DE2122803A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Entzerrung von Einschwingverzerrun gen bei der Übertragung von Gleichstrom schritten über Fernmeleleitungen - Google Patents

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Entzerrung von Einschwingverzerrungen bei der Übertragung von Gleichstromschritten über Fernmeldeleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herabsetzung der Einschwingverzerrung und damit zur Vergrößerung der Reichweite bei der Datenübertragung mit Gleichstromschritten über symmetrische und galvanisch durchgeschaltete Leitungen. Es ist in der Fernschreibtechnik bekannt, die einzelnen Telegrafieschritte in Form von Gleichstromimpulsen über den Leitungsweg zu übertragen*

Durch das schnelle Wachstum der Datenverarbeitung ergibt sich ein steigender Bedarf an Datenfernverarbeitung und damit an Datenübertragung» Bei der Datenübertragung ist in vielen Fällen eine höhere Schrittgeschwindigkeit als bei der Telegrafieübertragung erforderlich· Wenn eine Datenübertragung über kleine Entfernungen über galvanische Verbindungen durchzuführen ist» also über Anschlußleitungen, kann man vorteilhafterweise die von der Telegrafie her bekannte Gleichstromübertragung der Signale anwenden«

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Um die infolge der zwischen den einzelnen Adern eines Kabels vorhandenen kapazitiven und induktiven Kopplungen auftretenden Nebensprechatörungen, die innerhalb des Sprachfrequenzbandes etwa proportional mit der Schrittgeschwindigkeit ansteigen, einzuschränken, ist es bekannt, die Sendespannung so niedrig zu wählen, daß die Nebensprechstorangen unterhalb einer festgesetzten Grenze bleiben·

Bei den geringen Sende spannungen und den hohen Schrittgeschwindigkeiten kommt es mit zunehmender Leitungslänge zu Terzerrungen· Wird nämlich die Zeitkonstante der Lei» tung in Bezug auf die Dauer des kürzesten Schrittes zu groß, so wird der Strom bei Signalabschnitten unterschiedlicher Dauer unterschiedlich einschwingen· Diese unterschiedlichen Einschwingvorgänge machen sich als Einschwingverzerrung bemerkbar. Die Einschwingverzerrung verschwindet erst dann, wenn die Zeitkonstante des Leitungsweges so klein ist, daß die mit der Gleichstromimpulsübertragung verbundene Ladung und Entladung der Leitungskapazität so schnell erfolgt, daß auch die kürzesten Schritte auf der Empfangsseite noch auf den vollen Amplitudenwert einschwingen. Die Einschwingverzerrung beschränkt bei hSheren Schrittgeschwindigkeiten die Anwendung der Gleichstromübertragung auf sehr kurze Entfernungen·

Bekannt ist ein einfacher Entzerrer zur-Herabsetzung der Einschwingverzerrung und damit zur Vergrößerung der Reichweite, der aus je einem RC-Glied in jeder Ader der Empfangseinrichtung besteht und die Amplitude der längeren

Stromschritte gegenüber den Amplituden der kürzeren Stromschritte dämpft· Dieser Entzerrer hat den Nachteil, daß er den ohnehin sehr geringen Leitungsstrom bei den erforderlichen geringen Sendespannungen noch verringert und daß bei ihm die Ausregelung der Sinschwingverzerrung nur innerhalb kleiner Grenzen möglich ist·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren

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anzugeben, mit dem die bei der übertragung von Gleichstromschritten über Fernmeldeleitungen auftretenden Ein» Schwingverzerrungen weitgehend herabgesetzt werden können, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung zu entwerfen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem dem Empfangsrelais zum Zeitpunkt des Ansprechens zusätzlich zum Leitungsstrom ein Zusatzstrom gleicher Polarität hinzugefügt wird« Dieser Zusatzstrom ist bemessen, daß er den Relaisstrom sofort bis zur Höhe des Leitungsstromes in eingeschwungenem Zustand ergänzt und weiterhin auf dieser Höhe hält, solange der Leitungsstrom ansteigt, und von dem Moment an konstant bleibt, in dem Leitungastrom absinkt, bis das Empfangsrelais erneut umschlägt.

