DE2828441C2

DE2828441C2 - Verfahren zur spulen-, relaiskontakt- und transformatorfreien Rufstrom· und Schleifenstromeinspeisung in Fernmelde-, insbesondere PCM-Vermittlungsanlagen

Info

Publication number: DE2828441C2
Application number: DE19782828441
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8021 Taufkirchen Picard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2828441B1

Description

Die Erfindung wurde für ein PCM-Fernsprech-Vermitllungsanlage entwickelt, in der durch Großinlegra-

tion hergestellte Dekodierer und 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltungen angebracht sind, an die Teilnehmerstationen in der Umgebung des jweiligen Amtes über teils lange, teils kurze Teilnehmerleitungen angeschlossen sind. Die Erfindung eignet sich aber auch für andere Vermittlungssysteme bzw. Ämter, z. B. auch für analoge ,Signale übertragende Anlagen, selbst wenn sie keine Gabelschaltung enthalten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spulen-, relaiskontakt- und transformatorfreien Rufstrom- und Schleifenstromeinspeisung in eine eine erste und eine zweite Ader aufweisende Teilnehmerleitung zu einer Teilnehmerstation in Fernmelde-, insbesondere PCM-Fernsprechvermittlungsanlagen, mit einer Einspeiseeinheit, die eine während des Rufens von Rufstronigenerator-Taktimpulsen gesteuerte Stromquelle enthält, nämlich eine erste an die erste Ader angeschlossene Stromquelle, wobei die Einspeiseeinheit während des Rufens einen abwechselnden Betriebszustand aufweist, bei dem rhythmisch die erste Stromquelle entweder, gesteuert von einer Taktimpulsphase, einen ersten Rufstromimpuls der ersten Strompolarität über die erste Ader zur Teilnehmerstation einspeist, oder, gesteuert von einer Taktimpulspause, keinen Strom über diese erste Ader zur Teilnehmerstation einspeist, so daß die erste Stromquelle über die Teilnehmerleitung eine Folge erster unipolarer Rufstromimpulse als Rufstrom zur Teilnehmerstalion einspeist, und wobei die Einspeiseeinheit nach dem Abheben des Teilnehmers, zur Einspeisung des — mit dem Teilnehmer gelieferten Empfangsinformationen — modulierbaren Schleifenstromes, in einen andauernden Betriebszustand gesteuert wird, bei dem die erste Stromquelle den Schleifenstrom über dei Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstalion einspeist.

Ein solches Verfahren ist bereits /_ B. durch die DE-OS 26 27 140. insbesondere Fig. 11 bekannt Solche Einspeiseeinheiten haben den Vorteil, zusammen mit der dort ebenfalls gezeigten 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung vollintegrierbar zu sein und damit kostengünstig sowie raum- und arbeitsaufwandsparend gleichzeitig zur Rufstrom- und Schleifenslromversorgung der an die 2-Drahtseite über die Teilnehmerleitung angeschlossenen Teilnehmerstation mitausgenutzt werden zu können. Dabei können die Länge bzw. der Widerstand der Teilnehmerleitung zur Teilnehmentation und der Eingangswiderstand der Teilnehmerstation im aufgelegten und im abgehobenen Zustand, sowie die Bauteile innerhalb der Gabelschaltung bestimmte Toleranzen aufweisen, ohne den Betrieb zu gefährden. Die insgesamt vier Stromquellen, nämlich zwei an der ersten Ader und zwei an der zweiten Ader, senden hier eine aus zwei unipolaren Impulsfolgen durch Oberlagerung gebildete bipolare Rufstromimpulsfolge aus und können auch zur Verstärkung jener Modulation mitausgenutzl werden, die den von den beiden ankommenden 4-Drahtseite-Anschlüssen zu den 2-Drahtseite-Anschlüssen übertragenen Empfangsinformationen entspricht.

Hin ähnliches, aber nur zwei erste und nicht auch zwei zweite Stromquellen ausnutzendes Verfahren mit nur einer unipolaren Rufstromimpulsfolge ist auch durch die DE-OS 26 49 024, insbesondere durch deren Figur bekannt. Darüber hinaus sind noch weitere Verfahren mit einer transformatorfreien 2-Drahl/4-Draht-Gabelschallung bekannt, (lie sich ebenfalls zusammen mit ihren Einspeiseeinheiten /ur Integration eignen und meistens nur zwei Stromquellen aufweisen, vgl. zum Beispiel die DE-OS 18 14 956, Fig. 10.

Je größer die Toleranz des Eingangswiderstandes der Teilnehmerstation, und je länger und je inhomogener die Teilnehmerleitung ist, umso verschiedener werden die Laufzeiten bzw. der zeitliche Verlauf der Spannung oder Ströme jedes Rufstromimpulses auf den Adern der Teilnehmerleitung. Der Anwendung solcher Einspeiseeinheiten in Fernsprechanlagen sind daher oft unangenehme enge Grenzen durch die zulässigen Toleranzen, insbesondere von Länge und Widerstand der Adern zur Teilnehmerstation und durch die zulässigen Toleranzen der Eingangswiderstände insbesondere der Teilnehmerstation im aufgelegten Zustand gesetzt. Es ist daher erstrebenswert, eine unnötige Verkleinerung solcher Toleranzen zu vermeiden. Die gleiche Einspeiseeinheit soll also für möglichst verschiedene Teilnehmerleitungslängen bei weiten Toleranzen der Eingangswiderstände der Teilnehmerstationen einsetzbar sein.

Ob der Teilnehmer schon abgehoben hat oder noch nicht, ist aus dem von der jeweiligen Teilnehmerleitungslänge, Teilnehmereingangswidersuuid usw. abhängigen Stromverlauf (bzw. Spannungsverlauf) während eines Rufstromimpulses auf der Teilnehmerleitung erkennbar. Im aufgelegten Zustand der TeilnehmenUation ist deren Eingangswiderstand und damit, bei konstante..· Strom, deren nötige Eingangsspannung, höher als im abgehobenen Zustand.

Es ist bekannt, daß, bei Verwendung von Konstantstromquellen als Stromquellen, leitungs'ängenunabhängig, also auch bei großer Leitungslänge, eine recht hohe Energie an den angeschlossenen Verbraucher geliefert wird.

