Verfahren und Einrichtung zur automatischen Steuerung des Verstärkungsgrades in elektrischen Fernmeldeanlagen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Steuern des Grades der Verstärkung ankom mender Signale einer Fernmeldeanlage und schafft Mittel, durch die die Stärke der einer Empfangseinrichtung zugeführten Signale praktisch konstant gehalten wird, selbst wenn sie auf der ankommenden Leitung innerhalb weiten Grenzen ändert.
Die Erfindung lässt sich vorteilhaft bei Vielfach-Trägerwellen- Telephon- und Telegraphenanlagen anwen den.
Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Steuerung des Verstärkungsgrades wirk ten derart, dass der Verstärkungsgrad plötz lich und schrittweise geändert wurde. Ein anderes bekanntes Verfahren beruht auf der Ausnützung der Änderung der Gittervor- spannung eines Verstärkers. Das erst genannte Verfahren hat den Nachteil, dass im Augenblick des Schaltens eine gegen seitige Modulation zwischen den Frequenzen der verschiedenen Übertragungswege erfolgt. Auch beim letztgenannten Verfahren ist eine gegenseitige Modulation bis zu einem be stimmten Grad immer vorhanden.
Die vorliegende Erfindung zeigt nun ein Verfahren, das über einen gewünschten Be reich eine automatische und kontinuierliche Steuerung des Verstärkungsgrades gewähr leistet und :bei dem zugleich die erwähnten Nachteile wegfallen.
Gemäss vorliegendem Verfahren leitet man die ankommenden Signale dem eine nicht ausgeglichene Brückenanordnung um fassenden Eintrittsstromkreis einer Emp fangseinrichtung für die genannten Signale zu, wobei man als Brückenanordnung eine solche wählt, bei welcher der Grad der Signalübertragung vom Grad der Unaus geglichenheit der Brückenanordnung abhängt und wobei man ferner .dafür sorgt, dass die Unausgeglichenheit der Brückenanordnung in Abhängigkeit von einem Steuerstrom, der vom empfangenen Strom abgeleitet ist, der art selbsttätig verändert wird, dass Ände- rungen in der Stärke der empfangenen Signale kompensiert werden.
Eine Einrichtung zur Ausführung obigen Verfahrens kann darin bestehen, dass ein Steuerstrom, dessen Stärke von derjenigen eines Leitstromes abhängt, nach dem Ein trittskreis der Empfangseinrichtung zurück geführt wird, welcher Eintrittskreis in einer unausgeglichenen Brückenanordnung besteht, die in beiden Armen je eine Impedanz be sitzt, welche Impedanzen sich in ungleicher Weise in Abhängigkeit von der Stärke des Steuerstromes verändern, so dass der Grad der Unausgeglichenheit der Brücke in Ab hängigkeit von der Stärke des empfangenen Leitstromes verändert wird.
Unter Brückenanordnung ist im vor liegenden Patent jede aus mindestens zwei Stromkreisen {bestehende Übertragungsanord- nung zu verstehen, bei der die genannten Stromkreise bezüglich der Übertragung der Signale einander entgegenwirken.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeich nung dargestellt sind, näher erläutert wer- den..
In der Zeichnung zeigt: Fig.l schematisch die Abschlusseinrich- tüng einer Vielfachfernmeldeanlage und die Steuereinrichtung für den Verstärkungsgrad in. ihrer einfachsten Form, Fig. 2 die Beziehung zwischen den .Sig nalstärken auf der Eintritts- und auf der Austrittsseite der Steuereinrichtung, Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Steuereinrichtung,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, in welcher eine Wheatstone'sche Brückenanord nung benützt wird, Fig. 5 ebenfalls eine weitere Ausfüh rungsform, Fig. 6 eine Ausführungsform, in welcher der empfangene Steuerstrom nicht gleich gerichtet werden muss.
Bei der Anordnung der Fig.1 werden die ankommenden Frequenzen der verschie- denen Telephon- oder Telegraphenübertra- gungswege zusammen mit einem Einfachfre- quenzsteuerstrom (Leitstrom genannt), den die entfernte Sendestelle mit konstanter Ampli tude aussendet, der Einrichtung über die Leitung 1. zugeführt. Diese .Ströme werden nach einem Ausgleichsübertrager 2 geleitet.
Die eine der Eintrittsseiten der Primärspule ist durch einen festen Widerstand 3 über brückt, dessen Widerstand praktisch unab hängig von der Stromstärke ist, die ihn durchfliesst. Die andere Seite der Primär spule ist durch einen Widerstand 4 über brückt, dessen Wert mit der Stromstärke, die ihn durchfliesst, veränderlich ist, zum Bei spiel durch eine Metallfadenlampe, deren Widerstand mit der Temperatur zunimmt. Da der Strom durch die beiden Hälften der Spule entgegengesetzt gerichtet fliesst, so hängt die Stromstärke, die durch den Aus gleichsübertrager nach dem Empfänger über mittelt wird, von den relativen Werten die ser beiden Widerstände ab.
