DE1296674B

DE1296674B - Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieuebertragung nach dem Resonanzuebertragungsprinzip zwischen Filtern ungleicher Bandbreite in einem Zeitmultiplexsystem

Info

Publication number: DE1296674B
Application number: DEP1762421.4A
Authority: DE
Inventors: Carl David Rockville Thr Avers
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1969-06-04
Also published as: JPS4529606B1; GB1207252A; FR1579073A; US3519747A; CA932085A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung das am Einspeisungseingang des Breitband-Tiefpaß-

zur impulsweisen Energieübertragung nach dem filters angelegte Signal beliebig auf eine oder mehrere

Resonanzübertragungsprinzip zwischen Filtern un- Ausgangsleitungen verteilt werden kann,

gleicher Bandbreite in einem Zeitmultiplexsystem, In diesem Zusammenhang wird auf die franzömit einer Anzahl Eingangsleitungen, welche über 5 sische Patentschrift 1 325 965 verwiesen, welche sich

Eingangsfilter und Abtastschalter an eine Multiplex- auf ein Zeitmultiplexsystem mit Resonanzübertra-

leitung angeschlossen sind, die über weitere Abtast- gung bezieht. Zur Übertragung von Signalen mit er-

schalter und Ausgangsfilter mit Ausgangsleitungen höhter Bandbreite wird in dieser Patentschrift eine

verbunden ist und wobei ein breitbandiges Filter mit Erhöhung der Abtastrate vorgeschlagen. Das an den mehreren anderen Filtern verbunden ist. io Frequenzbereich des Eingangssignals angepaßte Ein-

Der Zweck einer derartigen Schaltungsanordnung gangs-Tiefpaßfilter wird hierzu während einer Multi-

ist es, über eine gemeinsame Leitung Nachrichten plexperiode nicht einmal, sondern mehrere Male ab-

von mehreren Eingangsleitungen nach mehreren getastet und die Eingangsamplitude in ebenso vielen

Ausgangsleitungen übertragen zu können. Tiefpaßspeichern gespeichert. Diese Tiefpaßfilter

Es findet sich bereits ein Vorschlag für eine Schal- 15 werden hierauf zu beliebigen Abtastzeitpunkten mit tungsanordnung der genannten Art in einer früheren der Multiplexleitung verbunden. Zum Empfang des Patentanmeldung (P 15 37 767.0). Die Technik der Signals ist eine ähnliche Anordnung vorgesehen, Resonanzübertragung ist im IBM-Technical Dis- welche also die Signale mehrerer Empfangs-Tiefpaßclosure Bulletin, Bd. 6, Nr. 1, Juni 1963, S. 43 und 44, filter in ein ausgangsseitiges Tiefpaßfilter kombiniert, beschrieben. Das Signal wird hierbei zwischen zwei 20 Die gleiche Aufgabe, nämlich ein Signal erhöhter durch einen Schalter verbundene Filter übertragen. Bandbreite zu übertragen, wird auch in der deut-Das Eingangssignal wird an das Eingangsfilter an- sehen Patentschrift 1121125 gelöst. Auch in dieser gelegt, wobei sich der Schalter im offenen Zustand Patentschrift wird zur Lösung dieser Aufgabe die befindet. Das Eingangsfilter weist einen Schwing- Abtastrate, zumindest für den Eingangskanal mit erkreis auf, und der Kondensator dieses Kreises wird 35 höhter Bandbreite, erhöht. Die letztgenannte Patentwährend dieser Zeit vom Eingangssignal geladen. schrift macht jedoch nicht vom Prinzip der Reso-Sobald der Kondensator auf die Amplitude des Ein- nanzübertragung Gebrauch.

gangssignals geladen ist, wird der Schalter ge- Im Gegensatz zu den beiden letztgenannten Pa-

schlossen. Der Kondensator entlädt sich hierauf über tentschriften betrifft die vorliegende Erfindung jedoch

den Schalter, und ein Strom fließt in den Schwing- 30 nicht die Übertragung eines Signals mit erhöhter

kreis des Ausgangsfilters. Der Kondensator dieses Bandbreite.

Schwingkreises im Ausgangsfilter übernimmt hier- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindurch die vollständige Ladung des Kondensators des dung gestattet es, mehrere Leitungen zu einer Konfe-Eingangsfilters. Da der Kondensator des Ausgangs- renzschaltung zusammenzuschließen. Diese vorteilfilters zum Zeitpunkt des Schließens des Schalters 35 hafte Ausgestaltung besteht aus Konferenzleitungen, gerade voll entladen war, findet eine einseitige Energie- welche den Ausgang der Multiplexleitung über einen Übertragung vom Eingang zum Ausgang statt, wobei Abtastschalter, ein breitbandiges Tiefpaßfilter, ein die vollständige Signalenergie vom Eingang zum Aus- Tiefpaßfilter, einen Verstärker, ein weiteres breitgang übertragen wird. Hierauf wird der Schalter bandiges Tiefpaßfilter und einen weiteren Abtastwieder geöffnet, und der Kondensator im Eingangs- 40 schalter mit dem Eingang der Multiplexleitung verschwingkreis lädt sich aufs neue, während der Kon- binden.

densator im Ausgangsschwingkreis sich nun über das In diesem Zusammenhang wird noch auf die deut-Ausgangsfilter entlädt. Die Technik der Resonanz- sehe Patentschrift 1207 971 verwiesen, in der eine Übertragung ermöglicht also eine nahezu verlustfreie Konferenzschaltung für eine Mehrzahl von Fem-Signalübertragung. Die angeführte Schaltungsanord- 45 Sprechteilnehmern unter Verwendung einer Zeitnung gestattet es jedoch nicht, mehrere Leitungen zu multiplexschaltung beschrieben ist. Diese Konferenzeiner Konferenzschaltung zusammenzuschließen. schaltung ist jedoch sehr aufwendig und mit Signal-Auch ist keine Möglichkeit vorhanden, zu Steue- Verlusten behaftet.

rungs- oder Überwachungszwecken ein Signal ein- Der mit der Erfindnung erzielte technische Fortzuspeisen, ohne die übrige Arbeitsweise des Systems 50 schritt besteht darin, daß nunmehr von den bezu beeinträchtigen. kannten Vorteilen der Resonanzübertragung auch Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer Signaleingabe- und Konferenzschaltung in einer Schaltungsanordnung der obengenannten der beschriebenen Art Gebrauch gemacht werden Art eine Signaleingabeschaltung vorzusehen, welche kann.

Signale von einer oder mehreren Quellen empfangen 55 Die vorliegende Erfindunng wird im folgenden an

und mehrere Ausgänge speisen kann. Hand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnun-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch gen näher erläutert. Es zeigt

ein breitbandiges Tiefpaßfilter, welches über einen F i g. 1 eine grundlegende Darstellung der in der

Abtastschalter mit dem Eingang der Multiplexleitung Erfindung verwendeten Resonanz-Ubertragungsschal-

verbunden ist, wobei der Durchlaßbereich des Filters 60 tung,

X-mal so groß ist wie der Durchlaßbereich der Filter F i g. 2 eine Darstellung der Signal- oder Tonein-

in den Eingangs- und Ausgangsleitungen und X gäbe in ein integriertes Zeitmultiplex-Frequenzmulti-

gleich ist der Anzahl der innerhalb der Multiplex- plex-System,

periode verfügbaren Zeitschlitze und der Abtast- F i g. 3 eine Darstellung einer Konferenzschaltung,

schalter maximal mit der Z-fachen Frequenz der 65 die mit der in F i g. 2 gezeigten Eingabetechnik ar-

übrigen Abtastschalter arbeitet, und seine Schlie- beitet, und

ßungszeiten derart auf die den Ausgangsleitungen Fig. 4a bis 4e schaubildlich die Information für

zugeordneten Zeitschlitze abgestimmt werden, daß die in F i g. 3 gezeigte Konferenzschaltung.

Resonanzübertragung
zwischen Filtern unterschiedlicher Bandbreite

F i g. 1 zeigt eine Darstellung der Grundschaltung für Resonanzübertragung zwischen Filtern unterschiedlicher Bandbreite, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, enthält die in der Erfindung verwendete Resonanzübertragungsschaltung ein verlustfreies Eingangsfilter 10, einen Abtastschalter 15 und ein verlustfreies Ausgangsfilter 12. Jedes Filter kann eine andere Bandbreite haben und ist in F i g. 1 als Bandpaßfilter dargestellt, kann jedoch auch ein Tiefpaßfilter sein. Eine Signalquelle e_G(t) mit dem Innenwiderstand R₀ ist an den Eingang 1 des Filters 10 angeschlossen. Der Ausgang 2 des Eingangsfilters ist über die Induktivität L mit einer Seite des Abtastschalters 15 verbunden. Die andere Seite des Abtastschalters ist über die Induktivität L' mit dem Eingang 4 des Ausgangsfilters 12 verbunden. Der Ausgang 5 des Ausgangsfilters ist an den Lastwiderstand R_L angeschlossen. Der Abtastschalter 15 wird periodisch mit der Abtastfrequenz /_s betätigt. Für die Filter der Resonanzübertragungsschaltung sind gewisse konstruktive Überlegungen zu berücksichtigen. Im besonderen müssen Bandbreite und Lage des Paßbandes jedes Filters so sein, daß W = mf_s/2 ist und die obere Grenzfrequenz des Paßbandes

η ■ mfg/2,

(D

wobei W die Bandbreite des Filters, m und η positive ganze Zahlen sind. Die Wahl von η in Gleichung (1) bestimmt den Ort des Filters auf der Frequenzachse, und die Wahl von m bestimmt seine Bandbreite. Wenn z. B. m = 1 und η = 1 ist, handelt es sich um ein Tiefpaßfilter mit einer Bandbreite von /₂/2 Hz von 0 bis /_s/2Hz. Wenn η = 1 ist, handelt es sich um ein Tiefpaßfilter, ist η größer als 1, um ein Bandpaßfilter.

Es kann gezeigt werden, daß die obigen Einschränkungen in Bandbreite und Lage des Filters sicherstellen, daß die richtigen Anfangsbedingungen eingehalten werden, d. h., wenn die Filter im Resonanzbetrieb laufen, wie in Fig. 1, durchläuft die Spannung am Eingang des Ausgangsfilters immer den Nullpunkt in den Abtastmomenten l/m/_s, 2/m/_s usw., und die Spannung am Ausgang des Eingangsfilters ist in diesen Prüfmomenten immer gleich der Eingangsspannung. Außerdem sollten die Impedanzen folgenden Bedingungen genügen:

_ , . \R₁e~^lcoto im Durchlaßbereich . .
Z,- (Jw) = (2)

⁴⁵ [θ außerhalb

wobei Z₄₅ Qw) = E₅ Qw/I₁ Qw), und ί₀ ist die
Filter-Phasenkonstante. Außerdem ist

Z₂. (/ω) =
²¹

(3)

|/?„e-'^oWo im Durchlaßbereich
[0 außerhalb

wobei Z₂₁ Qw) = E₁ Qw)Ih Qw).

C kann gleich C sein, und R₀ kann gleich R_L sein oder nicht. Für eine ideale verlustlose Resonanzübertragung zwischen den Filtern sollte MR₀ gleich M'R_L sein, wobei M der Wert für m für das Eingangsfilter und M' der Wert für das Ausgangsfilter ist. Es kann jedoch gezeigt werden, daß bei einem geringfügigen Unterschied zwischen MR₀ und M'R_L der Verlust in der Übertragungsenergie nicht erheblich ist, so daß die Einstellung von MR₀ auf eine Gleichheit mit M'R_L nicht sehr kritisch ist.

Der Energiespeicher jedes Filters ist im Betrieb anfangs vollkommen entladen. Ein von einer Signalquelle e_G (t) hereinkommendes Informationssignal läuft vom Eingang 1 zum Ausgang 2 des Eingangsfilters 10. Das Signal wird durch den Schalter 15 mit der Frequenz /_s abgetastet und dadurch auf die

ίο Energiespeicherschaltung des Ausgangsfilters einmal während jedes Abtastzyklus l//_s übertragen. Während eines Abtastzyklus wird der Schalter 15 offengehalten, bis das hereinkommende Informationssignal den Energiespeicher im Eingangsfilter geladen hat.

Genau in dem Moment, wo der Energiespeicher des Eingangsfilters ganz geladen ist, wird der Schalter 15 für eine Zeit τ geschlossen. Während dieser Zeit entlädt sich der Energiespeicher des Eingangsfilters über den Schalter 15, und ein Strom fließt in der

ao Resonanz-Übertragungsschaltung in Richtung des Ausgangsfilters. Die Energiespeicherschaltung des Ausgangsfilters nimmt dann die Ladung vom Energiespeicher des Eingangsfilters auf, und da zum Schließzeitpunkt des Schalters der Energiespeicher des

as Eingangsfilters ganz geladen und der Energiespeicher des Ausgangsfilters ganz entladen war, fließt die Energie vollständig in nur einer Richtung, d. h. von der Eingangsseite zur Ausgangsseite. Hier liegt also eine vollständige und theoretisch verlustlose Energieübertragung vom Eingangsfilter mit einer ersten Bandbreite zum Ausgangsfilter mit einer unterschiedlichen zweiten Bandbreite vor. Nachdem die Energieübertragung stattgefunden hat, wird der Schalter geöffnet. Der Energiespeicher im Eingangsfilter wird jetzt neu geladen, während der Energiespeicher des Ausgangsfilters sich in irgendeine Benutzerschaltung entlädt und der Abtastzyklus von vorn wieder beginnt. Somit wird das hereinkommende Informationssignal direkt von einem Filter auf ein anderes Filter mit unterschiedlicher Bandbreite übertragen.

Beschreibung der Signaleingabeschaltung

In F i g. 2 ist eine Schaltung für die Einspeisung eines Steuersignals oder eines Tonsignals in ein integriertes Zeitmultiplex-Frequenzmultiplex-Übertragungssystem dargestellt. Dieses Grundübertragungssystem selbst enthält lokale Ein- und Ausgangsleitungen sowie Ein- und Ausgangskanäle zur Fernübertragung. In einem derartigen System ist die Eingabemöglichkeit für ein Steuersignal erwünscht. Ein Steuersignalverfahren arbeitet mit der Eingabe eines Tones von 2600 Hz in alle abgehenden Leitungen und Kanäle. Das Vorliegen oder Fehlen dieses Tones wird zur Übertragung von Informationen nach einer festgelegten Form benutzt. Für die örtlichen Leitungen übernimmt dieser Ton außerdem gewisse Steuerfunktionen. Außerdem müssen bestimmte Kombinationen von anderen Tönen zur Übertragung von Angaben wie z. B. »besetzt« oder »Vor-Eingabe« oder zur Adressierung in die Ausgangsleitungen gegeben werden. Alle diese Töne liegen innerhalb der Bandbreite. Zur Illustration dieser Signaleingabetechnik ist zu berücksichtigen, daß die Eingabe eines Tones, z. B. eines 2600-Hz-Tones, in jede mögliche Kombination von Ausgangsleitungen und -kanälen erwünscht ist.

In der F i g. 2 sind die Eingangsleitungen 101, 103 und 105 mit den Eingangs-Tiefpaßfiltern 107, 109

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und 111 verbunden. Jedes Tiefpaßfilter ist an einen gangsleitungen auf einer Zeitmultiplexbasis ver-Resonanzübertragungsschalter 113, 115 und 117 sorgen, so daß das Zeitmultiplexintervall 1/Xf_s sein angeschlossen, deren Ausgänge zusammen an der muß. Anders ausgedrückt muß die höchste Abtastzeitgeteilten Hauptleitung 177 hängen. Die Eingangs- frequenz des an dieses Filter angeschlossenen Schalkanäle 141, 143 und 145 sind an die Bandpaßfilter 5 ters X ■ f_s sein. Die Periodendauer für das System 147, 149 und 151 angeschlossen, die ihrerseits mit ist definiert als Γ = l//_s. Während dieser Zeiteinheit den entsprechenden Resonanzübertragungsschaltern hat das Filter 183 die Möglichkeit, alle Ausgangs- 153, 155 und 157 in Verbindung stehen. Der Aus- leitungen und Kanäle zu speisen. Der Signaleingabegang dieser Schalter ist ebenfalls zusammen an die schalter 185 kann während eines Zeitspaltes nach zeitgeteilte Hauptleitung 177 angeschlossen. Auf der io Bedarf für alle oder eine bestimmte Ausgangsleitung Ausgangsseite ist die Hauptleitung 177 an die Reso- geschlossen werden,
nanzübertragungsschalter 119, 121 und 123 ange- ... · ·, ~· ,· , ,,
schlossen. Jeder Schalter ist wieder mit dem ent- Arbeitsweise der Signaleingabeschaltung

sprechenden Ausgangs-Tiefpaßfilter 125,127und 129 Das in Fig. 2 gezeigte System hat die folgenden verbunden, die ihrerseits wieder an die entsprechen- 15 grundlegenden Schaltmöglichkeiten: Von Ortsleitung den örtlichen Ausgangsleitungen 131, 133 und 135 zu Ortsleitung, von Ortsleitung auf Fernleitung, von angeschlossen sind. Die zeitgeteilte Hauptleitung 177 Fernleitung auf Ortsleitung und von Fernleitung auf ist außerdem an die Resonanzübertragungsschalter Fernleitung. In allen diesen Fällen verläuft der 159, 161 und 163 angeschlossen, die mit den ent- Schaltweg der Resonanzübertragung zwischen 4 kHz sprechenden Ausgangs-Bandpaßfiltern 165, 167 und ao Einseitenbandfiltern über einen Schalter. Die Aus- 169 verbunden sind, welche zu den Ausgangskanälen gangsschalter 119,121, 123, 159, 161, 163 schließen 171, 173 und 175 führen. in einer festen Reihenfolge der Zeitspalten mit einer Außerdem gehört zu dem System die Toneingabe- Frequenz von /_s. Die Eingangsschalter 113,115,117, leitung 181, die mit dem breitbandigen Tiefpaßfilter 153, 155, 157 sowie der Signaleingabeschalter 185 183 verbunden ist, das seinerseits wieder an den 25 schließen entsprechend der gewünschten Verbindung Resonanzübertragungsschalter 185 angeschlossen ist. durch richtige Anpassung der Zeitspalten. Sinngemäß Der Schalter 185 ist mit der zeitgeteilten Haupt- werden die Eingänge der Fernleitungseingangsfilter leitung 177 verbunden. Bei jedem Eingangs-Tiefpaß- und die Ausgänge der Fernleitungsausgangsfilter zufilter 107,109 und 111 ist m auf 1 eingestellt, so daß sammengeschaltet. Sobald ein Fernleitungsfilter in die Bandbreite für jedes Filter von 0 bis /_s/2 Hz 30 den Schaltprozeß verwickelt ist, wird die Nachricht reicht. Für jedes Ausgangs-Tiefpaßfilter 125, 127 durch Frequenzteilungsmultiplex oder -demultiplex und 129 in den Ortsausgangsleitungen ist m ebenfalls übertragen. Durch diese Systemintegration werden auf 1 gesetzt, so daß ihr Wert für η gleich 1 ist, die abgehenden Fernleitungskanäle zu einem Freda es sich um Tiefpaßfilter handelt. Somit haben sie quenzteilungs-Multiplexsignal vervielfacht, und das dieselbe Bandbreite und dieselben Paßbänder wie 35 hereinkommende Frequenzteilungs-Multiplexsignal die Filter auf den Eingangsortsleitungen. Alle Schal- wird auf die verschiedenen Kanäle aufgeteilt. Dafür ter schließen mit einer Frequenz /_s = 4 kHz für das folgendes Beispiel:

vorliegende Beispiel. Somit reichen die Seitenband- Eine hereinkommende Nachricht wird empfangen Tiefpaßfilter für das Signal auf der Eingangs- und und auf einen verfügbaren Eingangskanal 141, 143, Ausgangsleitung von 0 bis 4 kHz. Die Einseitenband- 40 145 geschaltet. Um einen dieser Eingangskanäle zu Bandpaßfilter in den Eingangs- und Ausgangskanälen schalten, wird eines der Filter auf der Eingangsseite bestreichen normalerweise einen Bereich von 60 bis der Schalteinheit 107, 109, 111, 147, 149, 151 wahl-108 kHz, in Schlitten von 4 kHz. Bei jedem Band- weise auf einer Zeitmultiplexbasis mit einem der paßfilter ist m gleich 1, so daß die Bandbreite des Filter 125, 127, 129, 165, 167 und 169 verbunden. Eingangs-Bandpaßfilters im Kanal mit (N-1) /_s/2 45 Um in dieses Netzwerk einen Signalton einzugeben, bis N · /_s/2 und die Bandbreite des Ausgangs-Band- wird dieser Ton auf den Eingang 181 des Filters 183 paßfilters mit (N'-1) /_s/2 bis N' ■ f_s/2 ist. Für die gegeben, welches irgendeines der Ausgangsfilter auf Tiefpaßfilter ist N = N' — M = M' — 1; für die einer Zeitmultiplexbasis speist. Das Periodenintervall Bandpaß-Kanalfilter M — M' — 1 und N und N' ist T = l//_s. Wie bereits oben gesagt, durchläuft, sind ganze Zahlen, die von 16 bis 27 reichen, um 50 bedingt durch die Konstruktion der Filter, die Ausden Frequenzbereich von 60 bis 104 kHz in Gruppen schwingkurve jedes durch einen Impuls angeregten von 4 kHz unterteilen zu können. Außerdem soll für Ausgangsfilters den Nullpunkt in Intervallen von jedes Filter MR₀ = M'R_L gelten. Die Eingangs- l/wf_s, 2/mf_s, 3/mf_s usw., vorausgesetzt, daß m und η leitung und die Kanalfilter sollen konstruktionsgemäß positive, ganze Zahlen sind. Für das vorliegende von einer Quelle von R_G Ohm gespeist werden, d. h., 55 Beispiel wurden m und η für das Eingangs- bzw. die ideale Impedanzhöhe innerhalb des Eingangs- Ausgangsfilter mit dem Wert 1 festgesetzt. Für das bandes ist R₀. Die Ausgangsleitung und die Kanal- Signaleingabefilter 183 hat η den Wert 1 und m den filter sollen konstruktionsgemäß mit R_L Ohm abge- Wert X. Somit hat während eines Zeitabschnittes T schlossen sein, d. h., die ideale Impedanzhöhe inner- = l//_s das Eingabefilter 183 die Möglichkeit, alle halb der Bandbreite an den Ausgängen ist R_L. Da 60 Ausgangsleitungen und Kanäle zu speisen. Der Ein- M und M' für alle diese Filter 1 ist, muß R₀ = R_L gabeschalter 185 ist während des betreffenden Zeitsein, um die Forderung MR₀ = M'R_L zu erfüllen. Spaltes für eine oder alle Ausgangsleitungen ge-Die Bandbreite des Signaleingabefilters 183 ist schlossen, je nachdem, auf welche Leitungen) das X-mal so groß wie die Bandbreite der anderen Filter Signal gegeben werden soll.

des Systems, wobei X als die Zahl der im Zeitmulti- 65 Der Übertragungsweg für den eingegebenen Ton

plex verfügbaren Zeitspalten definiert ist. Mit anderen zu irgendeinem Ausgangsfilter ist einfach der in

Worten wird der WertM für das Filter 183 auf Z Fig. 1 gezeigte, wobei M für das Eingangsfilter X

gesetzt. Dieses Filter muß irgendeine oder alle Aus- ist und M für das Ausgangsfilter 1. Die Abtast-

geschwindigkeit für irgendeinen Ausgang ist /_s. Für werden zu einem zeitgeteilten Signal kombiniert und den Fall, daß das Eingabefilter alle ^-Ausgänge über die zeitgeteilte Hauptleitung 277, die Leitung speist, wird die ganze gespeicherte Energie über- 301 und über den Schalter 303 auf das Konferenztragen. Aufeinanderfolgende gleiche Energiequanten Breitbandfilter 305 übertragen. Der kleinste Multiwerden schrittweise von der Stromquelle abgezogen, 5 plexabstand wäre VX f_s, oder, anders ausgedrückt, in dem Maß, wie durch die Zeitspalten nacheinander die größte Multiplexgeschwindigkeit wäre X /_s. Der die verschiedenen Ausgangsleitungen und Kanäle Schalter 303 wird mit einer Geschwindigkeit von 131, 133, 135,171, 173, 175 verbunden werden. Die VX f_s betätigt. Entsprechend den beschriebenen Spannung für jeden Abtastmoment am Eingang eines Resonanzübertragungseigenschaften geht die Span-Leirungs- oder Kanalausgangsfilters, z. B. 120 des io nung am Eingang des Filters 305 durch den Null-Filters 125, ist dieselbe wie die durch Eingabe eines punkt am Ende des Multiplexintervalls VX /_s, wähgleichen Spannungssignals an einem normalen Lei- rend zu diesem Zeitpunkt das Eingangssignal einer tungseingang, z. B. Ortsleitung 101, erzeugte Span- Orts- oder Fernleitung eingegeben wird. Das heißt, nung. Diese Eigenschaft gestattet die Eingabe eines ein Signal von der Leitung 201 wird durch den Tonsignals in das System, ohne die Energiebilanz 15 Schalter 213 abgetastet, der gleichzeitig mit dem zu stören. Schalter 303 schließt. Somit wird der erste Impuls

auf das Konferenz-Breitbandfilter 305 gegeben. Dann

Genaue Beschreibung einer Konferenzschaltung schließt der Schalter 215, um das Signal von der

mit Signaleingabe durch Resonanzübertragung Leitung 203 abzutasten, VX f_s Sekunden, nachdem

zwischen Filtern ungleicher Bandbreite *° ^der Schalter 213 geschlossen hat. Der Schalter 303

schließt gleichzeitig mit dem Schalter 215. Die Ausin Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Konferenz- schwingkurve des ersten Impulses auf das Tiefpaßschaltung wiedergegeben. Die Ortsleitungen und filter 305 geht VX f_s Sekunden nach öffnen des Fernleitungen sind dieselben wie in Fig. 2 und Schalters 213 durch den Nullpunkt, so daß der werden hier deswegen nicht näher beschrieben. »5 Impuls vom Schalter 215 jetzt auf das Filter 305 Durch die Konferenzleitungen erhält das System die gegeben werden kann. Dieser Vorgang spielt sich Möglichkeit zur Konferenzschaltung. Jede Konfe- für alle Konferenzübertragungen in der Schaltung ab. renzleitung umfaßt drei Tiefpaßfilter, einen Verstär- Nachdem die Abtastproben verschiedener Leitungen ker und zwei Schalter. Die Konferenzschaltung 330 auf das Bandpaßfilter 305 übertragen wurden, wird enthält z. B. die Eingangsleitung 301, den Resonanz- 30 dieses Signal auf das Tiefpaßfilter 309 gegeben, für Übertragungsschalter 303, die Tiefpaßfilter 305 und das m = 1 ist, so daß seine Bandbreite f_s/2 beträgt. 309, den Verstärker 311, das Tiefpaßfilter 315 sowie Hinter diesem Filter liegt ein Verstärker 311, zum den Abtastschalter 317. Da alle Filter Tiefpaßfilter Ausgleich gewisser im folgenden beschriebener Versind, ist der Wert für η eines jeden Filters 1. Der luste. Das aus dem Verstärker kommende Grund-Wert für m für das Filter 309 ist 1, und der Wert 35 bandsignal wird auf den Eingang des Bandpaßfilters für die Filter 305 und 315 ist X, wobei X die Anzahl 315 gegeben, von wo es zeitvervielfacht auf die der Zeitspalten ist. In ähnlicher Weise umfaßt die Ausgangsfilter der Leitungen oder Kanäle in der Konferenzleitung 340 die Eingangsleitung 321, den Konferenzschaltung, z. B. 235, 271, 273, gegeben Schalter 323, die Tiefpaßfilter 325 und 329, den wird. Diese Vervielfachung vom Filter 315 über den Verstärker 331, das Tiefpaßfilter 335 und den Schal- 40 Schalter 317 zu den Ausgangsleitungen und -kanälen ter 337. Die Konferenzleitung 350 ist ähnlich zusam- in der Konferenzschaltung ist vergleichbar mit der mengesetzt. Die Konferenzleitungen laufen an den Signaleingabetechnik, die im Zusammenhang mit Abtastschaltern zu einem System zusammen. Die F i g. 2 beschrieben wurde. Im vorliegenden Fall hat Prüfschalter 317, 337 und 357 sind beispielsweise das Bandpaßfilter 315 die Bandbreite X · f_s/2, da es mit der Eingangsseite der zeitgeteilten Hauptleitung 45 Ausgangsleitungen oder -kanäle speisen muß, die 277 verbunden. Die Eingangs- und Ausgangsfilter eine Mindestzeittrennung von VX f_s haben. Aus 305, 325, 345 bzw. 315, 335, 355 der Konferenz- dieser Erklärung geht hervor, daß das Schließen der schaltung sind Breitbandfilter, da M = M' = X ist, Schalter an der Eingangsseite der Leitungen oder wobei X wie bisher die Anzahl der Zeitspalten be- Kanäle in der Konferenzschaltung (z. B. 213, 215, zeichnet. Daher ist die Bandbreite dieser Filter 50 217 in dieser Darstellung) mit den Zeitspalten für A"-mal so groß wie die der Leitungs- und Kanalfilter, das jeweilige Konferenz-Breitbandfilter 305 zusamfür welche M = M' = 1 ist. menfallen muß und daß weiterhin das Schließen des

Schalters 317 am Ausgang des Breitbandfilters 315

Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schaltung _{auf der} Eingangsseite abgestimmt werden muß auf

Eine Konferenzschaltung kann hergestellt werden 55 die den Ausgangsseiten der Leitungen oder Kanäle

durch Zeitmultiplexaufteilung der Eingangsseite der in der Konferenzschaltung (235, 271, 273 in diesem

zu einer Konferenzschaltung gehörenden Leitungen Beispiel) zugeordneten Zeitspalten. Dieser Vorgang

oder der Kanäle auf ein Konferenz-Breitband-Tief- kann gleichzeitig mit anderen Konferenzverbindun-

paßfilter auf der Ausgangsseite des Systems. Es wird gen von Leitungs- oder Kanalgruppen, die eine

z. B. angenommen, daß die Ortsleitungen 201, 203 60 weitere Konferenzschaltung, z. B. 340 oder 350, ver-

und 205 über die Konferenzschaltungen 330 mit den wenden, ausgeführt werden.

