DE1156115B - Schaltungsanordnung zur Daempfung oder Entdaempfung von Zweidrahtleitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a² 36/14

INTERNATIONALE KL.

H03g;h; H 04 m

S 75937 Vffla/21a²

ANMELDETAG: 26. SEPTEMBER 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 24. OKTOBER 1963

In fernmeldetechnischen Übertragungssystemen müssen vielfach Fernmeldesignale über Zweidrahtleitungen unterschiedlicher Länge und unterschiedlicher Beschaffenheit zwischen zwei Endstellen übertragen werden. Dies ist z. B. bei Fernsprechverbindungen der Fall, die je nach der Entfernung der einzelnen Teilnehmer von ihrer Vermittlungsstelle und gegebenenfalls auch der Entfernung zweier Vermittlungsstellen voneinander über Anschluß- und Verbindungsleitungen ganz unterschiedlicher Länge und Beschaffenheit geführt werden müssen. Dementsprechend werden die zwischen den beiden Endstellen solcher Übertragungssysteme über die jeweilige Fernmeldeleitung übertragenen Signale von Fall zu Fall verschieden stark gedämpft. Eine solche unterschiedliche Dämpfung ist aber im allgemeinen unerwünscht, da z. B. mit Rücksicht auf den vielfach in der Umgebung der elektroakustischen Wandler der beiden Endstellen herrschenden Lärm sowie auf störende Rückhörsignale die Bezugsdämpfung eines solchen Übertragungssystems innerhalb ganz bestimmter Grenzen von etwa 1 bis 2,5 N liegen soll. Hierzu ist es aber erforderlich, daß die Fernmeldeleitung zwischen den beiden Endstellen, die, wie gesagt, gegebenenfalls aus verschiedenen Leitungsabschnitten bestehen mag, eine Leitungsdämpfung aufweist, die weitgehend unabhängig von der Länge und Beschaffenheit der Leitung ist.

Um eine möglichst gleiche Bezugsdämpfung von Übertragungssystemen unabhängig von den jeweils zwischen den Endstellen liegenden Leitungen zu erzielen, ist es bereits bekannt, die Dämpfungsunterschiede verschiedener Leitungen in verschiedener Weise auszugleichen. So ist es z. B. bekannt, in Teilnehmerstellen zwischen die beiden Adern der Anschlußleitung einen nichtlinearen Widerstand einzufügen, der durch den über die Teihiehmeranschlußleitung übertragenen und von der Leitungsdämpfung abhängigen Speisegleichstrom gesteuert wird, so daß mit wachsendem Schleifenstrom (bei kürzerer Leitung oder größerem Leiterquerschnitt) der Dämpfungsbeitrag des nichtlinearen Widerstandes ansteigt und umgekehrt bei sinkendem Schleifenstrom abnimmt, wodurch ein Ausgleich des Dämpfungsmaßes erzielt wird. Mit einer solchen Maßnahme kann man jedoch nur erreichen, daß die Bezugsdämpfung eines Übertragungssystems nicht zu klein wird.

Es ist ferner eine Schaltung bekannt, welche die Aufgabe einer insbesondere gleichzeitigen Pulsamplitudenmodulation und -demodulation lösen soll. In dieser Schaltung ist einem zu einer Impulssignalleitung führenden Impulskontakt ein Reaktanznetz-Schaltungsanordnung

zur Dämpfung oder Entdämpfung

von Zweidrahtleitungen

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Max Schlichte, München, ist als Erfinder genannt worden

werk vorgeschaltet, welches dazu dienen soll, die

ao während einer vorangehenden langen Zeitspanne von dem Signalgenerator abgegebene und in dem Reaktanznetzwerk gespeicherte Signalenergie während der darauffolgenden Impulszeitspanne, während der der Impulskontakt geschlossen ist, vollständig zu der Impulssignalleitung hin zu überführen. Diese Schaltung, bei der das speichernde Reaktanznetzwerk entweder über einen nur während der genannten langen Zeitspanne geschlossenen weiteren Kontakt oder aber dauernd mit dem Signalgenerator verbunden sein kann, stellt bei Betrieb in der einen Richtung einen Pulsamplitudenmodulator und bei Betrieb in der anderen Richtung einen Pulsamplitudendemodulator dar. Dabei dient die Schaltung nicht einer Dämpfung bzw. Entdämpfung einer Zweidrahtleitung; es soll vielmehr jeweils gerade die ganze während der genannten langen Zeitspanne vom Generator abgegebene Energie innerhalb der Impulszeitspanne zur Impulssignalleitung hin übertragen werden. Um in einer Zweidrahtleitung ein von der jeweils einen Seite her abgegebenes Niederfrequenzsignal der jeweils anderen Seite ebenfalls als Niederfrequenzsignal zuführen zu können, müssen in die Zweidrahtleitung zwei derartige bekannte Schaltungen zur Pulsamplitudenmodulation und -demodulation spiegelbildlich zueinander eingefügt werden. Auch solche zwei spiegelbildlich eingefügten Schaltungen dienen nicht einer Dämpfung bzw. Entdämpfung der Zweidrahtleitung, sondern wiederum dazu, gerade die von einem auf jeweils einer Seite befindlichen Signalgenerator gelieferte Signalenergie dem auf der jeweils anderen Seite befindlichen Signalempfänger zuzuführen.

