreite von 1 MHz kann man bei gleichem Bildformat ein Bild von rd.

280

Bildes

Zeilen

übermitteln

ist dann

etwas

625-Zeilen-Bild.

Es

mehr

(625 :

als

benötigt,

um

um

als

V5).

Die

doppelt den

Unschärfe

so

groß

Eindruck

dieses

als

eines

beim gesto-

chen scharfen Bildes zu machen, etwas mehr als den doppelten Betrachterabstand gegenüber dem 625-Zeilen-Bild. Infolge der größeren Entfernung erscheint das Bild in Höhe und

Breite

jeweils

mehr

auf

die

Hälfte

verkleinert,

so daß trotz der scheinbaren Schärfe des Bildes viele Einzelheiten nicht mehr erkennbar sind. In welchem Maße ein solches

Bild

zur

Steigerung

der

Verständlichkeit

der

„schmalbandigen“

beitragen

kann, ist bis jetzt noch nicht untersucht worden. Sicherlich

wird

jedoch

auch

schon

bei

Art

des

Bildfernsprechens der Gesamteindruck eines Gespräches spürbar verbessert, ohne allerdings das Optimum beim 625Zeilen-Bild

zu

erreichen.

Bei

dem

heutigen

Stande

des

Übertragungsnetzes ist das 280-Zeilen-Bild (1-MHz-System) gegenüber dem 625-Zeilen-Bild (5-MHz-System) im Vorteil. Es wird jedoch später nach der Entwicklung breitbandiger Übertragungssysteme im Weitverkehr und herunter bis zum Teilnehmer voraussichtlich dem 625-Zeilen-Bild einmal weichen müssen. Das Schwergewicht der nachstehenden Betrachtungen soll daher bei den technischen Voraussetzungen des Bildfernsprechens mit einem 625-Zeilen-Bild

47

Entwicklungstendenzen liegen. Die hierfür gegebenen Zahlenwerte lassen sich dann ohne große Schwierigkeiten auch für das Bildfernsprechen mit einem 280-Zeilen-Bild umrechnen. Nach dem heutigen Stand der Technik könnte man mit’ einem 8-Tuben-Koaxialkabel des Typs 2,6/9,5 insgesamt 8-8 = 64 Bildfernsprechkanäle mit dem 625-Zeilen-Bild mit einem Verstärkerabstand von 3 km bei 60 dB Übertragungsdämpfung übermitteln (siehe Abschn. 3). Dies ist für den Weitverkehr zu wenig und zu kostspielig. Die z. Z. technisch einzig mögliche Lösung ist das noch im Versuchsstadium befindliche Hohlkabel [7; 8; 9]. Dieses vermag bei einer theoretisch verfügbaren Frequenzbandbreite von 300—30 = 270 GHz bei einem Außendurchmesser von rd. 80 mm 140x270 = 37800 Bildferngespräche amplitudenmoduliert zu übertragen. Nach dem heutigen Stand der Technik betragen die zur Verfügung stehenden Frequenzbandbreiten 100—20 = 80 GHz und die Zahl der möglichen Gespräche 11200. Die Verstärker könnten Abstände von 20 bis 30 km erhalten. Nimmt man an, daß zunächst eine Modulationsart (z.B. Pulscodemodulation, PCM) angewendet werden muß, die eine größere Bandbreite (z.B. die 12fache gegenüber dem

Original

würde

oder

man

gleichzeitig

der

Einseitenbandmodulation)

immerhin

übertragen

etwa

können.

tausend Diese

erfordert,

Bildferngespräche

Zahl

dürfte

voraus-

sichtlich auch dem später einmal zu erwartenden Verkehrsumfang genügen; denn es ist anzunehmen, daß selbst bei einem nicht allzuhohen Preis des Bildferngesprächs die Zahl der Bildferngespräche kaum mehr als 10% des Umfanges der normalen Ferngespräche betragen wird. 3. Technische

Daten

der

Übertragungswege

Nachstehend sind einige technische Daten lichen Übertragungswege angegeben. 31. Hohlkabeltechnik (Innendurchmesser D; = 70mm) —

48

Frequenzbandbreite

(z. Z.) 20 GHz...

für

10 GHz

die

mög-

Bildfernsprechen A —

=15...3

mm)

= 80 GHz,

Frequenzbandbreite

(später

voraussichtlich

erreichbar)

20...300 GHz (15... imm) = 280 GHz, Bandbreite des Bildfernsprechkanals beim 625-ZeilenBild = 7 (8) MHz, Zahl der Bildfernsprechkanäle bei Amplitudenmodulation im Band von 20...100 GHz 11 000, Zahl der Bildfernsprechkanäle bei Pulscodemodulation

— — —

im Band

—

von 20...100 GHz

co 1100,

Verstärkerabstand (Übertragungsdämpfung = 60 dB) = 30 km, Übertragungsdämpfung bei 20 GHz (= 1,5 cm) theoretisch = 1,68 dB/km, Übertragungsdämpfung bei 30 GHz (= 1 cm) theoretisch = 0,895 dB/km, (= 0,103 Np/km), Übertragungsdämpfung bei 100 GHz (= 0,3 cm) theoretisch = 0,145 dB/km (= 0,0168 Np/km).

— — —

Berechnung

der

-g1.

y

am35

Übertragungsdämpfung 1=

. Yi-urse War

dabei bedeuten: A

=

ie 7 d =

Betriebswellenlänge

in

nach

Np/K [Np/Km]

der

Formel:

14,15 [14,15]

cm,

0,82 -d = Grenzwellenlänge in cm, Innendurchmesser des Kreishohlleiters in cm = 7,0 cm. Die praktisch gewonnenen Meßwerte liegen etwas höher (bei 35 GHz 2,5 dB/km) bei einem Hohlkabel von 7cm Innendurchmesser mit dielektrischer Beschichtung und einem Krümmungsradius

einer Gesamtlänge

von

300 m

von 3 km.

über

eine

Länge

32. Koaxialkabeltechnik (Einseitenbandmodulation Berechnung ex

e. D

=

von

500 m

bei

EM)

der Übertragungsdämpfung

nach der Formel:

—

für

V

7

+ 34,4

1 ru

[Np/’Km]

D ”°

3,6[16]

49

Entwicklungstendenzen dabei D = d = A =

bedeuten: Innendurchmesser des Außenleiters in cm, Außendurchmesser des Innenleiters in cm, Betriebswellenlänge in cm.

Tabelle Obere

1:

Standard-Typ

Bandgrenze MHz

f

Dämpfungswerte dB/km (Np/km)

ı

2,47

10 so 100 Tabelle Obere

— — — —

—

Relchweite km

(0, 284)

2: Zwergtuben

Bandgrenze f£

-

7 3 2

ı 8 14

1,2/4,4

Dämpfungswerte

MHz

Kanalzahl n

-

8, 00 (0, 921) 20, 00 (2, 300) 25, 50 (2, 930)

Reichweite

dB/km (Np/km)

ı

33.

2,6/9,5

km

5.30 (0,61)

Kanalzahl

n

-

-

10

16, 85 (1, 94)

3,5

1

60

41,50 (4, 77)

1,5

8

100

53, 50 (6, 16)

1,1

14

Richtfunktechnik

(117...127

GHz)

Frequenzbandbreite 11,7...12,7 GHz = 1000 MHz, Bandbreite des Bildfernsprechkanals beim 625-ZeilenBild = 7 (8) MHz, Zahl der Bildfernsprechkanäle bei Amplitudenmodulation im Band von 11,7...12,7 GHz = 140, Funkfeldlänge

im

Mittel

bei

einer

& 46km, Funkfeldlänge bei Kleinstsendern leistung von 0,1 W = 3 km.

Sendeleistung

von

5W

mit einer Sende-

Diese Übertragungstechnik ist mit Rücksicht auf den Fernsehrundfunk jedoch nur in besonderen Fällen anwendbar. Berechnung

der Übertragungsdämpfung

@y= 22 +20ler/A[dB]

50

nach der Formel:

oder &'u = 2,55 +1nr/ALNp1(17]

yoey

Bildfernsprechen dabei bedeuten: r = A =

Entfernung Sender — Empfänger Wellenlänge in cm.

Hiervon sind die Antennengewinne fangsantennen in Höhe von etwa 80 dB

34.

abzuziehen

der Sende40dB, d.h.

und Empinsgesamt

[2].

Anschlußleitungstechnik

34.1.

Symmetrische

adern (1,3/3,5)

Tabelle Obere

13®

und

Bandgrenze

f

MHz

Dämpfungswerte

dB/km (Np/km)

Reichweite

Kanalzahl

km

3,9 (0, 45)

Doppelleitung

15

-

12,4{1,43)

5

1

60

31

(3,57)

2

8

100

40

(4,60)

1,5

in

erster

Annäherung

Doppelleitung (0,55— 3,5) [17]

(Massive Drähte = 3,5 mm) Tabelle 4 Obere

Doppel-

Styroflexisolation

10

(a wächst

342.

geschirmte

3

ı

3.43.

in cm,

Bandgrenze MHz

f

von

proportional

mit

0,55 mm

Dämpfungewerte dB/km (Np/km)

14

VD

Kunststoffsteg

Durchmesser

und

Reichweite km

Abstand

Kanalzahl/ Doppelleitung

10

14 (1,6)

3,7

1

30

26 (3,0)

2,2

4

100

45 (5,1)

1,3

14

Sternverseilte (04 und 06mm)

a

Doppeladern des Anschluß-

leitungsnetzes

‚Ausgehend von dem vorhandenen Anschlußleitungsnetz wäre die Frage zu beantworten, inwieweit hier eine Mög-

sl

Entwicklungstendenzen lichkeit besteht, das Bildfernsprechen einzuführen. Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, ist voraussichtlich nur ein „schmalbandiges“ I-MHz-System anwendbar. Die Dämpfung in dB/ km liegt so hoch, daß bei dem im Anschlußnetz üblichen Entfernungen

(0,5 bis 2 km)

nicht

ohne

die

Einschaltung

von

einen oder mehreren Zwischenverstärkern auszukommen sein wird (Bild 2). Auch wird man hierbei digitale Übertragung im PCM-Verfahren gegenüber der bisherigen Analog-Übertragung in Betracht ziehen müssen, da hierbei eine Regeneration der Signale in Zwischenverstärkern möglich ist. Tabelle 5: Sternverseilte Durchmesser Obere

Bandgrenze MHz

f

\

ı 10

Dämpfungswerie dB/km (Np/km)

von

0,4

Reichweite km

50/34, 8 (5. 75/4) 161/109 (18, 5/12, 5)

4. Wirtschaftliche 41.

Doppeladern

und

0,6 mm

Kanalzahl/ Doppelleitung

1,0/1,5 0,4/0,5

1 gar ı MHz= 1 System

Voraussetzungen

Kosten des Sprechkreiskilometers bei voller Belegung

Bei der noch im Versuchsstadium befindlichen Entwicklung ist es nicht möglich, genaue Angaben über die Kosten für den Aufbau eines Bildfernsprechnetzes einschließlich der Vermittlungseinrichtungen und der Bildfernsprechgeräte (Aufnahmeeinrichtungen, Verstärker und Teilnehmergeräte) zu machen. Da jedoch von der Kostenseite her die technische

Entwicklung

stark

beeinflußt

wird,

ist

es

erfor-

derlich, sich möglichst bald mit den wirtschaftlichen Voraussetzungen für ein solches Nachrichtenmittel zu befassen. Auf

der

einen

Bildferngesprächen

Seite zu

ist

das

Bedürfnis

ermitteln,

um

die

nach

Zahl

derartigen

der

gleich-

zeitig zur Verfügung zu stellenden Verbindungen zu erhalten. Dies kann nach Art einer Marktforschung z.B. durch Fragebogen an alle Teilnehmer geschehen. Das Interesse wird zu einem großen Teil auch von der Höhe der zu zahlenden Bildfernsprechgebühr abhängen. Zu diesem Zweck muß auf der anderen Seite die Selbstkostenfrage einmal für

52

Bildfernsprechen die Anlage und den Aufbau, zum anderen für den Betrieb eines solchen neuen Nachrichtensystems geklärt werden.

Den Hauptanteil der Selbstkosten wird das aufzubauende Bildfernsprechnetz mit seinen Wähleinrichtungen und seinen End- und Zwischengeräten bilden. Es sind daher zunächst die Kosten des Sprechkreiskilometers zu ermitteln. Man kann dabei allerdings nur mit einer gewissen Vorsicht von vorhandenen Wirtschaftlichkeitsrechnungen ausgehen. Am

nächsten

liegen

z. T.

überholt

sind,

hier

die

Kosten

für

den

Sprechkreis-

kilometer von Koaxialkabeln. Nach einer Arbeit von H. Bornemann, die sich auf Berechnungen der Firma Siemens AG stützt [13], betragen bei voller Beschaltung die Kosten für einen Sprechkreiskilometer eines Koaxialkabels (2,6/6,5 mm) bei 10000 Stromkreisen etwa 7,5 DM und bei einem Hohlkabel mit 100 000 Stromkreisen etwa 2,5 DM bezogen auf 1963. Diese Kosten beziehen sich auf die Einrichtungskosten einer 500 km langen Strecke ohne Modulationseinrichtungen und setzen sich zusammen aus den Kosten für die Verlegung des Kabels und den Kabelkosten selbst, ohne die Kosten für die Geräte und die Baulichkeiten. Wenn diese Zahlen auch für den heutigen Stand der Technik so

erkennt

man

aus

diesem

Kostenver-

gleich das bekannte Absinken der Kosten für einen Stromkreis bei Zunahme der Zahl der übertragenen Stromkreise. Voraussetzung ist dabei, daß auch ein Bedürfnis für so hohe Stromkreiszahlen vorhanden ist. Diese Bedingung würde beim Hohlkabel für das Fernsprechen auch in Zukunft kaum oder nur schwer erfüllbar sein. Dagegen ist der Bedarf an Frequenzbandbreite für das Bildfernsprechen um den Faktor 2000 größer (4 kHz zu 8 MHz), so daß das Hohlkabel dem Koaxialkabel in diesem Falle technisch und wirtschaftlich überlegen sein dürfte. Für nähere An-

gaben

42

fehlen z. Z. noch die Unterlagen.

Gerätekosten

und

Betriebskosten

Für eine genaue Aufstellung der Gerätekosten ist der Zeitpunkt noch verfrüht, da sich die Geräte selbst noch im Versuchsstadium befinden. Es lassen sich daher zunächst nur die Zahl und die Art der für eine Fernsehsprechverbindung notwendigen Geräte schätzungsweise angeben. Auch

53

r

Entwicklungstendenzen hierbei

muß

man

von

einigen

Annahmen

ausgehen.

Wenn

das Bildfernsprechen sich als Nachrichtenmittel einmal durchsetzen soll, so müssen möglichst viele Teilnehmer Bildfernsprechgeräte besitzen. Bei zu geringer Teilnehmerzahl

ist

der

Anreiz,

sich

selbst

ein

Bildfernsprechgerät

zu

beschaffen nicht gegeben [20]. Je größer die Zahl der Bildfernsprechgeräte ist, umso billiger kann das Einzelgerät in Serie hergestellt werden. Aufnahme- und Wiedergabegeräte (Fernsehaufnahmekamera und Bildgerät) könnten dem Teilnehmer mietweise (wie z.B. Nebenstellenanlagen) überlassen werden. Nimmt man z.B. an, daß 10 %ı aller Teilnehmer Bildfernsprechgeräte bei sich aufstellen ließen, so könnten schon nach dem heutigen Stand der Technik Geräte zu einem Preis hergestellt werden, der sich durch eine erträgliche Mietgebühr abgelten ließ. Von der Deutschen Bundespost

(DBP)

wären

dann

lediglich

die

Anschlußlei-

tungen und das Bildfernsprechnetz mit seinen Wählverbindungen zur Verfügung zu stellen, für das dann von den Teilnehmern monatlich ein bestimmter Grundbetrag zu zahlen wäre. Dazu kämen dann jeweils noch die Bildferngesprächsgebühren. Es ist anzunehmen, daß der Bedarf an

Bildfernsprechgeräten

5.

Zusammenfassung

zunächst

auf

dem

kommerziellen

und industriellen Sektor in Erscheinung treten wird. Erst später werden auch Anforderungen von Privat-Teilnehmern erfolgen. und

Ausblick

Die technische Voraussetzung für ein Bild mit ausreichender Schärfe im Bildfernsprechverkehr ist bei einem Betrachterabstand von 75cm bis Im durch das 625-ZeilenBild gegeben. In (280)-Zeilen-Bild

vielen Fällen wird allerdings das 250im 1-MHz-Systern der Vorläufer sein.

Der Gewinn an Silbenverständlichkeit durch das Bildfernsprechen beim Vorhandensein starker Geräusche rechtfertigt einen höheren technischen und wirtschaftlichen Aufwand. Die geforderte große Frequenzbandbreite kann durch die heute vorhandenen Übertragungswege nicht mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln für eine ausreichende Zahl von Bildfernsprechverbindungen zur Verfügung gestellt

54

Bildfernsprechen werden. Die noch im Versuchsstadium befindliche Hohlkabeltechnik bietet voraussichtlich jedoch die Möglichkeit, die technischen Anforderungen an die Frequenzbandbreite für hohe Kanalzahlen im Weitverkehr zu erfüllen. Eine Abschätzung der Netz- und Gerätekosten gibt einige Anhaltspunkte für die noch notwendigen Entwicklungsarbeiten. Die Zusammenstellung der technischen Daten der Übertragungswege

liefert

die

Unterlagen

für

die

Verwendung

der Hohlkabel, der Richtfunkverbindungen, der Koaxialkabel und der symmetrischen Doppeladern in den verschiedenen Netzebenen. Durch Einführung der Hohlkabeltechnik wird der Aufbau des Weitverkehrsnetzes, der Bezirksnetze durch zusätzliche Hohlkabel und Koaxialkabelverbindungen sowie der Ortsund Anschlußleitungsnetze durch Hereinnahme von CCIKoaxialtuben (2,6/9,5) und Zwergtuben (1,2/4,4) wesentlich geändert werden müssen. Darauf wird auch schon von berufener

Seite

[20,21]

hingewiesen.

hohen Kostenaufwand, der raum aufgebracht werden Übertragungsnetz

wird

Dies

nur über einen kann. Das neu

daher

bedeutet

einen

längeren Zeitzu schaffende

voraussichtlich

erst

zur

Er-

füllung kommerzieller Ansprüche dienen müssen, ehe das Bildfernsprechen für den allgemeinen Bedarf eingeführt werden kann. Ausblick In den USA hat man vor kurzem „Picturephone“-Systems begonnen

mit der Einführung des [14, 23]. Die AT & T

richtete

in den

im

Februar

1969

40

Geräte

Verwaltungszen-

tren der Westinghouse Electric Corporation in Pittsburgh und New York City ein. Der monatliche Mietpreis der Geräte war auf 160 Dollar festgesetzt. Nach den bei Westinghouse ist das „Bildtelefon seinen

Erfahrungen Preis wert“,

da es Zeit und Wege sparen hilft. Es macht manche Konferenz überflüssig und macht den persönlichen Kontakt der Direktoren mit ihren Mitarbeitern möglich, ohne erst zeitraubende Besprechungen anzuberaumen. Man ist sich allerdings darüber klar, daß das Bildtelefon vorerst auf den Betrieb von Großfirmen beschränkt bleiben wird. Eine Verbindung mit einem Computer-Zentrum bietet Inhabern

55

Entwicklungstendenzen

-

eines Bildtelefonanschlusses die Möglichkeit, die neuesten Informationen der Betriebsführung über ihren Bildschirm zu erhalten. Nach dem NTZ-Kurier Heft 6/1970 Seite k.81 mußte der Picturephone Dienst zwischen den Städten Washington, New York und Pittsburg vom ursprünglich geplanten Termin 1. Juli 1970 um ein Jahr verschoben werden. Für 1975 rechnet man bereits mit 100 000 Picturephone-Geräten und einer Teilnahmemöglichkeit in 24 Städten, von denen viele miteinander verbunden sein werden [24]. Auch in Japan hat man bereits mit Versuchsverbindungen für das Bildfernsprechen begonnen. Die Matsushita Communication Industrial Co Ltd hat ein neues VideoTelephone eingesetzt. Der Bildschirm hat die Abmessungen 13 X 15cm (Querformat), Zeilenzahl = 275, vertikale Abtastfrequenz = 60 Hz, Frequenzbandbreite = 1 MHz. Benutzt wird ein mehradriges Kabel, dabei dient ein Leitungspaar für den Ton und ein Leitungspaar für die Energiezuführung [25]. Dies ist auch ein Vorschlag für die internationale

Planung.

