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Einrichtung zur Unterdrückung von störströmen.
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Da es unter Umständen auf genaue Einhaltung eines bestimmten Masses der Amputudenbenaeh- teiligung ankommt, werden zweckmässig Mittel zur Einstellung oder Änderung dieses Masses vorgesehen. Die Änderung kann in manchen Fällen mit Vorteil auch von den Signal-oder Spreehströmen selbst abhängig gemacht werden und erfolgt dann in der Weise, dass beim Eintreffen der Spreeh-oder Signalströme die Kennlinie der verwendeten Widerstandsschaltung derart verschoben oder verändert wird, dass die Benachteiligung der kleinen Amplituden während der Übertragung bezw. Wiedergabe der Zeichen oder Sprache mehr oder weniger aufgehoben wird.
Diese Massnahme findet ihre Berechtigung in der Beobachtung, dass die Störströme im wesentlichen nur dann als störend empfunden werden, wenn keine Übertragung von Zeichen oder Sprache stattfindet, d. h. in den Pausen zwischen zwei Zeichen oder Worten. Anderseits kann die Massnahme erwünscht sein, wenn das Auftreten von Oberschwingungen, das durch die Verwendung von Widerständen oder Widerstandssehaltungen mit gekrümmter Amplitudenkennlinie bedingt ist, nach Möglichkeit verhindert werden muss.
Das Mass der Amplitudenbenachteiligung lässt sich bei Verwendung von Gleichrichteranordnungen (z. B. Detektoren oder Gleichrichterröhren) in besonders einfacher Weise durch Regelung der Vorspannung ändern.
Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes gehen aus den nachstehend beschriebenen Aus- führungsbeispielen hervor.
Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein einfaches Übertragungssystem für Übertragung von Sprache in beiden Richtungen. Zwei Stationen Ti und T2, beispielsweise Sprechstellen von Fernsprechteilnehmern, sind über die Leitung L miteinander verbunden. Jeder Teilnehmerstelle ist eine Gleichrichteranordnung 10 bzw. 101 vorgeschaltet, die zur Unterdrückung der kleinen Amplituden der Störströme dient. Die Primärwicklung 2 eines Übertragers 1 liegt in einer Ader der Leitung, während an die Sekundärseite 3 ein Detektor 4 angeschlossen ist. Die Kennlinie eines solchen Detektors ist in Fig. 2 dargestellt. Auf der Abszissenachse ist die dem Detektor zugeführte Spannung E, auf der Ordinatenachse der den Detektor durchfliessende Strom J aufgetragen.
Die Widerstandskennlinie des Detektors hat nicht, wie normale Ohmsche Widerstände, die Gestalt einer durch den Nullpunkt gehenden Geraden, sondern einen gekrümmten Verlauf, wie er durch die Kurve d dargestellt ist. Der Knick der Kennlinie liegt in der Nähe des Nullpunktes und hat die Wirkung, dass kleine Spannungsamplituden a einen kaum merklichen Strom, grosse Amplituden b dagegen Stromschwankungen c im Detektor hervorrufen ; mit andern Worten : der Detektor stellt für kleine Amplituden a einen hohen, für grosse Amplituden b einen niedrigen Widerstand dar. Schon bei unmittelbarer Einschaltung des Detektors in die Leitungsader lässt sich also die gewünschte Benachteiligung der kleinen Amplitude erzielen, doch ist es zweckmässiger, den Widerstandswert des Detektors mittels eines Transformators auf einen geeigneten Wert zu übersetzen.
Insbesondere bei Verwendung von Kristalldetektoren (z. B. Karborundum) oder Kupferoxydulgleichrichtern ist es vorteilhaft, einen Transformator mit hohem Übersetzungsverhältnis zu verwenden, dessen Niederspannungsseite in der Leitungsader liegt.
Durch eine Anordnung nach Fig. 3 lässt sich eine symmetrische Kennlinienform (Fig. 4) an Stelle der unsymmetrischen (Fig. 2) erzielen. Die den Teilnehmern vorgeschalteten Widerstandsanordnungen 20
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verbindet, liegt eine Batterie 36, die zur Erzeugung und Einstellung einer geeigneten Vorspannung für den Gleichrichter 34 dient. Die Sekundärseite 40 des Transformators 37 ist mit der Leitung L verbunden.