Zur Realisierung dieses Verfahrens dient die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der durch einen Kontakt des Empfangsrelais parallel zur Verbindung des Einganges mit dem Empfangsrelais entsprechend der jeweiligen Polarität des Leitungsstromes die Kollektor-Emitter-Strecke entweder eines Transistors des p-n-p-Type oder des n-p-n-Typs geschaltet ist und die Basis dieser Transistoren an die Kollektor-Emitter-Strecke je eines Steuertransistors gleichen Typs geführt ist· Die Basis dieser Steuertransistoren ist einmal über je eine Diode mit dem Eingang verbunden, wobei die Dioden vom Eingang aus gesehen antiparallel geschaltet sind. Weiterhin ist die Basis der Steuertransistoren mit je einem Kondensator und zum letzten mit der Kollektor-Emitter-Strecke je eines Hilfstransistors verbunden, dessen Basis über je einen Negator ebenfalls vom Kontakt des Empfangsrelais an die dem jeweiligen Leitungsstrom entsprechende Polarität anschaltbar ist«

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefüg-

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ten Zeichnungen· Es zeigen

Pig» 1: die Zeitäiagramme der ablaufenden Vorgänge

Pig. 2: die Schaltungsanordnung nach der Erfindung

Pig· 3 ί die Zeitdiagramme der Strom- und Spannungsverläufe in den einzelnen Bauelementen

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß der Einschwingvorgang am Ende eines Signalabschnittes stets vom maximalen Endwert des Leitungsstromes It im eingeschwungenen Zustand ausgeht, indem nach dem Ansprechen des im Stromkreis liegenden Empfangsrelais R ein Zusatzstrom I^ zugeschaltet wird, der die gleiche Polarität aufweist wie der in diesem Moment vorhandene Leitungsstrom It · Die Größe des Zusatzstromes 1„ wird durch die Größe des Leitungsstromes Ij₁ gesteuert· Pur den Zusatzstrom I₂ gilt die Bedingung, daß die Summe aus Leitungsstrom Ij. und Zusatzstrom I« gleich dem maximalen Leitungsstrom It in eingeschwungenem Zustand ist und daß der Zusatzstrom I₂ vom Moment des Ansprechens des Empfangsrelais R stets nur klei ner und nicht größer werden darf und der sich einstellende kleinste Strom erhalten bleibt. Der Zusatzstrom I

erst wieder größer werden, wenn der nächste Umschlag des Empfangsrelais R erfolgt·

Pig· 1 zeigt den idealen Zeichenstrom I, der durch die Leitungseigenschaften beispielsweise zum Leitungsstrom I^ verformt ist· Zum besseren Verständnis sind die Einschwingvorgänge idealisiert mit linearem Plankenverlauf dargestellt. Der Leitungsstrom Ij₁ tritt z«B, am Ausgang eines eingebauten Gleichstromverstärkers auf· Als Hilfslinien sind Anzug- und Abfallstrom des Empfangsrelais R eingezeichnet"· Selbstverständlich wird als Empfangsrelais R anstelle

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des in Pig. 2 dargestellten elektromechanischen Relais zumindest bei höheren Schrittgeschwindigkeiten eine entsprechende elektronische Schaltung mit gleicher Wirkungsweise eingesetzt sein. Den Spannungsverlauf am Ausgang des Empfangsrelais R, wenn dieses nur durch den Leitungestrom Ij₁ gesteuert wird, zeigt der Verlauf des verzerrten Ausgangsstromes I_r,. Bei Anwendung der Erfindung entsteht dagegen ein Relaisstrom I_{R t} der sich aus dem Leitungsstrom Ij₄ und einem Zusatzstrom I„ zusammensetzt. Als Ausgangsstrom I_r ist die Signalfolge dargestellt, die sich ergibt, wenn das Empfangsrelais R vom erfindungsgemäßen Relaisstrom I^ durchflossen wird.

