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Schaltungsanordnung für die Übertragung von Nachrichten mit Trä-
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gerfreguenz-Einrichtungen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung für die übertragung
von Nachrichten mit Trägerfrequenz-Einrichtungen, bei der in jeder Station eine
Sendeschaltung und eine Empfängerschaltung über einen Übertrager an einen gemeinsamen
Ubertragungsweg angeschaltet sind, wobei ein Sendekanal und ein Empfangskaanal frequenzmäßig
nebeneinander liegen und in beiden Kanälen gleichzeitig Sprach- oder Datensignale
übertragen werden.
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Bei der Ubertragung von Sprach- oder Datensignalen über Hochspannungsleitungen
mit Hilfe von Trägerfrequenz-Einrichtungen gibt es sogenannte Band-an-Band-Geräte,
die in nebeneinanderliegenden Frequenzbändern gleichzeitig senden und empfangen
können. Für die Übertragung von Nachrichten sind zwei solcher Stationen erforderlich,
die miteinander über eine Hochspannungsleitung als Übertragungsweg verbunden sind.
Die Sendeschaltung und die Empfängerschaltung jeder Station sind über eine Gabelschaltung
mit dem Koppelfilter verbunden, dessen Ausgang mit der Hochspannungsleitung verbunden
ist. Mit der Gabelschaltung wird eine Anpassung der Sendeschaltung und der Empfängerschaltung
an die Hochspannungsleitung und eine Entkopplung des eigenen Senders vom Empfänger
erreicht. Dies ist erforderlich, weil durch die verwendeten Hochfrequenzfilter keine
ausreichende Selektion erreicht wird. Dabei werden die von der Sendeschaltung herrührenden
Signale durch die Gabelschaltung æn Eingang der Empfängerschaltung stark gedämpft.
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Die bekannte und symmetrische Gabelschaltung besteht aus einem Gabelübertrager
und einer teitungsnachbildung. Der Grad der Unsymmetrie wird durch das Übersetzungsverhältnis
der sendeseitigen zu der empfangsseitigen Gabelübertrager-Wicklung bestimmt. Die
Verluste an Sendeleistung in der Nachbildung sind am geringsten bei großer Unsymmetrie,
d.h. bei großem Übersetzungsverhältnis der Wicklungen. Der Unsymmetrie ist jedoch
aus Gründen der Wickeltechnik, der Wicklungsgeometrie und der Streuung eine praktische
Grenze gesetzt. Bei zu großer Unsymmetrie wird bei der bekannten Gabelschaltung
die Leitungsnachbildung sehr niederohmig. Dies bedeutet aber, daß für die meistens
komplexe Nachbildung große Kapazitätswerte erforderlich sind. Für den Abgleich der
Nachbildung stehen dann keine abstimmbaren Kondensatoren zur Verfügung, so daß ein
Stufenschalter mit festen Werten für die Abstimmung erforderlich ist. Je größer
die Unsymmetrie ist, umso niederohmiger wird der Empfängeranschlußwiderstand der
Gabelschaltung, so daß für die Anpassung des Empfängers bzw. des Empfangs filters
ein weiterer Übertrager erforderlich wird.
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Die bekannte Gabelschaltung eignet sich nicht für die Zusammenschaltung
mehrerer Sendeschaltungen und einer Empfängerschaltung auf einen gemeinsamen Übertragungsweg.
Im praktischen Betrieb besteht das Problem, zwei Sendeschaltungen an die Kochspannungsleitung
anzuschalten. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die-Sendeleistung erhöht
werden soll und nur Geräte mit der halben Sendeleistung zur Verfügung stehen oder
wenn aus Sicherheitsgründen eine zweite Sendeschaltung eingeschaltet wird, um beim
Ausfall einer Sendeschaltung die Übertragung der Nachrichten mit der anderen bis
zur Behebung der Störung fortsetzen zu können. In diesem Fall ist für die Zusammenschaltung
der beiden Sendeschaltungen eine eigene symmetrische tabelschaltung und für die
Entkopplung der Sendeschaltung von der Empfangsschaltung eine davon getrennte unsymmetrische
Gabelschaltung erforderlich. Die beiden Gabelschaltungen werden hintereinandergeschaltet.
Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand an Bauelementen. So sind beispielsweise
für die beiden Gabelschaltungen zwei getrennte Ubertrager erforderlich.
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Durch die Hintereinanderschaltung zweier Gabelschaltungen treten die
Ubertragerverluste zweimal auf. Durch die beiden Übertrager erhöht sich außerdem
der Klirrfaktor.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders vorteilhafte Gabelschaltung
anzugeben, die die Nachteile der bekannten Gabelschaltung vermeidet und die Zusammenschaltung
mehrerer Sendeschaltungen bei ausreichend hoher Entkopplung ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ausgang
der Sendeschaltung über einen ersten Widerstand an einer ersten Wicklung des Übertragers
anliegt, daß am Ubertrager eine zweite Wicklung angeordnet ist, zu der parallel
ein aus einer Leitungsnachbildung und einem zweiten Widerstand bestehender Spannungsteiler
angeordnet ist, daß der erste und der zweite Widerstand miteinander in Serie geschaltet
sind und am Eingang der Empfängerschaltung anliegen und daß sich beim Senden die
am ersten und am zweiten Widerstand auftretenden Spannungsabfälle aufheben.