Gewöhnlich ist die Anordnung derart, dass der veränderliche Widerstand (die Lampe 4) bedeutend nie driger ist, als der feste Widerstand 3, so dass der Strom durch einen Abschnitt grösser ist als der Strom durch den andern Abschnitt, mit dem Ergebnis, dass ein Teil des Eintritts stromes (welcher als "Übertragungsgrad" be zeichnet wird) nach dem gemeinsamen Ver stärker 5 weitergeleitet wird.
Die verschiedenen Frequenzen werden nach der Verstärkung in einer Anzahl geeig neter Bandfilter 6, 7 und 8 getrennt. Die Leitfrequenz wird im Filter 8 abgetrennt, falls nötig im Verstärker 9 verstärkt, durch den Gleichrichter 10 gleichgerichtet und als Steuerstrom durch einen Ausglättstromkreis 11 (der als Spulenkette wirkt) nach dem Ausgleichsübertrager 2 zurückgeleitet.
Der Kondensator 12 verhindert, dass der gleich gerichtete Steuerstrom nach der Leitung fliesst. Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, dass der gleichgerichtete Steuer strom bedeutend grösser ist als -der von der Leitung empfangene, so dass die Heizwirkung der letzteren relativ vernaphlässigbar ist," Man erkennt, dass, wenn zu Beginn der Leitstrom empfangen wird, der Widerstand 4 seinen niedrigsten Wert hat und infolgedes sen .der Übertragungsgraddes Ausgleichsüber tragers hoch ist, so dass sämtliche Ströme von der Leitung,
-der Leitstrom inbegriffen, mit voller Stärke empfangen werden. Unter dem Einfluss des gleichgerichteten Steuer stromes wird -der Widerstand 4 erhitzt, und sein Widerstand nähert sich mehr dem Wert des festen Widerstandes, so dass die Ströme durch die zwei Zweige der Spule immer mehr gleich werden, das heisst einander beinahe ausgleichen und der Übertragungsgrad in folgedessen entsprechend fällt, bis das Gleichgewicht durch den abnehmenden über tragenen Leitstrom und den zunehmenden Widerstand von 4 hergestellt ist.
Sollte die Dämpfung der Leitung zunehmen und da durch die Stärke der ankommenden Signale fallen, dann fällt die Stärke des Leitstromes und infolgedessen nimmt der Widerstand von 4 ab und veranlasst eine Erhöhung der Strom stärke durch diesen Zweig der Spule 2, so dass der Übertragungsgrad erhöht wird. Da durch wird die Eintrittsenergie nach dem Verstärker 5 praktisch konstant gehalten.
Das Verhalten der Einrichtung ist in Fig. -2 dargestellt, in welcher der Energie pegel der von der Leitung ankommenden Sig nale horizontal und der Austrittspegel aus der Verstärkungsgradsteuereinrichtung verti kal aufgetragen ist. Man erkennt, dass über einen beträchtlichen Bereich der Signal stärken die Austrittsenergie praktisch kon stant ist, falls der Arbeitspunkt ungefähr bei 13, gewählt wird.
Die in Fig.1 gezeigte Sicherheitseinrich tung 14, 15 ist vorgesehen, um zu verhin dern, dass irgend eine grosse und plötzliche Änderung in der Leitungsdämpfung (wie sie durch einen schweren Kurzschluss oder der gleichen veranlasst werden könnte) Aus gleichsvorgänge im Steuerstrom erzeugt, die kurzzeitig den Wert des Widerstandes 4 über denjenigen von 3 bringen könnten,
wodurch ein unregelmässiges Verhalten der .ganzen Steuereinrichtung bedingt würde. Sie umfasst einen Auftransformator 14 mit hohem Über setzungsverhältnis in Parallelschaltung mit dem Austrittskreis des Verstärkers 9, wobei die Sekundärseite an eine Neon-Entladungs- röhre 15 angeschlossen ist.
Falls die Aus- trittsleistung vom Verstärker plötzlich auf einen hohen Wert zunimmt, spricht die Lampe 15 an, und die nach dem Verstärker gerichtete Impedanz fällt auf einen niedrigen Wert und wirkt so als starker Nebenschluss zum Austrittsstromkreis des Verstärkers 9. Weiterhin schützt diese Sicherheitseinrich- tung den Gleichrichter 10, falls entweder der Widerstand 3 oder 4 zusammenbricht.