Um die Stromquelle von ihrem ersten, die Rufstromimpulse einspeisenden Zustand nach dem Abheben in ihren zweiten, den Schleifen'.trom einspeisenden Zustand zu steuern, dient der mit beachtlichen Toleranzen behaftete Stromverlauf bzw. Spannungsverlauf während eines Rufstromimpulses auf der Teilnehmerleitung als Kriterium dafür, ob der Teilnehmer schon abhob. Jm dieses Kriterium zu erhalten, kann man an sich den Strom bzw. die Spannung auf der Teilnehme-leitung reibst messen. Dies hat aber den Nachteil, daß ein Widerstand, der die maximal zulässige Teilnehmerleitungslänge vermindert bzw. die zur Teilnehme-station übertragene Rufenergie mindert, an der Tpilnehmerleitung angebracht werde.i muß oder daß eine besondere Spannungsmeßeinheil an die Teilnehmerleitung angeschlossen werden muß. Überdies muß dann erst noch eine automatisierte Auswertung des gemessenen Strom- bzw. Spannungsverlaufes durchgeführt werden, um cm Kriterium in JA/NE1N-Art dafür zu bilden, ob der Teilnehmer abhob oder nicht.

Die Aulgabe der Erfindung ist, das eingangs sowie im Obe/be^riff genannte Verfahren so auszubilden, daß beim Rufen eine von der Teilnehmcrleitungsläng? unabhängige, möglichst hohe Rufenergie in die 1 eilnehmersiation eingespeist wird, ohne den genauen Verlauf des Stromes oder der Spannung selbst auf der Teilnehmerleitung zur Erhaltung eines JA/NEINKriteriums für die Rufstromabschaltung messen und auswerten zu müssen.

Ein für weitgehend beliebige, also große Toleranzen aufweisende Leitungslängen geeignetes Kriterium wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Stronnregeleinheit der ausgangsse^;iig gleichstrommäßig einen sehr hochohmigen Innenwiderstand aufweisenden, daher als gesteuerte Konslantstromquelle wirkenden Stromquelle bei Übersteuerung die Rufstromabschaltung veran-

laßt, indem

a) die Strorhfegeleinheil, bei Betrieb in ihrem übersteuerten Bereich während zumindest eines Teils der Rufstromimpulsdauer, die Einspeiseeinheil in deren abwechselnden Betriebszustand zur Fortsetzung der Rufstromeinspeisung steuert und indem

b) die Stfomregcleinhelt, bei ständigem Betrieb in ihren aktiven also nicht übersteuerten Bereich während der RufstromimpulsdaUcr, die Einspeiseeinheit in deren andauernden Betriebszustand zur Einspeisung des Schleifcnstromcs steuert.

Die Übersteuerung der Stromrcgeleinhcit tritl nämlich nur ein, wenn der Eingangswiderstand der Teilnehmerleitung, gesehen von der hochohmigen Gleichstromquelle, wegen des Noch-Nicht-Abhebens des Teilnehmers besonders hoch ist. so daß zumindest während eines Teils der Dauer des Rufstromimpulsesi die Stromregeleinheil der Stromquelle, z. B. mindestens ein Transistor dieser Einheit, wegen Übersteuerung nicht mehr die Stromquelle veranlassen kann, den momentanen Rufstrom mil der vollen Amplitude von Strom und Spannung in die Teilnehmerleitung einzuspeisen. Diese Übersteuerung bzw. NichtÜbersteuerung der Slromregeleinheit bildet also bei der Erfindung das Kriterium dafür, ob der Teilnehmer abhob oder nicht. Falls nämlich der Teilnehmer abhob, fließt der Rufstrom mit einer verminderten Spannung zwischen den Teilnchnierleitungsadern. so daß dann die Stromrcgclcinheit in ihrem aktiven, nicht übersteuerten Bereich beiricben wird.

Die zulässigen Toleranzgrenzen für die Tcilnchmerlcilungslängen und für den Teilnehmereingangswiderstand ergeben sich daraus, daß im eingehängten Zustand bei minimal zulässiger Teilnehmerleitungslänge, z. B. bei der Länge Null Meter, der Eingangswiderstand der Teilnchmerstation noch groß genug sein muß. daß die Übersteuerung der Stromregeleinheil noch einiritt. Dies entspricht der Regel, daß im eingehängten Zustand bei minimal zulässiger Leitungslänge, auch bei minimal .zulässigem Isolationswiderstand zwischen den Adern

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widerstand noch zuverlässig eine Übersteuerung eintritt. Die maximal zulässige Teilnehmerleitungslänge ist z. B. dadurch festgelegt, daß bei maximaler Leitungslänge, also bei höchstmöglichem Eigenwiderstand der Teilnehmerleitung, im abgehobenen Zustand der Teilnehmerstation noch nicht eine Übersteuerung der Stromregeleinheit aufiriti. damii nichi der eingehängte Zustand der Teilnehmerstation vorgetäuscht wird.

Um die Erfindung in optimaler Weise für möglichst viele verschiedene Fälle einsetzen zu können, sollte der Eingangswiderstand der Teilnehmersiation im eingehängten Zustand möglichst hoch und im abgehobenen Zustand demgegenüber sehr klein sein, wobei bei gleichzeitigem Zusammentreffen der unteren Toleranzgrenzen von Teilnehmerleitungslänge und von Teilnehmersiation-Eingangswäderstand im eingehängten Zustand noch zuverlässig eine Übersteuerung der Stromregeleinheit auftreten soll. Andererseits soll bei gleichzeitigem Zusammentreffen der oberen Toleranzgrenzen von Teilnehmerleitungslänge und von Teilnehmerleitungs-Eingangswiderstand im abgehobenen Zustand zuverlässig noch keine so starke Übersteuerung der Strornregeleinheit auftreten, daß ein Kriterium für den eingehängten Zustand vorgetäuscht wird.

Da zur Bildung des Kriteriums kein zusätzlicher Widerstand oder Meßkreis in der Rufstrombahn

innerhalb der Stromquelle oder in den Adern der Teilnehmerleitung cingefügl werden muß, wird durch die Erfindung die maximal zulässige Teilnehmerleitungslängc nicht beeinträchtigt und es wird auch die in die Teilnehmerleitung einspeisbare Rufenergie nicht beeinträchtigt. Zur Einspeisung der von der Leituhgslängc unabhängigen, hohen, vom Teilnehmer empfangenen Rufenergie ist ohnehin im allgemeinen die Stromregeleinhcii der Stromquelle nötig, deren Zustand zur Bildung des Kriteriums bei der Erfindung geschickt mitausgenutzt wird.

Die Übersteuerung äußert sich in der Stromregelcinheit je nach deren Aufbau anders. An sich kann diese Einheit beliebig aufgebaut sein, denn grundsätzlich jede solche Einheit wird übersteuert, wenn der Ausgang der Konslantslromqucllc zu hochohmig wird. Die Übersteuerung äußert sich z. B. in einer völligen Sperrung eines Regeltransistors der Slromregcleinheil. oder z. B. in der starken Sättigung eines Regeltransistors, oder z. B. im Sperren oder Durchlässigwerden von Dioden. z. B. Zenerdiodcn,der Stromregelschallung.

Die Erfindung fördert die Anwendung standardisierter hochintegrierter Einspeiseeinheiten in Fernmelde-, insbesondere Fcrnsprcchvermitllungsanlagen, und verringen damit den Aufwand insbesondere beim Bau und Betrieb von Ämtern bzw. bei Neuanschluß von Teilnehmerslationen, im Vergleich zu den heutzutage noch allgemein üblichen, nichtintegrierten, teueren Einspcisccinheiten. Das Prinzip der Erfindung eignet sich dabei nicht nur für eine mehrere Stromquellen aufweisende Einspeiseeinheit. Dieses Prinzip der Erfindung löst die Aufgabe der Triindüng an sich bereits dann, wenn die Einspeisccinheit sogar nur eine einzige Stromquelle enthält.

Wenn die Einspcisecinhcil nur eine einzige Stromquelle enthält, schwankt das Potential der ersten Ader, an die diese Stromquelle angeschlossen ist, beim Rufen mit erheblich größerer Amplitude um einen Mittelwert, als das Potential der anderen zweiten Ader der Teilnehmerleitung, was oft nicht stört.

Zum Rufen des Teilnehmers braucht man meistens

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einer einzigen Stromquelle in der Einspeiseeinheit nicht befriedigend, vor allem um auch große Toleranzen für die Länge der verlustbehafteten Teilnehmerleitung zulassen zu können.

Durch die im Anspruch 2 genannte Maßnahme wird die zum Rufen verwendbare Energie vervierfacht, indem die Einspeiseeinheit vier gesteuerte Stromquellen statt einer einzigen enthält. Außerdem schwankt bei dieser Weiterbildung das Potential jeder der beiden Adern der Teilnehmerleitung mit der gleichen Amplitude um einen Mittelwert, so daß beim Rufen trotz der hohen Rufenergien kapazitive und induktive Kopplungen der ersten Ader zu anderen Teilnehmerleitungen angenähert kompensiert werden durch die kapazitiven und induktiven Kopplungen der zweiten Ader zu jenen anderen Teilnehmerleitungen. Durch diese Weiterbildung werden also vor allem auch die besonders störenden höherfrequenten Komponenten der Nebensprechstörungen weniger stark auf die benachbarten Teilnehmerleitungen gekoppelt und damit solche Störungen weitgehend beseitigt, obwohl die zum Rufen verwendete Energie bzw. Leistung sogar vervierfacht ist Diese Vorteile werden also dadurch erreicht, daß eine weitere erste, aber an die zweite Ader angeschlossene Stromquelle der Einspeiseeinheil während des Rufens, gesteuert von der Taktimpulsphase, über die

zweite Ader der Teilnehmerleitung einen Rufslfornimpüls der ersten, die Rückleitung des Rufstromimpulses der ersten Stromquelle der erstefi Ader über die Teilnehmerstation in die weitere erste Stromquelle unterstützenden Slrompölarilät einspeist, daß eine zweite, an die erste Ader angeschlossene Stromquelle ■ sowie eine weitere zweite, an die zweite Ader angeschlossene Stromquelle während des Rufens, gesteuert von der Taktimpulspause, einen Rufstromimpüls der zweiten, der ersten Stroinpolarität jeweils entgegengesetzten Strompolarität einspeisen, so daß die ersten Stromquellen im abwechselnden Betriebszustand erste unipolare Stromimpulse der ersten Strompolarität und die zweiten Stromquellen, in den Pausen zwischen den ersten unipolaren Stromimpulsen, zweite unipolare Stromimpulse der zweiten Strompolarität einspeisen, so daß damit dann die Einspeiseeinheit bipolare Rufstromimpulse einspeist, und daß im afiuuücf nucfi ucif icuäZüäiäfid ucf CiFiSpciäcciuiicu, äiSG hach dem Abheben des Teilnehmers, nur die ersten Stromquellen oder nur die zweiten Stromquellen, aber nicht die beiden übrigen Stromquellen der Einspeiseeinheit den Schleifenstrom in die Teilnehmerleitung einspeisen.

Zur Bildung des Kriteriums kann z. B. gemäß Anspruch 3 die Stromregeleinheit einen Regeltransistor enthalten, der bei Übersteuerung der Stromregeleinheit in seinen gesättigten Zustand, nach dem Abheben aber in seinen ungesättigten Zustand gesteuert wird, und daß dieser Regeltransistor in seinem gesättigten Zustand an ein »erknüpfungsglied ein das Nichtabheben anzeigendes, die Einspeiseeinheit wieterhin in ihren abwechselnden Zustand steuerndes Rufen-Fortsetzen-Signal abgibt.

