DE1804410A1

DE1804410A1 - Elektrisches Signaluebertragungssystem

Info

Publication number: DE1804410A1
Application number: DE19681804410
Authority: DE
Inventors: Gaunt Jun Wilmer Barseau
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-10-26
Filing date: 1968-10-22
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3502823A; FR1587243A; NL6815211A; GB1241304A; JPS4840284B1; BE722889A; DE1804410B2; NL158336B; SE335876B

Description

Western Electric Company Incorporated W. B. Gaunt Jr. 17

New York, N. Y. 10007 U.S.A.

Elektrisches Signalübertragungssystem

Die Erfindung betrifft ein.· elektrisches Signalübertragungssystem mit einem Zweirichtungsnetzwerk, welches in den Übertragungskanal eingeschaltet ist, der die Signale in beiden Richtungen überträgt. Sie bezieht sich dabei besonders auf ein zweiseitiges Nachrichten- oder ähnliches Übertragungssystem, welches für die Übertragung in beiden Richtungen auf die Verwendung von Gabelschaltungen verzichtet.

Bei Telefon- oder anderen Nachrichtensystemen werden die Signale zwischen den Stationen!mit Hilfe von Übertragungsleitungen ausgetauscht, die über ein Schaltnetzwerk miteinander verbunden sind. Oft ist es dabei wünschenswert eine oder raehrere zweiseitige Übertragungssehaltungen in den Verbindungsweg zwischen den Stationen einzuschalten. Derartige Übertragungsschaltungen können dazu beitragen, die Signalverluste und - reflexionen durch eine Verbesserung der Impedanzanpassung zwischen den angeschlossenen Stationen und dem Netzwerk zu verringern.

Bekannte zweiseitige Übertragungsschaltungen verwenden ein Paar

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von Einrichtungs ver stärkern (das sind Verstärker, die Signale nur in einer Richtung;, im allgemeinen nur in Richtung von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang verstärken), die so in die Schaltung eingefügt sind, dass sie eine zweiseitige, d.h. in beiden Richtungen erfolgende Arbeitsweise der Schaltung gestatten. Schaltungen dieser Art, bei denen der Ausgang des einen Verstärkers mit dem Eingang des anderen Verstärkers verbunden ist, verwenden sehr häufig Gabelschaltungen zwischen den Stationen und der Übertragungsleitung^, so dass die Signale von den angeschlossenen Stationen nicht zur Signalquelle zurückgelangen und somit auch keine Rückkopplungsverzerrungen erzeugen.

Die zuvor erwähnten Üb ertragungs schaltungen erfordern eine besondere speziell abgeglichene Schaltung, die vielfach mit speziellen Transformatoren, den sogenannten Gabelübertragern, ausgerüstet sind, die verhältnismässig teuer sind. Diese bekannten Schaltungen besitzen darüber hinaus noch den Nachteil, dass sie für eine optimale Signalübertragung ein Anpassungsnetzwerk für die Anpassung des Gabelübertragers an die Nachrichtenleitung benötigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass bei einem elektrischen Signalübertragungssystem mit einem Zweirichtungsnetzwerk, welches in den Übertragungskanal eingeschaltet ist, der die Signale

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in beiden. Richtungen überträgt, dieses Zweirichtungsnetzwerk eine erste und zweite Empfangsschaltung für Signale aus jeweils einer ersten und zweiten Richtung besitzt. Ferner enthält sie eine Verknüpfungsschaltung zwischen den Empfangs schaltungen zur Verknüpfung derer Signale und zur Erzeugung eines Verknüpfungssignales. Weiter enthält dieses Zweirichtungsnetzwerk eine erste Steuerschaltung, die zwischen der Verknüpfungsschaltung und der ersten Empfanges ehaltung angeordnet ist und die das Verknüpfungssignal zur ersten Empfangsschaltung überträgt. Ausserdem ist eine zweite ■

Steuerschaltung vorgesehen, die zwischen der Verknüpfungsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung angeordnet ist und das Verknüpfungssignal zur zweiten Empfangsschaltung überträgt. Hierbei übertragen die erste und zweite Empfangsschaltung in Abhängigkeit von dem Verknüpfungssignal die Signale jeweils in der ersten und zweiten Richtung auf den Übertragungskanal in der gewünschten Richtung, wobei sich die Empfangsschaltungen bezüglich der Signale in der ersten und zweiten Richtung in Gegenphase befinden. i

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unter ansprüchen zu entnehmen.

Da das Signalübertragungssystem der Erfindung ohne die Verwendung von Gabelschaltungen mit relativ aufwendigen Gabelübertragern und

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Anpassungsschaltungen auskommt, hat sie den Vorteil grosser er Wirtschaftlichkeit gegenüber den bisher bekannten zweiseitigen Signalübertragungsschaltungen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen näher beschrieben; Es zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 4A und 4B die Darstellung zweier unterschiedlicher Dämpfungsnetzwerke, die in den Anordnungen nach den Fig. 2 und 3 verwendet werden können.

Kurze Beschreibung:

Das Signalübertragungssystem der Erfindung besteht aus einer Zweirichtungstibertragungsschaltung (zweiseitige Übertragung), die zwischen einer Station und einem Übertragungsnetzwerk eingeschaltet ist und die eine Benutzung von Gabelschaltungen vermeidet. Die zweiseitige Übertragungsschaltung überträgt die abgehenden Signale von der Station zu dem Übertragungsnetzwerk und die ankommenden Signale

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von dem Übertragungsnetzwerk zu der Station. Sie enthält ein Rückkopplungsnetzwerk, welches ein Signal, das auf die Summe der abgehenden und ankommenden Signale anspricht, sowohl zu der Verbindungsstelle der Station mit der zweiseitigen Übertragungsschaltung, als auch zu der Anschlusstelle des Übertragungsnetzwerkes mit der zweiseitigen Übertragungsschaltung, überträgt. Derjenige Teil des Summensignals, welcher dem abgehenden Signal entspricht, wird gegenphasig zu diesem Ausgangssignal auf die Anstoßstelle der Station \

mit der zweiseitigen Übertragungsschaltung rückgekoppelt, so dass das abgehende Signal teilweise unterdrückt wird. Auf diese Weise wird eine stabile Übertragung ohne Gabelschaltung erreicht. Die Signale werden gleichzeitig zwischen dem Netzwerk und der Station über diese gabelschaltungsfreie zweiseitige Übertragungsschaltung ausgetauscht.

In der zweiseitigen Übertragungsschaltung werden ferner die ankom-

inenden und abgehenden Signale zu einem Summierverstärker über- ^

tragen, dessen Ausgangssignal der Summe der abgehenden und ankommenden Signale proportional ist. Das Aus gangs signal des Summier Verstärkers wird über eine Kopplungsvorrichtung zu der Anschlussstelle zwischen der zweiseitigen Übertragungsschaltung und der Station zurückübertragen und über eine weitere Kopplungsvorrichtung auch zur Anschlußstelle zwischen dem Übertragungsnetzwerk und der

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zweiseitigen Übertragungsschaltung zurückübertragen. An der Anschlußstelle der zweiseitigen Übertragungsschaltung mit der Station unterdrückt derjenige Teil des Ausgangssignals des Summierverstärkers, welcher dem abgehenden Signal entspricht, das abgehende Signal. Derjenige Teil des Ausgangssignals des Summierver stärkers jedoch, der dem ankommenden Signal entspricht, wird zur Station übertragen.

Die abgehenden und ankommenden Signale werden jeweils über erste und zweite Dämpfungsnetzwerke zu dem Summierver stärker übertragen. Auch die Kopplungselemente zwischen dem Summierverstärker, dem Übertragungsnetzwerk und der ersten Station enthalten Dämpfungsnetzwerke. Diese Dämpfungsnetzwerke sind entsprechend den Impedanzen der Station und des Übertragungsnetzwerkes abgeglichen, so dass das Verhältnis der abgehenden Signale, die am Übertragungsnetzwerk auftreten, zu den von der Station abgehenden Signalen gleich dem Verhältnis des Dämpfungsfaktors des ersten Dämpfungsnetzwerks zu dem Dämpfungsfaktor des zweiten Dämpfungsnetzwerkes ist. Dieses Verhältnis ist ferner auch gleich dem Verhältnis der von dem Netzwerk ankommenden Signale zu den ankommenden Signalen, die zur Station übertragen wurden. Dieser Abgleich der Dämpfungsnetzwerke gestattet gleichzeitig eine geeignete Impedanzanpassung zwischen der zweiseitigen Übertragungsschaltung und der Station und zwischen der

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zweiseitigen Übertragungsschaltung und dem Übertragungsnetzwerk.

Ferner ist das Dämpfungsnetzwerk zwischen der Station und dem Summierverstärker und das Dämpfungsnetzwerk, welches den Summierverstärker mit dem Übertragungsnetzwerk koppelt, ein nichtlineares, dynamikpressendes Netzwerk, wobei die nichtlinearen Spannungsfunktionen der Netzwerke einander proportional sind. Das dynamikpressende Dämpfungsnetzwerk bewirkt zusammen mit dem \

Summierverstärker und der Rückkopplungsverbindung, dass das abgehende Signal, welches diesen Presser durchläuft, dynamikgepresst wird, während das ankommende Signal, welches durch die nichtlineare Kopplungs schaltung der zweiseitigen Übertragungsschaltung läuft, dynamikgedehnt wird. Der Compandorbetrieb wird verwirklicht, während gleichzeitig die Übertragungsverhältnisse und die Impedanzanpassung, die zuvor erwähnt wurden, aufrechterhalten werden.

