DE501099C - UEbertragungssystem oder eine Kombination von UEbertragungssystemen mit UEbertragern fuer Fernmeldestroeme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Fernmeldeübertragüngssysteme und speziell auf Mittel zur Verhinderung von Störungen in diesen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Störungen zwischen !benachbarten Übertragungskreisen oder -apparaten zu verhindern, die auf unerwünschtem Energieübergang auf vorzugsweise kapazitivem Wege zwischen diesen Kreisen beruhen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Störungen zwischen Übertragungseinrichtungen wie Elektronenröhren durch Herabsetzung der Streuströme zwischen deren Kreisen zu verringern. Nach der Erfindung sollen weiterhin bei Anordnungen von Elektronenröihren, deren Heizfäden elektrisch verbunden oder durch eine gemeinsame Stromquelle gespeist sind, die in einer Einrichtung durch die Streuströme anderer Einrichtungen her-

ao vorgerufenen Störspannungen beseitigt werden.

Es ist häufig wünschenswert, die Heizfäden mehrerer Elektronenröhren in der gleichen Fernsprechverstärkeranordinung oder in getrennten Fernspredhverstärkern durch eine einzige Stromquelle zu speisen, z. B. durch Verbindung der Heizfäden der Röhren mit einer Speisespannung, beispielsweise einer geerdeten Gleichstrombatterie. In solchen Fällen hat man gefunden, daß ein Teil der Ausgangsströme, wie beispielsweise die Sprechströme einer Röhre, über Erde zurück zum allgemeinen Heizkreis gelangt und bedeutende Störungen verursacht, die man im allgemeinen mit Nebensprechen bezeichnet. Man hat festgestellt, daß die Hauptquelle des Nebensprechen« in einigen typischen Systemen der Streustrom ist, der vom Ausgangskreis einer Elektronenröhre durch den Ausgangsübertrager zum Heizfaden der anderen Elektronenröhre geht und den Weg über kapazitive Ableitungen, beispielsweise zur Erde, nimmt.

Gemäß einem Gedanken der Erfindung wird der letztere Typ der Störungen durch Verminderung der Stärke der Streuströme, die vom Ausgangskreis der Elektronenröhren über den Ausgangstransformator und Ableitungen oder andere Wege zum Heizfaden der anderen Elektronenröhren gehen, herabgesetzt. In einer besonderen Ausführung der Erfindung geschieht diese Herabsetzung der Rückströme durch Verwendung eines Ausgangstransformators für Elektronenröhren oder Verstärker von solcher Konstruktion, daß die Kapazitäten zwischen den Wicklun-

gen des Tansformators und zwischen den Wicklungen und Erde sehr gering sind und daß sie an Punkten wirken, zwischen denen der Spannungsunterschied des Wecbselstromes zwischen den Wicklungen und zwisdhen Wicklungen und Erde gering ist. Man fand, daß durch diese Mittel die Nebensprechstörungen zwischen Verstärkerröhren in weitem Maße beseitigt werden können. ίο Die Erfindung soll an Hand der folgenden, beispielsweise gegebenen Abbildungen erläutert werden.

Abb. ι zeigt schaubildlich eine Art, in der die Nebensprechstörungen zwischen benach- »5 harten Übertragungskreisen auftreten.

Abb. 2 zeigt einen Übertrager, durch den der in Abb. ι enthaltene Übertrager zur Verringerung des Nebenspreohens im Sinne der Erfindung ersetzt wird.

Abb. 3 zeigt schaubildlich, in welcher Weise die Nebensprechstörungen zwischen Elektronenröhren, die von einer gemeinsamen Heizstromquelle gespeist werden, in gleichen oder verschiedenen Verstärkern auftreten.

Abb. 4 zeigt, wie die Ausgleichsübertrager ■im Verstärkerkreis nach Abb. 3 zur Verringerung des Nebensprechens gemäß der Erfindung abgeändert werden sollen. Abb. 5 zeigt in Einzelheiten die Konstruktion dieser Übertragungsanordnung nach Abb. 2 und 4.

In Abb. ι sind- zwei benachbarte elektrische Übertragungssysteme L₁ und L₂ gezeigt, die beispielsweise Eernsprechleitungen darstellen. Der Kreis L₁ enthält einen Abschnitt 1, der mit der Quelle von Wechselströmen verbunden ist, beispielsweise einer .Teilnehmerstation, wie durch den Generator 2 angedeutet ist, und^! einen zweiten Abschnitt 3, der von einem Widerstand 4 belastet ist. Der erste und der zweite Abschnitt 1 und 3 des Kreises L₁ sind aneinander zur Erlangung genügender Übertragung gekoppelt, .wobei die Übertragungseinrichtungen Kapazitäten oder Ableitungen zwischen Elementen verschiedener Spannung besitzen. So besitzt der Transformator 5, der die Abschnitte 1 und 3 verbindet, zwischen "den primären Wicklungen 6 und den sekundären Wicklungen 7 eine Kapazität. Der Kreis L₂. möge zur Übertragung elektrischer Wellen' von einer nicht eingezeichneten Quelle zur Belastungsstelle, die durch den Widerstand 8 angedeutet ist, verwendet werden. ·

Es möge angenommen werden, daß die beiden Kreise L₁ und L₂ eine solche Lage gegeneinander einnehmen;' daß der Kreis L₂ mit dem zweiten Abschnitt 3 des Kreises L₁ über 6o' den Ableitungs-- oder Kapazitätsweg, der durch den gestrichelten Kondensator 9 angedeutet ist, verbunden ist, und daß der erste Abschnitt 1 des Kreises L₁ direkt mit dem Kreise L₂ durch einen elektrischen Leiter oder eine gemeinsame Erde verbunden ist (die dann eintritt, wenn diese Kreise eine geerdete Übertragungseinrichtung enthalten). Es kann auch ein indirekter Weg über Ableitungen oder Kapazitäten für die Wechselströme der betreffenden Kreise zur Erde bestehen, der beispielsweise durch den gestrichelten Kondensator 10 zwischen dem Kreise L₂ und Erde und den gestrichelten Kondensator 11 zwischen dem ersten Abschnitt ι des Kreises L₁ und der Erde gebildet wird.

In dem beschriebenen System von Abb. 1 ist ein Streuweg für die Wechselströme, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, zwischen den Kreisen L₁ und L₂ vorhanden. Der Weg führt von den Primärwicklungen 6 des Transformators 5 über die Kapazität zwischen den Windungen 6 und 7 zur Sekundärwicklung und zum unteren Draht des zweiten Abschnittes 3 der Leitung L₁ und weiter über die Kapazität 9 zum oberen Draht des Kreises L₂, dem Belastungswiderstand 8, dem unteren Draht des Kreises L₂, über die Kapazität 10 zur Erde und über dieKapazität 11 im ersten Abschnitt 1 des Kreises L₁ zu der Primärwicklung 6 des Transformators 5 zurück.

Es wurde festgestellt, daß die bisherigen Übertrager oder Transformatoren, wie der Transformator 5 des Systems in Abb. 1, eine Kapazität zwischen den Wicklungen und zwischen Wicklungen und Erde besitzen, die einem Streustrom beträchtlicher Größe über den Weg der Kapazitäten, Ableitungen u. dgl. zwischen den Kreisen L₁ und L₂ überzugehen gestattet, der beträchtliche Nebensprechstörungen hervorruft.

Diese Nebensprechstörung kann gemäß der Erfindung verringert oder beseitigt werden, wenn in den Systemen nach Abb. 1 Übertrager oder Transformatoren verwendet werden, die so gebaut sind, daß sie eine geringe Kapazität zwischen den Wicklungen und zwischen Wicklungen und Erde besitzen. Ein Beispiel eines solchen Übertragers 5' ist in Abb. 2 und 5 gezeigt. Aus Abb. 2 und 5 kann man ersehen, daß der Transformator 5' eine mehrlagige primäre Wicklung 6' und eine sekundäre Wicklung 7' enthält. In der Abb. 5" sind¹ diese Wicklungen auf verschiedenen Schenkeln des Transformatorkernes 13 aufgebracht. Die Sekundärwicklung 7' bildet eine einzige Lage, aber die Primärwicklung besitzt mehrere Lagen übereinander, eine ■ innere Lage 14 zunächst dem Kern, die am iao weitesten von der Sekundärwicklung 7' entfernt ist, eine mittlere Lage 15 und eine

äußere Lage ιό, die am entferntesten vom Kern und am nächsten der Sekundärwicklung 7' ist.

Durch Aufbringen der Primärwicklung 6' auf dem Kern in übereinanderliegenden Lagen, wie in Abb. 2 und 5 gezeigt, bei denen nur ein Teil der Windungen den Sekundärwicklungen 7' benachbart sind, kann die Kapazität zwischen den Wicklungen verringert »ο werden. Dadurch wird weiterhin die Größe der Streuströme, die über den Kapazitätenweg vom ersten Abschnitt ι zum .zweiten Abschnitt 3 des Kreises L₁ gehen, und somit der Gesamtbetrag 'der Streuströtne vom Kreise L₁

<5 zum Kreise L₂ über den Kapazitätenweg g herabgesetzt. Die effektive Streuung der Wechselströme des auf hoher Spannung befindlichen Leiters 14 der primären Wicklung 6' zur Erde kann auch herabgesetzt werden, wenn der Abstand zwischen dem Leiter und dem Kern 13 vergrößert wird, ferner durch Einlegen des Kernes 13 in eine Metallhülle, die von dem Kern isoliert ist oder genügend weit absteht, so daß die Kapazität zwischen Hülle und Kern gering ist, oder durch Anbringen eines Teiles der auf niedrigerer Spannung befindlichen Leiter 16 zwischen der auf höherer Spannung befindlichen Lage 14 und dem Kern, um so die letztere Lage wirksam vom Kern abzuschirmen.

Die Spannungsdifferenz zwischen -den Lagen 6' und 7' und dadurch der Übergang der Streuwechselströme von Kreis L₁ zu L₂ über den beschriebenen Weg kann gemäß der Erfindung, wie in Fig. 2 und 5 gezeigt, dadurch herabgesetzt werden, daß die Lage 14 der primären Wicklung 6', die am weitesten von der sekundären Wicklung 7' entfernt ist, mit den Enden der Wechselstramquelle 2 verbunden wird, die das höchste Wechselstrompotential in Beziehung auf die Sekundärwicklung 7' besitzt, und daß die Wicklungslage 16 der primären Wicklung 6', die am nächsten der Sekundärwicklung 7' liegt, mit dem Ende der Quelle 2 verbunden wird, das auf niedrigerem Wechselstrompotential gegenüber der Sekundärwicklung 7' liegt. Durch diese Mittel wird die Sekundärwicklung 7' von der auf hohem Potential befindlichen Lage 14 der primären Wicklung 6' durch die Lagen 15 und 16, die auf niedrigerem Potential als 14 sind, abgeschirmt. Der Energieübergang über den Kapazitätenweg zwischen den Wicklungen 6' und 7' und zwischen den Abschnitten 1 und 3 des Kreises L₁ ■ (der Abb. 1) wird dadurch verringert. Eines der genannten Wicklungsschemata oder eine gewünschte Kombination dieser Wicklungsschemata kann zur Konstruktion der Transformatoren der Abb. 1 benutzt werden, um die Streuströme zwischen den Kreisen L₁ und L₂ auf einen so geringen Betrag herabzusetzen, daß keine nennenswerte Störung in der Wirkungsweise der Kreise hervorgerufen wird.

In Abb. 3 sind zwei benachbarte Telephon-Verstärkereinrichtungen T^₁ und R_s von dem bekannten Zweiwegtyp dargestellt. Die Verstärkereinrichtung R₁ enthält zwei Leitungen 17 und 18, die in bekannter Weise durch Ausgleichsnetzwerke N, die den WeI-lenwiderstand der Leitung nachbilden, abgeschlossen sind. Die Leitungen 17 bzw. 18 sind mit Ausgleichsübertragern 19 bzw. 20 und diese in bekannter Weise mit Verstärkern 21 bzw. 22 verbunden, die auf die Leitung-18 bzw. 17 die verstärkten Signale der Leitung 17 bzw. 18 übertragen. Der Ausgleichsübertrager 19 enthält die gewöhnlichen Serienwicklungen 19" und die Leitungswicklungen i€)^b und die Leitungswicklung 2o^fc. Der Eingangskreis des Verstärkers 21 ist an die Brückenpunkte der Leitung 17 bzw. der Leitungswicklungen 19⁶, über das das Übertragungsmaß bestimmende Potentiometer 23, dessen Mittelpunkt geerdet ist, und den Eingangsübertrager 24 angeschlossen. Der Ausgangskreis des Verstärkers 21 ist mit den Serienwicklungen 20 des Ausgleichsübertragers 20 verbunden. In gleicher Weise ist der Eingangskreis des Verstärkers 22 mit den Brückenpunkten der Leitungen 18 zwischen den Leitungswicklungen 2O⁶ über das das übertragungsmaß bestimmende Potentiometer 25, 'dessen Mittelpunkt geerdet ist und dem Eingangstransformator 26 verbunden. Der Ausgangskreis des Verstärkers 22 ist mit den Serienwicklungen 19« und dem Ausgleichsübertrager 19 verbunden. Die Verstärker 21 und 22 können dabei von beliebigem Typ sein. In der Abbildung sind sie als drei Elektrodenröhren dargestellt. Der Verstärker 21 enthält eine Kathode oder Heizfaden 27, eine Anode oder Platte 28 und eine Steuerelektrode oder Gitter 29, ebenso besteht der Verstärker 22 aus dem Heizfaden

30, dem Gitter 32 und der Anode 31. Die Verstärkereinrichtung R₂ enthält Elemente, die identisch mit denen der Verstärkereinrichtung R₁ sind, die beschrieben wurde. Diese Elemente sind in gleicher Weise bezeichnet, nur sind die Bezeichnungen mit einem Strich versehen. Die Heizfäden 27, 30 der Verstärkerröhren 21 und 22 der Verstärkereinrichtung R₁ bzw. die Heizfäden 27', 30' der Verstärkerröhren 21' und 22' der Verstärkereinrichtung R₂ sind in Serie zu einem Kreis mit der Batterie 33 über die Drosselspule 34 verbunden. Die Anoden 28,

31, 28', 31' der Verstärkerröhren 21, 22, 21', 22' sind über die Drosselspulen 35, 36, 37, 38 an eine gewöhnliche Anodenbatterie 39 angeschlossen. Die Ausgleicbskondensatoren an

■den einzelnen Heizfäden der Verstärkerröhren werden dazu verwendet, die unsymmetrische Verteilung des Anodenstromes, der eine Spannung im Heizkreis dieser Röhren hervorruft und dadurch Anlaß zu Nebensprecbstörungen in den anderen Röhren mit gemeinsamem Heizkreis geben kann, zu vermindern. Die Gitter 29, 32 und 29' und 32' der Verstärkerröhren 21, 22 und 21', 22' to werden auf negativem Potential gegenüber den Heizfäden gehalten mit Hilfe eigener Batterien zwischen den Heizfäden und den Gittern. Wie allgemein üblich in solchen Kreisen, ist der gemeinsame Heizkreis der Verstärkerröhren an geeigneten Punkten, z.B. 41, mit Erde verbunden.

Um zu zeigen, wie Nebensprechstörungen in dem beschriebenen Verstärkersystem auftreten können, soll angenommen werden, daß »o Signale über die Leitung 17 ankommen mögen. Diese Signale werden über die Brückenverbindungen des Ausgleichsübertragers 19 über das Potentiometer 23 und den Transformator 24 übertragen und dem Ein- «5 gangskreis der Verstärkerröhre 21 aufgedrückt. Die verstärkten Signalströme im Auegangskreis der Verstärkerröhre 21 werden dann der Leitung 18 über die Kopplung zwischen den Serienwicklungen 20⁰ und den Leitungswicklungen 20* des Ausgleichsübertragers 20 aufgedrückt.

Man fand, daß in einer solchen Verstärkereinrichtung wegen der Kapazität der Serienwicklungen 2o^a und der Leitungswicklungen 2o⁶ des Ausgleich «Übertragers 20 alle Teile des Kreises, die mit den Serienwicklungen 2o^a verbunden sind, Spannung gegen Erde besitzen. Wegen dieses Kapazitätseffektes zwischen den Serienwickhmgen 20° und den Leitungswickhingen 20* des Ausgleichsübertragers 20, die durch den gestrichelten Kondensator angedeutet ist, wird ein Streustrom zwischen dem Ausgangskreis der Röhre 21 und dem gemeinsamen Heizkreis der Röhren 21, 22, 21', 22' entstehen, der den Weg von der Serienwicklung20^a >des Ausgleichsübertrager.s 20, über die Kapazität zwischen den Wicklungen >und über die Brückemrerbindungen des Ausgleichsübertragers 20, das Potentiometer 25, dessen Erdverbindung und den Erdungspunkt 41 des gemeinsamen Heizkreises zum Heiekreis der Röhre 21, 22, 21', 22' selbst, d. h. zur Kathode 27 der Röhre 21 und über die Anode 28 und zur Serienwicklung 2θ^α des Ausgleichsübertragers 20 zurück nimmt. Dieser Streustrom kann hinreichend groß sein, um beträchtliche Nebensprechstörungen in den Kreisen der Verstärkerröhre der entgegengesetzten Übertragungswege foervorzurufen.

Diese Nebensprechstörungen können vermindert oder praktisch beseitigt werden, wenn gemäß der Erfindung in dem System nach Abb. 3 Ausgleichsübertrager verwendet werden, die so gebaut sind, daß sie eine ge- 6s ringe Kapazität zwischen den Wicklungen und zwischen Wicklungen und Erde !besitzen, W¹Ie beispielsweise die Ausgleichsübertragei· 20' in Abb. 4 zeigen.

Dieser Ausgleichsübertrager enthält nach Abb. 4 eine Serienwicklung 20⁰' von mehreren Lagen und Leistungswicklungen 2o⁶', von denen jede eine einzige Lage einnehmen mag. Die Serienwicklung 20^a' mag eine beliebige Anzahl übereinander befindlicher Lagen besitzen und in ähnlicher Art gewickelt sein wie die Primärwicklung 6' des Transformators 5' in Abb. 2 und 5, z. B. auf einem Schenkel eines Transformatorkernes, wobei die Leitungswicklung 20⁶' am anderen Schenkel des Transformatorkernes aufgebracht ist. Wie in Abb. 4 gezeigt, kann die viellagige Serienwicklung 20"' des Übertragers 20' so gewickelt sein, daß sie eine äußere Lage 43, die zunächst der Leitungswicklung 20⁶' liegt, eine mittlere Lage 44 und eine innere Lage 45, die am weitesten von der Leitungswicklung 20⁶' liegt, enthält. Bei einer' solchen Konstruktion des Ausgleichsübertragers 20' wird die Zahl der Windungen der Serienwicklung 20°', die zunächst den Leitungswicklungen 20*' liegen, vermindert, wodurch die Kapazität zwischen den Wicklungen des Ausgleichsübertragers und daher der Wechselstreustrom über den Kapazitätsweg herabgesetzt wird. Der Streustrom, der von dem Ausgang der Röhre 21 ,zum gemeinsamen Heizkreis fließt, wird dadurch bedeutend verringert.

Der Streustrom, der vom Ausgang der Verstärker 21 zu den Kreisen der anderen Verstärker 21, 22, 21', 22' über den früher angegebenen Weg fließt, kann weiterhin vermindert werden, wenn die Kapazität der Serienwicklungen 20°' und der Leitungswicklungen 2o⁶' an Punkten mit geringster Differenz des Wechselstrompotentials liegt. Das wird dadurch erreicht, daß die Anschlüsse der inneren Lage 45 der Serienwicklungen 20^a' wie in Abb. 4 gezeigt, die am weitesten von den Leitungswicklungen 20*' entfernt sind, auf das hohe Wechselstrompotential des Ausgangskreises der Röhre 21 gebracht werden (z. B. durch direktes Anlegen an die Anode 28 der Röhre), und daß das Ende der äußeren Lage 43 der Serienwicklungen 20^a', welche zunächst der Leitungswicklung 20⁶' liegt, an einen Punkt mit geringerem Wechselstrompotential des Ausgangskreises der Röhre 21 (z. B. an den Mittelpunkt der Heizfäden 27 der Röhre 23) gelegt wird. Durch diese Mittel wird die auf niedrigerem Poten-

tial befindliche Leitungswicklung 20⁶ wirksamst vor dem hohen Potential der Lage 45 der Serienwicklung 20^a' durch die Lagen 44 und 45 der Wicklungen 20^er', die geringeres Potential besitzen, geschützt. Dies verringert den Potentialunterschied zwischen benachbarten Teilen der Windungen des Ausgleiohsübertragers und daher die Größe des Streustromes, der über den kapazitiven Weg fließt. Die genannte Konstruktion kann ebenso wie die in Verbindung mit Transformator 5' beschriebene oder auch andere geeignete Konstruktionen für den Bau der Ausgleichsübertrager 19, 20, 19', 20' mit Nutzen angewandt und damit der Effekt der Kapazität zwischen den Wicklungen des Ausgleichsübertragers und zwischen den Wicklungen und Erde herabgesetzt werden; somit kann der Streustrom, der vom Ausgangskreis einer Röhre durch den zugehörigen Ausgleicheübertrager und die Erdverlbindungen zum gemeinsamen Heizkreis fließt, soweit beseitigt werden, daß er keine Veranlassung mehr zu Nebensprechstörungen in den Kreisen der anderen Veras stärkerröhren gilbt.

Obwohl die Erfindung für ein besonderes Übertragungssystem in Verbindung mit Ausgangstransformatoren dargestellt wurde, ist ■diese weder auf das beschriebene System noch auf die Ausgangstransformatoren beschränkt, sondern kann in beliebigen anderen Systemen angewandt werden, die Übertragungseinrichtungen mit kapazitiven Effekten zwischen einzelnen Teilen verschiedenen Potentials und zwischen einzelnen Elementen und Erde aufweisen und bei denen Streuwege für die Wechselströme zwischen den Kreisen auftreten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Übertragungssystem oder eine Kombination von Übertragungssystemen mit Übertragern für Fernmeldeströme, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen der Übertrager in mehreren Lagen gewickelt und die einzelnen Lagen derart aneinandergeschaltet sind, daß die Kapazität der Primär- und Sekundärwicklungen gegeneinander und die Kapazität der Primärwicklung gegen Erde möglichst gering ist.
2. 2. Übertragungssystem oder eine Kombination von Übertragungssystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrlagigen Primärwicklungen der Übertrager derart angeordnet sind, daß die der Sekundärwicklung zunächst liegenden Lagen der Primärwicklung die geringste Spannung gegenüber der Sekundärwicklung besitzen und die Lagen der Primärwicklung, die höhere Spannung gegenüber der Sekundärwicklung besitzen, gegen die Sekundärwicklung elektrisch abschirmen.
3. 3. Übertragungssystem oder eine Kornbination von Übertragungssystemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Streuströme gegen Erde der Abstand der dem Kern zunächst liegenden Lage der Primärwicklung vom Kern, insbesondere durch Zwischenisolierschichten, vergrößert ist.
4. 4. Übertragungssystem oder eine Kombination von Übertragungssystemen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der zunächst dem Kern liegenden Lage der Primärwicklung gegen Kern durch Einlegen des Kernes in eine Metallhülle, die vom Kern isoliert ist, verkleinert ist.
5. 5. Übertragungssystem oder eine Kombination von Übertragungssystem en nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Primär- und Sebundärwicklung der Übertrager oder Transformatoren auf getrennten Schenkeln des Transformatorkernes aufgebracht sind.
6. 6. Übertragungssystem oder eine Kornbination von Übertragungssystemen nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertrager, deren lagenweise unterteilte Primärwicklungen an die Ausgänge der Verstärker angeschlossen sind, Ausgleichsübertrager in der Form von Dreiwicklungsspulen verwendet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen