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Verfahren und Anordnung für die Übertragung von Daten über Fernsprechleitungen
einer Fernsprechnebenstellen anlage.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einer Anordnung für die Übertragung
von Daten über Fernsprechleitungen einer Fernsprechnebenstellenanlage, in der Fernsehtelefone
vorgesehen sind, auf deren Bildschirmen die übertragenen Daten wiedergegeben werden
können.
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Schon seit einigen Jahren ist man bestrebt, die bestehenden Fernschreib-,
Fernsprech- und Rundfunkverbindungen auch für die Datenübertragung nützlich zu machen.
Wegen der geringen Telegrafiergeschwindigkeit von 50 :13d bei 80 9z i3andbreite
ist die Fernschreibverbindung jedoch nur für die Übertragung relativ geringer Informationsmengen
geeignet.
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Die Benutzung einer Fernsprechverbindung läßt demgegenüber eine Geschwindigkeitssteigerung
um etwa den Faktor 10-20 zu.
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Allerdings ist auch die Fernsprechverbindung nur beschränkt für eine
Datenübertragung brauchbar, was sich einmal in dem begrenzten Frequenzband von 300
- 3400 Hz und zum anderen in den auftretenden impulsartigen Geräuschen zeigt.
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Die Begrenzung des Frequenzbandes erfordert an den Endstellen teilnehmerindividuelle
Geräte, sogenannte Modems, woche die in binärer Form anliegend en Informationen
so umfoimen, daß eine Übertragung über Fernsprechkanäle von Endstelle zu Endstelle
möglich ist.
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Für die Ausschaltung des Einflusses der impulsartigen Geräusche sind
aufwendige Sicherungsverfahren bekannt, bei denen z.B. eine Gruppe von Zeichen zu
einem Block zusammengefaßt werden, dem dann - über die Paritätssicherung des einzelnen
Zeichens hinaus - nochmals mehrere Kontrollzeichen zusätzlich zu den Informationszeichen
hinzugefügt werden.
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Der vorgenannte Nachteil der Frequenzbandbegrenzung gilt indessen
vornehmlich für das öffentliche Netz.
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In Nebenstellenanlagen bietet sich dagegen die wirtschaftlichere Lösung
an, mit einfacheren Übertragungsverfahren, die Gleichstrom benutzen, im internen
Verkehr auszakon.men.
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Es ist bereits bekannt, im Dialogverkehr mit einer Datenverarbeitungsanlage
eine Datenstation mit Sichtgerät zu verwenden (elektronische Rechenanlagen, Helft
10, 1968, S. 286-291). Hierbei lassen sich auf dem Bildschirm gleichzeitig 1C80
Schriftzeichen in 20 Zeilen sichtbar machen. Ein Graphikzusatz ermöglicht auch die
Darstellung von Zeichnungen. Die Daten können in fast beliebiger Weise durch uberschreiben,
auslöschen oder einfügen von Zeichen korrigiert werden. Nach visueller Kontrolle
wird die gespeicherte Anfrage mit relativ hoher Geschwindigkeit von z. B. 2400 bit/sec
zum Rechner übertragen. Die vom Rechner ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit gesendete
Antwort wird auf dem Bildschirm angezeigt und gegebenenfalls teilweise oder ganz
auf einen Drucker ausgegeben. Zur wrzeugung eines stehenden Bildes ist es allerdings
notwendig, den Bildschirminhalt periodisch Zeichen für Zeichen zu wiederholen. Hierfür
ist ein Bildwiederholspeicher erforderlich.
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Es gilt weiterhin als prinzipiell möglich, Daten in Nebenstellenanlagen
ohne Verwendung von Modems, also allein mittels galvanischer Durchschaltung, zu
übertragen, unX zwar RAUCH Videodaten mit Frequenzen bis zu 1 Mflz (Technik Miinchenw
1970, Seite 111).
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Für die Realisierung dieser Möglichkeiten sind Bildumsetzer vorgeschlagen
worden, die digital gespeicherte Infornationen in analoge Videosignale umsetzen,
welche von Fernsehtelefonen empfangen werden können.