Als Variante zu dieser Anordnung kann ein Strombegrenzer, wie eine thermionische, einen Sättigungsbereich aufweisende Ent ladungseinrichtung, in den Übertragungsweg des Steuerstromes eingeschaltet sein.
Eine weitere Form von Sicherheitsein richtung besteht aus einem Kondensator, der in der Gitterverbindung einer der Verstärker röhren eingefügt ist und einem Widerstand im Nebenschluss zur Gitter-Kathodenstrecke. Der Verstärker erhält gewöhnlich eine solche Vorspannung, dass kein Gitterstrom fliesst, jedoch veranlasst jede grosse Zunahme in der Eintrittsenergie den Durchgang eines Gitter stromes, wodurch die Gittervorspannung er höht und der Verstärkungsgrad des Verstär kers entsprechend herabgesetzt. wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt, in der die ankommenden Ströme durch den Dreiwick- lungstransformator 1,8 fliessen, dessen zwei Teile der Sekundärwicklung einander ent gegenwirkend geschaltet sind.
Der Steuer strom wird durch die Spulenkette 11 zurück geführt, und um zu erreichen, dass dies das Äquivalent einer Verbindung zwischen dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung von 18 und dem Mittelpunkt der Primärwicklung von 19 sei, muss das Filter--11 der Type an gehören, in der die Impedanz an dem der Brücke zuliegenden Ende niedrig ist. Es ist auf diese Weise praktisch äquivalent einem grossen Kondensator, der an der Stelle 20 angeschlossen ist.
Im allgemeinen ist die Variation des Übertragungsrades eines Stromkreises mit klimatischen Abhängigkeiten nicht bei allen Frequenzen gleich, und es ist dementspre chend wünschenswert, eine automatische Ver- stärkungsgradsteuereinrichtung zu schaffen, welche solche Variationen kompensieren kann. Dies kann dadurch ausgeführt wer den, dass Impedanzen, welche mit der Fre quenz veränderlich sind, in Reihen- oder Parallelschaltung (oder beidem) mit einem der beiden Widerstände d und 4 oder beiden zugefügt werden.
Es lässt sich leicht zeigen, dass durch eine passende Wahl von Impedan zen oder durch die Verwendung von Reihen und Parallelimpedanzen beinahe jede ge wünschte Änderung des Grades der Signal- übertragung mit der Frequenz erhalten wer den kann.
Fig.4 stellt eine weitere Ausführungs form der Erfindung dar, in der die festen Widerstände .6 und die mit der Temperatur veränderlichen Widerstände 4 in einer Wheat- stone'schen Brückenanordnung angeordnet sind.
Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform, die den Vorteil hat, dass nichts von der Lei stung des Steuerstromes in andern Wider ständen vergeudet wird.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, in der es nicht nötig ist, den Leitstrom gleichzu richten. Die Leiter 1-6 führen verstärkten Leitstrom nach der besonderen Heizapparatur 17 zurück, welche den veränderlichen Wider- stand.4 entweder durch Strahlung oder Lei tung heizt. Anstatt dessen kann der Leit- strom zur Betätigung eines Relais verwendet werden, um ein Relais zu betätigen, welches Heizstrom nach der Heizeinrichtung 17 schickt.
Natürlich kann an Stelle eines .besonderen Leitstromes ein beliebiger Teil des übertra genen Signalstromes, welcher im Sender un gefähr konstante Amplitude hat, verwendet werden, da eine beliebige Änderung in die sem Teil des ankommenden Signals auf Lei tungsschwankungen zurückzuführen ist. Zum Beispiel kann dieses Verfahren vorteilhaft in einer Telegraphenanlage benützt werden, bei der Strom einer Frequenz und Ampli tude als Zeichenstrom und Strom einer an dern Frequenz, jedoch gleicher Amplitude, als Zwischenzeichenstrom benützt wird.
Eine weitere Anordnung, die auf irgend einem der gezeigten Stromkreise, insbeson dere aber auf dem Stromkreis der" Fig. 6 anwendbar ist, besteht darin, die Austritts energie des Gleichrichters 10 zur Betätigung eines Relais im Stromkreis der Heizeinrich- ung 17 und der Ortsbatterie zu verwenden. Das Filter 11 dient zum Glätten des pul sierenden Relaisstromes.
Es ist ersichtlich, dass jeder gewünschte Austrittspegel durch passende Wahl der rela tiven Verhältnisse zwischen den festen und veränderlichen Widerständen, welche im all gemeinen Fall Impedanzen sind, erhalten werden kann.
Falls die Grösse der Änderung des Wider standes 4 passend gewählt wird, ist die zeit liche Nacheilung der Anlage für bescheidene Änderungen im Eintrittssystem sehr klein.