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Weiterhin ist es bekannt, zur Entdämpfung von anordnung irgend etwas zu ändern hätte. Es genügt Leitungen negative Längswiderstände oder negative vielmehr lediglich, mit Hilfe eines geeigneten Steuer-Querleitwerte zu verwenden. Dabei können jedoch signals die Zeitkonstante des in der erfindungsmit Hilfe eines negativen Längswiderstandes nur Ver- gemäßen Schaltungsanordnung enthaltenen Energieluste vermieden werden, die sonst durch unmittelbar 5 Speichers, d, h. die Zeitkonstante, die für die Schneldazu in Serie liegende ohmsche Längswiderstände ligkeit der Abnahme bzw. des Anwachsens von in hervorgerufen werden; mit Hilfe eines negativen dem Speicher gespeicherten Signalenergie maßgebend Querleitwertes können nur Verluste vermieden ist, zu verändern, um entweder bei mehr oder weniger werden, die sonst durch unmittelbar dazu parallel großer positiver Zeitkonstante eine größere oder liegende ohmsche Querleitwerte hervorgerufen io kleinere Dämpfung oder bei mehr oder weniger werden. Auf diese Weise kann man auch nur großer negativer Zeitkonstante eine größere oder erreichen, daß die Dämpfung eines Ubertragungs- kleinere Entdämpfung zu erreichen. Die erfindungssystems verringert wird. Würde man den Betrag des gemäße Schaltungsanordnung bietet dabei die Mögnegativen Widerstandes bzw. negativen Leitwertes lichkeit, in einfacher Weise eine Änderung des größer als den des Verlustwiderstandes bzw. -leit- 15 Dämpfungs- bzw. Verstärkungsmaßes vornehmen zu wertes machen, so wurden sich in dem betreffenden können, ohne daß dies einen störenden Einfluß auf Überiragungssystems unerwünschte Schwingungen die Anpassungsverhältnisse in dem betreffenden erregen. Übertragungssystem hätte.

Zur Entdämpfung von Leitungen können auch Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist negative Widerstände und Leitwerte gemeinsam als 20 insbesondere dort von Vorteil, wo die über die Leisogenannte NLT-Verstärker in die Leitung eingefügt tung, bei der die Dämpfung bzw. Entdämpfung erwerden. Mit Hilfe eines solchen NLT-Verstärkers, zielt werden soll, von den beiden Endstellen her der im Prinzip als ein durch einen negativen Längs- jeweils zu der anderen Endstelle hin zu übertragenden widerstand überbrücktes T-Glied mit einem negativen Signale bereits in pulsamplitudenmodulierter Form Querleitwert aufgebaut werden kann, können Verluste 25 vorliegen, so daß sie jeweils gerade zum Schließungssowohl von ohmschen Längswiderständen als auch Zeitpunkt eines der beiden Schalter über diesen hin-Querleitwerten ausgeglichen werden. Dabei wird der weg dem Energiespeicher zugeführt werden und zum NLT-Verstärker in seinem Verstärkungsmaß ent- Schließungszeitpunkt des jeweils anderen der beiden sprechend dem Dämpfungsmaß der Leitung, in die Schalter abgegeben und weiterübertragen werden, er eingefügt ist, fest eingestellt. Das Verstärkungs- 30 Dies ist z. B. bei Zeitmultiplex-Fernsprechvermittmaß, das erzielbar ist, ohne daß unerwünschte lungssystemen der Fall, deren Anschlußleitungen, Schwingungen auftreten, ist dabei um so höher, je zeitlich gegeneinander versetzt, jeweils mit Hilfe von höher die Echodämpfung in dem betreffenden Über- Zeitkanalschaltern periodisch impulsweise an eine tragungssystem ist. Dies setzt weitestgehend re- Zweidraht-Multiplexschiene anschaltbar sind, die mit flexionsfreie Leitungsstoßstellen voraus; es muß da- 35 einem Koppelnetzwerk verbunden ist, über das Verher der Wellenwiderstand des NLT-Verstärkers bindungen einer Anschlußleitung des Zeitmultiplexmöglichst gleich dem Wellenwiderstand der ange- Vermittlungssystems mit einer anderen Anschlußschlossenen Leitung gemacht werden. Eine Verände- leitung sowohl desselben als auch eines anderen Verrung der Verstärkereinstellung ist nicht ohne weiteres mittlungssystems geführt werden. Die erfindungsmöglich; vielmehr muß dazu sowohl der negative 40 gemäße Schaltungsanordnung ist jedoch nicht an eine Längswiderstand als auch der negative Querleitwert solche Voraussetzung gebunden; sie kann vielmehr verändert werden, wobei aber eine bestimmte gegen- mit Vorteil auch dann angewendet werden, wenn die seitige Abhängigkeit zwischen beiden beachtet wer- über die Leitung zu übertragenden Signale nicht den muß, um die ursprünglichen Anpassungsverhält- zuvor einer Impulsfolge aufmoduliert worden sind, nisse möglichst aufrechtzuerhalten. Bei Anwendung 45 Da die in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordder bekannten Maßnahmen werden jedenfalls je nach nung enthaltenen Schalter jeweils nur impulsweise dem bereits vorhandenen Dämpfungsmaß einer geschlossen werden, während der Öffnungszeiten aber Leitung unterschiedliche Dämpfungsausgleichsschal- keine Energie über die Schalter übertragen werden tungen verwendet, je nachdem, ob eine zusätzliche kann, ist es dabei im letzteren Falle zweckmäßig, Dämpfung oder eine Entdämpfung erzielt werden soll. 50 besondere Maßnahmen zu treffen, um eine Beein-Die Erfindung geht einen ganz anderen Weg, um trächtigung der Energieübertragung zu vermeiden, mit ein und derselben Schaltungsanordnung je nach Auf derartige Maßnahmen wird im folgenden bei der den Erfordernissen entweder eine Dämpfung oder näheren Erläuterung der Erfindung an Hand der eine Entdämpfung einer Zweidrahtleitung vor- Figuren eingegangen werden.