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Über die Form der Datenübertragung und iber die Erzeugung und den
Empfang dieser Daten sind j jedoch keine näheren Angaben gemacht.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes
Verfahren zur Übertragung von Videosignalen über Fernsprechleitungen den Empfang
dieser Signale anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Daten seriell
in Form von bipolaren Sinusimpulsen sowie asynchron und gleichstromfrei übertragen
werden.
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Eine Anordnung für die Erzeugung dieser Daten ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sinusgenerator vorgesehen ist der über einen Rechteck-Impulsformer und einen
Frequenzteiler die Ausgabe der impulsförmigen, seriellen Daten aus einem Parallel-Serienwandler
bewirkt, daß dieoe Daten einer Steuerschaltung zugeführt sind, welche mit den Sinusspannungen
des Sinusgenerators synchronisiert ist und deren Ausgang mit dem Steuereingang einer
Torschaltung verbunden ist, daß über diese Torschaltung die von dem Sinusgenerator
kommenden und über einen Zweiweggleichrichter geführten Signale geschaltet und über
einen Teitungsiibertrager auf die FernsprechleitunCrPn gegeben werden.
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Fine Anordnung für den Empfang der erwähnten Daten ist dadurch gekennzeichnet,
daß die von dem Leitungsübertrager kommenden bipolaren seriellen Sinusimpulse über
einen weiteren Beitungsfibertrager und einen StörunterArücker Ruf einen Schmitt-Trigger
gegeben und von diesem umgeformt und als serielle Rechteck-Impulse einerseits über
eine Decodierschaltung auf einen Serienparallelwandler und andererseits auf Schaltmittel
gegeben werden, die den Serienparallelwandler bei vorlegen einer Wortinformation
zur Abgabe des parallelen Wortes lrpranlassen.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin,
daß der Empfänger nicht synchron mit dem Sender laufen muß und deshalb beliebige
Leitungslängen überbrückt werden können. Außerdem wird durch die serielle Ubertragung
der Daten eine gute Ausnutzung der Zweidrahtverbindung gewährleistet. Den bestehenden
gesetzlichen-Vorschriften wird durch die gleichstromfreie Übertragung Genüge getan
und die erdsymetrische Übertragung erlaubt überdies ein störungsfreies Arbeiten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:Figur 1: Das Blockschaltbild einer Datenfernübertragungsanlage
in Verbindung mit einem Fernsehtelefon und einem zentralen Rechner.
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Figur 2: Einen Datensender Figur 3: Impulszeitdiagramme zu dem Datensender
nach Figur Figur 4: Einen Datenempfänger
Figur 5: Impulszeitdiagramme
zu dem Datenempfänger nach Figur 4.
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Das Blockschaltbild nach Figur 1 zeigt u.a. eine herkömmliche Nebenstellenvermittlungsanlage
NStA, an die -otellvertretend für zahlreiche Nebenstellen - die beiden Nebenstellen
A und B angeschlossen sind.
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Diese Nebenstellenvermittlungsanlage NStA weist beispielsweise drei
Innenverbindungssätze aiif und kann somit gleichzeitig 3 Verbindungen aufrechterhalten.
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Neben den üblichen Nebenstellen sind an die Nebenstellenvermittlungsanlage
NStA auch noch mehrere - z. B. 10 -Dateneingabegeräte DEG angeschlossen, von denen
jedoch nur 1 Gerät dargestellt ist. Parallel zu einem in der Nebenstellenvermittlungsanlage
NStA befindlichen Sprechwegekoppler 5K sind jeweils ein Datenkoppler DK und zwei
Videokoppler VK1, VK2 vorgesehen. An die Datenkoppler DK rind auf der einen Seite
die Dateneingabegeräte DEG angeschlossen.
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während auf der anderen Seite die Serienschaltungen von automatischer
Teilnehmerschaltung ATT, Datenempfänger DEM, Datenwandler mit Zwischenspeicher und
D/A Wandler DZW, Modem Mod1, Modem MCd2 und Rechner COMP anliegen.
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Die Videokoppler VK1, VK2 sind mit Videostationen VS verbunden, die
im wesentlichen aus einer Kamera und einem Monitor, kombiniert mit einem Datenterminal,
bestehen.
