DE2262237C3

DE2262237C3 - Kopplerschaltung für die kombinierte Sprachfrequenzübertragung und Gleichstromsignal isierung

Info

Publication number: DE2262237C3
Application number: DE2262237A
Authority: DE
Inventors: Russell William Holmdel N.J. Collins (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1360364A; DE2262237B2; SE376136B; NL7217546A; DE2262237A1; BE793240A; IT976152B; FR2167103A5; CA951445A; US3731234A; AU5039772A; JPS538442B2; JPS4874709A; AU471232B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Koppler zum longitudinalen Symmetrieren von sprachfrequenten Signalen, die auf seine ersten und zweiten Eingangsanschlüssc gegeben werden, damit er an seinen ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen symmetrierte sprachfrequente Signale abgibt.

Der Bedarf für Schaltungen, die Endeinrichtimgen und symmetrierte Kabelcinrichtungen miteinander koppeln, ist seit langem bekannt. Dieser Bedarf ist dann von größter Bedeutung, wenn die Lmleinriditung, z. B. eine private Teilnehmereinrichtuni:, andernfalls den normalen Betrieb dieser Einrichtungen jicl'ährden würde. In Fällen, in denen die Endeinrichtung sowohl sprachfrequente Signale CUKl bis 3000 H/i als auch Gleichstromsignale und Signale mit niedrigen Frequenzen (weniger als 20 11/) sendet, muß die Kopplerschaitung diese Signale in geeigneter Weise beeinflussen, damit sie über die symmetrierte Kabeleinrichtung übertragen werden kann. Dies muß sugar Fineanas- und Ausgängen "'""-d--^E Es sü'd bereits Kopplerschaltungen ;angegeben worden welche den Anforderungen hinschlich de Symmetrierung von sprachfrequenten Signalen und Υ wirihtieen Einuanes- und Ausgangsverbiniunge^get η SO^ galvanische purchschaltungsverbindungen Tür die überlagerte Gleichstromsignahiierung vorsehen. Solche Koppler bntzen jedoch keine annehmbare Einfügungsdampiung.

Dieses Problem wird durch den erfindungsgemaßer, Konpier dadurch eelöst. daß ein Transformator erste und zweite Primärwicklungen und erste und zweu, Sekundärwicklungen aufweist, wobei die erster, ,'nmür- und Sekundärwicklungen gegensinnig in Re.h, an den ersten Eingang und den ersten Ausgang angeschlossen sind, daß die zweiten Pnmar- und^kuudarwicklungen ebenfalls gegensinnig in Reihe an de , leiten Eineane und an den zweiten Ausgang geschaltet sind und daß em Induktivitätsnetzwerk erste uiui Seite in Rohe «schaltete Spulen aufweist, die gegen-. sinnifi auf einem gemeinsamen Kern angeordnet siiui ' wobei sich die erste Spule in Serie zwischen den ersten Primär- und Sekundärwicklungen befindet und d;, zweite Spule in Serie zwischen die zweiten Primär- und Sekundärwicklungen geschaltet ist. - Hierzu verbindet die vorliegende Erfindung m ' vorteilhafter Weise die Endeinrichtung mit syrnmeinerten Kabeleinrichtungen, ohne eine wesentliche Einfüiiuncsdämpfung einzuführen.

Ein" weiterer Vorteil der Erfindung besteht dann ο daß sie die Endeinrichtungsquclle.isignale in geeigneter Weise für die übertragung über die symmetncrlen Kabelsinrichtungen beeinflußt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darm.

eine symmetrierte Sprachbandübertragung unabhan-

, da vom Grad der Unsymmetrie der Endeinrichtung

Sowie eine überlagerte Gleichstrom- und Niederfrcquenzsitinalisierung zuzulassen. .,,,.,

Es ist ein Aspekt dieser Erfindung, die Verbindung der Endeinrichtung mit den symmetrierten Kabel- _;i. einrichtungen zu erleichtern.

Gemäß der vorliencnden Erfindung symmclnert ein Koppler Sprachbandsignaic in Längsrichtung, die von einer geerdeten Quelle für die übertragung auf einem synimctrierten Kabelpaar abgeleitet situ.. ^ und erweist '/.ualcich galvanische Direktverbindungen /wischen der ()ucllc und dem Kabelpaar fur die überlagerten Gleichstrom- und Niederfrcquen/signalisierung auf Der Koppler enthält im wesentlichen einen Tnin.sformaior mit aulueteilten Primär- und Sekundar-. wicklungen wobei ilie zugeordneten Wicklungsab-M-hnitte' entlang der T- und «-Leitung entgegenizeset/l in Serie geschallet sind: er enthält em Induktion mi ei/u ei k mil / wei ent gegen gcsc'/.t '■" .x'.-c gc.oppclien Spuien auf einem gemeinsamen Kern, wobei ..- jede Spule die ,umordneten Primär- und Sekundiir-',',ickluuizs.ib^.chnitle in 'Wie schallet, die -uif den /- und /M eitunger: angeordnet sind, sowie ein Kapa/iläiMiet/werk mit /wei Kondensaiorai. deren

gemeinsamer Verbindungspunkt geerdet ist und die in Serie zwischen die aurgeteilten Sekundärwicklungen gelegt sind.

Gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung hat der Transformator ein Übersetzungsverhältnis von 1, während seine Wicklungen auf einem Kern aus einer Legierung, die unter dem Warenzeichen »Permalloy« bekannt ist, gewickelt sind, um einen großen Wert für die Niederfrequenzinduktanz zu erzielen und dabei die Nieaerfrequenzgruppenlaufzeit- verzerrung zu verbessern.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Verbindung von Endeinrichtung mit den symmetrierten Kabeleinrichtungen erleichtert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verwendung eines »Permalloy«-Kerns eine verbesserte Niederfrequenz-Gruppenlaufzeitverzerrung bewirkt und außerdem nur relativ wenig Platz beansprucht.

Eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß sie sprachfrequente Signale in Längsrichlung Symmetrien, und zwar unabhängig vom Grad der Unsymmetrie der F.ndeinrichtung und daß sie gleichzeitig eine galvanische Direktverbindung für die überlagerte Gleichstrom- und Niederfrequen/signalisierung aufweist, während sie nur zwei Einganus- und Ausgangsanschlußverbindungen erfordert.

Eine andere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß sie eine wesentlich verbesserte longitudinale Symmetrierung und Einfügungsdämpfung besitzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

F ig. IA zeigt eine herkömmliche Ubertragungsanordnung, in der die Endeinrichtung über einen Koppler mit zugeordneten Kabeleinrichtungen verbunden ist, während

Fig. IB zum Definieren der Schleifen und der longitudinalen Signale dient.

F i g. 2 zeigt einen ersten bert-.s bekannten Koppler.

Fig. 3A b/w. 3B zeigen einen zweiten bereits bekannten Koppler sowie die zugehörige Ersatzschaltung für Sprachfrequenzen.

F i g. 4A bzw. 4 B zeigen einen Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung sowie die zugehörige idealisierte Ersatzschaltung Für Sprachfrequenzen, während die

F i g. 4 C bzw. 4 D die Verwendung dieses Kopplers für die gerichtete Schleifcngleichstrom- und Niederfrequcn/.signalisicrung bzw. für die doppelgerichtete longitudinale Gleichstrom- und Nicderfrequen/signalisicrung zeigen.

Inder F i g. 1 A ist eine herkömmliche übertragungseinrichtung gezeigt, in der der Koppler 20 ills /wischcneinrichtung /wischen der Endstelle (TEl IC und der Telcfongesellschaftscinrichtung 30 vorgesehen ist. wahrend der Koppler 20' als ZwischiMieinrichtung /wischen der Endstelle (TE) 10' und derselben Einriehtun.i! 30 dient. Weiterhin verbinden die l.eittm- «en 41 und 42 die Endeinrichtung 10 mit dem Koppier 20. während das symmctrierie Kabeipaar 51-52 den Koppler 20 mit der Einrichtung 30 verbindet. Auf entsprechende Weise verbinden die Leitungen 41 und 42' die EnJoinnchuint.· 10' mit !lern Koppler 20 wählend das synimMricrie Paar 5Γ-52' den Koppler 20' mit der Eiiiric i'.uii!: 30 verbinde!. In übliche! Weise sind die I.oininge·¹ 41 und 41 und die Leituii-'.·(■·η 51 und 5Γ als / . eitimar' ¹X--eicliiiei. aüIiicih' die Leitungen 42 und 42' und die Leitungen 52 und 52' als R-Leitungen bezeichnet sind.

Koppler wie die Koppler 20 und 20' schützen die Einrichtung der Telefongesellschafl und die Endeinrichtung, auch private Einrichtung, vor äußeren schädlichen Einflüssen, und sie lassen verschiedene Arbeitsweisen der Endeinrichtung zu. Die Kopplerschutzschaltung bewirkt einen Blitzschutz, eine Dämpfüngsregelung usw. Eine solche Schutzschaltung ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und wird deshalb nicht weiter diskutiert. Außerdem enthält der Koppler Mittel zum Umwandeln der Quellensignale der Endeinrichtung in eine Form, die mit den Übertragungserfordernissen der symmetrierten Kabeleinrichtung kompatibel ist. Die Notwendigkeit, longitudinal, sprachfrequente Signalkomponenten, die über symmetrierte Kabeleinrichtungen übertragen werden sollen, zu unterdrücken, ist bereits bekannt.

