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Einrichtung zur Übertragung von Signalen und Zeichen mittels Hochfrequenzströmen.
Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Einrichtungen, welche Hochfrequenzwellen (gewöhn- lich Trägerwellen genannt) zur Übertragung von Signalen verwenden, wobei die Übertragung entweder längs einer Drahtleitung oder in Form von aufgestrahlten Wellen erfolgen kann. Die Erfindung betrifft besonders Mehrfachsysteme dieser Art, bei welchen Zeichen oder Signale oder Nachrichten auf derselben
Station abwechselnd oder gleichzeitig sowohl gesandt als empfangen werden können. Hier ist es notwendig, die übertragende Leitung durch eine Art Ausgleichs- oder künstliche Linie zu überbrücken, für welche bisher Selbstinduktion, Kapazität und Widerstand als notwendig erachtet wurden.
Gemäss der Erfindung soll jedoch in der künstlichen Linie zum Ausgleichs aller im System vorhandenen Frequenzen nur reiner induktionsloser Widerstand benützt werden.
Um Übersprechen bei den verschiedenen angeschlossenen Sendern und Empfängern zu vermeiden. wird gemäss der Erfindung von abgestimmten Stromkreisen Gebrauch gemacht, die, in Reihe mit der Linie liegend, der Welle, auf die sie abgestimmt sind, geringe Impedanz darbieten, Wellen anderer Frequenz hingegen hohe Impedanz ; jedem der abgestimmten Stromkreise ist ein zweiter abgestimmter Stromkreis parallel gelegt, der umgekehrt den Wellen, auf die er abgestimmt ist, eine hohe Impedanz darbietet, andersfrequente Wellen aber ungehindert durchlässt.
Bisher wurde angenommen, dass für die Übertragung von Telephonwellen in Anbetracht der bedeutenden störenden Verzerrung, die von den bisher verwendeten abgestimmten Stromkreisen herrührte, nur Frequenzen in der Höhe von 100.000 Perioden oder sogar einigen hunderttausend Perioden veiwendet werden können. Es wurde nun gefunden, dass diese Verzerrung nur infolge des schmalen Resonanzbandes entsteht, das durch den üblichen abgestimmten Stromkreis geboten wird. Es werden nun bei der Einrichtung Filter verwendet, die Übertragereharakteristiken mit abgeflachten Kuppen besitzen, wodurch weit niedrigere Trägerfrequenzen als die oben erwähnten verwendet werden können, ohne dass die Telephonströme eine schädliche Verzerrung erleiden.
Tatsächlich können durch Benützung dieser Filter Trägerfrequenzen, die so niedrig sind, dass der wesentliche Sprechfrequenzenbetrag bis zu 10% der Trägerfrequenzen oder mehr beträgt, ohne wesentliche Verzerrung benützt werden.
Eine weitere Schutzmassregel gegen übersprechen und ein Mittel, um eine grosse Anzahl von Trägerfrequenzen in einem Zweiwegsysteme zu einem verhältnismässig kleinen Frequenzbereich zusammenzufassen, besteht gemäss vorliegender Erfindung darin, dass die Frequenzen, die nach jeder Richtung verwendet werden, gleichmässig distanziert sind, wobei aber die Frequenzen, die für die eine Senderichtung benützt werden, zwischen jenen der andren Richtung zu liegen kommen.
Die Verwendung eines im wesentlichen reinen Widerstandes als künstliche Linie in einem ausbalantierten Netz, wie vorhin erwähnt, wird im folgenden theoretisch clklält :
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Der hier verwendete Schwingungserzeuger bildet den Gegenstand des Patentes Nr. 90076. Ferner gelangt hier die Methode der Beeinflussung schwacher Schwingungen in Übereinstimmung mit den zu übertragenden Lauten zur Anwendung, bei der die Lautwellen zusammen mit den Hochfrequenzschwin- gungen dem Aufnahmsstromkreis einer Vakuumröhre zugeführt werden. Diese Einrichtung bildet den Gegenstand des Patentes Nr. 93593.
Die Sekundärwicklung 51 des Transformators 4 dient als Quelle verstärkter modulierter Hochfrequenzschwingungen, welche auf die Leitung L zur Übertragung auf einen entsprechend abgestimmten Empfangsapparat am andern Ende der Leitung L aufgedrückt werden sollen.