nehmen zu können. Die Erfindung betrifft somit eine 55 In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungs-Schaltungsanordnung zur Dämpfung oder Ent- anordnung zur Dämpfung bzw. Entdämpfung einer dämpfung von Zweidrahtleitungen; diese Schaltungs- Zweidrahtleitung dargestellt, bei der der Energieanordnung ist gekennzeichnet durch zwei in die speicher mit einer in Abhängigkeit von einem Steuer-Zweidrahtleitung in Serie eingefügte Schalter, die signal veränderbaren Zeitkonstante durch einen Parbeide zu gegeneinander versetzten Zeitpunkten peri- 60 allelschwingkreis mit dem Kondensator C und der odisch impulsweise betätigt werden und an deren Spule L gebildet ist, der einen durch das Steuersignal Verbindungspunkt ein Energiespeicher mit einer gesteuerten Parallelwiderstand R aufweist. Dieser entsprechend der gewünschten Dämpfung bzw. Ent- Parallelschwingkreis ist an den Verbindungspunkt dämpfung einzustellenden Zeitkonstante angeschlos- der beiden in die Zweidrahtleitung (1), (2) in Serie sen ist. Die Erfindung gestattet es, bei einer Zwei- 65 eingefügten Schalter ZS' und ZS" angeschlossen. Die drahtleitung entweder eine Entdämpfung oder aber Schalter ZS' und ZS" können dabei als elektronische eine zusätzliche Dämpfung zu erzielen, ohne daß sich Schalter ausgebildet sein. Der Parallelschwingkreis an dem Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungs- ist auf eine Eigenfrequenz abgestimmt, die gleich der

Schaltfrequenz, mit der die beiden Schalter ZS' und ZS" zeitlich gleichmäßig gegeneinander versetzt geschlossen werden, oder gleich einem ganzzahligen Vielfachen dieser Frequenz ist. Der Parallelwiderstand R ist in Abhängigkeit von einem Steuersignal so steuerbar, daß sein Widerstandswert positiv, unendlich oder negativ ist. Hierzu kann der Parallelwiderstand R durch einen ohmschen Widerstand und einen parallel dazu geschalteten negativen Parallelwiderstand gebildet sein. Der negative Widerstand kann dabei in an sich bekannter Weise durch eine rückgekoppelte Verstärkerschaltung mit einem Transistor gebildet sein; der Transistor wird dann, wie es unten an Hand der Fig. 3 noch erläutert werden wird, durch das Steuersignal in seinem Arbeitspunkt gesteuert.

An Hand der Fig. 2, in der für verschiedene Randbedingungen die am Schwingkreis L, C, R auftretende Spannung u_LC als Funktion der Zeit dargestellt ist, wobei angenommen wird, daß der Schwingkreis L, C gerade auf die Schaltfrequenz der Schalter ZS' und ZS" abgestimmt ist, soll nun die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Dämpfung bzw. Entdämpfung einer Zweidrahtleitung erläutert werden. Dabei soll zunächst an Hand der Fig. 2 a die Übertragung von Signalenergie nur von der einen Seite (1) der Zweidrahtleitung zu der anderen Seite (2) betrachtet werden. Zu einer Phase p' (vgl. auch Fig. 2d) wird der Schalter ZS' durch einen geeigneten Steuerimpuls kurzzeitig geschlossen, so daß während dieser Schließungszeit Signalenergie von der Seite (1) der Zweidrahtleitung zu dem Energiespeicher der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, d. h. zu dem Schwingkreis L, C, R, übertragen werden kann. Die von dem Schwingkreis aufgenommene Signalenergie ruft im Schwingkreis eine Schwingung hervor, die von dem steuerbaren Parallelwiderstand R mehr oder weniger stark gedämpft bzw. entdämpft wird. Je nachdem, ob der Widerstandswert des Parallelwiderstandes R positiv, unendlich oder negativ ist, kommt es zu einer gedämpften, einer ungedämpften oder einer sich aufschaukelnden Schwingung, was in Fig. 2 a durch eine kurzgestrichelte, eine durchgezogene und eine langgestrichelte Kurve angedeutet ist. Dementsprechend ist nach einer halben Schwingungsperiode, d. h. zur Phase p", die in dem Kondensator C des Schwingkreises gespeicherte Signalenergie nunmehr entsprechend kleiner, gleich oder größer als die zum Schließungszeitpunkt des Schalters ZS', d. h. zur Phase/?', von dem Schwingkreis aufgenommene Signalenergie. Zur Phase p" wird nun der Schalter ZS" impulsweise geschlossen, so daß die jetzt gerade gespeicherte Signalenergie über den Schalter ZS" zu der anderen Seite (2) der Zweidrahtleitung übertragen werden kann. Je nach dem Widerstandswert des Parallelwiderstandes R und damit nach der Zeitkonstante, mit der die in dem Schwingkreis gespeicherte Signalenergie abnimmt bzw. anwächst, ist nunmehr auf der Seite (2) der Zweidrahtleitung der Signalleistungspegel niedriger oder höher als zuvor auf der Seite (1) der Zweidrahtleitung. Diese Vorgänge wiederholen sich periodisch mit der Schaltfrequenz der Schalter ZS' und ZS", wobei diese beiden Schalter gemäß dem Abtasttheorem der Übertragungstechnik mindestens mit der doppelten Frequenz der höchsten jemals zu übertragenden Signalfrequenz impulsweise geschlossen werden müssen.

Es wurde oben bereits kurz erwähnt, daß gegebenenfalls besondere Maßnahmen getroffen werden können, um eine Beeinträchtigung der Energieübertragung infolge des nur impulsweisen Schließens der Schalter ZS' und ZS" auch dann zu vermeiden, wenn die zu übertragenden Signale nicht bereits in pulsamplitudenmodulierter Form zum Schließungszeitpunkt eines Schalters auf der einen Seite der Zweidrahtleitung eintreffen und zum Schließungszeitpunkt

ig des anderen Schalters auf der anderen Seite der Leitung abgenommen werden sollen. Hierzu ist es an sich bereits bekannt, die Schalter mit Reaktanznetzwerken zu versehen. Derartige Reaktanznetzwerke sind in Fig. 1 bei den beiden Schaltern ZS' und ZS" dargestellt. Sie weisen jeweils die Induktivitäten H₁ und Z₁ bzw. H.₂ und Z₂ und die Kapazitäten K₁ und C₁ bzw. K_ä und c_a auf. Die Induktivitäten Z₁ bzw. Z₂ stellen Längsinduktivitäten dar; sie dienen in an sich bekannter Weise als Schwunginduktivitäten und er-

ao füllen die Aufgabe, beim Schließen eines Schalters, wie des Schalters ZS', die in dem als Speicherkondensator wirkenden Kondensator, wie dem Kondensator C₁, gespeicherte Signalenergie vollständig über den Schalter zu übertragen bzw. in umgekehrter Richtung über den Schalter impulsweise zugeführte Energie vollständig in den Speicherkondensator zu übertragen. Hierzu ist der aus einer solchen Spule mit der Längsinduktivität Z und einem solchen Kondensator mit der Querkapazität c gebildete Schwingkreis so abzustimmen, daß die Periode seiner Eigenschwingung doppelt so lang wie die jeweilige Schließungsdauer des Schalters ZS' bzw. ZS" ist. Die Schaltelemente K, H und c sind so zu bemessen, daß sie jeweils einen Tiefpaß bilden, dessen Grenzfrequenz höchstens halb so groß wie die Schaltfrequenz ist, mit der die Schalter ZS' und ZS" impulsweise betätigt werden. Die Wellenwiderstände der Tiefpässe sind dabei jeweils an die angeschlossene Leitung anzupassen. Bei Erfüllung dieser Bedingungen ergeben sich ganz bestimmte Werte für die verschiedenen Schaltelemente der zu den Schaltern gehörenden Reaktanznetzwerke. Es ergibt sich dann, daß die Tiefpässe wohl die mit den auszutauschenden Nachrichten verknüpften Schwingungen, nicht aber die mit den Schaltimpulsfolgen verknüpften Schwingungen höherer Frequenzen durchlassen. Diese Schwingungen mit höheren Frequenzen gelangen daher nicht zu den durch die Zweidrahtleitung miteinander verbundenen Endstellen und können daher dort auch keine Störungen verursachen.