In bestimmten Fällen muß der Koppler die sprachfrequenten Signale, die von der geerdeten Endeinrichtung kommen, symmetrieren, während er gleichzeitig eine geeignete Einfügungsdämp'.ing, Gruppenlaufzeitverzerrung und Impulsverzerrung aufweisen muß. Eine weitere wichtige Anforderung an den Koppler besteht darin, daß er Tür die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung geeignet ist. Neben diesen übertragungstechnischen Bedingungen muß der Koppler auch noch die Verbindung der Endeinrichtung mit den symmetrierten Kabeleinrichtungen erleichtern. z.B. indem er ein Minimum an Eingangs- und Ausgangsanschiüssen erfordert. Beispielsweise erfordern die derzeitigen Normen zweidrähtigc Eingangs- und Ausgangsanschlüsse. Es wird erwartet, daß auch in Zukunft symmetrierte Kabelpaare zum Verbinden der Endeinrichtung mit der Anlage der Telefongesellschaft verwendet werden und dadurch der derzeitige Bedarf für Koppler der hier beschriebenen Art zunimmt.

Betrachtet man nun die F ig. IB. so krnn man die Schleifenspannung folgendermaßen definieren:

während die Längsspannung definiert ist als:

V - ^{Vr + Vr} Pl

' längs ' τ * ~'

wobei V₁- bzw. V_R die Spannungen der Leitungen 51 bzw. 52 zu Erde sind. Die Signalübertragung in Kabelpaar 51-52 soll dann vollkommen Symmetrien sein, wenn

V_T = - V₁₁ Φ 0.

ii'i diesem Fall ist

Ähnlich soil die Siun.iliiberirainmu im Kabclpaar 51-52 vollkommen longitudinal sein, wenn

i··, ■■■ '., ■-^|Ί

dann ist

Hieraus ist ersichtlich, daß ein auf dem Kabelpaar 51-52 erscheinendes Signal dann ein symmetrierles Sprachbandsignal ist, wenn es einen Frequenzbereich von 300 bis 3000 Hz aufweist und wenn es den Spannungsbeziehungen genügt, die durch die Gleichung (3) ausgedrückt werden. In der allgemein unsymmetrierten Form, von der die Gleichung (6) einen speziellen Fall darstellt, ist übrigens Vschhue Φ 0 und V,_än9, φ 0. Diese tritt z. B. dann an den Eingangsanschlüssen des Kopplers auf, wenn die Leitung £.?. geerdet ist, d. h., ist beispielsweise

V_R = 0, so ist

--= V_T und V^, =-. -^-. Dieser

zweite Spezialfall wird noch im Zusammenhang mit den F i g. 3 B und 4 B diskutiert.

Aus den Gleichungen (3) und (6) ist erkennbar, daß VsMeije gleichen und entgegengesetzten Slromfluß in den Leitungen 51 und 52 verursachen will, während V_iang, gleichen Stromfluß in gleicher Richtung entlang den Leitungen 51 und 52 bewirkt.

Da das Kabelpaar 51-52 physikalisch so ausgelegt ist, daß es symmetrisch ist und dabei die Übertragung von longitudinal symmetrierten Sprachbandsignalcn gestattet, müssen alle ursprünglich nicht symmetrierten Sprachbandsignale, die z. B. von der Endeinrichtung 10 kommen, durch den Koppler 20 in den symmetrischen Zustand umgeformt werden. Es ist jedoch festzuhalten, daß bei den Einrichtungen in der Praxis die longitudinalen Sprachbandkomponenten niemals ganz unterdrückt werden; mit anderen Worten ist V_Ung, innerhalb des Kabelpaares niemals ganz Null. Da die longitudinale Symmetrierung so gemessen wird, daß sie auf die relativen Werte von Klines auf der Eingangsscite des Kopplers und Κ₀.·-^_Λ auf der Ausgangsseite des Kopplcrs bezogen ist, muß

das Verhältnis W--"*⁵- _ein Maximum werden.

Ein bereits bekannter Koppler, der Sprachbandsignale in Längsrichtung symmctriert und der gleichzeitig für die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung geeignet ist. ist in der F i g. 2 gezeigt. Der Koppler 80 enthält im wesentlichen einen Transformator 81 und ein geerdetes Kapazitätsnetzwerk 82. In dieser Anordnung werden die unsymmetrischen sprachfrequenten Signale über die Leitungen 41A und 42 A auf ein erstes Paar Kopplereingänge gegeben, während die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale über die Leitungen 41B und 42 ß auf ein zweites Paar Eingangsanschlüsse gegeben werden. Die Leitungen 41A und 42/4 sind mit der Primärwicklung des Transformators verbunden, während die Leitungen 41 β und 42 ß mit dessen Sekundärwicklungen verbunden sind. Die symmetrierten sprachfrequenten Signale sowie die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale erscheinen an den Ausgangsanschlüssen des Kopplers, die mit dem symmetrierten Paar 51-52 verbunden sind. Die Arbeitsweise des Kopplers 80 ist bekannt, so daß hierauf an dieser Stelle nicht mehr eingegangen wird. Es ist leicht zu erkennen, daß der bekannte Koppler 80 vier Eingangsanschlußverbindungen benötigt und deshalb nicht der gegenwärtige Koppler-Zwischenverbindungs-Norm genügt.