Die Vermittlungstechnik wird hier auch neue Wege gehen müssen, da die Gefahr des Nebensprechens bei so breiten Frequenzbändern gegenüber dem heutigen Stande stark vermehrt ist. Im Aufbau des Anschlußleitungsnetzes wird man neben den üblichen sternverseilten Doppeladern auch

koaxiale

Zwergtuben

einführen

müssen.

Daneben

besteht

die Möglichkeit der trägerfrequenten Ausnutzung der Doppeladern [22] oder auch eines digitalen Aufbaus des gesamten Anschlußleitungsnetzes einschließlich der dazugehörigen Vermittlungstechnik. Auch hier stehen wir noch vor vielen durch wissenschaftliche Untersuchungen und technische Versuchsnetze zu lösende Aufgaben.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die in einem Fernsehbild vorhandene Redundanz nach dem heutigen Stand der Technik in nächster Zeit zu einem Vermindern der sonst notwendigen Frequenzbandbreite genutzt werden kann. Man kann aber auch bei gegebener Frequenzbandbreite mehr Einzelheiten des sich ständig än-

56

Bildternsprechen dernden

Teiles

des

Bildinhaltes

übertragen,

wenn

man

da-

für den konstant bleibenden Teil des Bildes auf der Empfangsseite einem Speicher entnimmt und auf diese Weise Frequenzband auf dem Übertragungsweg einspart. Dieses Verfahren der „Differenzbildübertragung“ wurde schon vor Jahren (1962) von F. Schröter [28] vorgeschlagen, konnte aber aus Mangel an einer geeigneten Technik nicht verwirklicht werden. Als technisch einfachster Weg bietet sich die Übertragung der Helligkeitsdifferenz zwischen zwei Bildpunkten einer Zeile an. Dies wäre ein räumlich gegebenes Differenzverfahren. Als zeitlich bestimmtes Differenzverfahren wäre die Differenzbildung zwischen zwei auf der gleichen Vertikalen liegenden Bildpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen zu betrachten. Am wirkungsvollsten wäre jedoch die zeitliche Differenzbildung von ortsgleichen Bildpunkten zweier aufeinanderfolgender Bilder anzusehen. Doch setzt dies eine sehr präzise punktsynchrone Speichertechnik voraus, die noch entwickelt werden muß, aber schon heute im Bereich der technischen Möglichkeiten liegt. Von F. Jaeschke und J. Ost ist in einer Arbeit

über

„Nachrichtenreduktion

beim

Fernsehen“

[26]

ausführlich bereits auf derartige Entwicklungen hingewiesen worden. Der Gewinn an Frequenzbandbreite oder an Information bei gegebener Frequenzbandbreite wird erheblich sein. Allerdings dürfte sich der Aufwand nur bei längeren Übertragungswegen lohnen. Für ein Gerät beim Teilnehmer dürfte die Speichertechnik zur Ausnutzung der Redundanz zunächst zu teuer werden. Schließlich sei auch noch auf eine zukunftsträchtige Entwicklung auf dem Gebiete der Übertragungswege sowohl im Weit- wie im Nahverkehr hingewiesen. Hier scheint die Lasertechnik unter Anwendung von Kabeln mit dünnen Glasfasern große Möglichkeiten für die Übermittlung sehr breiter Frequenzbänder zu bieten. Von R. Kaiser

entwicklung

der

wurde

in einer

Arbeit über

Fernmeldetechnik

auf

die

die Zukunfts-

Schwierigkeiten

eines künftigen „Fernseh-Telefons“ hingewiesen [27]. Auch hier wurden die vielen Möglichkeiten des neuen Nachrichtenmittels erörtert. Dabei wurden auch einige Verfahren

57

Entwicklungstendenzen genannt, die durch eine Verminderung der Redundanz im ruhenden Teil des Bildes ein Vermehren der Information im bewegten Teil des Bildes gestatten werden. Die notwendigen Speichereinrichtungen werden allerdings zu einer wesentlichen Verteuerung der Geräte führen. Schließlich

ist darauf

hinzuweisen,

daß

mit

Rücksicht

auf

die

inter-

nationale Bedeutung des Bildfernsprechens die Frage 34 der XV. Studienkommission des CCITT geschaffen wurde. Obwohl in der vorliegenden Arbeit viele technische Probleme nur gestreift werden konnten, so vermag sie doch vielleicht auf diesem zukunftsträchtigen Gebiet einige Anregungen zu vermitteln. 6. Schrifttum [1l

Karl-Otto Schmidt: Einige Betrachtungen zur Schaffung neuer Fernsehbereiche. Jahrbuch des el. Fernmeldewesens 1959/61 S. 69—100. Verlag für Wissenschaft und Leben Georg Heidecker, Windsheim/Mittelfr.

[2]

Karl-Otto Schmidt: Funktechnik, Postleitfaden Bd. 6 Fernmeldetechnik Teil 7. R.v.Decker’s Verlag, G. Schenk, Hamburg—Berlin—Bonn 1960. ©. Brosze, K.O.Schmidt, A.Schmoldt: Der Gewinn an Verständlichkeit beim „Fernsehsprechen“. NTZ, Nachrichtentechn. Zeitschrift 1962, H.7, S. 349—352. Otto Hörner, Hanns-Günther Pühler, P.-H. Thies: Das Fernseh-Telefon. Siemens-Zeitschrift 41 (1967), H.4 S. 289 bis 291. Taschenbuch der Hochfrequenztechnik 2. Auflage (MeinkeGrundlach). Springer-Verlag, Berlin—Göttingen—Heidelberg 1962.

[3] [4] [5}j [6]

K. O. Schmidt: Wellenleiter, Abschn.C der Hütte Elektrotechnik, TeilB Fernmeldetechnik S. 529-541. lag Wilhelm Ernst u. Sohn, Berlin—München 1962.

I?)

A. Traeger: Elektrische Wellen in Hohlleitern und ihre Anwendung für den Weitverkehr. Sonderdruck aus Fernmeldepraxis, Heft 17, Bd. 38, 1961. A. Traeger, Schmidt, Lorek: ETZ, Ausg. B, 15. Jahrg. (1963), H.6, S. 145—150.

[8) [9)

A. Traeger: 1967.

110)

K.O.Schmidt: Die Verständlichkeit im

58

Technischer

Bericht

des

FTZ

A

333

TBr

IVB Ver-

1. Dez.

Grenzen für die Verbesserung Fernsprechverkehr. FTZ 1943,

der H.3

Biidfernsprechen un

112] 113] t14] 15] [16] 17] 118] 119] [20] [21] 122]

123] [24] 125] [26] [27] [28]

K.O.Schmidt: Die Beeinträchtigung der Verständlichkeit im Fernsprechverkehr durch Geräusche. Jahrbuch des Fernmeldewesens 1941/42, S.110—127. Verlag für Wissenschaft und Leben, Georg Heidecker, Windsheim/Mittel£fr. O. Brosze, K.O. Schmidt: Fernsprech-Übertragung, Fachverlag Schiele u. Schön GmbH, Berlin 61 (1967). H.Bornemann: Betrachtungen zum Massenverkehr im Fernsprechwesen. Jahrbuch des el. Fernmeldewesens 1963. Verlag für Wissenschaft und Leben, Georg Heidecker. Windsheim/Mittelfr. S.31 u. folg. i Picturphone service (Werbeanzeige). Fernsprechverzeichnis New York 1966. K. O. Schmidt: C. Wellenleiter, Hütte IV B. S.535. K. O. Schmidt: C. Wellenleiter, Hütte IV B. S. 532. H. Meinke: C. Hochfrequenzleitungen. Meinke/Grundlach. Taschenbuch der Hochfrequenztechnik S. 259. Lokales Fernsehen gefragt (CATV). Elektronik-Zeitung v. 3. Mai 1968 S. 167. Datennetz für Großbanken und Rechner für die Wissenschaft. Elektronik-Zeitung v. 3. Mai 1968 S. 220. Fernmeldewesen 1985. Euro-Spectra Dezember 1969 8. Jahrgang NrT.4, S. 98—105. EUR 4461 d, £.: Prospektive Studie für den Zeithorizont 1985 III-5 Fernsehtelefon S. 27/28. K.O.Schmidt: Anordnung zum Anschluß von Teilnehmersprechstellen an die Ortsvermittlungsstellen über Trägerfrequenzeinrichtungen., DAS 1071145 v. 26. 8. 1957. A.W.Boehm: Das Bildtelefon ist da. Erste kommerzielle „pieturephone“-Leitung in Betrieb: Darmstädter Echo

vom 4.7.1970, S.3,

Fernsehtelephon in USA. NTZ H. 6. 1970. New Video Phone Announced. S.

19.

Kurier Look

Seite Japan

K.81. v.

"

NTZ

10.4. 1970.

F. Jaeschke und J. Ost: Nachrichtenreduktion beim Fernsehen. Der Fernmelde-Ingenieur 1971 H.4 S.1—20. R. Kaiser: Zukunftsentwicklung der Fernmeldetechnik. Taschenbuch der Fernmeldetechnik 1971 S. 195—203. F. Schröter: Bandbreitenersparnis im Fernsehen. Techn. Mitt PTT 40 (1962) 10 S. 354... 362.

5

Fachbeiträge

Kabelkanäle

in Sonderbauweise

Bearbeiter:

Wilfried

Gerfen

1. Allgemeines Als Sonderbauweise

für Kabelkanäle

Bauweisen zu bezeichnen, die von den Regelbauweisen nach

sind alle diejenigen

nach ihrer Ausführungsart Fernmeldebauordnung, Teil

10, abweichen. Planung und Ausführung von Sonderbauweisen erfordern die Beachtung einer Vielzahl zusätzlicher Bauvorschriften. Da Kabelkanäle in Sonderbauweisen im allgemeinen höhere Erstellungskosten verursachen als solche in Regelbauweise, sind sie nur dann zu errichten, wenn die örtlichen Verhältnisse an der Baustelle keine andere Bauweise zulassen. Die

Planung

und

Ausführung

5.3 und 6 beschriebenen vorgetriebenen Tunneln

der

im

Folgenden

unter

Bauweisen (KK in bergmännisch oder Stollen, begehbare KK) ist

nur in besonders begründeten Ausnahmefällen zulässig, wenn, keine andere Bauweise anwendbar ist. Zur Optimierung der Planung in technischer und wirtschaftlicher Sicht ist bei diesen Bauweisen das FTZ in jedem Einzelfall frühzeitig einzuschalten. Bei allen übrigen Sonderbauweisen wird das FTZ auf Wunsch beratend tätig. 2. Kabelkanäle Kabelkanäle

über in

Brücken

oder

an

Brücken

sind

grundsätzlich

aus

PVC-Kabelschutzrohren (KSR) aufzubauen. Die Art der Verlegung hängt von der Brückenbauweise und den Unterbringungsmöglichkeiten im Brückenträger ab. Hierbei ist zwischen 4 grundsätzlichen Bauweisen zu unterscheiden: a) Verlegung der PVC-Rohre Brückenkörpers in Sand b) Unmittelbares Einbetonieren Brückenkörper 60

oberhalb der

des

eigentlichen

PVC-Rohre

in

den t

Kabelkanäle c) Verlegen der PVC-Rohre unterhalb körpers in Aufhängevorrichtungen

des

Brücken-

d) Verlegen der PVC-Rohre innerhalb geschlossener Hohlräume des Brückenkörpers Bei neuen Brücken sind die benötigte Anzahl der Kabelschutzrohre und die konstruktiven Einzelheiten für die Verlegung des Kabelkanals im Brückenbereich in jedem Einzelfall mit den zuständigen Brückenbaubehörden festzulegen. Ein Kabelkanal stellt für ein nicht unerhebliche zusätzliche rechnung der Brücke bzw. der hängevorrichtungen oder dgl. rohre

aus

PVC

hart

Verlegen oberhalb

der des

gewichtskraft 21.

Sofern

im

von

einschließlich

180 N/m

Bereich

des

Brückenträgers

bzw.

80 cm

Brückenbauwerk eine u.U. Belastung dar. Bei der Beggf. zu verwendenden Aufist daher für Kabelschutz-

(18kp/m)

Kabel

zugrunde

eine

Längen-

zu

legen.

KabelkanäleinSand Brückenträgers einer

Brücke

zwischen

einschließlich

der

darauf

Oberkante

aufgebrachter

Dichtungen und der Oberkante der Verkehrsfläche (Gehweg oder Fahrbahn) ein für die Unterbringung der vorgesehenen KSR ausreichender Zwischenraum vorhanden ist, ist eine Verlegung der Rohre in Sand nach der Regelbauweise anzustreben. Dabei sind die Möglichkeiten zum Schutz der Rohre bei geringerer Überdeckung als 50 cm (in Gehwegen) beton

(in

Fahrbahnen)

in die Überlegungen

wie

z.B.

Einbettung

einzubeziehen.

in

Mager-

An den Brückenwiderlagern und ggf. vorhandenen sonstigen Bewegungsfugen sind zum Ausgleich der Längenänderungen

mit

der

Brücke

Steckklebemuffen

zustellen. Die Muffen

die

für

Verbind’ıngen

der

Rohrverbindungen

PVC-Rohre

(Bild 1) her-

sind hierbei so anzuordnen,

daß

ihr

nicht längskraftschlüssiger Steckteil so im Bereich der Bewegungsfuge liegt, daß eine Verschiebung der beidseitig der Bewegungsfuge festverlegten Rohrenden in der Muffe möglich ist. Das in die Muffe einzuschiebende Rohrspitzende ist dabei nur soweit in die Muffe einzustecken, daß

61

Fachbeiträge

Fo)

®

®

@=Steckmuffe aus PVChart ®=Luftpolsterdichtungsring \

die

Bild

1.

Steckklebemuffen

z. Z. der

gerung

breite)

(zu

Rohrverlegung

erkennen

in der

Aufnahme

@&- Sickenringe @=Klebrruuffe

der

an

der

Steckmuffe

für

noch

Rohrverbindungen

mögliche

vorhandenen

aufgenommen

Relativbewegungen

Brückenverlän-

Bewegungsfugen-

werden

zwischen

kann.

Erdboden

Zur

und

Widerlager sind darin fest einbetonierte Rohre zum Erdreich hin ebenfalls mit Dehnungsmuffen (Steckklebemuffen oder Doppelsteckmuffen, Bild 2) zu versehen, die entweder unmittelbar

zenden

in das Widerlager

Erdreich

9

angeordnet

®

einbetoniert

werden.

®

©=Muffe aus PVChart

oe®®

@&=Sickenringe

@®= Luftpolsterdichtungsring

Bild

62

2.

oder

Doppelsteckmuffe

im

angren-

Kabelkanäle 22.

Einbetonieren der PVC-Rohre in den Brückenkörper

Diese

Bauweise

eignet

sich

im

allgemeinen

nur

für

klei-

nere Kabelkanäle und ist im Einvernehmen mit den Brükkenbaubehörden nur zulässig, wenn im Brückenträger eine ausreichende Betondicke zur Verfügung steht und die Brückenstatik eine Einbetonierung der Rohre zuläßt. Für die Maßnahmen im Bereich der Bewegungsfugen und des Übergangs zwischen Betonwiderlager und angrenzendem Erdreich

23.

gelten

die

Ausführungen

unter

2.1

sinngemäß.

Verlegen der PVC-Rohre unterhalb von Brückenträgern in

Aufhängevorrichtungen

Bei dieser Bauweise werden die Rohre unterhalb der Brückenträger frei aufgehängt. Um Rohrdeformierungen durch punktförmige Auflagen und Lageveränderungen der Rohre zu vermeiden, sind besondere bautechnische Maßnahmen erforderlich. 2.3.1. Die für die Sicherung der Rohre optimale, in der Praxis aus technischen und wirtschaftlichen Gründen jedoch selten ausführbare Bauweise ist die Verlegung der einzelnen Rohrlagen auf ausreichend tragfähigen Rosten mit durchgehender

Auflagefläche.

Die

Konstruktion

dieser

Roste und deren Befestigung am Brückenträger kann entsprechend den örtlichen Verhältnissen sehr verschieden ausfallen und soll daher an dieser Stelle nicht detalliert beschrieben werden.

2.3.2. Im Regelfall werden Kabelschutzrohre unter Brükken in Abstandshaltern-Brückenbau aus PVC hart zusammengefaßt. Diese Abstandshalter bestehen aus jeweils zwei mittels besonderer Kastenprofile miteinander verbundener Abstandshalter aus PVC hart für erdverlegte PVC-Rohre.

Von den Kastenprofilen aus PVC hart, welche zwischen den Aussparungen und an den Seiten der Abstandshalter eingeklebt sind, wird das Gewicht der Kabelkanalrohre einschließlich des Kabelgewichtes aufgenommen und auf die Profile des darunter befindlichen Abstandshalters über-

63

Fachbeiträge tragen. Außerdem wird hiermit die Biegefestigkeit der Abstandshalter erhöht, da bei Kabelkanälen unter Brücken aufgrund der Temperaturschwankungen Längenänderungen der Rohre und damit im gewissen Umfang Längskräfte auftreten. Die Abstandshalter-Brückenbau umfassen die Rohre mehr als zur Hälfte, so daß auch die oberste Rohrlage

fest

gehaltert

wird.

wird ein Ineinandergreifen Lagen erreicht (Bild 3). Das

Lieferprogramm

110/8 aBr

für

110/8 Br 110/6

aBr

110/6

Br

110/4

aB

+ +

KK

er

umfaßt

der

Wandungen

Abstandshalter

insgesamt

mit 4 Rohren

NW

8 Typen:

100 je

L

Bu

mit 3 Rohren

NW

100 je

in

einzelner

L

m

für KK mit 2 Rohren NW 100 je Lage für

eines KK

110/74 Br

oberhalb

Versatz

der

u

110/2 Br

oberhalb 50/6

m

für

110/4 er)

50/3

KK

u

Durch

eines

1 Lage

für 1 Lage KK

mit 3 Rohren

aus Rohren

NW

mit 6 Rohren

aus Rohren

NW

NW

50

NW

50

100 100.

Durch Kombination der Abstandshalter nebeneinander lassen sich Kabelkanäle in beliebiger Breite bis zu 7 Rohrlagen NW 100 plus einer Rohrlage NW 50 übereinander aufbauen. Die Abstandshalter vom Typ „aBr“ dienen jeweils nur zur Aufnahme der untersten Rohrlage. Alle weiteren Rohrlagen werden mit einer entsprechenden halter des Typs „Br“ aufgebaut. Sofern

Gründe

vorliegen,

für

die

werden

Verwendung die

von

Anzahl Abstandskeine zwingenden

Sonderkonstruktionen

Abstandshalter-Brückenbau

zweck-

mäßigerweise in den eigens für diese Bauteile entwickelten und statisch vorberechneten Rahmenkonstruktionen eingesetzt.

64

Kabelkanäle

04205

Schnitt B-B

25+06

| Me 14020,5 167295

I1

LI

Pr 138205 ——

Schnitt B-B

4

25.

Bild 3. Abstandshalter-Brückenbau oben: Typ 110/4 aBr unten: Typ 110/4 Br

3 Fernmelde-Praxis

65

I 318s3unIynzmnV nequsspnIg-ıapeyspuejsqy InF uswyey

900,5

Befestigungswinkel

80x65x 12 DIN 1029

—t Rolladenstahl 50x 25x 3

j

Y H/ 1

fi

I

7

Schnitt A-B

—+760 bzw. T70 DIN 1024

a2gıyaqyoug

35. -

Te

ve

'# PId

Befestigungswirkel B065x 12, DIN 1029

80x 65 x12

DIN 1029

t

usuyey

U;

®

nequaspnIg-Isjfeyspuejsqy

4

=

!

L-purikigeschweißt

A Al

INF

3 Ausduniupssny

H-Befestigungsplafte

Befestigungswinkel

&

=

|

N

_J IE

org

=)

To

£eT n

1. 43

L.