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Die neue Gabelschaltung ermöglicht eine Erhöhung der Unsymmetrie durch
Spannungs teilung und verringert somit die von der Leitungsnachbildung aufgenommene
Verlustleistung. Die Schaltung ermöglicht eine günstigere Empfängeranpassung. Da
die Leitungsnachbildung nicht mehr für die Verlustleistung entscheidend ist, können
leichter realisierbare Werte für komplexe Nachbildung verwendet werden.
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Dies bedeutet, daß einfach abstimmbare Kondensatoren und abstimmbare
Spulen mit kleinen räumlichen Abmessungen verwendet werden können. Dadurch ist die
Abstimmung der Leitungsnachbildung wesentlich einfacher. Die neue Gabelschaltung
ermöglicht eine einfache verlustarme Zusammenschaltung von zwei Sendeschaltungen
und damit bei gleicher Sendeschaltung eine Verdopplung der Sendeleistung.
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Für die doppelte Sendeleistung ist daher keine eigene Sendeschaltung
erforderlich. Durch die hohe Unsymmetrie des Teils der Gabelschaltung für die Sender-Empfänger-Entkopplung
bleiben die zusätzlichen Verluste an Sendeleistung sehr klein.
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Bei der Zusammenschaltung von zwei Sendeschaltungen sind die Ausgänge
der Sendeschaltungen über den ersten Widerstand in Serie geschaltet und liegen an
der ersten Wicklung des Obertragers an.
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Es ist nur ein Gabelübertrager erforderlich, obwohl die Wirkung von
zwei hintereinandergeschalteten Gabelschaltungen erzielt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Gabelschaltung besteht darin,
daß der erste Widerstand in zwei gleich große niederohmige Teil-A H
widerstände
aufgeteilt ist, und daß am gemeinsamen Verbindungspunkt der Teilwiderstände und
einer Mittelanzapfung der ersten Wicklung eine weitere Leitungsnachbildung angeschaltet
ist. Beim Ausfall einer Sendeschaltung sendet dann die andere unbeeinflußt weiter
und die Entkopplung des Empfangsweges bleibt erhalten.
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Einzelheiten der Erfindung werden anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren dargestellt sind, erläutert.
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Fig. 1 zeigt die bekannte unsymmetrische Gabelschaltung zur Zusammenschaltung
von einer Sendeschaltung und einer Empfängerschaltung, Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße
Gabelschaltung für die Zusammenschaltung von einer Sendeschaltung und einer Empfängerschaltung,
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Gabelschaltung für die Zusammenschaltung von zwei
Sendeschaltungen und einer Empfängerschaltung und Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung
der Gabelschaltung nach Fig. 3.
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Die bekannte unsymmetrische Gabelschaltung, die in Fig. 1 dargestellt
ist, besteht aus dem Gabelübertrager mit den Wicklungen W1, 2 und W3 und der Leitungsnachbildung
N. Der Sender S und der Empfänger E werden über die Gabelschaltung mit der gemeinsamen
Übertragungsleitung L verbunden. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Wicklung
W1 und der Wicklung W2 wird zwar möglichst groß gewählt, es ist jedoch aus praktischen
Gründen begrenzt. Die Leitungsnachbildung ist ein komplexes Netzwerk, das aus Widerständen,
Induktivitäten und Kapazitiven besteht und auf den Leitungswiderstand abgeglichen
wird. Der Abgleich der Leitungsnachbildung bewirkt, daß sich beim Senden die Spannungsabfälle
an der Leitungsnachbildung N und an der Wicklung W2 aufheben. Sender und Empfänger
sind entkoppelt, es entsteht am Empfängereingang keine Sendespannung, die vom eigenen
Sender der Station herrührt. Beim Empfang des Sendesignales von der Gegenstation
tritt zwar am Ausgang des eigenen Senders ein Empfangssignal auf, das jedoch nicht
störend in Erscheinung tritt, weil die Empfangsspannung gegenüber der Sendespannung
sehr klein ist und vernachlässigt werden kann.
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Die Fig. 2 zeigt die neue Schaltung in einer Station, in der die Sendeschaltung
S mit der Empfängerschaltung E auf die gemeinsame Ubertragungsleitung zusammengeschaltet
werden. Der Ausgang der Sendeschaltung S ist über den Widerstand R1 mit der Wicklung
W1 des Ubertragers U verbunden. An der Wicklung W3 wird die Sendespannung abgenommen
und über'die Klemme L dem Koppelfilter und danach einer Hochspannungsleitung zugeführt.
