DE2816262A1 - Schaltmatrix fuer die durchschaltung von wechselstromsignalen - Google Patents

Description

SCHÄLTMATRIX FÜR DIE DURCHSCHALTUNG VON WECHSELSTROMSIGNäLEN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltmatrix für die Durchschaltung von Wechselstromsignalen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Sie betrifft insbesondere die Durchschaltung von breitbandigen Wechselstromsignalen geringer Energie.

In Übertragungsnetzen werden oft aus Sicherheitsgründen mehrere Wege für ein Übertragungssignal angelegt. Die Wahl zwischen den Wegen erfolgt in Knotenämtern mithilfe von Wählern, welche die Signale geeignet weiterleiten.

Oft sind die Wähler als Matrixwähler ausgebildet und besitzen zwei die Zeilen bzw. Spalten einer Matrix bildende Leiterscharen. An den Kreuzungspunkten der Matrix sind elektromechanische oder elektronische Schaltmittel vorgesehen. Aus Gründen der Impedanzanpassung wird eine Zeile jeweils mit nur einer Spalte und umgekehrt verbunden, indem das Schaltmittel am Kreuzungspunkt betätigt wird.

Derartige Schaltmatrizen sind in ihrer Kapazität sehr beschränkt, da die elektrischen Kennwerte eines Signalwegs durch die Matrix sich bei zunehmenden Dimensionen der Matrix schnell verschlechtern. Dies ist nicht nur durch die elektrischen Kennwerte des die Verbindung herstellenden Matrixpunkts in Arbeitsstellung am Schnittpunkt der ausgewählten Zeile und Spalte bedingt, sondern auch durch die Kennwerte zahlreicher Schaltmittel an nicht ausgewählten Kreuzungspunkten. Außerdem ist auch noch die Länge der die ausgewählte Zeile und die ausgewählte Spalte

809843/0807 ./.

bildenden Leiter bei zunehmenden Dimensionen der Matrix störend, durch die Signalreflexionen entstehen können.

Um diese Störungen zu reduzieren, unterteilt man eine Schaltmatrix großer Kapazität, indem Zeilen- und Spaltenleiter je in Abschnitte aufgeteilt werden, wobei alle Abschnitte einer Zeile bzw. einer Spalte an einen gemeinsamen Zeilen- bzw. Spaltenwählschalter geführt sind. Zur Durchschaltung einer Zeile auf eine Spalte muß dann aber neben dem am Kreuzungspunkt in der Matrix liegenden Schaltglied je ein Wählschalter am Zeilenbzw. Spaltenanfang eingestellt werden, durch den der Zeilenbzw. Spaltenabschnitt ausgewählt wird,in.dem der Kreuzungspunkt liegt. Durch diese Maßnahmen verbessern sich die elektrischen Kennwerte einer Matrix großer Kapazität wesentlich, da die Anzahl der an einem Signalweg liegenden nicht ausgewählten Schaltglieder der Matrix wesentlich reduziert ist. Außerdem ist die Länge der am durchgeschalteten Signalweg hängenden Leiter der Matrix verringert und bleibt unterhalb der Leiterlänge eines Zeilenabschnitts und eines Spaltenabschnitts.

Derartige Verbesserungen werden jedoch durch einen erhöhten Aufwand bei der Steuerung erkauft, da man nicht nur ein Schaltglied an einem Kreuzungspunkt der Matrix steuern muß, sondern auch noch zwei Wähler am Zeilen- bzw. Spaltenarifang.

In bekannten SEhaltmatrizen erfolgt die Steuerung der Wähler unabhängig von der der Matrix, wodurch sich eine komplexe Steuerung ergibt.

Die Erfindung gemäß Hauptanspruch löst die Aufgabe, diese Steuermittel zu vereinfachen. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

809843/0807

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von vier Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das allgemeine Schema einer erfindungsgemäßen Matrix.

Fig. 2 zeigt das elektrische Schaltbild eines Kreuzungspunkts der Matrix aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch die Schaltkreise der Matrix aus Fig. 1, die bei einer Durchschaltung eines Kreuzungspunkts eine Rolle spielen.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Variante zu Fig. 3, bei der Impedanzglieder eingefügt sind.

In Fig. 1 ist eine Matrix zur Durchschaltung zwischen neun Spaltenleitern 11 bis 19 und «wolf Zeilenleitern 20 bis dargestellt. An jedem Kreuzungspunkt der Matrix ist ein Schaltglied angeordnet, das durch einen schwarzen Punkt symbolisiert wird.

Durch strichpunktierte Linien 1 ist die Matrix in quadratische Elementarmatrizen 2 unterteilt, dia je drei Zeilen und drei Spalten aufweisen. Die Zeilen- und Spaltenleiter einer Elementarmatrix bilden also Abschnitte der Gesamtzeile bzw. -spalte der Matrix und sind parallel zueinander an die Ausgänge von Wählschaltern 3 bzw. 4 angeschlossen. Demnach bestehen alle Zeilen der Matrix aus je drei Abschnitten, so daß die Zeilenwählschalter drei Ausgänge besitzen, und die Spalten bestehen aus vier Abschnitten, so daß die Spaltenwählschalter 4 je vier Ausgänge aufweisen.

Durch diese Unterteilung der Matrix in Elementarmatrizen wird also die Anzahl der an einen ausgewählten Signalweg angeschlossenen nicht ausgewählten Schaltglieder ebenso verringert

809843/0807 . ./.

wie die Länge der an einem ausgewählten Signalweg hängenden
Leiterzüge.

Wie erwähnt muß zur Durchschaltung eines Signalwegs
neben dem entsprechenden Kreuzungspunkt der Matrix noch je ein
Wählschalter am Zeilen- und am Spaltenanfang durchgeschaltet
werden. Die unmittelbar am Signalweg angeschlossenen nicht ausgewählten Schaltpunkte sind die restlichen Schaltpunkte des
Zeilen- und des Spaltenwahlschalters sowie die im Zuge des ausgewählten Zeilenlexterabschnitts und des ausgewählten Speltenleiterabschnitts liegenden Kreuzungspunkte der Elementarmatrix. Wäre die Matrix nicht unterteilt worden, dann gäbe es im Signalzug neunzehn nicht ausgewählte Schaltpunkte, d.h. acht auf der
ausgewählten Zeile und elf auf der ausgewählten Spalte. Durch
die Unterteilung reduziert sich die Zahl dieser Schaltpunkte
auf neun, d.h. auf zwei Schaltpunkte im zugeordneten Zeilenwählschalter, drei im zugeordneten Spaltenwahlschalter und vier innerhalb der betroffenen Elementarmatrix. Es ist offenbar, daß der Gewinn vergleichweise umso größer ist, je größer die Schaltmatrix gewählt wird.

Die Länge der an einem durchgeschalteten Signalweg hängenden Leiter reduziert sich auf die Länge eines Zeilen- und
eines Spaltenabschnitts, während ansonsten die Gesamtlänge je
einer Zeile und einer Spalte zu berücksichtigen wäre.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines an sich bekannten
Kreuzungspunkts einer Matrix für ein breitbandiges Wechselstromsignal geringer Energie, wobei als Schaltelemente Dioden verwendet werden, die mithilfe eines Gleichstroms für die Wechselspannungssignale durchlässig gemacht werden. Ein Eingang 35 sei an einen Zeilenleiter angeschlossen und ein Eingang 36 an einen

809843/0807 ·/·

Spaltenleiter. Die Schaltung des Kreuzungspunktes ist symmetrisch bezüglich der Signalrichtung. Die Eingänge führen über je einen Kondensator 37 und 38 an die Anoden je einer Diode 39 und 40, deren Kathoden miteinander verbunden sind. Die Anoden der Dioden sind weiter über je einen Ableitwiderstand 41 und 42 mit Masse verbunden. Eine steuerbare Quelle konstanten Stroms 43 ist an den Verbindungspunkt der beiden Kathoden der Dioden 39 und 40 angeschlossen und kann als kurzschließbare Gleichstromquelle ausgebildet sein.

Wenn die Quelle kurzgeschlossen ist, dann liegen die Kathoden der Dioden 39 und 40 an Masse und sperren Schwachstromimpulse, die an einen der Eingänge 35 und 36 angelegt werden könnten.

Wenn jedoch die Quelle 43 einen Strom in die Dioden und 40 einspeist, der dann über die Ableitwiderstände 41 und wieder zur Masse fließt, dann gelangen die Dioden 39 und 40 in den Leitzustand und übertragen Wechselstromsignale zwischen den Eingängen 35 und 36.

Die Widerstände 41 und 42 dienen nicht nur der Ableitung der von der Quelle 43 stammenden Gleichströme, sondern auch der Impedanzanpassung der Eingänge 35 und 36 des Schaltgliedes im durchgeschalteten Zustand, d.h. wenn die Quelle nicht kurzgeschlossen ist.

Fig. 3 zeigt die Schaltelemente der erfindungsgemäßen Matrix, die von einem Signalweg betroffen sind. Aus dieser Figur ist auch zu ersehen, wie die Wählschalter 50 und 51,die beispielsweise den Leitern 25 und 12 aus Fig. 1 zugeordnet sein können,ausgebildet sind. Die Wählschalter besitzen für jeden Ausgang eine

809843/0807

— fi W.

Diode 52 bis 54 bzw. 55 bis 58, deren Anoden mit einem Ableitwiderstand 62 bzw. 63 sowie einem Serienkondensator 64 bzw. 65 verbunden sind. Die Ableitwiderstände und Serienkondensatoren 37, 38, 41 und 42 aus Fig. 2 am Kreuzungspunkt sind entfallen und durch entsprechende Elemente in den Wählschaltern ersetzt.

Die nicht ausgewählten Schaltglieder der den Signalweg betreffenden Elementarmatrix sind über gesperrte Dioden 66 bis 69 an den durchzuschaltenden Signalweg angeschlossen, dessen Dioden mit 59 und 60 bezeichnet sind und dessen steuerbare Stromquelle das Bezugszeichen 61 trägt.

Wenn der Kurzschluß der Stromquelle 61 aufgehoben wird, dann bildet diese Quelle eine große Impedanz, die die Kathoden der Dioden 59 und 60 von der Masse trennt. Die Quelle liefert außerdem einen konstanten Strom, der sich in zwei gleiche Teile aufteilt und durch je eine der Dioden 59 bzw. 60, je eine der Dioden 54 und 57 der Wählschalter und den zugehörigen Ableitwiderstand 62 bzw. 63 abfließt. Dadurch werden die Dioden 54 59, 60 und 57 leitfähig und ermöglichen die Übertragung eines Signals vom Eingang 25 zum Ausgang 12 oder umgekehrt.

Wenn dagegen die Stromquelle 61 kurzgeschlossen ist, dann sinkt ihre Impedanz auf Null und die Dioden 59 und 60 werden gesperrt, so daß ein am Eingang 25 ggfs. anliegendes Wechselstromsignal nicht mehr an den Ausgang 12 gelangt oder umgekehrt. Zugleich gelangen auch die Dioden 54 und 57 der Wählschalter in den Sperrzustand, wenn nicht inzwischen einer der Kreuzungspunkte angesteuert worden ist, zu dem die Dioden 66 bis 69 gehören .