.

IL

4

!#

n

Schnitt C-D

Befestigungswirkel

80x85«72 DIN 029

I;

D- Rolladenstahl

E02

lit, l

_

F

‚„

IL.

LH ji

J

7F

Schnitt E-F

|

ıT)

|

ı

| l

7

a."

T

Be

T60 bzw

770 DIN 1024

apyueyjoguy

'S PIIE

Schnitt A-B

Fachbeiträge: Es wird für den Regelfall zwischen Rahmen der Ausführungsart 1 (Bild 4) für Kabelkanäle bis zu 4 Rohren NW 100 je

Lage

und

der

Ausführungsart

mit 5 bis 8 Rohren Die

Rahmen

NW

2 (Bild5)

100 je Lage

bestehen

aus

für

Kabelkanäle

unterschieden.

einem

unten

liegenden

Quer-

träger (T60 DIN 1024 für bis zu vierlagige Kabelkanäle, T 70 DIN 1024 für 5- bis 8lagige Kabelkanäle) und den senkrecht darauf durch Flachkehlnähte rundum verschweißten Führungsschienen aus Rolladenprofil 50 X 25 X 3. Das lichte Maß dieser Profile gestattet eine einwandfreie Führung der

Abstandshalter. Die Konstruktionen können ohne zusätzlichen statischen Nachweis für Kabelkanäle über Brücken verwendet werden, die in ihrer Lage keinen seitlichen Windlasten ausgesetzt sind (z.B. zwischen den Hauptträgern

der

Brücke).

Muß mit Windlasten gerechnet werden, so sind besondere Rahmen unter Einbeziehung der Konstruktionsmerkmale nach Bild 4 und 5 (Grundmaße, Führung und Auflage der Abstandshalter)

Nachweis

zu

konstruieren

zu erbringen.

und

hierfür

ein

statischer

Zur Befestigung der Rahmen an der Brücke sind an den oberen Enden der Führungsschienen in der Regel 40 mm breite Abschnitte aus Winkelstahl 80 X 65 X 12 DIN 1029 anzuschweißen, deren waagerechte Schenkel zur Aufnahme je einer Ankerschraube M10 mit einer entsprechenden Bohrung zu versehen sind. Anstelle der Winkelstahlabschnitte ist bei den Rahmen der Ausführungsart 2 eine 10 mm dicke Stahlplatte am oberen Ende der beiden mittleren Führungsschienen anzuschweißen. Diese Stahlplatte erhält zur Aufnahme von 2 Ankerschrauben entsprechende Bohrungen. Um

die

Montage

der

Abstandshalter

in

den

unter

der

Brücke an Ankerschienen oder mit Hilfe von Dübeln befestigten Rahmenkonstruktionen zu ermöglichen, ist an einer der beiden Führungsschienen des Rahmens nach Ausführungsart 1 bzw. den beiden äußeren Führungsschienen des Rahmens nach Ausführungsart 2 eine Aussparung (Mindestmaß

68

„c“)

an

einem

Profilschenkel

vorzusehen.

Kabelkanäle Für

die

verbleibende,

unveränderte

Länge

des

Rolladen-

profils der Führungsschienen ist in Abhängigkeit von der Anzahl der Rohrlagen das Mindestmaß „b“ zu beachten (b

=

Anzahl

der

Rohrlagen

X

140mm

+

20 mm).

Dabei

ergibt sich bei der Rohrmontage sowohl eine noch ausreichende Führung für den obersten Abstandshalter als auch eine ausreichende lichte Weite zwischen Abstandshalter und Unterkante Brücke bei der Montage der obersten Rohrlage. Sofern die örtlichen Verhältnisse dieses zulassen und seitens der Brückenbaubehörden hiergegen keine Einwände bestehen, können die Rahmenkonstruktionen auch ohne Befestigungswinkel hergestellt und mit den Führungsschienen unmittelbar an Konstruktionsteile der Brücke montiert

werden.

Die

Art

der

Verbindung

ist

für

jeden

Einzelfall individuell zu berechnen. Es ist hierbei jedoch unbedingt darauf zu achten, daß weder die zur Montage der Abstandshalter an den Schienen erforderlichen Aussparungen „c“ noch die Führungslängen „b“ der Rolladenprofile durch Konstruktionsteile einschließlich der Verbindungselemente eingeschränkt werden. Die Rahmen zur Aufnahme bau müssen im Abstand von

der Abstandshalter-Brückenmindestens 1,50 m unter der

x>7500

DZ

Ankerschiene

INGASZSISIYINI ,

+

[+ Rahmen für Abstandshalter

=

II,

1

Durchgehende

[Profilstahlschienen

1500

7500

Maße in mm Bild

6.

Schema für

der Befestigung von Rahmenkonstruktionen Ankerschienenabstände = 1,5 m

68

Fachbeiträge Brücke

montiert

Abstände

werden.

vorhandener

Wenn

diese Möglichkeit

Ankerschienen

oder

durch

die

sonstiger

Kon-

parallel

anzu-

struktionsteile nicht gegeben ist, sind besondere Maßnahmen vorzusehen: An den Befestigungspunkten (Abstand > 1,550 m) sind in Achsrichtung des Kabelkanals für Rahmen der Ausführungsart 1 zwei und für Rahmen der Ausführungsart 2 gegebenenfalls vier für den Einzelfall statisch

ausreichend

bemessene

schweißung

zu

Profilstahlschienen

bringen. An diesen Schienen sind die Rahmen im Abstand von 1,50m durch entsprechende Verschraubung oder Verbindung

Tabelle

der 1:

befestigen

Rahmen

mit

(Bild 6).

Ebenso

bei

der

Rahmenabmessungen in Abhängigkeit Anzahl der Rohrlagen

Anzahl der Rohrlagen | Querträgerprofil |

NW 100

wie

Konstruktionsteilen

NW 50 | nach DIN 1024 |

Höhenmaße

»°)

c®

mm

mm

80

130

1 2

der

Ver-

Brücke

von

der

des Rahmens

a?)

Hin

mm

[mm

210

280

160

360 |

430

500

570

640

7210

1

1

2

ı

300

1

440

1

580

780

860

720

920

1000

860

1060

1140

1200

1280

3

T 60

4 3 5 4

200

6 5 7

1

6

1

T 70

2)

8 7

l

1000

1) Verschweißung

mit

Führungsprofilen:

anin

” 3 mm

2) Verschweißung

mit

Führungesprofilen:

anin

” 5 mm

3) Mindestmaß 4) Festmaf

70

Babeikanäle Tabelle

2:

Anzahl

Rahmenabmessungen in Abhängigkeit Anzahl der Rohre NW 100 je Lage

der

NW 100 je

Rohre

Ausführungsart | Abmessungen

Lage

2 3

1

4 5 (2+3)

6 (3,3)

ı

,

von

der

des Querirägers

ı

ı

ı

330

316

-

-

470

456

-

-

sıo |

596

-

-

1

\

2

3

790

316

456

772

830 |

456

456

912

7 (3+4)

1070

456

596

1052

8 (4+4)

1210

596

596

1192

Die symmetrische Aufteilung der Rohre (3+3) ist der asymmetrischen (2+4) vorzuziehen.

ist bei der Einhaltung

Bemessung der Führungsschienenlänge der Mindestmaße zu achten.

auf

die

Die Hauptmaße der für die Abstandshalter-Brückenbau erforderlichen Rahmenkonstruktionen sind in Abhängigkeit der

Rohre

je

Lage

sowie

der

Anzahl

der

Rohrlagen

(hier

Mindestmaße) den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen. Die Einhaltung der Mindestmaße für die Bauhöhen des Rah-

mens

ist

für

die

Unterbringung

der

gewünschten

Anzahl

Rohrlagen erforderlich, sie können beliebig vergrößert werden, wenn die örtlichen Verhältnisse einen größeren Abstand zwischen Oberkante Kabelkanal und Unterkante Brückenträger (= Befestigungsebene) erfordern bzw. zulassen. 2.3.3. Innerhalb geschlossener Hohlräume unter Brücken sind die Kabelkanäle nach 2.3.2 unter sinngemäßer Anwendung der Abstandshalter-Brückenbau sowie der hierfür vorgesehenen

2.3.4. und

Sofern

2.3.2

nicht

Rahmenkonstruktionen

aus

Platzgründen

angewendet

die

werden

zu

verlegen.

Bauweise kann,

ist

nach eine

2.3.1

Unter-

q1

Fachbeiträge stützung der einzelnen durch mindestens 60 mm Größere

24.

Rohrlagen im Abstand von Im breite Auflageflächen anzustreben.

Stützpunktabstände

Maßnahmen

zum

als

1,5 m

sind

unzulässig.

Ausgleich

temperaturbedingter Längenveränderungen von KSR unter

Brücken

Zum Ausgleich temperaturbedingter Längenveränderungen der PVC-Rohre ist in jeden Rohrstrang alle 36m eine Steckklebemuffe

bauen. vom

Die

für

erste

Widerlager

Muffe

der

Rohrverbindungen

ist

Brücke

jeweils

in

(Bild5)

einzu-

etwa

Im

Abstand

und

fest

mit

die

mit

entspre-

anzuordnen

dem

in das Widerlager einbetonierten Rohrstutzen zu verbinden. Die Verbindung der einzelnen Rohrlängen zu einem 36m langen Rohrstrang erfolgt entweder außerhalb des Brückenbereiches (vorzugsweise bei noch offenen Leitungsaussparungen im Widerlager) oder unterhalb der Brücke durch Verklebung mit THF-Klebstoff. Die

Rohrstränge

werden

lagenweise

in

chenden Abstandshaltern bestückten Rahmenkonstruktionen eingebaut, wobei die einzelnen Rohrstränge durch Stecken miteinander zu verbinden sind. Die Spitzenden der Rohre sind hierbei unabhängig von der Verlegetemperatur bis

an

den

der

einzelnen

Muffengrund

der

Steckmuffe

einzuschieben.

Durch diese Montageart wird verhindert, daß — sich gef. summierende — temperaturbedingte Längenverkürzungen vollständigen führen.

Rohrstränge

im

ungünstigen

Auseinanderziehen

von

Rohr

Fall

Temperaturbedingte Längenausdehnungen stellen bei dieser Montageart dagegen keine für den Kabelkanal dar. Die

Verbindung

des

unterhalb

der

Brücke

zu

und

einem

Muffe

der Rohre Gefährdung ausgelegten

Rohrstranges mit dem im zweiten Widerlager einbetonierten Rohrstutzen ist etwa 1m vor dem Widerlager mit Dop-

pelsteckmuffen (Bild 6) herzustellen. Die Doppelsteckmuffen sind vorzugsweise im Bereich der beweglichen Widerlager anzuordnen. Hierbei sind die mit den Muffen zu

72

Kabelkanäle verbindenden Rohrenden abzulängen, daß zwischen ihnen max. ein Spalt in der Größe der zur Verlegungszeit vorhandenen Bewegungsfuge der Brücke verbleibt. Kabelkanäle durch Querträger von Betonbrücken sind, sofern hierfür keine besonderen Aussparungen vorgesehen sind, mittels in die Querträger einbetonierter Steckmuffen so zu verlegen, daß Relativbewegungen zwischen Brücke und Kabelkanal ohne Gefährdung der Rohre ermöglicht werden. 3.

Kabelkanäle

in

Bergsenkungsgebieten

In Bergsenkungsgebieten können im Erdreich Verwerfungen auftreten, die Zug- oder Druckkräfte auf dort eingebaute

Kabelkanäle

ausüben.

Sie

können

Längenverände-

rungen der Kabelkanäle in der Größenordnung von 1 bis 1,5 %/os, im Extremfall sogar bis zu 2 oo, hervorrufen. Da sich wirksame Verwerfungen

Aufwand

nicht

Maßnahmen an starren

treffen

senkungsgebieten

gegen die Bauwerken

lassen,

nicht

aus

sind

Auswirkungen der mit vertretbarem

Kabelkanäle

in

Berg-

Kabelkanalformsteinen,

son-

dern nur aus PVC-Rohren zu errichten. Hierbei sind grundsätzlich Kabelschutzrohre (Wandstärke 5,3mm) zu wählen, um möglichen Rohrdeformierungen weitgehend vorzubeugen. Die

Längenänderungen

steckmuffen

nach

Bild

der 2

Rohrstränge

abzufangen.

sind

Dabei

in Doppelkann

jede

dieser Muffen insgesamt eine Längenänderung von 20 cm aufnehmen. In welchem Umfang mit Bergsenkungen im Bereich von Kabelkanälen zu rechnen ist und welche Art von

Längenänderungen

ist

vor

(Zerrungen

dem

Bau

der

oder

erwarten

sind,

ständigen Behörden

Bergbauämtern abzustimmen. hierüber genauere Angaben

Pressungen)

Kanäle

mit

den

zu

zu-

Sofern von diesen gemacht werden,

sind die Doppelsteckmuffen in solchen Abständen (möglichst nicht weniger als 24 m, niemals unter 15 m) anzuordnen, daß alle Längenveränderungen von diesen Muffen aufgenommen werden können. Können die Bergbaubehörden keine eindeutigen Angaben über die Art und Größe der auftretenden Bergsenkungen

13

Fachbeiträge machen, so ist die Länge des Rohrabschnittes zwischen 2 benachbarten Doppelsteckmuffen auf max. 200m zu begrenzen. Eine Doppelsteckmuffe ist bei Kabelkanälen in Bergsenkungsgebieten stets 0,5 bis 1,0 m vor Kabelschächten und Gebäudeeinführungen einzubauen. Sie dient hier gleichzeitig zur Aufnahme anderer als durch Bergsenkungen hervorgerufener möglicher Relativbewegungen zwischen Kabelkanal und Kabelschacht bzw. Gebäude. Die Verbindung zwischen Rohr und Wand ist in diesen Fällen jedoch längskraftschlüssig (z.B. durch Einkleben in wandseitig einbetonierte Steckklebmuffe) herzustellen, um beim Kabeleinziehen ein Wandern des kurzen Rohrabschnittes zu vermeiden. Sollen innerhalb einer Doppelsteckmuffe Längenverkürzungen aufgenommen werden, so sind die in der Muffe zusammentreffenden Rohrenden so abzulängen, daß zwischen ihnen ein Spalt mit einer der zu erwartenden Längenverkürzung entsprechenden Breite verbleibt. Ist diese kleiner als 20 cm, so steht die Differenz zum Ausgleich möglicher Längenverkürzungen zur Verfügung. In

Fällen,

in

denen

die

Bergbaubehörden

keine

präzisen

Angaben über den Umfang der Längenänderungen machen können, ist zwischen den in der Muffe zusammentreffenden Rohrenden ein 5crm breiter Spalt vorzusehen, der dann eine Längenverkürzung bis zu 5cm und eine Längenvergrößerung bis zu 15cm in der Muffe ermöglicht. 4.

Kabelkanäle

geführter

Kabel

mit

Einrichtungen

gegenüber

zum

Schutz

atmosphärischen

darin Entladungen

KK mit Einrichtungen zum Schutz darin geführter Kabel gegenüber atmosphärischen Entladungen sind nur in unmittelbarer Nähe von Fernmeldetürmen und vergleichbaren Bauwerken zu errichten. Ob und in welchem Umfang der Bau solcher KK erforderlich Ist und welche Maßnahmen in elektrischer Hinsicht zusätzlich zu treffen sind, muß in jedem Einzelfall im Benehmen mit dem FTZ geklärt werden.

74

Kabelkanäle Die erhöhte Sicherheit gegenüber atmosphärischen Entladungen wird durch eine vollständige Ummantelung des aus PVC-Rohren zu errichtenden Kabelkanals mit Betonstahlmatten geeigneter Maschenweite, die in Längs- und Querrichtung

galvanisch

verbunden

sind,

erreicht.

diese Weise entstehende Schirm wird zum Schutz Korrosion allseitig mit Beton umhüllt und dient gleichzeitig als Bewehrung dieser Betonumhüllung.

Der

auf

gegen damit

In die Kabelkanalanlage eingebaute oder an ihrem Ende befindliche Kabelschächte müssen mit ihrer Bewehrung in den durchlaufenden Schirm einbezogen werden. Unmiittelbar über dem geschützten Kabelkanal wird zusätzlich ein durchlaufender Schirmleiter aus verzinktem Rundstahl von 8mm

®

ausgelegt,

der

sowohl

mit

der

Bewehrung

Kabelschächte und des Fernmeldeturmes als auch Schirm frei im Erdboden endender Kabelkanäle den wird. 41.

Herstellen

Der

des

Kabelkanalgraben

forderlichen

Zusatztiefe

der

mit dem verbun-

Betonkörpers ist unter und

Berücksichtigung

-breite

mit

einem

der er-

möglichst

- ganz, mindestens aber im Bereich des Kabelkanalbauwerkes versteifungsfrei ausgebildeten Grabenverbau herzustellen. Die des

Gesamttiefe in

den

des

Betonkörper

Grabens (Bild 7)

ergibt

sich

aus

einzubauenden

der

Höhe

Rohrbün-

dels, der Überdeckung des Kanals (50 bis 80 cm) gemessen von Oberkante Rohrbündel bis Wegeoberfläche und der für Sandverfüllung unterhalb des Rohrbündels, Bodenplatte und Unterbeton erforderlichen Zusatztiefe von insgesamt 20 cm. Eine größere Grabentiefe ist ggf. erforderlich, wenn die Oberkante des Einbaukörpers bei der Mindestgrabentiefe in Tragschichten der Verkehrsfläche ragen würde. Die Grabenbreite ergibt sich aus der Breite des Einbaukörpers (= Rohrbündelbreite +,2 X 19 cm), der Zusatzbreite von 2 X 15cm für die Verschalung, den beiderseits erforderlichen Arbeitsräumen von je 50cm und der Zusatzbreite für den ggf. erforderlichen Grabenverbau von 2X 15cm (vgl. DIN 18300 und 4124).

75

Fachbeiträge Wegeoberfläche

Bewehrungsmoffe (Teil des Schirms)

Deckung des KK

th

7

KK-Deckplatte aus Ortbetorr Isolieranstrich U-förmiger Bewehrungskorb . .

Er —

(Teil des Schirms) er Ex)

4 Sandverfüllung umlaufendes Fugen.|:

band (nur an den |:

Arbeifsfuger,

r

"

siehe Abb.2)

|

Bild 7. tungen

Fer

Abstandshalter KK- Seitenwand aus Ortbelon

] un

120202,

Grabensohle

KKR

:

“:r

2

797,

&

Yle75—

77}

“no

Unterbetor | KK-Bodenplafte aus Ortbeton Sandverfüllung

Aufbau eines Kabelkanals aus Rohren zum Schutz gegenüber atmosphärischen (Beispiel)

mit EinrichEntladungen

Auf die eben abgeglichene und verdichtete Grabensohle ist in der Breite des späteren Betonkörpers eine 5cm dicke Schicht aus Ortbeton BI Bn 250 als Unterbeton einzubringen.

Teil

Sodann

des

wird

Schirms

außerhalb

aus

des

Grabens

Betonstahlmatten

der

U-förmige

gebogen.

Die

so

entstehenden Körbe sind in einer Gesamtlänge von bis zu 30 m so aneinanderzufügen, daß sich die Stöße um mindestens eine Maschenbreite (= 15cm) überdecken. Alle in

Längsrichtung verlaufenden Stäbe sind punktförmig miteinander zu verschweißen (Autogenschweißung). Schmale Betonstahlmatten, die zur Bildung größerer U-förmiger Körbe verwendet werden sollen, sind ebenfalls miteinander zu verschweißen. Die Überlappung der Mattenstöße muß auch hier mindestens eine Maschenbreite betragen, jedoch brauchen nur jeweils alle dritten Querstäbe miteinander verschweißt werden. Die übrigen Querstäbe sind mittels Bindedraht zu verknüpfen.

76

Kabelkanäle In

Krümmunsgsbereichen

körbe

aus

3 getrennten

der

KK

sind

die

Betonstahlmatten

Bewehrungs-

herzustellen.