Erdschlüsse, einen Erdtastendruck und Kurzschlüsse zu Drittspannungen, z. B. zur Versorgungsspannung, werden als solche erkennbar, indem gemäß Anspruch 4 beide erste Stromquellen, getrennt voneinander, bei Übersteuerung ihre Rufen-Fortsetzen-Signale an eine Verknüpfungseinheit abgeben und indem, bei Fehlen eines dieser Rufen-Fortsetzen-Signale. diese Verknüpfiingspinhpit pvtl 7iKät7lirh je nach der Höhe der gemessenen Momentanamplituden, ein Unsymmetriesignal. nämlich z. B. ein Erdschluß-Signal bzw. Fremdspannungs-Signal, abgibt.

Die den Schleifenstrom nach dem Abheben des Teilnehmers einspeisenden Stromquellen können zur Übertragung bzw. Verstärkung der der Empfangsinformation entsprechenden Informationen mitausgenutzt werden, indem gemäß Anspruch 5 im andauernden Betriebszustand der Einspeiseeinheit der Schleifenstrom, durch Steuerung der den Schleifenstrom einspeisenden Stromquelle mit den Empfangsinformationen, die dem Teilnehmer geliefert werden sollen, mit den betreffenden Empfangsinformationen moduliert wird.

Insbesondere bei einer aus hochintegrierten Bausteinen aufgebauten Vermittlungsanlage erwies sich als günstig, gemäß Anspruch 6 die Einspeiseeinheit zusammen mit einer transformatorfreien 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung auf einem gemeinsamen monolithischen Baustein anzubringen und die an die 2-Drahtseite angeschlossene Einspeiseeinheit ihre Ströme über die 2-Drahtseite in die an die 2-Drahtseite angeschlossene Teilnehmerleitung einspeisen zu lassen. Hier bildet die Einspeiseeinheit mit der Gabelschaltung eine hochintegrierte, platzsparende, aufwandsarme und entsprechend billige Baueinheit.

Insbesondere für eine PCM^Fernsprechvermittlurigsanlagc erwies sich auch als "günstig, gemäß Anspruch 7 die einspeiseeinheit zusammen mit einem D/A-Wandler — evlh auch noch zusammen mit einem A/D'Wändler und zusammen mit der nach Anspruch 6 verwendeten Gabelschaltung, alle gemeinsam auf einem gemeinsamen monolithischen Baustein anzubringen und an der Analogseite des D/A^Wandlefs angeschlossene, den Schleiferistrom einspeisende Stromquellen der Einspeiseeinheit in deren andauerndem Betriebszustand mit den dekodierten Empfangsinformationen zu steuern. Diese hochintegrierte Weiterbildung ist, besonders wenn sie neben dem Wandler noch die Gabelschaltung in sich enthält, besonders günstig hinsichtlich der Aufwandseinsparung. Bei einer Vermitllungsanlage, besonders bei einer PCM-Vermittlungsanlage, ist der Anteil der Kosten von Einspeiseeinheiten, Gabelschaltungen und Wandlern an den Gesamtkosten oft sehr

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man diskrete einzelne Bauelemente anwendet. Gemäß den heutigen Entwicklungstendenzen wird sogar oft angestrebt, möglichst jeder Teilnehmerstation einer PCM-Vermittlungsanlage individuell eine eigene Einspeiseeinheit, eine Gabelschaltung und einen Wandler im Amt zuzuordnen. Durch die im Anspruch 7 erfaßte Weiterbildung ist es möglich, gerade diese Kosten bzw. den sie bewirkenden Aufwand, stark zu senken, da nun trotz Großintegration die Toleranzeinhaltung hinsichtlich insbesondere der Teilnehmerleilungslänge bzw. -widerstand, und die Toleranzeinhaltung hinsichtlich der Eingangswiderstände der Teilnehmerstation entsprechend gut beherrschbar sind.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, wo· bei Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen Gabelschaltung und

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel zweier erster Stromquellen der Einspeiseeinheit zeigen.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Überblick über ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß betriebenen Einspeiseeinheit EE. die hier an der 2-Drahtseite p.inpr 2-nrnht/4-nraht-GahpkrhnItiing angebracht ist. Diese Gabelschaltung ist frei von Spulen, insbesondere frei von Transformatoren aufgebaut und zusammen mit der Einspeiseeinheit EE aus integrierten Bausteinen oder vollständig durch einen einzigen integrierten Baustein herstellbar. Die Rufstromeinspeisung und die Schleifenstromeinspeisung erfolgt hier über die aus Widerständen gebildete Widerstandsbrücke WB der Gabelschaltung, wobei der eine Zweigwiderstand Z dieser Widerstandsbrücke durch den Widerstand der ersten Ader a. der zweiten Ader b der Teilnehmerleitung und durch den Eingangswiderstand der Teilnehmerstation gebildet wird. Der in Fig. 1 gezeigte Zweigwiderstand Z ist also nicht innerhalb der Gabelschaltung angebracht, sondern stellt nur symbolisch den außen angeschlossenen Widerstand zwischen den 2-Drahtseite-Anschlüssen a und bdar.

Die Einspeiseeinheit EE enthält z.B. vier, in F ig. 2 gezeigte Stromquellen 51a. 516, 52a, 526, nämlich je eine erste 51a, 516 und eine zweite 52a, 526, sich in der eingespeisten Strompolarität /5 oder IR unterscheidende Stromquelle an jeder Ader a, b. Bei Verminderung der Anforderungen an die Energie der Rufimpulse genügt sogar schon, daß die Einspeiseeinheit nur die erste, an die erste Ader, z. B. a, angeschlossene Stromquelle SIa enthält, die Ströme /5 mit einer ersten Polarität einspeisen kann.

Diese Stromquellen sind steuerbar, d. h. sie liefern jeweils Ströme, deren Amplitude von einem Steuersignal abhängig ist. Als Steuersignal dient hier z. B. ein Taktimpuls Tt eines 25 Hz-Taktimpulsgenerators, der nach Verknüpfung mit dem Rufbefehl RuB in der Einheit RS dem S'euereingang der Stromquellen bzw. der Einspeiseeinheit zugeleitet wird und die Amplitude des von der Letreffenden Stromquelle gelieferten Stromes /Sbzw. ^Aeinstellt, vgl. Fi g. 1 und 2.

