DE1537625A1

DE1537625A1 - Schaltungsanordnung zur Anpassung des Scheinwiderstands von Fernsprechapparaten an den Scheinwiderstand von Fernsprechteilnehmerleitungen

Info

Publication number: DE1537625A1
Application number: DE19671537625
Authority: DE
Inventors: Cragg William Donald
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1967-01-04
Filing date: 1967-12-29
Publication date: 1970-01-08
Also published as: US3582563A; GB1164931A; NL6800101A; FR1551379A; BE708934A

Description

Patentanwalt
- 7, Stuttgart - 1
■ Rotebühlstraße" 70

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W„D. Cragg - 27

MTEKEiLTIONAL STAEDARD ELECTRIC CORPORATIOH, BESÄT YORK

Schaltungsanordnung zur Anpassung des Scheinwiderstands von Fernsprechapparaten an den Scheinwiderstand von Fernsprechteilnehmerleitungen

Die Priorität der Anmeldung Hr. 551/67 vom 4. Januar 1967 in Großbritannien ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anpassung des Scheinwiderstands von fernsprechapparaten an den Scheinwiderstand von ■Fernsprechteilnehmerleitungen, die unterschiedliche Längen aufweisen können. Im Idealfall sollte der Scheinwiderstand einer Fernsprechteilnehmeranschlußleitung durch den Scheinwiderstand des angeschlossenen Fernsprechapparates bestimmt sein. Da die üblichen Fernsprechapparate Eingangsscheinwiderstände mit einem positiven Blindanteil und die Teilnehmeranschlußleitungen Eingangsscheinwiderstände mit einem negativen Blindanteil haben, ergeben sich Fehlanpassungen, welche aufgrund von einer zu niedrigen Rückflußdämpfung zu Echowirkungen führen können.

Um die Anpassung zu verbessern, sind schon anstelle von elektromagnetischen Hörkapseln elektrodynamische Hörkapseln verwendet worden, die einen kleineren positiven Blindwiderstand als die elektromagnetischen Hörkapseln aufweisen. Die Rückflußdämpfung konnte dadurch um etwa durchschnittlich 4 db erhöht werden,

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beispielsweise von'8 auf 12 db. Bs ist Aufgabe der Erfindung, die Anpassung noch weiter zu verbessern, so daß wenigstens eine Kückflußdämpfung von 20 db erzielt wird.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Schaltungsanordnung zur Anpassung des Scheinwiderstands von Fernsprechapparaten an den Scheinwiderstand von Fernsprechteilhehmerleitungen, die unterschiedliche Längen aufweisen können. Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den Teilnehmerleitungen teilnehmerseitige Netzwerke aus steuerbaren Widerständen zugeordnet sind, die abhängig vom Leitungsstrom bzw· von der am teilnehmerseitigen Ende der jeweiligen Leitung abgegriffenen Spannung derart gesteuert werden, daß der Scheinwiderstand des Fernsprechapparats an den Scheinwiderstand der Leitung abhängig von der Länge der jeweiligen Leitung automatisch angepaßt ist.

Gemäß einer ersten Ausbildung der Erfindung wird die Hörkapsel durch eine in Basisschaltung arbeitende Transistorstufe vom übrigen Teil des Fernsprechapparats getrennt,-wobei in der Basiszuleitung des Transistors steuerbare Widerstände angeordnet sind, deren Widerstandswerte abhängig vom teilnehmerseitig bezogenen Leitungsstrom veränderbar sind.

Gemäß einer zweiten Ausbildung der Erfindung werden zusätzlich steuerbare Widerstände im Mikrofonstromzweig, im ITachbildstromzweig und als Übertragerdämpfungswiderstand vorgesehen.

Gemäß einer dritten Ausbildung der .Erfindung wird zwischen Teilnehmerleitung und Fernsprechapparat jeweils eine Verlängerungsleitung aus steuerbaren Längsv/iderständen und aus Querkondensatoren geschaltet, wobei die Längswiderstände als leitende Halbleiterschichten ausgebildet sind, deren Widerstand unter dem Einfluß eines elektrostatischen Feldes veränderbar ist, welches durch eine teilnehmerseitig von der Leitung bezogene Spannung

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aufgebaut wird. Dadurch, kann der Scheinwiderstand der Leitung zusammen mit der Verlangerungsieitung konstant gehalten und an den Scheinwiderstand des Fernsprechapparats angepaßt werden.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich noch, verständlicher aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 Ortskurven für zwei verschieden lange, mit einem Widerstand von 500/!abgeschlossene Fernsprechkabel,

Fig. 2 Ortskurven für zwei verschiedene Handapparate,

Fig. 3 im oberen Teil eine Ortskurve für einen typischen Fernsprechapparat und im unteren Teil eine Ortskurve mit Grenzwertortskurven für einen Fernsprechapparat, der derart angepaßt ist, daß die Rückflußdämpfung bei einer bestimmten Länge der Teilnehmeranschlußleitung 20 db beträgt,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für eine zwischen die Leitung und den Hörkreis gelegte Transistortrennstufe,

Fig. 5 den Eingangsscheinwiderstand der Schaltungsanordnung gemäß Fig» 4 für verschiedene Werte der Komponenten R4 (1), R4 (2) und C,

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung für einen Fernsprechapparat, der mehrere steuerbare Yfiderstände aufweist, beispielsweise Fotowiderstände,

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schematiseiles Schaltbild einer Verlängerungsleitung,, die dem Fernsprechapparat vorgeschaltet wird* um den Scheinwiderstand der Leitung von dent Wert bei kurzer Leitung auf den Wert bei langer !Leitung zu bringen,;, und

Fig* S eins ausführlicher dargestellte Schaltungsanordnung; gemäß E'lgv 7·

Fig. 1 zeigt Ortskurven für zwei typische Fernsprechteilnehmeranschlußleitungen* wobei die Widerstände von der Station her gesehen sind« Auf der Ordinate ist der Blindwiderstand (kapaz. bzw. indukt. Widerstand) aufgetragen, während auf der Abszisse der Wirkwiderstand aufgetragen ist* Parameter ist die Frequenz. Die Adern haben eine Stärke von 24 nach der amerikanischen Drahtlehre, wobei die Leitung A eine Länge von 1 ,6 km und die Leitung B eine Länge von 4*8 km aufweist« BIe Frequenz-Skala ist neben den Ortskurven gezeigt. Die Frequenz nimmt auf die an den einen Endendargestellten Kreise zu ab.

Fig. 2 zeigt Ortskurven für eine magnetische Hörkapsel O (Schwingscheibe), eine elektromagnetische Hörkapsel B (Schwinganker) und eine elektrodynamische Hörkapsel E (Sehwingspule). Obwohl der Eingangsscheinwiderstand des Fernsprechapparates aus den Scheinwiderständen der Spreehkapsel, der Hörkapsel und der Nachbildung zusammengesetzt ist, wird der Eingangsscheinwiderstand F (Fig, 3) eines typischen Fernsprechapparats wesentlich durch den induktiven Widerstand dea? Hörkapsel beeinflußt.

In Fig» 3 ist auch dargestellt, wie die Grenzwerte des Scheinwiderstands des Fernsprechapparats liegen müssen, damit eine gute Anpassung (Rückflußdämpfung 20 db für eine bestimmte Länge der Anschluß leitung*) erzielt wird. Selbstverständlich muß der positive Blindanteil durch einen negativen Blindanteil ersetzt werden.

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•Dieser Ersatz ist .einfach dadurch zu erreichen, daß zwischen die Leitung und die Hörkapsel EEC eine Transistortrennstufe geschaltet wird (Mg₀ 4)_e Der Eingangsscheinwiderstand der Schaltungsanordnung gemäß Figo 4 wird durch den in der Basiszuleitung eingefügten Scheinwiderstand bestimmt. Die aufgrund 'verschiedener Werte des RC-Gliedes E4 (1)/E4(2)/C auftretenden Wirkungen gehen aus den Ortskurven in Pig. 5 hervor. Den einzelnen Kurven sind folgende Werte zugeordnet:

Kurve (1): E4 (1) - 10⁵U , E4 (2) - 5* 10⁵U ,0-800 pF Kurve (2)ί E4 (1) « 2x10⁴i2, R4 (2) - 10⁵/2 , C « 400 pF Kurve (3): S4 (1) - 10⁵il, R4 (2) - 10⁶jQ ,0-500 pF

Die Kurven (1), (2) und (3) zeigen ähnliche Formen wie die der Leitungsscheinwiderstände in Figo 1. Durch die Verwendung eines Transistors in Basisschaltung in einer zwischen der Leitung und der Hörkapsel liegenden Trennstufe ist dafür gesorgt, daß ein von der Type der als Transistorlastwiderstand verwendeten Hörkapsel unabhängiger Eingangsscheinwiderstand erreicht wird.

Die dargestellte Basisschaltung ist ein Zweipol, über dessen zwei Pole sowohl die Signal- als auch die Speisespannung zugeführt wird, und läßt in der Basiszuleitung einen Scheinwiderstand im Bereich von 0,1 bis 1 Mil zu, wenn ein Eingangs scheinwiderstand in der Größenordnung von 1000X3 vorhanden sein soll. Daher können übliche Fotowiderstände als steuerbare Widerstände benutzt werden, die durch den Leitungsstrom in einem automatischen Scheinwiderstands- und Verstärkungsregler gesteuert werden.

