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Elektrisches Signalisierungssystem.
Die Erfindung betrifft elektrische Übertragungssysteme sowie Verfahren und Einrichtungen, mittels deren die Frequenzkomponenten des gesandten Stroms am Empfangsende und am Sendende des Systems in gleicher Phasenverschiebung gegeneinander gehalten werden.
Im allgemeinen kann mittels der Erfindung eine zu übertragende Welle derart beeinflusst werden, dass sie nach ihrem Empfang bezüglich Phasenverschiebung der einzelnen Frequenzkomponenten und
Form unbeeinträchtigt bleibt. Es kann jedoch auch eine erwünschte Phasenverschiebung der einzelnen
Frequenzkomponenten eines zusammengesetzten Wechselstromes erzielt werden. Eine relative Phasen- verschiebung in den Frequenzkomponenten kann auf der Abgabeseite einer Sendeleitung erreicht werden, um die von der Leitung herrührende Phasenverschiebung zu kompensieren und die Komponenten am
Empfangsende in die gleiche Phasenbeziehung zurückzubringen. Ausserdem kann eine Verzerrung zufolge verschiedener Phasenverschiebungen und verschiedener Dämpfung der einzelnen Frequenzkomponenten der Welle auf der Leitung beseitigt werden.
Von grösster Wichtigkeit ist die Phasenverzenung bei sehr kurzzeitigen oder vorübergehenden Erscheinungen. Die Güte eines Signalsendesystems hängt einigermassen von der Art ab, in der sinueförmige Ströme als Folge von stossartig angewendeten sinusförmigen elektromotorischen Kräften sich ausbilden, da von der Dauer und Beschaffenheit des diese Ströme entwickelnden Verfahrens die
Geschwindigkeit und das getreue Übermitteln rascher Signalschwankungen durch den Stromkreis abhängt.
Die Hauptprüfungen zur Bestimmung dieses Verfahrens erstrecken sich einerseits a. uf die Zeitdauer, die notwendig ist, damit der Strom, nachdem Spannung aufgedrückt worden ist, seinen annähernden Stetigkeitswert erlangt, anderseits auf die Änderung dieser Zeitspanne bei Änderung der aufgedrückten Frequenz über die Signalfrequenzreihe und weiters auf das Mass, in dem der Strom zunimmt, sobald er sich seinem schliesslichen Stetigkeitswert nähert. Wenn der Stromkreis richtig bemessen ist, so ist das System über die Signalfrequenzreihe ausgeglichen. Sodann hängt der Entwicklungsprozess bloss von dem Gesamtphasenwinkel der Leitung ab.
Die Zeit T', die notwendig ist, damit sich sinusförmige Ströme auf ungefähr die Hälfte dieses Stetigkeitswertes entwickeln, ist gleich dem ersten Differentialquotienten des Gesamt-
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wickeln des Stroms.
Gemäss vorliegender Erfindung wird vorgeschlagen, in einen Sendestromkreis ein Netz (eine Kunstleitung) einzuschalten, welches die richtigen induktiven, kapazitiven und ohmschen Widerstandswerte aufweist, um die durch die Leitung hervorgerufenen Unregelmässigkeiten zu kompensieren, da bekanntlich durch die Leitung Stromkomponenten der verschiedenen Frequenzen um verschiedene Beträge verzögert und diese Komponenten auch verschieden geschwächt oder gedämpft werden. Ein zweites Netz (eine zweite Kunstleitung) am Empfangsende kompensiert die auf der Leitung sich ergebende Verzerrung, so dass die empfangene Wellenform gleich ist der gesandten.
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- Nach Tig. l. der Zeichnungen ist der Sender T über die Linie L'durch ein Ausgleichsnetz oder eine Kunstleitung P mit dem Empiänger R'verbunden. Die Konstruktion dieser Kunstleitung, deren Eintrittsimpedanz R beträgt, soll der Erfindung gemäss bestimmt werde. n. Es sei als Beispiel zur Erklärung des Wesens der Erfindung angenommen, dass eine Kompensation über einen Bereich von 0 bis
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vorhandenen Telephonstromkreis ist es erwünscht, die Phasen-und Dämpfungsverzerrung bei allen ausnützbaren Frequenzen zu kompensieren und dieser Zweck wird durch vorliegende Erfindung erreicht.