Ausgangsfernleitungen 271, 273 und 275 verbunden Die F i g. 4 a bis 4 e zeigen in Schaubildform gewerden sollen. Die Signale von den Sprechern auf wisse mit der Konferenzschaltung verbundene Ampliden Leitungen 201, 203 und 205 laufen über die tudenspektra. In diesen Figuren wird ein z. B. von entsprechenden Tiefpaßfilter 207, 209 und 211 und 65 der Leitung 201 kommendes Sprachsignal in seinem werden in einer gegebenen Reihenfolge durch die Lauf durch das System vom Eingang zum Ausgang Schalter 213, 215 und 217 mit einer Geschwindigkeit gezeigt. In F i g. 4 a ist eine angenommene Frequenzvon /_s abgetastet. Die Signale von diesen Schaltern verteilung für ein dauerndes Eingangssignal auf der

ίο

Leitung 201 gezeigt. Die Kurve erstreckt sich von bandfilter 305 in derselben Weise zeitvervielfacht und 0 bis zum Wert jJl Hz oder 4 kHz für die vorliegende verarbeitet wie das beschriebene Sprachsignal auf Darstellung. Nachdem das Signal durch das Ein- der Leitung 201. Jedes dieser Signale wird ebenfalls gangs-Tiefpaßfilter 207 gelaufen und vom Schalter auf alle Ausgangsleitungen und Kanäle verteilt, die 213 abgetastet ist, erweitert sich das Spektrum zu 5 einen Teil der Konferenzschaltung bilden.

Die genauere Energieverteilung ergibt sich, aus

gehend von der durchschnittlich von einer Stromquelle gezogenen Grundbandleistung, die

E a Qw)

Rr

Fig. 4c zu sehen ist, am Ausgang 306 des Konferenz-Breitbandfilters 305. Infolgedessen ist die Leistung in jedem Seitenband

(jco)

einer Reihe von oberen und unteren Seitenbändern, die sich entlang der Frequenzachse erstrecken, wobei jedes Seitenband übef /_s/2Hz reicht, wie in Fig. 4b dargestellt ist. In Fig. 4b sind alle Seitenbänder mit gleicher Amplitude dargestellt, da die Abtastbreite τ ίο im Vergleich zur Abtastperiode T = l//_s als sehr schmal angenommen wird. In jedem Seitenband wäre somit die gleiche Eaergie vorhanden. Wenn dieses Signal über eines der'Leitungs- oder Kanalfilter 225,

227, 229, 265, 267,, 269 geführt würde, wobei die 15 ist. Diese Gesamtleistung erscheint gleichmäßig verSchaltung mit einer verlustlosen Resonanzüber- _teii_{t m} den verschiedenen Seitenbändern, wie in tragung arbeitet, würde das Grundband wiedergewonnen werden und die gesamte Energie enthalten,
die auf die zahlreichen Bänder der Fig. 4b verteilt
ist. Für die vorliegende Konferenzschaltung läuft das 20
in Fig. 4b dargestellte Signal jedoch auf das Breitband-Konferenzfilter 305 über den Schalter 303, so
daß die gesamte Ausgangsenergie an Stelle der
Konzentration auf ein Grundband auf mehrere
Seitenbänder verteilt wird, die durch die Breite des 25
Filters 305 festgelegt sind, wie in F i g. 4 c zu sehen
ist. Da das Tiefpaßfilter 305 eine Bandbreite von
XjJl hat, läßt es die Seitenbänder von 0 bis XjJl
durch. Es ist zu beachten, daß das in F i g. 4 a gezeigte Grundband 301 auch als ein oberes, um die 30
Nullfrequenz zentriertes Seitenband betrachtet werden kann.

Nach Durchlaufen des Filters 305 wird das in Fig. 4c dargestellte Spektrum auf ein Tiefpaßfilter 309 in der Konferenzschaltung gegeben. Durch dieses 35 Filter werden alle Seitenbänder mit Ausnahme des Grundbandes abgetrennt, wie in F i g. 4 d zu sehen ist. Die Energie dieses aus dem Filter 309 austretenden Grundbandsignals ist HX des im Breitbandsignal

Da diese Leistung über einer Impedanz RJX entwickelt wird, ist die Spannung des Grundbandes

E₀(Jw)	2	*EBB (j ca)*
2	Rl

XR,

wobei E_bbQoj) die Spannung des Grundbandes ist,

Ebb (Jw) =

wurde, ist die Ausgangsleistung an einem der R_L

Rt

Dieses Grundbandsignal erscheint am Ausgang des

(Fig. 4c) enthaltenen Signals. Der hinter diesem 40 Tiefpaßfilters 309 und wird dann auf den Verstärker Filter liegende Verstärker gleicht diese Differenz 311 gegeben, der das Signal um den Faktor 2 versowie den normalen 3-db-Verlust auf Grund der stärkt und so auf seine ursprüngliche Spannung hebt. Einschaltung einer zusätzlichen Resonanzübertra- Nachdem dieses Signal auf den Eingang 314 des gungsstufe aus. Es ist zu beachten, daß dieser Verlust Konferenzfilters 315 gegeben wurde und das Ausnicht auf die Resonanzübertragung zurückzuführen 45 gangssignal dieses Filters auf die verschiedenen Ausist, sondern auf den normalen mit einer Schaltung gangsfilter der Leitungen und Kanäle zeitvervielfacht zusammenhängenden Leistungsverlust. Es kann gezeigt werden, daß die Technik der Resonanzübertragung theoretisch die ganze verfügbare Leistung
von einem Eingangsfilter auf ein Ausgangsfilter über- 50
trägt.