Man erkennt, daß zum Zeitpunkt t^ der Maximalwert des Lei- { tungsstromes Ij₁ vorhanden und infolgedessen dLe Planke des verzerrten Ausgangsstromes I₁ zum Zeitpunkt t^ nicht verzerrt ist, sondern nur einer konstanten Verzögerung unterliegt. Zum Zeitpunkt tg wird der Maximalwert des Leitungsstromes Ij₁ nicht erreicht» Infolge der großen Differenz zum maximalen Leitungsstrom Ij₁ im eingeschwungenen Zustand wird die Planke des verzerrten Ausgangsstromes Ι_ρΙ zum Zeitpunkt t~ stark verzerrt, sie hat eine zu kleine Verzö-, ge rung".

Bei der erfindungsgemäßen Entzerrung wird der durch das Relais fließende Relaisstrom I_R im Zeitpunkt t^ durch einen * zusätzlichen negativen Zusatzstrom I» auf den Maximalwert * des Leitungsstromes Ij₁ im eingeschwungenen Zustand erhöht. Dieser Strom bleibt bis zum Zeitpunkt tg konstant. Da der Leitungsstrom Ij₁ bis zu diesem Zeitpunkt ansteigt, bedeutet das eine entsprechende Verringerung des Zusatzstromes Ij,. Ab dem Zeitpunkt tg verringert sich der Leitungsstrom t^. Dadurch bleibt der zu diesem Zeltpunkt vorhandene Zusatzstrom I„ konstant. Infolge der Verringerung des Leitungsstromes Ij₁ durch den Einschwingvorgang verringert eich

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auch der Eelaisstrom I^ entsprechend. Zum Zeitpunkt t. erreicht der Relaisstrom Ip die Ansprechschwelle des Empfangsrelais R, so daß der Anker r des Empfangsrelais R umschaltet» Dadurch wird durch einen zusätzlichen positiven Zusatzstroni I^ der durch das Empfangsrelais R fließende Relaisstrom I„ auf den Maximalwert im eingeschwungenen Zustand erhöht'· Dieser Strom bleibt bis zum Zeitpunkt tjkonstant. Da der Leitungsstrom Ij₁ bis zu diesem Zeitpunkt ansteigt» bedeutet dies eine entsprechende Verringerung des Zusatzstromes I»· Ab dem Zeitpunkt t,- verringert sich der Leitungsetrora Ij₁. Da der Leitungsstrom I^ zum Zeitpunkt te den maximalen Wert im eingeschwungenen Zustand erreicht hat, ist der Zusatzstrom I» = O und der Zusatzstrom I„ bleibt auch O während der folgenden Verringerung des Leitungsstromes It. Zum Zeitpunkt tg erreicht der Relaisstrom Ij₁ die Ansprechschwelle des Empfangsrelais R, so daß der Anker r des Empfangsrelais R umschaltet* Wie man aus der Signalfolge des Ausgangsstromes I_r erkennt, ist es gelungen, die Einschwingverzerrungen zu eleminieren.

Fig» 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, Pig, 3 das dazugehörige Zeitdiagramm·

Der durch das Empfangsrelais R fließende Relaisstrom I_R setzt sich zusammen aus dem verstärkten Leitungastrom I^ und dem durch eine Steuerschaltung geregelten Zusatzstrom I₂ t wobei sich Leitungsstrom I^ und Zusatzstrom I^ zum Relaisstrom I_R addieren» Die Polarität des Zusatzstromes I» wird durch die Lage des Empfangsrelais R bestimmt, da dessen Anker r die positive oder negative Stromrichtung auswählt** Die Regelung des Zusatzstromes I^ wird durch die beiden Transistoren T1; T2 vorgenonraen, von denen einer für den positiven, der andere für den negativen Strom vorgesehen ist, wobei der über den Kollektor-Emitter-Kreis fließende Strom von der an der Basis vorhandenen Spannung