Die

Bodenplatte wird dabei zweckmäßig auf der Grabensohle passend zurechtgeschnitten und die Seitenteile mit mindestens jedem dritten Querstab rechtwinklig angeschweißt. Beim Zuschneiden der Bodenplatte ist darauf zu achten, daß sich in Längsrichtung des KK möglichst viele durchlaufende Die

Stäbe

ergeben,

fertiggestellten

Bewehrungskörbe

sind

unter

ausrei-

chender Verwendung der im Stahlbetonbau üblichen Anstandshalter so auf den erhärteten Unterbeton aufzusetzen, daß die Mattenstäbe mindestens 5cm Abstand vom Unterbeton und mindestens 6cm von den seitlichen Außenschaltungen

hieran

für

die

ist die

Betonumhüllung

10 cm

dicke

Sohle

Ortbeton BI Bn 250 herzustellen. Die

15cm

dicken

Seitenwände

aufweisen.

der

Im

Anschluß

Betonumhüllung

werden

nach Erhärten

aus

der

Sohle sowie dem Einbau der Innenschalung bis 5cm über Scheitelhöhe der obersten Rohrlage ebenfalls aus Ortbeton BI Bn 250 geschüttet.

Um des

bei

Bodenbewegungen

Bewehrungskorbes

als

usw.

Folge

späteren

Korrosionen

unkontrollierter

Rißbil-

dung im Umhüllungsbeton entgegenzuwirken, sind alle Teile der Betonumhüllung in max. 30 m langen Abschnitten zu betonieren und in die dabei und beim Übergang zu Kabelschächten

und

Gebäuden

entstehenden

Querfugen

Fu-

gendichtungsbänder und Styropor-Streifen einzubringen. Die Styropor-Streifen werden später entfernt und die entstandenen Fugen mit einem Fugendichtungsmittel vergossen. 42.

EinbaudesRohrkanals

Innerhalb kanal

aus

des

erhärtelen

PVC-Rohren

in

Betonkörpers Sandbettung

wird

verlegt.

der Die

Kabelunter-

ste Rohrlage ist hierbei in eine 5cm dicke abgeglichene Sandschicht zu betten. Der Betonkörper ist oberhalb der obersten Rohrlage bis zur Oberkante der Seitenteile mit Sand aufzufüllen.

77

Fachbeiträge Für den Einbau der Rohre im Bereich des Betonkörpers gelten im übrigen die gleichen Vorschriften wie für den Bau der Kabelkanäle aus erdverlegten PVC-Rohren. 43.

Herstellen

der

Deckplatte

Durch eine oberhalb des Rohrbündels anzuordnende weitere Bewehrungsmatte ist der Schirm des Kabelkanals zu schließen.

Die

aus

den

Seitenteilen

herausragenden

Schen-

kel des Bewehrungskorbes werden dazu auf 6cm Länge gekürzt und die obere Bewehrungsmatte mit jedem dritten Querstab damit verschweißt. Die Breite der oberen Matte ist so zu wählen, daß nach dem Einbetonieren eine Mindestbetonüberdeckung

von

5 cm

einbetoniert

und

eben

gewährleistet

ist. Zwischen

Bewehrungsmatte und Sandverfüllung des Baukörpers ist mittels Abstandshaltern ein gleichbleibender Abstand von 5cm herzustellen. Die 15cm dicke Deckplatte wird danach innerhalb der Seitenschaltungen aus Ortbeton BIBn 250 und

glatt

abgezogen.

Das Fugendichtungsband an den alle 30 m vorzusehenden Querfugen ist oberhalb der Bewehrungsmatte etwa 30cm überlappend so einzubetonieren, daß es zur Oberkante der Deckplatte mindestens 4cm Betonüberdeckung aufweist. 44.

Abdecken

und

der

Isolieren

Arbeitsfugen

des

Betonkörpers

Alle von außen erreichbaren Querfugen sind mit einem Fugendichtungsmittel zu vergießen und anschließend durch ein 40cm breites fachgerecht aufgeklebtes Dichtungsband zu schützen. Über dem Dichtungsband wird eine 60 cm breite und 5cm dicke Schutzbetonschicht aus Ortbeton BI Bn 150 oder in Zementmörtel verlegte Gehwegplatten eingebaut (Bild 8). Die gesamte Oberfläche von Seitenwänden und Deckplatte des Betonkörpers ist nach DIN 4117 gegen Bodenfeuchtigkeit durchgehend abzudichten. 45.

Zusätzliche

Bei mehr

78

statische

Bewehrung

Kabelkanälen mit mehr als 8 Rohren als 8 Rohrlagen übereinander muß im

je Lage oder Einzelfall ge-

Kabelkanäle 50

Schutzbeton

40 335

Isolieranstrich Dichtungsband

cc

Bewehrungskorb Fugenband Styroporsfreifen, die nach dem Erhärten des Betons durch Fugendichtungsmittel ersetzt Bild

8

werden

Aufbau der Betonumhüllung des Kabelkanals Bild 7 im Bereich einer Arbeitsfuge (Beispiel)

nach

prüft werden, ob außer der zur Schirmung verwendeten Betonstahlmatte eine zusätzliche statische Bewehrung des Betonkörpers

vorgesehen

5. Kabelkanalbauweisen

werden

ohne

muß.

Aufbruch

Besondere Umstände können ohne Aufbruch der Erdoberfläche a)

der

Erdoberfläche

erfordern, Kabelkanäle herzustellen.

Unterkreuzen

von

breiten

Bahnanlagen

b)

Unterkreuzen

von

Gewässern

c)

Umgehen

mit Fernbahn-

gleisen oder von Autobahn bzw. sonstigen stark befahrbaren Straßen, wenn auch eine teilweise Behinderung des Verkehrs unzulässig ist.

stiger

Hindernisse

d) Verlegen In

solchen

unterirdischer

Verkehrsbauwerke

von Kabelkanälen Fällen

werden

zahlen aus hydraulisch stellt (5.1).

in größeren

Kabelkanäle

mit

oder

son-

Aushubtiefen. kleinen

eingezogenen Kabelschutzrohren

Zug-

er-

Umfangreichere Kanäle werden in hydraulisch vorgepreßten Mantelrohren (5.2) oder in Sonderfällen in bergmännisch vorgetriebenen Tunneln oder Stollen (5.3) verlegt.

79

Fachbeiträge Grundsätzlich setzen die Bauweisen ohne Aufbruch der Erdoberfläche eine frühzeitige Feststellung der Lage unterirdischer Anlagen voraus, die bei Richtungsabweichungen der vorgepreßten Rohre/Preßgestänge gefährdet werden können. 51.

Kabelkanäle

aus

eingezogenen

hydraulisch

Kabelschutzrohren

Bei diesem Verfahren wird ein zusammenschraubbares Preßgestänge hydraulisch von einer Preßgrube aus bis zu einer Endgrube durch das Erdreich gedrückt, dort mit einen Aufweitekopf versehen und zur Preßgrube zurückgezogen (Bild9). Beim Zurückziehen des Preßgestänges wird in das durch Erdverdrängung aufgeweitete Preßloch ein Kabelschutzrohr eingezogen. Zu verwenden sind hierzu Kabelschutzrohre von je einem m Länge mit aufgeklebter

Doppelklebemuffe, die abschnittsweise zu einem Rohrstrang zusammengeklebt werden. Da das Preßgestänge keine Drehbewegung ausführt, wird die bei Verwendung von waagerecht arbeitenden Spiralbohrern durch herabfallendes Erdreich zu befürchtende Hohlraumbildung vermie-

den und

spätere Bodensenkungen

Der Einsatz der Preßgeräte

damit

erfordert den Bau

grube von ca. 2m Länge und mindestens Stirnwände einschließlich Grubenverbau

recht

und

rechtwinklig

Der Baugrubenverbau steifungsfrei ausgebildet

nung

des Preßgerätes

ausgeschlossen.

zur

muß sein,

Preßachse

einer Preß-

1m Breite, unbedingt

herzustellen

deren senk-

sind.

im Pressenbereich verdamit Einbau und Bedie-

nicht behindert

werden.

Die Maße der Endgrube ergeben sich im wesentlichen aus der Länge der einzubringenden Kabelschutzrohre sowie dem Platzbedarf für die Bedienungsmannschaft. Für den Einbau

des

Preßgerätes

und

seine

Bedienung

gelten

die

Vorschriften des jeweiligen Geräteherstellers. Unabhängig von der geforderten Verlegetiefe ist die Rohrüberdeckung zur

Vermeidung

von

Aufwölbungen

der

Geländeoberfläche

infolge Bodenverdrängung mindestens gleich dem Durchmesser des Aufweitkopfes des Preßgerätes

80

10fachen zu wäh-

Kabelschutzrohre

Aufweitekopf

Rückziehrichlung ——

18

Bild

9.

ss.

Preßgestänge

=

Einziehen von Kabelschutzrohren einern hydraulischen Preßgerät

Prefgrube mit hydraufischem Preßgeräf

in das Erdreich (Beispiel)

mit

SgueyIsgey

us

Endgrube

Fachbeiträge len.

Hieraus

ergibt

sich

auch

die

Mindesttiefe

der

Gruben,

wenn berücksichtigt wird, daß deren Sohle aus gerätetechnischen Gründen mindestens 0,45 m unterhalb der Preßlochachse liegen muß. Günstige Bodenverhältnisse (z. B. lehmig-bindiger Boden) ermöglichen gleichzeitig mit dem Aufweiten des Preßloches und

Einziehen

des

Kabelschutzrohres

das

Einbringen

eines

Preßgestänges für eine weitere, parallel zur ersten verlaufende Pressung (Bild 10). Theoretisch ist es möglich, nach dieser Verlegetechnik mehrere Rohre wechselweise parallel zueinander einzuziehen, es ist hierbei jedoch zu beachten, daß bei Verlegung von mehr als 2 Rohren auch bei günstigsten Bodenverhältnissen u. U. größere technische Schwierigkeiten (z.B. Verformung benachbarter Rohre) auftreten können.

Kabelschutzrohr

Bild 10, Einziehen eines KSR nach Bild 9 und Einbringen elnes Preßgestänges für Parallelpressung in einem Arbeitsgang

Soweit Parallelpressungen nicht unter Verwendung eines Aufweitkopfes für Parallelführung ausgeführt werden sollen, ist zwischen benachbarten hydraulisch eingezogenen Schutzrohren in jeder Richtung ein Mindestabstand von 0,5 m einzuhalten. ’ Das vorstehend beschriebene Verlegeverfahren ist im allgemeinen für Preßlängen bis zu 20m ohne Schwierigkeiten durchführbar. Bei günstigsten Bodenverhältnissen sind

82

bereits

Preßlängen

in

der

Größenordnung

von

100m

Kabelkanäfe realisiert worden, jedoch muß hierbei mit einem stärkeren Abweichen des Preßgestänges aus der vorgesehenen Trasse gerechnet werden. 5.2.Kabelkanäle aus Kabelkanalrohren inhydraulisch vorgepreßten Mantelrohren 5.2.1. Allgemeine Bei

Grundsätze

Rohrdurchpressungen

sammengesetzte

Mantelrohr

den Kabelkanal bei neller Erdräumung schacht

aus

wird

das

für

den

aus

Einzelrohren

später

zu-

einzubringen-

gleichzeitiger manueller oder maschiim KRohrinnern von einem Vorpreß-

hydraulisch

unter

Tage

durch

das

Erdreich

gedrückt. Am Kopf des Mantelrohres wird eine — erforderlichenfalls zur Richtungskorrektur steuerbare — Schneide eingesetzt, die nach Abschluß der Durchpressungsarbeiten in einem Erdschacht geborgen wird. In

Länge

der

von

messungen

Regel

haben

6 bis 8m

des

Vorpreßschächte

und

eine

Endschachtes

Breite

liegen

bei

von

in

Preßachse

ca. 4m.

etwa

2m

Die

X 2m.

eine

Ab-

Für

Durchpressungen werden Schleuder- oder Walzbetonrohre, Eternitrohre oder Stahlrohre verwendet. Ihr erforderlicher lichter Durchmesser wird bei der Planung in einer maßstabgerechten Zeichnung auf grafischem Wege ermittelt. Hierbei ist davon auszugehen, daß die ungeordnet dicht an dicht verlegten Kabelkanalrohre mit einem Außendurchmesser von 130mm (max. Steckmuffenaußendurchmesser) in der benötigten Anzahl mindestens 50° des Mantelrohrdurchmessers füllen. Größere Füllgrade (bis etwa 80 %) sind grundsätzlich realisierbar, führen jedoch bei größeren Mantelrohrlängen zu erhöhten Einbauschwierigkeiten. Für die Mindestdurchmesser der Mantelrohre gilt das Merkblatt „Durchpressungen“ der Tiefbauberufsgenossenschaft. Sie sind bei maschineller Erdräumung — hierbei wird das Erdreich durch einen vor Ort mit einem schneidkopfbestückten Schneckentrieb gefördert — nach unten nicht begrenzt. Wird dagegen von Hand abgebaut oder ge-

83

Fachbeiträge fördert, destens

so

4

muß

0,80m

im

und

Mantelrohr

eine

eine

lichte Höhe

Querschnittsfläche

von

von

min-

mindestens

0,5 m? vorhanden sein. Die lichte Höhe muß mindestens 1,20m betragen, sofern die Durchpressung bei manueller Erdräumung in Druckluft durchgeführt wird. Die Wanddicke der Mantelrohre ist von der statischen und dynamischen

Belastung

im

Erdreich

und

außerdem

von

der

Größe

des aufzubringenden Preßdruckes abhängig. Sie kann im praktisch infrage kommenden Durchmesserbereich bei Schleuder- oder Walzbetonrohren bis zu etwa 25cm und bei Stahlrohren bis zu etwa 16 mm betragen. Trassen für Rohrdurchpressungen sollten möglichst geradlinig verlaufen. Sofern Höhenunterschiede zwischen Anfangs- und Endpunkt des Mantelrohres nicht durch Pressen in schiefer Ebene überwunden werden können, sind Krümmungen

ausschließlich

im

Spitzenbereich

des

Rohres

eines

steuer-

vorzusehen, um technische Schwierigkeiten beim Rohrvortrieb, die sich durch erhöhte Preßkräfte einstellen, auf ein Mindestmaß

baren

zu begrenzen.

Schneidschuhes

3m

langen

von

Gewässern

Durch

am Anfang

Rohrstößen

Bögen

Verwendung

mit

des Rohres lassen sich bei etwa

500 m

Radius

ver-

wirklichen. Auf der gesamten Trasse gleichmäßig gekrümmt verlaufende Mantelrohre (z.B. zur Unterfahrung oder

Einschnitten)

lassen

sich

bei

besonders

vorbereiteten Stahlrohren und erhöhtem Aufwand hinsichtlich der Preßtechnik mit Mindestradien von etwa 150m vorpressen. Wegen der hohen, ungleichmäßig verteilten Kantenpressung eignen sich Betonrohre für dieses Verfahren nicht. Bei geradlinigen Trassen bereiten Längen von 60 bis 70m im allgemeinen keine wesentlichen technischen Schwierigkeiten. Längen bis zu 150m sind bei günstigen Bodenverhältnissen ebenfalls beherrschbar. Noch größere Preßlängen werden erzielt, wenn Rohre von 2 Preßschächten aus aufeinander zulaufend vorgetrieben werden oder wenn innerhalb

des

Rohrstranges

Zwischenpreßkammern

(Deh-

nerstationen) eingebaut werden, die etappenweise jeweils nur den vor ihnen liegenden Rohrabschnitt vorpressen, Diese Dehnerstationen werden nach Abschluß der Durch-

84

Kabelkanäle pressungen

ausgebaut;

bleibt im Erdreich abschniitte. 5.22.

als

der

sie

umgebende

Verbindung

der

Stahlring

einzelnen

ver-

Rohr-

PrinzipdesRohrvortriebs

Auf der Sohle der Preßgrube wird zunächst ein Grundrahmen achsengerecht zur Preßstrecke eingebaut, auf dem das Rohr gleitet. Der erste Rohrabschnitt wird an seinem vorderen Ende mit einem Schneidschuh und an seinem hinteren Ende mit einem Stahldruckring versehen und auf den Grundrahmen aufgelegt. Zwischen dem Stahldruckring und dem in der Baugrube entsprechend den zu erwartenden Preßkräften ausgebildeten Widerlager sind bis zu 6 hydraulische Pressen mit je 1MN (100 Mp) Druckkraft angeordnet (Bild 11). Beim ersten Vorschub der Pressen wird die

Q°


Gleichk alstötungen mit dem Bezugssender- ; signal in einen and en Färnsehkanal „am, verstärken es

und sehden= es im Dazu werden zwei

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Sschriftent;

BEnsnSulErte inte

Ken sind in Bfichtenheften Zusämmengefäßt därgestellt. Da

Fernsehfüllsender faß# ausschließlich Fernsehumsetzer sind und auch andere Fernsehfüllsender ähnliche Antennenanlagen

haben,

sollen

hier

nur

die

Fernsehumsetzerantennen

388 "el

©: NE

n&

Antennen

Bild berücksichtigt zu behandeln

1.

TV-Füllsender

Fernsehumsetzerstandort

werden. Andere Antennen sind dann analog [1]. Für Fernsehumsetzer-Antennenanlagen

bestehen zwei Pflichtenhefte, und zwar ein Pflichtenheft für die Empfangs- und Sendeantennenanlagen [7] und ein zweites für Empfangs- und Sendeantennenweichen [8]. Beide Pflichtenhefte sollen in Zukunft vereinigt als Anlage 2 zu

einem

allgemeinen

Pflichtenheft

für

UKW-

und

Fernseh-

antennenanlagen, das zwischen der Deutschen Bundespost (DBP) und der Arbeitsgemeinschaft der Rundfunkanstalten Deutschlands (ARD) abgesprochen wird, herausgegeben

werden. Fernsehumsetzer-Antennenanlagen bestehen im allgemeinen aus Empfangsund Sendeantenne, Empfangsund Sendeantennenkabel (Energieleitung) und flexiblen Verbindungskabeln zwischen den starren Energieleitungen und dem Fernsehumsetzereinbzw. ausgang. Die Empfangs-

und Sendeantennen bestehen aus einer oder mehreren Einzelantennen (Vierer-, Achter- Sechzehnerfelder, Yagis oder/ und logarithmisch periodischen Antennen). Zwei und mehr Einzelantennen werden über einen Verteiler oder Leistungsteiler und flexible Verbindungskabel zusammengeschaltet.

389

Fachbeiträge Will man zwei Fernsehumsetzer an einer Antennenanlage betreiben, so muß man die Fernsehkanalsignale über eine Empfangsantennenweiche aufteilen und in einer Sendeantennenweiche wieder zusammenfassen. Ist die Eingangsspannung für den Fernumsetzer zu hoch, so muß sie durch ein Dämpfungsglied vor dem Fernsehumsetzereingang auf einen entsprechenden Wert gedämpft werden. Bild 2 zeigt EAlAnl

Sat Anl

1Achterfeld

gAchterfelder

Jflexible

6

|

8

16

-Tn

; Verbindungs-

716 meist

kabel

7f6 Ins

Antennenverteiler | 47 yr EAHAnI

[Ar |

t

ao

AF-Kabel der

7116

AF-Kabel derS5 At Ani

16 flexibles Verbin-

du

17 flexibles Verbin-

dungskabel

Ar

EArWE

SAWe 4 'bIE Verbindungskabel fh

afı6

' 7716

Dämpfungs-

gied

dungskabel

Y Ian

zvu

ZPr

Al,

und

TvU

71064

7/76

' 7]16

MeBpunkte für die Ar Anl

ZIPr

At=Antenne, Anl=Anlage, We=Weiche, TVU=Fernsehumsetzer, Pr=Programm, RF-Radio-Freguenz, E-Empfang, S=Senden Bild

390

2.