Die Widerstandsbrücke WB ist außerdem mit den abgehenden Anschlüssen Vab der 4-Drahtseite bzw. mit dessen Verstärker verbunden, vgl. Fig. 1 und 2. Die ankommenden Anschlüsse Van der 4-Drahtseite bzw. dessen Verstärker, sind hier mit den ersten Stromquellen SIa, Sib der Einspeiseeinheit EE verbunden, um diese zu steuern und so zur Modulation des Schleifenstromes /5zu veranlassen.

Die Einspeiseeinheit £f£"wird während des Rufens in einen abwechselnden Betriebszustand gesteuert, hei dem abwechselnd ein Rufstronvmpuls der ersten Polarität /Sund anschließend, bei Anbringung nur einer ersten Stromquelle, kein Strom, bei Anbringung von vier Stromquellen hingegen jeweils ein Rufstromimpuls der zweiten, entgegengesetzten Polarität IR, über die 2-Drahtseite-Anschlüsse a, b in die Teilnehmerleitung eingespeist wird. Die vier Stromquellen der Einspeiseeinheit EE speisen also hinsichtlich der Stromrichtung jeweils bipolare Rufstromimpulsfolgen /S. IR in die Teilnehmerleitung a, b ein.

Nach dem Abheben des Teilnehmers wird die Einspeiseeinheit EE in ihren anderen, nämlich in den andauernden Betriebszustand gesteuert, damit sie den mit Empfangsinformationen modulierbaren Schleifenstrom /S zum Empfang an die betreffende Teilnehmer-Station liefert. Dazu wird, bei Anbringung nur der einen ersten Stromquelle .9Ia, diese Stromquelle den Schleifenstrom IS einspeisen und, bei Anbringung von vier Stromquellen, werden jeweils zwei Stromquellen der vier Stromquellen, z.B. SIa, SIb. den Schleifenstrom einspeisen, wohingegen die beiden anderen Stromquellen, dann S2a, S2b, keinen Strom über die 2-Drahtseite-Anschlüsse der Gabelschaltung einspeisen.

Um die zulässige Toleranzen für die Länge und die Homogenität der Teilnehmerleitung, sowie um die Toleranzen der elektrischen Eigenschaften der Teilnehmerstation nicht zu beeinträchtigen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß während des Rufens im eingehängten Zustand eine Stromregeleinheit, z. B. ein Regeltransistor in der einspeisenden Stromquelle der Einspeiseeinheit übersteuert wird, und daß ein diese Übersteuerung anzeigendes Signal SU, z. B. über eine Stromüberwachungseinheit SU oder direkt, an eine Verknüpfungseinheit, die die Rufstromabschaltung überwacht, weitergeleitet wird. Diese Verknüpfungseinheit besteht z. B. aus einem in den Figuren nicht gezeigten UND-Glied, das den Rufbefehl RuB mit dem die Übersteuerung anzeigenden Signal SU verknüpft, und nur bei Obersteuerung der Stromregeleinheit den Taktimpuls 77 über RS zn die Stromquellen weiterleitet. Das Signal SU schaltet aber den bisher anliegenden Rufbefehl Ruß bei Fehlen der Übersteuerung ab, so daß die Einspeiseeinheit EE in ihren andauernden Zustand gesteuert wird.

Die in Fig.2 gezeigte Einspeiseeinheit EE enthält also vier Stromquellen SIo, S2b, Sta, S2a und speist daher besonders viel Rufenergie in die Adern über a, b ein. Diese vier Stromquellen sind von der Rufschaltung RS gesteuert, die hier den Rufbefehl RuB mit den Taktimpulsen Tides Rufstromgenerators verknüpft und so die Steuerung in den abwechselnden Zustand übernimmt. Dabei enthält die Einspeiseeinheit Efeihe erste Stromquelle SIa für die Einspeisung über den Schaltungspunkt a'in die erste Ader a, sowie eine erste Stromquelle SXb für die Einspeisung über den Schaltungspunkt b' in die zweite Ader b. An die erste Ader a ist zudem über a'eine zweite Stromquelle S2a angeschlossen, welche Ströme der zweiten entgegengesetzten Polarität an die erste Ader abgeben kann, im Vergleich zu den Strömen der ersten Stromquelle der ersten Ader SIa. An die zweite Ader ist über tf auch noch die zweite Stromquelle S2b angeschlossen. Von diesen vier Stromquellen sind während einer Rufstromeinspeisung jeweils die ersten Stromquellen SIa, Sib öder jeweils die zweiten Stromquellen S2a.S2b mit der Teilnehmerleitung, hier mit den 2-Drahtseite-Anschlüssen a, b. verbunden. Dabei liefern die zweiten Strnmniipllpn .92.1. S2h jeweils Ströme der entgegengesetzten Polarität IR, im Vergleich zu den Strömen /Sder ersten Stromquellen SIa, Sib. über die 2-Drahtseite-Anschlüsse a.ban die Teilnehmerstation.

Nach dem Abheben des Teilnehmers liefern bei diesem Beispiel nur noch die ersten Stromquellen SIa, SIb Strom über a'. b' und über die 2-Drahtseite-Anschlüsse a. b an die Teilnehmerstation. Die zweiten Stromquellen S 2a. S2£> sind hingegen bei diesem Ausführungsbeispiel völlig abgeschaltet. Der von den ersten Stromquellen SIa. SIb gelieferte Strom bzw. Teile dieses Stromes stellen dann den der Teilnehmerstation zugeleiteten Schleifenstrom dar.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der abgehende Verstärker Vab der abgehenden Richtung der 4-Drahtseite zusätzlich an die Widerstandsbrücke WB angeschlossen. Ein ankommender Verstärker Van der ankommenden Richtung der 4-Drahtseite wirkt hier direkt auf die beiden ersten Stromquellen SIa. Sib und moduliert so den an die Teilnehmerstation über a'. 6'und über die Anschlüsse a.

■40 6gelieferten Schleifenstrom.

Die Modulation der übertragenen Informationen kann eine PCM-Modulation sein. Es kann jedoch auch eine analoge Amplitudenmodulation oder eine andere Modulation, z. B. Frequenzmodulation, vorgesehen sein.