In ähnlicher Weise können modulierte Schwingungen mit Hilfe der Transformatoren 5 und 6 in
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Die Elemente der Sendestromkreise T2 und T3 sind identisch mit jenen des Sendestromkrcbes Tj und der einzige Unterschied ist in der Einstellung der verschiedenen Stromkreise, wodurch jeder Sendestromkreis eine Trägerfrequenz auf die Leitung L aufdrückt, die von der, welche durch die andel n Sende- stromkreise aufgedrückt werden, verschieden ist.
Es würde nicht zweckmässig sein, die Sekundärwicklungen der Transformatoren 4, 5 und 6 direkt mit der Leitung zu verbinden, da jede Sekundärwicklung für den Strom, der von den andern Sekundärwicklungen geschickt würde, als Drosselspule wirken würde, und jede Sekundärwicklung den Durchgang der Hochfrequenzströme hindern würde.
Um die Impedanz, welche die Sekundärwicklung sonst Strömen, die von andern Sendestromkreisen als T stammen, entgegentreten würde, wirksam zunichte zu machen, wird der Antiregonanztronilircis C im Nebenschlusse zur Wicklung 51 geschaltet. Dieser Antiresonanzstromkreis C besteht, wie schon früher gesagt, aus der Parallelschaltung eines Kondensators 55 und der Induktanz 54. Eristauf die Hochfrequenz. die durch den Sendestromkreis Tl geliefert wird, abgestimmt, und setzt dann den Strömen, die durch den Sendestromkreis Ti geliefert werden, einen Weg von hoher Impedanz entgegen ; diese Ströme fliessen dann über den verhältnismässig niedrigen Widerstand, den die Leitung L bildet.
Dieser Weg mit niedrigem Widerstand ist auf die Frequenz, welche durch den Sendestromkreis Ti geliefert wird, mittels eines einstellbaren Kondensators 50 abgestimmt und ist daher von hohem Widerstande für Frequenzen. die durch die Sendestromkreise Ta, Tg usw. zugeführt werden, welche sich von der Frequenz von Ti. unterscheiden.
Die Ströme, die durch die Sendestromkreiae Ta, Tg oder durch die Sendestromkreise am andern Ende der Leitung erzeugt werden, haben eine Frequenz, die von jener, auf welche der Antiresonanzstromkreis C*t abgestimmt ist, verschieden ist, und finden daher in diesem einen Weg von geringer Impedanz.
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einstellbaren Kondensatoren 52 und 53 und mit entsprechenden Antiresonanzstromkreisen O2 und Cg
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Abstimmung des Antiresonanzstromkreises cl un der Frequenz von Tg.
Jeder der Sendestromkreise T1, T2, T3, liefert Trägerschwingungen von einer Frequenz, die von jenen, die durch die übrigen Sendestromkreise geliefert werden, verschieden sind. Jeder Antiresonanzstromkreis sieht daher für Ströme, die von seinem zugeordneten Sendestromkreise stammen, einen Weg von hoher Impedanz vor, wogegen er für Ströme von den andern Sendestromkreisen auf derselben Station einen niederohmigen Impedanzweg darbietet.
Vorteilhaft werden auch die Frequenzen der Ströme, die von einer Endstation gesandt werden. zwischen jenen Frequenzwerten gewählt, die von der andern gesendet werden, u. zw. wird vorteilhaft der Mittelwert gewählt, da gefunden wurde, dass hiedurch die Anzahl der Frequenzen vermehrt wird, welche über einer gegebenen Frequenzreihe ohne Interferenz geschickt werden können, so z.
B. können die Frequenzen, die von einer Station geschickt werden, 5.000, 10. 000 und 15. 000 und von der andern Station 7.500, 12.500 und 17. 500 sein,
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Dies hat seinen Grund darin, dass, wenn irgend zwei benachbarte Frequenzen auf einer Station so nahe als möglich zueinander gebracht wurden, ohne Interferenz oder Übersprechen in den Telephonempfängern auf der andern Station zu verursachen, die Unausgeglichenheit des Empfangsstromkreises mit bezug auf den Lokalsendestromkreis so klein gemacht werden kann, dass der Strom im Empfangsstromkreise, der von dieser Unausgeglichenheit stammt, genügend gut von den Telephonempfängern durch die abgestimmten Stromkreise 83, 86 usw.
ausgeschlossen werden kann, selbst wenn die Frequenz dieses interferierenden Stromes zwischen jenen der zwei zuerst erwähnten Frequenzen liegt.
