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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Nachbildung von
Scheinwiderständen unbespulter Kabel, insbesondere in Gabelschaltungen von Allverstärkern
bei Nachrichtenübertragungssystemen.
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Dieser Allverstärker ist bekanntlich so aufgebaut, daß mit ihm sowohl
Zweidraht-Zweidraht-, Zweidraht-Vierdraht- oder Vierdraht-Zweidraht-Übertragung
erfolgen kann.
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Beim übergang vom Zweidraht- auf Vierdrahtbetrieb, oder umgekehrt,
ist es erforderlich, daß zur Vermeidung von Störungen zwischen Gesprächen der Hin-
und Rückleitung eine Gabelschaltung vorgesehen wird. Eine derartige Gabelschaltung
ist auch dann erforderlich, wenn nur reine Zweidrahtübertragung erfolgt, weil innerhalb
des Zweidrahtverstärkers selbst eine stets vierdrahtige Übertragung erfolgt.
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In F i g. 1 ist schematisch ein derartiger übergang vom Zweidraht-
auf Vierdrahtbetrieb gezeigt, wobei das z. B. aus der Vermittlung VM ankommende
Gespräch über die Gabel und den Verstärker der Vorwärtseinrichtung des Allverstärkers
AV an das Trägerfrequenzamt TF weitergegeben wird, während das vom Trägerfrequenzamt
kommende Gespräch über den Verstärker der Rückrichtung und die Gabel zum Vermittlungsamt
geleitet wird. Um eine gute Entkopplung und die damit verbundene Pfeifsicherheit
innerhalb der Vierdrahtschleife zu erreichen, ist es erforderlich, daß das vor der
Gabel liegende zweidrahtige Leitungsstück bezüglich seines durch den Fernleitungsübertrager
NFL Ü' umgebildeten Scheinwiderstands einschließlich des Rufsperrkondensators Cs
durch einen ZweipolN möglichst gut nachgebildet wird.
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Es sind zahlreiche Nachbildungsschaltungen bekannt, die den Nachteil
aufweisen, daß sie lediglich für jeweils nur ein Kabel mit bestimmtemAderdurchmesser
und mit bestimmter Bauart eine gute Nachbildung ergeben, so daß für einen anderen
Kabeltyp eine andere dimensionierte Nachbildungsschaltung verwendet werden muß.
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Darüber hinaus werden jedoch auchNachbildungsanordnungen eingesetzt,
bei denen durch Verwendung variabler Bauelemente eine Anpassung der Nachbildung
an den vorhandenen Scheinwiderstand des jeweils verwendeten Kabels erreicht wird.
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Eine derartige, zur Nachbildung unbespulter Kabel geeignete Schaltung
ist in F i g. 2 gezeigt. Wenn auch mit dieser Anordnung der Scheinwiderstand unterschiedlicher
unbespulter Kabel nachgebildet werden kann, so ist doch der Aufwand vor allem an
Umschaltmitteln sehr beträchtlich.
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Mit dem Schalter S1 sind verschiedene Anzapfungen des Übertragers
ü1 einstellbar. An den Anzapfungen sind - je nach übersetzungsverhältnis
zu den Anschlüssen, an denen CO 1 und gegebenenfalls R liegt - verschiedene Kapazitätswerte
CO wirksam. In Reihe zu dem jeweils eingeschalteten CO liegen die Widerstände
ro, Ro, die mit Hilfe von Schaltern S 2, S 3 verändert werden können. Im
Querzweig liegt ebenfalls eine durch die beiden Schalter S4, S5 betätigbare Widerstandskombination
r:1, R 1. Als Abschluß folgen dann die mit S6 und S7 veränderbaren Kapazitäten
c1 und C 1 aus Einzelkondensatoren C 11 bis C18 in Reihe geschaltet mit einer
Induktivität L 1. Die wirk- i same Induktivität kann mit dem Schalter S 8 durch
Anschluß an verschiedene Abgriffe der Spule L1 verändert werden. Neben einer großen
Anzahl von kapazitiven, ohmschen und induktiven Bauelementen sind vor allem mindestens
acht Schalter erforderlich, wobei naturgemäß eine lange Einstellzeit für die richtige
Einstellung einer derartigen Nachbildung erforderlich ist und ungeschultes Personal@nur
mit Hilfe einer umfangreichen Bedienungsanweisung eine Einstellung vornehmen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur
Nachbildung zu schaffen, die für einen vielseitigen Einsatz unter Verringerung des
Aufwands gegenüber bekannten Nachbildungsschaltungsanordnungen geeignet ist.
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Eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung zeigt nun, daß die Scheinwiderstände
unbespulter Kabel im interessierenden Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hz mit grober
Annäherung auf einer Geraden durch den Nullpunkt der komplexen Scheinwiderstandsebene
liegen, wobei diese Gerade in den vierten Quadranten des Koordinatensystems zu liegen
kommt.
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Eine weitere Erkenntnis im Rahmen der Erfindung geht daher davon aus,
daß es möglich sein muß, wenn eine geeignete Nachbildungsschaltung für den Scheinwiderstand
eines bestimmten Kabels gefunden ist, diese mit Hilfe einer Transformation auch
für andere Kabeltypen anzupassen.
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Die Schaltungsanordnung zur Nachbildung von Scheinwiderständen unbespulter
Kabel wird daher gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß zwei hintereinandergeschalteten
L-Gliedern, bestehend aus ohmschem Widerstand im Längszweig und Kapazität im Querzweig
sowie einem ohmschen Widerstand parallel zur Kapazität des zweiten L-Gliedes, die
entsprechend dem nachzubildenden Scheinwiderstand eines unbespulten Kabels bemessen
sind, über einen ersten Mehrfachschalter ein mehrfach angezapfter Sparübertrager
vorgeschaltet ist, dessen Anzapfungen zahlenmäßig der Anzahl der nachzubildenden
Kabel unterschiedlichen Aderdurchmessers und unterschiedlicher Bauart entsprechen
und dessen über-bzw. Untersetzungen so bemessen sind, daß bei der oberen Sprachfrequenz
von 3400 Hz die kapazitive Komponente des Scheinwiderstands der Nachbildung und
der Mittelwert der kapazitiven Komponente des Scheinwiderstands der jeweils angeschalteten
Kabelart einander entsprechen.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß mit einem wesentlich geringeren
Aufwand, insbesondere an Schaltern, ein und dieselbe Nachbildungsanordnung für alle
unbespulten Kabel verwendet werden kann. Dabei wird die Einstellzeit gegenüber vergleichbaren
bekannten Anordnungen wesentlich verringert und die Bedienung so vereinfacht, daß
auch ungeschultes Personal eine Einstellung ohne besondere Vorkenntnisse durchführen
kann. Darüber hinaus erreicht man den weiteren. Vorteil der Vereinfachung in der
Lagerhaltung und in der Fertigung.
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Da jedoch, wie vorstehend ausgeführt, die Scheinwiderstände der unterschiedlichen
Kabeltypen innerhalb des interessierenden Frequenzbereichs nur annähernd auf der
genannten Geraden durch den Nullpunkt des genannten Kordinatensystems liegen, kann
zwar durch eine Transformation eine annähernde Nachbildung erreicht werden. In der
Weltverkehrsebene wird aber meistens eine höhere Nachbildgenauigkeit benötigt. Da
der Bemessung des Sparübertragers bezüglich seines Übersetzungsverhältnisses im
wesentlichen das Verhältnis zwischen den
kapazitiven Komponenten
der einzelnen Kabelarten zugrunde liegt, wird eine bessere Nachbildung der ohmschen
Komponente des Scheinwiderstands erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der ohmsche
Widerstand des ersten L-Glieds veränderbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, diesen veränderbaren Widerstand
in einen Teilwiderstand zum Grobabgleich und einen weiteren Teilwiderstand zum Feinabgleich
aufzuteilen. Dabei ist es zweckmäßig, den veränderbaren Widerstand des ersten L-Glieds
derart auszubilden, daß jedem sekundärseitigen Abgriff des Sparübertragers vor dem
ersten Mehrfachschalter ein für das jeweilige Kabel geeigneter ohmscher Teilwiderstand
zugeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabei der Kupferwiderstand
des Sparübertragers in die ohmschen Teilwiderstände für den Grobabgleich eingerechnet
sein.
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Für den Feinabgleich dieser ohmschen Komponente ist es zweckmäßig,
nach dem ersten Mehrfachschalter einen veränderbaren Widerstand aus Teilwiderständen
einzuschalten, dessen Teilwiderstandswerte innerhalb des erforderlichen Feinabgleichbereichs
nach dem Gewichtsatzprinzip dimensioniert und über einen zweiten Mehrfachschalter
wahlweise kurzschließbar sind.
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Da, wie vorstehend ausgeführt, die Über- bzw. Untersetzungsverhältnisse
des Sparübertragers streng genommen für die Scheinwiderstände der Kabel bei 3400
Hz genau ausgelegt sind, treten besonders bei tieferen Frequenzen um 300 Hz Nachbildungsfehler
auf. Zur Vermeidung dieser Fehler ist es daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorteilhaft, die Kapazität des zweiten L-Glieds veränderbar auszuführen. Diese veränderbare
Kapazität kann dabei zweckmäßigerweise derart ausgebildet sein, daß einer festen
Kapazität über einen dritten Mehrfachschalter weitere Teilkapazitäten parallel schaltbar
sind.
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Der nachzubildende Scheinwiderstand des dem Allverstärker vorangehenden
zweidrähtigen Leitungsabschnitts setzt sich in der Regel nicht nur aus dem Wellenwiderstand
des unbespulten Leitungskabels zusammen, sondern es müssen dabei auch die Quer-und
Streuinduktivität des Fernleitungsübertragers, der Eingangswiderstand einer Rufempfangsschaltung
sowie die Kapazität des Rufsperrkondensators des Allverstärkers, die unmittelbar
vor dem Kabeleingang liegen, berücksichtigt werden. Das läßt sich vorteilhaft dadurch
ermöglichen, daß dem Sparübertrager ein T-Glied vorgeschaltet wird, in dessen Längszweigen
eine Kapazität von der Größe des Rufsperrkondensators desjenigen Allverstärkers,
in dem die Nachbildung angeordnet ist, und eine Induktivität von der mittleren Größe
der Streuinduktivität des gegebenenfalls im Leitungszug angeordneten Fernleitungsübertragers
liegen und in dessen Querzweig ein ohmscher Widerstand in einer dem Eingangswiderstand
der Rufempfangsschaltung des Allverstärkers entsprechenden Größe liegt.
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Wenn die Gabel des Allverstärkers unmittelbar mit einem Vermittlungsamt
verbunden ist, ist es erforderlich, an Stelle der sonst üblichen Kabelnachbildung
eine sogenannte Amtsnachbildung vorzusehen. Diese Amtsnachbildung besteht meistens
aus der Reihenschaltung eines 600-Ohm-Widerstands mit einer Kapazität.
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Eine weitere Vereinfachung bezüglich des Schalteraufwands erreicht
man dann, wenn zum Zwecke einer derartigenAmtsnachbildung im einen Längszweig des
T-Glieds je ein Kontakt des zweiten und dritten Mehrfachschalters derart parallel
und im Querzweig je ein weiterer Kontakt derart in Serie geschaltet sind, daß in
der Endstellung beider Schalter nur ein 600-Ohm-Widerstand in Reihe zur Kapazität
als Nachbildung angeschaltet ist.
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Bemißt man die Querinduktivität des Sparübertragers so, daß dadurch
die Querinduktivität des Fernleitungsübertragers nachgebildet werden kann, so wird
dadurch ohne ein zusätzliches induktives Bauteil eine weitere Verbesserung der Nachbildgüte
erzielt.
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An Hand der Diagramme nach den F i g. 3 und 6 sowie der Ausführungsbeispiele
nach den F i g. 4 und 5 wird die Erfindung näher erläutert.
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In F i g. 3 ist das Diagramm des Scheinwiderstands für zwei unterschiedliche
Kabeltypen unbespulter Art mit einem Aderdurchmesser von 0,4 und 1,4 mm dargestellt.
Man erkennt daraus, daß die Scheinwiderstände beider Kabel bei den interessierenden
Frequenzen etwa auf einer Geraden liegen, die durch den Nullpunkt des Koordinatensystems
geht. Eine Abweichung von dieser Geraden ist vor allem bei den höheren Frequenzen
von 3400 Hz der Fall. Wählt man nun ein bestimmtes Kabel aus und bemißt die Unter-
und Übersetzungsweise eines Sparübertragers in der Art, wie vorstehend angegeben,
so läßt sich eine Nachbildung, die für unterschiedliche unbespulte Kabel geeignet
ist, schaffen. Dann ist zwar die kapazitive Komponente des Kabelscheinwiderstands
bei der Frequenz von 3400 Hz bei allen Kabeln durch das Übersetzungsverhältnis gleich,
jedoch wird die ohmsche Komponente davon abweichen. Auch für die übrigen Frequenzen
ist eine Korrektur erforderlich.
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F i g. 4 zeigt zunächst eine Ausführungsform, die für einfachere Einsatzfälle
wegen ihres besonders geringen Aufwands gut geeignet ist. Hierbei wird die Anpassung
an den jeweiligen Kabeltyp über den Sparübertrager fIS jeweils nur durch entsprechende
Einstellung des ersten Mehrfachschalters S 1 erreicht. Die Nachbildungsschaltung
selbst besteht aus zwei L-Gliedern, die im Längszweig die ohmschen Widerstände R
1 und R 2 und im Querzweig die Kapazitäten C 2 und C 3 enthalten. Das gesamte Netzwerk
ist durch den ohmschen Widerstand R 3 abgeschlossen.
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Eine Ausführungsform, die auch für höchste Anforderungen gut geeignet
ist, zeigt F i g. 5. Dem Sparübertrager VS sind dabei vor dem ersten Mehrfachschalter
S1 in die jeweiligen Anzapfungen ohmsche Widerstände R 1 a ... R
11 nachgeschaltet, die zum Grobabgleich der nachzubildenden ohmschen
Komponente dienen. Zum Feinabgleich ist ein veränderbarer Widerstand vorgesehen,
der aus den mittels des zweiten Mehrfachschalters S2 einschaltbaren Teilwiderständen
R 1 m ... R 1 p besteht. Damit innerhalb eines geforderten
Bereichs alle Werte erreicht werden können, sind die Teilwiderstände dieses Spannungsteilers
nach dem Gewichtssatzprinzip bemessen. Der Einsatz des zweiten Mehrfachschalters
S2 gestattet, jeweils einen oder mehrere dieser ohmschen Teilwiderstände in beliebiger
Kombination kurzzuschließen. Eine weitere Abgleichmöglichkeit ist durch den variablen
Kondensator C 3 gegeben, der so ausgebildet ist, daß dem Festkondensator
C 3 a mit Hilfe eines dritten Mehrfachschalters S 3 weitere Teilkapazitäten
C3 b ... C 3 e ebenfalls in beliebiger Kombination parallel
schaltbar sind.
Zum Ausgleich der Kapazität des Rufsperrkondensators,
der Streuinduktivität des Fernleitungsübertragers und der Rufempfangssehaltung des
Allverstärkers ist ein dem Sparübertrager ÜS vorgeschaltetes T-Glied, bestehend
aus dem Kondensator C 1 und der Spule L in den Längszweigen sowie den Widerständen
R 4, R 5 im Querzweig vorgesehen.
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Will man die sogenannten nur aus C 1 und R 4 bestehende Amtsnachbildung
an die Gabel anschalten, so kann das dadurch erfolgen, daß die beiden Schalter S
2 und S 3 jeweils auf Endstellung gebracht werden. Dadurch wird der Einsatz weiterer
Schalter vermieden. Außerdem werden Fehlerquellen dadurch vermindert. Der Widerstand
R 4 ist dabei im allgemeinen ein 600-Ohm-Widerstand.
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Die Kurve 1 in F i g. 6 stellt den Scheinwiderstandsverlauf eines
0,9-mm-Kabels im Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hz dar, wobei die mit Kreuzen
bezeichneten Punkte von unten nach oben die Frequenzen 300, 500, 800, 1500, 2500
und 3400 Hz bezeichnen. Die Kurve 2 zeigt den Scheinwiderstandsverlauf der Nachbildung
nach der Erfindung bei mittlerer Einstellung von S2 und S3, wähzend
die Kurven 3 und 4 den Scheinwiderstandsverlauf bei beiden Grenzwerteinstellungen
angeben. Man erkennt daraus, daß individuelle Abweichungen oder zeitliche Schwankungen
des Scheinwiderstands des Kabels in einem weiten Bereich gut ausgeglichen werden
können. Wenn auch die speziellen Ausführungsbeispiele auf den Allverstärker bezogen
sind, so ist doch der Gegenstand der Erfindung überall dort anwendbar, wo Gabeln
verwendet werden, also insbesondere auch bei Trägerfrequenzendeinrichtungen.