Schematischer Aufbau einer Antennenanlage

Fernsehumsetzer-

Antennen schematisch anlage.

den

Aufbau

einer

TV-Füllsender

Fernsehumsetzer-Antennen-

Alle Teile einer Antennenanlage sowie die gesamte Anlage und auch einzelne Bauelemente der Einzelteile, z.B. Steckverbindungen (ausschließlich 7/16 = 50 Ohm), müssen den gestellten Forderungen entsprechen und müssen gemessen werden. Bei der Entwicklung der Anlagen wird alles gemessen, bei Typprüfungen alle Pflichtenheftswerte, bei Güteprüfungen

und

Standortabnahmemessungen

die

für

den

Standort

wichtigen Parameter und bei Betriebsmessungen die für den Betrieb wichtigen Werte. Dazu müssen gelegentlich bei Instandsetzungen oder Kanalwechsel weitere Übertragungswerte überprüft werden. Da sämtliche Teile einer Fernsehumsetzer-Antennenanlage passive Bauteile sind und die gesamte Anlage sowie die Bauteile den gleichen Bedingungen entsprechen müssen, kann man allgemeine Meßverfahren festlegen, bei denen das Meßobjekt die Antennenanlage oder irgendein Teil der Anlage sein kann. Nur für die Messungen der Strahlungseigenschaften, Diagramm und Gewinn, wurde festgelegt, daß die Antenne ohne Energieleitung als Meßobjekt dient. Die im folgenden beschriebenen Meßverfahren sind allgemein üblich und sind je nach Einsatz im Labor, auf dem Antennenmeßplatz oder am Standort entsprechend zu modifizieren.

Bei

einen Meßwert Meßgerätepark.

Angabe

richtet

verschiedener

man

sich

nach

Meßverfahren

dem

für

vorhandenen

2. Meßverfahren 21.Messung

der

Rückflußdämpfung

(Anpassung)

Der Wellenwiderstand der Antennenanlage muß gut an. den Kennwiderstand des Fernsehumsetzers angepaßt sein, damit keine unzulässigen Störungen bei der Übertragung des Fernsehkanalsignals auftreten. Kenn- bzw. Wellenwiderstand für Fernsehumsetzeranlagen ist ab 1. 1. 1972 = 50 Ohm; innerhalb der Anlage, mit Ausnahme im Gerät

391

Fachbeiträge selbst, dürfen nur Steckverbindungen 7/16 verwendet werden. Sind Anlagenteile nicht richtig angepaßt, so können bei langen Energieleitungen (> 50 m) Reflexionen im Fernsehbild sichtbar werden. Die Kabellänge tritt hier als Parameter auf, weil die Auflösung im Fernsehbild (übertragbare Videofrequenz) und die Laufzeit des reflektierten Signals im Kabel beachtet werden müssen. Liegt die fehlangepaßte Stelle näher am Gerät, so tritt zwar keine sichtbare

Reflexion

rätes

auf,

wird

aber

die

beeinflußt

Durchlaßcharakterisierung

(Welligkeit

und

Schieflage

des

der

Ge-

Durch-

laßkurve). Als Maß für die Anpassung kann man die Rückflußdämpfung, die Welligkeit, den Reflexionsfaktor oder den Anpassnugsfaktor messen [1], [3], [10], [11]. Im

allgemeinen

durch

das

Deshalb

mißt

man

Meßverfahren

hat

man

flußdämpfung

sich

in der

geeinigt.

7

nn Meßsendermit

Impulsmodulafion

die Rückflußdämpfung,

und

Auch

die

verwendeten

Fernsehtechnik in anderen

bedingt

Meßgeräte.

auf die

Rück-

Fachbereichen

setzt

Richtkoppler

Pomen I ! “7

51 y

yYorlauf\ kobeı MeBobjekt

J koaxialer Umschalter

Eiehleitung

Meßempfünger

Breitbandoszillograf Bild 3. Messung

der Rückflußdämpfung Impulsverfahren

sich diese Einsicht allmählich durch. Ein ein anderes Maß ist jedoch leicht möglich. Pflichtenheitswerle sind:

392

mit

dem

Umrechnen auf Die wichtigsten

Antennen Rückflußdämpfung (bei

im

Simultanbetrieb

Betriebskanal in

TV-Füllsender = 26 dB

den

Betriebskanälen im gesamten Bereich Rückflußdämpfung der RF-Kabel (mit Impulsen gemessen Rückflußdämpfung der Antennenweichen

= 26 dB) =17dB = 28 dB = 32 dB) = 32 dB

und

Man kann die Rückflußdämpfung grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten messen: Mit Impulsen, also im nichteingeschwungenen Zustand, und statisch, also im eingeschwungenen

211.

Zustand.

Impulsmeßverfahren

Dieses Meßverfahren liefert sehr genaue Meßwerte, weil es mit Betriebsbedingungen arbeitet und alle Reflexionen einzeln

auflöst.

Als

Meßsignal

dient

ein

RF-Träger

in Fern-

sehkanalmitte, der mit cos?-Impulsen moduliert ist. Die Halbwertsbreite ist 0,1 us, wodurch ein Meßspektrum von 10 MHz entsteht. Die reflektierten, demodulierten Signalanteile mißt man mindestens 10 MHz

auf einem Bandbreite

Breitbandoszillografen im Vergleich mit dem

mit Ein-

gangssignal aus. Der Unterschied in den Amplituden von Vorlauf- und Rücklaufsignal im logarithmischen Maß ist der Betrag der Rückfiußdämpfung. Aus der zeitlichen Verschiebung

der

Signale

Reflexionsstelle

kann

ermitteln.

man

xt. x 2 l,

= t =

Entfernung

auch

noch

den

Ort

der

v

der

Reflexionsstelle

Zeitverschiebung

v = Ausbreitungsgeschwindigkeit im

Kabel

(ersichtlich

aus

Kabelkatalog).

Zum Auflösen von Reflexionstellen in der Nähe der Einspeisestelle schaltet man oft ein Vorlaufkabel mit definierter Laufzeit zwischen Meßgerät und Meßobjekt. Man löst somit Sendeimpuls und Echo deutlich auf.

393

Fachbeiträge Richtkoppler

Eich/

MeBsender

jerun 9

v

MeBobjekt rkonxialer Schalter Eichleifung

Meßempfänger Bild

4

Messung

der Rückflußdämpfung im eingeschwungenen Zustand mit einem RF-Träger

In Stellung V des koaxialen Schalters stellt man auf dem Oszillografenschirm den Vorlaufimpuls in einer bestimmten, gut ablesbaren Höhe ein. Schaltet man jetzt auf R_ dann erscheinen auf dem Oszillografenschirm die reflektierten Signale. Der Dämpfungswert der Eichleitung muß jetzt solange geändert werden, bis das zu messende Signal den

Wert

des

Vorlauf-Impulses

erreicht.

Der

Dämpfungs-

unterschied ist die Rückflußdämpfung. Bei größerer Entfernung zum Meßort erreicht die Kabeldämpfung bereits Werte die in das Meßergebnis eingehen. Von der Rückflußdämpfung muß dann die doppelte Kabeldämpfung bis zur Reflexionsstelle abgezogen werden. 212.

Messung

Zustand

im

eingeschwungenen

Diese Messungen ergeben Meßwerte, die der komplexen Addition aller einzelnen Reflexionswerte entsprechen. Als Bezugsgröße dient die Anschlußimpedanz. Es ist jedoch jeweils nur der Betrag des Meßwertes, hier Rückflußdämpfung, interessant. Die Meßwerte können mit einem RFTräger oder einem Wobbelsignal ermittelt werden. Die relativ zeit- und meßgeräteaufwendige Messung mit einem RF-Träger wird nur noch selten ausgeführt und soll daher hier nur kurz erwähnt werden. Ein Meßsender erzeugt das Meßsignal, das über eine Eichleitung und zwei Richtkopp-

294

Antennen

TV-Füllsender

ler auf das Meßobjekt gegeben wird. Die Vor- und Rücklaufsignale, gemessen über die Richtkoppler, werden über eine Eichleitung auf einen Meßempfänger, z.B. Spektrumanalyser oder selektiver Meßempfänger, gegeben und verglichen. Der Dämpfungsunterschied ist die Rückflußdämpfung. Durch Änderung der Meßsenderfrequenz erfaßt man den

interessierenden

Frequenzbereich.

Die Wobbelmeßtechnik ermöglicht eine schnelle, praktikable, einfache Meßmethode zur Anpassungsmessung, die in übersichtlicher Bildschirmdarstellung das Meßergebnis liefert. Bei Messung mit einem Vorlaufkabel wird das Wobbelsignal über das Vorlaufkabel auf das Meßobjekt gegeben und die rücklaufende Spannung zum Sendeausgang des Wobblers auf dem Wobblerbildschirm angezeigt. Diese Spannung verläuft bei größerer Fehlanpassung girlandenförmig und weist große Amplituden auf; im Bereich der Anpassung wird sie sinusförmig, und die Amplitude nimmt ab (Bild 5). Dieser Effekt beruht auf der phasenabhängigen

_

Vorlauf-

WobDler -----

kabel r

——

Wobbelsignal

-

MeBobjekt

-— -— refl ekti Tlekf WobbeSIGAA i ertes DOBEI lsign:al

Bild

5.

? Abbildun

fo

Bild-

Bel Wobbelemui schiVe rm des pföngers

Messung der Rückflußdämpfung mit meßverfahren; Grundsätzliches

dem

Wobbel-

Überlagerung der hin- und rücklaufenden Welle des Wobbelsignals am Sendeausgang. Allerdings geht die Kabeldämpfung doppelt in das Meßergebnis ein, was bei höherer Dämpfung (> 1dB) das Meßergebnis stark verändert. Es sind also stets dämpfungsarme Kabel zu verwenden. Es gibt nun mehrere Methoden, die mit dem Wobbelverfahren zu messen.

Rückflußdämpfung Einmal kann man

385

Fachbeiträge die

Rückflußdämpfung

ler

unterschiedlich).

rechnen (Berechnung schreibung angegeben

aus

dem

angezeigten

Schirmbild

er-

wird jeweils in der Meßgerätebeund ist für die verschiedenen Wobb-

Im Betrieb mißt man mit Fehlanpassungsnormalien, die man als Meßobjekt anschaltet und dann die Amplitude auf dem Wobblerbildschirm aufzeichnet. Tauscht man dann Anpassungsnormal und Meßobjekt, so muß im interessierenden Frequenzbereich die Amplitude der Wobbelkurve kleiner sein. Die Rückflußdämpfung ist dann größer. Den genauen

Wert

kann

man

mit

Hilfe

des

eingebauten

Dämp-

fungsreglers im Wobbler messen. Anstelle des Anpassungsnormals kann man auch eine offene Eichleitung anschalten. Ist

der

Wert

der

Anzeige

bei

angeschalteter

gleich dem Wert bei angeschaltetem Meßobjekt, Rückflußdämpfung gleich zweimal der Dämpfung leitung.

Man

Reflektierens tung zunutze, mal

macht

Wobbler

hier

das

Prinzip

muß

’

FehlaRPASSUNGSnormal

r

— [Aloe eEieleitung Bild6.

vollständigen

(Bild 6).

Mer

kabel

des

so ist die der Eich-

bei offener oder kurzgeschlossener Eichleiwobei das Wobbelsignal die Eichleitung zwei-

durchlaufen

[FE

sich

Eichleitung

Fehlanpassungsnormal

Deal -

MeBotjehl |

an 2008 an Un pfangsterähe,aure. ehem

ae win SBERHTRSTRABD

sgissnA

ee

19b

2198

Drelguasi noeh

Aberaliboähtemneithhgesirkhkeiikfeßeigreanh wird

Antennen mit

einer

scharfbündelnden Empfangsantenne empfangen, Titet und einem Schreiber zugeführt. R $dann das Dia; ‘amm auf. Dies kann

Meßaufbau

gen.

TV-Fülisender

zbigt|b Bild 9.

aan.

über die schartbünddihide Antenne senden ssenden Antenne das, Meßsignal empfan-

-WUN

7 Ce

Das N Male Diagramm mißt man durch Drehen der zu messendaniAatenzeıman2360% und: das vertikale Diagramm

durch

miissen ze

Absenken

des

Drehmastes.

demuRnegauemzbereith und

Abbstrft unkswin kein gämariftsiderden,

Diese

unter

so

Messungen

verschiedenen

daß

eine

vollstän-

dige, Meskuggunecht dbfiwendig;äst. Man mißt daher meist rıab umc:Betpiebskattei Dis ?Ausmessen von Strahlungsdiageämmen!mät reäihepeädergleichsantenne, deren Diagramm bekHAntnistsobanmm ‚urzin;Bonderfällen am Standort geschehen. .narloroaoe 3i!!blzaica „sei ary.aomarbiolesoV sro her,

23. MEET scdiusdlsM

mob

green sis

mas

tännengewinns Bund:

.

-SASBpAPteRBEngewinn. muß; man ‚bei der Einstellung der

Aussanselsistang: dep Herngehumsetzers. in bezug auf berechnete Strahlungsleistung berücksichtigen. Aus Formel zseaib

mem

nmel

roerun

a 193 bau -Hag Dean now \

2

ee

im

rin

die der

(ERP)

Eh IRRE. Air, Abt Atennengewinn G Sn K6 Inecht Die weiteren

direkt in Parameter

das be-

a Ei ob Bası nganunag.; 1%” Pıaprsäkquivalenteißtsahtmigsleistung P,

Py

=

Ausgangsleistung

= Verlustleistung

tenneneingang,

des

Fernsehumsetzers

zwischen

Umsetzerausgang

und

An-

d.h. Verlüstleistung auf dem Sende-

-dsamıkabelsinnden Meishen usw..{l].

"BER RMERBen Lew sehf' schwierig zu messen, were Bil Meitig’Vikfe- Variablen enthalten sind. MICHA WakdneAkiiin"äach Bild 10, so kann man 401

. Fachbeiträge

Zu messende Antenne

Meßanfenne

Drehmast MERSENGER , Bild

| L

10.

MER -

empfänger

Messung

des

Antennengewinns

bei genauer Messung der Ausgangsspannung des Meßsenders, Eingangsspannung des Meßempfängers und der Kabeldämpfungen sowie bei Messung und Berechnung der Funkfelddärnpfung und bei Kenntnis des Antennengewinns der Meßantenne den Gewinn der zu messenden Antenne, der die letzte Unbekannte im Meßkreis ist, berechnen. Allerdings muß die Messung sehr sorgfältig geschehen, weil es eine absolute Messung und keine Vergleichsmessung ist. Durch Einsetzen einer ebenfalls bekannten Antenne anstelle der zu messenden Antenne kann man den Meßaufbau überprüfen.

Will

man

bereich messen, so muß Meßaufbau neu eichen.

den

man

Gewinn

bei

über

jeder

den

Frequenz-

Meßfrequenz

den

Für Serien- oder Reihenmessungen kann man dieses Meßverfahren nicht einsetzen, weil es zu zeit- und geräteaufwendig ist. Hier setzt man eine Vergleichsmessung ein. Man mißt erst die zu messende Anienne, montiert dann an deren Stelle eine bekannte Antenne und errechnet aus dem Unterschied der Empfangsspannungen und dem Gewinn der bekannten Antenne den Gzwinn der zu messenden

Antenne [1], [2], [3], [71, [9]. 26.

Weitere

Messungen

Weitere Messungen an Antennenanlagen für Fernsehumsetzer müssen beim Einschalten der Fernsehumsetzer und in Sonderfällen ausgeführt werden. Die Eingangsspannung der Empfangsantenne wird mit einem Kontrollemp-

402

Antennen fänger

anderen

gemessen,

Signale,

mit

dem

man

besonders

des

die

Spannung

in den. Nachbarkanälen,

Die Qualität des Eingangssignals schirm

auch

TV-Fülisender

Kontrollempfängers

kann man

und

auf

der

mißt.

auf dem Bild-

einem

Oszillograf-

schirm messen, wenn man das Videosignal aus dem Kontrollempfänger an den Eingang des Oszillografen legt. Hinsichtlich Reflexionen und Gleichkanalstörungen wird ein strenger Maßstab an das Eingangssignal gelegt. Bei Störungen muß die Empfangsantenne geändert werden oder ein anderer Bezugssender eingeplant werden. Bei

Einschaltfehlern

Fernsehumsetzers

u.ä.

muß

beobachtet

und

das

Eingangssignal

registriert

irgendwelche Abweichungen während treten. Weichen müssen zumindest bei auf

ihre

Gruppenlaufzeitunterschiede

len gemessen Mit

dem

werden.

Aufzählen

der

werden,

des Betriebes Typprüfungen

in

den

verschiedenen

des ob

aufauch

Betriebskanä-

Messungen,

die

Meßtechnik

der

gelegentlich auch an Antennen vorgenommen werden müssen, sollte gezeigt werden, daß neben den üblichen Messungen

eine

Reihe

anderer

Messungen

die

Antennen ergänzt. Diese anderen Messungen sind ren Beiträgen bereits beschrieben, z.B. in [3].

3. Technischer Die

Ausblick

Antennenmeßtechnik

setzermeßtechnik anlagen

einmal

in ande-

so

wenig

passive

ist

gegenüber

bekannt,

Gebilde

sind

weil

der

und

Fernsehum-

die Antennenzum

anderen

Störungen hier relativ selten auftreten. Fehler in den Antennenanlagen bemerkt man oft nur, wenn es zum Totalausfall der Anlage kommt. Meist reicht die Messung der Rückflußdämpfung mit dem Wobbelmeßverfahren aus, einen Fehler in der Antennenanlage festzustellen. Daher sind neue Meßtechniken für Fernsehumsetzer-Antennenanlagen nicht zu erwarten, vielleicht aber verbesserte Meßgeräte (Wobbler) und verbessertes Zubehör (Vorlaufkabel, Richtkoppler usw.).

403

Fachbeiträge

:' ensınA

Schrifttumsverzeichnis‘: 11]

rum

Heydel, J.: Antenndnantagel melde-praxis 49 972), H fiel

Heinzelmann,

=

2

bietes

durch

Jahrbuch

des

G.:

die

mob

Jira

A

assed

Die un! HB,

30

‚nezzomsa

1sankt

ala?

i

Bis zob 3ötilsuQ

Serld&rne® SAG,

d

elektrisehän. Fernnreldewesenszerram

ons Hd

iA

R

mil

2

sm cTeakkorn [3] Heydel, J., und Vagt, Nız Ferüseksimsetzeryp und Meßtechnik. Berlin 199. BERFORRRARG Adele i&SChöFTH

[4]

Heilmann, A, und,, Ss des Senderneizes der Sn

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J.:

Fernseh-Kleinumsetzer.

fernmelde-praxis

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16

RER SER

NE

tes Fernsehprogramm. ecteenen BUS ac meldewesens 1960/6le.y; Irtslqsanid 6 eur 1971.

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Heydel, J.: Ford setzer I bei der DEP. ung

[7] Pflichtenheft

Pre

[8] Pflichtenheft

FTZ

NW

N

taschenbuch

Pil

10.

I SsRetRtneshhen

ae Kanal

Güteprüfung

176

ei sul

ER

tus

1. Arssgake. nBfiohtenhaiii

für Sende- und Empfangsantennenweichen füllsender in den Frequenzbere

[9] FTZ-Norm

der

ge

Fernsehumsetzer-Anternönäfilägefl9&at Tudi? reichen I, III, IV up VG; JymisBtusInsgquid

176

ed :919bn16

für FernsehvJ 8.