Das in F i g. 4 d gezeigte verstärkte Grundbandsignal wird dann auf das Konferenz-Breitbandfilter

315 gegeben. Bei Verlassen dieses Filters wird es Somit liefert jede Stromquelle über die Konferenz-

dann auf die verschiedenen Ausgangsleitungen oder 55 schaltung dieselbe Leistung an jede Leitungs- oder Kanäle verteilt, die zur Konferenzschaltung gehören. Kanallast, als wenn sie direkt vervielfacht an diese Diese endgültige Verteilung ist dieselbe wie bei der Leitung oder an den Kanal angeschlossen wäre. Signaleingabetechnik, die im Zusammenhang mit Obenstehend wurde die Signaleinspeisung in ein

Fig. 2 beschrieben wurde. Das End-Grundband- integriertes Zeit- und Frequenzmultiplexsystem gesignal, das an irgendeinem Ausgang erscheint, d. h. 60 zeigt und die Verwendung dieser Einspeisetechnik in am Eingang zu einem der Schalter 219, 221, 223, einer Konferenzschaltung, wobei die Signalüber-259, 261, 263, entspricht der Darstellung in Fig. 4e. tragung durch Resonanzübertragung erfolgt. Bei Daraus folgt, daß das von der Eingangsleitung (z. B. Verwendung dieser Technik im gebräuchlichen 201) kommende Sprachsignal auf alle an der Kon- Multiplexsystem ist zu beachten, daß die herkömmferenzschaltung teilnehmenden Ausgangsleitungen 65 liehen Netzwerke sich dadurch unterscheiden, daß oder Kanäle gegeben wird. Signale auf den anderen die Bandpaßfilter im Eingang und Ausgang der Eingangsleitungen oder Kanälen, die zur Konferenz- Fernleitungskanäle gemäß der Darstellung in F i g. 2 schaltung gehören, werden auf das Konferenz-Breit- durch Tiefpaßfilter ersetzt werden und die Fern-

leitungseingänge und -ausgänge getrennt sind, d. h., an Stelle eines an der Ausgangsseite erscheinenden frequenzvervielfachten Signals erscheint eine Gruppe von Signalen auf getrennten Grundbandkanälen, die durch getrennte Geräte frequenzvervielfacht werden müssen. Das Gegenteil gilt natürlich für die Eingangsseite. Somit liegt im herkömmlichen Zeitmultiplexsystem ein Übertragungsweg von Grundbandfilter zu Grundbandfilter über einen Schalter vor und somit nur ein Sonderfall des hier veröffentlichten Zeitmultiplex - Frequenzmultiplex - Übertragungssystems. Daher gelten alle Merkmale sowohl der Signal- und Toneingabetechnik als auch der Konferenztechnik gleichermaßen für die herkömmlichen Fälle. Der Teil des beschriebenen Systems, der die Übertragung zwischen Ortsleitungen umfaßt, ist mit der herkömmlichen Situation vergleichbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur impulsweisen ao Energieübertragung nach dem Resonanzübertragungsprinzip zwischen Filtern ungleicher Bandbreite in einem Zeitmultiplexsystem, mit einer Anzahl Eingangsleitungen, welche über Eingangsfilter und Abtastschalter an eine Multiplexleitung angeschlossen sind, die über weitere Abtastschalter und Ausgangsfilter mit Ausgangsleitungen verbunden ist und wobei ein breitbandiges Filter mit mehreren anderen Filtern verbunden ist, gekennzeichnetdurch eine Signaleingabeschaltung mit einem breitbandigen Tiefpaßfilter (183), welches über einen Abtastschalter (185) mit dem Eingang der Multiplexleitung (177) verbunden ist, wobei der Durchlaßbereich des Filters (183) X-mal so groß ist wie der Durchlaßbereich der Filter (z. B. 107, 109, 111, 125, 127, 129) in den Eingangs- und Ausgangsleitungen und X gleich ist der Anzahl der innerhalb der Multiplexperiode verfügbaren Zeitschlitze und der Abtastschalter (185) maximal mit der .X-fachen Frequenz der übrigen Abtastschalter arbeitet, und seine Schließungszeiten derart auf die den Ausgangsleitungen (z. B. 131) zugeordneten Zeitschlitze abgestimmt werden, daß das am Einspeisungseingang (181) des Breitband-Tiefpaßfilters (183) angelegte Signal beliebig auf eine oder mehrere Ausgangsleitungen verteilt werden kann.

2. Schaltungsanordnung für eine Konferenzschaltung mit einer Signaleingabeschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Konferenzleitungen (z. B. 330), welche den Ausgang der Multiplexleitung (177) über einen Abtastschalter (303), ein breitbandiges Tiefpaßfilter (305), ein Tiefpaßfilter (309), einen Verstärker (311), ein weiteres breitbandiges Tiefpaßfilter (315) und einen weiteren Abtastschalter (317) mit dem Eingang der Multiplexleitung (277) verbinden und wobei die Schließungszeiten der Eingangs-Abtastschalter (213 bis 257) auf die der Konferenzleitung (z. B. 330) zugeteilten Zeitschlitze abgestimmt werden und daß die Schließungszeit des Abtastschalters (317) auf die an der Konferenzschaltung teilnehmenden Ausgangsleitungen (231 bis 275) zugeteilten Zeitschlitze abgestimmt werden.

3. Schaltungsanordnung für eine Konferenzschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Konferenzleitungen (330, 340, 350).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen