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Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Frequenzbändern
In Vermittlungssystemen, die auf dem Zeitmultiplexprinzip beruhen, werden eine Reihe von Nachrichtenkanälen auf einer gemeinsamen Multiplexleitung gebündelt. Hiebei erfolgt eine impulsweise Zu- führung und Weitergabe der einzelnen Nachrichten, indem die einzelnen Verbindungswege über periodisch betätigte Schalter an die Multiplexleitung angeschlossen werden. Die Betätigung der Schalter erfolgt der- art, dass jeweils nur eine Verbindung durchgeschaltet ist, wobei also momentan nur jeweils die beiden Schalter geschlossen sind, über welche die betreffende Nachricht zugeführt bzw. weitergeleitet wird. Der Nachrichtenfluss kann dabei in beiden Richtungen vor sich gehen.
Da nun die Nachrichten einer impulsweisen Abtastung unterworfen werden, spielt das Problem der Dämpfung eine wesentliche Rolle. Es muss nämlich verhindert werden, dass durch die Abtastung Energieverluste entstehen, die das Übertragungsverfahren unwirtschaftlich machen. Eine unzulässige Dämpfung verhindert man gemäss einer aus den brit. Patentschriften Nr. 824,221 und Nr. 824, 222 bekannten Schaltung dadurch, dass man die Schalter jeweils über eine Querkapazität mit darauffolgender Längsinduktivität speist und diese Bauelemente unter Berücksichtigung der Schaltdauer so wählt, dass während des geschlossenen Zustandes der Schalter ein Ladungsaustausch zwischen den Kondensatoren stattfindet, der in Form einer Halbschwingung vor sich geht.
Auf diese Weise pendelt die auf einem Kondensator vorhandene Energie während der Schaltdauer auf den ändern Kondensator über, so dass ein Austausch der insgesamt zur Verfügung stehenden Energie stattfindet. Dieser Vorgang kann sich gleichzeitig in beiden Übertragungsrichtungen abspielen.
Die anschliessend beschriebene Erfindung verwendet den vorstehend erwähnten Schaltkreis, in welchem ein periodisch betätigter Schalter über eine Längsinduktivität zwei Querkapazitlten verbindet, als Bauelement. Sie gestattet es, mit seiner Hilfe Frequenzbänder hinsichtlich ihrer Frequenzlage umzusetzen.
Ermöglicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass beiderseits der Schaltkreise Bandfilter vorgesehen sind, deren Durchlassbereiche jeweils mit einem Seitenband aus demjenigen Frequenzspektrum zusammenfallen, welches bei der Abtastung des umzusetzenden Frequenzbandes entsteht.
Eine nach diesem Prinzip aufgebaute Schaltung zeigt Fig. 1. Sie enthält den periodisch betätigten Schalter T, der beliebiger Bauart sein kann. Z. B. kann es sich um einen Richtleiter- oder Transistor- schalter handeln. In Reihe zum Schalter liegt die Induktivität Lt. Zu beiden Seiten dieser Anordnung ist jeweils ein Bandpass BPl bzw. BP2 angeschlossen. Von diesen Bandpässen bilden die Kondensatoren Cl und C2 zusammen mit der Induktivität Lt einen Schwingkreis, in welchem sich die eingangs erwähnte Umladung in Form einer Halbschwingung abspielt, wenn der Schalter T geschlossen ist. Der eingangs erwähnte Schaltkreis wird hier durch die Kondensatoren Cl und C2, die Induktivität Lt und den Schalter T gebildet, wobei die Kondensatoren Cl und C2 gleichzeitig Bestandteile der an den Schaltkreis angeschlossenen Bandfilter sind.
Die beiden Bandpässe BPl und BP2 sind so aufgebaut, dass sie jeweils ein Seitenband aus dem Frequenzspektrum hindurchlassen, das bei der Abtastung des umzusetzenden Frequenzbandes entsteht. Ein solches Frequenzspektrum ist in Fig. 2 in Form eines Diagramms dargestellt. Es zeigt beiderseits der Tastfrequenz fo und deren Oberschwingungen 2fo, 3fo... jeweils zwei Seitenbänder, die aus dem Frequenzband Sl durch Abtastung mit der Tastfrequenz fo entstanden sind. Die in Fig. l beschriebene erfindungs- gemässe Schaltungsanordnung ist nun in der Lage, die in Fig. 2 dargestellten Frequenzbänder beliebig in-
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einander umzusetzen.
Wird beispielsweise dem entsprechend eingestellten Bandpass BP1 das Frequenzband Sl zugeführt und ist der Bandpass BP2 auf das Frequenzband S2 abgestimmt, so ergibt sich unter der be- reits erwähnten Voraussetzung, dass der Schalter T im Zusammenwirken mit der Induktivität Lt und den
Kondensatoren Cl und C2 die beschriebene Umladung bewirkt, am Ausgang des Bandpasses BP2 das Fre- quenzband S2, wenn der Bandpass BPI mit dem Frequenzband Sl gespeist wird. Eine entsprechende Fre- quenzumsetzung ergibt sich, wenn man diese Schaltung in umgekehrter Richtung mit dem Frequenzband
S2 speist. In diesem Fall stellt sich am Bandpass BP1 das Frequenzband SI ein. Insbesondere ist es möglich, diese Umsetzung in beiden Richtungen gleichzeitig vorzunehmen, was für Zweidrahtverbindungen uner- lässlich ist.
Bei dem vorstehend betrachteten Beispiel wurde für das Frequenzband Sl ein Band gewählt, das einseitig praktisch an die Frequenz 0 anschliesst. Infolgedessen würde man für den tatsächlichen Anwendungs- fall an Stelle des Bandpasses BP1 einen Tiefpass vorsehen. Sollen aus dem in Fig. 2 dargestellten Frequenzspektrum andere Frequenzbänder übertragen und umgesetzt werden, so sind entsprechend abgestimmte Bandpässe in der Schaltung gemäss Fig. 1 vorzusehen.
Das vorstehend beschriebene Umsetzungsprinzip lässt sich vorteilhaft dazu verwenden, verschiedene Nachnchtenkanäle auf einem gemeinsamen Übertragungsweg zu bündeln. Ein Ausführungsbeispiel hiefür zeigt Fig. 3. Die dargestellte Schaltung gestattet die Zusammenfassung dreier niederfrequenter Nachrich- tenkanäle auf einem gemeinsamen Übertragungsweg W, wobei eine Übertragung in beiden Richtungen erfolgen kann. Die niederfrequenten Kanäle speisen in der einen. Übertragungsrichtung die Tiefpässe TPI, TP2, TP3, denen die Schaltkreise eingangs erwähnter Bauart, von denen nur die Schalter Tl, T2 und T3 gezeichnet sind, nachgeschaltet sind.
Diese Schalter tasten das ihnen zugeführte Frequenzband zweckmässig im gleichen Rhythmus, weil man in diesem Falle mit einer gemeinsamen Pulsquelle auskommt.
Es ist aber auch möglich, für jeden Schalter Tl-T3 eine eigene Tastfrequenz zu wählen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass bei derTastung der einzelnen FrequenzbänderkeineSeitenbänderentstehen, welche zwei Seitenbänder eines der andern Frequenzspektren überdecken. Das z. B. vom Schalter Tl erzeugte Frequenzspektrum darf also keine Seitenbänder aufweisen, welche zweiseitige Bänder der von den Schaltern T2 und T3 gelieferten Frequenzspektren überdecken. Diese Vorschrift wird automatisch eingehalten, wenn die drei Schalter Tl - T3 mit der gleichen Tastfrequenz arbeiten und den Tiefpässen TP1--TP3 die-gleichen Frequenzbänder zugeführt werden.
Aus dem jeweils entstehenden Frequenzspektrum sieben die Bandpässe BP1, BP2 und BP3 jeweils ein einzelnes Band aus, so dass die Übertragungslei- tung W mittels drei sich nicht überlappender Bänder gespeist wird. Diese Bänder werden damit ohne gegenseitige Störung übertragen und am Empfangsort in entsprechender Weise getrennt, indem aus dem ankommenden Frequenzgemisch die einzeln übertragenen Bänder mit Hilfe der Bandpässe BP4, BP5 und BP6 ausgesiebt werden. Diese Bandpässe speisen die Schalter T4, T5 und T6, welche wieder zu den eingangs erwähnten Schaltkreisen gehören. Den Schaltern T4 - T6 sind die Tiefpässe TP4. TP5 und TP6 nachgeschaltet, welche dann die ursprünglich zugeführten niederfrequenten Bänder abgeben.
An einem Zahlenbeispiel sei die Wirkungsweise der Schaltung gemäss Fig. 3 erläutert. Den Tiefpässen TP1-TP3 werden je die Frequenzbänder 0-3, 4 kHz zugeführt. Die Abtastung mittels der Schalter Tl - T3 erfolgt durch eine Tastfrequenz von 10 kHz. Aus den entsprechenden Frequenzspektren sieben die Bandpässe BPI, BP2 und BP3 der Reihe nach die Frequenzbänder 6, 6 - 10 kHz, 16, 6 - 20 kHz und 26, 6-30 kHz aus. Diese Frequenzbänder werden einzeln von den Bandpässen BP4 - BP6 übertragen, so dass den Schaltern T4, T5 und T6 jeweils eines der umgesetzten Frequenzbänder zugeführt wird, die dann unter dem Einfluss dieser Schalter im Zusammenwirken mit den Tiefpässen TP4-TP6 in die ursprüngliche Lage zurückversetzt werden.
Die Schaltung wirkt aus Gründen ihres symmetrischen Aufbaus in der gleichen Weise, wenn man sie in umgekehrter Richtung betreibt. Es ist auch möglich, die Schaltung für beide Übertragungsrichtungen gleichzeitig zu verwenden, d. h., die Schaltung erlaubt den sogenannten Zweidrahtbetrieb.
Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Prinzips ergibt sich im Zusammenhang mit Vermittlungssystemen, die nach dem eingangs beschriebenen Zeitmultiplexprinzip arbeiten. In diesen Systemen ist die Voraussetzung, dass die einzelnen Nachrichtenkanäle getastet werden, ohne weiteres erfüllt. Zweckmässig fasst man also die in diesen Systemen vorgesehenen Schaltkreise mit entsprechenden Bandpässen zusammen.
Ein Anwendungsfall hiefür sei an Hand der Fig. 4 beschrieben. Diese stellt einen Teil eines Zeitmultiplexsystems dar. An die Zentrale Z des Vermittlungssystems-sind eine Reihe von Teilnehmern angeschlossen, von denen die Teilnehmer R1 - R12 dargestellt sind. Diese Teilnehmer gehören zu einer Gruppe, welche über eine gemeinsame Verbindungsleitung W mit der Zentrale verbunden ist. Ein solcher Auf-
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bau empfiehlt sich insbesondere dann, wenn es sich um eine von der Zentrale weit entfernt liegende Teilnehmergruppe handelt, da in diesem Falle erheblich an Kabelmaterial gespart werden kann. Die Zusam- menfassung der von und zu den Teilnehmern führenden Verbindungswege erfolgt nach dem erfindungsgemässen
Prinzip.
Dabei wird noch eine Einsparung an Kanälen vorgenommen, da immer nur ein Teil der Teilnehmer R1 bis Rlq an einer Nachrichtenverbindung beteiligt ist. Diese Einsparung wird auf folgende Weise bewirkt. Es sind
12 Teilnehmer über Tiefpässe TP und Schalter T1-T12 an eine Multiplexleitung MI angeschlossen. Von den Schaltern Tl-T12 können höchstens drei betätigt werden, so dass also maximal drei Teilnehmer sprechen kön- nen. Die betreffenden Schalter werden dabei mit gleicher Tastfrequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage betätigt. Es stehen hiefür insgesamt drei Phasenlagen zur Verfügung. Diese Art der Anschaltung der Teilnehmer an die Multiplexleitung MI erfolgt nach bekannten, bei Zeitmultiplexvermittlungssystemen angewendeten
Methoden.
