DE1021031B - Zweidraht-Vierkanal-Traegerfrequenzfernsprechsystem fuer Freileitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweidraht-Vierkanal-Trägerfrequenzfernsprechsystem für Freileitungen, bei dem in den beiden Übertragungsrichtungen ein hohes bzw. ein tiefes Frequenzband belegt ist. In Verbindung mit einem solchen System ist es bekannt, Zwischenverstärker zu verwenden, die einen Gruppenmodulator zum Vertauschen und Umkehren des hohen und des tiefen Frequenzbandes enthalten, um einen angenäherten Frequenzgangausgleich des Systems zu erreichen. Wegen der starken Schwankungen der Leitungsdämpfung kann es sich dabei immer nur um eine erste Annäherung an einen praktisch vollständigen Ausgleich handeln. Es sind deshalb auch bereits Möglichkeiten entwickelt worden, die einen möglichst vollkommenen Frequenzgangausgleich bieten sollen. Dazu gehört die Verwendung einer Mehrzahl von Steuerträgern, welche gleichzeitig an einer Abschlußkunstschaltung wirksam sind, um einen sich ständig ändernden Frequenzgang einzuführen, welcher sich über das ganze Band erstreckt. Eine aridere Möglichkeit besteht in der Benutzung eines individuellen Steuerträgers für jeden Fernsprechkanal, welcher einen in seinem individuellen Empfangskanal liegenden Regler betätigt, um sich selbst und das zugeordnete Fernsprechsignal auf einem konstanten Pegel zu halten.

Die Erfindung will demgegenüber den restlichen Frequenzgangausgleich des Systems mit einfacheren Mitteln erreichen und empfiehlt dazu die gleichzeitige Anwendung folgender Maßnahmen:

1. Übertragung der vier Kanäle als Zwillingskanäle derart, daß jeder Zwillingskanal aus dem oberen und unteren Seitenband eines einzigen, durch verschiedene Teilnehmersignale modulierten Trägers besteht.

2. Übertragung des Trägers zu der anderen Endstelle, die einen Empfangsverstärker für jeden Zwillingskanal mit Verstärkungsregelung in Abhängigkeit von dem Träger zwecks praktischer Konstanthaltung der Ausgangsleistung des Trägers enthält.

3. Ausnutzung des geregelten Trägers für die Demodulation des zugeordneten Zwillingskanals, um die entsprechenden Pegel der einzelnen empfangenen Signale im wesentlichen konstant zu halten, und zwar unabhängig von Frequenzgangänderungen der Freileitung.

Die Vereinfachung des Frequenzgangausgleichs ergibt sich daraus, daß für jeweils zwei Kanäle nur ein Steuerträger vorgesehen ist. Hierzu tragen folgende zwei Umstände bei: Da die beiden Kanäle jedes Zwillingskanals entgegengesetzte Seitenbänder eines gemeinsamen Trägers sind, so nehmen sie zusammen einen wesentlich kleineren Teil der Dämpfungsfrequenzkurve mit veränderlicher Neigung ein, als es der Fall wäre, wenn jeder Kanal aus einem Doppelseitenband bestehen würde; demgemäß hat die veränderliche Neigung einen weniger großen Einfluß auf den Pegel der Kanäle. Die Zwillingskanäle benutzen Einseitenbandbetrieb, dessen

Trägerfrequenzfernsprechsystem

für Freileitungen

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1S51

Robert Surguy Caruthers, Mountain Lakes, N. J.,

und Earl Kenneth Van Tassel, Westfield, N. J. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Besonderheit darin besteht, daß der Pegel des resultierenden Signals besonders weitgehend, und zwar mehr als bei der Doppelseitenbandübertragung, durch die Stärke des Demodulationsträgers bestimmt wird; gerade dieser Demodulationsträger wird bei dem System nach vorliegender Erfindung geregelt.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt
Fig. 1A ein Schaubild, das den Vierkanalbetrieb bei einem erfindungsgemäßen Vielkanal-Trägerfrequenzsystem erläutert,

Fig. IB ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Trägerfrequenz-Endstelle,

Fig. 2 A und 2 B das Schema eines erfindungsgemäßen Zweiweg-Vielkanal-Trägerfrequenzsystems,

Fig. 2 C die Lage der Zwillingskanalfrequenzen,

Fig. 3 A und 3 B ein mehr ins einzelne gehendes Schema der erfindungsgemäßen Endstellenschaltungen,
Fig. 4 einen Zwischenverstärker des Vielkanal-Trägerfrequenzsystems,

Fig. 5 im einzelnen die Schaltungen einer erfindungsgemäßen Trägerfrequenz-Endstelle;

Fig. 6 A ein Kanalbandfilter,
Fig. 6 B die entsprechende Frequenzkennlinie,

Fig. 7A ein Richtungsfilter;

Fig. 7 B die entsprechende Frequenzkennlinie.

Fig. IA ist ein Schaubild, das schematisch Zweiweg-Trägerfrequenztelefonie-Sendung und -Empfang gemäß

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der Erfindung über hohe und tiefe Frequenzbänder, die unerwünschte Seitenband zu unterdrücken. Die vier vier Sprechkanäle darstellen, erläutert. Kanäle werden dann zusammen mit den wieder zuge-

Ausgehend von der unteren Endstelle T.G.Send. und setzten Trägern zu Zwilhngskanalpaaren vereinigt (oberes dem Verlauf der gestrichelten Linie in der angegebenen und unteres Seitenband von jedem der beiden Träger), Richtung folgend, sind vier Kanäle 1, 2, 3, 4 als Pfeile 5 und das sich ergebende 180-bis-196-kHz-Band durch gezeichnet, die vom Sprechfrequenzbereich als vier Gruppenmodulation mit einem 236-kHz-Träger zu den Sprechkanäle in den 180-bis-196-kHz-Bereich umgesetzt Leitungsfrequenzen moduliert, wenn bei der Endstelle werden. Diese Umsetzung wird durch Modulation mit die tiefe Gruppensendung (T.G.S.) verwendet wird, Zwillingsträgein von 184 bzw. 192 kHz durchgeführt. sonst mit einem 256-kHz-Träger, wenn die hohe Gruppen-Jeweils eines der durch die Modulation entstehenden beiden io Sendung (H.G.S.) benutzt wird. In jedem Falle wählt Seitenbänder wird unterdrückt. Die oberen bzw. unteren ein Bandfilter das untere Seitenband aus, so daß Leitungs-Seitenbänder eines einzelnen Trägers, das heißt z. B. frequenzen von 40 bis 56 kHz für die tiefe Gruppe und des 184-kHz-Trägers, ergeben somit zwei einzelne Seiten- von 60 bis 76 kHz für die hohe Gruppe entstehen, bänder, die jeweils einen verschiedenen Sprechkanal Das Zwillingskanal-Trägerfrequenzgerät 10 liefert den

darstellen. Der andere Träger, d. h. der 192-kHz-Träger, 15 Träger für den Kanalmodulator in einem Kanalpaar 1 ergibt die anderen beiden getrennten Seitenbänder. Das und 2 und den verstärkten Träger für die Demodulatoren Kanalpaar wird nachstehend mit Zwillingskanal be- in den gleichen Kanälen, wobei der eine Träger stets zeichnet. 184 kHz und der andere 192 kHz hat. Da das System ein

Um die tiefe Frequenzgruppe für die Übertragung Einseitenbandsystem ist, läßt der eine Kanal das obere über die Leitung und über die Zwischenverstärker zu 20 Seitenband des Trägers durch, während der andere das erhalten, wird das 180-bis-196-kHz-Band mit dem tiefen untere durchläßt. Das Zwillingskanalgerät liefert außer-Gruppenmodulationsträger von 236 kHz moduliert, wie dem den gesendeten Träger für die Kanäle 1 und 2. Auf durch die schräge gestrichelte Linie dargestellt ist, so daß der Empfangsseite führt das Zwillingsgerät die Regelung man das 40-bis-56-kHz-Band erhält. des zugehörigen Kanalpaars durch. Ein gleiches Zwil-

Die vier Kanäle, die nunmehr im tiefen Band von 25 lingskanal-Trägerfrequenzgerät 11 ist für die Kanäle 3 40 bis 56 kHz liegen, gehen über einen Abschnitt der und 4 vorgesehen, das ebenfalls die Frequenzen 184 und Leitung und treten in den Zwischenverstärker ein. Beim 192 kHz benutzt, wobei aber die Sende- und Empfangs-Durchgang durch den Verstärker wird das tiefe Frequenz- frequenzen umgekehrt wie beim Zwillingskanal-Trägerband in ein hohes Frequenzband von 60 bis 76 kHz frequenzgerät 10 sind.

umgewandelt, ferner wird die Kanalreihenfolge umge- 30 Die vier übertragenen Kanäle sowie die beiden überdreht. Für diese sogenannte >> Frequenzkreuzung« ist tragenen Träger, d. h. 184 bzw. 192 kHz, werden verder 116-kHz-Modulator im Zwischenverstärker ver- einigt und zum Sende-Gruppengerät 12 gegeben, wo ein antwortlich. Gruppenmodulator von 236 oder 256 kHz die Frequenz -

Nach Übertragung über eine gewünschte Anzahl von gruppe in ihre richtige Lage im Frequenzspektrum zum Leitungsabschnitten und zwischengeschalteten Verstär- 35 Anlegen an die Freileitung 16 umsetzt. Die Vierkanalkern entweder in der tiefen Frequenzgruppe von 40 bis gruppe wird an die Leitung im Frequenzband 40 bis 56 kHz oder in der hohen Frequenzgruppe von 60 bis 56 kHz bei einer tiefen Gruppen-Sendeendstelle (T.G.S.) 76 kHz werden die vier im Band enthaltenen Kanäle in und im Band 60 bis 76 kHz bei einer hohen Gruppender entfernt liegenden Endstelle, die mit H.G.Empf. Sendeendstelle (H.G.S.), wie dargestellt, gelegt, wobei bezeichnet ist, empfangen. An dieser oberen Endstelle 40 im letztern Falle ein Gruppenmodulatorträger von setzt ein hoher Gruppenmodulationsträger von 256 kHz 256 kHz verwendet wird.

die Gruppe in den 180-bis-196-kHz-Bereich um, von wo Das Sende-Gruppengerät 12 liefert ferner die Ver-

aus die vier Kanäle durch Demodulation als vier emp- Stärkung zum Anlegen der Kanäle an die Freileitung 16 fangene Sprechnachrichten wiedererhalten werden. mit den richtigen Pegeln. Vor dem Anlegen an die

Die entgegengesetzte Übertragungsrichtung ist durch 45 Leitung geht die Vierkanalgruppe durch ein Richtungsausgezogene Linien dargestellt. Ausgehend von der filter 13, das aus Raumersparungsgründen im Empfangsoberen Endstelle, können die vier Kanäle in gleicher Weise Gruppengerät 14 untergebracht ist. durch das System bis zu ihrem Empfang in der unteren Sprechnachrichten von der entfernten Endstelle A'

Endstelle verfolgt werden. werden über die Freileitung 16 als 60-bis-76-kHz-Band

Die Endstellen sind so eingerichtet, daß sie entweder 5° empfangen und gehen durch ein Richtungsfilter 13, das tiefe oder hohe Gruppenfrequenzen senden. Eine End- so eingerichtet ist, daß es entweder für eine H.G.S.- oder stelle mit einem Sender für eine tiefe Gruppe (T.G.S.) für eine T.G.S.-Endstelle geeignet ist. Eine Gruppensendet die tiefe Gruppe 40 bis 56 kHz und empfängt die modulation durch einen Oszillator 15 (256 oder 236 kHz) hohe Gruppe 60 bis 76 kHz. Umgekehrt, sendet die andere bringt die empfangenen Kanalfrequenzbänder in die Endstelle (H.G.S.) die hohe Gruppe und empfängt die 55 richtige Frequenzlage von 180 bis 196 kHz zum Durchtiefe Gruppe. g^ang durch die Zwillingskanalgeräte 10 und 11 und die

Die Verwendung einer tiefen Gruppe 40 bis 56 kHz und Kanalfilter in diesen Kanalgeräten. Das Empfangseine hohen Gruppe 60 bis 76 kHz gestattet eine Über- Gruppengerät 14 führt auch die Verstärkung und Regetragung in beiden Richtungen auf einem einzigen Leitungs- lung auf Gruppenbasis durch. Der Regler arbeitet in paar. 6o einem großen Pegelbereich, der ausreicht, um den Nach-

Allgemeine Einleitung richtenverkehr bei feuchten und vereisten Leitungen

aufrechtzuerhalten. Der Gruppenregler wird durch den

In Fig. IC weist die Endstelle^ vier Kanalgeräte 1, Zwillingskanalregler ergänzt. Der Zwillingsregler ist 2, 3 und 4 auf, die mit vier getrennten Sprechkreisen 5, grundsätzlich bei schwierigen Leitungsbedingungen und 6, 7 und 8 verbunden sind. 65 plötzlichen oder schnellen Änderungen der Leitungs-

In der Endstelle A werden vier Einseitenband-Träger- oder Endstellendämpfung mäßiger Amplitude wirksam, frequenzkanäle dadurch erzeugt, daß jeder Sprechkanal Ferner ergibt der Zwillingsregler eine mäßige Kompenin Gegentaktmodulatoren einen der beiden Träger von sation von Unregelmäßigkeiten beim Ausgleich und bei 184 und 192 kHz moduliert und daß ein Bandfilter der Regelung des Gruppenreglers, da er nur die Verhinter jedem Kanalmolulator benutzt wird, um das 70 Stärkung zweier Kanäle steuert.

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Der Gruppenoszillator 15 liefert die vom obenerwähn- Empfangsschaltungen

ten Gruppenmodulator benötigten 236 und 256 kHz. Gemäß Fig. 2 B und 3 B kommt die von der Endstelle 4

Die Fig. 2 A und 2 B zeigen zusammen ein erfindungs- über die Trägerfrequenzleitung 16 gehende Vierkanalgemäßes Vielkanal-Trägerfrequenzsystem, einschließlich gruppe zur entfernten Endstelle A' (Fig. 2B), wo ein der schematisch dargestellten Endstellen, Freileitungen 5 Richtungsfilter die Trennung der gesendeten und emp- und Zwischenverstärker. fangenen Frequenzbänder durchführt. Eine zusätzliche

Die Sprechströme von der zugehörigen Fernleitung 20 Auswahl der gewünschten Frequenzgruppen (40 bis

gehen durch einen Übertrager zu einer veränderlichen 56 kHz oder 60 bis 76 kHz) wird durch ein Hilfsfilter 34

Dämpfungseinrichtung und einem Verstärker. bewirkt, das dem Richtungsfilter in der Empfangs-

Dann gelangen die Sprechströme zum Kanalmodula- io gruppenschaltung folgt. Die empfangene Vierkanaltor 28, nachdem sie durch ein Sende-Tiefpaßfilter gegangen gruppe wird (wie unten beschrieben) geregelt, durch den sind, das in Fig. 3 A dargestellt ist und das eine Grenz- Gruppenmodulator 35 zur Kanalfrequenz (180 bis frequenz von 3100 Hz aufweist. Gemäß Fig. 2A und 3 A 196 kHz) moduliert und vor dem Anlegen an die Zwillingsgleicht der Gegentakt-Kanalmodulator28, der die Sprech- kanal-Trägerempfangsschaltung 10' (Fig. 2B) verstärkt, frequenzen mit einer Frequenz von 184 oder 192 kHz 15 Die Gruppenregelung der vier Sprechkanäle und der moduliert, auch den Träger am Ausgang aus. Der beiden übertragenen Träger durch den Verstärker 36 mit Modulator erhält seinen Träger von dem zugehörigen Steuerung durch die Gesamtleistung ergibt eine flache Zwillingskanal-Trägerfrequenzgerät 10, in dem sich der Verstärkungsänderung, um Änderungen der Leitungs-Trägeroszillator 24 befindet. Am Ausgang des Modu- dämpfung, die von Änderungen des Wetters (trockenes lators 28 wählt das Sende-Kanalbandfilter 29 das ge- 20 oder nasses Wetter oder Vereisung) herrühren, zu komwünschte Seitenband eines der Kanalgeräte aus, z. B. das pensieren.

untere Seitenband (180 bis 184 kHz). Für ein zugehöriges Die Vierkanalgruppe einschließlich der beiden Träger, Kanalgerät wird das obere Seitenband (184 bis 188 kHz) welche die Empfangsgruppenschaltung verläßt, geht durch ein entsprechendes Kanalfilter ausgewählt. Die dann zum Eingang der Empfangszweige der beiden durch den Oszillator 24 für die zugehörigen Kanalgeräte 25 Zwillingskanalgeräte 10' und 11', wo eine zweite Regelgelieferte gemeinsame Trägerfrequenz beträgt 184 kHz. stufe angeordnet ist, wobei jede Untergruppe der beiden Somit hat ein Träger (z. B. von 184 kHz) ein oberes Kanäle unter der Kontrolle des empfangenen Trägers Seitenband, das von einer Sprechnachricht herrührt, und der betreffenden Untergruppe geregelt wird. Die verein unteres Seitenband, das von einer anderen Sprech- schiedenen Sprechseitenbänder werden dann durch die nachricht abgeleitet ist. 30 entsprechenden Empfangskanalbandfilter 40 usw. (Fig.2B

Eine Kombinations-Vielfachschaltung 27 faßt die ge- und 3A) in den Trägerfrequenzgeräten der Kanalgeräte

filterten Einseitenbänder des Vierkanalmodulators und ausgewählt, zu den Kanaldemodulatoren 41 geführt, die

die beiden von der Einheit 10 übertragenen Träger zu- von den Zwillingskanalgeräten 10' und 11' mit Trägern ver-

sammen und legt sie an den Eingang der Sende-Gruppen- sorgt werden, und in Sprechfrequenzen zurückverwandelt, schaltung 12. 35 _T ., . , ... ,

In der Sende-Gruppenschaltung 12 (Fig. 2A) wird die Leitungszwischenverstarker

aus vier Seitenbändern und zwei übertragenen Trägern Fig. 4 zeigt den Zweiweg-Leitungszwischenverstärker

bestehende Gruppe in der Frequenz zuerst entweder in in schematischer Blockform. Der Verstärker erfüllt vier

die tiefe oder in die hohe Leitungsfrequenzgruppe ver- grundsätzliche Funktionen. Er trennt die in den beiden

schoben (40 bis 56 oder 60 bis 76 kHz), und zwar in einem 40 Übertragungsrichtungen auf der Freileitung verwendeten

Doppel-Gegentaktmodulator 31 mit Hilfe eines T.G.- beiden Frequenzgruppen, überträgt und überführt die

Trägers von 236 kHz oder eines H.G.-Trägers von ankommende Gruppe durch Modulation in die entgegen-

256 kHz. Ein Gruppenbandfilter 32 wählt die ge- gesetzte Gruppe, verstärkt die Signale und überträgt sie

wünschte Gruppe von Seitenbandfrequenzen aus, die auf die Leitung und regelt schließlich die Verstärkung,

dann auf den für die Übertragung über die Leitung 16 45 um Veränderungen der Leitungsdämpfung zu kompen-

geeigneten Pegel verstärkt werden. Die Gruppe geht sieren.

durch ein Richtfilter 33, bevor die übertragenen Signal- Trägerfrequenzverstärker mit Frequenzkreuzung wer-

ströme die Freileitung 16 über geeignete Leitungs- den verwendet, um die Sprache und die Signale der

kreise erreichen, wie vollständiger in Fig. 3 B dar- Vierkanalgruppe auf Freileitungspaaren auf äquivalenter

gestellt ist. 50 Vierdrahtbasis zu übertragen. Für die beiden Über-

Die von der Endstelle A (Fig. 2A) gesendete Vierkanal- tragungsrichtungen werden verschiedene Frequenzgrup-

gruppe geht über ein Drahtpaar 16, das die Übertragungs- pen verwendet (tiefe Gruppe mit 40 bis 56 kHz und hohe

leitung bildet. Die Übertragungsleitung ist mit Ver- Gruppe mit 60 bis 76 kHz), wobei jeder Verstärker die

stärkern in Zwischenräumen von 80 bis 160 km versehen. wichtigen Funktionen der Frequenzkreuzung und Fre-

Bei jedem Verstärker werden die hohen und tiefen 55 quenzumkehr zusätzlich zur Regelung und Verstärkung

Gruppen (Fig. 2C) «gekreuzt«, d. h. vertauscht und die durchführt.

Reihenfolge der Kanäle umgedreht. Diese Kreuzung Gemäß Fig. 4 gehen die von der Freileitung 16 angleicht die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung in den kommenden Trägerfrequenzströme durch das Leitungsaufeinanderfolgenden Abschnitten aus und erfordert filter 48 und den Leitungsübertrager 49. Die Richtungseine Verstärkung in den Verstärkern, die gleich der 60 filter 50 und 54 sind identisch miteinander und mit den Leitungsdämpfung bei der Kreuzungsfrequenz und nicht Richtungsfiltern der Gruppenempfangskreise (Fig. 5 A bei der maximalen Leitungsfrequenz ist. Sie verringert und 5B) und werden ausführlicher später in den Fig. 7A die Übersprechwirkung über andere Drähte der Leitung und 7B beschrieben.

dadurch, daß die Ausgangssignale mit hohem Pegel in Nach dem Durchgang durch das Richtungsfilter 50

einem anderen Frequenzband als die Eingangssignale 65 wird das gewünschte Band zum Eingang des Hilfsfilters.4

mit niedrigem Pegel eines anderen Verstärkers am selben übertragen. Im Falle eines Tief-Hoch-Zwischenverstär-

Ort übertragen werden. kers läßt das Filter A das 40-bis-56-kHz-Band durch

Eine ins einzelne gehende Beschreibung der Verstärker- und sperrt das 60-bis-76-kHz-Band. Für einen Hochkreise mit dem Ost-West-Verstärker und dem West-Ost- Tief-Zwischenverstärker tritt bei Filter A das Umge- \^rerstärker wird später an Hand der Fig. 4 gegeben. to kehrte ein.