In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist nun weiterhin eine Induktivität Z zwischen den Verbindungspunkt der beiden Schalter ZS' und ZS" und den den Energiespeicher bildenden Schwingkreis L, C, R eingefügt. Diese Induktivität Z wirkt, gegebenenfalls zusammen mit den Schaltelementen eines vorstehend erläuterten Reaktanznetzwerkes, dahingehend, daß beim Schließen eines Schalters, wie des Schalters ZS', die in dem Energiespeicher L, C der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gespeicherte Signalenergie vollständig auf die eine Seite der Zweidrahtleitung, gegebenenfalls also zunächst in den dort als Speicherkondensator wirkenden Kondensator c bzw. umgekehrt, übertragen wird. Um die gewünschte vollständige Energieübertragung zu erreichen, ist der aus der genannten Spule mit der Längsinduktivität Z und dem Energiespeicher L, C gebildete Schwingkreis so abzustimmen,

daß seine Eigenschwingungsperiode doppelt so lang ist wie die jeweilige Schließungsdauer t eines Schalters ZS' bzw. ZS". Hierbei kann der durch einen Parallelschwingkreis L, C gebildete Energiespeicher als kapazitiv komplexer Scheinwiderstand betrachtet werden, da seine Eigenfrequenz auf die Schaltfrequenz der Schalter ZS' und ZS" abgestimmt ist, die Schaltperiodendauer T aber größer als die jeweilige Schaltdauer t der Schalter ZS' und ZS" ist.

treffenden Seite der Zweidrahtleitung, gegebenenfalls also dem dort befindlichen Speicherkondensator c, statt. Die an dem Schwingkreis L, C auftretende Spannung u_LC hat dann z. B. einen zeitlichen Verlauf, wie er der Fig. 2 c zu entnehmen ist. Dieser zeitliche Verlauf der Spannung nach Fig. 2 c ergibt sich durch einfache Superposition der in Fig. 2 a und 2 b dargestellten Spannungsverläufe; er ist der Einfachheit halber nur für eine der Kurven (R = oo)

Durch diese dem Energiespeicher L, C der erfin- io dargestellt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanord

nung wirkt damit wegen ihres symmetrischen Aufbaus und der zeitsymmetrischen Ansteuerung ihrer beiden Schalter ZS' und ZS" für die über die Zweidrahtleitung (1), (2) in beiden Richtungen zu übertragenden Signale jeweils als steuerbares Dämpfungsglied, welches den Signalspannungspegel um das Dämpfungsmaß

a = 772 · τ = TIARC

dungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgeschaltete
Induktivität Z wird dann bei entsprechender Anpassung an die angeschlossene Leitung gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem einem Schalter
zugeordneten Reaktanznetzwerk praktisch eine 15
dämpfungsfreie Übertragung von von einer Seite der
Zweidrahtleitung her zugeführter Signalenergie in
den Energiespeicher und von gespeicherter Signalenergie zu der anderen Seite der Zweidrahtleitung
hin — abgesehen von Verlusten in den Schaltern ZS' 20 herabsetzt. Hierin ist T die Schaltperiode, mit der und ZS", worauf unten noch eingegangen wird — ein Schalter ZS' bzw. ZS" impulsweise geschlossen erreicht. wird, während τ = 2RC die jeweilige Zeitkonstante