Die Empfindlichkeit und der Eingangsscheinwiderstand eines Fernsprechapparats kann automatisch derart eingestellt werden» daß für verschieden lange Teilnehmeranschlußleitungen keine manuellen Einstellungen zur richtigen Scheinwiderstandsanpassung und zur Konstanthaltung des Signalpegels im Teilnehmerapparat notwendig

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sind, wenn an beiden Enden der Sprechverbindung eine in Pig» 6 · dargestellte Schaltungsanordnung mit steuerbaren Widerständen verwendet wird. Dort ist ein steuerbarer Widerstand 61 parallel ' zur Sprechkapsel 1 geschaltet, während weitere steuerbare Widerstände 62, 63 im Hörkreis liegen, der auch die Hörkapsel 2 'aufweist. Steuerbare Widerstände 64-, 65 und ein Kondensator 66 stellen die Nachbildung dar. Wicklungen 67 bis 70 eines Sprechübertragers auf einem Kern 71 sind derart geschaltet, daß ein Rückhören vermieden wird. Bin Widerstand 72 sorgt dabei für eine veränderbare Grundlast des Sprechübertragers. Die Widerstände 61 bis 65 und 72 sind Fotowiderstände, deren Widerstandswerte durch einfallendes Licht veränderbar sind. Eine Regelspannung wird von der Leitung an den Klemmen 3 abgezweigt und läßt Strom durch eine Glühlampe 4-, die den Wert des Widerstands 61 ändert, durch eine Glühlampe 5» die den Wert der Widerstände 62 und 63 ändert, durch eine Glühlampe 6,. die den Wert der Widerstände 64 und 65 ändert, und durch eine Glühlampe 7 fließen, die den Wert der Grundlast ändert. Die vier Glühlampen können auch je nach Ausbildung des Handapparats und der einzelnen Schaltungszweige durch eine einzige abgeschirmte Glühlampe ersetzt werden.

Die verschiedenen Widerstände und einige Kondensatoren und (nicht gezeigte) feste Widerstände im Fernsprechapparat können auf einer einzelnen Platte in integrierter Schalttechnik angeordnet sein.

Die Steuerung erfolgt derart, daß mit steigendem Leitungsstrom und damit steigender Lichtstärke die Werte aller steuerbaren Widerstände kleiner werden, wobei die Empfindlichkeit des Fernsprechapparat s vermindert und dessen Eingangsscheinwiderstand derart verändert wird, daß eine Anpassung an den Leitungsscheinwiderstand erfolgt· Gleichzeitig wird dabei noch der Scheinwideistanl der Fachbildung geändert, um die Eiickhördimpfung aufrechtzuerhalten.

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Statt lichtempfindliche Elemente zu benutzen, können auch für die steuerbaren Widerstände 61 bis 66 die leitenden Strecken von Feldeffekttransistoren benutzt werden, wobei die Steuerung mit durch den Leitungsstrom beeinflußbaren, elektrostatischen Mitteln erfolgen kann* über die den Feldeffekttransistoren eine Vorspannung zugeführt wird.

Eine dritte Ausfuhrungsforia ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Anstatt zur Anpassung an eine verschieden lange Leitung den Fernsprechapparat zu ändern, kann allen Leitungen eine veränderbare Verlängerungsleitung beigegeben werden, mit deren Hilfe an allen Teilnehmerapparaten eine konstante Sprechwechselspannung und der gleiche Leitungsscheinwiderstand eingestellt werden können. Die Einstellungen erfolgen automatisch in Abhängigkeit von der Leitungslänge.

Die Fernsprechanschlußleitung (beispielsweise bis zu 5 km Länge) kann sehr gut durch eine Verlängerungsleitung aus Längswiderständen und Querkondensatoren nachgebildet werden. Damit kann der einem Fernsprechapparat angebotene Scheinwiderstand einer kurzen Leitung auf den Scheinwiderstand einer langen Leitung dadurch gebracht werden, indem der Leitung eine Verlängerungsleitung der in Fig. 7 gezeigten Ausgestaltung zugefügt wird. Diese Verlängerungsleitung besteht aus den Las twider stände η R1, R2,. R3...Rn und den Querkondensato-ren '01, C2, 03...Cn. Wenn die Widerstände R1, R2 uswe leitende Halbleiterschichten sind, deren Widerstandswerte durch elektrostatische Felder verändert werden, die durch die am teilnehmerseitigen Ende der Leitung verfügbare Spannung hervorgerufen werden, und wenn dabei die Steuerung so erfolgt, daß mit abnehmender Spannung auch diese Widerstandswerte abnehmen, dann wird sich der durch die Verlängerungsleitung zugefügte Scheinwiderstand umgekehrt ätir Länge der !Peilnehmeranschlußleitung verhalten. Ebenso wird die Dämpfung der Leitung zuzüglich

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der Verlängerungsleitung unabhängig von der Leitungslänge konstant bleiben, Auf diese Weise brauchen die Empfindlichkeit und der Eingangsscheinwiderstand des Fernsprechapparats selbst nicht geregelt zu werden.