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abhängt. Diese Spannung wird den Kondensatoren C1; C2 entnommen, wobei die sich einstellende Kondensatorspannung ü_c1; U₀₂ proportional dem im Empfangsrelais R fließenden Relaisstrom I_R ist· Die Kondensatoren C1; C2 werden über Widerstand R5 und die Dioden D1; D2 aufgeladen, wobei durch die Dioden D1; D2 erreicht wird, daß die Kondensatorspannung üjt-j; Uq₂ ^nu** grSßer und nicht kleiner werden kann. Ober die Hilfstransistoren T3; T4 erfolgt abwechselnd die Entladung der Kondensatoren C1; C2 in Abhängigkeit von der Stellung des Empfangsrelais R.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, fließt zum Zeitpunkt t~ längere Zeit ein positiver Leitungsetrom It. Der Anker r des Empfangsrelais R liegt dadurch an der Plusspannung und es kann infolgedessen nur durch den Transistor T1 ein f Kollektorstrom fließen. Die Größe des durch den Transistor T2 fließenden Kollektorstromes wird durch die am Ausgang des als analoger Transistorverstärker aufgebauten Steuertransistor T6 liegenden Spannung, die auf die Basis des Transistors T2 wirkt, gesteuert. Transistor T2, Hilfstransistor T4, Steuertransistor T5 und Hegator N2 sind vom n-p-n-Typ und Transistor T1, Hilfstransistor T3, Steuertransistor T6 und Hegator H1 vom p-n-p-Typ. Eine große Spannung am Kondensator C2 bewirkt eine kleine Spannung am Ausgang des Steuertransistors T6 und umgekehrt· Die Größe der Kondensatorspannung U_C2 ist proportional dem positiven Leitungsstrom It * so lange der Leitungsstrom It ansteigt. a Durch die Diode D2 kann der Kondensator C2 nicht entladen ™ werden, so daß die Spannung über die Diode D2 nur positiver werden kann. Da zum Zeitpunkt t_Q der maximale im eingeschwungenen Zustand mögliche positive Leitungsstrom L. fließt, hat sich über Kondensator C2 auch die maximale positive Spannung eingestellt. Am Ausgang des Steuertransistors T6 hat sich dadurch der Spannungswert 0 ausgebildet. Dadurch wird der Transistor T2 gesperrt und der KoIlektorstrom durch den Transistor T2 ist praktisch ebenfalls 0.

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Da durch das Fehlen einer negativen Kollektorspannung durch Transistor T1 ebenfalls kein Kollektorstrom fließen kann,ist der Zusatzstrom I„ zum Zeitpunkt t^ , der sich aus den Transistorströmen I_T1 und 1^₂ zusammensetzt, ebenfalls 0· Durch das Empfangsrelais R fließt somit nur der Leitungsstrom Ij₁, Vom Zeitpunkt t-j ab verringert sich der Leitungsstrom Ij₁ , die Kondensatorspannung U_C2 kann sich jedoch infolge der Diode D2 nicht ändern, so daß am Ausgang des Steuertransistors TG ebenfalls die 0 V bestehen bleiben und es über Transistor T2 zu keinem Kollektorstrom kommt» Der Hilfstransistor T3 ist während der ganzen Zeit geöffnet, da dessen Basis über Negator N1 negative Spannung erhält, so daß sich über Kondensator C1 keine Spannung bilden kann. Zum Zeitpunkt t« erreicht der Relaisstrom Ι« , der zu dieser Zeit identisch mit dem Leitungsstrom I^ ist, die negative Ansprechschwelle des Empfangsrelais R, so daß der Anker r an die Minusspannung gelegt wird. Dadurch wird der Strom Ij₂ über Transistor T2 durch die fehlende positive Kollektorspannung unterbrochen und es kann über Transistor T1 ein Kollektorstrom fließen, dessen Größe von der am Ausgang dee Steuertransistors T5 liegenden Spannung abhängig ist# Da über dem Uegator Fl der Steuertraneistor T3 in den nichtleitenden Zustand gebracht wurde, kann sich über Kondensator C1 eine Spannung ausbilden, die proportional dem negativen Leitungsstrom Ij₁ ist, da Kondensator C1 über Widerstand R5 und Diode D1 auf die entsprechende Spannung aufgeladen wird· Da zum Zeitpunkt t₂ der negative Leitungsstrom Ij₁ gering ist, stellt sich am Ausgang des Steuertransistors T5 durch die Wirkung des Transistors eine große negative Spannung ein, so daß über Transistor T1 ein großer negativer Transietorstrom I^ fließen kann, der sich mit dem Leitungsstrom Ij₁ zu dem Über das Empfangs relais R fließenden Relaisstrom Ig, zusammensetzt, so daß der Relaisetrom Ig zum Zeitpunkt tg durch den Zusatzstrom I- sprunghaft bis zum maximal möglichen negativen Wert ansteigt.

