DE1804410B2 - Schaltungsanordnung fuer zweidrahtleitungen zur verstaerkung in nur einer richtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung be/ieht sich auf eine Schaltungsanordnung für /weidrahtleiumgen zur Verstärkung in der einen Richtung und Dämpfung in der Gegenrichtung unter möglicher Impedanzanpassung.

Bei lenisprech- oder anderen NachriehtenüberiragungsaiilagiMi werden die Siunalc zwischen den TeilnehtiKTstellen mit Hilfe von nbertragungsleitun- >° gen ausgetauscht, die über eine Vermittlungsstelle Miteinander verbunden sind. O!t ist es dabei wünschenswert, eine oder mehrere zweiseitige übertragungsschaltimgen in den Verbindungsweg zwischen den Teilnehmcrstellcn einzuschalten. Derartige übertragungsschaltungen können dazu beitragen, die Signalvcrluste und -rcflcktionen durch Verstärkung und Verbesserung der Impedanzanpassung zwischen den angeschlossenen Tcilnchmerstcllen und der Vermittlungsstelle zu verringern. fio

Bekannte zweiseitige Öbertragungsschaltungen verwenden ein Paar von Einriehlungsvcrstärkcrn (Verstärker, die Signale nur in einer Richtung, im allgemeinen nur in Richtung von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang verstärken), die so in die Schaltung eingc- f\s fügt sind, daß sie eine zweiseitige, el. h. in beiden Richtungen erfolgende übertragung gestatten. Schaliiin cn dieser Art. bei denen jeweils der Ausgang des einen Verstärkers mit dem Eingang des andern Verstärkers verbunden ist, verwenden sehr häufig Gabelschaltungen zum Anschluß an die Abschnitte der Übertragungsleitung, so daß die Signale von den angeschlossenen Teilnehmerstellen nicht zur Signalquelle zurückgelangen und keine Rückkopplungsverzerrungen erzeugen können.

Die zuvor erwähnten Ubertragungsschaltungen erfordern eine oder mehrere besondere Abgleichschaltungen, die vielfach mil speziellen Übertragern, den sogenannten Gabelübertragern, ausgerüstet sind. Um richtiges Arbeiten zu ermöglichen, wird außerdem eine Impedanzanpassungsschaltung für jeden Gabelübertrager benötigt.

Die kanadische Patentschrift 783 110 beschreibt einen einstellbaren Eingangsimpedanzverstärker, der zur übertragung von Signalen in beiden Richtungen verwendet werden kann. Bei diesem Verstärker wird eine positive Rückkopplung zur Steuerung und Reduzierung der Eingangsimpedanz auf Null oder auf einen negativen Wert benutzt. Die Stabilität des Verstärkers begrenzt so das Maß an positiver Rückkopplung und den erzielbaren Verstärkungsfaktor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Schwierigkeiten zu vermeiden, d h. eine Verstärkung ohne Verwendung einer Gabelschaltung zu ermöglichen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die z.u verbindenden Zweidrahtabschnitte je an den Eingang einer Koppelschaltung angeschlossen sind, deren Ausgangssignale am Eingang eines gemeinsamen Verstärkers liegen, dessen Ausgangssignalc beiden Koppelschaltungen als Gegenkopplungssignal für das Eingangssignal der jeweiligen Koppelschaltung zugeführt ist.

Weitcrc vorteilhafte Ausbildungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Da die crfindungsgemäßc Schaltungsanordnung füi Zweidrahtleitungen ohne die Verwendung von Gabelschaltungen mit relativ aufwendigen Gabelübertrager!! und Anpassungsscha'tungen auskommt, hat sie der Vorteil größerer Wirtschaftlichkeit gegenüber der bisher bekannten zweiseitigen Signalübertragungsschallungen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand vor durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieler ni.her beschrieben. Iis zeigt

I' i g. I ein allgemeines Blockschaltbild mit Schal lungsanordniingcn gemäß der Erfindung.

F i g. 2 eine schematischc Darstellung eines Aus führungsheispiels der Erfindung.

F i g. 3 eine schematisehe Darstellung eines andere! Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 4Λ und 4B die Darstellung zweier unter schicdlichcr Dämpfungsnetzwerke, die in den Anord nungcn nach den F i g. 2 und 3 verwendet werdet können.

