DE4142299A1

DE4142299A1 - Gabelschaltung

Info

Publication number: DE4142299A1
Application number: DE4142299A
Authority: DE
Inventors: Werner Klamt; Klaus Pollak; Andreas Timmermann
Original assignee: KE Kommunikations Elektronik GmbH and Co
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2011-12-21
Also published as: AU653659B2; IL104114A; AU3027592A; CH685896A5; IL104114A0; DE4142299C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gabelschaltung zur Verbindung einer Zweidrahtleitung mit einer Vierdrahtleitung eines Fernmeldesystems, bei welcher die Vierdrahtleitung aus einem Sendezweig und einem Empfangszweig besteht, bei welcher zwischen Zweidrahtleitung und Vierdrahtleitung ein eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweisender Übertrager eingeschaltet ist und bei welcher der Zweidrahtleitung eine mit einer der Wicklungen des Übertragers verbundene Nachbildung zugeordnet ist, deren Impedanz unter Berücksichtigung der Impedanz eines an die Primärwicklung des Übertragers angeschlossenen Endgeräts und des Übersetzungsverhältnisses des Übertragers bemessen ist.

Gabelschaltungen sind in der Nachrichtentechnik seit vielen Jahren in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und insbesondere im Telefonverkehr im Einsatz. Sie dienen zur Verbindung eines Vierdrahtsystems, das einen Sendezweig und einen Empfangszweig aufweist, mit einem Zweidrahtsystem und umgekehrt. Dabei sollen die Reflexionen sowohl innerhalb des Zweidrahtsystems als auch vom Sendezweig des Vierdrahtsystems in dessen Empfangszweig möglichst klein gehalten werden, um einerseits die Übertragungsverluste zu minimieren und andererseits Rückkopplungen innerhalb des Vierdrahtsystems zu vermeiden.

Bekannte, in der Praxis eingesetzte Gabelschaltungen weisen einen Übertrager mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung auf, an den die beiden Leitungen angeschlossen sind. Im Idealfall soll die Seite des Übertragers, an welche die Zweidrahtleitung angeschlossen ist, reflexionsfrei angepaßt sein. Das wäre dann realisiert, wenn die über den Übertrager transformierte Nachbildung mit dem Wellenwiderstand der Zweidrahtleitung identisch ist. Andererseits soll die Dämpfung auf der Seite der Vierdrahtleitung so hoch sein, daß keine Rückwirkungen des Sendezweiges auf den Empfangszweig auftreten. Mit der bekannten Gabelschaltung ist dieser ideale Zustand praktisch nicht erreichbar, weil die durch Wicklungswiderstände und Streuinduktivitäten bedingten Verluste des Übertragers weder sekundärseitig noch primärseitig voll, sondern nur im Sinne einer Optimierung berücksichtigt werden können. Bei der bekannten Gabelschaltung treten daher Reflexionen auf der Seite der Zweidrahtleitung und Rückwirkungen des Sendezweigs auf den Empfangszweig auf der Seite der Vierdrahtleitung auf, wodurch Übertragungsverluste sowie eine Verschlechterung der Echostabilität verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Gabelschaltung so weiterzubilden, daß Reflexionen auf der einen Seite des Übertragers und Rückwirkungen vom Sendezweig auf den Empfangszweig auf der anderen Seite desselben vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß für die Bemessung der Impedanz der in Reihe mit der Sekundärwicklung des Übertragers liegenden Nachbildung zusätzlich die Wicklungswiderstände und die Streuinduktivitäten des Übertragers berücksichtigt sind,
- daß zwischen der Sekundärwicklung des Übertragers und der Nachbildung unter Zwischenschaltung eines ohmschen Widerstandes ein im Empfangszweig der Vierdrahtleitung liegender, invertierender Verstärker mit seinem invertierenden Eingang angeschlossen ist und
- daß im zwischen dem invertierenden Eingang des Verstärkers und dem der Nachbildung abgewandten Anschluß der Sekundärwicklung im Sendezweig ein Kompensationsnetzwerk angeschlossen ist.

Diese Gabelschaltung arbeitet mit einem hohen Wirkungsgrad, da Reflexionen auf der Seite der Zweidrahtleitung vermieden sind und weil keine Rückwirkungen des Sendezweigs auf den Empfangszweig der Vierdrahtleitung auftreten können. Durch die zusätzliche Berücksichtigung der ohmschen und induktiven Verluste des Übertragers bei der Bemessung der Nachbildung ist die Primärseite des Übertragers optimal angepaßt und daher reflexionsfrei. Die dadurch bedingte Verstimmung der Vierdrahtleitung wird durch das Kompensationsnetzwerk unwirksam gemacht. Das Kompensationsnetzwerk ist so bemessen, daß die Summe der über dasselbe abfließende Ströme nach Betrag und Phase gleich dem Strom ist, der durch die Verstimmung der Vierdrahtleitung von deren Sendezweig in den Empfangszweig fließt. Die Bemessung des beispielsweise durch die Reihenschaltung eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes bestehenden Kompensationsnetzwerks kann rechnerisch aber auch experimentell durchgeführt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Gabelschaltung nach der Erfindung.

Fig. 2 bis 5 unterschiedliche Ausführungen von einsetzbaren Netzwerken.

Die in Fig. 1 dargestellte Gabelschaltung weist einen Übertrager Ü auf, der durch eine gestrichelte Linie umrandet ist. Der Übertrager Ü hat eine Primärwicklung 1 und eine Sekundärwicklung 2. An die Primärwicklung 1 ist eine Zweidrahtleitung angeschlossen, an deren fernem Ende ein Endgerät, beispielsweise ein Telefon, angeordnet ist. Die Zweidrahtleitung ist mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen.

