DE1003805B - Schaltungsanordnung fuer ein UEbertragungssystem zum Verstaerken und zum Empfang sowohl von Anrufsignalen als auch von UEberwachungssignalen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Übertragungssystem zur Verstärkung und zum Empfang einerseits von Anrufsignalen, z. B. Wählimpulsen, andererseits von Überwachungssignalen, die bei gleicher Frequenz nur durch ihre Pegel unterschieden werden, derart, daß beim Unterschreiten eines bestimmten Mindestpegels Alarmmittel und beim Überschreiten eines bestimmten höheren Pegels Anruifmittel betätigt werden.

Solche Vorrichtungen finden z. B. bei Trägerfrequenztelephonie-ÜbertragungssystemenAnwendung, bei denen mehrere Gesprächskanäle je mit einer Alarmierungskontrollie übertragen werden, deren Frequenz der für die Anrufsignale benutzten Frequenz entspricht. Letzteies bietet den Vorteil, daß zum Erzeugen der Alarmierungsfrequenz und der Anrufsignalfrequenz an der Senderseite nur ein Oszillator erforderlich ist, daß ferner bei der Übertragung keine Schwierigkeiten bezüglich des Frequenzraumes oberhalb des Sprechbandes auftreten und daß beim Empfang je Kanal nur ein Bandfilter erforderlich ist, um die Alarm- und die Anrufkanäle vom eigentlichen Gesprächsfrequenzband au trennen. Das Alarm-Pilot-Signal wird meist mit einem niedrigen Pegel übertragen. Unterschreitet der Pegel des Pilotsignals einen bestimmten Wert, z. B. infolge einer Störung im Übertragungsweg, so müssen Alarmierungsmittel betätigt werden. Die Signalisierung erfolgt dadurch, daß an der Senderseite das Ausgangssignal des Oszillators impulsförmig gestaltet wird. Wenn die Frequenz der Anrufsignale gleich der der Alarmsignale ist, so muß während des Auftretens der Anrufimpulse deren Pegel naturgemäß höher sein als der maximal auftretende Pegel des Alarm-Pilot-Signals.

Es sei bemerkt, daß bereits eine Vorrichtung in einem Übertragungssystem bekannt ist, die zum Verstärken und zum Empfang sowohl von Anrufsignalen als auch von als Alarmsignale aufzufassenden Steuersignalen dient, bei der für beide Zwecke dieselbe Frequenz benutzt wird. Bei dieser bekannten Anordnung ist in Reihe mit dem Steuerstromkreis des Pegelreglers ein Widerstand vorgesehen, der bei Abwesenheit eines Anrufes durch einen Ruhekontakt des Anrufempfangsrelais kurzgeschlossen und während des Anrufes durch einen Arbeitskontakt dieses Relais eingeschaltet wird, wobei die Größe dieses Widerstandes so bestimmt ist, daß die Stromstärke des Steuerstromes für die Regelung während eines Anrufes auf denselben Wert wie bei Abwesenheit eines Anrufes bei gleicher Dämpfung des Übertragungskreises gebracht wird.

Demgegenüber bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung mit einem Minimum an Verstärkungselementen zu schaffen, ohne aber zur Verwendung Schaltungsanordnung für ein

übertragungssystem zum Verstärken und zum Empfang sowohl von Anrufsignalen als auch von Überwachungssignalen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 12. Mai 1954

Johannes Ensink, Jan Verhagen, Willem Beijnink,

Hendrikus Cornells van Rossum

und Arie Hermanus Jurgens,Hilversum (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

von empfindlichen, also kostspieligen Relais übergehen zu müssen; sie weist das Kennzeichen auf, daß eine Verstärkerstufe einen selektiv auf eine bestimmte, zweite Frequenz abgestimmten Rückkopplungskreis enthält, dessen Kopplung mittels einer von dem Pegel der empfangenen Signale abgeleiteten Regelgröße positiv oder negativ gesteuert wird, und daß der in dieser Frequenz selbsterregten Schwingung ein Signal zur Betätigung der Alarmmittel entnommen wird, während die Signalfrequenzen im Ausgangskreis der Verstärkerstufe vorgesehene Anrufmittel· betätigen.

Es sei noch erwähnt, daß ein Verstärker für Anrufsignale bekannt ist, deren Verstärkungsgrad durch Beeinflussung einer Rückkopplung gesteuert wird, die bei kleinen Eingangsspannungen im positiven und bei großen Eingangsspannungen im negativen Sinne wirkt. Dieser Verstärker ist aber nicht geeignet für Empfang und Verstärkung auch von Überwachungssignalen.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 und 2 stellen Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dar, und

Fig. 3 zeigt ein Schaltelement, wie es bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendbar ist.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Kanalverstärkerröhre, in der der ganze Frequenzbereich eines Gesprächs-

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kanals, der also· die eigentlichen Gesprächsfrequenzen samt den Alarm- und Anruffrequenzen enthält, verstärkt wird. Das verstärkte Gesprächssignal wird über die im Ausgangskreis der Röhre 1 liegende Impedanz 2 entnommen. In diesem Ausgangskreis liegt auch ein Kreis 3, der auf die gemeinsame Frequenz der Alarm- und Anrufsignale abgestimmt ist. Die an dem Kreis 3 auftretenden Signale werden mittels der induktiven Kopplungen 4 und 5 sowohl dem Eingangskreis 8 einer Verstärkerröhre 6 als auch einem Gleichrichterkreis 7 zugeführt. Der Eingangskreis 8 und der Ausgangskreis 9 der Verstärkerröhre sind mittels eines Rückkopplungskreises miteinander gekoppelt, der aus einem abgestimmten Kreis 10,, einem Schaltelement 11 und den induktiven Kopplungen 12 und 13 besteht. Der Kreis 10 ist vorzugsweise auf eine Frequenz abgestimmt, die wesentlich höher als die Frequenz der am Kreis 3 auftretenden Signale ist.

Das Schaltelement 11 koppelt den Kreis 10 über zwei Verbindungen mit dem Eingangskreis 8 der Röhre 6, und zwar einerseits über einen Richtleiter 14 und andererseits über einen Richtleiter 15. Diese Richtleiter können z. B. Gleichrichterzellen sein. Je nachdem die Gleichspannung des Punktes 16 positiv oder negativ gegenüber dem Punkt 17 ist, erfolgt die Kopplung über die Gleichrichterzelle 15 oder die Gleichrichterzelle 14. Der Punkt 17 stellt eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers 12 dar; von diesem herrührende Schwingungen sind also, wenn sie über den Gleichrichter 14 die Primärwicklung des Übertragers 13 erreichen, um 180° phasenverschoben gegenüber den Schwingungen, die über die Gleichrichterzelle 15 die erwähnte Primärwicklung erreichen. Dies bedeutet, daß die Rückkopplung in einem Falle positiv, im anderen Falle negativ ist.

Wenn die Rückkopplung positiv ist, wirkt der beschriebene Kreis als Oszillator und erzeugt eine Schwingung, deren Frequenz durch den Kreis 10 bedingt wird. Angenommen, daß die Rückkopplung über die Zelle 15 positiv und über die Zelle 14 negativ ist, so· tritt, wenn also· die Gleichspannung am Punkt 16 positiv gegenüber der am Punkt 17 ist, am Kreis 10 eine Schwingung mit der erwähnten Frequenz auf. Diese Schwingung wird mittels eines Übertragers 18 in einen Alarmrelaiskreis 19 mit dem Relais 20 eingekoppelt. Bei Vorhandensein von Schwingungen ist das Relais erregt, bei Abwesenheit in Ruhelage.

Die Gleichspannung an den Punkten 16 und 17 entsteht als Unterschied zwischen den Gleichspannungen an den Punkten 21 und 22. Die Gleichspannung am Punkt 22 wird durch die Spannungsteilung in dem Kreis bedingt, der aus der Batterie B₁, den Widerständen R₁ und R₂ und Ende besteht. Die Gleichspannung am Punkt 21 entsteht aus der Schwingung am Kreis 3 durch Gleichrichtung mittels der Gleichrichterschaltung 7. Diese Gleichspannung ist daher vom Pegel der Schwingung am Kreis 3, also vom Pegel des Alarmsignals und des Anrufsignals abhängig. Ist dieser Pegel niedrig, so ist auch die Gleichspannung am Punkt 21 niedrig, und umgekehrt. Die konstante Spannung am Punkt 22 legt daher fest, bei welchem Pegel der Schwingung am Kreis 3 die Gleichspannung zwischen den Punkten 16 und 17 positiv oder negativ ist, bei welchem Pegel also die Rückkopplung positiv oder negativ ist. Unterschreitet der Pegel der am Kreis 3 auftretenden Schwingungen den durch die Gleichspannung am Punkt 22 gegebenen Wert, so· ist im gewählten Ausführungsbeispiel die Rückkopplung negativ, und das Alarmrelais 20 fällt ab. Naturgemäß hätte man die Schaltung derart ausbilden können, daß beim Absinken des Pegels der am Kreis 3 auftretenden Schwingungen bis unter dem durch die Gleichspannung am Punkt 22 bedingten Pegel die Rückkopplung von der negativen in die positive Lage übergeht, so daß also am Kreis 10 eine Schwingung erzeugt wird, welche ein Anziehen des Relais 20 mit Hilfe der Schaltung 19 bewirkt.

Es ist einleuchtend, daß das Auftreten von Anrufsignalimpulsen die Wirkung des beschriebenen Alarmierungsteiles nicht beeinflußt, denn die Signalimpulse bewirken nur eine zeitweise Erhöhung des Pegels der am Kreis 3 auftretenden Schwingungen, so daß, wenn der Pegel des Alarmierungssignals am Kreis 3 oberhalb des durch die Spannung am Punkt 22 bedingten Mindestpegels liegt, das Alarmrelais 20 während des Auftretens der Signalimpulse höchstens stärker angezogen wird, und wenn der erwähnte Pegel unterhalb des Mindestpegels liegt, das Steuerrelais nur während dieses Auftretens der Signalimpulse von der angezogenen in die abgefallene Lage übergeht, oder umgekehrt.

Wie bereits bemerkt wurde, werden die am Kreis 3 auftretenden Signale nicht nur der Gleichrichterschaltung 7', sondern auch dem Eingangskreis 8 der Verstärkerröhre 6 zugeführt. Diese Signale, die aus dem Alarmsignal und gegebenenfalls dem Anrufsignal bestehen, werden vom Verstärker 6 verstärkt. In der Anodenzuleitung der Röhre 6 liegt ein Kreis 23, der auf die gemeinsame Frequenz dieser Signale abgestimmt ist. Am Kreis 23 treten diese Signale verstärkt auf. Der Kreis 23 ist induktiv mit einer Gleichrichterschaltung 25 gekoppelt. In letzterer ist gleichzeitig eine von einer Batterie B₂ herrührende Gleichspannung wirksam, die einen solchen Wert hat, daß, wenn nur Alarmsignale am Kreis 3 und daher auch am Kreis 23 vorhanden sind, die Zelle 26 gesperrt bleibt und der Punkt 27 also Erdpotentiäl besitzt. Das RC- Netzwerk 29 im Kathodenkreis der Röhre 6 ist derart bemessen, daß der dann auftretende Anodengleichstrom im Kreis 9 das Relais 28 nicht hinreichend erregt. Der Wert der Gleichspannung ist außerdem derart gewählt, daß bei Vorhandensein von Anrufsignalen am Kreis 3, d. h. von verstärkten Anrufsignalen am Kreis 23, die Zelle 26 leitend wird und der Punkt 27 daher positiv gegen Erde ist. Daraus ergibt sich eine Verschiebung der Gittergleichspanntmg ins Positive, die einen wesentlich größeren Anodenstrom der Röhre zur Folge hat. Der unter dem Einfluß der dem Gitter zugeführten Impulse auftretende Anodenstrom vermag dann das Relais 28 zu erregen. Dieses Relais setzt seinerseits in bekannter Weise Anrufmittel in Wirkung.

Die Röhre 6 erfüllt in der Vorrichtung nach Fig. 1 also verschiedene Aufgaben. Die Röhre wirkt teils als Oszillator, teils als Wechselstromverstärker und teils als Gleichstromverstärker. Die Begrenzung des Oszillators darf also nicht durch die Röhre erfolgen. Zu diesem Zweck dient die Gleichrichterzelle 30 im Kreis 19, die von der Batterie B_s die erforderliche Vorspannung erhält. Es ist ferner einleuchtend, daß die Röhre 6 von der Gleichspannung am Punkt 27 nicht völlig ausgesteuert werden darf. Zur Begrenzung dieser Gleichspannung dient die Zelle 31 im Kreis 25. Die Vorspannung der Zelle 31 wird von der Batterie B₁ geliefert.

Der Vorteil einer Vorrichtung nach der Erfindung liegt also darin, daß nur eine Verstärkerstufe vorhanden ist und daß trotzdem die Relais 20 und 28 keineswegs empfindlich zu sein brauchen. Dies ist hinsichtlich des Relais 20 auf den Umstand zurück-

zuführen, daß dieses Relais nicht unmittelbar auf die gleichgerichteten, im allgemeinen schwachen Alarmsignale, sondern auf die gleichgerichtete selbsterregte Schwingung anspricht; die Energie dieser Schwingung kann grundsätzlich beliebig groß gewählt werden. Was das Relais 28 anbelangt, so wird auch dieses nicht unmittelbar von den gleichgerichteten Anrufsignalen, sondern von Stromimpulsen im Anodenkreis betrieben, welche auch wesentlich stärker sind als die ursprünglichen dem Gitter der Röhre zugeführten Impulse.

Es wird noch bemerkt, daß die Verstärkerstufe gegebenenfalls aus mehreren Röhren oder aus Transistoren oder anderen Verstärkungselementen bestehen kann.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist wieder die Kanalverstärkerröhre bezeichnet, mit 2 die Impedanz, an der das verstärkte Signal entnommen wird, und mit 3 ein auf die Frequenz der Alarm- und AnTufsignale abgestimmter Kreis. Der Übertrager 4 koppelt diese Signale in den Eingangskreis 8 der Verstärkerröhre 6. In diesem Eingangskreis liegt unter anderem ein Richtleiter 32 mit einer Vorspannung, die von der Batterie B₄ über den Kreis 40 geliefert wird. Dieser Richtleiter ist unter normalen Betriebsverhältnissen stromleitenid. Nur bei unerwünscht hohem Pegel der am Kreis 3 auftretenden Signale wirkt die Zelle 32 als Begrenzer, so daß eine Überlastung der Röhre vermieden wird.

Der Eingangskreis 8 und der Ausgangskreis 9 der Verstärkerröhre sind wieder über einen Rückkopplungskreis miteinander gekoppelt, der aus dem. abgestimmten Kreis 10 und dem Schaltelement 11, den Übertragern 12 und 13 und im vorliegenden Falle außerdem aus dem abgestimmten Kreis 33 besteht. Die Resonanzfrequenz ist für die beiden Kreise 10 und 33 gleich. Auch hier ist diese Frequenz vorzugsweise wesentlich höher als die Frequenz der am Kreis 3 auftretenden Signale. Das Schaltelement 11 koppelt auch hier den Kreis 10 über zwei Verbindungen mit dem Eingangskreis 8 der Röhre 6, einerseits über den Richtleiter 14 und andererseits über den Richtleiter 15. Die Rückkopplung ist wieder positiv oder negativ, je nach dem Vorzeichen der Spannung zwischen den Punkten 16 und 17. Die bei positiver Rückkopplung an den Kreisen 10 und 33 erzeugte Schwingung wird mittels des Übertragers 18 in den Alarmrelaiskreis 19 mit dem Relais 20 eingekuppelt.

Die Spannung zwischen den Punkten 16 und 17 ist auch hier wieder von der Spannung zwischen den Punkten 21 und 22 abhängig. Die Gleichspannung am Punkt 22 wird durch den Spannungsteiler in dem Kreis bestimmt, der aus der Batterie B₁, den Widerständen R₁, R₂, R_s, R_i und Erde besteht. Die Spannung am Punkt 21 entsteht hier auf etwas andere Weise als bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Das Signal am Kreis 3 wird zunächst dem Eingangskreis 8 der Röhre 6 zugeführt und in dieser Röhre verstärkt. Das verstärkte Signal wird über den Kreis 34, der auf die gemeinsame Frequenz der Alarm- und Anrufsignale abgestimmt ist, entnommen und mittels eines Übertragers 35 der Gleichrichterschaltung 7 zugeführt, die im übrigen die gleiche Funktion wie der Gleichrichterkreis 7 der Vorrichtung nach Fig. 1 erfüllt.

Die am Kreis 3 auftretenden Signale werden auch der Gleichrichterschaltung 25 zugeführt. Beim Auftreten von Anrufsignalen ergibt sich eine solche Zunähme der Spannung am Punkt 27, daß der infolgedessen auftretende größere Anodenstrom das Relais 28 zu erregen vermag. Die Gleichrichterzelle 31 dient wieder zur Begrenziutig.

Die Begrenzung des Oszillatorteiles spielt sich etwas anders ab als bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Die Zelle 30 erhält ihre Vorspannung über den Spannungsteiler R₁, R₂, R_z und R₁. Überschreitet der Pegel der am Kreis 10 erzeugten Schwingung die zulässigen Grenzen, so wird die Zelle 30 stromdurchlässig. Die Zelle 30 ist induktiv mit dem Rückkopplungskreis gekoppelt, und wenn sie stromleitend ist, stellt sie eine wesentliche Belastung im Oszillatorkreis dar, so daß letzterer gedämpft wind.

Es ist einleuchtend, daß das Schaltelement 11 nicht notwendigerweise gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebaut werden muß. So können z. B. an Stelle besonderer Richtleiter, wie Gleichrichterzellen, im allgemeinen auch nichtlineare Elemente Anwendung finden. Das Schaltelement 11 besteht in Fig. 3 aus nichtlinearen ferromagnetischen Kernen 35 und 36 mit Wicklungen 37 und 38, die im Kreis zwischen den Übertragern 12 und 13 liegen. Die Kerne 35 und 36 sind mittels einer Vormagnetisierung nahezu in den Sättigungszustand gebracht. Die Vormagnetisierung wird beim Schaltelement nach Fig. 3 durch auf den Kernen angebrachte Wicklungen 41 und 42 erzeugt, die von einem von der Gleichspannungsquelle B₅ herrührenden Gleichstrom durchflossen werden. Naturgemäß kann die Vormagnetisierung auch durch Dauermagnete bewirkt werden. Die Kerne 35 und 36 sind ferner mit Wicklungen 43 und 44 versehen, welche mit Klemmen 21 und 22 verbunden sind, an die eine Gleichspannung angelegt wird, ähnlich der Spannung, die an den Punkten 21 und 22 der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 auftritt. Der Wickelsinn der Wicklungen 43 und 44 ist derart gewählt, daß, wenn der Gleichstrom durch diese Wicklungen eine bestimmte Richtung hat, der eine Kern weiter in den S ättigungs zustand hinein- und der andere Kern dagegen weiter aus dem Sättigungszustand herausgebracht wird. Kehrt sich aber die Richtung des durch diese Wicklungen fließenden Gleichstromes um, so wird der eine Kern weiter aus dem Sättigungszustand heraus- und der andere Kern weiter in den Sättigungszustand hineingebracht. Nun ist die Impedanz einer Wicklung, die auf einem gesättigten Kern angebracht ist, verhältnismäßig klein gegenüber der Impedanz, die diese Wicklung dann besitzt, wenn der Kern ungesättigt ist. Entsprechend dem Vorzeichen der Spannung zwischen den Punkten 21 und 22 wird also die Verbindung zwischen den Übertragern 12 und 13 über die Wicklung 37 oder die Wicklung 38 hergestellt, was ebenso wie bei den Schaltelementen nach den 'Fig. 1 und 2 zur Folge hat, daß die Phase der Übertragung in einem Falle um π gegenüber der Phase der Übertragung im anderen Falle verschoben ist, was in der dieses Schaltelement enthaltenden Vorrichtung dadurch zum Ausdruck kommt, daß in einem Falle die Rückkopplung positiv und im anderen Falle negativ ist. In Fig. 3 werden zwei getrennte Kerne 35 und 36 benutzt. Es ist einleuchtend, daß die getrennten Kerne in bekannter Weise zu einem einzigen Dreischenkelkern vereint wenden können.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung für ein Übertragungssystem zur Verstärkung und zum Empfang einer-

seits von Anrufsignalen, andererseits von Überwachungssignalen, die bei gleicher Frequenz nur durch ihre Pegel unterschieden werden, derart, daß beim Unterschreiten eines bestimmten Mindestpegels Alarmmittel und beim Überschreiten eines bestimmten höheren Pegels Anruftnittel betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerstufe einen selektiv auf eine bestimmte zweite Frequenz abgestimmten Rückkopplungskreis enthält, dessen Kopplung mittels einer von dem Pegel der empfangenen Signale abgeleiteten Regelgröße positiv oder negativ gesteuert wird, und daß der in dieser Frequenz selbsterregten Schwingung ein Signal zur Betätigung der Alarmmittel entnommen wird, während die Signalfrequenzen im Ausgangskreis der Verstärkerstufe vorgesehene Anrufmittel betätigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Signale vor

der Gleichrichtung zunächst mittels der Verstärkerstufe verstärkt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung mittels eines Übertragungsnetzwerkes positiv oder negativ gesteuert wird, welches zwei Übertragungswege enthält, von denen einer eine positive Rückkopplung und der andere eine negative Rückkopplung herbeiführt, wobei jeder Übertragungsweg ein nichtlineares Element enthält und diese Elemente derart eingestellt sind, daß entsprechend dem Vorzeichen der den beiden Elementen zugeführten Regelgröße die Impedanz eines Elementes verhältnismäßig hoch und die Impedanz des anderen Elementes verhältnismäßig klein ist, oder umgekehrt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 857 402, 910 908.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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