Hinter dem Filter A befinden sich zwei Regelstufen 51, Die Ausgangsspannung der Zwischen verstärker wird

welche dafür sorgen, daß in einem großen Eingangspegel- dadurch automatisch eingestellt, daß ein Teil der Ausbereich ein im wesentlichen konstanter Ausgangspegel gangsspannung des Leitungsverstärkers im Steuervererhalten bleibt. Der Regelverstärker 51 liefert die stärker verstärkt und gleichgerichtet wird, daß ferner Signale mit einem konstanten Pegel zum Modulator 52. 5 diese Gleichspannung mit einer Bezugsgleichspannung Im Modulator 52 wird die Eingangsfrequenzgruppe verglichen wird, und daß sie schließlich an die Regelmit dem 116-kHz-Träger moduliert, der von dem kristall- verstärkerstufen als Vorspannung angelegt wird. Eine gesteuerten Verstärkeroszillator 55 geliefert wird, um die Änderung der Verstärkerausgangsspannung ergibt eine Umsetzung von der unteren Gruppe zur oberen oder Änderung der Reglervorspannung, welche die Reglerumgekehrt durchzuführen. Der Modulator 52 ist ein io verstärkung in solcher Richtung ändert, daß die ur-Doppel-Gegentaktmodulator, in dessen Ausgang sowohl sprüngliche Änderung der Ausgangsspannung stark der 116-kHz-Träger als auch die Eingangssignale in herabgesetzt wird.

idealer Weise unterdrückt sind. Es werden zwei Arten von automatischer Übertra-

Die Ausgangssignale des Modulators gehen durch das gungsregelung verwendet, die Gruppenregelung und die Filter B, das das 60-bis-76-kHz-Band durchläßt, welches 15 Zwillingskanalregelung. Beide wirken stark auf die dann durch den Leitungsverstärker 53 auf den richtigen Energie im Zwillingskanalträger ein. Die Gruppen-Pegel verstärkt und über das Richtungsfilter 54 zur regelung findet in jedem Zwischen verstärker und im Freileitung 16 übertragen wird. Gruppenempfangsgerät der Endstelle statt, wobei die

Zur gleichen Zeit, wie die Gruppen durch Frequenz- kombinierte Energie im Zwillingskanalträger als Steuekreuzung vertauscht werden, wird die Lage der Kanäle 20 rung für die Einstellung der Verstärkung wirkt. Nur an innerhalb der Gruppen umgekehrt, d.h., der Kanal 4 den Endstellen wird hinter der Vierkanalgruppenregelung wird vom höchsten Kanal der hohen Gruppe zum tiefsten der Pegel eines jeden Zwillingskanalpaares unabhängig Kanal der tiefen Gruppe, oder umgekehrt. Diese Um- von dem anderen Zwillingspaar in einem der beiden kehrung ergibt eine fast gänzlich konstante Leitungs- Zwillingskanalgeräte eingestellt. Dies geschieht dadurch, dämpfung innerhalb der Vierkanalgruppe bei einer 25 daß der richtige der beiden Zwillingskanalträger ausgeraden Zahl von Leitungsabschnitten und gleicht somit gewählt wird und dessen Energie verwendet wird, um die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung nahezu aus. die Verstärkung des eingebauten Verstärkers zu regeln, Es ergibt sich ferner, daß die maximal erforderliche Ver- wie später vollständiger erklärt wird.
Stärkung diejenige ist, die zur Kompensation der Leitungs- Die Fig. 5 zeigt die Schaltungskomponenten einer

dämpfung bei der Mittelfrequenz und nicht bei der 30 Trägerfrequenz-Endstelle und ihre Schaltverbindungen, höchsten Frequenz notwendig ist. Die nachfolgende

Tabelle zeigt den Ausgleich der Übertragungsdämpfung Kanalmodulator

bei Rauhreif für zwei Verstärkerabschnitte von je

Die zusammengepreßten Sprechströme gehen ebenso 35 wie die 3700-Hz-Signale vom Signalisiertaster 42 zum Kanalmodulator 28. Nach der Kanalmodulation werden

I km mit Drahtpaaren mit 20 cm Abstand und einem Eisüberzug von 0,6 cm.

Tabelle

Übertragung über zwei Verstärkerabschnitte, wobei der Ausgleich der Leitungsdämpfung infolge der Frequenzkreuzung sichtbar wird

Dämpfung in db,
hohe Gruppe ..

Dämpfung in db,
tiefe Gruppe ..

Kanal

40,2 34,7

Kanal

41,3 33,6

Kanal

44,7

30,5

Kanal

diese Ströme über die Kombinations-Vielfachschaltung in der Endstelle als Einseitenband mit Kanalfrequenz zur Gruppensendeschaltung übertragen.

Der Kanalmodulator 28 (Fig. 5) enthält eine sprechfrequente Eingangsanpassung, welche die Impedanz des Amplitudenpresserausgangs an den Modulator anpaßt, ferner einen Varistor-Brückenmodulator 28, in dem die zusammengepreßte Sprache auf den Träger aufmoduliert 45 wird, der vom Trägeroszillator im Zwillingskanalgerät geliefert wird. Das Sende-Kanalbandfilter 29 sperrt das unerwünschte Seitenband und ergibt eine weitere L^Tnterdrückung des Trägerrestes, der vom Modulator infolge unvollkommenen Abgleichs kommt, auf einen kleinen

Gesamtdämpfung | 74,9 | 74,9 | 75,2

50 Betrag. Hinter dem Filter befindet sich ein Potentio-75,3 meter T, das eine Einstellung der Ausgangsleistung für die erste Einstellung und für Aufrechterhaltung der Leistung gestattet. Alle Ausgangsleistungen werden so eingestellt, daß sie gleich sind. Der Modulator arbeitet

Die angegebenen Dämpfungen wurden im Abstand von 1000 Hz von der jeweiligen Trägerfrequenz gemessen.

