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Trägerwellen-Signalsystem.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Wellenfilter wie er in Multiplexsystemen zur Signalisierung mittels Trägerwellen benutzt wird.
In dem Artikel von Colpitts und Blackwell, betitelt ,,Carrier Current Telephony and Telegraphy", der in den Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Bd. XL, 1921, veröffentlicht wurde, sind typische Systeme zum Signalisieren mittels Tragerwellen angegeben. Bei der Anordnung nach den Fig. 42 und 49 dieses Artikels sind die Endabschnitte der verschiedenen Sendeband- filter eines gegebenen Systems, alle in Reihe miteinander und mit dem gemeinsamen Sendestromkreis geschaltet. Ebenso sind die Endabschnitte der verschiedenen Empfangshandfilter in Reihe miteinander und mit dem gemeinsamen Empfangsstromkreise geschaltet.
Die gemeinsamen Sende-und gemeinsamen Empfangsstromkreise sind sodann mittels einer Ausgleichsübertragerspule und eines Ausgleichs-
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aller Bandfilter, d. h. sowohl der Sende-als der Empfangsfilter in Reihe miteinander und mit der gemeinsamen Sendelinie verbunden, auch gibt es noch andere Systeme, bei welchen die Endabschnitte der Bandfilter parallel geschaltet sind.
Bei den zuerst ersponnenen Trägerwellensignalsystemen wurde niehtmagnetisehes Material, beispielsweise Holz für die Kerne der Induktanzspulen in den Filtern benützt. Um die erforderliche Induktanz in diesen Spulen zu erlangen, müssten dieselben unbedingt gross und mit hohen Kosten ausgeführt werden. Bei späteren Systemen wurden Grösse und Kosten durch Benutzung magnetischen Materials für die Kerne der Induktanzspulen in den Filtern verringert. Bei diesen späteren Systemen ergaben sich jedoch wegen des Übersprechens und der Interferenz zwischen den verschiedenen Wegen einige
Schwierigkeiten.
Die Erfindung bezweckt nun zunächst die Betriebscharakteristiken dieser Systeme zu verbessern, ohne deren Kosten und Raumbeanspruehung wesentlich zu erhöhen.
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Induktanzspulen zusammengesetzt, von denen die eine einen Kern aus nichtmagnetischem Material, die andere einen solchen aus magnetischem Material besitzt. Solche Filter werden in Multiplex-Träger- wellensignalsystemen verwendet, und die Endabschnitte der Filter, die entweder in Reihe miteinander und mit dem gemeinsamen Sendestromkreis oder parallel zueinander mit Bezug auf den gemeinsamen Sendestromkreis geschaltet sind, enthalten Induktanzspulen mit Kernen aus nicht magnetischem Material. Die übrigen Induktanzspulen in jedem Filter haben magnetische Kerne.
Eine derartige Anordnung ist im wesentlichen frei von Übersprechen und Interferenz zwischen den verschiedenen Wegen, welche Erscheinungen, wie die Erfindern entdeckte, von der magnetischen Modulation in den Induktanzspulen der Endabschnitte der Filter herrühren.
In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt schematisch ein Multiplex-Träger-
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samen Sendestromkreis.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 verbindet eine Anzahl von Doppelwegen I, II und 111 für Träger-
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allgemein einander gleich und unterscheiden sich bloss in jenem Masse, als es für das Anpassen an die benutzten Trägerwellen verschiedener Frequenz erforderlich ist. Es genügt daher, bloss die Bestandteile des Weges I allein zu beschreiben. In der Zeichnung sind den den verschiedenen Wegen entsprechenden Teilen entsprechende Unterseheidungszahlen angefügt.
Der Sendezweig des Trägerwellendoppelweges I enthält einen Schwingungserzeuger 0-1, einen Modulator M-1 und ein Bandfilter MF-1 Der Empfangszweig des Weges I enthält ein Detektorbandfilter DF-1, einen Detektor und Ver-
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und Empfangszweigen des Weges I mittels einer Ausgleichsübertragerspule H-1 und eines Ausgleichsnetzes oder einer künstlichen Ausgleichslinie N-1 passend verbunden.
Der Generator 0-1, Modulator M-1, Detektor und Verstärker DA-1 können beliebiger Art sein, sind jedoch vorteilhaft als Elektronenröhren ausgeführt. Das Bandfilter MF-1 und das Bandfilter DF-1 umfassen Reihen- und Nebenschlusselemente und sind in bekannter Weise ausgeführt.
Die Wellenfilter haben vorermittelte Induktanzen und Kapazitäten von solchen Werten, dass das Filter Sinusströme von allen zwischen zwei gewählten Grenzfrequenzen liegenden Frequenzen mit praktisch zu vernachlässigender Dämpfung übermittelt, dagegen Ströme von Nachbarfrequenzen, die ausserhalb dieser Grenzen liegen, schwächt bzw. im wesentlichen vernichtet.