GU“ Te rrernlenäße Ben Mae,

il,n,

und ' Abhähmiea!16

110} DIN 47301, Blatt 1: Begrirfiger Mbirutiigeunmihlee ‚na 111] DIN 47301, Blatt '2: Begtiffeehbr nertungsäubasbungio 9a ib HETWEHREÄ 112) Ebersberger, G.: Anpäassunghasssanddn meßplatz

[13] 114]

Thomanek,

L., und

Gewinnmessungen

risierten

115)

Polyskop

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and ı SEhWADZ

Febr./März 1972 Heft 53. Messung von ten. Kabeln und Antennen. Neues von Rohde und Schwarz Dez,/Jan. 1971/1972

Be

19.

an

Trixl,

E.:

StaHnaisarsgeaitlosiind

scharfgebündelten

UHF-Antenen

Meßtip. Heft 52.

horizontal

pola-

Rohlernalilssenwarsinitt.0:1ds5

nn nes) einsw

Hu Kurzinformation 194, #8

o2 zlinbeilontientor

pn Re Rahee.Hnd FHHEER ei = Iaa vilslor sid naynuıöld vr Ko nem datomed nsasInsianns) -: Je’eM mmol sasInA 19b !Isleus ı13°7 mob Jim pastamäbänhzbüfl

oe ‚InsnenastinA ob ni welde"T nonis eymsA bl nartianmms3lsM ousa briie no 'yaeljgiy ‚notıswi9 ı:s Iroin n9aslns

il

404

ootrorasediav

bu

(rolddoW)

‚(weu

s4E19Yg

1slggoNtnaist

Begriffe

Antennentechnik

Grundbegriffe der Antennentechnik Bearbeiter:

PhilippHenß

1. Allgemeines Die

Antenne

ist

ein

wichtiges

Glied

in

der

Kette

einer

Funkübertragungslinie. Sie ist ein Gebilde, welches Energie in Form: von elektromagnetischen Wellen ausstrahlt oder aufnimmt;

ihre

Güte

bestimmt

wesentlich

den

Wirkungs-

grad einer Funkeinrichtung. Nach dem Reziprozitätsgesetz gelten für Sende- und Empfangsantennen die gleichen theoretischen Grundlagen, d.h. prinzipiell sind beide Antennen in ihren Eigenschaften gleich und können in ihrer Funktion vertauscht werden. Das bedeutet aber nicht, daß jede Empfangsantenne mit dem besten Wirkungsgrad als Sendeantenne betrieben werden kann. Auch spielt in den meisten Fällen die Belastbarkeit wegen der meist höheren Sendeleistungen eine ausschlaggebende Rolle. Antennen werden mit einer Anschlußleitung, der RFLeitung (RF = Radio-Frequency), an den Sender bzw. Empfänger angeschlossen. Die optimale Energieübertragung erfolgt bei Anpassung der Antenne an die RF-Leitung. Deshalb ist die Anpassung eines der wichtigsten Probleme bei einer Antennenanlage. Die

Antennen

arbeiten

allgemeinen Theorie werden können. 2.

Die

der

nach

Grundprinzipien,

Übertragungsleitungen

die

aus

der

abgeleitet

Anpassung

Vergleicht

man

eine

Antennenanlage

mit

der

einfachsten

Form einer Übertragungsleitung (Bild 1), so erkennt man, daß die größte Leistung übertragen wird, wenn der Scheinwiderstand der Last an den Scheinwiderstand der Quelle angepaßt ist. Im Sendefall ist die Leitung die Leistungsquelle und die Antenne die Last, während es im Empfangsfall umgekehrt ist. Für die maximale Leistungsübertragung müssen in jedem Fall die Scheinwiderstände gleich sein.

405

Fachbeiträge Ist die Last nicht an den Scheinwiderstand der Leitung angepaßt, so nimmt die Last nicht die gesamte ankommende Wellenenergie auf. Der nicht aufgenommene Energieanteil wird

am

umgekehrt flektierte

belasteten

und

zur

Welle

Ende,

am

Quelle

Verbraucher,

zurückgesandt.

bezeichnet.

Auf

der

in

Er

der

Phase

wird

Leitung

als re-

überlagern

sich die von der Quelle zum Verbraucher hinlaufende Welle und die am Verbraucher reflektierte rücklaufende Welle, es treten stehende Wellen auf. Dieser Zustand wird durch die Größen Reflexionsfaktor, Welligkeitsfaktor, Anpassungsfaktor und Rückflußdämpfung beschrieben.

; AF-Leitung

O_ Bild

1.

Einfachste

Form

|

einer

Last

Zg°Zg

Übertragungsleitung

21. Reflexionsfaktor r Der Reflexionsfaktor ergibt sich aus dem Quotienten Spannung der rücklaufenden (reflektierten) Welle und zum

Verbraucher

hinlaufenden _ r

2.2.

Welligkeitsfaktor

Quotient

des

Minimalwertes

s

(standing

(abgekürzt:

Maximalwertes

der

Welle

U Luck U vor

Welligkeitsfaktor

Der

(vorlaufenden)

der

wave

ratio

Welligkeit)

Spannung

Spannung U, j„n auf

der

Unax

U _.man_ U

23. Anpassungsfaktor Der Anpassungsfaktor keitsfaktors.

406

_

min

ist der

VSWR)

ist und

Leitung,

auch der entsprechenden Ströme I „ax und Inin s=

der der

der des

oder

I _max_ Inin

m Reziprokwert

des

Wellig-

Begriffe

Antennentechnik

m=-: s Da

der

annimmt,

Anpassungsfaktor ist er für

nur

men besser geeignet als der zwischen 1 und oo annehmen 24.

Betrag

gegeben

und

dann

und

0

und

1

Diagram-

der

Werte

a

des Reflexionsfaktors wird

zwischen

in Kurven

Welligkeitsfaktor, kann.

Rückflußdämpfung

Der

Werte

Darstellungen

wird

vielfach in dB

Rückfiußdämpfung

an-

genannt.

U

a = 20 log - U

rück

Die Rückflußdämpfung läßt sich mit Hilfe von Reflektometern leicht ermitteln und wird folgedessen sehr häufig bei der Beurteilung von An»assungsverhältnissen benutzt. 25.

Zusammenhänge

Rückflußdämpfung

der

Anpassungsgrößen

a = 20 log Tror _

—= 20 108 4 =

rück

1+m im”

20 log

Un Reflexionsfaktor rr = —Tick_ eflexion Ur

Anpassungsfaktorm

20 log

s+1l s1

a

_ 10

n— 20

=

s-1 sıi

x

1-m ee —— itm

U_. —Uin__— ıI_.ır Unax s l+r

= U

Welligkeitsfaktor s= max _ 1 _. _ItE Unin

m

l-r

Maximalspannung U ax = Uvor + Urück Minimalspannung

U in = Uror— Vrück 407

Fachbeiträge

Vorlaufleistung

P,,,

16)

=

Zn

(Z,

=

Wellenwiderstand)

0

Rücklaufleistung

U?

P rück

”

Leistungsminderung durch Fehlanpassung

Die

Ba Po

Zusammenhänge

Kurvenschar

—üchk

rich

der

einzelnen

Größen

sind

in

der

Bild 2 dargestellt.

73 10 ri 70 9

85 7 6 15

70

0,8

4

3

06

--{2

Sas

Q

R

7

08 0

70 Bild

Mit größer

2.

20

Zusamrmenhänge

werdender

Anpassungsfaktor

m

und

L 40

30 der

] 50 dB

Anpassungsgrößen

Rücklaufdämpfung die

z

Welligkeit

nähern

s dem

Wert

sich der 1. Bei

einer Rücklaufdämpfung a — 0dB wird m-— 0 und s— oo. Der Reflexionsfaktor wird beia = OdB gleich 1 und die Leistungsverluste gleich 100 %s. Bei a = 10dB betragen die Leistungsverluste 10 %, und bei 3dB Bücklaufdämpfung sind sie 50 ’o.

408

Begriffe Antennentechnik 70

dB

n -

Sn BY

SS %

a

En

Zusatzdämpfung

5 dB

SR

Bu

41 Bild

34568

Kabeldämpfung dB 3.

Zusatzdämpfung der

in Abhängigkeit Kabeldämpfung

der

Welligkeit

und

Hat die RF-Leitung, an die die Antenne angeschlossen ist, eine Dämpfung, so bewirkt diese am Leitungseingang eine scheinbare Verbesserung der Anpassung. Da sowohl die vorlaufende wie die rücklaufende Welle um den Wert der Leitungsdämpfung reduziert wird, ergibt sich am Leitungseingang

ein

gesetzt

der

an der Antenne, ist. In

Reflexionsfaktor,

um

die doppelte

Kurvenschar

der,

verglichen

Leitungsdämpfung

Bild

3 ist die

mit

dem

herab-

Leistungsmin-

derung als Zusatzdämpfung a, in dB bei der entsprechenden Kabeldämpfung und Welligkeit bzw. Rücklaufdämpfung abzulesen.

409

Fachbeiträge In

der

zwischen

Tabellel

den

ist

der

zahlenmäßige

Anpassungsgrößen

dargestellt

Zusammenhang

worden.

Rückfluß-

Refle-

Leistungs-

Anpas-

dämpfung

xions-

minderung

sungs-

keits-

a(dB)

faktor

faktor

faktor

m

(VSWR)

r

durch Fehlanpassung r?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5. 18 18,5 19

410

0,893 0,794 0,709 0,629 0,562 0,5 0,447 0,397 0,355 0,316 0,298 0,282 0,266 0,252 0,237 0,224 0,211 0,199 0,188 0,178 0,165 0,158 0,150 0,141 0,133 0,126 0,119 0,112

0,798 0,629 0,5 0,396 0,277 0,25 0,2 0,158 0,126 01 0,09 0,08 0,07 0,063 0,056 0,05 0,045 0,04 0,035 0,032 0,027 0,025 0,023 0,02 0,018 0,016 0,014 0,013

Wellig-

s 0,057 0,115 0,169 0,227 0,278 ‚0,333 0,375 0,425 0,455 0,528 0,541 0,561 0,579 0,598 0,618 0,634 0,650 0,668 0,684 0,699 0,761 0,727 0,740 0,752 0,766 0,777 0,789 0,799

17,52 8,70 5,92 4,45 3,60 3,00 2,67 2,35 2,20 1,92 1,84 1,78 1,72 1,67 1,62 1,58 1,54 1,5 1,46 1,43 1,40 1,37 1,35 1,32 1,30 1,29 1,27 1,25

Begriffe

Antennentechnik

Rückfluß-

Refle-

Leistungs-

Anpas-

dämpfung

xions-

minderung

SUNES-

keits-

a (dB)

faktor

durch Fehl-

faktor

faktor

m

(VSWR)

r

anpassung

r?

19,5

0,106

20,5 21 21,5 22 22,5 23

0,094 0,089 0,084 0,079 0,075 0,071

20

23,5

24 24,5 25 25,5

26

26,5

27 27,5 28

0,100

0,011

0,01

0,009 .. 0,008 0,007 0,006 0,0055 0,005

s

0,809

0,818

1,20 1,19 1,18 1,17 1,16 1,15

0,882 0,888 0,894 0,900

1,13 1,12 1,12 1,11

0,909

1,10

0,0045

0,875

0,050

0,0025

0,904

0,045 0,042 0,040

0,002 0,0018 0,0016

0,047

0,004 0,0036 0,0033 0,0028

0,0022

0,932 0,934 0,938 0,942

1,07 1,07 1,06 1,06

0,0015

0,928

31

0,028

0,0008

0,945

31,5 32 32,5 33 33,5 34 34,5 35 35,5

0,027 0,025 0,024 0,022 0,021 0,020 0,019 0,018 0,017

0,0012 0,0011 0,001 0,0009

0,0007 0,0006 0,0006 0,0005 0,0004 0,0004 0,0004 0,0003 0,0003

1,11

1,09 1,09 1,08

0,038

0,035 0,034 0,032 0,030

1,14

0,914 0,919 0,924

28,5

29 29,5 30 30,5

1,24

1,22

0,828 0,837 0,846 0,853 0,861 0,868

0,067

0,063 0,060 0,057 0,053

Wellig-

0,947 0,951 0,953 0,956 0,958 0,961 0,963 0,965 . 0,967

1,08

1,06

1,05 1,05 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,03 1,03

al

Fachbeiträge: Rückfluß-

Refle-

Leistungs-

Anpas-

dämpfung

xions-

minderung

sungs-

keits-

a (dB)

faktor

durch Fehl-

faktor

faktor

m

(VSWR)

r

anpassung

r? 36 36,5

0,969 0,971

1,03 1,03

0,0002 0,0001 0,0001

0,974 0,975 0,976

1,03 1,03 1,02

0,014

0,0002

39

0,011

0,0001

44,5

0,006

39,5 40 40,5 al 41,5 42 42,5 43 43,5 44

45 45,5 46 46,5 47 47,5 48 48,5 49 49,5 50

0,013 0,013 0,012

0,011 0,010 0,009 0,009 0,008 0,008 0,008 0,007 0,007 0,006 0,006 0,005 0,005 0,005 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,003 0,003

s

0,0003 0,0002

37

37,5 38 38,5

412

0,016 0,015

Wellig-

0,972

0,978

1,03

1,02

0,979 0,980 0,980 0,982 0,983 0,984 0,985 0,986 0,987 0,988

1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01

0,989 0,989 0,989 0,990 0,991 0,992 0,992 0,993 0,993 0,993 0,994

1,01 1,01 1,01 1,01 1,009 1,008 1,008 1,008 1,007 1,007 1,006

0,988

1,01

Besriffe Antennentechnik 3. Die

Grundform

der Antenne

Als einfachste Antenne kähn man sich eine leerlaufende Übertragungsleitung vorstelldn, deren Leitungsenden auseinandergespreizt sind. Die m gnetischen Felder, die einen stromdurchflossenen Leiter umgeben;-sich aber bei parallel nebeneinander

liegenden

Ldi

aufheben,

ermöglichen

nunmehr eine Strahlung. Die ung wird maximal sein, wenn die Länge der auseinahdergespreizten Leitungsenden mit der beaufschlagten Fregueriz in; Resonanz. kommt. Das ist dann der Fall, wenn di Länge mit der Wellenlänge übereinstimmt. Diese Antenne nennt man „Dipol“. Der kürzeste

resonanzfähige

elektrische

Dipot hät” die

En, ale

Für

Länge

IDipolstäbe

mu — elektniuchekäneadn —-—

4. Die er

Länge

die

5

die elektromagnetische Schwingung Bra ee Be, aus:a : aloajc- 5

—-} , wobei

eilt.

im

freien

Raum

aen'o f

’

wobei c = 300 000 km/s die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes im freien Raum ist.

N,

5

f

FE

biRB-EieuPinniefähgisigh waren im freien Raum befinden, Est Dar Bchae: ist immer eine spürbare Kapa-

noch

er

et het.

Rei

weiche

82 u

Jflte

er

der

Ban

un

Bipols $ und

(Verkiesangsfaktox Aldi) beirägt dann: esb

bau

}3uos19

-Asıia

as

der

more

aaurigge-

.ble’T

von

dem’

dem

Leiter-

die Antenne

Bestirnt, mit.Er „beträgt, 2 bis 6%.

date swdls st bnsuas, Dieisiekirischesiänge süb einen. Dipol anunnsge

Verzögerung

leiter. Die elektrische Länge einer kürzer als die geometrische. Der

Aa

ni

Ale: "gewisse

in. Daduräh ergibt 'sich eine scheinbare

mavg

si

of“,

simalsiiguäh

2;

}

Bl

aus

Rohrmaterial

i

Ri .

’

413

Fachbeiträge

—

= —— m

Bild

4

Spannungs-,

Stromeines

5. Der

Der

Spannung Strom

Scheinwidersitand

und

Widerstandsvertellung

A

3 -Dipols

4 --Dipol

2

4-Dipol hat die in Bild 4 gezeigte Spannungs- und

Stromverteilung. An den Dipolenden ist jeweils ein Stromknoten und ein Spannungsbauch. Der größte Strom fließt an der Einspeisungsstelle und wird Strombauch genannt. Strom und Spannung sind auf dem’Dipol nicht in Phase. Der Scheinwiderstandverlauf längs des Dipols ist so, daß im Einspeisungspunkt der geringste Widerstand herrscht. Der Generator hat also für die Resonanzfrequenz eine niederohmige Belastung. Während jeder Halbwelle wird die Polarität der Spannung an den Dipolenden umgekehrt. Bild 5 zeigt die Kraftlinien eines Dipols zu einem bestimmten Zeitpunkt. Um den Dipol bauen Strom und Spannung Felder um die Antenne auf. Die Spannung erzeugt das elektrische, der Strom das magnetische Feld. Das Strah-

414

A Bild

ED

AN

N A

go + B> SEIEN

Begriffe Antennentechnik

B

5. Kraftlinien eines Dipols zu einem bestimmten Zeitpunkt, (A) Elektrisches Feld, (B) Magnetisches Feld

lungsfeld läßt sich in großer Entfernung vom Strahlungspunkt immer durch den Vektor des elektrischen Feldes und den Vektor des magnetischen Feldes darstellen, die beide aufeinander senkrecht stehen und phasengleich sind. 6. Polarisation

einer Antenne

Eine Antenne wird als horizontal polarisiert bezeichnet, wenn das von ihr ausgestrahlte elektrische Feld horizontal und das magnetische Feld vertikal zur Erdoberfläche steht. Bei vertikal polarisierten Antennen steht der elektrische Vektor senkrecht und der magnetische Vektor horizontal. Die elektrische Komponente ist also bestimmend für die Bezeichnung der Polarisation einer Antenne. 7. Der

Stirahlungswiderstand

Die Antenne strahlt einen Teil der ihr zugeführten Tieistung ab. Der Rest wird von den Widerständen der Antenne selbst verbraucht (Wirbelströme in benachbarten Mectallteilen, elektrische Verluste u. dgl.). Der Gesamtwiderstand (Strahlungswiderstand) einer Antenne ergibt sich aus der zugeführten Leistung P und dem Strom I im Strombauch des Dipols aus der Gl. 8

- &Rn. 415

Fachbeiträge

20. 2 dünnen i

Leitern,

der in t einen

+

Ein Halbwellendipol mit unendlich der Grundwelle schwingt, hat i theoretischen Widerstand von Dipolenden hin auf: mehrer 8

Strahlungsdiegramme

Die

räumliche

7

Strahlungsint:

lungsdiagramm dargestellt. Man Punkt

in

der

Mitte

lungsvektoren,

Strahlungspunkt,

dreidimensional. Schnitte,

kalen

einer

Ebene.

des

Diagramms

bezogen

auf. Das

auf

' Meist!'g

in der Horizon

Dabei

wird

Paz

en

Strahvom

RERngö

Bei

einer Antenne ist

En ort

entwed

die

Entfernung

an In 2

1 oder 100 ?/ı gesetzt, oder. die ER

wert werden

un

konstante

&r berti-

r, der

Maxi

elchu 1 Be

e im

EN

in dB. aufge fraagen,fbeitsausen ash 104H9V mob is madste Irbsidinse Tsbasnietus Kumagp ohasıı „19

als

1911193 noilsaiısloI bıiiw

stldeulasgaus

saastaA

ıdi

A ee

nov

asb

.8

said nasw

ah.

HRTZURTOI

r SRhmTRenES9 Be nun unterehätf rei a Bild

416

6.

Räumliche

strahlungsvertellung

eines

7 Dipois

Begriffe Antennentechnik

9.

Strahlungsdiagramme

Das

räumliche

des

5-Dipols

Strahlungsfeld

eines

2 -Dipols

im

freien

Raum .ist rotationssymmetrisch um die Dipolachse (Bild 6) ausgebildet. Bei einem horizontal zur Erdoberfläche orientierten

&-Dipol

ist

das

Horizontalprogramm

Hauptstrahlrichtungen und zwei (Bild 7a), das Vertikaldiagramm

mit

Nullstellen dagegen

zwei

versehen ist rund

(Bild 7b). Der 3. -Dipol hat also eine gewisse Richtwirkung. In

Richtung

der

Dipolachse

abgestrahlt.

Der

2 _Dipol

wird als Vergleichsnormal schaften anderer Antennen

0°

ist

praktisch eine

keine

Energie

Normalantenne

für die Beurteilung benutzt.

der

und

Eigen-

+90°

ge, "IT

270°

7a)

Bild

wird

7.

180°

Diagramme a

7)

eines

horizontal

Horlzontaldiagramm,

b

279°

polarisierten

4

3 Dipols

Vertikaldiagramm

10, Richtwirkung Eine Funkübertragung arbeitet dann optimal, wenn beim Sender die Energie so gerichtet abgestrahlt wird, daß sie 14 Fernmelde-Praxis

417

Fachbeiträge nur im gewünschten Empfangsgebiet eintrifft. Ebenso muß die Empfangsantenne so gestaltet sein, daß ihre maximale Wirksamkeit in Richtung der einfallenden Sendeenergie geht. So kann ein Sender geringerer Leistung mit Richtantenne

dieselbe

Leistung

ohne

Aufgabe

Richtwirkung

erfüllen

der

wie

ein

Sender

Antenne.

großer

Das Element einer Richtantenne ist meist der Dipol. Durch Kombination einer Reihe solcher Elemente und entsprechender phasenrichtiger Einspeisung lassen sich fast alle

gewünschten

Bild

8.

Ansicht

Richtwirkungen

eines

erzielen.

Richtstrahlfeldes

für

den

Bereich

IV/V

Als Beispiel ist im Bild8 ein Richtstrahlfeld aus einer Kombination von 4 Ganzwellendipolen vor einem Reflektor für den UHF-Bereich gezeigt. Die zugehörigen Horizontalund Vertikaldiagramme zeigen Bild 9 und Bild 10. Die gramme sind in relativer Feldstärke aufgetragen.

Das

Vertikaldiagramm

winkligen

Koordinaten

einer

Antenne

dargestellt.

In

wird

Bild

11

oft

ist

Dia-

in recht-

das

Ver-

tikaldiagramm des Richtstrahlfeldes umgezeichnet. Die Ordinate ist mit 2 Skalen versehen, wobei eine die relative E

Feldstärke g _

chung nung

vom von

erfolgen.

dB

und

andere

Maximalwert in relative

In Bild13 sind strahldiagrammes

418

die

max

in

die

dB

Feldstärke

die wichtigsten wiedergegeben.

entsprechende

wiedergibt. kann

Die

Abwei-

Umrech-

nach

Kurve

Merkmale

eines

Bild

12

Richt-

Begriffe Antennentechnik

780° Bild

14°

9.

Horizontaldiagramm

des

Richtstrahlfeldes

419

Fachbeiträge

M

006-

SSPISFTYUEIISHPIH Sap unueıderpiegttlsA ‘07 PIrq

RL Pumsbunusap, FIUNJDZUDZIUOY 0

rmumsbunganz\

Antennentechnik

08

Bild

D 720° 11.

90°

30°

0°

Erhebungswinkel

|

-30°

Absenkungswinkel

Vertikaldiagramm des Richtstrahlfeldes winkligen Koordinaten

in

-720°

Abweichung vom Maximalwert dB

&

DD

> 5 = *

Relative Feldstärke

E

Emax

= 3

Frei

—

x

Begriffe

recht-

Abweichung vom Maximalwert dB Bild

12. Umrechnungskurve dB-Abweichung

von

für der

relative maximalen

Feldstärke

E rel in

Feldstärke

421

Fachbeiträge

Nullwerlsbreife

Nebenzipfel Rückzipfel Bild

11.

13.

Die

wichtigsten Begriffe bei charakteristik

einer

Richtstrahl-

Gewinn

Denkt man sich einen isotropischen Strahler, das ist ein hypotetischer Strahlungspunkt, der die Sendeenergie gleichmäßig

in

alle

Richtungen

wenn

z.B.

in die

jeden

Raumwinkel

Antenne eine

abgibt

(Kugelstrahlung),

10 Watt

eingespeist

Strahlungsleistung

von

so

wird,

werden,

10 Watt

in

ab-

gestrahlt. Nimmt man anstelle des isotropischen Strahlers einen Halbwellendipol, so wird gegenüber dem ersten ein Richtfaktor von 1,64 wirksam. Es wird also die Sendeenergie um den Faktor 1,64 gebündelt. Anders ausgedrückt: In unserem Beispiel wird in den Hauptstrahlrichtungen des Halbwellendipols nunmehr eine Strahlungsleistung von 16,4 Watt

422

wirksam.

Der

#-Dipol

hat

dann

gegenüber

dem

Begriffe Kugelstrahler

einen

Gn=10log

D

Gewinn

P,

ep—-

Antennentechnik

von

16,4

=10log

- —---=

ET

2,15dB.

Da in der Praxis ein Halbwellendipol einfach zu realisieren ist, wird dieser für Vergleichsmessungen benutzt und im allgemeinen

bei

Antennen

der

Gewinn

auf

den

2 -Dipol

bezogen.

12. Allgemeine

Begriffe der Antennentechnik

Im folgenden sind die wichtigsten Begriffe aus dem Gebiet der Antennen mit Formelzeichen in einer Tabelle zusarnmengestellt. Sie entsprechen der NTG-Empfehlung 1301. 12.1.

Definitionen

von

Antennen

der

der

DIN-Norm

45 030

und

Richteigenschaften

12.11. Richtcharakteristik 12.1.1.1. Absolute

Richtcharakteristik

Richtungsabhängigkeit der von einer Antenne erzeugten Feldstärke nach Amplitude, Phase und Polarisation in einer konstanten Entfernung R. 12.1.1.2. Relative

oder

normierte

Richtcharakteristik

Auf den Maximalwert bezogene Richtcharakteristik, welche aus einem ebenen Wellenfeld mit bestimmter Polarisation durch die aufgenommene Empfangsspannung ermittelt wurde, 1212.

Richtdiagramm

Zeichnerische Darstellung eines Schnittes durch die Richtcharakteristik. 12.13.

Vertikaldiagramm

Zeichnerische Darstellung der Winkelabhängigkeit, der Feldstärke oder der Feldstärkekomponenten in einer Vertikalebene (senkrecht zur Erdoberfläche).

423

Fachbeiträge 1214.Horizontaldiagramm Zeichnerische Darstellung der Winkelabhängigkeit, der Feldstärke oder der Feldstärkekomponenten in der Horizontalebene. 12.15.

E

bzw.

H-Diagramm

Zeichnerische Darstellung der Richtcharakteristik durch die Hauptstrahlrichtung und der, durch den elektrischen bzw.

magnetischen

12.1.6.

Feldvektor

gebildeten

Halbwertsbreite

Ebene.

(3-dB-Breite)

Winkelbereich im Horizontal- wie Vertikaldiagramm, nerhalb dessen die Strahlungsdichte auf nicht weniger die

Hälfte

1217.

der

maximalen

zwischen

der Richtung,

maximalen

12.18.

herabsinkt.

der

in der

Richtung

des

Strahlungsmaximums

die Strahlungsdichte

zurückgeht.

auf die Hälfte

Nullwertbreite

Winkel zwischen der Hauptkeule. 12.19.

Strahlungsdichte

Halbwertswinkel

Winkel

und

der

inals

den

ersten

Nullstellen

zu beiden

Seiten

Nullwertswinkel

Winkelbereich zwischen der Richtung maximums und der ersten Nullstelle.

des

Strahlungs-

12.1.1. Winkeldämpfung In dB ausgedrücktes Verhältnis der von der Antenne in der Hauptrichtung erzeugten Strahlungsdichte oder von ihr aufgenommenen Empfangsleistung zu der Strahlungsdichte oder Empfangsleistung in einem bestimmten Winkel zur

424

Hauptrichtung.

Begriffe

Antennentechnik

12.11.11. Nebenzipfeldämpfung In dB ausgedrücktes Verhältnis der von der Antenne in der Hauptrichtung erzeugten Strahlungsdichte oder von ihr aufgenommene Empfangsleistung in der Strahlungsdichte oder Empfangsleistung zu der Richtung des größten Nebenzipfels in dem Winkelbereich außerhalb der Halbwertsbreite. 12112.

Rückdämpfung

Nebenzipfeldämpfung

im

Winkelbereich,

180°

gegenüber

Hauptstrahlrichtung

um

121.13.

(Fraunboferregion)

Fernfeld

welcher

der

liegt.

Teil des elektromagnetischen Feldes, in dem der Energiefluß von der Antenne sich im wesentlichen so verhält, als ob er von einer Punktauelle in der Nähe der Antenne käme.

Ist z.B. H die Bauhöhe einer Antennenfläche, dann beginnt

die Fraunhoferregion

in einer Entfernung,

die größer ist als

2m” A 12.114.

Nahfeld

Bereich zwischen 122 1221

der Antenne

und der Fraunhoferregion.

DefinitionderGewinngrößen Richtfaktor

Er ist im Sende12.2.1.1. Im

und

Deiner

Antenne

Empfangsfall

gleich groß.

Sendefall:

Verhältnis der von einer Antenne in Hauptstrahlrichtung im Fernfeld erzeugten Feldstärke und der Feldstärke, die entstehen würde, wenn die gesamte Strahlungsleistung P, gleichmäßig in alle Raumwinkel abgestrahlt würde (Kugelstrahlung).

425

Fachbeiträge 12.2.1.2. Im Empfangsfall: Verhältnis der maximalen Empfangsleistung P, max Zur mittleren Empfangsleistung P,, die aufgenommen würde, wenn die Antenne die Strahlung aus allen Richtungen empfangen würde, d.h. zur Empfangsleistung eines Kugelstrahlers. 12.22.

Antennengewinn

G

Der Antennengewinn ist für den Sende- und Empfangsfall gleich dem Produkt aus Richtfaktor und Antennenwirkungsgrad. G=D:‘n. 12.2.2.1. Im Sendefall: Verhältnis der in Hauptstrahlrichtung einer Antenne erzeugten Feldstärke zu der von einem Kugelstrahler erzeugten Feldstärke in derselben Entfernung, wobei die zugeführte Leistung gleich groß ist. 12.2.2.2. Im

Empfangsfall:

Verhältnis der Empfangsleistung 12.23.

verfügbaren Empfangsleistung eines Kugelstrahlers P/.

Antennengewinn,

den

Hertzschen

bezogen

Dipol

Gy,

P,,

zur

auf

Der Hertzsche Dipol ist ein theoretischer Elementar-Dipol, dessen Länge im Vergleich zur Wellenlänge sehr klein ist. Mit ihm lassen sich die Eigenschaften vieler Antennen auf einfache Weise ableiten. Wird bei der Definition des Gewinns als Bezugsantenne anstelle des Kugelstrahlers der Hertzsche Dipol benutzt, so erhält man den Gewinn, bezogen auf den Hertzschen Dipol

a.

Hz

428

8. 1,5

Begriffe Antennentechnik 12.24. Antennengewinn dipol bezogen Wird

bei

anstelle

der

des

Definition

auf

des

Kugelstrahlers

Halbwellen-

Gewinns

der

4 -Dipol

als

Bezugsantenne

benutzt,

so ergibt

sich

DT

Zusammenhangund Umrechnung derdreiGewinngrößen G

= Gewinn bezogen auf Kugelstrahler

Gp,

=

Oo

Gewinn

1

Q

1225.

G

bezogen

auf Hertzschen

Gewinn bezogen auf

Dipol

2 _Dipol

G =15Gm 1646) Gy, = 109 Gy Gp = 0,94 Gy, 123.

Leistungsgrößen

123.1.

Strahlungsleistung

Gesamte Leistung

von

der

Antenne

1232 Äquivalente (ERP

=

effective

in

P, den

Raum

abgestrahlte

Strahlungsleistung

radiadet

yower;

bezogen

auf

P,

den

4

Dipol). (EIRP = äquivalent isotropically radiatet power; auf den Kugelstrahler).

bezogen

Leistung, die einem verlustlosen Bezugsstrahler zugeführt werden muß, damit dieser in der Hauptstrahlrichtung

427

Fachbeiträge die gleiche Strahlungsdichte liefert wie die Antenne betrachteten Richtung.

in einer

P,=P,'D.

12.33.

Empfangsleistung

P,

Von einer Antenne bei Leistungsanpassung Strahlungesfeld aufgenommene Leistung. 12.34.

Verfügbare einer

12.35.

abgegebene

Maximale einer

dem

Empfangsleistung

Antenne

Von einer Antenne braucher

aus

P,,

bei Leistungsanpassung an einen VerLeistung.

Empfangsleistung

Antenne P,

max

Von einer, bezüglich Richtcharakteristik und Polarisation, optimal orientierten Antenne bei Leistungsanpassung aus dem Strahlungsfeld aufgenommene Leistung.

12.36. Antenne-Verlustleistung Die in der Antenne in Wärme gie umgesetzte Leistung. 12.37.

Antennenwirkungsgrad

(gilt nur

für passive

Antennen)

Verhältnis der abgestrahlten geführten Leistung.

Leistung

"Tp+P, 8

fangsleistung einer Eigenschaften. Bei

_

verlustfreien

zur

gesamten

zu-

“

Antenne

mit

gleichen

Empfangsantennen:

Verhältnis

428

P,

oder sonstige Verlustener-

der

praktischen

Empfangsleistung

zur

Emp-

Begriffe Antennentechnik 13. Schrifttum {1] Antennas, John F. Rider, New (2] Meinke/Gundlach, Taschenbuch

[3] Hütte

IV B, I. Antennen

[4) Funktechnik,

Dr.

Deckers-Verlag

York. der Hochfrequenztechnik.

R. Becker,

Hamburg.

Berlin,

428

Fachbeiträge

Prüfzeilen im Fernseh-Übertragungsbetrieb Bearbeiter:

Volkert

Buhr

1. Allgemeines Neben

zungsgrad daß

den

der

Qualitätsanforderungen

modernen

gewollte

und

ist

auch

Nachrichtensysteme

ungewollte

der

Ausnut-

so gestiegen,

Unterbrechungen

des

Nach-

richtenflusses auf ein Mindestmaß reduziert werden müssen. Daher müssen möglichst viele Übertragungsparameter ohne Beeinträchtigung der Betriebsbereitschaft überwacht und kontrolliert werden. Im TF-Übertragungsbetrieb führte diese Forderung z.B. zum Einsatz der Pilotüberwachungseinrichtungen. Auch im Fernseh-Übertragungsbetrieb wurden bereits vor längerer Zeit Überlegungen angestellt, wie die Fernseh-Übertragungseinrichtungen vom Studio über die Leitung

bis zum

den

mit

Sender

auch

während

des

Programmes

ständig

überwacht und kontrolliert werden können. Eine der Pilottechnik ähnliche Technik kann jedoch nicht ohne Schwierigkeiten im Fernseh-Übertragungsbetrieb angewendet werden, da sowohl Frequenzlücken im Übertragungsbereich fehlen als auch die Aussagen von sinusförmigen Meßsignalen allein zur Qualitätsbestimmung nicht ausreichen. Bereits die Pegel in einem Fernseh-Übertragungssystern wereinem

impulsförmigen

Signal

(z.B.

Video-Norm-

pegelsignal, siehe [1]) gemessen. Auf Grund dieser Überlegungen kam man zu dem Ergebnis (erstes grundlegendes Patent vom 4.Oktober 1953), einige Zeilen der Vertikalaustastlücke für die Übertragung von Prüfimpulsen zu benutzen. Diese Zeilen erhielten den Namen „Prüfzeilen“, Der nachfolgende Fachbeitrag soll einen Überblick über die international empfohlenen Prüfzeilensignale und deren Aussagekraft geben. Die im folgenden angeführten Fachausdrücke und Kurzbezeichnungen (z. B. BA-Signal) werden entsprechend den Definitionen im taschenbuch der fern-

430

Prüfzeilen Fernsehübertragung melde-praxis 1971, Seite 168 ff., benutzt. Alle Spannungsangaben beziehen sich auf den Videopegel 0 dB, & 1V Spitze-Spitze für das BAS-Signal. Damit gilt für den BildAustast-Ausgleich (BA-Signal) eine Signalgröße von 700 mV entsprechend 100 %.

Bild

11.

1.

Prüfzeilen-Eintastgerät und Prüfzeilen-Generatorsatz der Firma Rohde und Schwarz

Prüfzeileneintastung

Die nicht

Prüfsignale werden im im Frequenzmultiplex,

übertragen,

das

bedingt

Gegensatz zur Pilottechnik sondern im Zeitmultiplex

besondere

Eintastgeräte

(Bild 1). Im

Prinzip arbeitet ein Eintastgerät nach folgendem Verfahren: Das Fernsehsignal durchläuft das Gerät. Mit Hilfe eines Amplitudensiebes wird der Zeitpunkt des Vertikalimpulses und der Horizontalimpulse sowie die Halbbildlage festgestellt. Durch eine Zählschaltung, die sich auf den halbbildrichtigen Vertikalimpuls bezieht, wird dann während der für die Prüfsignale vorgesehenen Zeilen eine Torschaltung geöffnet, um die Prüfsignale dem Fernsehsignal nur während dieser Zeit additiv überlagern zu können. Um keine Verfälschungen durch andere, bereits in den für die

41

Fachbeiträge Prüfzeilensignale vorgesehenen Zeilen enthaltene Signalreste (z.B. auch bereits vorhandener Prüfzeilen) zu bekommen, müssen die Zeilen vor der „Eintastung“ von fremden Signalresten sehr sorgfältig befreit werden. Dieser Vorgang wird als „Austastung“ bezeichnet. 12.

Prüfzeilenauswertung

Die Prüfzeilen können sowohl mit Hilfe eines Oszillografen als auch durch automatisch arbeitende Geräte ausge-

wertet

werden. Die

sitzen,

aus

Auswertung

stellt relativ hohe Anforderungen an das Personal. Der Oszillograf

den

625

Zeilen

nur

mit

dem

Oszillografen

an den Oszillografen und muß die Möglichkeit be-

eine

bestimmte

Zeile

mit

einer noch ausreichenden Helligkeit darstellen zu können (Zeilenwähler). Das Personal muß entsprechend ausgebildet und qualifiziert sein, um die Abweichungen der dargestellten Prüfzeilensignale von ihrer Sollform richtig erkennen und auswerten zu können.

Diese Anforderungen lassen eine ständige Kontrolle und Überwachung aus personellen Gründen nicht zu, so daß das Endziel der Prüfzeilen-Auswertetechnik eine automatische Auswerteeinrichtung ist, die ständig die gesamten Fernsehleitungsnetze und die Fernsehsender überwacht und kontrolliert. Bei Abweichung bestimmter Kriterien der Prüfzeilensignale von ihren Sollwerten muß diese automatische Auswerteeinrichtung eine Meldung auslösen. Für diese automatischen Auswerteeinrichtungen sind vom Institut für Rundfunktechnik (IRT) bereits Vorschläge veröffentlicht worden [2]. Auch die Industrie befaßt sich mit Untersuchungen und erprobt bereits erste Geräte für die automatische Auswertung. Im Rahmen dieses Fachbeitrages wird jedoch auf die Auswerte- und Eintastgeräte nicht näher eingegangen. 13. Internationale

Empfehlungen

Vom CCIR wurden im Jahre 1963 mit der Empfehlung 420 sowohl einheitliche Zeilen als Prüfzeilen als auch Prüfzeilensignale festgelegt. Diese Empfehlung wurde 1970 in

432

Prüfzeilen Fernsehübertragung New

Delhi

überarbeitet

und

unter

der

Schwarz-Weiß-Fernsehübertragungen [3]. Im Bereich der DBP wurden diese

Nummer

420-2

für

erneut beschlossen Prüfzeilen nicht ein-

6

8

=

getastet, da sich bereits im Hinblick auf das Farbfernsehen Ergänzungen und Änderungen abzeichneten. 1970 wurden vom CCIR mit der Empfehlung 473 [4] Prüfzeilensignale für die Zeilen 17, 18, 330 und 331 festgelegt, die auch die speziellen Anforderungen des Farbfernsehens berücksichtigen.

1173151720

2a

Bild 2. Prüfzeilen nach geben, bezogen auf den

CCIR-Empfehlung 473, die Zahlen H/32-Takt, die Lage der einzelnen

Signaltelle an (Erläuterungen

umseitig)

433

mit

Q 330

mit

ps-Weißimpuls,

I

geträgertr 5-stufige

=

20T-Impuls, Grautreppe,

Bezugs-Impulssignal, Bezugs-Sinusschwingung, Multiburstsignal

(entweder

D Zeile

10

2T-Sinusquadratimpuls,

9,”

Zeile

331

mit

oder

C,),

mit

Angabe

Farbträgerüberlagerung 5-stufiger

2d)

C,

der

Frequenzen, = 10 1s-Weißimpuls, 2T-Sinusquadratimpuls,

Bu u m u

2c)

= = =

2,9

18

mit

4

Zeile

17

N

2b)

Zeile

t

2a)

1 „ ww

Fachbeiträge

auf

Grautreppe,

G,

=

Farbträgerüberlagerung

0,7

5%

=

Farbträgerüberlagerung

statt

E

=

Farbträgerüberlagerung

G

mit

3

V,

Amplitudenstufen 0,42

V

als

Phasenreferenz.

Im Hinblick auf die automatische Auswertung von Prüfzeilen auch im internationalen Verkehr ist die zeitliche Lage der einzelnen Signale sehr genau fixiert. Die einzelnen Zeilen sind daher in 32 Teile 2 2 us geteilt. Der Bezug für diesen zusätzlichen Zeittakt ist der 50-%/0-Wert der vorderen Synchronimpulsflanke. Die Bilder 2a bis 2d zeigen die Prüfzeilen, wie sie vom CCIR empfohlen werden. Werden von einer Verwaltung nicht alle Signale für erforderlich gehalten, so sollen auf keinen Fall die Plätze für andere Signale benutzt werden, um sagen zu vermeiden.