Das im benachbarten Frequenzband über die Hochspannungsleitung übertragene Empfangssignal
gelangt über das Koppelfilter und die Klemmen L an die Wicklung W3 des Übertragers
U und über die Wicklung W2 an die Empfängerschaltung E. Die Wicklung W2 weist nur
eine geringe Anzahl von Windungen auf. Das Ubersetzungsverhältnis zwischen der Wicklung
W1 und der Wicklung W2 wird möglichst groß gewählt. Die praktisch durch das realisierbare
Ubersetzungsverhältnis begrenzte Unsymmetrie wird durch einen Spannungsteiler mit
der Leitungsnachbildung N und dem ohmschen Widerstand R2 erhöht. Mit dem Spannungsteiler
wird die an der Wicklung W2 auftretende Spannung geteilt. Die Leitungsnachbildung
N ist ein komplexes Netzwerk, beispielsweise ein Parallel oder Serienschwingkreis,
das auf die Sendefrequenz abgestimmt ist. Der ohmsche Widerstand Rl wird mit Rücksicht
auf eine kleine Verlustleistung möglichst niederohmig gewählt. Dies ist durch das
große Ubersetzungsverhältnis und die - nachfolgende Spannungsteilung R2 zu N möglich.
Der Widerstand R2 liegt mit dem Widerstand R1 in Reihe. Die Reihenschaltung der
beiden Widerstände liegt an der Empfängerschaltung an. Dabei sind die beiden Widerstände
R1 und R2 so in Reihe geschaltet, daß die beiden Spannungsabfälle gegenphasig sind.
Der Spannungsabfall am Widerstand R2 wird durch den Abgleich der Leitungsnachbildung
N so eingestellt, daß er nach Betrag und Phase gleich der Spannung am Widerstand
R1 ist. Die beiden Spannungen heben sich dann auf und die gewünsch--te Entkopplung
der Sendeschaltung S von der Empfängerschaltung E ist erreicht. Die von der Sendeschaltung
der Gegenstation herrührende, an der Wicklung W1 auftretende sehr kleine Spannung
beeinträchtigt die Sendung der eigenen Sende schaltung S nicht und kann daher vernachlässigt
werden.
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Die Fig. 3 zeigt die Zusammenschaltung von zwei Sendeschaltungen mit
einer Empfängerschaltung in einer Station. Die beiden Sendeschaltungen S1 und S2
sind über den Widerstand R1 in Serie ge-
schaltet. Die Serienschaltung
der beiden Sendeschaltungen liegt an der Wicklung W1 des Übertragers U an. Bei den
beiden Sendeschaltungen handelt es sich beispielsweise jeweils um die gleiche Sendeschaltung,
denen das gleiche auszusendende Nachrichtensignal zugeführt wird. Es wird dann lediglich
eine Verdopplung der Sendeleistung erreicht. Der Widerstand R1 ist zwischen die
beiden Sendeschaltungen S1 und S2 eingeschaltet. Mit der Leitungsnachbildung N und
dem Widerstand R2 wird die an der Wicklung W2 auftretende Spannung geteilt. Nach
dem Abgleich der Leitungsnachbildung N heben sich die gegenphasigen Spannungen an
den Widerständen R1 und R2 auf.
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Die Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 3.
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Der ohmsche Widerstand R1 in Fig. 3 ist in zwei gleich große niederohmige
Teilwiderstände R1' und R1'' aufgeteilt. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt
der beiden Widerstände R1' und R1 und einer Mittelanzapfung M der Wicklung W1 ist
eine weitere Leitungsnachbildung R4 eingeschaltet. Da an die Entkopplung zwischen
den beiden Sendeschaltungen S1 und S2 nicht so hohe Anforderungen wie an die Sender-Empfänger-Entkopplung
gestellt werden, kann auf den Abgleich der Leitungsnachbildung verzichtet werden,
so daß ein ohmscher Widerstand eingefügt wird. Durch den ohmschen Widerstand R4
zwischen der Mittelanzapfung M und der elektrischen Mitte der beiden Sendeschaltungen
S1 und S2 entsteht eine Entkopplung zwischen den beiden Sendeschaltungen. Diese
Gabelfunktion wird durch die niederohmigen Teilwiderstände R11 und R1" nicht gestört.
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Wenn die beiden Sendeschaltungen S1 und S2 funktionstüchtig sind,
entsteht am Widerstand R4 kein Leistungsverlust, weil dieser Teil der Gabelschaltung
symmetrisch ist und die Ströme im Widerstand R4 sich aufheben. Wenn eine Sendeschaltung
ausfällt, entsteht am nunmehr stromdurchflossenen Widerstand R4 ein Verlust an Sendeleistung.
Die noch funktionstüchtige Sendeschaltung arbeitet jedoch ansonsten unbeeinflußt
weiter. Die Entkopplung zwischen der Sendeschaltung und der Empfänyerschaltung bleibt
auch in diesem Fall erhalten.
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6 Patentansprüche 4 Figuren