Ein bereits bekannter Koppler, der die sprachfrequenten Signale in Längsrichtung symmetriert und der gleichzeitig eine metallische Leitungsverbindung zwischen zwei Eingangs- und Ausgangsanschlüssen für überlagerte Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung aufweist, ist in Fig. 3A gezeigt. Der Koppler 60 enthält im wesentlichen einen Transformator 61 mit aufgeteilten Wicklungen und ein geerdetes Kapazitätsnetzwerk 65. Der Transformator 61 besitzt eine aufgeteilte Primärwicklung, die aus den

s Wicklungsabschnitten 62 A und 62ß besteht, eine aufgeteilte Sekundärwicklung, die aus den Wicklungsabschnitten 63/1 und 63B besteht sowie ein Kern 64. Die Priinärwicklungsabschnitte 62/1 und 62ß sind auf dem Kern 64, sich gegenseitig unterstützend, in

iü Serie geschaltet. Desgleichen sind die Abschnitte 63/1 und 63 ß der Sekundärwicklung, sich gegenseitig unterstützend, in Serie geschaltet. Das Kapazitätsnelzwerk 65 enthält den Kondensator 65/1. der den gemeinsamen Anschlußpunkt der Abschnitte 62 A und

is 63/4 mit Erde 53 verbindet, sowie einen Kondensator 658, der auf entsprechende Weise den gemeinsamen Anschlußpunkt der Abschnitte 62 ß und 63 ß mit Erde verbindet. Außerdem sind die Leitungen 41 ur.J 42 mit den beiden Eingangsanschlüssen des Kopplers

jo verbunden, welche durch die äußeren Enden der Abschnitte 62 A und 62 B dargestellt werden, während dac symmetrierte Paar 51-52 mit den beiden Ausgangsanschlüssen des Kopplers verbunden ist, die durch die äußeren Enden der Abschnitte 63/4 und 63 β dargestellt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3B wird nun gezeigt, wenn der Koppler 60 symmetrierte sprachfrequenle Signale an seinen beiden Ausgangsanschlüssen abgibt, sein Einfügungsdämpfungsverhalten inadäquat ist. Die Einfügungsdämpfung bezieht sich selbstverständlich auf die Dämpfung der Signale, die sich durch das bloße Hinzufügen des Kopplers als Zwischenglied zwischen die Endeinrichtung und die Einrichtung der Tclefongesellschaft ergibt. In F i g. 3 B, die ein idealisiertes Ersatzschaltbild des Kopplers 60 für das Sprachfrequenzband darstellt, wurde angenommen, daß die geerdeten Kondensatoren 65 A und 65B im Sprachband im wesentlichen als Kurzschlußverbindungen zu sehen sind, daß sich der Transformator 61 ideal verhält und daß der innere Widerstand der Quelle 66 vernachlässigbar ist. Der Transformator 61 gilt als ideal, wenn er ein übersetzungsverhältnis von I hat und wenn seine Wicklungen einen vernachlässigbaren stationären Widerstand bilden.

In der Figur stellt die Impedanz, die eine Seite der Quelle 66 mit Erde 53 verbindet, den Grad der Symmetrierung der Quelle dar. Mit anderen Worten: wenn Z = O ist, so wird die zugeordnete Seite der Quelle 66 geerdet und macht dadurch die Quelle 66

so unsymmetrisch. Man erkennt, daß die Quelle 66 mit den zwei Eingangsanschlüssen des Kopplers verbunden ist.

Unter Anwendung bekannter Rechenmethoden erhält man folgende Schleifengleichungen für die dargestellte Ersatzschaltung:

und

E = I₁[U + Z(s)) + Z₂(Ls - Z(S)) (9)

0 = i,(Ls - Z(s)) + I₂(Ls + Z(s)). (10)

worin E die Quellenspannung ist, i, und i₂ dii Schlcifenströme sind, L die Induktivität der Win dungsabschnitte darstellt und s der verallgemeinert' Frequenzparameter ist. Eine ideale induktive Kopp lung wird angenommen, wobei die Gegeninduktivi

täten auch gleich /. gemacht werden. Die Determinante D der Gleichungen (9) und (K)) isl somit

_D _ /.s 4 Z(s) Ls - Z(s| ι (11)

/.s Z(s) /.s 4 Z(S)!

= (Ls I Z(s))² - (Ls - Z(S))² (12)

- 4LvZ(Sl. (13)

Nimmt man die Gleichung (13). so werden die Ausdrücke für /, und /₂:

E Ls - Z(S)

0 /..s- + Z(s)

E(Ls + Z(s))
4 LsZ(s)

Ls 4- Z(S) E

Ls - Z(s) 0

E(Ls-Z(S))
4 /..s Z(.s)'

(14)

15)

(IM

(17)

Verwendet man die Gleichungen (15) und (I7| und nimmt wieder an. daN eine Gegenkopplung besieht, so ist die Ausgangsspannung V₁, des offenen Kreises am symmclricrlcn Paar 51 52:

I₁, = I₇ - V_K = /..vKi, 4 /,) 4- (/, 4 I₂))

■-- 2 l.s(h ^ I₁). H

40

2 LsE
4/..S-Z(S)

(20)

Hs ist somit ersichtlich, daß die Ausgangsspannung V₁, des offenen Kreises theoretisch gleich der Quellenspannung E ist. Die Gleichung (15) gibt indessen an. daß dann, wenn die Impedanz Z zur Erde auf einer Seite des Generators 66 gegen Null geht, der Schleifenstrom i, theoretisch gegen unendlich strebt. Da die Transformatorwicklungcn und die Quelle in Wirklichkeit einen bestimmten endlichen Widerstand darstellen, wird der Strom /, nicht unendlich, aber er erreicht einen sehr großen Wert. Dies bewirkt natürlich eine übermäßige Verschwendung von nützlicher Energie in den Transformatorwicklungen und in den inneren Generatorwiderständen. Deshalb ergeben diese sehr großen Werte der Schlcifenströme. selbst wenn V₁, im wesentlichen über das Gesprächsband Symmetrien ist z. B. V_T = - V₃ ~ 0. wenn die Quelle 66 geerdet wird merkliche Spannungsabfällc über die inneren Widerstände. Dies ergibt wiederum (><, eine nicht tragbare Einfügungsdämpfung. Wenn beispielsweise der Koppler 60 zwischen einer Quelle von WH) Ohm und einer Last von 600 Ohm liegt, hat die longitudinalc Symmetrierung bei 1000 Hz einen Überschuß von 2OdB. aber der Einfügungsverlusl bei K)OOH/ beträgt ungefähr 25 dB. was im allgemeinen nicht mehr akzeptabel ist.

Fun Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung, der sprachfrcqucnte Signale in Längsrichtung symmctricrt und der zugleich zwischen seinen beiden Eingangsund Ausgangsanschlüssen für die überlagerte Gleichstrom- und Nicderfrequcn/signalisierung eine galvanische Durchschaltung besitzt, der außerdem eine wesentlich günstigere Einfugungsdämpfung aufweist, ist in Fig. 4A gezeigt. Die Einfijgungsdämpfungscigcnschaften des Kopplers 70 werden unter Bezugnahme auf Fig. 4B noch ausführlicher diskutiert. Der Koppler 70 enthält im wesentlichen den Transformator 71 mit den aufgeteilten Wicklungen, ein Induktivitätsnetzwerk 76 und ein geerdetes Kapazitälsnetzwerk 75.

Erfindungsgemäß enthält das Induktivitätsnelzwcrk 76 die Induktivilätsspulen 77/1 und 77ß. die sich mit entgegengesetztem Wicklungssinn auf dem Kern 78 befinden. Diese Spulen können in vorteilhafter Weise zwei identische Abschnitte einer einspuligen Induktivität sein. Außerdem enthält der Transformator 71 eine aufgeteilte Primärwicklung, die aus den Wicklungsabschnitlcn 72/1 und 72ß besteht: eine aufgeteilte Sekundärwicklung, die aus den Wicklungsabschnitten 73/1. 73ß besteht, sowie einen Kern 74. Die Primärwicklungsabschnitte 72/1 und 72 ß sind identisch und gleichsinnig in Reihe geschaltet, während die Sekundärwieklungsabschnilte 73.Ί und 73B ebenfalls identisch und gleichsinnig in Reihe geschaltet sind. Schließlich enthält das Kapazilälsnetzwcrk 75 in Serie geschaltete Kondensatoren 75/1 und 75 B. deren gemeinsamer Verbindungspunkl mit Erde 53 verbunden ist. Die Kondensatoren 75.-1 und 75 ß haben gleiche Werte.

Die Induktionsspule 77/1 schaltet die Wicklungsabschnittc 72/1 und 73/1 in Reihe, während die Spule 77ΰ die Wickkingsabschnitte 72ß und 73ß in Serie schaltet und dabei eine galvanische Durchverbindung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung des Transformators bewirkt. Die äußeren Enden der Primärwicklungsabschnilte 72/1 und 72 ß. welche zu den Leitungen 41 und 42 führen, stellen die beiden Eingangsanschlüsse des Kopplers dar. während die äußeren Enden der Sekundärwicklungsabschnitte 73/1 und 73 ß, die zu dem symmetrierten Adernpaar 51-52 führen, die beiden Ausgangsenden des Kopplers darstellen. Außerdem führt der gemeinsame Verbindungspunkt des Abschnitts 73,4 und der Spule 77 A zum Kondensator 75/1. während der gemeinsame Verbindungspunkt des Abschnitts 73B und der Spule 77 ß zum Kondensator 75ß führt. Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die unsymmetrierten. sprachfrequenten Signale auf die beiden Eingangsanschlüsse des Kopplers gegeben, während die symmetrierten. sprachfrequenten Signale an den beiden Ausgangsanschlüssen des Kopplcrs abgegriffen werden können.

