DE510109C - Durch die Sprache betaetigte Verstaerkerschaltung, insbesondere fuer Leitungen, welche Leitungsgeraeuschen ausgesetzt sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Übertragungssysteme und insbesondere auf Telephonsysteme, die mit Verstärkern arbeiten.

Es ist ein Zweck der Erfindung, die Einwirkung der Leitungsgeräusche auf das Arbeiten der Verstärkerstromkreise oder ähnlicher Stromkreise aufzuheben.

in Stromkreisen, z.B. in Fernsprechkreisen mit Verstärkern, ist eine der Hauptstörungsquellen das sogenannte Leitungsgeräusch. Es sind schon durch Sprechströme gesteuerte Verstärkerstrcmkreise in Vorschlag gebracht werden, die in ruhigen Leitungen befriedigend arbeiten, doch sind dieselben für geräuschvolle Leitungen wenig verwendbar. Bis zu einem gewissen Grade sind diese Unvollkemmenheiten beseitigt worden durch die Verwendung von Stromkreisanordnungen, «eiche zwischen einem stabilen Strom und einem plötzlichen Stromstoß unterscheiden. Solche Anordnungen beruhen darauf, daß die Sprechenergie in Gestalt von Stromstößen, die den gesprochenen Worten entsprechen, tibertragen wird, während die Geräuschenergie für verhältnismäßig· lange Perioden als im wesentlichen konstant betrachtet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine zur Übertragung von Sprechströmen dienende, Leitungsgeräuschen ausgesetzte Leitung mit den Wicklungen eines polarisierten Relais über zwei parallele Stromwege verbunden. Der eine Stromweg enthält eine Vakuumröhre, die eine Relaissteuerröhre genannt werden kann, und der zweite Stromweg enthält eine Hilfsvakuumröhre. Das Verhalten der beiden Stromwege ist derart, daß die auf das Relais ausgeübte Wirkung eines jeden beständigen, durch das erwähnte Relais fließenden Stromes, dessen Energie eine gewisse (von der Sättigung der Hilfsröhre bestimmte) Höhe nicht übersteigt, von dem Strom neutralisiert wird, der durch die parallele Hilfsröhre fließt. Die Röhren sind derart zum Relais angeordnet, und die Stromrichtungen in den verschiedenen Wicklungen des Relais so gewählt, daß entgegengesetzte magnetische Wirkungen auf den Relaisanker ausgeübt werden; die Größe des Stromes in dem Ausgangskreis der Hilfsröhre oder des Schutzdetektors übertrifft um ein geringes die Größe des Stromes im Ausgangskreis der Relaissteuerröhre oder des Arbeitsdetektors, und zwar bis zu einem

Punkte, der von dem maximal zulässigen Geräusch bestimmt wird, so daß das Relais gegen Ströme unempfindlich bleibt, die von Leitungsgeräuschen herrühren, aber dennoch auf Sprechimpulse anspricht. In der Zeichnung zeigt:
Abb. ι schematisch einen Teil eines durch Sprechströme gesteuerten Verstärkerstromkreises gemäß der Erfindung. Abb. 2 und 3 sind Kurven, die die Arbeitsweise des Systemes und die Theorie, auf welcher die Erfindung beruht, zeigen.

Abb. 4 stellt eine geänderte Ausführungs-. form des in Abb. 1 gezeigten Stromkreises dar.

In Abb. ι sind L W und L E Abschnitte einer Übertragungsleitung. Die über einen Verstärker R miteinander in Verbindung stehenden Abschnitte können z. B. den einen Zweig eines Vierdrahtstromkreises darstellen. Bei solchen Stromkreisen ist gewöhnlich wenigstens ein Übertragungsweg kurzgeschlossen, um Pfeifen und Echowirkung in der Leitung zu verhindern; um den Kurz-Schluß aufzuheben, wird ein von den Sprechströmen betätigtes Relais verwendet. Eine ähnliche Sehaltanordnung ist mit dem anderen Übertragungsweg (nicht dargestellt) verbunden. Während Sprechströme über einen der Leitungswege, z.B. über den die Abschnitte L W und L E enthaltenden Leitungsweg, gesandt werden, hält ein polarisiertes Relais im Schutzstromkreis den Kurzschluß über Abschnitt L E often, und da zu dieser Zeit gewöhnlich keine Sprechströme im zweiten Leitungsweg" vorhanden sind, ist die zu diesem gehörige Kurzschlußverbindimg geschlossen.

Abb. ι zeigt die gegen Geräusch schützende Einrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Verstärker-Gleichrichter-Stromkreis, der für die Betätigung von Schaltrelais in einem auf Sprechströme wirkenden System verwendet wird. Die Leitung L W führt zum Verstärker R und andererseits über L₁ zu einem Verstärker 2, an dem sich zwei parallele Stromwege 3 und 4 anschließen. Jeder Stromweg besteht aus einem Aufwärtstransformator 7 bzw. 9, einem Vakuurnröhrendetektor 6 bzw. 8 und einer Wicklung des polarisierten Differentialrelais 5· Der Eingangsstromkreis des Arbeits- oder Hauptdetektors 6 ist über den Transformator 7 mit dem Verstärker 2 verbunden, der Eingangskreis des Schutz- oder Hilfsdetektors 8 liegt an dem Transformator 9. Beide Detektoren sind vom Verstärker-Gleichrichter- oder Dreielektroden-Typ. Die Ausgangsseite des Detektors 6 wird von der Wicklung 10 des polarisierten Relais 5 und die Ausgangsseite des Detektors 8 von der Wicklung i-i abgeschlossen. Die in den Differentialwicklungen des polarisierten Relais entgegengesetzt gerichteten Ströme halten den Relaisanker gegen einen seiner Kontakte gedrückt und schließen dadurch mittels der Leiter L₃ unter normalen Umständen den Leitungsweg L E kurz. Um diese magnetische Wirkung hervorzurufen, wird bis zu einem gewissen, von dem maximal zulässigen Geräusch bestimmten Wert der durch den Schutzdetektor fließende Strom etwas stärker als der durch den Arbeitsdetektor fließende gehalten. L^Tm diese ungleichen Ströme hervorzubringen, werden die Detektoren in beliebiger Weise für verschiedene Sättigungsgrade eingestellt, z. B. dadurch, daß Transformatoren mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen verwendet werden, oder dadurch, daß das polarisierte Differentialrelais mit ungleichen Wicklungen ausgestattet wird. Die über die Leitung L W empfangene, ununterbrochen wirksame Geräuschenergie wird auf die parallelen Stromwege 3 und 4 verteilt und gelangt in je einer der Relais wicklungen zur Wirkung. Eine Betätigung des Relais findet nicht statt, da bei Geräuschwirkungen beide Strom wege einander entgegenwirken. Wenn aber Sprechenergie über die Leitung L₁, den g₀ Verstärker 2 und die parallelen Wege 3 und 4 gesandt vrird, so wird der über den Transformator 7 in den Stromweg 3 fließende Strom von dem Arbeitsdetektor 6 gleichgerichtet; der gleichgerichtete Sprechstrom fließt durch die Wicklung 10 des polarisierten Relais und betätigt das Relais. Der über den Stromweg 4 durch den Transformator 9 fließende Strom wird im Schutzdetektor 8 gleichgerichtet, darauf dem Filter 12 aufgedrückt und von diesem so lange verzögert, bis das Relais vollständig betätigt ist. Wenn der verzögerte Strom endlich die Relaiswicklung 11 erreicht, reicht seine Stärke, auf Grund der verschiedenen Sättigungspunkte der beiden Detektoren, nicht aus, um die magnetische. Wirkung des Stromes in der Wicklung 10 zu neutralisieren,

Eine geänderte Ausführungsform des oben beschriebenen Stromkreises ist in der Abb. 4 gezeigt, in welcher von dem Stromweg L₁ W₁ Leiter L₂ abgezweigt sind, die über einen Eingangstransformator 13 mit dem Schutzdetektor 14 und dem Arbeitsdetektor 15 verbunden sind. Diese Detektoren sind im Gegentakt geschaltet. Bei dieser Anordnung sind die in den Ausgangskreisen der Detektoren erzeugten Geräuschströme entgegengesetzt gerichtet und heben sich deshalb in den Widerständen iö bzw. 17 auf. Im Ausgangskreis des Schutzdetektors 14 ist ein aus der Induktanz 18 und den Kapazitäten 19, 20

bestehendes Verzögerungsfilter angeordnet. Wenn Sprechstrom in den Transformator 13 eintritt und auf den Arbeits- und den Schutzstromweg verteilt wird, so kann der durch

S den Arbeitsdetektor fließende Strom unbehindert zum Verstärker 21 weiterfließen, während der durch den Schutzdetektor fließende Strom vom Filter verzögert wird, wie bei Abb. 1 beschrieben. Die in Abb. 4 gezeigte Anordnung ist vorteilhafter als die in Abb. 1 gezeigte, wenn hohe Verstärkung und hohe Arbeitsgeschwindigkeiten in den Relais verlangt werden. Die Anordnung nach Abb. 4 ist aber insofern unvorteilhaft, als teuere Batterien P und P₁ für den Verstärker 21 angeordnet werden müssen, um einen Kurzschluß über die Heizfadenerdleitung 22 der Detektorröhren zu verhindern.

Die Filter können in beiden Schaltungen Xiederfrequenzdurchlaßfilter sein.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Abb. ι soll jetzt in Verbindung mit den in Abb. 2 und 3 gezeigten Kurven beschrieben werden. Es kann z. B. angenommen werden, daß im Stromweg L W etwas Geräuschstrom vorhanden ist. Das Filter 12 soll sowohl die Geräuschströme als die Sprechenergieimpulse verzögern, da aber die Geräuschströme während verhältnismäßig langer Intervalle annähernd konstant sind, bewirkt die Verzögerung dieser Ströme, daß das Relais 5 am Anfang eines jeden Intervalls momentan betätigt wird. Die Intervalle des Geräusch-Stromes sind verhältnismäßig lang, weshalb die momentane Betätigung des Relais 5 auf Grund von Variationen in den Geräuschströmen als vernachlässigbar betrachtet werden kann.

Der Schutzdetektor wird derart eingestellt, daß Sättigung bei einer gewissen Energiehohe eintritt, die dem maximal zulässigen Geräusch entspricht. Die Stromstärke, welche ungehindert durch das Filter passiert und in dem Relais 5 zur Wirkung gelangt, liegt unterhalb dieser Höhe. Der Punkt, bei welchem diese Höhe liegt, ist in der Kurve iAbb. 2) durch -Y angedeutet. Die obere und die untere Kurve zeigen die Kennlinien der Detektoren 6 bzw. 8.

Wird ein Sprechenergieimpuls vom Vertärkerstromkreis über die Leiter L₁ emp fangen, so wird derjenige Teil, der mit einem Teil des Leitungsgeräusches zusammen über den Transformator 7 dem Eingangsstromkreis des A.rbeitsdetektors aufgedrückt wird, von diesem gleichgerichtet. Da dieser Detektor einen bedeutend höheren Sättigungspunkt hat als der Schutzdetektor 8, ist der Strom im Ausgangskreis ausreichend groß, um das Re-Iais 5 zu betätigen. Der Sättigungsgrad beider Detektoren ist durch die Kurven in Abb. 2 gekennzeichnet. Derjenige Teil der Sp:~echenergie, der mit einem Teil des Leitung» goräusches durch den Transformator 9 ge-andt wird, wird vom Detektor 9 gleichgerichtet und über das Filter 12 der Wicklung 11 des Relais 5 aufgedrückt. Dieser Strom würde von ausreichender Stärke sein, um das Arbeiten des Relais 5 zu verhindern, wenn er die Wicklung 11 in dem Augenblick erreichen würde, wo der Strom im anderen Schaltungszweig die Wicklung 10 erreicht. Das Filter hält aber den Strom des Schutzdetektors zurück, bis der Strom in der Wicklung 10 das Relais betätigt hat, und λνεηη die Wicklung 11 erregt ist, hat der entgegengesetzt gerichtete Strom in der Wicklung 10 eine solche Höhe erreicht, daß der Schutz-Strom nicht mehr imstande ist, das Relais in seine Normalstellung zurückzubringen.

Wenn das Relais 5 in Tätigkeit tritt, schließt es am Kontakt 26 einen Arbeitsstromkreis für das Relais 25 und unterbricht den Kurzschlußkreis über die Leitungen L₃, so daß Sprechimpulse von L W über den Verstärker R der Leitung L E aufgedruckt werden können. Das Relais 25 tritt in Tätigkeit und öffnet den Kontakt 28, so daß die Leiter L„ an zwei Stellen unterbrochen sind. Wenn der von dem Filter 12 verzögerte Strom im Schutzkreis endlich die Wicklung r ι erreicht, ist seine Amplitude wegen der verschiedenen Sättigungspunkte der beiden Detektoren doch nicht hoch genug, um im Relais 5 eine Wirkung hervorzubringen; der Anker verbleibt also in der eingestellten Stellung, d. h. mit offenem Kontakt 27 und geschlosenem Kontakt 26, bis das Ende des Wortes naht, welches das Relais in Tätigkeit setzte. In der Nähe des Wortendes nimmt der gleichgerichtete Strom in der Relaiswicklung 10 so viel ab, daß der Anker auf seinen zweiten Kontakt umklappt, so daß der Kontakt 2j geschlossen und der Kontakt 26 geöffnet wird. Durch die Öffnung des Kontaktes 26 wird der Stromkreis des Relais 25 unterbrochen; da aber die eine Wicklung dieses Relais mit einem veränderlichen Widerstand 29 verbunden ist, kann durch dessen Einstellung das Relais 25 so langsamwirkend gemacht werden, daß es bis nach dem Abschluß des Wortes in Tätigkeit bleibt.

Die Arbeitsweise des Stromkreises gemäß Abb. ι für ein Wort bzw. für eine Silbe ist in der Abb. 3 dargestellt. Die Kurve a in dieser Abbildung zeigt die Schwankungen der elektrischen Energie, die ein Wort darstellen, mit der Zeit T. Die Kurve b zeigt die entsprechenden Schwankungen mit der Zeit, die dadurch in dem gleichgerichteten Strom in der Wicklung 10 des Relais 5 hervorgebracht weiden. In diesen Kurven stellen die Ordi-

naten die elektrische Energie, die Spannung oder den Strom dar, während die Abszissen die Zeit angeben.

Aus den Kurven, insbesondere aus der Kurve b, ist zu ersehen, daß beim Eintreffen des Srechimpulses (Wortes) der Strom in der Relaiswicklung io sofort ansteigt, er erhält eine ausreichende Stärkung, um das Relais 5 zu betätigen, bevor der Strom in dem Schutzkreis sich in der Wicklung 11 bemerkbar macht. Der ■ Stromwert, bei welchem durch die Wicklung iq das Relais 5 betätigt wird, ist in der Kurve mit A bezeichnet. Durch die Wirkung des Relais 5 wird etwas später, d.h. in dem Punkt B, das Relais 25 betätigt. Bei C, etwas näher dem Ende des Wortes, nimmt der Strom in der Wicklung 10 so viel ab, daß der Anker des Relais 5 in seine Normalstellung gezogen wird und dadurch das Relais 2 5 auslöst. Das langsam wirkende Relais 25 bleibt bis zu einem Zeitpunkt D nach dem Ende des Wortes in Wirksamkeit und verhindert dadurch, daß ein Teil des Wortes abgeschnitten wird.

Wenn eine hohe Verstärkung verlangt wird, um die Schaltrelais, beispielsweise 5 und 25, mit hoher Geschwindigkeit arbeiten zu lassen, so kann die in Abb. 4 gezeigte Schaltung verwendet werden, um die Geräuschströme unschädlich zu machen, bevor die Sprechströme verstärkt werden.

Um die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. 4 zu verstehen, muß erinnert werden, daß, weil die Geräüschströme für verhältnismäßig lange Intervalle annähernd konstant sind, das Verzögerungsnetz eine Verzögerung dieser Ströme nur am Anfang der Intervalle bewirkt, wie in Verbindung mit Abb. ι erklärt. Die Störungsströme in den Ausgangskreisen der Detektoren sind deshalb in den Widerständen 16 und 17 gleich, aber entgegengesetzt, so daß sie sich aufheben, bevor sie in den Verstärker 21 kommen. Wird ein Sprechimpuls von dem Stromweg ^₁W₁ über die Leiter L₃ empfangen, so wird ein Teil von ihm zusammen mit einem Teil des Leitungsgeräüsches dem Eingangskreis des betätigten Arbeitsdetektors 15 zugeführt und von ihm gleichgerichtet, worauf der gleichgerichtete Strom unbehindert dem Eingangskreis des Gleichstromverstärkers 21 zufließen kann. Der Verstärkerstrom betätigt sodann das Relais 30, und ein vom Kontakt 31 im Stromweg L₁E₁ bewirkter Kurzschluß wird aufgehoben, so daß der Sprechstrom durch die Leitungen L₁W₁ über den Verstärker (nicht gezeigt) zur Leitung L₁ E₁ fließen kann. Auch derjenige Teil des Sprechimpulses, der zusammen mit einem Teil des Leitungsgeräusches dem Eingangskreis des Schutzdetektors 14 aufgedrückt wird, wird gleichgerichtet. Der Strom wird jedoch in diesem Falle in der Schaltung verzögert, bis das Relais 30 von dem Strom in dem Betätigungsstromkreis in Wirksamkeit gesetzt ist; da das Gitter des Verstärkers 21 dieselbe Polarität wie der gleichgerichtete Strom im Betätigungsstromkreis hat, so hat der Strom im Betätigungsstromkreis keinen Einfluß auf das Relais 30 und gelangt deshalb erst am Ende des Impulses zur Wirkung.

Die Erfindung eignet sich insbesondere als Schutz für Verstärker, die mit Sprechströmen arbeiten und gegen Leitungsgeräusch - geschützt werden sollen, kann aber auch als Geräuschschutz in anderen Apparaten verwendet werden, die mit kurzen Energieimpulsen arbeiten.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Durch die Sprache betätigte Verstärkerschaltung, insbesondere für Leitungen, welche Leitungsgeräuschen ausgesetzt sind, mit einer Einrichtung, beispielsweise einem Relais, um den den Verstärker enthaltenden Übertragungsweg für Sprechströme wirksam zu machen, die dem Eingangskreis des Verstärkers aufgedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingangs- go oder Ausgangsstromkreis des Verstärkers (R) wenigstens zwei Stromwege (3,4) vorgesehen sind, welche Einrichtungen, beispielsweise Gleichrichterentladungsröhren (6, 8) mit verschiedenem Sättigungsstrom enthalten, so daß der Strom in dem einen Stromweg zumindestens gleich dem Strom im anderen Stromweg ist, wenn der eintretende Strom unterhalb einer gewissen Höhe (z. B. der Leitungsgeräuschhöhe) liegt, daß dagegen der Strom im anderen Stromweg vorherrschend ist, wenn die eintretenden Ströme oberhalb der erwähnten Höhe liegen, und daß die Ströme in den beiden Stromwegen das Relais (5) differential beeinflussen, d.h. den Übertragungsweg nur für Ströme betriebsfähig machen, die eine bestimmte Höhe, z. B. die Geräuschhöhe, übersteigen, no
2. 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Leitungszweige (4) ein Verzögerungsnetzwerk (12) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen