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Ubertragungssystem für Telefonanlagen mit Frequenzumwandlung der Signalimpulse
Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem und hat den Zweck, in einen
Fernsprechnetz eine drahtlose Verbindung vorzusehen, über welche Wählimpulse, die
beim Anruf einer Station mittels der Wählscheibe einer anderen Station erzeugt werden,
übertragen werden können.
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Mit Hilfe einer Wählscheibe werden. niederfrequente hörbare Wechselspannungen
in langsamem Tempo in einer bestimmten Weise unterbrochen und diese Wechselspannungen.
dann auf den, Telefonleitungen übertragen, um den. Ruf am Empfänger zur Wirkung
zu bringen. An Steile von Telefonleitungen ist es unter Umständen vorteilhaft, einen
drahtlosen Kanal einzuführen, da Telefonleitungen beispielsweise über See und in
einem schwer zugänglichen Gelände praktisch nicht verlegt werden können. Bei Verwendung
von gewöhnlichen Sendern und Empfängern in diesem drahtlosen Kanal können jedoch
keine niederfrequenten Ruffrequenzen verwendet werden.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist daher ein übertragungssystem, in dem
die Rufsignale von einer ersten Frequenz, die außerhalb des Durchlaßbereiches eines
hochfrequenten Übertragungskanals liegt, in eine Frequenz innerhalb des Übertragungsbandes,
und zwar vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise. außerhalb des für die Nachrichtenübertragung
verwendeten Frequenzbereiches umgewandelt werden. Dabei sollen die Signalzeichen
dem Sender vor der Nachrichtenübermittlung zugeführt werden..
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Wenn in einem Übertragungsband zweierlei Nachrichten übertragen werden,
sollen, ergibt sich die Aufgabe, eine störende Beeinflussung des einen Empfangskanals
durch fremde Signale zu vermeiden. Bekannt sind die sogenannten Anrufsperren, welche
in niederfrequenten Übertragungsleitungen zu dem Zweck eingebaut werden., zu verhindern,
daß durch die Sprachfrequenzen eine vorübergehende Erregung des Relais hervorgerufen
wird. Nach einem bekannten Lösungsweg wird das Relais mit einer Anzugsverzögerung
ausgerüstet, so daß es nur auf längere Erregungssignale, nicht aber auf kurzzeitig
bei der Sprachübertragung auftretende Frequenzen anspricht. Ein anderer Weg, ein
Relais nur auf Ruffrequenzen, aber nicht auf Sprachfrequenzen reagieren zu lassen,
besteht darin, dem aperiodischen Gitterkreis einer Verstärkerröhre eine- Regelspannung
zuzuführen, die die Verstärkung beim Auftreten eines Frequenzgemisches klein hält,
dagegen beim Auftreten einer Signalfrequenz so weit anwachsen läßt, daß ein Relais
durch die gleichgerichtete Signalspannung erregt werden kann.
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Die Erfindung befaßt sich mit einem anderen Problem dieses Aufgabengebietes,
nämlich demjenigen der eindeutigen Trennung und Unterscheidung der Rufimpulse bei
Verwendung hochselektiver Filter zu ihrer Aussiebung aus dem Frequenzgemisch. Die
höherfreqenten Rufsignale erfordern einen sehr selektiven Hochfrequenzempfang, damit
die Spannungen anderer Frequenzen., welche die Rufeinrichtungen der Telefonleitung
nicht betätigen dürfen, blockiert werden. Bei der Benutzung solcher hochselektiver
Mittel tritt eine gewisse Verzögerung beim Aufbau und beim Abklingen der Rufimpulse
an der Ausgangsseite der Selektionseinrichtung auf, so daß die Rufimpulse stark
verzerrt werden und sich unter Umständen nicht mehr einwandfrei voneinander unterscheiden
lassen.
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Die Erfindung bezweckt, eine selektive Einrichtung zu schaffen, in
welcher der Aufbau und die Abklingzeit der Rufimpulse verkürzt wird, ohne die: Selektivität
des Empfängers zu beeinträchtigen.