•»5 Bei PCM-Modulation kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Umwandlung der Analogsignale in PCM-Signale und die Umwandlung der PCM-Signale in Analogsignale in der in Fig.2 gezeigten, an die 4-Drahtseite-Anschlüsse angeschlossenen Einheit Co- dec durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, digitale Signale, z. B. für einen Fernschreiber, über die Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstation zu senden, so daß dann die ersten Stromquellen SIa, Sib durch digitale statt analoge Signale moduliert werden und so mit den digitalen Signalen modulierte Schleifenströme in die betreffende Teilnehmerleitung eingespeist werden.

Fig. 2 zeigt außerdem eine Einrichtung zum Überspannungsschutz SS. Sie besteht aus vier in Brücken-

schaltung geschalteten Dioden, welche bei Überspannungen auf der ersten Ader oder auf der zweiten Ader durchlässig werden und auf diese Weise insbesondere die Stromquellen SIa, S\b, S2a, S2b, sowie die Verstärker Vab, Van vor Überspannungen schützen. Bei starken, länger andauernden Überspannungen wird zuerst diese Schutzeinrichtung zerstört werden, bevor die Einspeiseeinheit, die Gabelschaltung oder gar sonstige Einrichtungen des Amtes zerstört werden.

Außerdem sind innerhalb der Schutzeinrichtung SS noch zwei ohmsche Längswiderstände in Reihe zur ersten und zweiten Ader eingefügt, welche insbesondere .'«i Kurzschluß, ζ. B. zwischen der ersten oder zweiten Ader einerseits und den Spannungsversorgungs-An-Schlüssen 0 V/ - 60 V oder 220 V/380 V andererseits, die auftretenden Ströme begrenzen. Die Kurzschlußfestigkeit der Gabelschaltung kann auch dadurch gefördert werden, daß die Ausgänge der Stromquellen 5 la, 5 Ib, S2a, S2b jeweils durch Transistoren gebildet werden, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen und außerdem ausreichend hochohmig sind, um den auftretenden Strom /5bzw. IR zu begrenzen.

Dadurch, daß hochohmige Widerstände, vergleiche lOk, in der Einspeiseeinheit EE an den Ausgängen der Stromquellen angebracht werden, sind die Innenwiderstände dieser Stromquellen besser definiert, wodurch diese Stromquellen auch bei Serienfertigung solcher inteErierter Bausteine einen ausreichend definierten hohen lnnenwideKstand aufweisen und damit einen ausreichend definierten Schleifenstrom bzw. Rufstrom mit hohem Innenwiderstand abgeben.

Außerdem enthält das in Fig. 2 gezeigte Ausführurigsbeispiel in der Widerstandsbrücke WB noch den elektronischen Schalter Sp zum Prüfen der Funktionstüchtigkeit der Gabelschaltung. Schließt nämlich dieser Schalter Sp den überbrückten Widerstand der Widerstandsbrücke WB kurz, dann ist diese Widerstandsbrükke WB verstimmt. In diesem Falle werden die über den Verstärker Van empfangenen Signale an der Wider-Standsbrücke WB reflektiert und daher über den Verstärker Vab und über die 4-Drahtseite zurückgeliefert. Gleichzeitig kann dabei geprüft werden, ob die Meßeinheit ME (nicht dargestellt) bei leitendem Schalter Sp wirklich die Einspeiseeinheit EEbzw. deren Stromquellen in den andauernden Zustand steuert, weil das Leiten des Schalters Sp den abgehobenen Zustand der an die Anschlüsse a. b angeschlossenen Teilnehmerstation vortäuscht. Gelegentlich ist es zweckmäßig, den Schalter Sp durch eine verstärkende Prüfeinrichtung Pr zu steuern, die ihrerseits durch einen Prüfbefehl PB gesteuert wird.

tn t-ig. i ist ein Beispiel lur die beiden ersten Stromquellen gezeigt. Es enthält in den Transistorkaskaden Ka, Kb Regeltransistoren 73, 71, die bei Übersteuerung, d. h. bei Noch-nicht-Abheben des Teilnehmers, in ihren stark gesättigten Zustand gesteuert werden. Bei Sättigung liefern sie, wie später noch erläutert wird, entsprechende, die Sättigung anzeigende Signale SU über 74, TI an die Übersteuerungsüberwachungseinheit SU. Weitere Details werden weiter unten angegeben.

Der Aufbau der zweiten Stromquellen 52a, 526 kann iStn sich gleich wie der in Fig.3 gezeigte Aufbau der ersten Stromquellen 51a, Sib sein, jedoch mit dem Unterschied, daß an den in Fi g. 3 gezeigten Ausgang a' nicht die erste Ader a, sondern die zweite Ader b, und an den in Fig.3 gezeigten Ausgang b' nicht die zweite Ader b, sondern die erste Ader a angeschlossen wird, vgl. F ig. 2.

Im folgenden soll der Aufbau und die Arbeitsweise der in Fig.3 gezeigten ersten Stromquellen noch ausführlicher beschrieben werden.

Die erste Stromquelle 51a enthält einen Hilfsspannungsgeber UHa, einen dritten Operationsverstärker OPX einen Pegeischieber PS, eine indikationssteile INa und eine Transistorkaskade Ka.

Die erste Stromquelle 516 enthält einen Hilfsspannungsgeber UHb, ferner einen ersten Operationsverstärker OPI, der z. B. von der in Fig.2 angedeuteten Rufschaltung RS gesteuert wird, einen zweiten, von OPi gesteuerten Operationsverstärker OP2, eine indikationssteile INbund eine Transistorkaskade Kb.

Die Bauelemente R5,R6, T5, T6 im Hilfsspannungsgeber UHb sowie die Bauelemente R 7, /?8, T7, 78 im Hilfsspannungsgeber UHa erzeugen Hilfsspannungen für die Operationsverstärker OP1, OP2, OP3. Die vom ersten Operationsverstärker OPl und von dem Hilfsspannungsgeber UHb erzeugten Spannungen bzw, Ströme werden über den Pegelschieber PS mit einem veränderten Spannungspegel an den Hilfsspannungsgeber UHa zur Steuerung des Operationsverstärkers OP3 weitergeleitet.

Dem ersten Operationsverstärker OP1 wird über R < der Taktimpuls TI direkt, oder über ein den Taktimpuls TI hinsichtlich Amplitude, Form und/oder Dauer beeinflussendes Zwischenglied, zugeleitet. Der innere Aufbau der Operationsverstärker OPl, OP2, OP3 ist dabei derart, daß die an die Anschlüsse a', b' von den Transistorkaskaden Ka, Kb gelieferten eingeprägten Ströme ISa, ISb direkt proportional zu der dem Bauelement R 1 über RS zugeführten Spannung ist, solange der Regeltransistor Ti, T3 in seinem aktiven Bereich statt in seinem Sättigungsbereich arbeitet. Es gilt nämlich für R 2 = R 3 und R 4 = R 9 die Beziehung

ISa=ISb=(US ■ R 2) / (R 1 · R4).

Der Pegelschieber PS wurde insbesondere deswegen angebracht, um die Betriebsspannungen für den Operationsverstärker OP3 zu erniedrigen. Es sind nämlich relativ hohe Betriebsgleichspannungen 0 V, -60 V zugeführt, um hohe Enrgien der Rufstromimpulse zu erreichen. Auch die Transistorkaskaden Ka, Kb verändern den Spannungspegel der eingeprägten Ströme ISa, ISb, so daß diese Transistorkaskaden Ka. Kb ebenfalls die Spannungsfestigkeit der in Fig. 5 gezeigten Stromquellen erhöhen.

Im eingehängten Zustand aer an die Anschlüsse a', b' angeschlossenen Teilnehmerstation kann während des Rufens nicht der eingeprägte Strom ISa, ISb während der ganzen Dauer des betrettenden Rutstromimpulses fließen. Bei Übersteuerung des Regeltransistors 7 '., 73 wird daher über die Anschlüsse a', b' während des betreffenden Rufstronrmpulses entweder kein Strom oder ein zu kleiner Strom fließen. Dann gehen also die Regeltransistoren 71, 73 von ihrem aktiven Zustand in ihren übersteuerten, hier in ihren Sättigungszustand über, da diese Regeltransistoren nicht mehr fähig sind, den tingeprägten Strom ISb, ISa, z. B. gegen Ende des betreffenden Taktimpulses, in seiner vollen Amplitude aufrecht zu erhalten.

Den Sättigungszustand der Regeltransistoren 71, 73 erkennen die Transistoren 72, 74 in den Indikationsstellen /Mj, INa. Diese Indikationsstellen haben also die Aufgabe, Signale 5t/an die Leitungen Ib, la abzugeben, die als Kriterium für die Eingangszustand der Teilnehmerleitung dienen. Sobald nämlich die Regeltransistoren 71, 73 in den Indikationsstellen INb, INa in ihren gesättigten Zustand übergehen, werden die Transistoren 72, 74 dieser Indikationsstellen leitend, wodurch die Einheit SU den Sättigungszustand der Regeltransistoren 71, 73 gemeldet erhält.

Es ist bekannt, daß auf der ersten Ader und zweiten Ader eine Längsspannungsbeeinfiussung auftreten kann. Solche Längsspannungen stören das in Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel der beiden ersten Strom-

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quellen Si a, S \b nur wenig, weil die Suomquellenausgänge durch Transistoren gebildet werden, vergleiche die Transistorkaskaden Ka, Kb an den Ausgängen a',b' in F i g. 3, und weil diese Längsspannungen, insbesondere deren höhffrequente Komponenten, an den Ausgängen a', b'der Stromquellen 51a, SIb, S2a, S2b auftreten. Diese Stromquellenausgänge sind nämlich nicht nur gleichstrommäßig hochohmig, sondern auch wechselstrornmäßig hochohmig, vgl. in gleichstrommäßiger Hinsicht die in Fig.2 gezeigten 10k in der Einspeiseeinrichtung EE sowie in dynamischer Hinsicht die in F i g. 3 gezeigten Transistorkaskaden Ka, Kb.

Diese Längsspannungen stören außerdem die Feststellung der Übersteuerung der Stromregeleinheit, vergleiche Tl, T3 in den Transistorkaskaden Ka, Kb in Fig. i nur wenig, weil nur ein geringer Anteil der mit den induzierten Längsspannungen verbundenen Längsströme über die Ausgänge a', b' der Stromquellen fließen. Stattdessen fließen bei diesem Beispiel die Längsströme, insbesondere auch deren hochfrequente Komponenten, weitgehend über die in F i g. 2 gezeigten ohmschen Widerstände fc.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, getrennt die Obersteuprung der Stromregeleinheiten der ersten und der zweiten Adern festzustellen. Die Fig.2 und 3

zeigen ein solches Beispiel, bei dem die Signale SUder beiden ersten Stromquellen 51a, S\b über getrennte Leitungen la, Ib, an eine z. B. durch eine Verknüpfungsglied gebildete Obersteuerungsüberwachungseinheit SU geliefert werden. Dadurch kann diese Einheit SU

to neben dem Abheben bzw. Noch-nicht-Abheben des Teilnehmers auch Erdschlüsse, Kurzschlüsse zu spannungsführenden Leitungen, oder Kabelbrüche auf den Adern feststellen. In den zuletzt genannten Fällen wird nämlich nur über eine der beiden Leitungen la, Λ> ein die

Obersteuerung anzeigendes Signal geliefert, aber nicht gleichzeitig über die andere dieser beiden Leitungen. In diesem Falle kann die Einheit SU, z. B. mittels eines Exklusiv-Oder-Gliedes, ein solchen unsymmetrisch auftretenden Störungen entsprechendes Unsymmetrie-

signal erzeugen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur spulen-, relaiskontakt- und transformatorfreien Rufstrom- und Schleifenstromspeisung in eine eine erste und eine zweite Ader aufweisende Teilnehmerleitung zu einer Teilnehmerstation in Fernmelde-, insbesondere PCM-Fernsprechvermittlungsanlagen, mit einer Einspeiseeinheit, die eine während des Rufens von Rufstrom- m generator-Taktimpulsen gesteuerte Stromquelle enthalt, nämlich eine erste an die erste Ader angeschlossene Stromquelle, wobei die Einspeiseeinheit während des Rufens einen abwechselnden Betriebszustand aufweist, bei dem rhythmisch die t5 erste Stromquelle entweder, gesteuert von einer Taktimpulsphase, einen ersten Rufstromimpuls der ersten Strompolariiät über die erste Ader zur Teilnehmerstation einspeist, oder, gesteuert von einer Taktimoulspause. keinen Strom über diese erste Ader zur Teilnehmerstation einspeist, so daß die erste Stromquelle über die leilnehmerleitung eine Folge erster unipolarer Rufstromimpulse als Rufstrom zur Teilnehmersiation einspeist, und wobei die Einspeiseeinheit nach dem Abheben des Teilnehmers, zur Einspeisung des — mit dem Teilnehmer gelieferten Empfani-sinformationen — modulierbaren .Schleifenstromes, in einen andauernden Betriebszustand gesteuert wird, bei dem die erste Stromquelle den Schleifcnslrom über die M Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstalion einspeist, dadurch ge., ennzeichnet. daß die Stromregeleinheit (INa. Ti) der rusgang -,eilig gleichstrommäßig einen sehr hochohmigen Innenwiderstand aufweisenden, daher als gesteuert ■ Konstantstrom- Ji quelle wirkenden Stromquelle (S \a) bei Übersteuerung die Rufstromabschaltung veranlaßt, indem

a) die Stromregeleinhcit (INa. Ti), bei Beirieb in ihrem übcrstcuerien Bereich während zumindest eines Teils der Rufsiromimpulsdauer. die ■"> Einspeisccinhcii (EE) in deren abwechselnden Betriebszusland /ur Fortsetzung der Rufstromeinspeisung sleuerl und indem

b) die Stromregeleinheit (INa. Ti), bei ständigem Beirieb in ihren akliven also nicht übersteuerten *"> Bereich wahrend der Rufsiromimpulsdauer. die F.inspeiseeinheit (EE) in deren andauernden Betriebszustand /ur Einspeisung des Schleifen-Stromes sieuert.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn· ">° zeichnet, daß eine wciiere erste, an die /weile Ader angeschlossene Stromquelle (.V loader Finspeisecin- heit (EE) während des Rufens, gesteuert von der Taktimpulsphase, über die /weite Ader (b) der Teilnehmerleitung einen Rufstromimpuls (IS) der W ersten, die Rückleitung des Rufslromimpulses (IS) der ersten Stromquelle (SXa) der crsien Ader (a) über die Teilnehmerstation in die weitere erste Stromquelle (S \b) unterstül/enden Strompolariiät einspeist, daß eine zweite, an die erste Ader (a) angeschlossene Stromquelle (S 2a) sowie eine weitere zweite, an die zweite Ader (b) angeschlossene Stromquelle ('52^währcnd des Rufens, gesteuert von der Taktimpulspausc, einen Rufstromimpuls der zweiten, der ersten Slrompolarität (IS) jeweils ^h:'> entgegengesetzten Strompolariiät (IR) einspeisen, so daß die ersten Stromquellen (SIa, SIb) im abwechselnden Betriebszustand erste unipolare Stromimpulse (IS) der ersten Strompolarität und die zweiten Stromquellen (S2a, S2b), in den Pausen zwischen den ersten unipolaren Stromimpulsen (IS), zweite unipolare Strpmimpulse (IR) der zweiten Strompolarität einspeisen, so daß damit dann die Einspeiseeinheit (EE) bipolare Rufstromimpulse einspeist und daß im andauernden Betriebszustand der Einspeiseeinheit (EE), also nach dem Abheben des Teilnehmers, nur die ersten Stromquellen 'SIa, S \b)oder nur die zweiten Stromquellen (S2a,S2b), aber nicht die beiden übrigen Stromquellen der Einspeiseeinheit (EE) den Schleifenstrom in die Teilnehmerleitung (a. ^einspeisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregeleinheit (INa) einen Regeltransistor /T3) enthält, der bei Obersteuerung der Stromregeleinheit in seinen gesättigten Zustand, nach dem Abheben aber in seinen ungesättigten Zustand gesteuert wird und daß dieser Regeltransistor (T3. Tl) in seinem gesättigten Zustand (über 74, la. SU) an ein Verknüpfungsglied (KS) ein das Nichtabheben anzeigendes, die Einspeiseeinheit (EE) weiterhin in ihren abwechselnden Zustand steuerndes Rufen-Fortsetzen-Signal abgibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß beide erste Stromquellen (S la, Slosgetrennt voneinander, bei Übersteuerung ihre Rufen-Fortsetzen-Signale an eine Verknüpfungseinheit (SU. RS) abgeben und daß. bei Fehlen eines dieser Rufen- Forisetzen-Signale. diese Verknüpfungseinheit ein Unsymmetriesijjnal. nämlich z. B. ein Erdschluß-Signal bzw. Fremdspannungs-Signal. abgibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß. im andauernden Betriebszustand der Einspeiseeinheit (EE). der Schlcifenstrom (ISd. ISb). durch Steuerung der den .Schleifenstrom einspeisenden Stromquelle (S la. .S' Ib)mit den Fmpfangsinfornrationen.diedem Teilnehmer geliefert werden sollen, mit den betreffenden Kmpfangsinforamtionen moduliert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeiseeinheii (El) zusammen mn einer transformatorfreien 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung auf einem gemeinsamen monolithischen Baustein (Fig. 2) angebracht ist und daß die an die 2 Drahtseile angeschlossene F.inspeiseeinheit (EE) ihre Ströme (/S. W/ubcr die 2-Drahtseite (Wßb/w a'. h'. Fig. 2) in die an die 2 Drahtscite (a. b) angeschlossene Teilnehmerleitung einspeist.

7 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Finspeiseeinheit (EE), zusammen mit einem D/A Wandler (Codec) auf einem gemeinsamen monolithischen Baustein (F i g. 2) angebracht ist. und daß die an der Analogseite des D/A Wandlers angeschlossene, den Schleifcnstrom einspeisende Stromquelle (SIa, 516/der Einspeiseeinheit (EE) in deren andauerndem Betriebszustand mit den dekodierten Empfangsinformalionen gesteuert wird.