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Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Informationen in Form
von Frequenzsignalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur übertragung einer
großen Anzahl von Informationen in Form von Frequenzsignalen, und zwar mittels eines
Netzes von der Art eines Telephonnetzes mit Draht-an-Draht-Verbindungen, die mehrere
in ein und demselben Kabel zusammengefaßte Paare umfassen.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Übertragung dieser Informationen mit
einer großen Einsparung an materiellen Mitteln zu ermöglichen, wobei außer den in
Betrieb befindlichen telephonischen oder elektrischen Leitungen keinerlei Verbindungsmittel
verlegt werden müssen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Zahl der Geräte zur Dekodierung
der Frequenzsignale verringert wird.
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Die Erfindung wird vorteilhafterweise für die Fälle verwendet, bei
denen es darum geht, gleichzeitig gleichartige Informationen von einer großen Anzahl
von Arbeitsstellen zu erhalten, wobei diese Informationen in einer Zentrale zusammengefaßt
werden müssen.
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Es ist bekannt, daß eine Telephonleitung mittels einer Verbindung
durch geeignete Filter auf der Seite des Senders und des Empfängers zur übertragung
der Signale verwendet werden kann, die höhere Frequenzen haben als die von den Empfängern
aufgenommenen akustischen Frequenzen.
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Es kann jedoch vorkommen, daß das Frequenzband, auf das man technisch
beschränkt ist, nicht ausreicht, um die Frequenzen von allen zu übermittelnden Signalen
unterzubringen. Werden übrigens zu benachbarte oder identische Frequenzen für verschiedene
Leitungen verwendet, so riskiert man, wenigstens jenseits gewisser Frequenzen, Mischungen
durch induktive oder kapazitive Kopplung.
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Bekannt ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Frequenzsignalen,
welche eine Verbindung durch Fernsprechpaare, mehrere Rufoszillatoren, komplizierte
elektronische Kreise mit Verteiler- und Koinzidenzvorrichtungen, welche die Verbindung
zwischen den Rufoszillatoren und den Antwortoszillatoren ermöglichen, und Signaiisationsgeräte
umfaßt.
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Eine ebenso komplizierte Vorrichtung, die außerdem auch keine Verbindung
durch Fernsprechpaare verwendet, umfaßt einen einzigen Rufoszillator, der jedoch
ebenso viele verschiedene Frequenzen aussendet, als befragte Stellen vorhanden sind,
und der den Vorschub eines Telephonselektors und das Arbeiten von überwachungsgeräten
mittels Relais hervorruft, die auf die Sendefrequenzen ansprechen.
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Die Erfindung zielt auf ein Verfahren ab, das es ermöglicht, eine
große Anzahl von Informationen mit einer beschränkten Zahl an Frequenzen zu zentralisieren.
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In einem Übertragungsnetz mit mehreren Drahtpaaren hat das Verfahren
gemäß der Erfindung folgende Merkmale: Für jedes verwendete Drahtpaar wird eine
Verbindung vorgesehen, die, wenn sie belastet wird, die Einleitung von Informationssignalen,
die innerhalb des benutzten Frequenzbereichs liegen, in das Drahtpaar gewährleistet,
daß die Verbindungen der betrachteten Drahtpaare nacheinander belastet werden, und
daß jede Belastung so vorgenommen wird, daß sie mit einem geeigneten Empfang und
einer geeigneten Verteilung der Signale zusammenfällt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Verbindung eines
betrachteten Drahtpaares jedesmal dadurch belastet, daß man von der Empfangsstation
aus ein geeignetes Steuersignal sendet.
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Das Steuersignal ist ein Signal mit ziemlich niedriger Frequenz.
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Eine Vorrichtung zur Verwirklichung des obenerwähnten Verfahrens zur
Übertragung einer großen Zahl von Informationen in Form von Frequenzsignalen mittels
eines Netzes mit Draht-an-Draht-Verbindungen mit mehreren Drahtpaaren, wobei die
Vorrichtung mehrere Frequenzoszillatoren an den befragten Stellen und mehrere Antwortübertrager
an
der Befragungsstelle; umnfaßt, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung
durch: Einen einzigen Rufoszillator mit einer Ruffrequenz, die sich von allen in
der Vorrichtung verwendeten Frequenzen unterscheidet, einen Selektor, der die Oszillatoren
einer befragten Stelle mit ihren entsprechenden Antwortübertragern durch die Einschaltung
von einem der benutzten Drahtpaare selektiv in Koinzidenz bringt, und einen Filter
für jede befragte Stelle, welcher durch die Ruffrequenz, die das gleiche betrachtete
Drahtpaar benützt, passierbar gemacht wird.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen -an Hand der Zeichnung; in dieser
zeigt F i g. 1 das Schaltbild eines einfachen Kreises zur Übertragung von Informationssignalen
und F i g. 2 das Schaltbild einer Vorrichtung, die mehrere gleichartige Kreise umfaßt.
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Es können z. B. zwei Arten von Informationen übertragen werden: Messungen
und »Ja-nein«-Signale. Als Messung kann die Kontrolle der Isolierung eines Netzes
und als »Ja-nein«-Signal das Starten oder Stoppen eines Motors genannt werden.
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Bekanntlich kann ein Ja-nein-Signal durch das Auftauchen oder Verschwinden
eines Signals von bestimmter Frequenz und die Messung durch ein Signal mit einer
Frequenz, die sich mit der zu messenden Größe ändert, übertragen werden. Die Messung
kann übrigens- durch eine Gruppe von Ja-nein-Signalen zum Ausdruck gebracht werden,
wenn es genügt, die Schwellenwerte fernanzuzeigen.
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In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform überträgt die Übertragungsvorrichtung
gemäß der Erfindung nur die Information von einer einzigen Arbeitsstelle. Diese
Informationen wurden aus Gründen der Vereinfachung auf eine Messung und zwei Ja-nein-Signale
reduziert.
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Die Vorrichtung umfaßt zwei Oszillatoren 4 und 5,
die
Signale mit unterschiedlichen Frequenzen liefern, welche viel höher sind als die
Frequenz des durch einen Transformator 7 gespeisten Netzes. Diese Oszillatoren von
bekannter Bauart sind an zwei Phasen 1 und 2 des Netzes über Filter angeschlossen,
die auf die Frequenz des Oszillators abgestimmt sind und die durch zwei Kapazitäten
8, 9 und 11, 12 gebildet werden, die mit einer Selbstinduktionsspule 10, 13
in Reihe geschaltet sind. Ein Schalter 36 verursacht bei der Schließung die Ingangsetzung
eines Oszillators 4. Der Oszillator 5
arbeitet, sobald der Teil des
Netzes, an dem er angeschlossen ist, unter Spannung steht. Ein Oszillator 6 von
bekannter Bauart liefert ein Signal, dessen Frequenz eine Funktion aus dem Wert
der zu messenden Größe ist. Das Frequenzband des Oszillators 6 liegt zwischen zwei
äußersten Frequenzen f 1 und f 2 und befindet- sich außerhalb des Frequenzbandes,
das von den Oszillatoren 4 und 5 gebildet wird. Der Anschluß des Oszillators
6 an die beiden Phasen 1 und 2 des Netzes erfolgt mittels Kapazitäten
14 und 15 und mittels einer in Reihe geschalteten Selbstinduktionsspule 16. Die
Verbindung zwischen dem vom Transformator 7 gespeisten Netz und der Telephonleitung
erfolgt mittels eines Verstärkers 17, der an den beiden Phasen 1 und 2 des Netzes
durch zwei Kapazitäten 18 und 19 und an den beiden Drähten der Telephonleitung 49
durch zwei Kapazitäten - 20 - und -21- angeschlossen ist: -Der Fi#equerizlz#?-ech
dieses Verstärkers. liegt :zwischen den äußersten, von allen an =den Phasen 1 und
2 angeschlossenen Oszillatoren ausgesendeten Frequenzen. _. .
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Am: anderen Ende der Telephönleitüng `befindet sich ein Tiefpaßfilter-
"22, das nur die`-für die. =Telephonverbindungen nützlichen Frequenzen durchläßt.
Ein Verstärker 23 ist an den zwei Drähten der Telep'honleitung 1 durch zwei Kondensatoren
24 und 25 angeschlossen. Der Frequenzumfang dieses Verstärkers liegt zwischen den
äußersten, auf die Telephonleitung durch den Verstärker 17 übertragenen Frequenzen.
Filter 27 und 28 sind am Ausgang des Verstärkers 17 angeschlossen. Sie- lassen nur
ein sehr schmales Frequenzband passieren, und ihre Minimaldämpfung entspricht jeweils
den von den Oszillatoren 4 und 5 ausgesendeten Frequenzen. An den Klemmen dieser
Filter ist entweder ein Relais 29, 30,
wie es in der Figur dargestellt ist,
oder ein elektronischer Auslöser angeschlossen. Die Erregung des Relais 29, 30 verursacht
die Schließung eines Kontaktes 33, 34, der mit einer Lampe 31, 32 und einer Speisung
37 in Reihe geschaltet ist.
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Bei einer weiteren Ausführung sind die Ausgänge der Filter 27 und
28 an Registriergeräte angeschlossen.
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Ein Filter 26 ist auch am Ausgang des Verstärkers 23 angeschlossen.
Es hat einen Frequenzumfang, der gleich dem vom Oszillator 6 ausgesendeten Frequenzband
ist. Der Ausgang des Filters 26 ist an einen registrierenden oder nicht registrierenden
Frequenzmesser 35 angeschlossen, der für die Einheiten der vom Oszillator 6 übertragenen
Messung geeicht ist.
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Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird der
Schalter 36 geschlossen, so liefert der Oszillator 4 ein Frequenzsignal f 3. Ebenso
liefert der Oszillator 5, wenn der Teil des Netzes, an dem er angeschlossen ist,
unter Spannung gesetzt wird, ein Signal f4. Der Oszillator 6 liefert ein Signal,
dessen Frequenz je nach dem Wert der zu messenden Größe zwischen f 1 und f 2 liegt.
Alle diese Frequenzen werden bis zum Transformator 7 durch die Leitungen der beiden
Phasen 1 und 2 übertragen. Diese Übertragung erfolgt natürlich mit einer durch die
Leitung und durch die verschiedenen an diese Leitung angeschlossenen Geräte verursachten
Dämpfung. Die Selbstinduktionsspule und die Kapazitäten, die am Ausgang jedes Oszillators
4, 5, 6 angeordnet sind, bilden einen Kreis, der für die von den anderen Oszillatoren
ausgesendeten Frequenzen eine große Impedanz hat. Es findet also kein Fluß zwischen
den verschiedenen Oszillatoren statt. Der Verstärker 17, der die von den Oszillatoren
4, 5 und 6 ausgesendeten Signale aufnimmt, verstärkt diese und leitet sie in die
Telephonleitung 49. Diese Signale können sich nicht weiter als bis zum Filter
22, das- ihren Durchgang verhindert, fortpflanzen. - Sie werden dagegen vom Verstärker
23 verstärkt und durch die Filter 26, 27 und 28 entweder zum Frequenzlnesser 35
oder zu den beiden Relais (oder Registriervorrichtungen) 29 und 30 geleitet. Der
Frequenzmesser zeigt direkt den Wert der zu messenden Größe an, die der erhaltenen
Frequenz entspricht. Die Relais 29 und 30 werden erregt, wenn die Oszillätoren 4
und 5 arbeiten, Lind ihr Kontakt verursacht z. B: das -Aufleuchten einer Lampe 31,
32.. Sind anstatt der Relais 29 und 30
Regiuriervorrichtungen vorhanden,
so, zeigt :der Schreiber während . der ganzen Zeit; in der. die Oxzillatoren 4 und
5 arbeiten, eine Abweichung an. ;. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform
ermöglicht die Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung die aufeinanderfolgende
Übertragung von Informationen in mehreren Telephonleitungen.
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Die verschiedenen Paare, die ein Telephonkabel bilden, haben eine.
induktive und kapazitive Kopplung, die um so merklicher ist, je höher die Frequenz
der übertragenen Signale ist. Wenn man in den Fernsprechpaaren Signale von verschiedenen
Arbeitsstellen mit einem identischen Frequenzband übertragen wollte, so wäre man
nicht sicher, daß die an den Empfängern erhaltenen Signale tatsächlich von den Oszillatoren
stammen würden, die auf dem Paar senden, an das sie angeschlossen sind. Um diesen
Nachteil zu vermeiden, wurde eine Folgevorrichtung entwickelt. durch die eine Verwechslung
ausgeschlossen wird, weil die auf die entsprechenden Empfänger abgestimmten Oszillatoren
nur während der Zeit senden, in der sie befragt werden, und diese Befragung erfolgt
für die verschiedenen Paare, die das Kabel bilden, nacheinander.
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Aus Gründen der Klarheit umfaßt die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung
nur zwei Fernsprechpaare 49 und 49a, von denen jede zwei Ja-nein-Signale
und eine Messung überträgt, die von zwei Arbeitsstellen A und B kommen.
Das Prinzip würde gleichermaßen angewendet werden, wenn n Arbeitsstellen und k Informationen
pro Arbeitsstelle vorhanden wären.
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Die beiden Oszillatoren 4 und 5 der Arbeitsstelle A haben jeweils
die gleiche Frequenz wie die Oszillatoren 4a und 5a der Arbeitsstelle B,
der Oszillator 6 mit variabler Frequenz hat das gleiche Frequenzband wie der Oszillator
6a.
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Die jeweiligen Verbindungen zwischen den Netzen der Arbeitsstellen
A und B mit den Telephonleitungen 49 und 49a kommen durch identische
Verstärker 17 und 17a zustande.
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In der Empfangsstation ist auf jeder Leitung ein Tiefpaßfilter 22,
22a angebracht, das es verhindert; daß sich die ausgesendeten Signale auf dem restlichen
Telephonnetz weiter ausbreiten.
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Der Verstärker 23 ist mit seiner Eingangsklemme 50 an die Drähte 37
(des Paares 49) und 37a (des Paares 49 a) über die Kapazitäten
24 und 24 a angeschlossen. Seine andere Eingangsklemme
51 ist durch die Kapazität 25 und den Umschalter 41 entweder am Draht 38 des Paares
49 angeschlossen, wenn der Schiebekontakt des Umschalters 41 am Kontakt
42 anliegt, oder am Draht 38a des Paares 49a, wenn der Schiebekontakt
von 41 am Kontakt 42a anliegt. Die Ausgangsklemmen des Verstärkers 23 sind
an die Filter 26, 27, 28 angeschlossen. Die Filter 26 und 27 haben
einen sehr schmalen Durchlaßbereich, dessen Minimaldämpfung der jeweils von den
Oszillatoren 4, 4 a und 5, 5 a ausgesendeten Frequenz entspricht. Das Filter 28
hat einen Durchlaßbereich, der zu dem von den Oszillatoren 6 und 6 a ausgesendeten
Frequenzband identisch ist. Eine gemeinsame Klemme 65 von zwei registrierenden Voltmetern
29 und 29 a ist an die Klemme 54 des Filters 26 angeschlossen. Die Klemme 55 dieses
gleichen Filters ist entweder an die Klemme 66 des Registriergeräts 29 angeschlossen,
wenn der Schiebekontakt eines Umschalters 43 am Kontakt 44 anliegt, oder sie ist
finit ,der Klemme .66a. des Registriergeräts-;29a verbunden, wenn der. Schiebekontakt
am Kontakt 44a anliegt. Gleichermaßen- sind die Ausgangsklemmen des Filters 27 entwqder
an die Klemmen des Registriergef4ts 3,0 oje, . an die Klemmen des Registriergeräts
30a, angesqhlqssen, je nachdem,: ob der Schiebekontakt eines; L-Imschalters
45 am Kontakt 46 oder am Kontakt 46a anliegt;,die Klemmen 58 und 59 des Filters
28 sind entweder mit den Klemmen eines registrierenden, Frequenzmessers 35 oder
mit den Klemmen eines Frequer3zmessers 35a verbunden, je nachdem, ob der Schiebekontakt
eines Umschalters 47 an den Kontakten 48 oder 48a anliegt. Die Voltmeter
30 und 30a haben eine gemeinsame Klemme 67, und die Frequenzmesser 35 und
35a haben eine gemeinsame Klemme 69.
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Die vier Umschalter 41, 43, 45, 47 sind auf ein und derselben Achse
befestigt, so daß sich, wenn der Schiebekontakt des Umschalters 41 im Kontakt
42
anliegt, die Schiebekontakte der Umschalter 43, 45 und 47 jeweils an den
Kontakten 44, 46 und 48 befinden und, wenn der Schiebekontakt des Umschalters 41
am Kontakt 42a anliegt, die Schiebekontakte der Umschalter 43, 45 und 47 jeweils
an den Kontakten 44a, 46a und 48a anliegen. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Antriebsvorrichtung ermöglicht es, abwechselnd alle Umschalter von einem Kontakt
zum anderen gelangen zu lassen.