Ausführliche Beschreibung:

Fig. 1 zeigt ein Signalübertragungssystem gemäss der Erfindung, in welchem die zweiseitige Übertragungsschaltung 1 zwischen der Nachrichtenleitung 10 und einem gemeinsamen Übertragungsnetzwerk 2 und die zweiseitige Übertragungsschaltung 3 zwischen einer Nachrichtenleitung 14 und diesem Netzwerk 2 eingeschaltet ist. Das Netz-

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werk 2 kann beispielsweise ein Vermittlungsnetzwerk sein, welches Schaltvorrichtungen enthält. Andere zweiseitige Üfoertragungsschaltungen, die nicht dargestellt sind, können ebenfalls mit dem Übertragungsnetzwerk 2 über weitere Leitungen, wie beispielsweise 33, 34 und 35, verbunden sein. Die Übertragungsleitungen, beispielsweise 10, können ferner mit einer einzelnen Station 4 oder mit einer ganzen Reihe von Stationen, wie es in Fig. 1 angedeutet ist, über ein geeignetes Schaltnetzwerk, beispielsweise ein Zeitmultiplexsystem, verbunden s ein.

Zur Klarstellung des Ausdruckes "abgehendes Signal" soll hierunter ein Signal verstanden werden, welches von der Station 4 zu dem zweiseitigen Übertragungsnetzwerk 2 übertragen wird und für das gemeinsame Netzwerk 2 bestimmt ist. Demgemäss wird für den Ausdruck "ankommendes Signal" ein Signal verstanden, welches von dem gemeinsamen Übertragungsnetzwerk 2 zu dem zweiseitigen Übertragungsnetzwerk übertragen wird und für die Station 4 bestimmt ist.

Ein von Station 4 abgehendes Signal wird über die Leitung 10 zu dem Stationskoppler 20 übertragen, welches dieses Signal über die Leitung 21 zu dem Summierverstärker 22 überträgt. Ein vom Übertragungsnetzwerk 2 ankommendes Signal wird über die Leitung 32 zu dem Übertragungsleitungskoppler 24 übertragen. Dieses ankommende

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Signal kann beispielsweise aus der zweiseitigen Übertragungsschaltung 3 oder von anderen nicht dargestellten zweiseitigen Übertragungsschaltungen stammen. Dieses Signal wird über die Leitung 23 zu dem Summier verstärker 22 übertragen. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 22 ist proportional der Summe des abgehenden Signals auf Leitung 21 und des ankommenden Signals auf der Leitung 23. Dieses Aus gangs signal des Summierver stärkers 22 wird im folgenden als Summensignal bezeichnet. Dieses Summensignal wird über die Leitung 27 zu dem Stationskoppler 20 und über die Leitung 29 zu dem Übertragungsnetzwerkskoppler 24 zurückübertragen.

Das zu dem Stationskoppler 20 zurückübertragene Summensignal enthält einen Teil, welcher dem abgehenden Signal und einem Teil, welcher dem vom Übertragungsnetzwerk 2 ankommenden Signal entspricht. Diejenige Komponente des Summensignals am Stationskoppler 20, die dem abgehenden Signal entspricht, wird teilweise von dem abgehenden Signal auf der Leitung 10 unterdrückt, so dass sich ein stabiles Verhalten der Signalübertragung einstellt. Diejenige Komponente des Summensignals jedoch, die dem ankommenden Signal entspricht und die auf der Leitung 27 auftritt, wird über die Leitung 10 zu der Station 4 übertragen. In ähnlicher Weise wird die Signalkomponente des Summensignals, die das ankommende Signal darstellt, über die Leitung 29 zu dem Übertragungsnetzwerkskoppler 24 übertragen. Sie

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wird zum Teil von dem über Leitung 32 ankommenden Signal unterdrückt. Das abgehende Signal der Leitung 29 wird über die Leitung 32 zu dem Übertragungsnetzwerk 2 übertragen. Das abgehende Signal wird von dort zu anderen zweiseitigen Übertragungsschaltungen, beispielsweise über Leitung 40 zur zweiseitigen Übertragungsschaltung 3, übertragen. Die negative Rückkopplung, die eine Teilunterdrückung des abgehenden Signals in denjenigen zweiseitigen Übertragungsschaltungen bewirkt, die mit den angeschlossenen Stationen verbunden sind, gestattet die gleichzeitige Übertragung von Signalen zwischen den Stationen ohne die Verwendung von Gabelsch'altungen.