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Dabei sind die Videokoppler VE1 den abgehenden und die Videokoppler
VK2 den ankommenden Leitungen der Videostationen VS zugeordnet. Eine weitere Verbindung
besteht zwischen den Videokopplern VK2 und dem D/A-Wandler des Datenwandlers mit
Zwischenspeicher DZ@.
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Durch die Parallelschaltung der Daten und Videokoppler zu den Sprechwegekopplern
besteht die Möglichkeit, ohne komplizierte Umschaltungen und mit geringem Aufwand
entweder Telefonbetrieb, Bildfernsprechbetri@@ @@ Datenbetrieb herzustellen.
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Beim Datenbetrieb wird nit dem Dateneingabegerät DvG eine von mehreren
der automatischen Teilnehmerschaltungen ATT angewählt. Eine derartige Teilnehmerschaltung
unterscheidet sich von normalen Teilnehmerschaltungen dadurch, aß die Gabelumschaltung
nicht von Stand betätigt, sondern automatisch nachgebildet wird.
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Die automatische Teilnehmerschaltung ATT schaltet, nachdem sie angewählt
wurde, einen Datenempfänger DEM an den entsprechenden Datenkanal. Dieser Datenempfänger
DEM ist über den Datenwandler DZW mit dem Rechner COMF verbunden. Der Datenwandler
DZW hat die Aufgabe, neben der Speicherung und blockweisen Weitergabe der vom Datenempfänger
DEM kommenden Informatien diese Information auch noch in ein analoges Videosignal
uzzu nndeln, sodaß der rufende Teilnehmer die in das Dateneingabegerät DEG gegebenen
Daten auf dem Monitor der Videostation VS beobachten kann. Damit ist gleichzeitig
eine Kontrolle der gesamten Übertragungsstrecke verbunden und eir komplizierte Datensicherungssystem
ipt nicht erforderlich.
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Der Rechner COMP verarbeitet die ihm zugeführte Information und sendet
diese blockweise an den Datenwandler DZW zurück, der wiederum das Videosignal für
den Monitor liefert.
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In Figur 2 ist das Blockschaltbild eines im Dateneingabegerät DFG
befindlichen Datensenders gezeigt; Aie zugehörigen Impuls- Zeit- Diagramme sind
in Figur 3 gezeigt.
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Der Datensender möge beispielsweise 76 Eingabetasten aufweisen, von
denen in der Figur 2 nur die Tasten T1 T2 gezeigt sind. Beim Drücken einer der Tasten
git-t ein Bitgenerator BG eine der Taste zugeordnete Information, z.B. in US ASC
II - Code (7 bit + 1 paritybit), auf einen Parallel/Serienwandler FSW, wo sie an
dessen Eingang für eine vorgegebene Zeit anstehen (in Figur 2 z.B. 10100001).
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Gleichzeitig mit der Abgabe der Informationen aus dem Bitgenerator
BG auf den Serien/Parallelwandler SPW gibt der Bitgenerator BG ein Strobe - Signal
auf einen Frequenzteiler FT1 und auf eine Synchronisierschaltung SSS. Der Frequenzteiler,
der im Verhältnis 1:8 untersetzt, steuert den Parallel/Serienwandler FSW sn und
wird seinerseits von einem Rechteck-Impulsformer RF getaktet, welcher die Signale
des S nusgenerators OG in Rechteck-Impulse unformt. Dieser Sinusgenerator SG gibt
beispieleweise Sinusspannungen von 1 kliz auf den Rechteck-Impulsformer RF der somit
pro Sekunde looo Rechteck-Impulse auf den Eingang des Frequenzteilers FT1 weitergibt.
Solange noch kein Strobe - Signal von dem Bitgenerator BG auf den Frequenzteiler
FT1 gelangt, bleibt diese untätig. Nach dem Eintreffen des Strobe-Signals taktet
der Frequenzteiler FT1 den Parallel/Serienwandler PSW in der Weise, daß die im Beispiel
gewählte Information lolooool nacheinander gemäß Figur 5 (PSW) ausgegeben wird.