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Ein Oszillator 60, der eine Frequenz f. liefext,die sich von den Frequenzen,
die von den Paaren 49 und 49a übertragen werden können, unterscheidet, ist mit einer
seiner Klemmen an die Klemme 50 des Verstärkers 23 und mit der anderen Klemme
an den Schiebekontakt des Umschalters 41 über eine Kapazität 61 angeschlossen.
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Ein Filter 62, 62a, der auf die vom Oszillator 60 gelieferte
Frequenz abgestimmt ist und der das Dämpfungsminimum für diese Frequenz aufweist,
ist mittels zweier Kapazitäten 63, 63a und 64, 64n an jeder Arbeitsstelle
A, B an das Fernsprechpaar: 49, 49a angeschlossen, das zu dieser Arbeitsstelle
führt. Der Ausgang des Filters 62, 62a ist so mit dem Verstärker 17, 17a verbunden,
daß dieser nur die vom Netz kommenden Informationen durchläßt, wenn er das von 62,
62a gelieferte Signal erhält.
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Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Befinden
sich die Schiebekontakte der Umschalter 41, 43, 45 und 47 jeweils an den Kontakten
42, 44, 46 und 48, so schickt der Oszillator 60 ein Signal mit der Frequenz fa in
das Fernsprechpaar 49. Dieses vom Filter 62 gefilterte Signal verursacht
die Auslösung des Verstärkers 17, und alle die von den Oszillatoren 4, 5 und 6 kommenden
Signale werden in das Paar 49 gesandt. Diese vom Verstärker 23 verstärkten
Signale werden durch die Filter 26, 27 und 28 und durch die Umschalter 43, 45 und
47 jeweils zu den registrierenden Voltmetern 29 und 30 und zu dem registrierenden
Frequenzmesser 35 geschickt. Gemäß demselben Vorgang werden die von 4a, 5 a
und 6 a ausgesendeten Signale, wenn die Umschalter 41, 43, 45 und
47 jeweils an den Kontakten 42a, 44a, 46a und 48a anliegen,
zu den registrierenden Voltmetern 29a und 30a und zum registrierenden Frequenzmesser
35a gesendet.
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Wie weiter oben erwähnt, wurde nur der Fall betrachtet, bei dem zwei
Fernsprechpaare und drei durch jedes dieser Paare übertragene Informationen
vorhanden
waren. Wäre die Zahl der Paare n- und die Zahl der pro Paar übermittelten Informationen
k, so hätte man an der Empfangsstation einen Oszillator 60, einen Umschalter 41,
einen Verstärker 23, k am Ausgang dieses Verstärkers angeschlossene Filter (ebenso
viele wie die Anzahl der pro Paar übertragenen Informationen) und einen Umschalter
am Ausgang von jedem dieser Filter. Jeder Umschalter und der Umschalter
41 würden n Kontakte (ebenso viele wie Fernsprechpaare) umfassen. Jedem dieser
Kontakte entspräche entweder ein registrierendes Voltmeter für die Ja-nein-Signale
oder ein registrierender Frequenzmesser für die Messungen.
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Jede Arbeitsstelle wäre mit k Oszillatoren, einem Leitungsverstärker
am Fernsprechpaar und einem auf die Frequenz des Oszillators 60 abgestimmten Filter
ausgestattet.
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Diese Vorrichtung hat, wie bereits erwähnt, den Vorteil, das Risiko
eines Irrtums zu verringern, der durch die gleichzeitige Aussendung von Signalen
mit identischer Frequenz auf verschiedenen Fernsprechpaaren zustande kommen würde.
Sie ermöglicht außerdem die Übertragung einer großen Anzahl von Informationen
(k . n), verlangt jedoch nur ein Minimum an Material. Die Periodizität der
Anlegung des Signals an die Registriergeräte hängt natürlich von der Drehzahl des
Umschalters ab. Diese Drehzahl, die vor allem eine Funktion tlei Trägheit der Registriergeräte
ist (die Zeitkontstante des Filters 62, 62a und des Verstärkers 26, 26a
ist gering), kann in der Größenordnung von 30 Sekunden für dreißig Fernsprechpaare
sein. überträgt man zwanzig Signale pro Fernsprechpaar, so können also sechshundert
Informationen in einer halben Minute erhalten werden.