Kurze Beschreibung

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindun] besteht aus einer Zwcirichtungsübertragungsschaltunj (zweiseitige Übertragung), die zwischen einer Statioi und einem zur Vermittlung dienenden Ubertragungs netzwerk eingeschaltet ist und die eine Benutzung voi Gabclschaltungen vermeidet. Die zweiseitige über tragungssehaltung überträgt die abgehenden Signal von der Station zu dem Übertragungsnetzwerk um die ankommenden Signale von dem Übertragung?

netzwerk zu der Station. Sie einhält ein Gegenkopplungsnetzwerk, welches ein Signal, das der Summe der abgehenden und ankommenden Signale entspricht, sowohl zu der Verbindungsstelle der Station mit der zweiseitigen übertragungsschaltung, als auch zu der Anschlußstelle des ühertragungsnetzwerkes mit der zweiseitigen übertragungsschaltung, übertrügt. Derjenige Teil des Summensignals, welcher dem abgehenden Signal entspricht, wird gegenphasig zu diesem Eingangssignal auf die Stoßstelle 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 f leichzeitig zwischen dem übertragungsnetzwerk und der Stalion über diese gabelsehaltungsfreie zweiseitige !übertragungsschaltung ausgetausch.

In der zweiseitigen übertragungsschaltung werden die ankommenden und abgehenden Signale zu einem Summierverstürker übertragen, dessen Ausgangslignal der Summe der abgehenden und ankommenden Signale proportional ist. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers wird über eine Kopplungsvorlichtung zu der Anschlußstelle zwischen der zwcileitigcn übertragungsschaltung und der Station zuliieküberiragen und über eine weitere Kopplungsvorrichtung auch zur Anschlußstelle zwischen dem Übertragungsnetzwerk und der zweiseitigen übertragungsschaltung zurückübertragen. An der Antchlußslelle der zweiseitigen übertragungsschaltung In it der Station unterdrückt derjenige Teil des Ausgangssignals des Summierverstärkers, welcher dem abgehenden Signal entspricht, das abgehende Signal. Derjenige Teil des Ausgangssignals des Summierverstärkers jedoch, der dem ankommenden Signal entspricht, wird zur Station übertragen.

Die abgehenden und ankommenden Signale werden jeweils über erste und zweite Dämpfungsnetzwerke Zu dem Summierverstärker übertragen. Auch die K opplungsclcmcntc zwischen dem Summierverstärker. dem übertragungsnetzwerk und der Station enthalten Pämpfungsnet/wcrke. Diese Dämpfungsnetzwerke sind entsprechend den Impedanzen der Station und des Übertragungsnetzwerkes abgeglichen, so daß das Verhältnis der abgehenden Signale, die am übertruuiingsnetzweik iiuftrcten. zu den von der Station abgehenden Signalen gleich dem Verhältnis des Dämpfungsfaktors des ersten Dümpfungsnetzwerks zu dein Dämpfungsfaktor des /weilen Dämpfungsnel/werkes ist. Dieses Verhältnis ist ferner auch gleich dem Verhältnis der von dem Net/werk ankommenden Signale /ti den ankommenden Signalen, die /ur Station übertrage·, werden Dieser Abgleich der Dämpfungsnelzwerke gestaltet gleich/eilig eine geeignete Impedanzanpassung zwischen der zweiseitigen Ubertragungsschaltung und der Station und zwischen der zweiwertigen übertragungsschaltung und dem Übertragungsnetzwerk.

Ferner ist das Dämpfungsnetzwerk zwischen der Station und dem Summierverstärker und das DämpfungsnclzwcrL welches den Ausgang des Summierverstärkers mit dem übertragungsnetzwerk koppelt, vorzugsweise ein nichllincarcs. dynamikpressendes Netzwerk, wobei die nicht linearen Spannungsfunktioncn der Netzwerke einander proportional sind. Das dynamikytressendc Dänipfungsnctzwcrk bewirkt zusammen mit dem Summierverstärker und der Gegcnkopplungsvcrbindung. daß das abgehende Signal.

welches diesen Presser durchläuft, dynamikgepreßt wird, während das ankommende Signal, welches durch die nichtlineare Kopplungsschallung 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

