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Doppelleitungstelephonsystem.
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen in Stromkreisanordnungen für Telephonsysteme, ähnlich jenen, die im Stammpatent Nr. 94692 beschrieben sind.
Ein spezielles Kennzeichen dieser Erfindung liegt in einer besonderen Ausführung der in dem Stammpatente enthaltenen allgemeinen Stromkreise und besteht in der Anordnung eines Transformators mit drei Wicklungen, die in Reihe mit der Linie geschaltet sind, indem der Sendestromkreis und der Empfangsstromlaeis über zwei der genannten Wicklungen in Reihe geschaltet sind und der Hilfs-
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In diesen Schaltungsdarstellungen ist der Wicklungssinn der Transformatorenspulen und die Richtung des Stromflusses, wie angezeigt, nur konventionell und nur richtig für besondere Werte der Teilnehmerstationselemente. Aùs der Betrachtung der Bestimmungsformeln, die nachher noch angegeben werden, wird klar, dass der Wicklungssinn im allgemeinen je nach den Werten dei Linie und des Sonderwideistandes entweder positiv oder negativ sein kann. Wenn daher für irgendeine besondere Ausführung der Wicklungssinn einen negativen Wert aufweist, so ist dies so auszulegen, dass die relative Wicklungsrichtung der Spulen, deren Wickltmgssinn negativ ist, der in dem Schema gezeigten Richtung entgegengesetzt sein muss.
In Fig. 2 bedeutet nun L eine Telephonlinie, die in einer Teilnehmerstation endigt, welche einen Sender T, einen Empfänger R, einen Hilfswiderstand X und eine Induktionsspule mit drei Wicklungen, die mit NI, N2 und N3 bezeichnet sind, enthält. Die Linie L, Wicklung i, Empfänger ss und Sender T sind in einem Stromkreise in Reihe geschaltet. Wicklung N2 und N2 liegen in Reihe zwischen dem Verbindungspunkte C der Wicklung i und des Empfängers R und dem Verbindungspunkte d der Linie L und dem Sender T.
Zwischen dem Verbindungspunkte e des Senders und Empfängers ans dem Verbindungspunkt b der Wicklungen N2 und N3 ist der Hilfswiderstand X eingeschaltet. Ein Kondensator kann, wie ersichtlich, mit der Wicklung Ng in Reihe geschaltet sein, so dass ein Gleichstrom von der Linie über die Wicklung zur Klemme c und von da parallel über den Empfänger R und übei die Wicklung N2 und Hilfswiderstand X zur Klemme e fliesst, von welchem Punkte der Strom über den Sender T und zurück über die Linie geht.
Die Arbeitsweise während der Übertragung ist aus Fig. 3 zu erkennen, in welcher die Pfeile die Stromrichtung in einem gegebenen Augenblicke darstellen. Wenn der Sender T betätigt wird, werden Schwankungen im Stromflusse erzeugt, die so wirken, wie wenn am Sender eine veränderliche elektro-
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der Strom I1-I@ parallel dazu über die Wicklung N3 fliesst.
In den Wicklungen des Transformators werden nun Potentiale von solchem Werte und Richtung induziert, dass die Klemmen c und e auf das gleiche Potential gebracht werden, so dass kein Strom während der Übertragung über den Empfänger fliesst und so die Teilnehmelstation ohne Nebenton bleibt.
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den TransformatorwicklungenPotentiale von solchem Werte und Richtung induziert, dass die Klemmen b und e auf dasselbe Potential gebracht werden, so dass kein Strom während des Empfangens im Bills- widerstande vernichtet wird.
Die Bemessung der Anordnung nach Fig. 2, die die Grundbedingungen der Telephonstation gemäss vorliegender Erfindung erfüllt, soll nun angegeben werden. Bei dei Ableitung der Bestimmungsformeln soll der Widerstand der Transformatorwicklungen vernachlässigt werden. Es wird ferner auch angenommen, dass kein magnetischer Verlust zwischen den Transformatorwicklungen stattfindet und dass die Selbstinduktion im Verhältnis zur Selbstinduktion irgendeines der Komponehtelemente der Telephonstation oder der Impedanz der Linie sehr gross ist. Die Erfahrung hat gezeigt, dass diese vereinfachenden Annahmen gerechtfertigt sind und dass die angenommenen Bedingungen in der Praxis durch sorgfältige Konstruktion voll erfüllt weiden können.
Weiters ist zu berücksichtigen, dass die Formeln, aus denen die hier angeführten hervorgehen, in der Beschreibung zum Stammpatent enthalten sind.
Um die Bedingung für die Zuordnung des Senders T zum Empfänger R während der Übertragung zu formulieren, wird eine elektromotorische Kraft im Sendestromkreise angenommen und ferner angenommen, dass die verlangte Bedingung der Zuordnung erfüllt ist. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die Klemmen des Empfängers bezüglich der auf den'Sender wirkenden elektromotorischen Kraft auf Punkten gleichen Potentiales steher. 11, 12, 13 und I4 sollen Ströme bezeichnen, die beziehungsweise im Sender, Empfänger, Hilfswiderstande und Linie fliessen und Bi, R2, R3 und R4 mögen den Widerstand der entsprechenden Elemente bezeichnen. Die Bedingung der Zuordnung des Empfängers zum Sender verlangt, dass kein Strom während der Übertragung über den Empfänger fliesst, also I2 = 0 ist.