Der hier beschriebene Koppler, der eine sekundärseitigc Miltelpunktserdung aufweist, aber keine Kondensatoren 75/1 und 75 B enthält, hat eine in Längsrichtung symmetrierle sprachfrequente Signalübertragung mit verbesserten Einfügungsdämpfungen. Allgemein gesprochen überträgt der Transformator 31 die sprachfrequenten Signale von seiner Primärwicklung auf seine Sekundärwicklung, während das fnduk-

4Oy 628/269

¹ noch zu' bemerken, daß

dtirighing

Transformatoren mit efhernaPerrnallov^-Kerti relativ

wenig IRaUtFi beanspruchen'?Bei einer'praktischen

kl

wenig I

Aufitfungpprs'70. der·einen »Herrrtailo'y«<-K^«ft"enthSeUv:-würdin¹ die Gleichstromwahl-Äifipulsc'imit' Frequenzen bis" zu 20 Impulsen pm Sekunder; üftcrtragen sowie mir einen sich lirgebendcn Venzciirurtgivon nur X¹Hi. ^{: ;i} ■ ^{;! :} ' ' '

ίο

tivitaUmetz.wcrk 76 jede longitudinalc sprachfrequcntc Signalkomponentc unterdrückt.

Im einzelnen erzeugt die Induktionsspule Π Ii. die Teil der Schleife ist. welche den normalerweise geerdeten Primürwicklungsabschnitt 72 R und Erde 53 s umfaßt, diejenigen Kraftflüssc. die notwendig sind, um die durch die Induktionsspule 77Λ gehenden longitudinalen. sprachfrequenten Signalkomponentcn zu unterdrücken. An diesem Punkt wurde weder das übersetzungsverhältnis des Transformators noch die AfI der Serienschaltung zwischen den Primär- und Sekundärwicklungsabschnitten näher angegeben.

Nunmehr weist ein -Koppler von der bereits beschriebenen Art mit Kondensatoren 75 I und 75 Ii nicht'nur eine in Längsrichtung symmetrierte sprachfrcquente Signalübertragung mit verbesserten Einfügungsdämpfungen auf. sondern auch eine Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung über die galvanische Verbindung, welche die beiden Eingangsund Ausgangsahschlüsse ,des Kopplers verbindet. In diesem Fall wirkt das Kapazitätsnetzwerk 75 im wesentlichen als Kurzschlußelement für die sprachfmquentcn Signale und als offener Kreis für die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale. Deshalb ist die Wirkungsweise des Kopplers im sprachfrequenten Bereich irrt wesentlichen dieselbe wie bereits oben dargelegt. Wiederum wurde weder das übersetzungsverhältnis noch die Art der Serienverbindung zwischen den Primär¹- 'und Sekundärwicklungsabschnitten im einzelnen angegeben. w

InV allgemeinen reagieren die Transformator icklungen auf die Glcichstromsättigung. Dies verursacht natürlich einen Abfall der nominalen Wieklungsinduktivität. wodurch sich eine weniger effektive Sprachbandsignalübertragung ergibt. Um deshalb die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale über die galvanische Verbindung übertragen zu können, die sich zwischen den beiden Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Koriblers befindet und gleichzeitig die noniinale Effizienz der sprachfrequenten übertragung beibehalten zu können, werden die Wicklungsabschnitte ΊΪΑ und 73 A bzw. die Wicklungsabschnitie 72ß und 73ß.'die sich auf den a- bzw. /i-Adern befinden, jeweils entgegengesetzt in Reihe geschaltet. Dadurch erzeugen die Ströme, welche in diesen zugeordneten Primär- und Sekundärwicklungsabschnitten fließen, gleiche und entgegengesetzt gerichtete Gleichstromflüsse, welche sich gegenseitig aufheben und dabei die Wieklungsinduktivität auf ihren normalen Wert stabilisieren. so

Die Koppleranordnungen/ welche zuvor beschrieben wurden, konnten in vorteilhafter Weise Eisenkerntransformatoren verwenden. Entsprechend einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat'jedoch der Transformator 71 ein übersetzung*- _s> verhältnis- Von· \ und enthält etnen»PermaIloy«-Kern. Die 'steh hiWaus ergehende Struktur :hat eine sehr große NiedeTfreqtierizinduktivirät. die für eine verxeriiungsfreieGleichstromwahlimpulsüberiragimg entlang der obenerwähnten galvanischen Durchverbindung''ninweWdig ist.--'Γ'"' ' "' ""'' ^IL