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Bis zum Zeitpunkt to steigt der Leitungsstrom I^ an, dadurch vergrößert sich auch die Kondensatorspannung U_centsprechend, die Spannung am Ausgang des Steuertransistors T5 wird entsprechend kleiner, so daß sich auch der Zusatzstrom I„ entsprechend verringert· Der durch das Empfangsrelais R fließende Relaisstrom I^ bleibt konstant, da die Verringerung des Zusatzstromes Ig durch die Vergrößerung des Leitungsstromes I^ ausgeglichen wird·

Zum Zeitpunkt to beginnt der neue Signalabschnitt, der durch eine Verringerung des Leitungestromes Ij₁ gekennzeichnet ist· Der Einschwingvorgang beginnt zu diesem Zeitpunkt bei Betrachtung des Relaisstromes I_R vom maximal im eingeschwungenen Zustand möglichen negativen Wert, so daß keine Einschwingverzerrung auftreten kann.

Die Verringerung des Leitungsstromes I^ vom Zeitpunkt to an bleibt auf die Kondensatorspannung U_c1 ohne Einfluß, da sich die negative Kondensatorspannung U„* infolge der Diode D1 nicht verringern kann· Dadurch bleibt auch der Zusatzstrom Ig über Transistor 71 unverändert auf dem eum Zeitpunkt to eingestellten Wert· Der Relaisstrom I_R setzt sich somit aus diesem Zusatzstrom Ig und dem jeweiligen Leitungsstrom I^ zusammen· Zum Zeitpunkt t* spricht das Empfangerelais H wieder an, dessen Anker r wieder an die Plusspannung gelegt wird· Damit wiederholt sich der anfangs geschilderte Zustand· Kondensator C1 wird durch den Über Negator N1 geöffneten Hilfstransiator T3 entladen· Bei geeigneter Dimensionierung der gegenseitigen Entkopplungen und Festlegung entsprechender Vorspannung zur Einstellung der Arbeitspunkte kann auf die Negatoren N1; 12 und die Steuertransietoren T5; T6 verzichtet werden·

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Claims (2)

1. Patentansprüche :

   Verfahren zur Entzerrung von Einschwingverzerrungen bei der Übertragung von digitalen Gleichstromzeichen auf Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfangsrelais (R) zum Zeitpunkt des Ansprechens zusätzlich zum Leitungsstrom (It) ein Zusatzstrom (Ι») gleicher Polarität hinzugefügt wird und dieser Zusatzstrom (I») den das Empfangsrelais (R) durchfließenden Relaisstrom (1^) sofort bis zur Höhe des Leitungsstromes (Ij₁) in eingeschwungenem Zustand ergänzt vxA auf dieser Höhe hält und von dem Moment an konstant bleibt, in dem der Leitungsstrom (Ij₁) absinkt, bis das Empfangsrelais (R) erneut umschlägt·
2. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Kontakt (r) des Empfangsrelais (R) parallel zur Verbindung des Einganges (E) mit dem Empfangsrelais (R) entsprechend der jeweils anliegenden Polarität des Leitungsstromes (Ij₁) die Kollektor-Emitter-Strecke entweder eines Transistors des p-n-p-Typs (T1) oder des n-p-n-Typs (T2) geschaltet ist und die Basis dieser Transistoren (T1; T2) an die Kollektor-Emitter-Strecke je eines Steuertransistors (T5; T6) gleichen Typs geführt ist_p dessen Basis seinerseits einmal über je eine Diode (D1; D2), mit dem Eingang (E) verbunden ist, wobei die Dioden (D1j D2) vom Eingang (E) aus gesehen antiparallel geschaltet sind, weiterhin mit je einem Kondensator (C1; C2) und zum letzten mit der Kollektor-Emitter-Strecke je eines Hilfstransistors (T3j T4) verbunden ist, dessen Basis über

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   je einen Negator (KfI; H2) ebenfalls vom Kontakt (r) des Empfangsrelais (R) an die dem jeweiligen Leitungsstrom (It) entsprechende Polarität anschaltbar ist.

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