Für die bisherige Erläuterung der Wirkungsweise des Schwingkreises ist,

der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schal- Dabei kann, wie gesagt, das Dämpfungsmaß auch

tungsanordnung wurde zunächst nur die Übertragung 25 negativ sein, nämlich dann, wenn der Schwingkreis der Signalenergie von der einen Seite (1) der Zwei- mit Hilfe eines negativen Parallelwiderstandes entdrahtleitung zu der anderen Seite (2) hin betrachtet. dämpft wird. Der negative Parallelwiderstand kann Die hierzu gegebenen Erläuterungen gelten wegen dabei durch eine rückgekoppelte Verstärkerschaltung des symmetrischen Aufbaus der Schaltungsanordnung mit einem Transistor gebildet sein, wie dies aus analog aber auch für die Übertragung von Signal- 30 Fig. 3 ersichtlich wird. Der Transistor Tr wird dabei energie in der umgekehrten Richtung, d. h. von der durch das über die Leitung S zugeführte Steuersignal Seite (2) zu der Seite (1) der Zweidrahtleitung. Hier- in seinem Arbeitspunkt gesteuert, wobei sich die bei wird, wie der Fig. 2 b zu entnehmen ist, zur Steilheit des Transistors ändert. Damit ändert sich Phase p", zu der der Schalter ZS" impulsweise ge- aber auch der Grad der Entdämpfung des Schwingschlossen wird, Signalenergie von der Seite (2) der 35 kreises, denn der parallel zu dem ohmschen Wider-Zweidrahtleitung her in den Schwingkreis L, C über- stand W auftretende negative Widerstand hat den tragen, wodurch wieder eine Schwingung in dem Betrag

Schwingkreis angeregt wird. Diese Schwingung ver- duLc ü ■ dtiBE ü

läuft wiederum entsprechend dem den Widerstand R steuernden Steuersignal gedämpft oder ungedämpft oder schaukelt sich sogar auf. Zur Phase p' wird dann der Schalter ZS' impulsweise geschlossen, wobei die zu diesem Zeitpunkt in dem Schwingkreis gerade gespeicherte Energie über den Schalter ZS'

/* —π

die

die

worin mit u_LC die an dem Schwingkreis L, C auftretende Spannung, mit u_BE die Basis-Emitter-Spannung und mit i_c der Kollektorstrom des Transistors bezeichnet ist, ü das Übersetzungsverhältnis des in

zur Seite (1) der Zweidrahtleitung, gegebenenfalls 45 gleicher Weise bezeichneten Übertragers ist und S also zunächst in den Speicherkondensator C₁ des dem schließlich die Steilheit des Transistors darstellt. Schalter ZS' zugeordneten Reaktanznetzwerkes, über- Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Schal

tragen wird.

Wie aus Fig. 2 a und 2 b hervorgeht, ist, wenn nur in einer Richtung Signalenergie über die Zweidrahtleitung übertragen wird, in dem Schwingkreis L, C jeweils nur während einer Hälfte der Schaltperiode der Schalter ZS' und ZS" Energie gespeichert, da nach einer Einspeicherung von Signalenergie über

tungsanordnung besitzt demzufolge ein Dämpfungsmaß

^T (JL ^s' w

a =

A-C

um das sie den Signalspannungspegel der jeweils über die Zweidrahtleitung zu übertragenden Signale

einen der beiden Schalter nach der halben Schalt- 55 verändert. Dabei kann das Dämpfungsmaß je nach periode der jeweils andere Schalter impulsweise ge- dem gewählten Arbeitspunkt des Transistors positiv

oder negativ sein, wobei die durch die Steuerung des Arbeitspunktes des Transistors vorgenommene Änderung des Vorzeichens oder des Betrages des par-

schlossen wird, wobei der Schwingkreis die dann
gerade gespeicherte Energie über diesen Schalter abgibt und für die nächste halbe Schaltperiode praktisch energielos bleibt. Wird nun in beiden Richten- 60 allel zu dem Schwingkreis geschalteten Widerstandest gen Signalenergie über die Zweidrahtleitung über- (vgl. Fig. 1) ohne störenden Einfluß auf die Antragen, so kommt es beim Schließen eines Schalters
nicht nur zur Übertragung von Signalenergie von

einer Leitungsseite in den Energiespeicher oder um-

passungsverhältnisse in dem betreffenden Übertragungssystem ist.

Bei der vorstehend beschriebenen erfindungs-

gekehrt vom Energiespeicher zu einer Seite der 65 gemäßen Schaltungsanordnung nimmt der Energie-Zweidrahtleitung, sondern es findet jeweils ein Aus- speicher, dessen Zeitkonstante in Abhängigkeit von tausch von Signalenergie zwischen dem Energiespeicher, d. h. dem Schwingkreis L, C, und der be-

dem Steuersignal veränderbar ist, zum Schließungszeitpunkt eines Schalters jeweils die ganze von dort

her angebotene Signalenergie auf. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung werden daher keine Reflexionen in der Zweidrahtleitung hervorgerufen. Dies ist insofern von besonderem Vorteil, als dadurch eine hohe Rückhördämpfung in dem die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthaltenen Übertragungssystem erreichbar ist, die bei den bekannten Dämpfungsausgleichschaltungen nur schwer und mit großem Aufwand zu erzielen wäre.

Zur Verbesserung der Übertragung von Signalenergie über die Schalter ZS' und ZS" der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann es unter Umständen zweckmäßig sein, unter Erhaltung der Querkapazität C₁ bzw. c_ä des bei einem Schalter ZS' bzw. ZS" vorgesehenen Reaktanznetzwerkes in ihrer ursprünglichen Größe die zum Schalter ZS' bzw. ZS" hinführende Spule mit der Längsinduktivität Z₁ bzw. L, jeweils durch ein die Querkapazität mitenthaltendes impulsformendes Reaktanznetzwerk zu ersetzen, welches dem über den Schalter jeweils übertragenen Stromimpuls anstatt einer sinusförmigen eine angenähert rechteckförmige Gestalt gibt. Hierdurch kann die Strombelastung des betreffenden Schalters herabgesetzt und damit die Übertragung der Signalenergie erleichtert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da als Schalter ZS' und ZS" bei entsprechender Schaltgeschwindigkeit und Schalthäufigkeit zweckmäßigerweise elektronische Kontakte verwendet werden. Bei elektronischen Kontakten, die mit Hilfe von Dioden oder Transistoren aufgebaut sind, ist der auftretende Spitzenstrom für die Bemessung der Bauelemente von ausschlaggebender Bedeutung. Je höher der Spitzenstrom ist, um so teuerere Bauelemente müssen verwendet werden. Es kann sogar der Fall eintreten, daß bei zu hohem Spitzenstrom geeignete Bauelemente überhaupt nicht zur Verfügung stehen. Da bei den hier in Frage kommenden Schaltern die Übertragung der Energie auf einen verhältnismäßig sehr kurzen Zeitraum zusammengedrängt wird, nämlich auf die sehr kurze Schließungszeit t der Schalter ZS' und ZS", treten in der Schaltstrecke verhältnismäßig hohe Ströme auf. Sie können die mehrhundertfache Stärke des sonst in der Zweidrahtleitung fließenden Stromes haben.

Bei Verwendung solcher impulsformender Reaktanznetzwerke kann man nun eine Herabsetzung der Spitzenstromstärke erreichen, wobei die über die Kontakte übertragenen Stromimpulse eine angenähert rechteckförmige Gestalt an Stelle einer sinusförmigen Gestalt, die sie ohne das Vorhandensein der impulsformenden Reaktanznetzwerke hätten, erhalten. Beim Auftreten des rechteckförmigen Stromimpulses ist die maximale Stromstärke wesentlich niedriger als beim Auftreten eines sinusförmigen Stromimpulses, wenn durch solche Impulse in der gleichen Zeitspanne jeweils die gleiche Signalenergie über die Schaltstrecke übertragen wird. Ein solcher angenähert rechteckförmiger Impuls wird nun durch Verwendung der impulsformenden Reaktanznetzwerke erzielt. Es kann dabei die maximale Stromstärke um über 35 % herabgesetzt werden. Hierbei ergibt sich im übrigen noch der weitere Vorteil, daß zugleich auch die bei der Energieübertragung über einen Schalter ZS' bzw. ZS" durch diesen hervorgerufene Dämpfung verringert wird. Die Schaltstrecke eines elektronischen Kontaktes hat nämlich auch im durchgeschalteten Zustand noch einen gewissen ohmschen Widerstand. Es wird daher an der Schaltstrecke ein Teil der eigentlich zu übertragenden Energie in Wärme umgesetzt; es treten also bei der Übertragung gewisse Energieverluste auf. Da die in Wärme umgesetzte Energie bei konstantem Widerstand proportional dem Quadrat der Stromstärke ist, wird durch Herabsetzung der maximalen Stromstärke auch eine Herabsetzung der Verluste und damit der durch den Schalter verursachten Betriebsdämpfung erreicht. Die Betriebsdämpfung läßt sich über 15% herabsetzen.

Die Ersetzung der zum Schalter lünführenden Spule durch ein impulsfonnendes Reaktanznetzwerk darf natürlich die wesentlichen Eigenschaften des Tiefpasses, nämlich dessen festgelegte Grenzfrequenz und dessen an die angeschlossene Leitung angepaßten Wellenwiderstand, nicht verändern. Es ist deshalb auch vorgesehen, daß die Kapazität c in ihrer ursprünglichen Größe zu erhalten ist. Bei Beachtung dieser Vorschrift ergibt es sich, daß die in Betracht kommenden Eigenschaften des Tiefpasses durch den Eingriff in die Schaltung nicht verändert werden.