Gemäß der Erfindung wird eine
Filterschaltung im Empfänger eines Übertragungssystems, bei dem die Rufsignale für
die drahtlose Übertragung in eine innerhalb des Übertragungsbandes liegende Frequenz
umgewandelt werden, mit Vorrichtungen versehen, welche auf Potentiale einer ersten.
gegebenen Amplitude von kleinerem Betrag ansprechen und die Selektivität des Filters
während des Auftretens dieser Potentiale herabsetzen. Durch diese Maßnahme wird
erreicht, da.ß die Filterschaltung eine hohe Selektivität für kleine Amplituden
behält, welche ihr eine sehr gute Trennung von. anderen Frequenzen sichert, aber
gleichzeitig eine geringe Trägheit aufweist, so daß das ausgangsseitig wiedergegebene
Rufsignal keine wesentlichen Unterschiede hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs von.
denn eingangsseitigen. Signal zeigt.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und
Fig. 2 a bis 2 c zeigen den Verlauf der Hüllkurve von niederfrequenten Hörspannungen
an bestimmten Punkten der Schaltung.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Telefonleitungen bezeichnet, die an
einem Sender 3 und einem Empfänger 4 liegen und somit einen drahtlosen Kanal zwischen
den beiden Telefonleitungen bilden. Über die Telefonleitungen 1 werden Sprechspannungen
und Impulse einer sehr niederfrequenten Hörspannung als Rufimpulse übertragen. Die
Modulationsschaltung des Senders 3 kann diese niederfrequenten Rufimpulse nicht
übertragen. Daher wird ein. Konverter 5 und ein Tongenerator 6 zwischen der Telefonleitung
1 und dem Sender 3 vorgesehen. Der Konverter 5 trennt die Ruffrequenzen von, den
Sprechspannungen und kann ein Relais 7 enthalten, welches nur auf die Rufimpulse
anspricht. Der Tongenerator 6 erzeugt eine Frequenz, die von dem Sender 3 bei der
Betätigung des Relaiskontaktes 8 übertragen wird. Der Generator 6 kann eine Frequenz
von beispielsweise 3 kHz erzeugen, die dem Sender 3 gleichzeitig mit den Sprechspannungen.
der Doppelleitung 1 zugeführt wird.
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Statt der niederfrequenten. Rufimpulse werden also dem Sender 3 Impulse
einer höheren. Hörfrequenz zugeführt und modulieren dessen Trägerwelle.
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Im Empfänger 4 erfolgt eine Demodulation, und an seinen Ausgangsklemmen
treten wieder die Sprechspannungen und Impulse einer verhältnismäßig hohen Frequenz
auf. Die Ausgangsseite des Empfängers 4 ist über einen Transformator 9 an die Telefonleitung
2 angeschlossen, so daß die Sprechspannung auf diese Leitung übertragen wird. Die
Rufspannungen werden von den, Sprechspannungen getrennt und wieder in niederfrequente
Rufspannungen umgewandelt. Dies muß ohne Störung durch andere Hörspannungen. geschehen.
Zu diesem Zweck ist eine Schaltung 10 vorgesehen, welche Spannungen der gewünschten
Frequenz überträgt, jedoch andere hörfrequente Spannungen nicht hindurchläßt. Diese
Schaltung muß hochselektiv sein, damit die Ruffrequenz einen ausreichenden Amplitudenunterschied
gegenüber den anderen auszuschaltenden Frequenzen besitzt. Wenn man ein hochselektives
Filter der unten zu beschreibenden Art verwendet, so tritt eine Verzögerung beim
Aufbau und beim Abklingen der Rufimpulse auf, da, die Dämpfung des Filters sehr
gering ist. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dient dazu, diesen Nachteil eines
hochselektiven Filters zu vermeiden.
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Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen selektiven Verstärker mit
den Röhren 11, 12 und 13, deren Kathoden mit 14, 15 und 16, deren Gitter mit 17,
18 und 19 und deren Anoden mit 20, 21 und 22 bezeichnet sind. Diese Röhren werden
aus einer Gleichspannugsquelle 23 mit Strom versorgt. Die Anode 21 ist unmittelbar
an die positive Klemme 24 angeschlossen,, während die Anoden 20 und 22 über Widerstände
25 und 26 an dieser positiven Klemme liegen. Der negative Pol 27 der Batterie ist
geerdet und mit den Kathoden 14 und 15 über einen Widerstand 28 sowie zeit der Kathode
19 über einen Widerstand 29 verbunden. Die Röhren 11 und 13 arbeiten als Verstärker.
Die am Widerstand 25 auftretenden Spannungen liegen über einen. Kopplungskondensator
30 an der Röhre 13. Zwischen deren Gitter 19 und Erde liegt ein Ableitwiderstand
31. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 wird über ein Filter 32 mit den Eingangsklemmen
33, der Ausgangsklemme 34 und einer gemeinsamen Klemme 35 gegenkoppelnd an die Röhren
11 und 12 gegeben. Die Anode 22 der Röhre 13 ist zu diesem Zweck mit der Eingangsklemme
33 des Filters 32 verbunden. Die gemeinsame Klemme 35 ist geerdet, während die Ausgangsklemme
34 über den Kondensator 36, dem die Serienschaltung eines Kondensators 37 und eines
Widerstandes 38 parallel liegt, an das Gitter 18 angeschlossen ist. Dieses Gitter
ist über den Gitterableitwiderstand 39 und das Gitter 17 über einen Gitterableitwiderstand
40 geerdet.
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Das Filter 32 enthält die Widerstände 41 bis 43 und die Kondensatoren
44 bis 46. Die Widerstände 41 bis 42 liegen in Reihenschaltung zwischen der Eingangs-
und der Ausgangsklemme 33 und 34 und der Kondensator 46 zwischen dem Verbindungspunkt
dieser Widerstände und der gemeinsamen Klemme 35. Die Kondensatoren 44 und 45 liegen
in Reihe zwischen der Eingangs- und der Ausgangsklemme und der Widerstand 43 zwischen
dem Verbindungspunkt dieser Kondensatoren und Erde. Wenn die Widerstände und Kondensatoren
folgendermaßen bemessen werden Widerstand 41 = Widerstand 42, . Kondensator 44 =
Kondensator 45, Kapazität von 46 = das Doppelte der Kapazität von 44, Widerstand
43 = die Hälfte des Widerstandes 41, so gilt für die Mittelfrequenz des Filters
32 folgendes
Die Eingangsspannung dieser Mittelfrequenz, die an den Klemmen 33 und 35 liegt,
wird nicht auf die Ausgangsklemmen 34 und 35 übertragen. Jedoch werden Frequenzen
beiderseits der Mittelfrequenz um so besser übertragen, je weiter sie von der Mittelfrequenz
abliegen. Die Gegenkopplung über das Filter 32 vom Verstärker 13 auf die Verstärker
11 und °12 verschwindet bei der Mittelfrequenz 0 und ist bei Frequenzen oberhalb
und unterhalb der Mittelfrequenz vorhanden. Die Röhren 11, 12 und 13 verstärken
also die Mittelfrequenz erheblich mehr als die beiderseits angrenzenden Frequenzen,
und der Verstärker überträgt somit selektiv die Frequenz, auf welche das Filter
32 abgestimmt ist.
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Das Filter mit den Kondensatoren36 und 37 und dem Widerstand 38 dient
dazu, Eigenschwingungen des Verstärkers unterhalb der Betriebsfrequenz des selektiven
Verstärkers zu verhindern, und zwar insbesondere Frequenzen von einigen. Hertz,
beispielsweise von 3 Hz.
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Die Ausgangsspannung am Widerstand 26 wird in dem Gleichrichter 47
gleichgerichtet. Dessen Anode
49 ist über einen Kopplungskondensator
50 an die Anode 22 und über einen Kopplungskondensator 50 an die Anode 22 und über
einen Widerstand 51 an Erde angeschlossen. Die Kathode 48 liegt über einen Widerstand
52 mit Parallelkondensator 53 an Erde. Die Gleichspannung am Widerstand 52 dient
zur Erregung des Relais 54. Zu diesem Zweck wird sie; mittels einer Röhre 55 noch
verstärkt. Deren Kathode;56 ist über einen Widerstand 61 geerdet. Ihr Steuergitter
57 ist mit der Kathode, 48 und ihr Schirmgitter 58 über den Widerstand 62 mit der
positiven Spannungsquelle 24 verbunden. Das Fanggitter 59 liegt an der Kathode 56
und ihre Anode 60 über die Relais swicklung 63 an der positiven Spannungsklemme.
Das Relais 54 besitzt einen Arbeitskontakt 64, der an einer Niederfrequenzquelle
65 liegt, welche ausgangsseitig ihrerseits mit der Leitung 2 verbunden ist.
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Wenn der Kontakt 64 sich schließt, gelangt diese N iederfrequenzspan,nun@g
auf die Telefonleitung 2. Außerdem besitzt das Relais 54 einen Ruhekontakt 66, welcher
einen Kondensator 67 mit Parallelwiderstand 68 zum Kathodenwiderstand 29 der Röhre
13 parallel legt. Der Zweck dieser Schaltung wird an Hand der Fig. 2 noch näher
erläutert.
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In Fig. 2 a, 2 b und 2 c sind die Hüllkurven der Rufimpulse, nämlich
die Spannungen e", eb und e" dargestellt. Fig. 2a, zeigt den Impulsverlauf an den
Ausgangsklemmen des Empfängers 4. In. Fig. 2 b zeigt die punktierte Kurve 70, wie
sich die Ausgangsspannung der selektiven Schaltung 10 am Widerstand 26 zeitlich
aufbaut und wie diese Spannung sodann wieder abklingt, wenn dem Filter keine Spannung
mehr zugeführt wird, und zwar für den Fall, daß der Kontakt 66 nicht geöffnet wird.
Die parallel zur waagerechten Achse verlaufende Linie 72 in Fig.2b stellt
die Signalamplitude dar, bei welcher das Relais 54 anspricht, und die Linie.
71 die Amplitude an der Anode 22, bei welcher dieses Relais wieder abfällt.
In Fig. 2 c bedeutet der Impuls 74 die Dauer des vom Relais getasteten Stromes des
Generators 65. Der punktiert gezeichnete Verlauf 75 zeigt an., wie die Ansprechzeit
des Relais ohne die erfindungsgemäße Anordnung verlängert werden würde.
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Im Betrieb treten Impulse nach Fig. 2 a an. den Ausgangsklemmen des
Empfängers 4 und also an den Eingangsklemmen des selektiven Verstärkers 10 auf.
Der Kondensator 67 liegt parallel zum Kathodenwiderstand 29, und die Röhre 13 hat
somit eine hohe Verstärkung und der ganze Verstärker 10 eine hohe Selektivität.
Somit bauen sich die Spannungen an der Ausgangsseite- der Röhre 13 entsprechend
der punktierten Kurve 70 verhältnismäßig langsam auf. Wenn die Spannung am Widerstand
26 den Amplitudenwert 72 erreicht, spricht das Relais 54 an. und öffnet seinen Arbeitskontakt
66, so daß der Kondensator 67 mit seinem Parallelwiderstand 68 ausgeschaltet wird.
Hierdurch erhält der Verstärker 13 eine Gegenkopplung, so daß seine Ausgangsspannung
nicht wesentlich über die Amplitude 72 hinaus ansteigen kann und diesen Amplitudenwert
für den. Rest des Impulses beibehält (Kurve 73). Nach Fortfall der Spannung am Eingang
des ganzen Verstärkers 10 nimmt die Spannung am Widerstand 26 schnell bis auf den.
Ordinatenwert 71 ab, und das Relais 54 wird aberregt. Die Kurve 70 zeigt demgegenüber,
wie die Spannung am Widerstand 26 sich aufbauen und wieder abfallen würde, ohne
die Benutzung der erfindungsgemäßen Schaltung. Für die Röhre 55 und das Relais 54
wird normalerweise ein etwas zu großer Pegel zur Verfügung gestellt, damit auch
bei niedriger Versorgungsspannung, bei Abnahme der Amplitude am Ausgang des Hochfrequenzempfängers
usw. ein einwandfreier Betrieb noch sichergestellt ist.
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Da bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Spannung in dem selektiven
Verstärker sich nicht bis auf einen. so hohen Wert aufbaut und wegen, der Gegenkopplung
durch die Aberregung des Relais 54 sehr viel schneller abfällt, folgt das Relais
den. Wählimpulsen also sehr viel schneller. In Fig. 2 c zeigen die ausgezogenen
Impulse, die Ansprechdauer des Relais 54, während punktiert die Verlängerung der
Ansprechdauer angegeben ist, die sich ohne! die erfindungsgemäße Schaltung ergeben
würde. Die Änderung der Selektivität des Verstärkers wird ferner ohne Änderung der
Gleichspannungen erreicht. Der Widerstand 68 dient zur Entladung des Kondensators
67 während der Öffnungszeiten des Ruhekontakts 66.