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Verstärkerschaltung mit Gegensprechbetrieb für Vierdrahtverbindungen
Für den internationalen Sprechverkehr über Fernleitungen, bei denen die Leitungen
zwischen den Teilnehmern eine sehr hohe Dämpfungszahl besitzen, werden im allgemeinen
Vierdrahtschaltungen verwendet. In die Vierdrahtleitungen selbst werden außerdem
an geeigneten Stellen Verstärker eingeschaltet. Da an diesen Stellen für die einzelnen
Verstärkerabschnitte die bei Zweidraht-Verstärkerschaltungen erforderlichen Leitungsnachbildungen
und die Ausgleichs- oder Brückenschaltungen fortfallen, so können bei Vierdrahtschaltungen
ohne Gefahr der Rückkopplung die Verstärker in Abständen eingebaut werden, deren
Dämpfungszahl gleich der Höchstverstärkung ist, die überhaupt mit einem Verstärker
erreicht werden kann. Infolgedessen ist die Reichweite einer Vierdrahtschaltung
beträchtlich größer als die einer Zweidrahtschaltung. Die Teilnehmerleitung selbst
oder die zum Fernamt weitergehende Zweidrahtleitung wird irrt allgemeinen an den
sogenannten Gabelstellen der Vierdrahtfernleitung angeschlossen. In der deutschen
Patentschrift 283 134 ist eine Vierdrahtschaltung angegeben, bei der jeder Sprechrichtung
eine besondere Fernleitung mit einem oder mehreren Verstärkern zugeordnet ist. Damit
die Schaltung ohne Rückkopplung arbeitet, wird für den Abstand der einzelnen Verstärker
als Regel gefordert, daß die Gesamtdämpfung der beiden Fernleitungen zwischen den
Kopplungsstellen gleich groß oder größer ist als die mit dem Verstärker oder den
Verstärkern hervorgerufene Gesamtverstärkung. Nach der deutschen Patentschrift 3oi
772 dagegen sind an den Gabelpunkten Verstärker eingeschaltet, die in Wheatstonescher
Brückenschaltung arbeiten, wobei die gegenüberliegenden Scheitelpunkte jeder Brücke
mit je einem Ende der beiden Fernleitungen in Verbindung stehen, während in den
anderen Brükkenpunkten Gitter- bzw. Anodenkreis der Verstärkerröhren liegen. Diese
Schaltung ist von der Bedingung der erstgenannten Patentschrift frei, hat aber den
Nachteil, daß eine gegenseitige Beeinflussung der an den Gabelpunkten eingeschalteten
Verstärker, also z. B. eine Echowirkung, nur dann nicht eintritt, wenn die Brücken
mit ihren künstlichen Nachbildungen genau nachgebildet sind. Dann und nur dann ist
es ohne weiteres möglich, eine Viererleitung mit einer gewöhnlichen Doppelleitung
zu verbinden.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vierdrahtschaltung mit Gegensprechbetrieb,
bei der in bekannter Weise für jede Sprechrichtung eine besondere Doppelleitung
mit nur nach einer Richtung wirksamen Verstärkern als Hin- und Rückleitung verwendet
sind, bei der --aber der am Ende liegende Verstärker- der einen Sprechrichtung auf
die ihm zugeordnete Fernleitung
und gleichzeitig auf das Gitter
oder den Vorüberträger des der anderen Sprechrichtung zugeordneten ersten Verstärkers
derart arbeitet, daß dieser Verstärker und das ihm zugeordnete Verstärkersystem
der anderen Sprechrichtung unwirksam gemacht wird, d. h. die gegenseitige Beeinflussung
der beiden Sprechrichtungen erfolgt durch eine Kompensationsschaltung derart, daß
für jede der beiden Sprechrichtungen dem Gitter der ersten Verstärkerröhre der nichtsprechenden
Richtung V,' bzw. V1 eine phasenverschobene Spannung aufgedrückt wird, die dem Anodenkreis
der letzten Röhre der sprechenden Richtung V" bzw. Vn entnommen wird. Es können
auf diese Weise an dem Gitter des Verstärkers infolge Überlagerung der rückgekoppelten
und in der Phase entgegengesetzten Spannungen keine in der Gegensprechrichtung wirksamen
Spannungen auftreten, oder diese werden mindestens in einem solchen Maße geschwächt,
daß eine Störung durch Rückkopplung oder etwa eine Echowirkung nicht eintreten können.
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Die Verschiebung der Phase kann beispielsweise durch einfaches Kreuzen
der Leitungen bei galvanischer, induktiver oder kapazitiver oder gemischter Kopplung
erfolgen. Um Gleichheit der Spannungen zwischen den phasenverschobenen und den rückgekoppelten
Sprechströmen zu erhalten, können entsprechend bemessene reelle oder komplexe Widerstände
oder eine Verbindung solcher elektrisch mit der Gitterleitung des Verstärkers gekoppelt
werden.
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In Abb. x ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei
der alle unwesentlichen Elemente, z. B. Batterien, weggelassen sind. Die Abb. x
stellt eine Vierdrahtschaltung dar, die an den Kopplungsstellen I bzw. II mit einer
Zweidrahtschaltung verbunden ist. Danach sind der Fernleitung F1 an der Gabelstelle
I der Verstärker V1, in der einen Doppelleitung die Verstärker V2, V3, Vn-1 und
an der Gabelstelle II der Verstärker V,t zugeordnet, welcher die verstärkten Ströme
nach der Fernleitung F2 leitet. Der Fernleitung F2 sind an der Gabelstelle II in
gleicher Weise die Verstärker Vi bis VJ in der anderen Doppelleitung zugeordnet.
Die Fernleitungen Fl und F2 sind an den Gabelstellen I bzw. II durch die Vor- und
Nachübertrager Vü, Ni-, für die eine Sprechrichtung bzw. Vü bis Nü
für die andere Sprechrichtung mit den -Verstärkern verbunden. Die Primärwicklung
des Vorübertragers Vü und die Sekundärwicklung des Nachübertragers N;i' liegen in
der Fernleitung F1, während die Sekundärwicklung des Vorübertragers Vü am Gitter
des Verstärkers V1 und die Primärwicklung des Nachübertragers Nü im Anodenkreis
des Verstärkers Yn liegt. In gleicher Weise sind die Vor- und Nachübertrager Vü
und Nü für die Fernleitung F2 mit den Röhren V" bzw. V1' verbunden. Im Anodenkreis
des Verstärkers V, liegt außerdem die Primärwicklung eines weiteren Nachübertragers
N. Die Sekundärwicklung bzw. Wicklungen des Nachübertragers N sind unter Zwischenschaltung
von Widerständen R reeller oder komplexer Art oder einer Verbindung solcher über
einen Transformator T mit dem Gitter der Verstärkerröhre V,' gekoppelt. In gleicher
Weise liegt zwischen dem Anodenkreis der Verstärkerröhre V"' und dem Gitterkreis
der Röhre V1 ein entsprechendes. Gebilde N' R' T'. Die Röhren V,Z und V1 bzw. VJ
und V1' können statt mittelbar auch unmittelbar gekoppelt sein, indem der Widerstand
R unter Fortlassung des Nachübertragers N und des Transformators
T unmittelbar in den Anodenkreis der Röhre V,t und in den Gitterkreis der
Röhre V1' und entsprechend der Widerstand R' unmittelbar in den Anodenkreis der
Röhre VJ und in den Gitterkreis der Röhre V1 geschaltet wird.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist nun folgende: Die über die Fernleitung
F1 ankommenden Sprechströme fließen über die Primärwicklung von Vü und schließen
sich über die Sekundärwicklung von Nü. Von der Sekundärwicklung des Vorübertragers
V;l werden die Sprechströme als Spannungsschwankungen auf das Gitter der Verstärkerröhre
V1 übertragen. Die Sekundärwicklung von Nü kann im allgemeinen auf die Verstärkerröhre
Nn nicht einwirken, weil ihre Primärwicklung im Anodenkreis der Röhre liegt, so
daß infolge des hohen Röhrenwiderstandes Ströme nicht eintreten können. Die in dem
Verstärker V1 verstärkten Sprechströme werden nun über die Verstärker V2, V3 usw.
bis V,i weitergeleitet. Von der Sekundärwicklung des Nachübertragers N,t werden
sie einmal auf die Fernleitung F2 und durch die Sekundärwicklung des Nachübertragers
N auf das zwischen den Röhren V" und V,' geschaltete Gebilde N R T übertragen. Die
über die Fernleitung FZ fließenden Ströme wirken nunmehr durch Rückkopplung über
den Vorübertrager Vü' auf das Gitter der Röhre V,' ein. Durch die Wicklungen des
Nachübertragers N wird aber der in V" verstärkte Sprechstrom gleichzeitig in entgegengesetzter
Phase auf das Gitter von V1' übertragen. Da die Übertragung nach Amplitude und Phase
praktisch gleich ist oder gemacht werden kann, heben sich die induzierten, am Gitter
der Röhre V,' auftretenden Spannungen auf, und es wird eine Rückwirkung der in die
Fernleitung F2 abgehenden Ströme durch den Vorübertrager Vü auf die Verstärkerröhre
V,' auf diese Weise verhindert. Durch geeignete Wahl der -reellen oder komplexen
Widerstände R bzw. R' und entsprechende Gegenschaltungen ist es also möglich, Rückwirkungen
der Fernleitungen F2 bzw. F1 auf das Gitter der Röhre Vl' bzw. V1 auf ein für die
Praxis unschädliches Maß herabzudrücken. Der an F2 angeschlossene
Teilnehmer
kann in derselben Weise über den Verstärker V,' bis V,1 nach der Leitung F, sprechen.
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In Abb. 2 ist eine Verstärkerschaltung grundsätzlich dargestellt,
bei der noch weitere unerwünschte Rückwirkungen, beispielsweise Echoerscheinungen,
vermieden werden sollen. Diese Rückwirkungen können ihre Ursache darin haben, daß
die Verschiedenheit zwischen den Scheinwiderständen der Fernleitungen und den zugehörigen
Kopplungskreisen N R T bzw. N' R' T' (Abb. z) bei hinreichender Stärke für
gewisse Frequenzen zu Eigenschwingungen des Verstärkers führt. Praktisch sind derartige
Rückkopplungen stets vorhanden, da auch der Kopplungskreis die Fernleitung nur angenähert
nachbildet. Die restliche Rückkopplung würde einen Teil der Sprachenergie über das
Verstärkersystem V1 = 1"" bzw. T','= V,Z in die sprechende Richtung zurückwerfen.
Diese würde so im Empfänger mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung wirksam werden
(Echo). Zum Ausgleich dieser noch bestehenden Restkopplung wird dem Gitter mindestens
der ersten Verstärkerröhre der nichtsprechenden Richtung mittels der Induktionsspule
Il eine Kompensationsspannung aufgedrückt, die dem Anodenkreis dieser Röhre V,'
bzw. V,. selbst entnommen wird.