F i g. I zeigt zwei Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung, die als zweiseitige übertragungsschaltung 1 zwischen der Zweidrahtleitung 10 und einem gemeinsamen übertragungsnetzwerk 2 und als zweiseitige Übertragungsschaltung 3 zwischen einer Zweidrahtleitung 14 und dir.:m Netzwerk 2 eingeschaltet sind. Das Netzwerk 2 Kann beispielsweise ein Vermittlungsnetzwerk sein, welches Schaltvorrichtungen enthält. Andere zweiseitige Übertragungsschaltungen, die nicht dargestellt sind, können ebenfalls mit dem übertragungsnetzwerk 2 über weitere Zweidrahtleitungen, wie beispielsweise 33, 34 und 35. verbunden sein. Die übcrtragungsleitungcn. beispielsweise 10. können ferner mit einer einzelnen Station 4 oder mit einer ganzen Reihe von Stationen, wie es in F i g. 1 angedeutet ist. über ein geeignetes Schaltnctzwerk. beispielsweise ein Zeitmultiplexsystem, verbunden sein.

Zur Klarstellung des Ausdruckes »abgehendes Signal« soll hierunter ein Signal verstanden werden, welches von der Station 4 zu dem zweiseitigen übertragungsnetzwerk 1 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 1 übertragen wird und für die Station 4 bestimmt ist.

Ein von Stalion 4 abgehendes Signal wird über die Leitung 10 zu dem Stationskopplcr 20 übertragen, welches dieses Signal über die Leitung 21 zu dem Summierverstärker 22 überträgt. Ein vom übertragungsnetzwerk 2 ankommendes Signal wird Liher die Leitung 32 zu dem übcrtragungsnclzwerkskopplcr 24 übertragen. Dieses ankommende Signal kann beispielsweise aus der zweiseitigen übertragungsschaltung 3 oder von anderen nicht dargestellten zweiseitigen übertragungsschaltungcn stammen. Dieses Signal wird über die Leitung 23 zu dem Summierverstärker 22 übertragen. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 22 ist proportional der Summe des abgehenden Signalsauf Leitung 21 und des a 11 kommenden Signals auf Leitung 23. Dieses Ausgangssigna des fjmmierverstärkers 22 wird im folgenden ab Summensignal bezeichnet. Dieses Summensignal win über die Leitung 27 zu dem Stationskopplcr 20 unc über die Leitung 29 zu dem Ubcrtragungsnctzwcrks koppler 24 zurückübertragen.

Das zu dem Stalionskopplcr 20 zurückübertragem Summensigna! enthält einen Teil, welcher dem ab gehenden Signal und einem Teil, welcher dem von übertragungsnetzwerk 2 ankommenden Signal ent spricht. Diejenige Komponente des Summcnsignal: am Stalionskopplcr 20. die dem abgehenden Signa entspricht, unterdrückt teilweise das abgehende Signa aiii der Leitung 10. so daß sich ein stabiles Verhallet der Signalübertragung einstellt. Diejenige Kompo nc'itc des Summcnsignals jedoch, die dem ankommen den Signal entspricht und die auf der Leitung 27 auf

tritt, wird über die Leitung 10 zu der Station 4 übertragen. In ähnliehet Weise wird die Signalkomponente des Summensignals, die das ankommende Signal darstellt, über die Leitung 29 zu dem übertragungsnot/.wcrkskoppler 24 übertragen. Sie unterdrückt /um Teil das über Leitung 32 ankommende Signal. Das abgehende Signal der Leitung 29 wird über die Leitung 32 /u dem übertragungsnetzwerk 2 übertragen. Das abgehende Signal wird von dort zu anderen zweiseitigen Übertragungssehaltungen, beispielsweise über Leitung 40 zur zweiseitigen übertragungsschaltung 3. übertragen. Die negative Rückkopplung, die eine Teilunterdrüekung des abgehenden Signals in denjenigen zweiseitigen übcrtragungsschal-(iingen bewirkt, die mit den angeschlossenen Stationen verbunden sind, gestattet die gleichzeitige übertragung von Signalen zwischen den Stationen ohne Verwendung von (jabelschaltimgen.