Es wiro nun unter Bezugnahme auf das idealisierte Hrsatzschallbild für Sprachfrequenzen der Fig. 4B gezeigt, daß der Koppler 70 eine in Längsrichtung symmetrierte Sprachbandsignalübertragung mit wesentlich verbesserten Einfügungsdämpfunuen gewährleistet. Es wird wiederum angenommen, daß die geerdeten Kondensatoren tür das Sprachbaiul im wesentlichen als Kurzschlußelcmcntc wirken, daß feiner der Transformator ideal und der innere Widerstand der Quelle 66 vernachlässigbar ist. Die Impedanz Z stellt den Grad der Symmetrierung der Quelle 66 dar. Man erkennt, daß die Quelle 66. deren Ausgangsspannung mit E bezeichnet ist. mit den beiden Eingangsanschlüssen des Kopplers verbunden ist. während das symmetrierte Adernpaar 51-52 an den beiden Ausgangsanschlüssen des Kopplers liegt.

Schreitet man den oben begangenen Weg weiter fort, so sind die Schleifengleichungen für diese äquivalente Schaltung:

K = I₁[Ls t /.„.s· t- Z[S)) + I₂(Ls - L„.< - Z(NlI.|21I 0 ----- I₁(Ls - /.„x - Z(N)) + J₁[Ls + L„.s + Z(M). 122)

wobei /, und 1, die Schlcifcnströmc darstellen. /. die Induktivität der Wicklungsabschnilte. L_u die Induktivität der Induktionsspulen und ν der verallgemeinerte treqiien/paramelcr ist. Es wird wieder ideale Kopplung angenommen. Die Determinante/) der Gleichungen (21) und (22) ist damit gegeben durch:

_D ₌ j /.χ -f /.„ν + Z(N) Ln - L₁₁N - Z(N) .,,j

/-ν /.„ν - Z[S) Ln + L₁₁N + Z(N)
-= (/.ν I- L_nN 4- Z[S))¹ - [Ls - L_n.ν -- Z(s)r.

4/.N(L₁₁N f ZiN)).

Verwendet man D. so weiden die Ausdnuki; / ^Undlj: \ELs-- L₁₁N- Z[S) i

U) /..s ; L₁₁N + Z(Ni

/·. I/.N t /.„.s- 4 /(si)

4 /.N(L_nX · Z(N))

/-N t /.,..S - Z(N) L
'-N - /.„X - Z(X) 0

I)

IuLs -- L„.s - Z|.,)
4 /.x (L₁₁N + Z(N))

Verwendet man die Ausdrücke i, und /, und nimn an ideale Kl

Ausdrücke i, und /, und

man ideale Kopplung an. so ist die Austiarmsspa
I₁, des offenen Kreises: " "

¹C ~- ^l7 - l_R - Ls[U₁ f I₂) τ (/, i /,)

annun

- ~ LsU₁ f /,)

₌ 2 Ls F. (Ln + L„x f ZiM - Ls + L_nN Z(N 4

Wieder ist die Spannung F₁, des offenen Kreises theoretisch gleich der Quellenspannung E. Statt dall der Strom i, jedoch in diesem Fall theoretisch den Wert unendlich annimmt, wenn sich die an die Quelle 66 angeschlossene und /ur Erde rührende Impedanz Z dem Wert Null nähert, strebt der Strom einem endlichen Wert zu. der durch die parallelen Impedanzen von L und /,,, bestimmt wird. Weil die Transformatorwicklungen und die Quelle einen endlichen Widerstand darstellen, wächst der Strom /', auf einen brauchbaren Wert an. der nicht zu wesentlichen Spannungsabfällcn an den inneren Widerständen fiihrt. Hierzu ist nicht nur I_n Symmetrien, z. B. V₁ = — V_R ~ 0 (sogar wenn die Quelle geerdet wird), sondern auch die Einfügungsdämpfung ist wesentlich vermindert. Wird der Koppler 70 zwischen eine 600-Ohm-Quellc und eine 600-Ohm-Last geschaltet, so überschreitet die longiludinale Symmetrierung ober das ganze Sprachhand 32 dB. während die Einfügungsdämpfung bei K)OOHz nur 0.KdB beträgt und damit eine wesentlich verbesserte Einfügungsdämpfung darstellt.