2. Prüfzeile 21.

434

internationalen

Betrieb

Falschaus-

17

Zusammensetzung

Die 1. 2.

im

Prüfzeile

enthält folgende

der

Zeile

Signalanteile

Farbburst (nur bei Farbfernsehsignalen), Weißimpuls von 10 us Länge,

17 (Bild 3):

Prüfzeilen 3.

2T-Impuls,

4.

20T-Impuls,

5.

fünfstufige

Grautreppe

Bild 22.Der

(ohne

3.

Fernsehübertragung

Überlagerung).

Prüfzeile

17

WeißBimpuls

Die Größe des Weißimpulses dient als Aussage über die Signalgröße im BA-Bereich. Am relativen Pegel 0 dB, entsprechend einer BAS-Signalamplitude von U,, = 1V ist seine Größe 0,700 V. Durch Ausmessen der Impulshöhe auf einem geeichten Oszillografen kann somit die Einfügungs-

dämpfung der durchlaufenden Übertragungsstrecke ermittelt werden. Neben dieser Aufgabe dient die Größe des Weißimpulses auch als Bezug für die meisten anderen Auswertungen

fest.

der

Prüfzeilen.

Sie

legt

den

Bezugswert

100 %s

Mit Hilfe des Weißimpulses wird ebenfalls das Einschwingverhalten des Übertragungsweges im unteren und mittleren Frequenzbereich ermittelt. Folgende Auswertungen sind möglich: 435

Fachbeiträge

Uy=horizontale Dachschräge Bild

4.

Ermittiung

der

a) Horizontalfrequente

Dachschräge

Dachschräge

D;;

am

Weißimpuls

(siehe

Bild

4).

Sie

wird als Unterschied zwischen den Punkten B’ (1 us hin-

ter dem 50-%-Wert) und B (1 us vor dem 50-%/,-Wert) gemessen und auf die Impulsgröße 2 100 %/o bezogen. b)

Fahnen

(siehe

Bild

5)

Ay=Fahne am Weißsprung

fs "Fahne am Schwarzsprung Bild

436

5.

Ermittlung

der

Fahnen

am

Weißimpuls

Prüfzeilen Fernsehübertragung Eine

Auswertung,

die z. Z. nur

von

den

Rundfunkanstal-

ten vorgenommen wird. Hierbei wird das Einschwingverhalten am Punkt F und F’, jeweils 200 ns nach dem 50-%/-Wert, als Aussage über den mittleren Frequenzbereich gewertet. Besteht ein Unterschied zwischen der Fahne Fw am Schwarz-Weiß-Sprung und der Fahne Fs am Weiß-Schwarz-Sprung, so sind zusätzlich nichtlineare Verzerrungen =

c

im

mittleren

Frequenzbereich

vorhanden.

Überschwingen Die Steigzeit wird vom CCIR [4] nicht genau festgelegt. Das CCIR läßt sowohl 100 ns als auch eine Steigzeit zu, die durch ein Thomsonfilter (oder ähnliches Netzwerk), dessen erster Pol (Sperrfrequenz) bei 4,43 MHz liegt, entsteht.

Im

Bereich

der

Bundesrepublik

beträgt

die

(Vor-

und

Steig- und Fallzeit 200 ns. Durch die Festlegung auf 200 ns werden das Bandbegrenzungsüberschwingen und die damit verbundenen Auswerteschwierigkeiten vermieden. Ist trotzdem Überschwingen am Weißimpuls vorhanden, so

deutet

dieses

Nachschwingen

as

0

bei

symmetrischem

sind gleich)

auf einen

Verlauf

Frequenzgang,

\c20r u

9

20T

EFT

nS

N >

-30

N

N 40

-50 Bild

6.

bei

\ 0

7

3

7

Frequenzspektrum des 2T20T-Impulses

\

I

EARZ und

des

\

\

Y

geträgerten

437

Fachbeiträge dem nicht mehr mit steigender Frequenz die Amplitude ständig abnimmt (Wendepunkt-Frequenzgang). Bei unsymmetrischen Verlauf (Vor- und Nachschwingen sind ungleich) sind Gruppenlaufzeitverzerrungen vorhanden. 23.Der

Der lauf,

2T-Impuls

2T-Impuls Seine

besitzt

einen

Halbwertsbreite

sinusquadratförmigen

(bei

50%

BA)

beträgt

Ver200

ns

und seine Größe 0,700 V. Der 2T-Impuls ist aus einem sehr breiten Frequenzspektrum zusammengesetzt (Bild 6). Seine Größe und seine Kurvenform wird daher wesentlich bestimmt

durch

lineare

und

nichtlineare

Verzerrungen

im

un-

teren und mittleren Frequenzbereich. Der 2T-Impuls wird nach zwei verschiedenen Kriterien ausgewertet: Impulshöhe und Vor- und Nachschwingen. a) Impulshöhe

Die Impulshöhe ist in erster Linie ein Maß für den Amplitudenfrequenzgang im unteren und mittleren Frequenzbereich.

Bild

438

7.

und

Bei

Veränderung

einem

des

Abfall

der

2T-Impulses

Amplitudenfrequenzgang

höheren

bei

Frequenzen

Gruppenlaufzeit

(130 m-VF-Entzerrers)

Prüfzeilen wird 13).

auch

Impulses b) Vor-

die

Außerdem

und

Amplitude ändert

des

sich

Nachschwingen

2T-Impulses

jedoch

bei nichtlinearen

Fernsehübertragung

auch

die

Verzerrungen

am

kleiner Höhe

(Bild

des

(Bild 14).

2T-

2T-Impuls

Das Vor- und Nachschwingen des 2T-Impulses entsteht sowohl bei komplizierten Amplitudenfrequenzgängen als auch bei Gruppenlaufzeitunterschieden bereich [5] (siehe Bild 7). Außerdem

anpassungen

(Echo)

als Nachschwingen

24. Der 20T-Impuls 241. Zusammensetzung

des

im Übertragungszeigen sich Fehl-

des 2T-Impulses.

20T-Impulses

Der 20T-Impuls geht auf Vorschläge des Institutes für Rundfunktechnik München (IRT) zurück [6]. Die exakte Bezeichnung lautet geträgerter 20T-Impuls. Er besteht aus einem sinusquadratförmigen 20T-Impuls mit einem Spitzenwert

von

50%

BA

(Bild

8a)

und

der

Überlagerung

eines

Farbträgerpaketes, dessen Umhüllende ebenfalls einem 20T-Impuls (positiv und negativ gerichtet) entspricht (Bild 8b). Durch die Addition der beiden Signalanteile ergibt sich

& 8a) 8b) 8c)

Bild 8. Zusammensetzung des 20T-Impulses 2 1s-Sinusquadrat-Impuls Farbträgerüberlagerung mit einer sinusquadratförmigen Umhüllenden, geträgerter 20T-Impuls als Summe aus 8a und 8b.

438

Fachbeiträge insgesamt ein Farbträgerschwingungszug, dessen Umhüllende ebenfalls wieder einem sinusquadratförmigen Impuls mit der Halbwertsbreite von 2 us entspricht. Die Impulshöhe beträgt 700 mV (Bild 8c). 242.

Auswertung

des

20T-Impulses

Der geträgerte 20T-Impuls zeigt mit seiner Kurvenform sowohl lineare als auch nichtlineare Verzerrungen zwischen Luminanzbereich (Helligkeitssignal) und Chrominanzbereich (Farbartsignal) an. Im nachfolgenden sind die Verzerrungen, die am 20T-Impuls auftreten können, zusammengestellt. Der Weißimpuls dient bei der Auswertung als Bezug & 100% BA.

8a) 9b) 9c)

Bild 9. Verzerrungen des 20T-Impulses Keine Verzerrung, Abfall der Farbträgerfrequenz, Anhebung der Farbträgerfrequenz,

zu Bild 9a:

Keine Verzerrungen, impulshöhe.

0%

=

Austastwert,

100%

=

Weiß-

zu Bild 9b und Bild 9e: Symmetrische Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Farbträgerüberlagerung: Frequenzabhängige Amplitudenverzerrungen zwischen Zeilenfrequenzbereich und Farbträgerfrequenz,

440

Prüfzeilen

Fernsehübertragung

Bild 8b: Abfall der Farbträgerfrequenz (— 1 dB), Bild 9c: Anhebung

9d) 9e)

der Farbträgerfrequenz

(+ 1dB).

Gruppenlaufzeit-Verzerrung, Nichtlineare Verzerrung

zu Bild 9d: Amplitude der Farbträgerüberlagerung nicht geändert, jedoch unsymmetrische Bodenverzerrungen: Frequenzabhängige Gruppenlaufzeitverzerrungen zwischen Zeilenfrequenzbereich und Farbträgerfrequenz. Durch die zeitliche Verschiebung zwischen 20T-Impuls als Gleichstrommiittelwert und der Farbträgerüberlagerung fallen die Größtwerte

von

beiden

Signalanteilen

nicht

mehr

zusammen,

was

sich an den steilen Flanken als unsymmetrische Anhebung bzw. Absenkung des Farbträgers bemerkbar macht. Bild 9d: Gruppenlaufzeit — 100 ns zu Bild Nur

9e: symmetrische

amplitude 1.

Bodenverzerrungen,

bleibt konstant.

Zwei

Ursachen

die

Farbträger-

sind möglich:

Nichtlineare Verzerrungen im Farbträgerbereich, die sich als Chrominanz-Luminanz-Übersprechen bemerkbar machen und im allgemeinen Sprachgebrauch als Intermodulation bezeichnet werden (siehe Bild 14). Durch die Intermodulation verändert sich der Gleichstrommittelwert des 20T-Impulses.

441

Fachbeiträge 2.

Ein linearer Fehler im unteren Frequenzbereich, durch den der 20T-Impuls in seiner Amplitude verändert wird. Dieser Fehler macht sich jedoch auch sehr stark am Ein-

schwingverhalten Die

angeführten

des 10-4s-Weißimpulses

Verzerrungen

sind

bemerkbar.

relativ

einfach

zu

deuten, wenn nur ein Übertragungsparameter beeinträchtigt wird. In der Praxis treten lineare und nichtlineare Verzerrungen meistens gleichzeitig auf, so daß die Auswertung des 20T-Impulses nicht immer einfach ist. So muß z.B. nach [7] vor Bestimmung der Gruppenlaufzeit der Amplitudengang so korrigiert werden, daß nur noch die unsymmetrischen Bodenverzerrungen übrig bleiben. Die Korrektur darf nur mit Geräten geschehen, die nicht auch gleichzeitig die Guppenlaufzeit beeinflussen.

25.

Die

fünfstufige

Grautreppe

Die Grautreppe besteht aus fünf Stufen, deren einzelne Stufen jeweils einen Sprung von 700 mV :5 = 140 mV darstellen. Die Steig- und Fallzeit dieses Signales soll nach [4] so geformt sein, daß keine Signalanteile im Farbträgerbereich

vorhanden

Bei

nichtlinearen

Fallzeit von die

sich

im

>

sind.

200 ns.

Daraus

ergibt

Verzerrungen

Fernsehbild

als

im

sich

eine

Steig-

und

Übertragungssystem,

Gradationsverzerrungen

(Hel-

ligkeitsverzerrungen) auswirken, ändert sich der Abstand der Stufen. Zur Auswertung müssen die Abstände zwischen den einzelnen Stufen gemessen werden. Das Verhältnis des kleinsten Sprunges zum größten Sprung ergibt ein Maß für die

nichtlinearen

Verzerrungen

bei

tiefen

Frequenzen

(Zeilenfrequenz und deren Harmonische), siehe Bild 14. Eine genaue Auswertung ergibt sich, wenn die Treppe mit Hilfe eines Hochpasses differenziert wird und die dann entstehenden „Spikes“ ausgemessen und ins Verhältnis gesetzt werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß jede Stufe die gleiche Steigzeit aufweist. Das wird mit Hilfe eines Thomsonfilters erreicht.

442

Prüfzeilen Fernsehübertragung 3. Prüfzeile 31.

18

Zusammensetzung

der

Zeile

18

Während die Meßsignale der Zeile 17 vorwiegend für Messungen im Zeitmaßstab (Einschwingverhalten und desgl.) gedacht sind und dadurch nur indirekt etwas über den Amplitudenfrequenzgang aussagen, erhält man mit Hilfe

der

Zeile

18 bei

bestimmten

Frequenzen

direkte

Aus-

sagen über den Amplitudenfrequenzgang der durchlaufenen Übertragungseinrichtung. Im Gegensatz zur Zeile 17 sind vom CCIR die einzelnen Signale nicht exakt festgelegt worden [4]. Bild 10 zeigt den Aufbau, wie die Prüfzeile 18

Bild 10.

Prüfzelle 18

im Bereich der DBP zusammengesetzt ist. Als Grundlage für die verschiedenen Frequenzpakete dient ein 50 /ı-BAGrauwert.

Ersatzweise

für

einen

Schwarz-Weiß-Sprung

Bezug wurde in die Prüfzeile auf Vorschlag der 200-kHz-Schwingung aufgenommen, um so auch Bezug im Frequenzmaßstab zu bleiben, Insgesamt CCIR 6 Frequenzpakete vorgesehen, von denen in desrepublik 4 Plätze belegt werden: 0,5 MHz, 1,5

als

DBP die mit dem sind vom der BunMHz, 3,0

443

Fachbeiträge MHz und 4,43 MHz. Um zusätzliche Beeinflussungen auf die einzelnen Amplituden der Frequenzpakete durch nichtlineare Verzerrungen möglichst herabzusetzen, werden die Frequenzpakete nur mit einer Aussteuerung 60 °/ BA-Signal = 0,42 V eingetastet. 32. Auswertung der Prüfzeile 18 Die Amplituden der Frequenzpakete, gemessen zwischen den äußeren Spitzen und bezogen auf die Amplitude der 200 kHz-Schwingung, ergeben die frequenzabhängigen Amplitudenverzerrungen für die Frequenzen 0,5, 1,5, 3,0 und 4,43 MHz. Sind einzelne oder alle Frequenzpakete nach oben oder nach unten verschoben, so deutet diese Verschiebung auf nichtlineare Verzerrungen hin. Diese Verschiebung kann, sofern die geeigneten Filter zur Verfügung stehen, ebenso wie die Prüfzeile 331 ausgewertet werden (s. Bild 14). 4. Prüfzeile 41.

330

Zusammensetzung

der

Zeile

330

Die Zeile 330 ist ähnlich aufgebaut wie die Zeile 17. Sie unterscheidet sich nur durch das Fehlen des geträgerten

Bild

414

11.

Prüfzeile

330

Prüfzeillen Fernsehübertragung 20T-Impulses und durch die zusätzliche Überlagerung der fünfstufigen Grautreppe. Die Zeile 330 enthält folgende Signale

(Bild 11):

1.

Farbburst

3. 4.

2T-Impuls, Fünfstufige Grautreppe, die mit Farbträgerschwingungen überlagert ist. Die Überlagerung hat eine Amplitude von 40 %ı BA-Signal entsprechend U,, = 0,28 V.

2.

Weißimpuls

42.

(nur bei Farbfernsehsignalen),

von 10 us Länge,

Auswertung

Für

der

die Signalanteile

gleiche

wie

rungen

im

für

die

Zeile

330

Weißimpuls

gleichen

und 2T-Impuls

Signale

in

der

ebenfalls

ein

gilt das

Zeile

17.

Mit

Hilfe eines Tiefpasses, der den Farbträgerbereich sperrt, ist ebenfalls die Auswertung der fünfstufigen Treppe im Hinblick auf nichtlineare Verzerrungen im Bereich der Zeilenfrequenz und deren Harmonische möglich. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß durch nichtlineare VerzerFarbträgerbereich

nichtlineares

Verhalten im Zeilenfrequenzbereich vorgetäuscht werden kann. Wenn durch die nichtlinearen Verzerrungen im Farbträgerbereich das Farbträgerpaket in seinem Gleichstrommittelwert

verschoben

wird

(Intermodulation,

siehe

5.),

macht sich diese Verschiebung ebenfalls als eine Abstandsänderung zwischen den einzelnen Stufen bemerkbar. Mit Hilfe der Farbträger-Überlagerung rentiellen

Verzerrungen

trägerbereich

gemessen

(Phase

werden.

und

können

Verstärkung)

die diffeim

Farb-

Die Messung der differentiellen Verstärkung erfolgt nach dem gleichen Verfahren wie beim überlagerten Sägezahn. Die Farbträgerüberlagerung wird mit Hilfe eines Filters abgesiebt und das Verhältnis zwischen dem Kleinstwert und Größtwert gebildet (Bild14). Mit dem Fernseh-Spezialoszillografen P14CO, wie er im Fernseh-Übertragungsbetrieb

der

DBP

eingesetzt

ist,

mit Hilfe des 4,43 MHz-Filters geführt werden.

kann

und

diese

dem

Messung

Zeilenwähler

direkt

aus-

45

Fachbeiträge Die Messung der differentiellen Phase erfordert ein spezielles Meßgerät. Das im Fernseh-Übertragungsbetrieb benutzte Verzerrungsmeßgerät PVF kann nicht ohne weiteres benutzt werden, da für die Synchronisierung des internen Vergleichsoszillators die Überlagerung der Treppe zu kurz ist. Vom IRT wurde in [8] ein Weg aufgezeigt, wie mit Hilfe einer ungefähr auf die Überlagerungsschwingung abgestimmte

Oszillatorschwingung

Farbträgerbereich 5. Prüfzeile

gemessen

die

differentielle

werden

Phase

im

kann.

331

Die Prüfzeile 331 ist speziell für die Ermittlung der Beeinflussungen des Helligkeitsignales durch das Farbartsignal (Intermodulation) sowie als Referenzsignal für die Phasenmessung

vorgesehen

Bild

(Bild

12).

Sie

12. Prüfzeile

331

enthält

zwei Farb-

trägerpakete, die einem Grauwert von 50 % überlagert sind. Die vom CCIR vorgesehene Abstufung der ersten Überlagerung wird im Bereich der DBP nicht angewendet, da sie keine zusätzliche Information ergibt. Die Überlagerun-

446

Prüfzeilen

Fernsehübertragung

gen haben eine Größe von U,, = 700 mV und U,, = 420 mV. Die Steigzeit der Umhüllenden der Farbträgerschwingungen beträgt 1 us. Die Auswertung im Bezug auf Intermodulation

sperrt.

erfordert

Durch

einen

die

Tiefpaß,

Darstellung

der

des

die

Farbträgerfrequenz

Luminanzanteils

als

Quasi-Gleichstrommittelwert ist die Intermodulation als Verschiebung der 50 %-Mittelwertlinie sichtbar (Bild 14 g).

Die Intermodulation wird in % gemessen, bezogen auf den Farbträger-Spitzen-Spitzen-Wert von 700 mV & 100 %. 6. Beispiele 61.

Die

Bilder

kabels

,

Bild 13 a)

für

Lineare der

Prüfzeilenauswertung Verzerrungen

13a

Form

bis

13c

2YCCY

zeigen 1,5/6,0

den mit

Einfluß einer

13. Einfluß eines Video-Schaltkabels (50 m 2YCCY 1,5/6,0) Prüfzeile 17 "

eines

Länge

auf

von

Video50 m.

Prüfzeilenform

Dargestellt ist in Bild 13a die Zeile 17 und in Bild 13b die Zeile 18 (nur BA-Anteil mit verdoppeltem Maßstab 100 %/s

447

Fachbeiträge

13 b) Prüfzeile

13c)

448

18

Video-Normpegelsignail

als

Vergleich

Prüfzeilen Fernsehübertragung & 350 mV), Bild 13c zeigt zum Vergleich das Video-Normpegelsignal [1] nach Durchlaufen des gleichen Kabels. Der 10 us-Weißimpuls zeigt deutlich durch seine Verrundungen den abfallenden Frequenzgang an. Das gleiche gilt für den 2T- und 20T-Impuls. Gruppenlaufzeitverzerrungen sind am Boden des 20T-Impulses nicht ablesbar. Sie betragen bei diesem Kabel zwischen Luminanz- und Chrominanzbereich