DE452166C - Telegraphierverstaerker mit widerstandgekoppelten Vakuumroehren, insbesondere fuer die Seekabeltelegraphie, zur Erzielung formgetreuer Verstaerkung ankommender Telegraphiezeichen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. NOVEMBER 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a¹ GRUPPE

Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 20. Oktober

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*).

Telegraphierverstärker mit widerstandgekoppelten Vakuumröhren, insbesondere für die Seekabeltelegraphie, zur Erzielung formgetreuer Verstärkung ankommender

Telegraphiezeichen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. November 1922 ab.

Zur Verstärkung von Telegraphenzeichen, die über lange Kabel empfangen werden, benutzt man bis jetzt in Reihe geschaltete Elektronenröhren mit Ohmschen Widerständen in den Anodenkreisen, von denen die Spannung für das Gitter des nächstfolgenden Rohres von dem vorhergehenden über eine Kapazität abgenommen wird. Man gibt dieser Schaltung den Vorzug, weil sie die ankommenden Zeichen nur wenig verzerrt, im Vergleich zu

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Karl Kiijpfmüller in Berlin-Friedenau.

der üblichen induktiven Kopplung zwischen den einzelnen Rohren und zwischen der ankommenden Leitung und der Verstärkerschaltung.

Erwünscht ist es nun, die Zahl der Verstärkerröhren so klein als möglich zu halten. Dieses würde sich durch Rückkopplung der verschiedenen Elektronenröhren erreichen lassen; anderseits ist es jedoch notwendig, neben ίο der Verstärkung der Telegraphierzeichen eine Versteilerung im Anstieg herbeizuführen, da die Verstärkung allein keine Erhöhung der Telegraphiergeschwindigkeit ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß durch Widerstände in an sich bekannter Weise rückgekoppelte Elektronenröhren verwendet werden, wobei die rückkoppelnden Widerstände so bemessen und durch Kondensatoren geeigneter Größe überbrückt sind, daß mit wenig Verstärkerelementen eine große Verstärkung der ankommenden Telegraphierzeichen ermöglicht und gleichzeitig eine Erhöhung der Telegraphiergeschwindigkeit erzielt wird.

In Abb. ι der Zeichnung ist prinzipiell eine Verstärkerschaltung mit Rückkopplung veranschaulicht, bei der zur Kopplung und Rückkopplung der beiden Elektronenröhren 1 und 2 Ohmsche Widerstände vorgesehen sind und an Hand welcher die Verhältnisse klargelegt werden sollen.

Die aus dem Kabel fließenden Ströme erzeugen im Widerstand W₂ die auf das Gitter wirkenden Spannungsschwankungen. Die Rückkopplung erfolgt durch den Widerstand Q₂. Der Widerstand ρ, stellt die Kopplung zwischen Röhre 1 und 2 her. Der Empfangsapparat wird in irgendeiner der bekannten Weisen vom Anodenstrom der Röhre 2 betätigt. Zunächst soll die Wirkungsweise dieser Schaltung näher betrachtet werden.

Unter der Einführung der Verstärkungsfaktoren Ct₁ und a₂, die den reziproken Durchgriff darstellen, und der inneren Widerstände R₁, R₂ ergibt sich das in Abb. 2 aufgezeichnete Ersatzbild für den Verstärker. Aus diesem Ersatzbild sind folgende Zusammenhänge abzulesen. Die von den Telegraphierströmen herrührende EMK £ bewirkt gemeinsam mit der Rückkopplungsspannung eine Potentialänderung B₁ am Gitter der Röhre 1. Dadurch entsteht am Gitter der Röhre 2 die Spannungsänderung

O₁ V₁ W₁

oder

= ^ei

S₁ Y₁ W₁

(_Pl

Abkürzend werde gesetzt:

(Pi

so daß

e₂ = e_x A₁.

(2)

Im Widerstände W₂ wird wegen des Rück- 70 kopplungswiderstandes ein Spannungsfall e\ von der Größe

e\ = e₂A₂ (3)

verursacht, wobei sich die Konstante A₂ in 75 gleicher Weise wie A₁ ergibt zu

_{A =}
²

Nun ist

R₂)

e\.

Mit den Gl. (2) und (3) folgt daher

A₁

= E ■

i —

(4)

(5)

(6)

Der Verstärkungsfaktor der ganzen Anordnung ist also , und man kann da- ⁹°

durch, daß man A₁, A₂ beliebig nahe gleich der Einheit macht, die Verstärkung beliebig heraufsetzen (instabiles Gebiet: A₁ A₂ größer 'als τ). Dies ist auch möglich, wenn man ^₁ 95 groß gegen r_y und W₁, ρ₂ groß gegen r₂ und W₂ macht. Dann wird nach Gl. (i) und (4) näherungsweise

Pi (ri +

P₂ {r₂ + R₂)

(7)

(8)

Es werde nun parallel zu Q₁ ein Kondensator 105 der Kapazität K₁, parallel zu p₂ ein Kondensator K₂ gelegt, wie punktiert in Abb: 1 angedeutet. Eührt man für das Symbol -τ- die

Bezeichnung p ein, dann ist in den Gl. (7) 110 und (8) an Stelle von Q₁

Pi

an Stelle von Q₂

P2

p₂K₂p

zu setzen (vgl. Perry, Höhere Mathematik 120 für Ingenieure, Leipzig-Berlin 1919, S. 276, Ziffer 59 ff., insbesondere Ziffer 66).

Daher wird

CL₁ T₁ O)₁

R₁) _Pl

ι —

A₁) (r_a + R₂) Pi P₂ (i

(i + _PzK₂p)

(9)

Der Einfachheit halber werden weiterhin folgende Abkürzungen benutzt

— a, P₁K₁= I₁

Pi

^W2

{r_x

1 + ^R2) Pl P₂

δ (T₁

ι —δ
IT₁P₁K

ι —δ
Dann wird aus Gl. (9)

= H

(10)

Führt man im letzten Bruch die Division aus, so erhält man eine Entwicklung nach Potenzen von ρ. Es ergibt sich

τ? ^α r ι j. /τ ι \ C₂ = h, ——- ι + ρ [l 1 + C₁)

+ ^(C₁ T₁ + c₂ 4- c?) ^{l ;}

+/>3(c₂r_i+C?T₁ + 2C₁C₂+C?)...] Mit ersichtlichen Abkürzungen wird daher schließlich

e₂ = E «₀ (1 + m_xp + m_z p ² + W₃ £ ³ + ...) (12) wobei die Größen a₀ und m aus Gl. (11) hervorgehen. Die Spannung B sei nun durch eine zeitlich veränderliche Funktion E₀ φ (ί) gegeben, die bestimmt ist durch die Eigenschaften des betreffenden Kabels und bei langen Seekabeln den von W. Thomson zuerst berechneten Verlauf hat (Thomsonkurve).

Für das Zeichen p wird wiederum -j— eingeführt, so daß man erhält:

Γ d<o

•••■](X3)

Die sich hier ergebende Spannung e„ stellt also zunächst den mit dem Faktor a₀ = j

verstärkten ursprünglichen Zeichenverlauf dar. Dazu wird eine Reihe von Differentialquotienten dieses Verlaufes, multipliziert mit konstanten Faktoren W₁, m„ usw., addiert. In weleher Weise dadurch der Stromverlauf beeinflußt wird, ist aus Abb. 3 zu ersehen. Man erhält bei geeigneter Wähl der elektrischen Größen der Anordnung nicht nur eine Verstärkung, sondern gleichzeitig eine Versteilerung der Stromkurve. Man kann etwa die Größen so bemessen, daß A₁, A₂ sehr nahe gleich ι ist, so daß die Anordnung sich nahe bei der Stabilitätsgrenze befindet. Der Vorteil der Anordnung gegenüber den bekannten Verstärkern mit rein kapazitiver Kopplung besteht darin, daß man die Thompsonkurve auf diese Weise dem Rechteck nähern kann.

Als einfache Dimensionierungsregeln können etwa gelten:

_r — J? ■ _r — J?

T₁ ^₁, T₂ JX₂

Qi = S-Ar₁; p₂=5—4r₂.

Zweckmäßig macht man ρ₂ veränderlich zur empirischen Einstellung der Rückkopplung. Die Zeitkonstante des Kabels bestimmt die Verzerrung der Stromkurve. Da diese Verzerrung durch die Verstärkerschaltung möglichst aufgehoben werden soll, hängen die günstigsten Werte der Produkte Q₁ K₁ und ρ₂ K„ von der Zeitkonstanten des Kabels ab.

Es ist oft zweckmäßig, die Kondensatoren so anzuordnen, daß sie nur einen Teil der koppelnden und rückkoppelnden Widerstände überbrücken, damit sie nicht für hohe Frequenzen die Widerstände nahezu kurzschließen und durch zu starke Rückkopplung für diese Frequenzen eine Selbsterregung von Schwingungen herbeiführen.

Selbstverständlich ist die beschriebene Empfangsschaltung mit dem gleichen Erfolg auch bei langen Landkabeln verwendbar.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Telegraphierverstärker mit widerstandgekoppelten Vakuumröhren, insbesondere für die Seekabeltelegraphie, zur Erzielung formgetreuer Verstärkung ankommender Telegraphiezeichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren durch Ohmsche Widerstände rückgekoppelt sind, welche ganz oder zum Teil durch Kondensatoren überbrückt sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.