DE3715552C3 - Schaltungsanordnung zur Übertragung nachrichtentechnischer Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-OS 24 28 148).

Eine solche Schaltungsanordnung wird beispielsweise bei dem sogenannten "PCM 2"-Verfahren verwendet, bei dem zwei räumlich benachbarte Teilnehmer eines Fernmeldenetzes gemeinsam über eine Anschlußleitung mit einer Vermittlungsstelle verbunden sind. Die Buchstaben "PCM" stehen für das bekannte Puls-Code- Modulations-Verfahren, mit dem nachrichtentechnische Signale als digitale Signale übertragen werden. Die weiteren Erläuterungen gelten - stellvertretend für alle möglichen anderen Anwendungsfälle der Erfindung - für dieses Verfahren.

Beim PCM 2-Verfahren werden die analogen Signale in der Vermittlungsstelle digitalisiert und auf die Anschlußleitung gegeben. Am Ende der Anschlußleitung ist ein Gerät installiert, in welchem die ankommenden digitalen Signale wieder in analoge Signale umgesetzt werden. Das gilt selbstverständlich auch für die Gegenrichtung. An das Gerät sind die beiden Teilnehmer mit Verbindungsleitungen angeschlossen. In dem Gerät sind verschiedene aktive Elemente bzw. Schaltungen mit unterschiedlichen Aufgaben vorhanden, die ebenso wie die Telefone der Teilnehmer mit Strom versorgt werden müssen. Dafür weist das Gerät ein Stromversorgungsteil auf, das beispielsweise eine Gleichspannung von 20 V und eine niedrige Spannung von + 5 V zum Betrieb aller aktiven Elemente des Geräts und externer Verbraucher liefert. Ein solcher Verbraucher ist beispielsweise ein Telefon, für dessen Betrieb ein konstanter Speisestrom benötigt wird.

Für jeden Teilnehmer ist in dem Gerät ein Übertrager vorhanden, dessen Eingangswicklung unter Zwischenschaltung eines Analog/Digitalwandlers und anderer Schaltungselemente mit der Anschlußleitung verbunden ist. An die Ausgangswicklung des Übertragers ist der jeweilige Teilnehmer mit einer Verbindungsleitung angeschlossen. Jedem Teilnehmer ist eine eigene Gleichstromquelle zur Versorgung seines Telefons zugeordnet, die auf der Ausgangsseite des Übertragers angeschlossen ist. Insbesondere dann, wenn die Teilnehmer über längere Verbindungsleitungen mit dem Gerät verbunden sind, können durch äußere elektrische und magnetische Felder Störungen induziert werden, die zum Nebensprechen bzw. Übersprechen im anderen Kanal sowie zu Brummgeräuschen führen können. Zur Vermiedung dieser Störungen könnten entkoppelte Leitungen oder Schirme eingesetzt werden. Solche Maßnahmen sind aufwendig und nur beschränkt wirksam, da Schirme für magnetische Felder unwirksam sind. Dieser Sachverhalt gilt auch bei nur einem Teilnehmer, wenn dessen Verbindungsleitung in der Nachbarschaft anderer Leitungen verläuft.

Durch das Datenblatt "TP 3200/TP 3202/TP 3204 SLIC-MC, Magnetic Compensation SLICs", Januar 1986, Seiten 1 und 4 der National Semiconductor Corporation ist eine Kompensationsschaltung bekannt, mit der eine Vormagnetisierung des Kerns eines Übertragers verhindert werden soll. Es wird dazu von einer speisenden Batterie mit einer aufwendigen Schaltung eine Stromquelle abgeleitet, deren Strom durch eine am Übertrager angebrachte Zusatzwicklung fließt.

Bei der aus der DE-OS 35 33 762 bekannten Schaltungsanordnung wird die durch die Speisung hervorgerufene Vormagnetisierung des Kerns eines Übertragers mittels eines Gegenstroms auf der Eingangsseite kompensiert. Es wird dazu aus zwei Konstantstromquellen, die symmetrisch zur Eingangswicklung angeordnet sind, ein Kompensationsstrom in dieselbe eingespeist. Der Aufwand mit zwei zusätzlichen Konstantstromquellen ist erheblich. Die dafür vorgesehenen Schaltungen erzeugen für die ganze Schaltungsanordnung zusätzliche Verlustleistung, die in vielen Fällen nicht verkraftet werden kann. Außerdem ist auf die in dieser Druckschrift beschriebene Art und Weise eine vollständige Kompensation der Vormagnetisierung ohne größeren Aufwand nicht realisierbar.