Die Grösse des Widerstandes 35 ist so gewählt, dass sie mit dem Widerstandswert, den der Detektor 34 für die eine Stromrichtung besitzt, möglichst genau übereinstimmt, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Die gestrichelte Linie h zeigt die Kennlinie des Detektors, während die Gerade i die Kennlinie des Ohmschen Widerstandes 35 ist. Da die Primärwicklungen 38 und 39 des Transformators 37 gegeneinander wirken, ist für die Grösse der in der Leitung L auftretenden Amplituden nur die Differenz der in den Wicklungen 38 und 39 fliessenden Ströme massgebend. Die resultierende Kennlienie der Widerstandssehaltung besitzt daher eine Form, wie sie durch die ausgezogene Kurve kin Fig. 7 dargestellt ist. Die Kurve zeigt, dass alle negativen Halbwellen der zugeführten Spannung vollständig unterdrückt und nur die positiven Halbwellen durchgelassen werden, während infolge der Lage des Knickes der Kennlinie kleine Wechselspannungen m nahezu vollständig unterdrückt werden.
Auch diese Anordnung lässt sich durch symmetrische Wiederholung verbessern, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Dabei müssen die für jede Übertragungsrichtung vorgesehenen Schaltungen 60 bzw. 61 so vereinigt werden, dass sich die in Fig. 9 dargestellte Kennlinienform ergibt. Der mittlere Teil der resultierenden Kennlinie kann durch geeignete Wahl der Vorspannung und der Grösse der Ohmschen Widerstände vollständig waagrecht gemacht werden.
Die Anwendbarkeit des Erfindungsgegenstandes ist nicht auf die beschriebenen Verbindungen zwischen zwei Stationen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle andern Fernmeldeschaltungen, von denen im folgenden einige Beispiele dargestellt sind :
Fig. 10 zeigt die Erfindung in Anwendung auf ein Trägerfrequenzsystem. Jede der beiden Endschaltungen 70 bzw. 711, die über die Leitung L miteinander in Verbindung stehen, enthält in bekannter Weise, durch Ausgleichschaltungen voneinander getrennt, einen Modulator und einen Demodulator.
Zur Beseitigung der Störungen wird an geeigneter Stelle ein der vorbeschriebenen Widerstandsschal- tungen verwendet. Zweckmässig ist es, diese Schaltungen an einem Punkte anzuordnen, an dem hohe Spannungen vorhanden sind und der ausserdem möglichst dicht vor dem Wiedergabegerät liegt, wie z. B. bei 71 im Ausgangskreis des Demodulators oder eines mit ihm verbundenen Verstärkers oder bei M, unmittelbar vor der Station. Dabei verdient jedoch die Anordnung 71 den Vorzug, da sie nur die empfangenen, nicht aber die gesendeten Ströme beeinflusst.
Fig. 11 zeigt einen normalen Zweidrahtverstärker mit den für die beiden Übertragungsrichtungen vorgesehenen Verstärkern WE bzw. EW. Für beide übertragungsrichtungen ist in den Ausgangskreis der Verstärker eine Widerstandssrhaltung 81 der beschriebenen Art eingeschaltet.
Auch in drahtlosen Empfangssystemen lässt sich der Erfindungsgegenstand vorteilhaft verwenden, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 zeigt. Die durch eine Antenne aufgefangenen hochfrequenten Schwingungen werden nach Verstärkung in einem Hochfrequenzverstärker 93 dem Audion 94 zugeführt. Die Niederfrequenz gelangt aus dem Ausgangskreis des Audions über den Niederfrequenzverstärker 95 in das Wiedergabegerät 96. Zur Beseitigung der Störungen, deren Amplitude kleiner als die der empfangenen Zeichen oder Sprache ist, ist an geeigneter Stelle des Empfangssystems eine Wider-
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kreis unmittelbar vor dem Wiedergabegerät.
Die bisher besprochenen Schaltungsanordnungen zeigten amplituden- und richtungsabhängige Widerstände in der Verwendung als Sperr-oder Längswiderstände der Leitung. Ähnliche Wirkungen lassen sich durch andere Widerstände mit nichtlinearer Kennlinie, die jedoch für kleine Amplituden einen niedrigen und für grosse Amplituden einen hohen Widerstandswert besitzen, dadurch erzielen, dass diese Widerstände als Querwiderstände über die Leitung gelegt oder mit ihr gekoppelt sind.