Es ist also festzuhalten, daß allein die Durchschaltung

809843/0807

des ausgewählten Kreuzungspunktes der Elementarmatrix mithilfe der Stromquelle 61 auch die Wählschalter, mit denen der Kreuzungspunkt in Reihe geschaltet ist, richtig einstellt. Die Steuerung der Schaltmatrix reduziert sich also auf das Durchschalten eines Kreuzungspunkts einer der Elementarmatrizen, so als ob Wählschalter 3 und 4 nicht existierten und die Matrix nicht in Elementarmatrizen unterteilt wäre..

Die Reflexionskoeffizienten, die man an den Eingängen und 12 mißt, sind verhältnismäßig schlecht, da die Dioden im Durchlaßzustand noch eine endliche Impedanz besitzen. Um diesen Mangel zu beheben, ist es günstig, die Schaltpunkte der Wähls chalter und Elementarmatrizen mit Dämpfungsgliedern in T - bzw. JC -Form zu versehen, deren charakteristische Impedanz der an den Eingängen der Verbindung gewünschten Impedanz angepaßt ist. Fig. 4 zeigt die hierzu notwendigen Änderungen an einem Signalweg, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Zusätzlich zu den bereits anhand von Fig. 3 erläuterten Schaltelementen, die dieselben Bezugszeichen behalten haben, sind Widerstände 70 in Reihe mit den Dioden, Widerstände 71 zwischen den Ableitwiderständen 62 bzw. 63 und den Kondensatoren 64 bzw. 65 und ein Widerstand 72 vorgesehen, der der Stromquelle 61 parallelgeschaltet ist. Mit diesen Widerständen kann man die Dioden 54, 59, 60 und 57, durch die das Signal verläuft, in drei hintereinandergeschaltete Dämpfungsglieder vom T-Typ integrieren, wodurch der Reflexionskoeffizient der Übertragung entscheidend verbessert wird.

χ χ

809843/0807

Claims (1)

1!}, April 1978

Fo 10 799 D

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL S.A. 12, rue de la Baume, 75008 PARIS, Frankreich

SCHALTMATRIX FÜR DIE DURCHSCHALTUNG VON WECHSELSTROMSIGNALEN

PATENTANSPRÜCHE

1 ,'- Schaltmatrix für die Durchschaltung von Wechselstrom-Signalen, bestehend aus Zeilenleitern, Spaltenleitern und steuerbaren Schaltgliedern an den Kreuzungspunkten, wobei alle Zeilen- und Spaltenleiter in Abschnitte unterteilt sind und alle Abschnitte einer Zeile bzw. einer Spalte an einen gemeinsamen Zeilen- bzw. Spaltenwählschalter geführt sind, und aus Steuermitteln zum Einstellen der Schaltglieder und Wählschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählschalter (3,4) so ausgebildet sind, daß sie selbsttätig denjenigen bei ihnen ankommenden Zeilenabschnitt bzw. Spaltenabschnitt durchschalten, der mit einem von den Steuermitteln (43,61) aktivierten Kreuzungspunkt (2) der Matrix direkt verbunden ist.

2 - Schaltmatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kreuzungspunkt (2) zwei gegeneinander in Serie geschaltete Dioden (z.B. 59, 60) aufweist, zwischen denen von den Steuermitteln (61) ein Gleichstrom einspeisbar ist, der zur Durchschaltung des Kreuzungspunkts beide Dioden in Leitrichtung durchfließt, daß jeder Wählschalter (3,4) in

809843/0807 *^A

seiner gemeinsamen Leitung einen Serienkondensator (z.B. 64) und parallel dazu einen Ableitwiderstand (z.B. 62) aufweist,

schalter
und daß jeder Wähl? in jeder seiner Einzelleitungen in Serie eine Diode (z.B. 54) besitzt, die von dem von den Steuermitteln aller zugeordneter Kreuzungspunkte einspeisbaren Gleichstrom ebenfalls in Leitrichtung durchflossen wird.

3 - Schaltmatrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wählern und Kreuzungspunkten Dämpfungsvierpole in T- oder TT-Struktur vorgesehen sind.

809843/0807