Die eingangs erwähnte DE-OS 24 28 148 beschreibt eine Schaltungsanordnung, bei der die Ausgangswicklung des Übertragers zwei Teilwicklungen und zwei Zusatzwicklungen aufweist. Die beiden Zusatzwicklungen liegen beiderseits der beiden Teilwicklungen. Der zwischen denselben eingeschaltete Kondensator ist wechselspannungsmäßig nicht direkt geerdet, weil zwischen demselben und Erde die eine Zusatzwicklung liegt. Eine in diese Zusatzwicklung transformatorisch eingekoppelte Wechselspannung führt zu einer asymmetrischen Komponente auf der zum Teilnehmer führenden Leitung. Asymmetrische Komponenten auf der Leitung führen zu Übersprechstörungen. Andererseits können durch diese Zusatzwicklung asymmetrische Störgrößen in den Signalweg eingekoppelt werden, durch welche die Signalübertragung gestört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung so weiterzubilden, daß Störungen bei der Signal- und bei der Rufstromübertragung auf der Teilnehmerseite unabhängig von der Länge der Verbindungsleitung auf einfache Weise unterdrückt werden können.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Aufteilung der Ausgangswicklung in zwei Teilwicklungen und die Einspeisung des Speisestroms in eine der Teilwicklungen wird die ganze Anordnung so symmetriert, daß sich für den Hin- und den Rückleiter der Verbindungsleitung gegenüber einem Bezugspotential - beispielsweise Masse - stets gleiche Verhältnisse ergeben. Die Auswirkungen von durch elektrische oder magnetische Felder induzierten Störungen sind daher herabgesetzt, und zwar unabhängig von der Länge der Verbindungsleitungen. Der Kondensator stellt sicher, daß der eingespeiste Gleichstrom nur in der gewünschten Richtung fließt. Eine zu Verzerrungen der zu übertragenden Signale führende Vormagnetisierung des Kerns der Übertrager ist durch die Zusatzwicklung ausgeschlossen, welche vom gleichen Strom wie die Teilwicklungen, aber in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird. Dadurch, daß die Zusatzwicklung insgesamt zwischen der Gleichstromquelle und dem Einspeisepunkt des Stroms in eine der Teilwicklungen liegt, können keine Wechselspannungen oder asymmetrische Störgrößen eingekoppelt werden. Es gibt daher keine asymmetrischen Komponenten auf der Leitung und keine Störgrößen im Signalweg. Wenn die Zusatzwicklung einteilig ausgeführt wird, ergeben sich außerdem wicklungstechnische Vorteile. Durch den Einsatz des in Reihe mit dem Kondensator liegenden Schalters ist außerdem sichergestellt, daß der volle Rufstrom des Rufspannungserzeugers zum Teilnehmer bzw. zu dessen Wecker gelangt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus einer Schaltungsanordnung zur Übertragung nachrichtentechnischer Signale mit zwei Teilnehmern.

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung für einen Teilnehmer.

Die Erfindung wird im folgenden für das bekannte PCM 2-Verfahren erläutert, bei welcher zwei Teilnehmer über eine gemeinsame Anschlußleitung mit einer Vermittlungsstelle verbunden sind. Die Signal- bzw. Datenübertragung erfolgt dabei auf der Anschlußleitung in digitaler Form. Die Erfindung gilt aber auch für nur einen oder mehr als zwei Teilnehmer. Sie ist auch dann anwendbar, wenn die Signale bzw. Daten auf der Anschlußleitung analog übertragen werden.

In Fig. 1 ist mit einer strichpunktierten Linie ein Gerät 1 bezeichnet, das am Ende einer Anschlußleitung ASL angeordnet ist und zum Anschluß zweier Teilnehmer 2 und 3 eines Fernmeldenetzes an eine Vermittlungsstelle dient. Über die ASL werden nachrichtentechnische Signale bzw. Daten in digitaler Form zwischen den Teilnehmern 2 bzw. 3 und der nicht dargestellten Vermittlungsstelle übertragen. Dazu ist in dem Gerät 1 eine Anzahl von aktiven und passiven Elementen angeordnet, deren Aufbau an sich bekannt ist. Diese Elemente sind durch ein Kästchen 4 angedeutet. In dem Gerät 1 sind auch zwei Analog/Digital-Wandler 5 und 5′ angebracht, an die Übertrager 6 bzw. 7 angeschlossen sind. An je einen der Übertrager 6 und 7 sind die Teilnehmer 2 und 3 angeschlossen. Für jeden Übertrager 6 und 7 bzw. Teilnehmer 2 und 3 ist außerdem eine Gleichstromquelle 8 bzw. 9 im Gerät 1 vorhanden, die beispielsweise mit einer Gleichspannung von 20 V gespeist wird und beispielsweise einen Strom von 28 mA liefert.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird im folgenden für den Teilnehmer 2 erläutert. Die gleiche Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gilt auch für den Teilnehmer 3 bzw. für nur einen Teilnehmer oder für mehr als zwei Teilnehmer:
Der Übertrager 6, der in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie umrahmt ist, besteht aus einer Eingangswicklung 10 und einer Ausgangswicklung, die in zwei gleichgroße Teilwicklungen 11 und 12 unterteilt ist. Zwischen den beiden Teilwicklungen 11 und 12 liegen in Reihe ein Kondensator 13 und ein Schalter 20. Bei geschlossenem Schalter 20 sind die beiden Teilwicklungen 11 und 12 über den Kondensator 13 miteinander verbunden. Der von der Gleichstromquelle 8 kommende Strom wird in die Teilwicklung 11 eingespeist, und zwar an der Stelle, an welcher der Kondensator 13 angeschlossen ist. Es fließt dann ein Strom in Richtung der eingezeichneten Pfeile über die Teilwicklung 11, den Hinleiter der Verbindungsleitung 14 zum Teilnehmer 2 und zurück über den Rückleiter der Verbindungsleitung 14 und die Teilwicklung 12 über einen ohmschen Widerstand 15 nach Masse. Die beiden Teilwicklungen 11 und 12 werden also in gleicher Richtung vom Strom durchflossen. Für die zu übertragenden analogen Signale wirken die beiden Teilwicklungen 11 und 12 wie nur eine Wicklung, so daß die Aufteilung für die Signalübertragung kein Hindernis ist.

Durch den über die Teilwicklungen 11 und 12 fließenden Strom würde der Kern 16 des Übertragers 6 vormagnetisiert werden. Das könnte zu Verzerrungen der zu übertragenden Signale führen. Um das zu vermeiden, ist der Übertrager 6 mit mindestens einer Zusatzwicklung ausgerüstet, deren Windungszahl gleich der Summe der Windungszahlen der beiden Teilwicklungen 11 und 12 ist. In bevorzugter Ausführungsform besteht die Zusatzwicklung aus zwei gleich großen Einzelwicklungen 17 und 18, die in Reihe geschaltet und zwischen der Stromquelle 8 und dem Einspeisepunkt 19 des Stroms in die Ausgangswicklung angeschlossen sind. Die beiden Einzelwicklungen 17 und 18 werden in Richtung der eingezeichneten Pfeile vom Strom durchflossen, also entgegengesetzt zu den Teilwicklungen 11 und 12. Die Wirkung des Stroms bezüglich des Kerns 16 wird damit also aufgehoben. Es entsteht keine Vormagnetisierung. Die aus den beiden Einzelwicklungen 17 und 18 bestehende Zusatzwicklung bedeutet für die Signalübertragung keine Last, da die Stromquelle 8 hochohmig ist und dementsprechend keine Beeinflussung der Impedanzen bewirkt.

Die Drähte der Teilwicklungen 11 und 12 sowie die Drähte der Einzelwicklungen 17 und 18 werden in bevorzugter Ausführungsform gleichzeitig auf den Kern 16 gewickelt, indem vier isolierte Drähte gleichzeitig, nebeneinander (quadrofilar) aufgewickelt werden. Es wird dadurch erreicht, daß die vier Wicklungen völlig gleich und symmetrisch aufgebaut sind. Die Ströme der vier Wicklungen bzw. ihre Wirkungen sind dann unter Berücksichtigung des Wicklungssinns annähernd gleich.

Neben der für die Signalübertragung erforderlichen Stromversorgung des Teilnehmers 2 aus der Gleichstromquelle 8 wird dieser Schaltungsanordnung auch eine Rufspannung übertragen. Dafür ist der in Reihe mit dem Kondensator 13 liegende Schalter 20 vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Schleifenstrom gesteuert wird. Hierzu wird der Schleifenstrom am Widerstand 15 beispielsweise mittels eines Operationsverstärkers 21 abgegriffen. Im Ruhezustand - wenn also der Teilnehmer 2 nicht telefoniert - ist der Schalter 20 geöffnet. Die von einem Rufspannungserzeuger 22 kommende Wechselspannung kann also über die Teilwicklung 11 zum Teilnehmer 2 übertragen werden. Sobald der Teilnehmer 2 den Handapparat seines Telefons abhebt, wird der Stromkreis geschlossen und es fließt ein Schleifenstrom.

Der Schalter 20 wird dann geschlossen und die Schaltungsanordnung arbeitet wie bereits beschrieben. Der Schalter 20 ist vorzugsweise als elektronischer Schalter ausgeführt. Es kann sich dabei um einen Feldeffekttransistor handeln, wie beispielsweise ein MOSFET. Die Diode 23 dient als Spannungsschutz für die Gleichstromquelle 8 gegenüber der Rufspannung. Für die Rufspannung und für Schleifenstromimpulse (Wählimpulse) sind keine Induktivitäten durch die Teilwicklungen 11 und 12 bzw. die Einzelwicklungen 17 und 18 wirksam.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn in dem Gerät 1 Gebührenimpulse durch Modulation des Speisestroms erzeugt werden. In diesem Fall ist der Schalter 20 geschlossen, so daß der Kondensator 13 wie ein Kurzschluß wirkt. Die Gebührenimpulse werden dann durch die beiden Einzelwicklungen 17 und 18 in die Teilwicklungen 11 und 12 transformiert, so daß sie auf diesem Weg zum Teilnehmer 2 bzw. zu dessen Gebührenzähler gelangen.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung nachrichtentechnischer Signale zwischen einer Vermittlungsstelle eines Fernmeldenetzes und einem Teilnehmer, der über eine Anschlußleitung mit der Vermittlungsstelle verbunden ist, bei welcher am teilnehmerseitigen Ende der Anschlußleitung ein Gerät angeschlossen ist, in dem neben anderen passiven und aktiven Einheiten eine Gleichstromquelle und ein Übertrager mit einem Kern, einer Eingangswicklung und einer Ausgangswicklung angeordnet sind, dessen Eingangswicklung über die interne Schaltung des Geräts mit der Anschlußleitung verbunden ist und an dessen Ausgangswicklung der Teilnehmer mit einer Verbindungsleitung angeschlossen ist, bei welcher die Ausgangswicklung in zwei gleichgroße Teilwicklungen unterteilt ist, zwischen denen ein Kondensator angeschlossen ist, bei welcher der Übertrager mit einer Zusatzwicklung ausgerüstet ist, deren Windungszahl gleich der Summe der Windungszahlen der beiden Teilwicklungen ist, die mit einer der Teilwicklungen verbunden ist und die in entgegengesetzter Richtung wie die beiden Teilwicklungen vom Strom der Gleichstromquelle durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Zusatzwicklung (17, 18) zwischen der als hochohmige Stromquelle ausgeführten Gleichstromquelle (8) und dem Einspeisepunkt (19) des Stroms in die aus den beiden Teilwicklungen (11, 12) bestehende Ausgangswicklung angeschlossen ist,
• - daß der Kondensator (13) bei auf der Verbindungsleitung (14) fließendem Schleifenstrom über einen ohmschen Widerstand (15) an Masse angeschlossen ist,
• - daß in Reihe mit dem Kondensator (13) ein Schalter (20) liegt, der in Abhängigkeit von dem am Widerstand (15) detektierbaren Schleifenstrom steuerbar ist und
• - daß der Schalter (20), solange kein Schleifenstrom auf der Verbindungsleitung (14) fließt, zur Übertragung einer von einem parallel zur Gleichstromquelle (8) angeschlossenen Rufspannungserzeuger (22) kommenden Wechselspannung zum Teilnehmer (2) geöffnet und bei fließendem Schleifenstrom geschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung in zwei gleichgroße Einzelwicklungen (17, 18) unterteilt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der beiden Teilwicklungen (11, 12) und die Drähte der beiden Einzelwicklungen (17,18) gleichzeitig auf den Kern (16) des Übertragers (6,7) aufgewickelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (20) ein elektronischer Schalter, vorzugsweise ein MOSFET, verwendet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei oder mehr an das Gerät (1) angeschlossenen Teilnehmern (2, 3), die gemeinsam über die Anschlußleitung (ASL) mit der Vermittlungsstelle verbunden sind, für jeden Teilnehmer (2, 3) eine Gleichstromquelle (8, 9) und ein Übertrager (6, 7) im Gerät (1) vorhanden sind.