Eine einfache Ausführungsform dieser Art unter Verwendung einer Zweielektrodengleichrichterröhre zeigt Fig. 13. Den beiden Stationen, die mit der Leitung L miteinander verbunden sind, sind die Widerstandssehaltungen 100 bzw. 100'vorgeschaltet. Die Widerstandsschaltung besteht aus einem Transformator 101, dessen Primärwicklung 102 die Leitung überbrückt, während die Sekundärwick- lung 103 durch die Gleichrichterröhre 104 belastet ist. Der Glühfaden 105 wird durch die Stromquelle 106 gespeist, und die Emission durch den Eisenwiderstand 107 konstant gehalten. Im Stromkreis der Anode 108 liegt eine Batterie 109 zur Einstellung der geeigneten Vorspannung.
Die Kennlinie der dargestellten Anordnung zeigt Fig. 14. Dargestellt wird das Verhältnis des durch die Gleichrichterröhre fliessenden Stromes J zur angelegten Spannung E. Nach bekannten Gesetzen wächst der Emissionsstrom vom Punkt e ab für steigende Spannungen annähernd geradlinig, während er nach Erreichung des Punktes b nahezu konstant bleibt. Durch geeignete Wahl der Vorspannung 109 wird der Arbeitspunkt der Röhre bis zu einem Punkt verschoben, der etwa in der Mitte zwischen den Punkten bund e liegt. Kleine Amplituden der zugeführten Spannung e finden somit in der Gleichrichter-
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weise der ganzen Anordnung ist also derart, dass kleine Amplituden zum grössten Teil abgeleitet werden, während der grösste Teil der hohen Amplituden in die Leitung L gelangt.
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Die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform lässt sich m mannigfacher Weise verändern und z. B. mit den vorher besprochenen Sperrschaltungen vereinigen, wie Fig. 15 in einem Ausführungsbeispiel zeigt.
In der einen Ader der Leitung L liegen amplitudenabhängige Längswiderstände 20 und 20'der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art, während die Schaltungen 100 und 100'in Brücke über die Leitung gelegt sind.
Die besprochenen Schaltungsanordnungen arbeiten in. der Weise, dass die geeignetste Form der Widerstandskennlinie von vornherein fest eingestellt wird. Da es, wie bereits erwähnt, eine Erfahrungstatsache ist, dass die Störströme nur in den Übertragungspausen als wesentlich störend empfunden werden, kann zweckmässig das Mass der Amplitudenveränderung durch die Ströme selbst einstellbar gemacht sein. Eine geeignete Ausführungsform mit solcher Wirkungsweise zeigt Fig. 16. Die der Station Tj zugeordnete Widerstandsschaltung 20 besteht im wesentlichen aus der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.
In der einen Ader. der Leitung liegt die eine Wicklung keines Übertragers 14, dessen Sekundärwicklung 15 in gleiche Hälften geteilt und durch die Gleichrichter 12 und 13 belastet ist. Im Ruhezustand ist die Kennlinie der Anordnung die gleiche, wie sie bereits in Fig. 4 dargestellt ist und zwecks besserer Übersicht in Fig. 18 wiederholt ist. Die Vorspannung der Gleichrichter 12 und 13 ist nun aber auf folgende Weise von der Amplitude der übertragenen Ströme abhängig gemacht : In Reihe mit einem Widerstand 4, dessen Grösse die Energieverteilung bestimmt, ist die Primärwicklung. 2 eines Transformators 1 an die Leitung angeschlossen. Die Sekundärwicklung 3 führt zum Heizfaden 17 bzw.
Gitter 19 einer Dreielektrodenröhre 5, welche zunächst eine Verstärkung der der Leitung entnommenen Ströme bewirkt.
Die Anode 18 ist über die Primärwicklung 9 eines weiteren Übertragers 7 an die Anodenbatterie 6 angeschlossen. Die in der Sekundärwicklung 9 auftretenden Schwankungen werden durch die Gleichrichter 10 und 11 gleichgerichtet und liefern so eine geeignete Vorspannung für die vorher erwähnten Gleichrichter 12 und 13. Durch geeignete Wahl des Übertragungsmasses der Übertrager und der Röhre sowie der Kennlinie der Gleichrichter 10 : und 11 lässt sich erreichen, dass eine Verschiebung bzw. Erzeugung der Vorspannung für die Gleichrichter 12 und 13 erst dann eintritt, wenn die übertragenen Amplituden einen gewissen Wert überschreiten, der durch die Störstromamplituden bestimmt ist.
Die Verschiebung der beiden Kennlinienteile der Gleichrichter 12 und 13 kann nach Fig. 19 so weit gehen, dass die resultierende Kennlinie bei der Übertragung der Sprache oder Signale annähernd geradlinig ist, während sie im Ruhezustand, d. h. für. die Störströme in den Pausen der Übertragung, den in Fig. 18 dargestellten Verlauf zeigt.
Eine vereinfachte Ausführungsform der in Fig. 16 dargestellten Anordnung zeigt Fig. 17. Die zur Unterdrückung der kleinen Störamplituden dienende Widerstandsschaltnng 40 bzw. 40'besteht, wie vorher, aus zwei gegeneinander geschalteten Gleichrichtern 21 und 22, die über einen Transformator mit der Leitung L gekoppelt sind und durch die Gleichrichterschaltung 23, 24 eine veränderliche Vorspannung erhalten.
Die Fig. 20 und 22 zeigen ähnlich wirkende Schaltungsanordnungen, bei denen jedoch wiederum Widerstandssehaltungen, die für kleine Amplituden einen niedrigen und für grosse Amplituden einen hohen Widerstandswert besitzen, in Brücke an die Leitung gelegt bzw. mit ihr gekoppelt sind. An Hand von Fig. 20 lässt sich zunächst das Grundprinzip der Anordnung zeigen, während Fig. 22 eine praktische Ausführungsform mit veränderlicher Vorspannung der Gleiehrichterröhren da, rstellt. Die zugehörigen Diagramme sind in den Fig. 21 bzw. 23 wiedergegeben.
In der Schaltung nach Fig. 20 ist, in entsprechender Weise wie bei Fig. 13, die Primärwicklung 53 eines Transformators 51 mit den beiden Leitungsadern verbunden. Die Sekundärwicklung 52 ist geteilt und durch die beiden gegenphasig geschalteten Röhren 4I und 42 belastet. Die Kathoden 47 bzw. 48 der Röhren, die beispielsweise Dreielektrodenröhren sein können, werden durch eine Batterie 50 geheizt, während die Batterie 49 eine feste Vorspannung an die Gitter 45 und 46 legt. Die Anoden 42 bzw. 44 sind mit den äusseren Enden der Transformatorwicklung 52 verbunden, während deren Mittelanzapfung 54 an die Kathode gelegt ist.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist, solange die Vorspannung 49 im Gitteroder im Anodenkreise. einen festen Wert besitzt, gleichartig der der in Fig. 13 gezeigten Anordnung.
Die Schaltung nach Fig. 20 hat den Vorteil aber, dass infolge der Gegenschaltung der beiden Röhren ohne weiteres eine Symmetrie hergestellt ist, die nach Fig. 13 durch genaue Einstellung der Vorspannung herbeigeführt werden musste. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Regelung der den Gittern oder den Anoden erteilten Vorspannung in gewissen Grenzen eine Veränderung der resultierenden Kennlinie möglich ist.
Diese Abhängigkeit der Kennlinienform von der Vorspannung wird in der Schaltung nach Fig. 22 dazu ausgenutzt, die Arbeitsweise der Querwiderstandsschaltung bei Eintreffen von Sprech-oder Signal- strömen derart zu verändern, dass die Benachteiligung der kleinen Amplituden während der Übertragung vermindert ist. Ein Transformator 84 ist mit seiner Primärwicklung 86 an die beiden Leitungsadern angeschlossen, während die Sekundärwicklung 85 durch die Dreielektrodenröhren 77 und 78 belastet ist.
Die Gitter 80 und 81 dieser Röhren erhalten eine feste Vorspannung durch die Batterie'16, während die Vorspannung der Anoden 79 und 88, die mit den Enden der Sekundärwicklung 85 verbunden sind, durch eine von den Spree. h-oder Signalströmen gesteuerte Einrieitung regelhar ist.
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Diese Steuervorrichtung ist in folgender Weise ausgebildet. Ein Transformator 61 liegt mit seiner Primärwicklung ? an der Leitung und überträgt die aufgenommene Energie mit seiner Sekundärwicklung 73 auf eine Verstärkerröhre 64. Die verstärkten Spannungen werden über einen Transformator 65 den Gleichrichterröhren 67 und 68 zugeführt, deren Anoden 69 und 72 mit den äusseren Enden der Wicklung 66 des Transformators 65 verbunden sind. Die Arbeitsweise der Röhren 67 und 68 ist in gewissem
Grade dadurch einstellbar gemacht, dass eine Gittervorspannbatterie 75 mit den Gittern 70 bzw. 71 verbunden ist.
Zwischen der Mittelanzapfung der Transformatorwicklung 66 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Kathoden 71 und 74 tritt bei Eintreffen von Sprech-oder Signalströmen eine
Gleichspannung auf, die den Röhren 77 und 78 beispielsweise als Vorspannung der Anoden 79 und 88 zugeführt wird. Solange die ganze Anordnung im Ruhezustand ist, hat die resultierende Kennlinie der Röhren 77 und 78 eine Form, wie sie in Fig. 23 durch die Kurve a dargestellt ist. Wird nun beim Eintreffen von Signal-oder Sprechströmen eine andere Vorspannung an die Anoden der Röhren 77 und 78 gelegt, so verschiebt sich die Kennlinie und nimmt etwa eine Form an, wie sie in Fig. 23 durch die gestrichelte Kurve b angedeutet ist.
Durch diese Verschiebung der Kennlinie wird, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, erreicht, dass während der Übertragung der Sprache, Musik oder Zeichen der Bereich, in welchem eine Unterdrückung von Amplituden stattfindet (c, c'), erheblich kleiner ist als im Ruhezustand bzw. während der Pausen.
Die beschriebene Schaltung kann durch Wahl anderer Gleiehrichteranordnungen und anderer Steuervorrichtungen in mannigfache Weise verändert werden. Auch eine Kombination der Querwiderstandsschaltung mit den vorher beschriebenen Längswiderstandsschaltungen ist möglich, wie beispielsweise Fig. 24 zeigt.
In Fig. 24 stellen die Elemente 92 bzw. 93'mit der Amplitude veränderliche Querwiderstände dar, die z. B. nach Fig. 22 ausgebildet sein können. Die Anordnungen 93 und 92'sind als von der Amplitude abhängige Längswiderstände wirksam und können beispielsweise nach Fig. 16 oder 17 geschaltet sein.
Fig. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei dem mit einfachen Mitteln eine vollständige Symmetrie der Widerstandsschaltung selbst sowie auch der Leitung gegen Erde erreicht wird. Dargestellt ist die Verwendung von Widerständen mit gekrümmter Kennlinie in der Teilnehmerschleife einer Fernsprechverbindung, doch ist es selbstverständlich, dass die Schaltung sich in einfacher Weise auch in allen andern Übertragungsstromkreisen verwenden lässt.
Die ankommende Verbindungsleitung ist im linken Teil der Zeichnung mit 10 bezeichnet, während 11 die Teilnehmerstation darstellt, die in irgendeiner Weise geschaltet sein kann. In jeder der beiden Sprechadern liegt eine Widerstandsschaltung 12, die durch die Verwendung von Gleichrichterzellen 13 die Unterdrückung der Störströme, insbesondere des Nebensprechens, ermöglicht. Jede der in den beiden Adern liegenden Widerstandsschaltungen besteht beispielsweise aus zwei Gruppen von je drei in Reihe geschalteten Einzelzellen, die mit entgegengesetzter Ventilrichtung parallel geschaltet sind.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die resultierende Kennlinie jeder einzelnen in einer Leitungsader liegenden Widerstandsschaltung symmetrisch verläuft, und ausserdem ist durch die symmetrische Einschaltung gleichartiger Widerstandsschaltungen in beiden Adern auch die Symmetrie der Leitung gegen Erde gewahrt.
Um die Impedanz der Widerstandsschaltung auf einen für die Leitung geeigneten Wert zu übersetzen, empfiehlt es sich, die Widerstandssehaltung durch Übertrager 14 und 15 von geeignetem Übersetzungsverhältnis mit der Leitung zu verbinden. Eine weitere Änderung der Impedanz kann auch durch Änderung der Zahl der in Reihe geschalteten Einzelzellen erzielt werden, da die in der Figur dargestellte Zahl von drei Zellen nur ein willkürlich gewähltes Ausführungsbeispiel darstellt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Unterdrückung von Störströmen in Sprech-oder Signalstromkreisen, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Stromkreisen Widerstände mit nichtlinearer Amplitudenkennlinie (z. B.
Gleichrichteranordnungen) derart verbunden sind, dass kleine Amplituden mit niedrigen Wirkungsgrad als grosse Amplituden übertragen bzw. wiedergegeben werden.