An die Sekundärwicklung 2 ist eine Vierdrahtleitung angeschlossen, die aus einem Sendezweig und einem Empfangszweig besteht. In Reihe mit der Sekundärwicklung 2 liegt eine Nachbildung 3, deren Impedanz bzw. Bemessung weiter unten angegeben wird. Die Sekundärwicklung 2 des Übertragers Ü liegt symmetrisch in der Zweidrahtleitung des Sendezweiges, in welche die Verstärker 4 und 5 eingeschaltet sind. Das Sendesignal wird am Eingang E des Sendezweiges in denselben eingespeist.

Der Empfangszweig der Vierdrahtleitung besteht im wesentlichen aus einem invertierenden Verstärker 6, der mit seinem invertierenden Eingang E1 über einen ohmschen Widerstand 7 mit dem Punkt T zwischen der Sekundärwicklung 2 und der Nachbildung 3 verbunden ist. Der Verstärker 6 ist mit seinem zweiten Eingang E2 an Masse als Bezugspotential angeschlossen. Das Empfangssignal des Empfangszweiges steht am Ausgang A zur Verfügung.

Zwischen dem invertierenden Eingang E1 des Verstärkers 6 und dem Sendezweig des Vierdrahtsystems ist ein kompensierendes Netzwerk N1 angeschlossen, das in der gleichen Schleife wie die Sekundärwicklung 2 des Übertragers Ü liegt.

Die Nachbildung 3 ist in ihrer Impedanz unter Berücksichtigung der Impedanz des primärseitig angeschlossenen Endgerätes, des Übersetzungsverhältnisses des Übertragers Ü und zusätzlich des Wicklungswiderstandes der Sekundärwicklung 2 bemessen. Dadurch ergibt sich eine optimale Anpassung des Übertragers Ü, so daß keinerlei Reflexionen auf der Primärseite desselben auftreten.

Zwangsläufig entsteht dadurch eine Verstimmung der Vierdrahtleitung, so daß ein Strom in Richtung des Pfeiles P vom Sendezweig in den Empfangszweig fließt. Um dessen Auswirkungen zu beseitigen, ist das Kompensationswerk N1 vorgesehen, das so bemessen ist, daß über dasselbe ein in Betrag und Phase gleich großer Strom abfließen kann. Der Stromsummenpunkt am Eingang E1 des Verstärkers 6 wird also nicht mit einem Strom beaufschlagt, der durch das Ausgangssignal des Sendezweiges bedingt ist.

Die Gabelschaltung kann durch ein in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnetes zweites Kompensationsnetzwerk N2 ergänzt werden, das zwischen dem invertierenden Eingang E1 des Verstärkers 6 und dem direkt an der Nachbildung 3 angeschlossenen Ausgang des Sendezweiges angeschlossen ist. Durch das zweite Kompensationsnetzwerk N2 wird die Kompensation in einem größeren Frequenzbereich möglich. Es können dadurch Ströme mit einer zusätzlichen Phasendrehung von 180° abfließen.

Als Kompensationsnetzwerke N1 bzw. N2 werden in bevorzugter Ausführungsform RC-Netzwerke eingesetzt. Derartige Netzwerke gehen beispielsweise aus den Fig. 2 bis 5 hervor.

Als Kompensationsnetzwerk N1 bzw. N2 kann gemäß Fig. 2 eine Reihenschaltung und gemäß Fig. 3 eine Parallelschaltung aus einem ohmschen Widerstand 8 und einem Kondensator 9 eingesetzt werden. Das Netzwerk nach Fig. 2 kann gemäß Fig. 4 durch einen parallel liegenden Kondensator 10 ergänzt werden. Ebenso kann das Netzwerk nach Fig. 3 gemäß Fig. 5 durch einen in Reihe liegenden Widerstand 11 ergänzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz von RC-Netzwerken beschränkt. Es können auch andere, sinnvolle Kompensationsnetzwerke verwendet werden.

Claims

1. Gabelschaltung zur Verbindung einer Zweidrahtleitung mit einer Vierdrahtleitung eines Fernmeldesystems, bei welcher die Vierdrahtleitung aus einem Sendezweig und einem Empfangszweig besteht, bei welcher zwischen Zweidrahtleitung und Vierdrahtleitung ein eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweisender Übertrager eingeschaltet ist und bei welcher der Zweidrahtleitung eine mit einer der Wicklungen des Übertragers verbundene Nachbildung zugeordnet ist, deren Impedanz unter Berücksichtigung der Impedanz eines an die Primärwicklung des Übertragers angeschlossenen Endgeräts und des Übersetzungsverhältnisses des Übertragers bemessen ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß für die Bemessung der Impedanz der in Reihe mit der Sekundärwicklung (2) des Übertragers (Ü) liegenden Nachbildung (3) zusätzlich die Wicklungswiderstände und die Streuinduktivitäten des Übertragers (Ü) berücksichtigt sind,
- daß zwischen der Sekundärwicklung (2) des Übertragers (Ü) und der Nachbildung (3) unter Zwischenschaltung eines ohmschen Widerstandes (7) ein im Empfangszweig der Vierdrahtleitung liegender, invertierender Verstärker (6) mit seinem invertierenden Eingang (E1) angeschlossen ist und
- daß zwischen dem invertierenden Eingang (E1) des Verstärkers (6) und dem der Nachbildung (3) abgewandten Anschluß der Sekundärwicklung (2) im Sendezweig ein Kompensationsnetzwerk (N1) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem invertierenden Eingang (E1) des Verstärkers (6) und dem direkt an der Nachbildung (3) angeschlossenen Ausgang des Sendezweiges ein zweites Kompensationsnetzwerk (N2) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsnetzwerke (N1, N2) als RC-Netzwerke ausgebildet sind.