Die Koppler 20 und 24 enthalten Dämpfungsnetzwerke, die so angeglichen sind, dass sie die Impedanz der zweiseitigen Übertragungsschaltung 1 an der Anschlußstelle mit der Leitung 10 an den Wellenwiderstand der Leitung 10 anpassen. Das gleiche gilt auch für die Impedanzanpassung der zweiseitigen Übertragungsschaltung 1 und der Anschlußstelle mit der Leitung 32.

In Trägerfrequenz systemen wird ein Übertragungsverfahren angewendet, welches als Presser-Dehnerkonzept bezeichnet ist und zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses dient. Der Presser ordnet die verschiedenen Amplituden eines Analogsignals vor der Übertragung in vorgegebene Stufen um. Das bedeutet, dass die Unter-

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schiede in den Amplitudenstufen der Signale verringert werden. Auf diese Weise wird der Amplitudenbereich begrenzt.

Die Dehnung der Signale erfolgt komplementär zur Pressung und bewirkt die Wiederherstellung der ursprünglichen Amplitudenverhältnisse des analogen und zuvor gepressten Signals. Auf diese Weise wird der Unterschied in den Amplitudenstufen der Signale wieder vergrössert.

Daher können die Dämpfungsnetzwerke in Verbindung mit dem Sum- λ

mier ver stärker 22 so dimensioniert werden, dass sie die durchlaufenden abgehenden Signale in ihrer Dynamik pressen und die Dynamik der ankommenden Signale wieder dehnen, während sie gleichzeitig Impedanzanpassung zwischen der Übertragungsschaltung und den Leitungen 10 und 32 aufrechterhalten.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der zweiseitigen Übertragungsschaltung 1, in welcher ein pnp-Transistor 114 und die Dämpfungsnetzwerke 119 und 125 den Stationskoppler 20 und ein npn-Tran- f sistor 130 und die Dämpfungsnetzwerke 127 und 129 den Übertragungsnetzwerkskoppler 24 bilden. Der Summier ver stärker 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Innenwiderstand 122 dargestellt.

Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet folgendermassen: Ein abgehendes

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Signal wird von der Station 4 auf die Leitung 10 übertragen, die den Wellenwiderstand Z₁ haben möge. Dieses Signal bewirkt einen Strom I₁, der in den Emitter 115 des pnp-Transistors 114 fliesst. Am Emitter 115 entsteht eine Spannung, die dem Spannungsabfall I₁Z₁ des abgehenden Signals gleich ist. Der Strom L wirdliber die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 114 auf die Leitung 118 fast ohne Spannungsabfall übertragen. Von dieser Leitung irard der Strom zu dem Dämpfungsnetzwerk 119 geleitet. Der Transistor 119 kann, wie in Fig. 4A dargestellt ist, aus linearen Elementen bestellen oder andererseits nichtlineare Elemente enthalten, wie die in Fig- 4B dargestellten antiparallel geschalteten Dioden 314 und 315. Im Zuge dieser Beschreibung wird angenommen, dass das Dämpfungnetzwerk 119 lineare Dämpfungs elemente enthält und einen Dämpfungsfaktor von m^ aufweist. Daher hat ein Strom i. am Eingang des Dämp-

H
fungsnetzwerks 119 einen Strom mr am Ausgang dieses Netzwerkes

zur Folge. Dieser Strom fliesst auch durch den Widerstand 121 im Summier verstärker 22.

Wenn von der Leitung 32 kein Eingangssignal vorliegt, dann wird die Signalspannung über dem Widerstand 121 im Verstärker 22 so verstärkt, dass am Ausgang des Verstärkers in Abhängigkeit von dem Strom jjj— eine Signalspannung entsteht. Diese Signalspannung verläuft über das Dämpfungsnetzwerk 125 und wird an die Basis 116

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des Transistors 114 angelegt. Diese Spannung liegt auch.über das Dämpfungsnetzwerk 127 an der Basis 131 des npn-Transistors 130. Es sei angenommen, dass die Dämpfungsnetzwerke 125 und 127 lineare Elemente und jeweils die Dämpfungsfaktoren η und n₆ besitzen. Wegen der negativen Rückkopplungsverbindungen in der zweiseitigen Übertragungsschaltung, wird eine stabile Signalspannung erzielt, da die vom Dämpfungsnetzwerk 125 abgehende Signalspannung an der Basis 116 in Gegenphase ist zu der Signalspannung des abgehenden Signals am Emitter 115. Da eine abgehende Signalspannung an die

Basis 131 angelegt wird, wird diese abgehende Signalspannung über die Basisemitterstrecke des Transistors 130 angekoppelt; sie er- scheint am Emitter 133 und wird an die Leitung 32 angelegt.