Die Koppler 20 und 24 enthalten Dämpfimgsnetzwerke. die so abgeglichen sind, daIi 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 Tragerfrcquenzs)steinen 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 Unterschiede 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 Vorbindung mit dem Summierverstärker 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 die Impedanzanpassung zwischen der übertragungsschaltung und den Leitungen 10 und 32 aufrechterhalten.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispie! der zweiseitigen übertragungsschaltung 1. in welcher ein pnp-Transistor 114 und die Dämpfungsnetzwerke 119 und 125 den Stationskoppler 20 und ein npn-Transistor 130 und die Dämpfungsnetzwerke 127 und 129 den übertragungsnetzwerkskoppler 24 bilden. Der Summierverstärker 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Innenwiderstand 121 dargestellt.

Die Schaltung nach F i g. 2 arbeitet folgendermaßen: Ein abgehendes Signal wird von der Station 4 auf die Leitung 10 übertragen, die den Wellenwiderstand Z₁ haben möge. Dieses Signal bewirkt einen Strom Z₁. der in den Emitter 115 des pnp-Transistors 114 fließt. Am Emitter 115 entsteht eine Spannung, die dem Spannungsabfall (,Z₁ des abgehenden Signals gleich ist. Der Strom /, wird über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 114 auf die Leitung 118 fast ohne Spannungsabfall übertragen. Von dieser Leitung wird der Strom zu dem Dämpfungsnetzwerk 119 geleitet. Das Dämpfungsnetzwerk 119 kann, wie in F i g. 4A dargestellt ist. aus linearen Elementen 310 und 311 bestehen oder außer einem linearen Element

313 auch nichtlineare Elemente enthalten, wie die in F i g. 4 B dargestellten antiparallel geschalteten Dioden

314 und 315. Im Zuge dieser Beschreibung wird angenommen, daß this Dämpfungsnetzwerk 119 lineare Dämpfungselemenle enthält und einen Dämpfungsfaktor Hi₁ aufweist. Daher hat ein Strom/, am Ein-

nanu des Dämpfuimsnetzwerks 119 einen Strom '

- - /H₁

am Ausgang dieses Netzwerkes zur Folge. Dieser Strom fließt auch durch den Widerstand 121 im Summiervei'siärker 22.

is 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 ' eine Simialspamuinu entsteht. Diese Siunal-

spannung wird über das Dämpfungsnetzwerk 125 an die Basis 116 des Transistors 114 angelegt. Diese Spannung liegt auch über das Dämpfungsnetzwerk 127 an der Basis 131 des npn-Transistors 130. Es sei

2s angenommen, daß die Dämp^rungsnetzwerke 125 und 127 lineare Elemente und jeweils die Dämpfungsfaktoren H₁ und H₂ besitzen. Wegen der negativen Rückkopplungsverbindungen in der zweiseitigen Übertragungsschaltung, wird eine stabile Signalspannun» 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 erscheint am Emitter 133 und wird an die Leitung 32 angelegt. Weiterhin wird angenommen, daß die Leitung 32 einen Wellenwiderstand Z₂ besitzt. Daher fließt ein Strom /, aus dem Emitter 133 und bewirkt einen im wesentlichen gleichen Stromzufluß im Kollektor 132. Der Strom i, verläuft durch das Dämpfungsnetzwerk 129 und wird ebenfalls durch den Widerstand 121 geleitet. Dieser Strom wird um den Taktor »i, gedämpft, da dieses der Dämpfungsfaktor des Dämpfungsnetzwerks 129 ist. Daher fließt durch den Widerstand 121 ein Gesamtstrom

Jl_ >2__

Hl, »1,

Der Strom i₂. welcher durch den Wellenwiderstand Z₂ fließt, bewirkt eine Signalspannung r·,. die am Emitter 133 anliegt. Diese Signalspannung ist im wesentlichen die gleiche wie die Signalspannung an der Basis 131. Daher ist die Signalspannung am Ausgang des Verstärkers 22 H₁I₁. Wenn die Verstärkung des Verstärkers 22 A ist. muß am Eingang des Verstärkers 22 eine Signalspannung von ^J-r² liegen. Die

Signalspannung am Eingang des Verstärkers 22 ist aber die Spannung über dem Widerstand 121 als Folge der Ströme ~~- und -^- . Man erhäit dabei folgende Beziehung

'»1

I₂

m-,

IUV₂

TCr ·

wobei R den Wert des Widerstandes 121 angibt. Diese

Beziehung ergibt sich deshalb, weil die Ströme /, und (', in entgegengesetzte Richtungen fließen. Die Transistoren IM und 130 sind vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, so daß die Kopplung der Kollektorströme zwischen den beiden Transistoren realisiert werden kann.

I'm /u zeiger, daß die Impedanz der zweiseitigen übertragungsschaltung an der Leitung 10 gleich dem Wellenwiderstand dieser Leitung ist. wird die Signalsp.innung r, am limitier 115. die sich als Folge de* Stromes /. in der Leitung 10 einstellt, berechnet. Die

■.ingangsimpedanz Z_1n

kann dann ausgewertet

werden. Diese Spannung r, ist die gleiche wie die Spannuni; am Ausgang des Verstärkers 22 l'i-;-). welche durch den Dämpfungsfaktor n, dividiert werden muß. da die Signalspannung ;i,r, von dem Dämpfungsnetzwerk 125 beeinflußt wird. Durch Verknüpfung der Gleichung (I) mit dem zuletzt erwähnten Ausdruck, errechnet sich die Eingangsimpedanz der zweiseitigen übertragungsschaltung zu

Ci

nuiuZ-

AR

Wenn die Verstärkung ! des Verstärkers 22 sehr groß ist. so daß der Term "^:'"^; vernachlässigt werden kann, dann vereinfacht sich die Gleichung i-i zu

Ir₁-Il-/.- 1)1, >i.

Durch Auswahl der Dämpfungsfaktoren derart, daß

35 I)UiU Z_{1 (},_t

'»i"l '/■!

is: kann die Einsanasimpedanz Z₁, gleich dem V· eilenwiderstand Z₁ der Leitung 10 gemacht werden.

i-.s wurde vorher angenommen, daß die Dampfi.: ^netzwerke der zweiseitigen übertragungsschal-Ii -ig lineare Elemente enthalten, wie sie in Fig. 4A ai besehen sind. Wenn als Dämpfungsnetzwerke 119 u;-Ϊ1 127 ein Dämpfungsnetzwerk verwendet wird. w ■ es in Fi« 4B dargestellt ist. dann bewirken dr: Dioden 314"und 315. daß Signale mit hoher Spanni:;i" stärker gedämpft werden als solche mit klein.--r Spannun» Dadurch wird die Signalspannung über den Dioden begrenzt, so daß die Ausgangssi-tmle des Netzwerkes in ihrer Dynamik gepreßt werden Derartige nichtlineare Elemente können in der Schaltuns verwendet werden, ohne die zuvor erläuterte Impedanzanpassung zu verändern, voraussetzt daß der nichtlineare Dämpfungstaktor m, in der Form mit dem nichtiinearen Dämpfungsfaktor nübereinstimmt. In diesem Fall wird das \ erhaltnis der Dämpfung --- der Gleichung (31 durch die Nicht-

Imparitäten nicht weiter beeinflußt. ^

Die zweiseitige übertragungsschaltung arbeitet im Ausführungsbefspiel der Erfindung als Compandor, dessen Aussansssisnale bezüglich ihrer DynamiK gepreßt unddesWEingangssignale gedehnt werden. wenn das nichtlineare Dämpfungsnetzwerk nach 6, Fi g. 4 B. welches zuvor erläutert wurde, verwendet wird. Lm dieses nachzuweisen, wird d.e übertragungsfunktion der zweiseitigen übertragungsschaltung be

rechnet. Unter der Voraussetzung, daß der Wellenwiderstand der Leitung 10 an ihrer bloßstelle nut der zweiseitigen übertragungsschaltung angepaßt ist. kann die Gleichung 111 wie folgt angegeben werden:

r.

IUV₂

~\R

Durch L'mf.-irmung der Gleichung i4i erhält man die übertragungsfunktion:

Γι',

ni_t u.Z. \R

Wenn die Verstärkung -I des Verstärkers 22 geniigend hoch is·;, dann ist der Ausdruck ^: '-' \ernachlässigbar, so daß sich die übertragungsfunktion auf _r~y~ vereinfacht. Die übertragungsfmktion.

welche die Signalspannung auf der Leitung 10 in Abhängigkeit \on der Signalspannung. die über die Leitung 32 ,111 die zweiseitige Übertragungsschaltung gelangt, beschreibt, ist umgekehrt proportional zu der vorher angegebenen Beziehung. Der Grund hierfür ist die Swnmetrie der zweiseitigen übertragungsschaltung. Wenn daher das Verhältnis ^- kleiner

als Eins ist. so daß eine Kompression der abgehenden Signale bewirkt wird, dann werden die ankommenden Signale gedehnt. Der Grund Tür die gewünschte Pressung und Dehnung ist der nichtlineare Dämpfungsfaktor IU₁ .