In der Fig. 4C sind glcichstrommällige Ersatzschaltungen von Kopplcrn 70 und 70' gezeigt, worin eine galvanische Verbindung für die gerichtete Schleifengleiehstrom- und Niedcrfrequenzsignalisierung von der Endstelle 10 zu der Endstelle 10' angewendet ist. die auch als metallische Schleifensignalisierung bekannt ist. In diesem Fall wirken die geerdeten Kondensatoren 75/4 und 75ß im wesentlichen als Entkopplungselcmente. während die Transformatorwicklungen und Induktivitäisspulen im wesentlichen als Widerständer mit den Werten R bzw. R„ wirken, /um /wecke der Vcranschaulichimg enthalten die Endstellen 10 bzw. 10' eine ungeerdete Battcrie-Schaltcr-Kombination 91 und ein stromcmplindlichcs Relais 92. welches auf das öffnen und Schließen des Schalters anspricht. Man erkennt, daß ein impulsweiser Strom i_s,_hi,.,_h. von der Endstelle 10 nach der Endstelle 10' auf der Leitung 7 und von der Endstelle 10' zu der Endstelle 10 auf der Leitunu R Hießt.

Speziell; Anwendungen dieser Anordnung und Methoden zum Anschließen einer zugeordneten Sprachband-Endeinrichtung. sind bereits bekannt und werden deshalb hier nicht beschrieben
> In Fig. 4 D sind weiterhin gleichstrommällige Ersatzsehallungen νυη Kopplern 70 und 70 gezeigt, worin die galvanische Durchschaltung für die doppelgerichtete longiludinale Gleichstrom- und Niedcrfrequenzsignalisierung zwischen der Endstelle 10 und

ίο der Endstelle 10' verwendet wird, die auch aK gemischte Signalisierung bekannt ist. Die geerdeten Kondensatoren wirken hier wieder im wesentlichen wie geöffnete Schallkreiselemcnte. während die I>«msformatorwicklungen und Induktionsspulen im wcsent-

In liehen wie Widerstände wirken. Zu Anschauungszwcckcn enthalten die Endstellen 10 bzw. 10' eine geerdete Batteric-Sehalter-Kombination 93 und eine geerdete widerstandsstromcmpfindlichc Relaiskombination 94 zum Signalisieren von der Endstelle 10

>o nach der Endstelle 10'. Auf ähnliche Weise enthalten die Endstellen 10' bzw. 10 analoge Elemente 96 und 95 zum Signalisieren von der Endstelle 10' nach der Endstelle 10. In diesem Fall (ließt ein erster Strom i,_äTO, von der Endstelle 10 nach der Endstelle 10' auf der

2> Leitung T. während ein zweiter, unabhängiger Strom i'iämn ^{von c}'^cr Endstelle 10 nach der Endstelle 10 auf der Leitung R fließt. Für beide Ströme ist die Rückleitung über Erde vorgesehen. Spezielle Anwendungen dieser Anordnung sowie Methoden zum Anschalten

\o zugeordneter Sprachbandendeinriehlungcn sind bekannt und werden deshalb hier nicht näher beschrieben.

Außer den hier beschriebenen Anwendungen kann der Koppler der vorliegenden Erfindung auch dazu

is verwendet werden, die Störsignale zu vermindern, die von der dem Vcimiltlungsamt innewohnenden Unsymmetrie und den induzierten longitudinalen Signalinterferenzen herrühren, wenn die bestehenden Anordnungen nicht die notwendige longiludinale Signal· unterdrückung aufweisen. Diese Anwendungen sollen hier jedoch ebenfalls nicht diskutiert 'verden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J. Koppler zum longiludinalen Symmetrieren von sprachfrequenten Signalen, die auf seine ersten und zweiten Eingangsanschlüsse gegeben werden, damit er an seinen ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen symrnetrierte, sprachfrequente Signale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator (71) erste (72/1) und zweite (72 ß) ι Primärwicklungen und erste (13 A) und zweite (73 JB) Sekundärwicklungen aufweist, wobei die ersten Primär- und Sekundärwicklungen gegensinnig in Reihe an den ersten Eingang und den ersten Ausgang angeschlossen sind, daß die zweiten Primär- und Sekundärwicklungen ebenfalls gegensinnig in Reihe an den zweiten Eingang und an den zweiten Ausgang geschaltet sind und daß ein Induktivitätsnetzwerk (76) erste (77/1) und zweite (77 B) in Reihe geschaltete Spulen aufweist, die gegensinnig auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind, wobei sich die erste Spule in Serie zwischen den ersten Primär- und Sekundärwicklungen befindet und die zweite Spule in Serie zwischen die zweiten Primär- und Sekundärwicklungen geschaltet ist.
2. Koppler nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß ein Kapaziiätsnetzwerk (75) mit zwei Kondensatoren (75 Λ. 75 B) vorgesehen ist. die an ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit einem Bezugsrotential (53) verbunden sind und in Serie zwischen die Sekundärwicklungen geschaltet sind.
3. Koppler nach Ansp-uch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Primärwicklungen gleichsinnig in Reihe geschaltet sind und zweiten Sekundärwicklungen ebenfalls gleichsinnig in Reihe verbunden sind.
4. Koppler nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Primärwicklungen auf einem einzigen »Permalloy«-Kern gewickelt sind.

geschah«, wenn
der

auch die Verbindung