Fig. 8 zeigt eine praktische Ausführungsform der Verlängerungsleitung. Die Widerstände R1, R2, usw. sind leitende Strecken von Elementen, die einem Feldeffekttransistor ähneln, wobei die Steuerelektroden G1, G2, G3...Gn eine Vorspannung von einem Spannungsteiler R8 (1), Rö (2)...R8(n) beziehen, der im Vergleich mit dem Leitungsscheinwiderstand einen hohen Widerstand aufweist. Die in den Steuerelektrodenzuleitungen angeordneten Widerstände haben Werte von etwa 1 ΜΩ. , während die an die Spannungsteilerabgriffpunkte angeschlossenen Kondensatoren verhindern sollen, daß Sprechwechselspannungen an die Steuerelektroden gelangen. Die Kondensatoren 01, 02...On haben solche Werte, daß bei Steuerung der Widerstände R1...Rn auf deren Höchstwert die Verlängerungsleitung eine lange Anschlußleitung sehr gut nachbildet. ·

In der Schaltungsanordnung gemäß den Figo 7 und 8 können alle Widerstände, Kondensatoren und Feldeffekttransistoren auf derselben Platte in integrierter Schaltungstechnik angeordnet werden.

8 Patentansprüche

3 Bl. Zeichnungen, 8 Fig.

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Patentansprüche

' 1i7Schaltungsanordnung zur Anpassung des Scheinwiderstands von Fernsprechapparaten an den Scheinwiderstand von Fernsprechteilnehmerleitungen, die unterschiedliche Längen aufweisen können, dadurch gekennzeichnet, daß den Teilnehmerleitungen teilnehmerseitig Netzwerke aus steuerbaren Widerständen zugeordnet sind, die abhängig vom Leitungsstrom bzw. von der am teilnehmerseitigen Ende der geweiligen Leitung abgegriffenen Spannung derart.gesteuert werden, daß der Scheinwiderstand des Fernsprechapparats an den Scheinwiderstand der Leitung abhängig von der Länge der jeweiligen Leitung automatisch angepaßt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsnetzwerk in die Schaltungsanordnung des Fernsprechapparats einbezogen ist und wenigstens aus einer in Basisschaltung arbeitenden Transistortrennstufe (T) für die Hörkapsel besteht, wobei der Transistor über in seiner Basiszuleitung angeordnete steuerbare Widerstände (62, 63) abhängig vom Leitungsstrom steuerbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, entsprechend gesteuerte Widerstände (61, 64, 65, 72) im Mikrofonstromzweig, im Nachbildstromzweig und als Übertragerdämpfungswiderstand vorgesehen sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Widerstände (61-65» 72) Fotowiderstände verwendet werden, die entweder über den Fotowiderständen einzeln oder Gruppen von Fotowiderständen zugeordnete Glühlampen oder über nur eine einzige Glühlampe vom Leitungsstrom gesteuert werden.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,'daß als steuerbare Widerstände Feldeffekttransistoren verwendet werden, deren Steuerelektroden eine, vom Leitungsstrom abhängige Spannung zugeführt wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsnetzwerk aus einer dem Fernsprechapparat vorgeschalteten Verlängerungsleitung aus steuerbaren Längs— widerständen (RL₀₀Rn) und Querkondensatoren (01...Cn) besteht und daß die Längswiderstände als leitende Halbleiterschichten ausgebildet sind, deren Widerstand unter dem Einfluß eines "■ elektrostatischen Feldes veränderbar ist, welches durch eine teilnehmerseitig von der Leitung bezogene Spannung aufgebaut wird. .
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spannungen einem an die Leitung angeschlosse nen, im Vergleich zum Scheinwiderstand der Leitung hochohmigen Spannungsteiler (R8) abgenommen und den Steuerelektroden der Halbleiterschichten zugeführt werden.
8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Transistoren., Widerstände und Kondensatoren in integrierter Schaltungstechnik herge- : stellt sind. ■ ^; -- ■ - '""« \