Wenn im System eine ungerade Anzahl von Ver- 55 mit einem Träger von 184 oder 192 kHz, der von einem stärkerabschnitten vorhanden ist, wird die endgültige Oszillator im Zwillingskanalträgergerät geliefert wird. Frequenzabhängigkeit der Dämpfung nahezu wie bei Die Lage des Ausgangs eines Kanalmodulators im einem System ohne Zwischen verstärker sein, da die Trägerfrequenzspektrum hängt von der Kanalnummer Zwischenverstärker hauptsächlich Verstärker mit flacher und von der Art der Endstelle ab. Die Lage der Kanal-Kurve und automatischer Verstärkungsänderung ohne 60 frequenzen, sowohl der Sende- als auch der Empfangs-Einstellung der Frequenzabhängigkeit sind. frequenzen, ist in der folgenden Tabelle angegeben:

Filter

180

Sendung

T.G

.-Endstelle

192

Empfang

192

Sendung

H. G.

-Endstelle

Empfang

184

bis 184

I

188

bis 196 kHz

188

bis 196

bis 184 kHz

1

A

188

bis 188

kHz

184

bis 192 kHz

184

bis 192

kHz

bis 188 kHz

2

B

192

bis 192

kHz

180

bis 188 kHz

180

bis 188

kHz

bis 192 kHz

3

B

bis 196

kHz

bis 184 kHz

bis 184

kHz

bis 196 kHz

4

A

kHz

kHz

180

184

188

192

9 10

Die Filterbezeichnungen A und B beziehen sich auf 60 bis 76 kHz für die H.G.S., werden diese verstärkt

die vorher erwähnten Kanalfilter 29. und in den Frequenzbereich der Kanalbandfilter, nämlich

Eine schematische Zeichnung und typische Dämpfungs- 180 bis 196 kHz, umgesetzt. Außerdem wird die VerFrequenz-Kennlinien der Kanalbandfilter sind in den Stärkung mit flacher Kennlinie automatisch geregelt, Fig. 6A und 6 B dargestellt. Es ist nur das Schema 5 um veränderliche Wetterbedingungen auf der Leitung für ein Filter gezeichnet, da beide im Aufbau identisch auszugleichen,
sind. Das Hilfsbandfilter 34 ergänzt die Empfangsseite des

Die Kombinationsvielfachschaltung 27 ist ein Wider- Richtungsfilters 33, indem es eine zusätzliche Dämpfung

stand, mit dessen Hilfe die vier Kanalseitenbänder von außerhalb des durchgelassenen Bandes vorsieht,

den Kanalschaltungen und die beiden Träger von den io _.

Zwillingsträgerschaltungen zur Übertragung zum Ein- Kegelverstarker

gang der Sende-Gruppenschaltung vereinigt werden. Der Regelverstärker 36 (Fig. 5), der Doppeltrioden

Die Kombinationsvielfachschaltung 27 bewirkt eine aufweist, wird als zweistufiger widerstandsgekoppelter

Impedanzanpassung zwischen den Sende-Kanalband- Verstärker mit veränderlicher Verstärkung betrieben,

filtern 29 und dem Eingang der Gruppensendeschaltung. 15 dessen Verstärkung umgekehrt proportional seinem

Die Dämpfung der Kombinationsanpassungseinrichtung Eingangspegel ist. Die Verstärkungsregelung erhält man

zwischen den Kanälen beträgt 40 db, so daß die Wir- dadurch, daß ein Teil der Ausgangsspannung der Grup-

kung der Impedanz eines Kanalfilters auf die Über- penempfangsschaltung verstärkt und gleichgerichtet, mit

tragung eines anderen Kanals vernachlässigbar ist. einer Bezugsgleichspannung verglichen und die sich

„ , , , 20 ergebende Spannung als Vorspannung an die Gitter

Gruppensendeschaltung _{bdder Stufen des Regkrs angelegj; wird}_ _{Die Regelung}

Die Gruppensendeschaltung hat mehrere Funktionen. entsteht folgendermaßen: Ein Anwachsen des Eingangs-Sie verschiebt die vier Seitenbänder und die beiden signals am Verstärker bewirkt ein Anwachsen der Aus-Träger mit den Kanalfrequenzen in die Leitungsfre- gangsspannung, wodurch ein größerer Gleichstrom am quenzen von 40 bis 56 kHz für T.G.S. oder von 60 bis 25 Ausgang des Gleichrichters 67 entsteht. Hierdurch wird 76 kHz für H.G.S. Sie verstärkt sie auf den richtigen die Vorspannung an den Gittern des Regelverstärkers 36 Leitungspegel. negativer, wobei die Regelverstärkung verringert und

Der Träger ist für H.G.S. 256 kHz und für T.G.S. die Ausgangsspannung des Verstärkers nahezu auf ihren 236 kHz. Für die Änderung einer Endstelle von T.G.S. alten Wert zurückgeführt wird. Ein Abfallen der Einin H.G.S. oder umgekehrt ist keine Änderung der 30 gangsspannung hat die umgekehrte Wirkung. Daher Gruppensendeschaltung erforderlich. Das Sende-Gruppen- sucht der Regelverstärker eine konstante Ausgangstiefpaßfilter 32 ist breitbandig genug, um die Leitungs- spannung und infolgedessen einen fast konstanten Pegel frequenzen der tiefen und hohen Gruppe zu umfassen. am Modulatoreingang aufrechtzuerhalten. Die Zeit-Die durch den Gruppenoszillator an den Modulator konstante des Reglers ist durch Widerstände und Kongelieferte Oszillatorfrequenz beträgt entweder 236 oder 35 densatoren in bekannter Weise bestimmt.

^{256 kHz}· TT , j,*

Empfangsgruppenmodulator

Gruppenmodulator

Der Empfangsgruppenmodulator 35 schiebt die Lei-

Die Ausgangssignale der Kombinationsvielfachschal- tungsfrequenzen von 40 bis 36 kHz (tiefer Gruppen-

tung gehen zum Gruppenmodulator 31. Dieser ist eine 40 empfang) und 60 bis 76 kHz (hoher Gruppenempfang) in

Doppel-Gegentaktschaltung, die aus einem zwischen das 180 bis 196-kHz-Band. Er ist eine doppelt abge-

Verstärkerübertrager geschalteten Kupferoxydvaristor glichene Brücke aus Kupferoxydvaristoren, an die ein

besteht und bei der der Träger und das Eingangssignal Träger von 256 kHz von einem kristallgesteuerten Oszil-

im Ausgang unterdrückt sind. lator geliefert wird. Der Abgleich ergibt eine Unter-

_r 45 drückung sowohl des angelegten Trägers als auch des Ein-

Gruppensendenlter gangsbandes, die dementsprechend nicht am Ausgang

Das Gruppensendefilter 32 läßt die Gruppe aus vier erscheinen.

Kanälen durch, die als unteres Seitenband durch den Das gewünschte Seitenband (180 bis 196 kHz) des mit ihm verbundenen Modulator erzeugt wird, und Modulatorausgangs geht durch das Empfangsgruppensperrt alle anderen Modulationsprodukte. Das Filter 32 50 bandfilter 39 und wird durch einen zweistufigen Rücküberträgt Frequenzen bis zu 160 kHz. kopplungsverstärker 38 verstärkt.

Der Ausgang des Filters 32 führt zum Sendeverstärker Die Ausgangsspannung des Verstärkers 38, die auch

34', der ein zweistufiger Rückkopplungsverstärker mit die Ausgangsspannung der Empfangsgruppenschaltung

Pentoden ist. Die Frequenzkennlinie des Verstärkers 34' darstellt, geht zu den hochohmigen Eingängen der beiden

ist von 40 bis 196 kHz nahezu flach. 55 Zwillingskanalschaltungen 10' und 11'.

Der Ausgang der Gruppensendeschaltung 12 führt zum „ .„. ,_

Richtungsfilter 33 und von da zur Freileitung 16. Zwillmgskanal-Trägerfrequenzschaltungen

Das Richtungsfilter 33 besteht aus zwei Bandfiltern; Jede Zwillingskanal-Trägerschaltung hat zwei Funk-

der eine Teil läßt die hohen Gruppenfrequenzen, der tionen. Auf der Sendeseite liefert sie den gemeinsamen andere die tiefen durch (s. Fig. 7A). Auf diese Weise 60 Träger (184 bis 192 kHz) zum Modulator 28 der zwei

sind die beiden Übertragungsrichtungen auf der Leitung Kanäle; ferner wird derselbe Träger an die Kombina-

voneinander getrennt. tionsvielfachschaltung zur etwaigen Übertragung über

„ , , , die Leitung geliefert.

Gruppenempfangsschaltung _{Auf der Empfangsseite wählt sie den} komplementären

Die Gruppenempfangsschaltung 14 (Fig. 3 B und 5) hat ⁶5 gemeinsamen Eingangsträger aus und verstärkt ihn zum in bezug auf die von der entfernten (nicht dargestellten) Anlegen an die zugehörigen Demodulatoren. Gleichzeitig Endstelle A' ankommende Leitungsfrequenz mehrere schafft sie einen nahezu konstanten x\usgangspegel der Funktionen. Nachdem das Richtungsfilter 33 die an- zugehörigen Seitenbänder und unterstützt damit die kommenden Leitungsfrequenzen mit niedrigem Pegel Regelung der Gruppenempfangsschaltung. Diese Funkgetrennt hat, z. B. 40 bis 56 kHz für die T.G.S. und 7° tionen werden bei den Kanalfrequenzen von 180 bis

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196 kHz durchgeführt. Die beiden Zwillingskanal-Trägerschaltungen liegen zwischen den Trägerfrequenz-Teilgeräten auf der einen Seite und den Gruppensende- und Gruppenempfangsschaltungen auf der anderen Seite.

Die Gruppenempfangsschaltung regelt die vier ankominenden Kanäle als Gruppe. Die Regelkennlinie ist flach, und die Gesamtregelungsgeschwindigkeit beträgt etwa + 9 db pro Minute. Jedoch kann ein Träger und infolgedessen die beiden zugehörigen Kanäle einen um mehrere Dezibel niedrigeren Pegel als der andere Träger und seine beiden zugehörigen Kanäle aufweisen, weil sich die Leitungsdämpfung über das Band ändert. Bei Änderungen der Wetterbedingungen ändert sich dieser Unterschied zwischen den beiden Paaren. Die Zwillingskanal-Trägerschaltungen beseitigen praktisch diesen Unterschied, indem sie jeden Träger und sein zugehöriges Kanalpaar auf eine annähernd konstante Ausgangsspannung regeln.

Die Empfangsseite der Zwillingskanal-Trägerschaltung besteht aus einem Verstärker mit veränderlicher Ver-Stärkung 68 und dessen Steuerkreis 69. Die Verstärkereingänge der beiden Zwillingskanalschaltungen sind parallel an den Ausgang der Gruppenempfangsschaltung angeschlossen, so daß beide Träger und alle vier Kanäle in beiden Zwillingskanalschaltungen vorhanden sind. Ein am Ausgang des Verstärkers 68 liegendes Kristall-Bandfilter 70 siebt einen der zu einem Kanalpaar gehörigen Träger aus und führt ihn zu einem Steuerkreis, der den Verstärker regelt, um diesen Träger im Verstärkerausgang konstant zu halten. Die Verstärkung des Verstärkers für das zugehörige Paar von Zwillingskanal-Seitenbandfrequenzen wird damit gleichzeitig geregelt.

Kanaldemodulator

Die Demodulatorschaltung enthält folgende Teile: Das Empfangs-Kanalbandfilter 40, das ein Kanalseitenband auswählt und die anderen drei sperrt, einen abgeglichenen Varistor-Demodulator 41, in dem die Nachrichten- und Signalisierungs-Seitenbänder vom Träger zur Sprechfrequenz demoduliert werden, und einen Verstärker 72 mit einem Verstärkungsregelpotentiometer R am Eingang zur Verstärkung der vom Demodulator empfangenen Sprechfrequenz. Der Demodulatorverstärker 72 besitzt eine Verstärkung von etwa 28 db. Aus Stabilitätsgründen ist Gegenkopplung vorgesehen.

Der Demodulator arbeitet entweder mit 184 oder mit 192 kHz, die durch ein Trägerfilter 70 ausgesiebt, verstärkt und dem Demodulator über ein Leitungspaar 73 zugeführt werden, das getrennt von den Leitungen verläuft, über welche die Seitenbandenergie übertragen wird.

Fig. 6 A zeigt ein Kanalbandfilter für die Trägerfrequenzstellen. Beim Kanalfilter 29 werden ein Kristall mit hohem Q, z. B. aus Quarz od. dgl., Ferritkernspulen und Kondensatoren mit hohem Q verwendet, um beim Absieben eine sehr scharfe Frequenzauswahl sicherzustellen. Die speziellen Filterkennlinien zweier benachbarter Kanallilter sind in Fig. 6 B dargestellt. Bei einer Ausführung wurde für das Filter eine Ferritspule mit einem Q von 600 benutzt. Es sei bemerkt, daß der hier verwendete Ferrit bei verschiedenen Frequenzbereichen, wie Rundfunkwellen u. dgl., benutzt werden kann.

Fig. 7A zeigt das Richtungsfilter, das die beiden Übertragungsrichtungen der Leitung trennt. Es enthält zwei Bandfilter 80 und 81, die aus Spulen-Kondensatoren-Kombinationen bestehen, wobei die Filter in bezug auf die Eingangsquelle parallel geschaltet sind. Das eine Filter 80 läßt die tiefe Gruppe von 40 bis 56 kHz und das andere, 81, die hohe Gruppe von 60 bis 76 kHz durch.

Die Frequenzkennlinie des 40-bis-56-kHz-Filters 80 ist durch die ausgezogene Kurve, die entsprechende Kennlinie des Filters 81 durch die gestrichelte Kurve dargestellt. Die Steilheit der gezeichneten Filterkennlinien zeigt offensichtlich, daß die vier Kanalgruppen wirksam getrennt werden.

Wenn in der Erläuterung bestimmte Frequenzbereiche besonders behandelt wurden, so geschah dies selbstverständlich nur als Beispiel und nicht, um die Erfindung einzuschränken.

Die beschriebene Erfindung kann auf ein Vielkanal-Kabelträgerfrequenzsystem angewandt werden, das denselben Frequenzbereich und dieselben Leitungsgegebenheiten bei einer Verdopplung der Anzahl der Kanäle benutzt. Ebenso kann sie bei Übertragung über koaxiale Kabel oder bei drahtloser Ausbreitung angewendet werden, indem die grundsätzlichen Endstellengruppen und dann Gruppenmodulation in dem gewünschten Frequenzbereich benutzt wird.

Claims (3)

Patentansprüche: Zweidraht - Vierkanal - Trägerfrequenzfernsprechsystem für Freileitungen, bei dem in den beiden Übertragungsrichtungen ein hohes bzw. ein tiefes Frequenzband belegt ist, unter Verwendung von Zwischenverstärkern, die einen Gruppenmodulator zum Vertauschen und Umkehren des hohen und des tiefen Frequenzbandes enthalten, um einen angenäherten Frequenzgangausgleich des Systems zu erreichen, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung nachstehender Maßnahmen:

1. Übertragung der vier Kanäle als Zwillingskanäle, derart, daß jeder Zwillingskanal aus dem oberen und unteren Seitenband eines einzigen, durch verschiedene Teilnehmersignale modulierten Trägers besteht;

2. Übertragung des Trägers zu der anderen Endstelle, die einen Empfangsverstärker für jeden Zwillingskanal mit Verstärkungsregelung in Abhängigkeit von dem Träger zwecks praktischer Konstanthaltung der Ausgangsleistung des Trägers enthält;

3. Ausnutzung des geregelten Trägers für die Demodulation des zugeordneten Zwillingskanals, um die entsprechenden Pegel der einzelnen empfangenen Signale im wesentlichen konstant zu halten, und zwar unabhängig von Frequenzgangänderungen der Freileitung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 706 418;
Zeitschrift -FTZu, 1951, S. 375.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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