Weiterhin wird angenommen, dass die Leitung 32 einen Wellenwiderstand Z₀ besitzt. Daher fliesst ein Strom i_o aus dem Emitter 133 und bewirkt einen im wesentlichen gleichen Stromfluss im Kollektor 132. Der Strom i„ verläuft durch das Dämpfungsnetzwerk 129 und wird ebenfalls durch den Widerstand 121 geleitet. Dieser Strom wird *

um den Faktor m» gedämpfi, da dieses der Dämpfungsfaktor des Dämpfungsnetzwerks 129 ist. Daher fliesst durch den Widerstand

¹I *2

ein Gesämtstrom von —-— - —— . -·-..- .. . ..-

Hi₁ m₂

Der Strom i, welcher durch den Wellenwiderstand fliesst, bewirkt

90-9820/1 1 2 δ

eine Signalspannung ν«, die am Emitter 133 anliegt. Diese Signalspannung ist im wesentlichen die gleiche wie die, Signalspaiinung an der Basis 131. Daher ist die Signalspannung am Ausgang des V erstärkers 22 n-Vg. /Wenn die Verstärkung des Verstärkers 22 A ist,

ⁿ2^V2 muss am Eingang, des Verstärkers 22 eine .Signalspannung, von

liegen. Die Signalspannung am Eingang des Verstärkers 22 ist aber die Spannung über dem Widerstand 122 als Folge der Ströme —■■— und . Man erhält dabei folgende Beziehung

^2

i i η ν

wobei R den Wert des Widerstandes 121 angibt. Diese Beziehung ergibt sich deshalb, weil die Ströme I₁ und i_o in entgegengesetzte Richtungen flies sen. Die Transistoren 114 und 130 sind vom entgegengesetzten ]yeitfähigkeitstyp, so dass die Kopplung der Kollektorströme zwischen den beiden Transistoren realisiert werden kann.

Um zu zeigen^ dass die Impedanz der zweiseitigen Übertragungsschaltung an der,Leitung 10 gleich dem.Wellenwiderstand dieser Leitung ist, wird die Signalspannung. V₁ am Emitter 115, die sich als. Folge des StromeS^i₁. in der Leitung 10 einstellt, berechnet. Die Eingangsiinpedanz Z. *.,T"., kann dann ausgewertet werden. .Diese Spannung V₁ ist die. gleiche wie die Spannung am Ausgang₍des

9 0 9 8 2 0/11 2 öc M \ ■< ^i

ORIGiMAL INSPECTED

/5"

Verstärkers 22 (n_ov_o), welche durch den Dämpfungsfaktor n_i divi-

Ct at X

diert werden muss, da die Signalspannung n_v₂ von dem Dämpfungsnetzwerk 125 beeinflusst wird. Durch Verknüpfung der Gleichung (1) mit dem zuletzt erwähnten Ausdruck, errechnet sich die Eingangsimpedanz der zweiseitigen Übertragungsschaltung zu

m nun,. ⁿi^mi

^m2ⁿ2^Z2 ⁺ "¹^

Wenn die Verstärkung A des Verstärkers 22 sehr gross ist, so dass

ⁿl^ml
der Term — vernachlässigt werden kann, dann vereinfacht sich ä

^m2ⁿ2^Z2 "

die Gleichung (2) zu — . Durch Auswahl der Dämpfungsfaktoren derart, dass

^m2ⁿ2 ^Zl

^mlⁿl ^Z2

ist, dann kann die Eingangsimpedanz Z. gleich dem Wellenwiderstand Z₁ der Leitung 10 gemacht werden.

Es wurde vorher angenommen, dass die Dämpfungsnetz werke der

zweiseitigen Übertragungsschaltung lineare Elemente enthalten, wie "

sie in Fig. 4A angegeben sind. Wenn als Dämpfungsnetzwerke 119 und 127 ein Dämpfungsnetzwerk verwendet wird, wie es in Pig. 4B dargestellt ist, dann bewirken die Dioden 314 und 315, dass Signale mit hoher Spannung stärker gedämpft werden als solche mit kleinerer ' j

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Spannung. Dadurch wird die Signalspannung über den"Dioden begrenzt, so dass die Aus gangs signale des Netzwerkes in ihrer Dynamik gepresst werden. Derartige nichtlineare Elemente können in der Schaltung verwendet werden, ohne die zuvor erläuterte Impedanzanpassung zu verändern, vorausgesetzt, dass der nichtlineare Dämpfungsfaktor Hi₁ in der Form mit dem nichtlinearen Dämpfungsfaktor n_o überein-

1 a

ⁿ2 stimmt. In diesem Fall wird das Verhältnis der Dämpfung der

^ml Gleichung (3) durch die Nichtlinearitäten nicht weiter beeinflusst.

Die zweiseitige Übertragungsschaltung arbeitet im Ausführungsbeispiel der Erfindung als Compandor, dessen Ausgangs signale bezüglich ihrer Dynamik gepresst und dessen Eingangs signale gedehnt werden, wenn das nichtlineare Dämpfungsnetzwerk nach Fig. 4B, welches zuvor erläutert wurde, verwendet wird. Um dieses nachzuweisen, wird die Übertragungsfunktion der zweiseitigen Übertragungsschaltung berechnet. Unter der Voraussetzung, dass der Wellenwiderstand der Leitung 10 an ihrer Anstoßstelle mit der zweiseitigen Übertragungsschaltung angepasst ist, kann die Gleichung (1) wie folgt angegeben werden:

^Vl :■ I2_ Y2 . ■ ...

^ml^Zl " ^m2^Z2 " AR ' . ^{l J} ·

Durch Umformung der Gleichung (4), erhält man die Übertragungsfunktion:

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^V2	•	^ml^Z	1	1	m^Z	1
^Vl	m Z	2		AR

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(5)

Wenn die Verstärkung A des Verstärkers 22 genügend hoch ist,

^mlⁿ2^Zl
dann ist der Ausdruck τ·=— vernachlässigbar, so dass sich

^m2^Z2
die Übertragungsfunktion auf =— vereinfacht. Die Ubertra-

^ml^Zl

gungsfunktion, welche die Signalspannung auf der Leitung 10 in Abhängigkeit von der Signalspannung, die über die Leitung 32 an die zweiseitige Übertragungsschaltung beschreibt, ist umgekehrt pro- fj

portional zu der vorher angegebenen Beziehung. Der Grund hierfür ist die Symmetrie der zweiseitigen Übertragungsschaltung. Wenn

^m2
daher das Verhältnis kleiner als Eins ist, so dass eine Korn-

pression der abgehenden Signale bewirkt wird, dann werden die ankommenden Signale gedehnt. Der Grund für die gewünschte Pressung und Dehnung ist der nichtlineare Dämpfungsfaktor m...

Fig. 3 zeigt die zweiseitige Übertragungsschaltung 1 gemäss dem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 3 besitzt der Stationskoppler 20 die npn-Transistoren 214 und 233 und die Dämpfungsnetzwerke 219 und 229. Während in dieser Schaltungsanordnung npn-Transistoren verwendet werden, ist es denkbar, dass auch pnp-Transistoren oder ähnliche Koppelglieder verwendet werden können.

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Der Übertragungsnetzwerkskoppler 24 enthält die pnp-Transistoren 224 und 240 und die Dämpfungsnetzwerke 220 und 231. Die positive Gleichspannungsquelle 250 versorgt die Transistoren 214 und 224 mit positiver Gleichspannung, während die negative Spannungsquelle 252 die Transistoren 233 und 240 mit einer negativen Gegenspannung beliefert. Die Eingänge der Verstärker 22 sind mit den Dämpfungsnetzwerken 219 und 220 und sein Ausgang mit den Eingängen der Dämpfungs netz werke 229 und 231 verbunden. Der Verstärker 22 erzeugt ein Signal, welches der Summe der Ausgangssignale der Dämpfungsnetzwerke 219 und 220 proportional ist. Für die Beschreibung wird angenommen, dass die Dämpfungsnetzwerke 219 und 220 jeweils die Dämpfungsfaktoren m. und in« besitzen. Die Dämpfungsfaktoren

1 a

der Dämpfun,gsnetzwerke 229 und 231 seien jeweils n₁ und η . Ferner wird angenommen, dass eine abgehende Signalspannung an die Leitung 10 angelegt wird, während an Leitung 32 kein Signal angelegt wird.

Die Signalspannung, die an die Leitung 10 angelegt wird, erzeugt ■ eine Signalspannung V₁ an der Basis 216 des Transistors 214, Diese Spannung V₁ wird auch an den Emitter 215 ohne wesentlichen Spannungsabfall angelegt] sie liegt deshalb auch am Dämpfungsrietzwerk 219. Die Aus gangs spannung des Dämpfungsnetzwerks 219 betrSigt-^sv

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^Vl

damit -—- , da dieses den Dämpfungsfaktor m. besitzt. Diese Signalspannung wird an den einen Eingang des Verstärkers 22 angelegt. Das Au s gangs signal des Verstärkers 22 wird über das Dämpfungsnetzwerk 229 und die Basis-Kollektorstrecke des Transistors 233 auf die Leitung 10 und die Basis 216 des Transistors 214 rückgekoppelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 22 wird ebenso über das Dämpfungsnetzwerk 231 und die Basis-Kollektorstrecke des Transistors 240 auf die Leitung 32 und die Basis 226 des Transistors 224 gegeben.

In Abhängigkeit von der Signalspannung V₁ fliesst ein Strom i„ in die Leitung 32 und erzeugt an der Ausgangsimpedanz der Leitung 32 und dem angeschlossenen Übertragungsnetzwerk die Spannung v„. Diese Ausgangsimpedanz wird mit Z_ bezeichnet. Die Spannung v₂ wird ihrerseits zu dem zweiten Eingang des Verstärkers 22 über den Transistor 224 und das Dämpfungsnetzwerk 220 übertragen, so dass an diesem Eingang die Spannung anliegt. Unter der Vor-

aussetzung, dass der Widerstand 245 den Wert R hat, entsteht am |

^Rv2
Emitter 243 die Spannung -=— . Diese Spannung erfordert am Aus-

^ ⁿ2^Rv2

2 gang des Verstärkers im Rückkopplungszweig eine Spannung —-

^Z2

Diese Spannung, geteilt durch den Verstärkungsfaktor A des Verstärkers 22 ist

n„Rv_r AZ₂

(6)

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Sie liegt an dem Summenpunkt im Verstärker 22. Die Spannungen an der Basis 235 und folglich auch am Emitter 236 sind im wesent-

ⁿ2^Rv2
liehen - , wobei R den Wert des Widerstandes 238 angibt.

ⁿl^Z2
Der Stromfluss vom Emitter 236 ist im wesentlichen der gleiche wie der Stromfluss im Kollektor 234. Der in die Basis 216 fliessende Strom ist vernachlässigbar wegen des hohen Verstärkungsfaktors dieses Transistors und weil der Belastungsstrom der Leitung 10 der im Kollektor 234 fliessende Strom ist. Deshalb ist

Die Eingangsimpedanz der Schaltung nach Fig. 3 am Anschluss der Leitung 10 kann in Abhängigkeit von dem Strom i , der in den Kollektor 234 fliesst und in Abhängigkeit von der an die Basis 216 über die Leitung 10 angelegten Spannung berechnet werden. Bei der Berechnung ist zugrundegelegt worden, dass die Leitung 10 und die angeschlossene Station eine gemeinsame Ausgangsimpedanz von Z₁ haben. Durch Verknüpfung der Gleichungen (6) und (7) ergibt sich folgende Eingangs impedanz Z. :

V₁ m₁n_l mn., R

X₁ m₂n₂ 2 A "

Wenn der Verstärkungsfaktor A genügend gross ist, um den zweiten

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Term der Gleichung (8) vernachlässigbar zumachen, dann ist die Eingangsimpedanz

■n_±m-

^z- 'M^z> ■ ^t9>

Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert wurde, kann die Eingangsimpedanz Z. gleich der Impedanz Z- gemacht werden, vorausgesetzt, dass die Bedingungen der Gleichung (3) erfüllt sind.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde, können ^

die Dämpfungsnetzwerke 219 und 231 nichtlineare Bauelemente, wie beispielsweise die Dioden 314 und 315, dargestellt in Fig. 4B, enthalten. Solange die Dämpfungsfaktoren m. und n~ eine identische nichtlineare Charakteristik besitzen, bleibt die Eingangsimpedanz an der Anschlußstelle der Leitung 10 mit der Übertragungsschaltung nach Fig. 3 an den Wellenwiderstand der Leitung 10 angepasst. Wegen der Symmetrie der Schaltung nach Fig. 3 ist auch die Eingangsimpedanz an der Anschlußstelle der Leitung 32 mit der zweiseitigen Übertragungsschaltung an den Wellenwiderstand der Leitung 32 angepasst. Daher gestattet gemäss der Erfindung die zweiseitige Übertragungsschaltung nach Fig. 3 eine Impedanzanpassung mit dem gemeinsamen Übertragungsnetzwerk, welches an Leitung 32 angeschlossen ist und mit der Station 4 oder mit der Leitung von der Gruppe von Stationen, die an die Leitung 10 angeschlossen ist.

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Die Übertragungsfunktion der zweiseitigen Übertragungsschaltung nach Fig. 3 kann unter Berücksichtigung der Anp as sungs be dingungen, die zuvor erläutert wurden, ebenfalls berechnet werden. Wenn die Impedanzen der Leitungen 10 und 32 an die zweiseitige Übertragungsschaltung angepasst sind, kann die Übertragungsfunktion durch Umformung der Gleichung (6) errechnet werden. Sie ist

V₁ m^ r "⁰^

m₂ ..AZ₂ .