Fig. 3 zeigt die zweiseitige übertragungsschaltung 1 gemäß dem anderen Ausführungsbeispjel der Erfindung. In F i g. 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.

Der übertragungsnetzwerkskoppler 24 enthält die npn-Transistoren 224 und 240 und die Dämpfungsnetzw .-rke 220 und 231. Die positive Gleichspannungsquelle 250 versorgt die Transistoren 214 und 224 mit positiver Gleichspannung, während die negath e Spannungsquelle 252 die Transistoren 233 und 140 mit einer negativen Gegenspannung beliefert. Die Eingänge des Verstärkers 22 sind mit den Dämpfungsnetzwerken 219 und 220 und sein Ausgang ist mit den Eingängen der Dämpfungsnetzverke 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 m₂ besitzen. Die Dämpfungsfaktoren der Dämpfungsnetzwerke 229 und 231 seien jeweils /I₁ und tu. Ferner wird angenommen, daß eine abgehende Signalspannung an die Leitung 10 angelegt wird, während an Leitung 32 kein Signal angelest wird.

Die Signalspannung, die an die Leitung 10 anseiest wird, erzeugt eine Signalspannung T₁ an der Basis 216 des Transistors 214. Diese Spannung r, wird auch an den Emitter 215 ohne wesentlichen Spannungsabfall

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angelegt: sie liegt deshalb auch am Dampfungsnctzwcrk 219. Die Ausg ingsspannung des Dämpfungsnetzwerks 219 betr/>at damit ' .da dieses den Dämp-

/H₁

fungsfaktor hi, besitzt. Diese Signalspannung wird an den einen Eingang des Verstärkeis 22 angelegt. Das Ausgangssignal der Verstärkers 22 wird über das Diimpfungsnctzwerk 229 und die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 233 auf eic Leitung 10 und die Basis 216 des Transistors 214 rückgekoppelt. Das Ausgangssigna] des Verstärkers 22 wird außerdem iiber das Dämprimgsnetzsverk 231 und die Basis-Kollcktor-Slrecke dos Transistors 24(1 auf die Leitung 32 und die Basis 226 des Transistors 224 gegeben. In <\bhängigkeit von der Signalspannung r, fließt ein Strom 1, in die Leitung 32 und erzeugt an der Ausgangsimpedanz der Leitung 32 und des angeschlossenen Übertragungsnetzwerks di;· Spannung V₁. Diese Ausgangsimpedanz wird mit Z₂ bezeichnet. Die Spannung c, wird ihrerseits zu den zweiten Eingang des Verstärkers 22 über den Transistor 224 und das Dämpfungsnctz'.verk 220 übertragen, so daß an

diesem Eingang die Spannung _(|] ² anliegt. Unter der Voraussetzung, daß der Widerstand 2<I5 den Wert R hat. entsteht am Emitter 243 die Spannung _χ ^l .

Diese Spannung erfordert am Ausging des Verstärkers im Gegenkopplungszweig ein? Spannung "~.j--¹- . Diese Spannung, geteilt dirch den Verstärkungsfaktor A des Verstärkers 22. st

ÄZ.7

Ll.

Hl₂

(6)

Sie liegt an dem Summenpunkt im Verstärker 22. Die Spannungen an der Basis 235 unc folglich auch

am Emitter 236 sind im wesentlichen -^-^¹ . wobei

H₂ f 2 H₁Z,

(7)

"Vi

Hi, n,

(8)

15

25

Die Eingangsimpedanz der Schaltung nach F i g. 3 am Anschluß der Leitung 10 kann in Abhängigkeit von dem Strom I₁. 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 woraen. daß die Leitung 10 uncf die angeschlossene Station eine gemeinsame Ausgangsimpedanz Z₁ haben. Durch Verknüpfung der Gleichungen (6) und (7) ergibt sich folgende Eingangsimpedanz Z_in:

65

Wenn der Verstärkungsfaktor A genügend groß ist. um den zweiten Term der Gleichung (8) vernachlässigbar zu machen, dann ist die Eingangsimpedanz

H₂ Hl,

Wie bereits im Zusammenhang mit der F i g. 2 erläutert w urde. kann die Eingangsimpedanz Z,„ gleich der Impedanz Z₁ 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 Hi₁ und H₂ eine identische nichtlineare Charakteristik besitzen, bleibt die Eingangsimpedanz an der Anschlußstelle der Leitung 10 mit der übertragungsschaltung nach F i g. 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.

Die übertragungsfunktion der zweiseitigen übertragungsschaltung nach Fig. .3 kann unter Berücksichtigung der Anpassungsbedingungen, 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

R den Wert des Widerstandes 238 angibt. Der Stromfluß vom Emitter 236 ist im wesentlichen der gleiche w ie der Stromfluß im Kollektor 234. D^r in die Basis 2;:6 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

Hl,

Wie zuvor, wird die übertragungsfunktion ^²-.

wenn der Verstärkungsfaktor A genügend hoch ist Wegen der Symmetrie der Schaltung ist die übertragungsfunktion in der umgekehrten Richtung — Wenn daher alle Dämpfungsnetzwerke lineare Bau elemente enthalten und das Verhältnis — kleine

"Ί

als Eins ist, wird das abgehende Signal von L eitung K gedämpft und das ankommende Signal von Leituni 22 verstärkt. Wenn nichtlineare Bauelemente in dei Dämpfur.gsnetzwerken 219 und 231, wie in Fig. 41 dargestellt ist, verwendet werden, wird die Dynamil des abgehenden Signals gepreßt und diejenige de ankommenden Signals gedehnt. Der Grund hierfü ist der nichtlineare Dämpfungsfaktor In₁. Dieser be wirkt, daß große Spannungen stärker gedämpft wei den als kleine Spannungen, wodurch die Ausgangs Signalspannungen des Dämpfungsnetzwerks begrem werden.

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. Der Stationskoppler 20 und der über-

tragungsnetzwerkskoppler 24 in F i g. 1 können auch Transformatoren enthalten, welche die Ankoppluirjj sowohl der an die zweiseitige übertragungsschaltung angelegten Signale als auch der Gegenkopplungssignale, die in der zweiseitigen übertragungsschaltung erzeugt werden, vornehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Zweidrahtleitungen zur Verstärkung in der einen Richtung und Dämpfung in der Gegenrichtung unter möglicher Impedanzanpassung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Zweidrahtabschnitte (10.32) je an den Eingang einer Koppelschaltung (20, 24) angeschlossen sind, deren Ausgangssignale am Eingang eines gemeinsamen Verstärkers (22) liegen, dessen Ausgangssignale beiden Koppelschaltungen als Gegenkopplungssignal für das Eingangssignal der jeweiligen Koppelschaltung zugerührt ist (F i g. I bis 3).

2. Schaltung.,anordnung nach Anspruch 1. dadurch izekennzeichnet. daß die Koppelschaltungen (20. 24) Dämpfungsnetzwerke (119. 129. 125. 127) zur Dämpfung der Gegenkopplungssignale aufweisen und daß die Leitungsabschnitte mit den Dämpfungsnetzwerken verbunden sind (Fig. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsnetzwerke in den jeweiligen Koppelschaltungen (20. 241 im Hinblick auf Steuerung der Größe des Gcüenkopplum'ssignals ausgelegt sind und zum Abgleich der Impedanzen der Koppelschaltungen und der zugehörige!' L ;itung. .bschnittc dienen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I. für Zweidrahtfernspreehübertrag .ngsanlagen. dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Koppel-Nchaliunuen (20. 24) erste, nichtlineare Schaltungselemente zur Pressung des Aro.pliludcnbercichs der von dem einen Leitungsabschnitt empfangenen Signale aufweist und daß die andere Koppelschaltung zweite, nichtlinearc Schaltungselemente /iir Dehnung des Amplitudenbercichs der von dem anderen Leitungsabschnitt empfangenen Signale boit/l.