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und 24 Kerne aus magnetischem Material haben. Das Wellenfilter DF,-1 ist dem Wellenfilter MF-1 gleich bis auf die Werte der Konstanten der induktiven und kapazitiven Elemente, welche Werte von der Frequenz des zu sendenden Stromes abhängen.
Bei einem gemäss vorliegender Erfindung eingerichteten System haben alle für das Senden in einer gegebenen Station verwendeten Ströme Frequenzen, die innerhalb einer Frequenzreihe liegen, während die für den Empfang benutzten Ströme Frequenzen haben, die in einer anderen oder ge sonderten Reihe liegen. Ein solches System ist als Trägerwellensignalsystem mit Frequenzgruppierung bekannt.
Die letzten oder Endabschnitte 8 bis 13 der verschiedenen Sende-und Empfangsbandfilter (MF und DF) sind in Reihe miteinander und mit einem gemeinsamen Sendestromkreis 14 geschaltet, der mit einer gemeinsamen Sendelinie ML induktiv gekoppelt ist.
Da die Endabschnitte 8 bis 13 alle in Reihe miteinander geschaltet sind, so ist klar, dass Strom aller
Frequenzen, die sowohl für das Senden als Empfangen benutzt werden, in grösserem oder geringerem Masse in den Induktanzspulen dieser Endabschnitte vorhanden sein wird. Wenn die Kerne dieser Induktanzspulen aus magnetischem Material bestehen, so tritt eine wechselseitige Modulation zwischen den Strömen dieser verschiedenen Frequenzen ein, und können Stromkomponenten entwickelt werden, die eine Interferenz und Störung zwischen den verschiedenen Wegen verursachen. Es wurde gefunden, dass diese Interferenzkomponenten hauptsächlich in den Endabschnitten der Filter und in einem geringeren Masse in den benachbarten Nebenschlussabschnitten entwickelt werden.
Gemäss der Erfindung haben nun die Induktanzspulen dieser Endabschnitte Kerne aus nichtmagnetischem Material, so dass die Entwicklung solcher störender Komponenten vermieden wird.
In einem der obenerwähnten Systeme, bei dem die Erfindung angewendet ist, werden Trägerwellen von 6,9 und 12 Kilozyklen zun Senden in der einen Richtung und solche von 15,18 und 21 Kilozyklen zum Senden in der entgegengesetzten Richtung benutzt. Es wurde gefunden, dass die Durchschnittszahl von Frequenzen, die bei Telephongesprächen benutzt wird, 2 Kilozylden beträgt. Bei dem in Rede stehenden speziellen System werden die Trägerströme und die entsprechenden unteren Seitenbandströme der unteren Frequenzengruppe in der einen Richtung, dagegen die Triigerströme und die entsprechenden oberen Seitenbandströme der höheren Frequenzgruppe in der entgegengesetzten Richtung übermittelt. Dies wird durch eine bekannte Anordnung von Filtern in jedem Stromweg erzielt.
Es werden daher Ströme mit Frequenzen von 4 bis 6,7 bis 9 und 10 bis 12 Kilozyklen beispielsweise von der Endstation gesendet und daselbst Ströme mit Frequenzen von 15 bis 17,18 bis 20 und 21 bis 23 Kilozylden empfangen.
Die Zuleitung dieser Frequenzen zu den verschiedenen Sende-und Empfangszweigen ist in folgender Tabelle ersichtlich :
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<tb>
<tb> Filter <SEP> Trägerfrequenz <SEP> Übermittelte <SEP> Mittelfrequenz
<tb> in <SEP> kilozyklen <SEP> Frequenzreihe <SEP> in <SEP> Kilozyklen
<tb> in <SEP> Kilozyklen
<tb> MF-1 <SEP> 6 <SEP> 4-6 <SEP> 5
<tb> MF-2 <SEP> 9 <SEP> 7-0 <SEP> 8
<tb> MF-3 <SEP> 12 <SEP> 10-12 <SEP> 11
<tb> DF-1 <SEP> 15 <SEP> 15-17 <SEP> 16
<tb> DF-2 <SEP> 18 <SEP> 18-20 <SEP> U)
<tb> DF-3 <SEP> 21 <SEP> 21-23 <SEP> 22
<tb>
Aus dieser Tabelle ist zu erkennen, wie zufolge wechselseitiger Modulation interferierende Ströme entwickelt werden können.
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Es sind C1, C2 und C3 die entsprechenden Trägerströme in den betreffenden Wegen gemäss der obigen Formel für C und Q1, Q2, Q3 die Seitenbandfrequenzen in den betreffenden Wegen gemäss der Formel für Q, die in der Abgabe eines Trägerwellensystems vorhanden sind.
Vor der gegenseitigen Modulation zufolge des magnetischen Kernes ist U1 = C1 + C2 + C3 + ...
Q1+Q2+Q3...
Nach der gegenseitigen Modulation wird U2 durch Einsetzen dieses Wertes für U1 in Gleichung (1) erlangt und man erhält :
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Der Ausdruck in der fünften Potenz, der nicht entwickelt ist, enthält jedoch einige interessante Grössen. Der Ausdruck CCQ. ; ist eine Frequenz, die äquivalent ist zweimal einem Träger zweimal irgendeinem anderen Träger ¯ irgendeinem Seitenband, und dieser Ausdruck ist es, der die Ursache
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zuweilen vollständig umgekehrte Sprache und zu anderen Zeiten die zweiten Harmonischen der Sprechfrequenzen. Als Beispiel des durch den kubischen Ausdruck erzeugten Übersprechens sei angenommen, dass die Trägerfrequenzen 6,9, 12,15, 18 und 21 Kilozyklen nach obiger Tabelle seien.
Der Ausdruck C12Q2 wird dem Sechsfachen von 6 Kiloperioden ¯ dem Seitenband des 9-Kilo-
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in dem 18-Kilozylilen-Weg von 1500 Perioden erzeugen.
In diesem speziellen Beispiel wird, sobald die Stimmfrequenz erhöht wird, die Seitenbandfrequenz in dem 9-Kiloperioden-Weg verringert, und die Summe von zweimal 6 Kiloperiodenseitenbänder des 9-Kiloperioden-Weges wird eine abnehmende Zahl sein. Sobald das obere Seitenband benutzt wird, so
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Es können auch andere Kombinationen, die da ? Übersprechen hervorrufen, in gleicher Weise leicht bestimmte werden.
Wie bereits angegeben, findet eine wechselseitige Modulation zwischen verschiedenen modulierten und unmodulierten Trägerwellen dort statt, wo die letzteren gemeinsam eine Spule mit magnetischem
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Masse in den Endabschnitten eines Filters in einem Multiplex- (Doppelsprech-) Trägerwellensystem, das einem gemeinsamen Verbindungstrom1ueis benachbart ist, auf den alle modulierten und unmodulierten Trägerwelle aufgedrückt werden, und in einem geringeren Masse in den übrigen Filterteilen auftreten.
Diese wechselseitige Modulation würde daher mit der Ausdehnung des magnetischen Materials der Kerne in den verschiedenen Filterspulen und dem Abstand des Konzentrationspunktes dieses magnetischen Materials von diesem Endabschnitt sich ändern.
Gemäss vorliegender Erfindung wird die wechselseitige Modulation und daher auch das Übersprechen im wesentlichen dadurch vermieden, dass in den obgenannten Endabschnitten der Filter Spulen mit nichtmagnetischem Kern (Luftkern) benutzt werden.
Am entfernten Ende der gemeinsamen Linie ML befindet sich eine andere Trägerendstation, die mit der Station (Fig. 1) zusammenwirken bzw. verkehren kann. Für jeden Sendezweig der Station in Fig. 1 ist ein mitwirkender Empfangszweig in der entfernten Station und für jeden Empfangszweig der Station in Fig. 1 ein mitwirkender Sendezweig in der entfernten Station vorhanden.
In Fig. 1 sind bloss drei Wege veranschaulicht, es können jedoch ebenso wie bei den in den anderen Figuren dargestellten Anordnungen noch weitere Wege angeschlossen sein.
In den Fig. 2,3 und 4 sind die Sende- und Empfangsfilter dureh Vierecke angedeutet0 Diese Filter sind jenen der Fig. 1 gleich und auch gleich bezeichnet. Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind alle
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Die Sendegruppe ist durch einen Transformator 30 mit Zwischenschild (geerdetem Schirm) und die Empfangsgruppe mittels eines Transformators 3. mit Zwischenschild mit der gleichen Sendelinie ML elektrisch gekuppelt. Bei dieser Abänderung sind die Sendefilter als Gruppe mit den Empfangsfilter als Gruppe nicht konduktiv verbunden ; alle Sende-und Empfangsfilter sind in Reihe geschaltet.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind die Sende-und Empfangsfilter ebenso gruppiert wie in Fig. 2, die gesonderten Gruppen sind jedoch mittels einer Ansgleichsübertragerspule. ? und eines Trägerwelle- ausgleichsnetzes'MN mit einer Sendelinie ML verbunden.
Nach Fig. 4 sind die Endabschnitte aller Filter in Reihe miteinander verbunden, jedoch ist die Anordnung derart, dass die Sendefilter einander benachbart sind und ebenso die Empfangsfilter.
Nach Fig. 5 sind die verschiedenen Sende-und Empfangsfilter bezüglich des gemeinsamen Strom-
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Anordnung sind die Bandfilter vorteilhaft in einem Abschnitt der Reihenmitte beendet anstatt in einem Abschnitt der Nebensohlussmitte wie dies bei den anderen Abänderungen der Fall ist. Diese Beendigung in Reihenmitte ist in Fig. 5 ersichtlich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Wellenfilter, das aus einer Anzahl wiederkehrender Abschnitte besteht, von denen jeder ein Induktanzelement besitzt, dadurch gekennzeichnet ; das mindestens eines dieser Induktanzelemente einen Kern aus nichtmagnetischem Material besitzt, während die übrigen Elemente Kerne aus magnetischem Material enthalten.