Ein solches impulsformendes Reaktanznetzwerk kann z. B. aus einzelnen, quer zu der Zweidrahtleitung liegenden, verschiedenen Reihenschwingkreisen bestehen, deren Eigenschwingungen jeweils eine Periode PTl, PT 2, PT 3 . .. haben, die doppelt so lang wie ungerade Bruchteile der Schließungsdauer t eines Schalters ZS' bzw. ZS" sind, so daß die aufeinanderfolgenden Reihenschwingkreise in Richtung von dem Tiefpaß K₁, H₁ bzw. K.₂, H₂ zu dem Schalter ZS' bzw. ZS" hin gesehen die Eigenschwingungsperioden PTl = 2· i/l, ΡΓ2==2·ί/3, ΡΤ3 = 2 · f/5 usw. haben; die Querkapazität c ist dabei auf die Kondensatoren dieser Reihenschwingkreise in der Weise verteilt, daß die sich ergebenden Teilkapazitäten sich zueinander wie die Quadrate der Eigenschwingungsperioden der zugehörigen Reihenschwingkreise verhalten. Statt dessen kann natürlich auch ein hierzu äquivalentes Netzwerk verwendet werden. So kann z. B. das impulsformende Reaktanznetzwerk aus dem Schalter ZS' bzw. ZS" vorgeschalteten Parallelschwingkreisen, einer vorgeschalteten Spule und dem ursprünglichen Speicherkondensator mit unveränderter Kapazität c bestehen, wobei dieses impulsformende Reaktanznetzwerk als zu dem ersteren äquivalentes Netzwerk dimensioniert sein kann. Es dürfte sich erübrigen, an dieser Stelle noch weitere Einzelheiten über derartige impulsformende Reaktanznetzwerke anzugeben, zumal die Verwendung solcher impulsformenden Netzwerke an sich bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden ist.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Dämpfung oder Entdämpfung von Zweidrahtleitungen, gekennzeichnet durch zwei in die Zweidrahtleitung in Serie eingefügte Schalter (ZS', ZS"), die beide zu gegeneinander versetzten Zeitpunkten periodisch impulsweise betätigt werden und an deren Verbindungspunkt ein Energiespeicher (L, C) mit einer entsprechend der gewünschten Dämpfung bzw. Entdämpfung einzustellenden Zeitkonstante angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher durch einen Parallelschwingkreis (L, C) mit einer Eigenfrequenz gleich der Schaltfrequenz, mit der die beiden Schalter (ZS', ZS") zeitlich gleich-

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mäßig gegeneinander versetzt geschlossen werden, oder gleich einem ganzzahligen Vielfachen dieser Frequenz gebildet ist, der einen durch ein Steuersignal gesteuerten Parallelwiderstand (R) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Parallelwiderstand durch einen ohmschen Widerstand (W) und einen parallel dazu geschalteten negativen Widerstand gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Widerstand durch eine rückgekoppelte Verstärkerschaltung gebildet ist, deren Verstärkerelement (Tr) in seinem Arbeitspunkt durch das Steuersignal gesteuert wird.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer verlustlosen Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher (L, C) und einer Seite der Zweidrahtleitung [(1), (2)] zwisehen den Verbindungspunkt der beiden Schalter (ZS', ZS") und den Energiespeicher (L, C) eine Schwunginduktivität (Z) eingefügt ist, wobei die Periode einer Eigenschwingung des aus der Schwunginduktivität (Z) und dem Energiespeicher (L, C) bestehenden Schwingkreises doppelt so lang wie die Schließungsdauer eines der Schalter (ZS', ZS") ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schalter (ZS', ZS") ein an den jeweiligen Zweidrahüeitungsabschnitt angepaßtes, an sich bekanntes Reaktanznetzwerk aus einem Tiefpaß (K, H, c), dessen Grenzfrequenz kleiner als die halbe Schaltfrequenz ist, mit einem Speicherkondensator als Querkapazität (C₁ bzw. C₂) und aus einer zum Schalter (ZS' bzw. ZS") hinführenden Spule als Längsinduktivität (Z₁ bzw. Z₂) vorgeschaltet ist, bei dem die Periode der Eigenschwingung des aus der Spule (L bzw. Z₂) und dem zugehörigen Speicherkondensator (C₁ bzw. C₂) bestehenden Schwingkreises jeweils doppelt so lang wie die Schließungsdauer des Schalters (ZS' bzw. ZS") ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter Erhaltung der Querkapazität (C₁ bzw. C₂) in ihrer ursprünglichen Größe die zum Schalter (ZS' bzw. ZS") hinführende Spule (Z₁ bzw. Z₂) jeweils durch ein die Querkapazität mitenthaltendes impulsformendes Reaktanznetzwerk ersetzt ist, welches dem über den Schalter (ZS' bzw. ZS") übertragenen Stromimpuls statt einer sinusförmigen eine angenähert rechteckförmige Gestalt gibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 084 757.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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