Wenn die Unausgeglichenheit gross genug ist, um eine unzulässige Interferenz zu verursachen, wenn die zwei zuerst erwähnten benachbarten Frequenzen möglichst nahe aneinander gewählt werden, ohne wechselseitige Interferenz am Empfänger der Station, so kann die Trennung dieser Frequenzen gesteigert oder die ganze Reihe von Frequenzen, die von einer der Stationen gesendet werden, aus dem Bereich jener Frequenz der Reihe von Frequenzen gebracht werden, die in der andern oder einer andern Station gesendet wird, und die Gesamtanzahl von Wegen kann genügend verringert werden, um alle Frequenzen in die ganze nützliche Reihe zu bringen.
Der Block R am andern Ende der Linie L stellt herkömmlicherweise eine Anzahl von Empfängerstromkreisendar, von denen jeder auf dieFrequenzvon einem der Sendestromkreise T1, T2, T3, abgestimmtist.
In die Leitung L ist die Primärwicklung 60 des Transformators eingeschaltet, die mit bezug auf die Sekundärwicklung 61 einstellbar ist, welche die Energie der ankommenden Signale auf die lokalen
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Um einen Ausgleichsweg zu schaffen, wird die Sendeleitung 62 direkt mit einer Leitung der Linie L verbunden, während die Leitung 6. 3 mit dem Mittelpunkt 64 der Primärwicklung 60 verbunden ist.
Zwischen letztere und dem Anschlusspol der Leitung 62 an die Linie L ist die künstliche Linie 65 angeschlossen, welche aus den einleitend angeführten Gründen nicht induktiv, sondern aus im wesentlichen reinen Widerstande bestehen kann. Man kann auch sa, gen, dtss die künstliche Linie 65 und jener Teil der Primärwicklung 60, der zwischen dieser künstlichen Linie und dem Anschluss 64 zur Leitung 63 liegt, einem Nebenschluss zu den mit den Vermittlungsleitungen 62 und 63 verbundenen Sendestronikreisen bildet.
Wenn die Impedanz der künstlichen Leitung 65 genau gleich ist der Impedanz der Leitung L, dann werden die ströme, die von den Sendestromkreisen T1, T2, T3 stammen, in den zwei Hälften der Primärwicklung 60, im Werte gleich sein und da diese Ströme in den zwei Hälften der Primärwicklung 60 in entgegengesetzter Richtung fliessen, so ist die resultierende Wirkung in der Sekundärwicklung 61 gleich Null, so dass die zufliessende Energie in den lokalen Empfangsapparaten keine Wirkung ausübt.
Der Strom der vom andern Ende der Leitung ankommenden Signale geht jedoch in derselben Richtung über die zwei Teile der Primärwicklung 60, so dass die ankommende Energie auf den lokalen Empfangsapparat übertragen wird. Der Lokalübertragungsstromweg 62, 54, 56, 58, 63 und der Lokal- empfangsstromweg M, 76, 75 sind daher bezÜglich der Trägerfrequenzen konjugiert.
Die Sekundärwicklung 61 des Transformators ist entweder mit den Empfangsstromkreisen R"R"
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72 und 73 werden sekundäre Windungen der Transformatoren 68, 69, 70 auf die Tärgerfrequenzen abgestimmt, die durch die korrespondierenden Sender am andern Ende der Linie L geliefert werden. Die Sende-und Empfängerstromkreise am andern Ende der Linie L sind im Detail den dargestellten gleich und sind konventionell durch die Vierecke T und R dargestellt. Mit jedem der Stromkreise R', R2', R'3. ist die Einrichtung zur Verstärkung, Wahrnehmbarmachung und für den Empfang verbunden.
Die Sekundärwicklung 61 des Transformators ist jedoch vorteilhaft mit den Empfangsstromkreisen R1, R2'R3 verbunden, Weiters kann eine gemeinsamer Verstärker für diese Anordnung vorgesehen sein.
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oder Aufnahmestromkreis eines Verstärkers 77 verbunden, der die Kathode oder den durch die Batterie 79 erhitzten Glühfaden 78, das Gitter oder die Hilfselektrode 80 und die Platte oder Anode 81 enthält. Die Leitung 74 ist mit dem Gitter 80 und die Leitung 75 mit dem Faden 78 verbunden.
Der sekundäre oder Abgabestromkreis des Verstärkers 77 enthält die Anode 81, die Primärwicklungen der variablen Transformatoren 83, 84, 85 in Reihe geschaltet, und die Batterie 82, deren negativer Pol mit der Kathode 78 verbunden ist.
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Stromkreis, der die Sekundärwicklung des Transformators 83 und den parallel dazu geschalteten variablen
Kondensator 86 enthält, ausgewählt und diese Schwingungen werden auf den Empfangsstromkreis des Detektors 87 aufgedruckt.
Dieser Detektor besteht aus einem evakuierten Gefässe mit einer durch die Batterie 90 erhitzten Kathode 89, Gitter 91 und Platte 92, wobei das Gitter 91 und der Faden 89 die Endklemmen des primären oder Eintrittsstromkreises bilden, der mit der Sekundärwicklung des Trans-
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wicklung des Transformators 94 verbunden ist, wogegen die Sekundärwicklung des Transformators mit dem Empfangsapparat ssa in Verbindung steht.
Die Empfängerstromkreise R2 und R3 sind im wesentlichen gleich dem Empfangsstromkreise R1 und der einzige Unterschied besteht in der Einstellung der Kondensatoren und Induktanzen. wodurch
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am andern Ende der Leitung erzeugt werden.
Es ist daher klar, dass die ankommenden Signale durch einen einzelnen Verstärker empfangen werden und dann nach den verschieden abgestimmten Stromkreisen gesandt werden, wo sie dann wahrgenommen und durch die Signalapparate oder Empfänger aufgenommen werden.
Es ist erwünscht, niedrige. Trägerfrequenzen zu verwenden im Vergleiche zu jenen, die in Radiosystemen gewöhnlich angewendet werden. Eine Periodenzahl von 5. 000 oder 10. 000 bis 40. 000 oder 50. 000 ist für Systeme, wie hier beschrieben, geeignet, obgleich natÜrlich diese Zahl noch ausgedehnt werden kann.
Es wurde jedoch gefunden, dass bei diesen verhältnismässig niedrigen Frequenzen die Verzerrung der Sprache durch die abgestimmten Wählstromkreise ziemlich beträchtlich wird. Bei höheren Frequenzen ist diese Verzerrung zu vernachlässigen. Dies soll wie folgt erklärt werden.
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S die Frequenz eines Stromes, die angewandt wird, um diese Trägerwelle zu modulieren. Der modulierte Strom kann nun in drei Komponentenströme mit den Frequenzen G, C + S, und C-S zerlegt werden.
Im Falle der modulierte Strom durch die Sprache erzeugt wurde, variiert die Frequenz 8 in beträchtlichem Masse, so dass die Komponenten C + S und (7S auf jeder Seite der Trägerfrequenz C einen Frequenzbereich bestimmter Breite bilden. Der abgestimmte Stromkreis wird diese Frequenzbänder nicht so gut übertragen, wie die Trägerfrequenz, sondern es wurde gefunden, dass sobald die Trägerfrequenz wächst diese Wirkung abnimmt.
Bloss bei verhältnismässig niedrigen Trägerfrequenzen, die für den Gebrauch bei der beschriebenen Übertragungseinrichtung verlangt werden, werden die höheren harmo- nischen Schwingungen in einem solchen Masse unterdrückt, dass die Sprache stark verzerrt wird. Gemäss der Erfindung ist daher vorgeschlagen, um diese Wirkung, wenn sie störend wird, dadurch zu beseitigen, dass man ein Wellenfilter anwendet, welches die verlangten Frequenzbänder mit annähernd derselben Dämpfung einer jeden Frequenz übertragt, nämlich ein Filter, dessen Übertragercharakteristik an der Spitze abgeflacht ist. Solclie Filter sind beispielsweise bei 71, 72 und 7. 3 gezeigt.
Filter für denselben Zweck können überall an Stelle der abgestimmten Stromkreise der Übertragereinrichtung gesetzt werden, aber es ist als genügend gefunden worden, sie nur für die Empfangsstromkreise anzuwenden. Die Prinzipien, welchen die Konstruktion solcher geeigneter Filter unterliegen, sind bekannt und werden hier nicht erörtert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Übertragung von Signalen oder Zeichen mittels Hoehfrequenzströmen vou einer Endstation aus, in der mehrere Sende-und Empfangsstellen vorgesehen sind, zu einer ändern Station am Ende einer Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endstation die Leitung durch einen induktions-
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2. Einrichtung zur Mehrfachübertragung von Signalen und Zeichen auf einer Leitung, der in einer Endstation Hochfrequenzwellen verschiedener Frequenz aus einer Anzahl von Hfochfrequenzstromquellen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ortsiibertragerstromkreis soviele abgestimmte
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