Es soll nun das obige Beispiel weiter verfolgt werden.
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und Empfangsende des 1700 Meilen langen Kabels, das beim Apparat P mit der Impedanz R endigt, und die Kurve b gibt die entsprechende Spannungsphasenverzögerung in Einheiten der Winkelablenkung (radians) als eine Frequenzfunktion an. An Stelle von aund b sollte die erprobte Dämpfungscharakteristik einehorizontale Linie a'und die Phasencharakteristik die Linie b'sein. Mit andern Worten, die Dämpfung sollte über die Frequenzreihe konstant und die Phase, gemessen in Einheiten der Winkelablenkung (radians) der Frequenz proportional sein, was gleichbedeutend damitist, dass die verschiedenen Frequenzen
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dass der Linie ein Ausgleichsnetz zugesetzt wird, das die Charakteristiken A'p und B'p (Fig. 2) besitzt.
Das Ausgleichsnetz'P hat eine Eintrittsimpedanz R, wenn es durch den Empfänger R'beendigt wird. Die gewünschte Phase kann in einer Reihe von Abschnitten erzielt werden, die zweckmässig alle einander gleich und so gebaut sind, dass keine Reflexionswjrkungen zwischen ihnen stattfinden. Die Fig. 4,5, 6, 7 und 8 zeigen Beispiele von Ausgleichsnetzen, von denen jedes, mit Ausnahme jenes in Fig. 8, eines oder mehrere Widerstandselemente ss enthält, und alle unbekannte Impedanzen Zu und Z2l besitzen.
In allen diesen Figuren wird die Bedingung vorgeschrieben, dass Zji X Zi == ist. Wenn irgendeine Anzahl gleicher Abschnitte sich bis in die Unendlichkeit wiederholen, so ist leicht zu ersehen, dass die charakteristische Impedanz bei allen Frequenzen gleich Rist. Beispielsweise ist für die Anordnung nach Fig. 5 die Eingangsgleichung (siehe"Bell System Technical Journal"November 1922 und Jänner 1923)
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allen Frequenzen haben, vorausgesetzt, dass es bei seinem Abgabeende durch irgendeine künstliche Leitung oder einen Empfänger mit Widerstand R beendigt wird.
Die auf die Eintrittsklemmen des Ausgleichsnetzes P aufgedrückte Spannung ist sodann unabhängig von der Sendefähigkeit des Ausgleichsnetzes und gleich jener, welche am Empfänger vorhanden wäre, wenn P gänzlich weggelassen werden würde.
Wenn im besondern zwei Abschnitte vorhanden sind, so kann mathematisch nachgewiesen werden (siehe Abhandlung von O. J. Zobel,"Bell System Technical Journal" vom Jänner 1923), dass die Werte
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eintretenden Stroms bei verschiedenen Frequenzen die gleiche Stärke und Phase besitzen wie am entfernten Ende des Übertragers.
Fig. 11 zeigt eine Kurve, die die Verbesserung zufolge Benutzung des Ausgleichsnetzes P (Fig. 9 und 10) erkennen lässt. Die Zeit, während welcher eine Ankunftskurve ungefähr 50% ihres äussersten Wertes erreicht, sei To für einen Gleichstromstoss und für einen Wechselstrom eine Frequenzfunktion Ti.
Die Kurve I gibt T1-To in Tausendsteln einer Sekunde auf einem 50 Meilen langen Stück belasteten Kabels an. Kurve II gibt Ti-To für das Ausgleichsnetz P und Kurve III für Leitung und Ausgleichsnetz zusammen an, so dass die Verbesserung durch Vergleich mit Kurve I deutlich zu entnehmen ist.