Diese serielle Information wird nun eine Steuereinrichtung SE für die Ansteuerung
einer Torschaltung TS zugeführt. In der Steuereinrichtung SE findet eine Aufteilung
der zugeführten Impulse in 2 Irpulsreihen nach einem Gegentaktverfahren gemäß Figur
3 statt.
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Die Aufteilung wird dadurch ermöglicht, daP die Synchronisierschaltung
SSS die Steuereinrichtung SE mit Impulsen beaufschlagt und dadurch eine logische
Schaltung in der Steuereinrichtung SE so beeinflußt, daß diese auf die beiden Verbindungsleitungen
zwischen der Steuereinrichtung SE und der Torschaltung TS jeweils inverse Impulsreihen
SE I, II (Figur 3) geben.
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Die Synchronisierschaltung SSS bewirkt somit unter anderen auch eine
phasenstarre Kopplung der Serieninformation am Ausgang der Steuereinrichtung SE
mit der Sinusspannung dos Sinusgenerators SC.
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Bevor nun beschrieben wird, auf welche Weise die Impulsreihen I-,
II die Torschaltung TS betätigen, soll noch kurz erwähnt werden, welche Signale
die Torschaltung TS durchlassen soll, Diese durchzuschaltenden Signale werden in
dem bereits erwähnten Sinusgenerator SG erzeugt und auf einen Verstärker V1, der
auch als Impedanzwandler dient, gegeben.
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Von diesem Verstärker Vi gelangen die Sinussignale auf einen Zweiweggleichrichter
ZCTL und werden von dort in gleichgerichteter Form der Torschaltung TS zugeführt;
d.h. die Torschaltung TS wird mit einem nur aus Halbwellen bestehenden Gleichstrom
beaufschlagt. Dieser Gleichstrom wird nun durch geeignete Betätigung der Torschaltung
TS wieder in einen Wechselstrom umgeformt, der für das vorliegende Beispiel die
in Figur 3 (TS) aufgezeichnete Kurvenform besitzt.
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Wie ein Vergleich dieser Kurvenform mit den Impuls folgen aus der
Steuereinrichtung SE zeigt, bewirken die zueinander invertierten, kurzzeitigen Impulse
dr Steuereinrichtung SE. daß ein reiner Wechselstrom mit der ur-1idfr'4il sprünglichen
Frequenz entsteht.erzeugen die längeren Impulse einen Quasi-Wechselstrom mit der
halben Frequenz, bei dem sich die beiden Halb-Wellen aus jeweils 2 Teil-Halb-Wellen
zusammensetzen. die Torscheltung TS knn somit als eine Umpoleinrichtung bezeichnet
werden, die - abhängig von den ihr zugeführten Impulsen - den wellenförmigen Gleichstrom
einmal in der einen und einmal in der anderen Richtung durchläßt. Allgemein können
die von der Torschaltung TS abgegebenen Signale als Sinus-Bipolsignale bezeichnet
werden. Von der Torschaltung TS gelangen diese Sinus-Bipolsignale nunmehr auf einen
Laitungsübertrager LÜ1, der ihre m-ximale Amplitude auf 5 Vss@änhebt oder begrenzt
und auf die Fernsprechleitung gibt.
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In Figur 4 ist ein Datenempfänger DFT. dargestellt, dem die von dem
Leitungsübertrager LÜ1 ausgehenden Sinus-Bipolsignale zugeleitet werden. Am Eingang
dieses Datenempfängers DEM befindet sich ein weiterer Leitungsübertrager LÜ2, der
den Datenempfänger DEM galvanisch von der Fernsprechleitung und dem Datensender
trennt. Der Leitungsübertrager tÜ2 hat Pußerdem die Aufgabe, für die Ansteuerung
nachfolgender Schmitt-Trigger eine Gegentaktsymmetrierung der ankommenden Signale
vorzunehmen. Die gegenphasigen Halb-Wellen aus dem Leitungsübertrager LÜ2 werden
einer einen Störunterdrücker SU auf einen Rechteck-Impulsformer RIF gegeben und
von diesem jr Rechtecksignale umgeformt. Da der Rechteck-Impulsfcrmer RIF 2 Schmitt-Trigger
enthält, von denen der eine für die Frfassung der negativen und der andere für die
Erfassung der positiven Halb-Wellen vorgesehen ist, erscheinen an den beiden Ausgängen
des Rechteck-Impulsformers RIF Impulsserien, (RS-FF1, RS-FF2).
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Die Ausgangssignale des Rechteck-Impulsformers RIF werden nun auf
das RS-Flip-Flop RS-FF1 gegeben, wo eine Zwischenspeicherung stattfindet. In Figur
5 sind die Ausgangssignale des RS-Flip-Flops RS-FF1 dargestellt. Die Trennung und
zeitliche Zuordnung von Takt- und Informationsimpulsen geschieht sodann in der Decodierschaltung
DC, und zwar im zusammenwirken mit zwei nachgeschalteten RS-Flip-Flop RS-FF2 und
RS-FF3. Die beiden RS-Flip-Flops RS-FF2, RS-FF3 haben dabei eine ähnliche Funktion
wie das RS-Flip-Flop PS-FF1.
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Die Takt- und Informationsimpulse werden sodann auf der Serien-Parallel-Wandler
SPW gegeben; die Taktimpulse darüberhinaus noch auf den Frequenzteiler FT2. Der
Frequenzteiler FT2 sorgt - zusammen mit der Koinzidenzschaltung KIS - dafür, daß
rrUt mit dem 8. Tnkt die Information am Ausgang des Serien-Parallel-Wandlers SPW
erscheint. Diese Information ist in Figur 5 (SPW) dargestellt.
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Zu erwähnen ist noch, daß der Rechteck-Impulsformer RJF nicht nur
das RS-Flip-Flop RS-FF1 beaufschlagt sondern daneben auch noch eine monostabile
Kippstufe NK. Durch den ersten Impuls aus der Rechteck-Impulsfolge wird die monostabile
Kippstufe MK in eine andere Lage gebracht, wo sie nach dem letzten Impuls für ca.
3 msec verbleibt. Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe MK dient als Kontrollimpuls
der gesamten Empfängerschalt1lng. Damit eine Ansteuerung der RS-Flip-Flops RS-FFi,
RS-FF2, RS-FF3 sowie des Frequenzteilers FT2 und der Koinzidenzschaltung KJS ermöglicht
wird, wird das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe MK durch einen Verstärker
V2 verstärkt. Gelangt eine Rechteck-Impulsfolge von weniger als 8 Impulsen auf die
monostabile Kippstufe MK, so werden die erwähnten Bauelemente durch das Ausgangsaignal
der monostabilen Kippstufe MK zurückgesetzt.
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Die Informationsimpulse gelangen aus dem Serien-Parallel-Wandler SP
in den Puffer des Datenwnndlers DZW (Fig. 1). Der Übergabebefehl erfolgt dabei mittels
eines. Zeichenübergabeimpulses aus der Koinzidenzschaltung KJS, der gleichzeitig
mit dem Impuls z1zm Serien-Parallel-WandAer SPW ausgegeben wird Dadurch wird verhindert,
daß fehlerhafte Informationen von weniger als 8 bit oder Störimpulse zum Datenwandler
D7.W iibertragen werden. Wenn infolge starker Störungen die Information nicht vollständig
an den Empfängereingang gelangt, wird auch kein Zeichenübergabeimpuls gesendet.
Gelangt dennoch ein falsches Zeichen an den Empfängerausgang, so wird in einer Parityprüfschaltung
mit ungerader Parität im Eingang: des Daten wandlers DZW das Zeichen als falsch
erkannt und gleichzeitig ein Fehlerzeichen auf dem Bildschirm gezeigt. Damit kann
der Teilnehmer jederzeit den gesamten Datenübertragungsweg kontrollieren.
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Eine wesentliche und erfinderische Verbesserung des Verfahrens kann
dadurch erielt werden, daß dem oben erwähnten 8-bit-Wort ein neuntes. sog. Startbit
vorangesetzt wird, das Rezugsinformation für die übrigen 8 bits ist. Es ist dann
gleichgül tig, in weicher Phasenlage jede bit-Serie eintrifft. Somit können beliebig
viele Übertrager und Zwischenverstärker zw1.-schen Sender und Empfänger geschaltet
werden.