Auf diese Weise werden die drei innerhalb der Teilnehmergruppenmöglichen Verbindungen auf der
Multiplexleitung Ml zusammengefasst. Die Weiterführung der einzelnen Verbindungen erfolgt über drei weitere Schalter T13, T14, T15, denen jeweils eine der drei gegebenen Phasenlagen fest zugeordnet ist.
Diesen Schaltern sind die Bandpässe BP1, BP2 und BP3 nachgeordnet, welche jeweils ein individuelles Seitenband aus dem durch die Schalter erzeugten Frequenzspektrum aussieben und auf der Übertragungsleitung W zusammenfassen. Diese überträgt ohne gegenseitige Störung die drei Kanäle, die in der Zentrale
Z in entsprechender Weise über die Bandpässe BP4, BP5 und BP6 aufgegabelt werden. Mit Hilfe der Schalter T16 - T18 erfolgt die Anschaltung an eine Multiplexleitung M2, auf der dann die Nachricht wieder in der gleichen Form steht wie auf der Multiplexleitung Ml. Zu beachten ist dabei, dass die Schalter T16 bis T18 im wesentlichen mit der gleichen Tastfrequenz betätigt werden wie die Schalter T13 - T15. Eine Abweichung in der Tastfrequenz drückt sich in einer entsprechenden Frequenzverschiebung aus.
Die von der Multiplexleitung M2 weitergehende Übertragung erfolgt dann über weitere Schalter TI9, T20 usw. gemäss den bei Zeitmultiplexvermittlungssystemen üblichen Methoden. Bei den Schaltern Tl-T20 usw. handelt es sich um Bestandteile der eingangs erwähnten Schaltkreise. Es sei noch darauf hingewiesen, dass auch bei der Schaltung gemäss Fig. 4 selbstverständlich eine Übertragungsmöglichkeit in beiden Verkehrsrichtungen erfolgen kann.
Der Vorteil der Schaltung gemäss Fig. 4 liegt vor allen Dingen in folgenden Merkmalen begründet : Geht man von der immer mehr angestrebten Zusammenfassung von Teilnehmergruppen ausserhalb der eigentlichen Zentrale aus, so ergibt sich als zusätzlicher Aufwand, den das erfindungsgemässe Prinzip mit sich bringt, die Anwendung von Bandpässen an Stelle von Tiefpässen, die sonst vorgesehen sein müssten.
Dieser Zusatzaufwand ist jedoch gering. Ihm steht ein erheblicher Gewinn gegenüber, nämlich die Einsparung an sonst erforderlichen Verbindungsleitungen zwischen der Teilnehmergruppe und der Zentrale Z.
Würde man nämlich an Stelle der Bandpässe, wie üblich, Tiefpässe vorsehen, so müssten drei getrennte Verbindungsleitungen vorhanden sein, während bei Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips man mit einer einzigen Leitung auskommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines Frequenzbandes unter Verwendung eines Schaltkreises, in welchem ein periodisch betätigter Schalter über eine Längsinduktivität zwei Querkapazitäten verbindet, wobei diese Bauelemente und die Schaltdauer so festgelegt sind, dass ein Ladungsaustausch zwischen den Kapazitäten in Form einer Halbschwingung vor sich geht, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Schaltkreise (Lt, T) Bandfilter (BP1, BP2) vorgesehen sind, deren Durchlassbereiche jeweils mit einem Seitenband aus demjenigen Frequenzspektrum zusammenfallen, welches bei der Abtastung des umzusetzenden Frequenzbandes entsteht.