Es ist aus Fig. 3 auch ersichtlich, dass 13 = 11 ist. Da die drei Wicklungen des Transformators und die Linie in Reihe geschaltet sind, so ist die Summe des Spannungsabfalles über die Linie und die Potentialgefälle über die Wicklungen gleich Null, so dass
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wo K der Abfall per Windung der Transformatorwicklung ist. Da ferner die Klemmen e und e in Fig. 3 auf gleichem Potentiale sind, so ist die algebraische Summe des IR = Abfalles über den Hilfswiderstand und der Abfall über die Wicklung gleich Null.
Hieraus ergibt sich :
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so dass Aus dieser Gleichung bekommt man
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Aus Gleichung (3) des Stamm patentes folgt
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so dass aus (6) und (4) des Stammpatentes folgt :
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über die Wicklung N2 gleich Null sein, so dass wir haben
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In gleicherWeise muss die algebraische Summe des IR = Abfalles über den Sender und der Potentialabfall über die Wicklung N3 Null sein.
Hieraus ergibt sich
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Löst man die Gleichung auf, so haben wir
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Dies kann wie folgt gesehrieben werden :
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Da die algebraische Summe der Amperewindungen der Transformatorwicklungen Null sein muss, haben wir : oder
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oder mit Rücksicht auf 11 = 12 während des Empfangens
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Setzt man die Werte der Gleichung 8 in Gleichung (2) des Stammpatentes ein, so folgt
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Da auch 11 = 12 während des Empfangens ist, so kann Gleichung (6) des Stammpatentes geschrieben werden
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Zusammenfassend hat man :
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Gleichung (e) kann geschrieben werden
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Löst man (14) und (a) auf, so bekommt man
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Setzt man den Wert von rl, der durch die Gleichung 13 gegeben ist, im'obigen Ausdrucke ein, so folgt oder
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Setzt man r und r1 in Gleichung (a) ein, so ergibt sich :
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Die Einsetzung der aus Gleichung 13 sich ergebenden Werte für rl reduziert die Gleichungen auf
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Zusammenfassend hat man die Bestimmungsformeln für die Teilnehmerstation der Fig. 2 wie folgt :
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Man sieht aus den obigen Formeln, dass die Impedanz des Empfängers und Hilfswiderstandes in Ausdrücken der Impedanz des Senders und des Verhältnisses y gegeben sind.
Man ersieht auch, dass die Transformierungsverhältnisse r und r1 in Ausdrücken des Verhältnisses y und der Impedanzen des
Senders und der Linie gegeben sind. Infolgedessen können, wenn die Impedanz der Linie und des Senders gegeben sind, durch Auswahl eines geeigneten Wertes für das Verhältnis y die übrigen Elemente der Teilnehmerstation leicht bestimmt werden.
Die oben erwähnte Type der Teilnehmerstation, die in den Zeichnungen dargestellt wurde, ist aber nur eine aus einer ganzen Anzahl von Stationen, die nur einen Transformator und einen Hilfswiderstand verwenden, und alle diese sind ideal in dem Sinne, dass sie den Grundforderungen einer idealen Teilnehmerstation, wie sie in dem Stammpatent Nr. 94692 festgesetzt sind, Genüge leisten.
Daraus ersieht man, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen hier dargestellten Anwendungen begrenzt ist, sondern ganz allgemein auf die Schaffung einer Teilnehmerstation hinausgeht, die einen einzigen Transformator und nur ein einziges Hilfselement enthält, welches mit Bezug auf die Linie, die mit demselben zur Zusammenarbeit kombiniert ist, so bemessen ist, dass die Station von maximalem Wirkungsgrade und im wesentlichen ohne Nebenton ist. Ferner ist nicht nötig, dass der Entwurf der hier in Betracht kommenden und dargestellten Teilnehmerstationen auf die beigefügten Konstruktionsformeln beschränkt ist. Diese Formeln sind nur unter der Annahme abgeleitet, dass ideale Transformatoren benützt werden und dass die Komponentelemente keine Reaktanz haben, Annahmen, welche in der Praxis nur angenähert erfüllt werden.
Wenn besonders hohe Genauigkeit gewünscht wird, muss die Teilnehmerstation genauer bemessen werden, indem man die Tatsache in Rechnung stellen muss, dass die Transformatorimpedanz einen bebestimmten endlichen Wert hat und dass die Linie im allgemeinen eine gewisse charakteristische Reaktanz besitzt. Die angeführten Formeln geben jedoch ganz zufriedenstellende Resultate und die Methoden, nach welchen sie abgeleitet sind, machen es jedem Fachmanne möglich, die Teilnehmerstationskonstanten, wenn verlangt, genauer zu bestimmen. Die Erfindung kann natürlich auch auf andere Signalsysteme angewendet werden, sowie das. Wort Teilnehmerstation nicht nur eine Teilnehmertelephonstation in obigem Sinne bedeuten muss, sondern ganz allgemein eine Teilnehmer-Telephonstation als Übertragerstation für Telephonsignale.