^m2 Wie zuvor,, wird die Übertragungsfunktion -— , wenn der Verstär-

^ml kungsfaktor A genügend hoch ist. Wegen der Symmetrie der Schal-

tung, ist die Übertragungsfunktion in der umgekehrten Richtung .

Wenn daher alle Dämpfungsnetzwerke lineare Bauelemente enthalten

^m2 · "

und das Verhältnis kleiner als Eins ist, wird das abgehende

Signal von Leitung 10 gedämpft und das ankommende Signal von Leitung 32 verstärkt. Wenn nichtlineare Bauelemente in den Dämpfungsnetzwerken 219 und 231, wie in Pig. 4B dargestellt ist, verwendet werden, wird die Dynamik des abgehenden Signals gepresst und diejenige des ankommenden Signals gedehnt. Der Grund hierfür ist der nichtlineare Dämpfungsfaktor m... Dieser bewirkt, dass grosse Spannungen stärker gedämpft werden als kleine Spannungen, wodurch die Ausgangssignalspannungen des Dämpfungsnetzwerkes begrenzt werden.

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"180Λ410

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen der Erläuterung des Prinzips der Erfindung dienen. So ist es auch denkbar andere Anordnungen anzugeben, die beispielsweise nur npn-Transistoren oder nur pnp-Transistoren verwenden. Auch der Stationskoppler 20 und der Übertragungsnetzwerkskoppler 24 in Fig. 1 können Transformatoren enthalten, welche die Ankopplung sowohl der an die zweiseitige Übertragungsschaltung angelegten Signale, als auch der Rückkopplungssignale, die in der zweiseitigen Übertragungsschaltung erzeugt werden, vornehmen.

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Claims

. Patent ans prüc he

1. Elektrisches Signalübertragungssystem mit einem Zweirichtungsnetzwerk, welches in den Übertragungskanal eingeschaltet ist, der die Signale in beiden Richtungen überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweirichtungsnetzwerk (1) Fig. 1 eine erste (20) und zweite (24) Empfangsschaltung für Signale aus jeweils einer ersten und zweiten Richtung, ferner eine Verknüpfungsschaltung (22) zwischen den Empfangs schaltungen zur Verknüpfung derer Signale und Erzeugung eines Verknüpfungssignals, weiter eine erste Steuerschaltung (27), die zwischen der Verknüpfungsschaltung und der ersten Empfangsschaltung angeordnet ist und die das Verknüpfungs signal zur ersten Empfangsschaltung überträgt und schliesslich eine zweite Steuerschaltung (29), die zwischen der Verknüpfungsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung angeordnet ist und das Verknüpfungssignal zur zweiten Empfangsschaltung überträgt, besitzt und dass die erste und zweite Empfangsschaltung in Abhängigkeit von dem Verknüpfungs signal die Signale jeweils in der zweiten und ersten Richtung auf den Übertragungskanal in der gewünschten Richtung übertragen und dass sich die Empfangsschaltungen bezüglich der Signale in der ersten und zweiten Richtung in Gegenphase befinden.

2. Elektrisches Signalübertragungssystem nach Anspruch 1,

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dadurch gekennzeichnet, dass die erste Empfangsschaltung (20; Fig. Ij 2) ein erstes Dämpfungsnetzwerk (119; Fig. 2), die zweite Empfangsschaltung (24) ein zweites Dämpfungsnetzwerk (129), die erste Steuerschaltung (27) ein drittes Dämpfungsnetzwerk (125) und die zweite Steuerschaltung (29) ein viertes Dämpfungsnetzwerk (127) besitzen.

3. Elektrisches Signalübertragungssystem nach Anspruch 2, dessen Nachrichtenkanal an seinen Anschlußstellen mit dem Zweirichtungs netzwerk jeweils unterschiedliche Wellenwiderstände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Empfangsschaltung (2Oj¹ Fig. 1) % die Anpassung des Wellenwiderstandes an der ersten Anschlußstelle (10-1) und die zweite Empfangsschaltung (24) die Anpassung des Wellenwiderstandes an der zweiten Anschlußstelle (32-1) bewirken.

4. Elektrisches Signalübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (119; Fig. 2) und das vierte Dämpfungsnetzwerk (127) eine nichtlineare ähnliche Charakteristik besitzen, dass die von der ersten Empfangsschaltung (20) empfange-

nen Signale in vorgebbarer Stärke gepresst und die von der zweiten Empfangsschaltung (24) empfangenen Signale in vorgebbarer Stärke gedehnt auf den Üb ertragungs kanal gegeben werden.

909Ö20/1 128